Общая теория электросвязи. Передача и распространение электрических сигналов, помехи, искажения, качество сигналов

Представлены сведения о возможностях и ограничениях современных волоконно-оптических систем передачи по наращиванию скорости и дистанций при использовании DWDM, оптического усиления и современных форматов представления оптических сигналов. Рассмотрены принципы построения волоконно-оптических систем передачи нового поколения с применением пространственного мультиплексирования SDM в многосердцевинных MCF одномодовых и маломодовых FMF волоконных световодах, технологий многоуровневых форматов модуляции PDMmQAM, суперканалов O-OFDM с терабитными, петабитными скоростями и поддержкой flex grid superchannel, когерентными оптическими приёмниками. Приведены характеристики перспективной элементной базы для построения оптических систем и сетей и примеры реализации оптических систем передачи. Рассмотрены программные продукты для моделирования и дана методика расчётов суперканалов. Рассмотрены элементы технологии программно-конфигурируемых оптических транспортных сетей T-SDN.

Представлены ключевые положения теории детерминированных и случайных сигналов, основы теории случайных процессов. Особое внимание уделено разбору спектральных представлений сигналов, применяемых в радиоэлектронике и приборостроении.

Во второй части пособия рассмотрены модели различных радиотехнических (электрических) сигналов, методы проведения спектрального и корреляционного анализа, принципы дискретизации и классической модуляции; даны примеры расчета линейных и нелинейных радиотехнических цепей.

Учебное пособие содержит описание восьми лабораторных работ по курсу «Общая теория связи». Каждое описание включает теоретический материал, предназначенный для самостоятельной подготовки студентов, подготовительное задание, лабораторное задание и контрольные вопросы для самопроверки и защиты работы.

Пособие содержит теоретические сведения о принципах работы однофотонных приёмников на основе лавинных фотодиодов, а также материалы лабораторно-практических занятий по разделу «Квантовые коммутации» дисциплины «Квантовая связь и криптография». Рассмотрены принципы работы, конструкции и основные параметры однофотонного детектора ID 201 фирмы idQuantique (Швейцария). Приведено описание принципа работы системы квантового распределения ключа на основе фазового кодирования состояний фотонов.

Учебное пособие «Оптическое материаловедение. Материалы и технологии оптических элементов». Учебное пособие разработано в соответствии с ФГОС ВО по направлению подготовки бакалавров и магистров 12.03.03 - Фотоника и оптоинформатика. Предназначено для студентов 3 курса ФБТО для самостоятельной подготовки и выполнения лабораторных работ.

Учебное пособие «Оптическое материаловедение. Материалы и оптические элементы в фотонике» Учебное пособие разработано в соответствии с ФГОС ВО по направлению подготовки бакалавров и магистров 12.03.03 - Фотоника и оптоинформатика. Предназначено для студентов 3 курса ФБТО для самостоятельной подготовки и выполнения лабораторных работ.

Пособие составлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта, программой и учебным планом дисциплины. Содержит курс лекций по дисциплине, включающих основные теоретические сведения по существующим современным системам радиосвязи, методам частотно территориального планирования, обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, ведения метрологической работы на предприятиях связи, перспективам развития систем радиодоступа

Рассмотрены основы теории обнаружения сигналов и ее основные направления от классического подхода, включая последовательное обнаружение, до разделов, касающихся обнаружения сигналов при априорной неопределенности, включая непараметрическое обнаружение (знаковые обнаружители, обнаружители Вилкоксона, Манна–Уитли и др. с примерами АОЭ обнаружителей) и адаптивный прием. Приводятся алгоритмы обнаружения случайных сигналов на основе приемников Стратоновича–Сосулина и приемника Швеппе. Рассмотрены обнаружители с постоянным уровнем ложной тревоги и примеры робастных обнаружителей.

На развитие систем спутниковой связи, в том числе в высоких северных широтах нашей страны, влияет множество внешних и внутренних факторов. Известные статические и динамические стоимостные методы оценки эффективности малопригодны для таких инвестиционных проектов. Они дают одностороннюю оценку эффективности, учитывающую ограниченный набор стоимостных показателей, и не позволяют оценить эффективность разных вариантов развития с учетом всей совокупности влияющих факторов Предлагается осуществлять выбор наиболее эффективного варианта построения системы спутниковой связи на основе качественных методов, в частности с помощью экспертно-квалиметрического метода.

Рассмотрены характеристики электромагнитных помех, механизмы и каналы их воздействия на цифровые устройства, критерии помехоустойчивости, помехозащищенные каналы связи. Представлены схемотехнические и конструкторские способы повышения помехоустойчивости цифровых устройств, расчетно-теоретические и экспериментальные методы оценок.

Рассматривается применение метода конечных элементов к определению напряженно-деформированного состояния тела при нелинейной зависимости между напряжениями и деформациями. Предлагается модификация метода начальных напряжений, которая в отличии от итерационного метода, рассмотренного в [1], позволяет найти решение за один шаг. Метод иллюстрирован на примере расчета цилиндрической заготовки при ее изгибе с растяжением по жесткому пуансону

Для аппликативной модели взаимодействия изображения движущегося объекта и фона выполнены синтез и анализ максимально правдоподобных алгоритмов обнаружения объекта в условиях априорной неопределенности относительно параметров движения. Рассмотрены случаи априорного незнания величины скорости, направления движения и вектора скорости. Исследовано влияние априорного незнания параметров движения и характера распределения интенсивности изображения движущегося объекта на эффективность обнаружения

В работе рассмотрены алгоритмы оценки вектора сдвига фрагментов динамических изображений в спектральной области. Алгоритмы оценки основаны на неинвариантности обобщённых спектров изображений к сдвигу сигнала. В качестве базисных функций выбраны полиномы Чебышева и функции Эрмита. Исследована структура экстремального функционала при анализе различного числа спектральных мод. Предложена процедура нахождения экстремума в виде «спектрального дискриминатора».

Рассмотрена оптимальная некогерентная пространственно-временная обработка сигналов, излучаемых движущимся источником, принимаемых на фоне шумов аппаратуры в многопозиционных измерительных системах, работающих в пассивном режиме в низкочастотном диапазоне. Получены новые аналитические соотношения для дисперсий совместных оценок дальности и радиальной скорости, угловых координат и скоростей источника излучения. Показано, что полученные результаты совпадают с известными при смещении рабочей частоты сигналов в область высоких частот

Рассмотрены алгоритмы оценки спектральной мощности (интенсивности) гауссовской стохастической несущей случайного импульса с неизвестным временем прихода, наблюдаемого на фоне белого шума. Найдены аналитические выражения для характеристик оценок спектральной мощности импульса с непрерывно дифференцируемой модулирующей функцией. Выполнена оптимизация алгоритма максимального правдоподобия методом нормировки оценки, позволяющая компенсировать смещение и уменьшить рассеяние оценки

Определены статистические характеристики (N-мерная плотность вероятности и коэффициент корреляции) замирающего радиосигнала. Предложены и проанализированы достаточно простые алгоритмы оценки параметров, характеризующих среднюю мощность и глубину замираний

на основе метода максимального правдоподобия выполнен синтез алгоритмов оценки времени прихода быстро флуктуирующего радиоимпульса, представляющего собой отрезок реализации узкополосного гауссовского случайного процесса. При этом амплитуда и фаза радиоимпульса имеют соответственно релеевское и равномерное распределения вероятностей. Получены аналитические выражения для характеристик эффективности предложенных алгоритмов оценки в условиях высокой апостериорной точности и при отсутствии аномальных ошибок. Проведено сравнение эффективности рассмотренных алгоритмов

Сейсмические системы охраны протяженных периметров функционируют, как правило, в нестационарных и неоднородных условиях. Параметры сейсмических сигналов, возбуждаемых человеком при движении по поверхности грунта, изменяются в зависимости от типа грунта, а также от сезонных природно-климатических факторов. Поэтому одной из важных задач при разработке таких систем является реализация процедур автоматической настройки алгоритмов обработки сигналов при изменении внешних условий. Реализация автоматической или полуавтоматической настройки позволит ускорить процесс развертывания системы на новых объектах, а также повысить надежность уже существующих систем. Одним из параметров сейсмического сигнала, которые зависят от свойств среды, является длительность импульса. В статье предложен алгоритм статистической оценки длительностей импульсов, основанный на анализе функций максимального правдоподобия. Его реализация позволит осуществлять обработку сигналов в режиме реального времени. Алгоритм исследован методом статистического моделирования, полученные результаты позволяют говорить о достаточно высокой точности его работы. Кроме того, проведены исследования, моделирующие работу алгоритма в условиях априорной неопределенности, даны рекомендации по выбору входных параметров алгоритма.

Представлены практические работы, демонстрирующие использование различных методов оптимизации в программном обеспечении радиотехнических устройств и систем. Разработка программного обеспечения практических работ производится в программной среде Matlab.

Проанализированы основные положения плана развития широкополосного доступа в США до 2020 г., реализация которого, по мнению руководства страны, будет способствовать повышению экономической конкурентоспособности США, созданию новых рабочих мест, совершенствованию качества жизни американцев и обеспечению инновационной бизнес-среды. Раскрыты способы, задачи и показатели результатов внедрения этого плана, приведены затраты на его реализацию, даны рекомендации по совершенствованию регулирования РЧС в интересах развития широкополосного доступа.

Знание уровня риска угроз информационной безопасности (ИБ) позволяет при проектировании, испытаниях и эксплуатации сети связи принимать решения по повышению ИБ за счет усиления защиты от угроз, которым соответствует наиболее высокий уровень риска. В работе анализируются математические модели оценки уровней угроз, принятые для нескольких сетей связи. Анализ проводится на основе материалов ETSI, работ отечественных и зарубежных специалистов. Все модели разделены на модели, построенные с использованием предварительного расчета риска угрозы ИБ и без предварительного расчета. Обоснована возможность использования двух из рассмотренных моделей для оценки уровня угроз ИБ фрода в системе сигнализации протокола SIP при передаче речи и данных по сетям IP.

Как известно, внедрение цифровой связи, благодаря своим преимуществам по сравнению с другими видами связи, перспективно и актуально. При планировании организации сетей цифровой связи необходимо предварительно определить такие параметры канала как скорость передачи информации R, бит/c, RS — символ/c, минимальная и максимально допустимая ширина полосы частот, занимаемая сигналом (Wmin, Wmax) и их отношение R/W, что характеризует эффективность использования полосы в бит/с/Гц.

Инженерное решение, разработанное группой компаний «Телесофт»– «Интелсет ТСС», позволяет создать прототип платформы, выполняющей функции шлюза-коммутатора в мультисервисной сети. Платформа ориентирована на унифицированные коммуникации на базе IP, поддержку бизнес- и технологических процессов предприятий.

Проблема организации и хранения абонентских данных в телекоммуникационных сетях конвергентного типа. Дальнейшее развитие высоких технологий в области инфокоммуникаций и повышение требований пользователей к качеству услуг предопределяют необходимость улучшения информационного обеспечения современных операторских компаний. Примеры различных подходов к совершенствованию технологических решений в области совмещения различных форм представления профилей и особенностей абонентских баз данных (БД) уже есть. Вместе с тем остаются открытыми вопросы типизации и масштабирования упомянутых решений, особенно в условиях устойчивого тренда All-IP и конвергенции фиксированных и мобильных сетей. Существование нескольких доменов в рамках одной конвергентной сети, например доменов с коммутацией каналов CS, с коммутацией пакетов PS, подсистемы IMS, наряду с различными технологиями доступа, такими как GERAN, UTRAN и WLAN, предполагает наличие нескольких БД, в которых содержится информация об абонентах сети.

Сегодня средства информационного воздействия различных злоумышленников и нарушителей на телекоммуникационные сети и системы управления (СУ) достигли такого уровня, что могут нарушить нормальную работу инфокоммуникационной сети специального назначения (ИКС СН), воздействуя не только на нее, но и на СУ. Поэтому к организации управления ИКС СН предъявляются особые требования, включающие не только традиционные способы обеспечения информационной безопасности СУ, но и способы выработки управляющих воздействий. При этом обеспечение нормальной работы современных ИКС СН в условиях интенсивных воздействий (в том числе компьютерных атак) предполагает, что в самой СУ необходимо использовать специальные методы управления, позволяющие рационально организовывать работу ИКС СН. В соответствии с особенностями построения и условиями функционирования ИКС СН предлагаются различные варианты организации управления, обеспечивающие их нормальную работу при интенсивных воздействиях на сеть.

Предлагается метод взаимодействия с наземной беспроводной сенсорной сетью с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Предложенный метод обеспечивает оптимизацию траектории движения с целью минимизации времени доставки информации пользователю. Приводятся сравнительные оценки различных алгоритмов выбора траектории движения для сбора информации с узлов наземной беспроводной сенсорной сети.

Обсуждаются проблемы, возникающие при оценке местоположения источников радиоизлучения (ИРИ) на основе разностно-дальномерных измерений, а также приводятся результаты натурных испытаний разностно-дальномерной системы, построенной на радиоприемной аппаратуре российского производства. Показано, что для обеспечения высокой точности оценки необходима прецизионная синхронизация работы всех радиоприемных устройств (РПУ), взаимная калибровка задержек сигналов в приемных трактах РПУ и тщательный выбор мест размещения приемных антенн. Применяемые в испытаниях измерительные приемники АРГАМАК-ИС могут быть без снижения точности оценки местоположения ИРИ заменены более бюджетными моделями (например, АРГАМАК-М) при условии оснащения их системой синхронизации

На основе метода максимального правдоподобия выполнены синтез и анализ оптимального алгоритма обнаружения гауссовского случайного импульса с огибающей произвольной формы и неизвестным временем прихода, наблюдаемого на фоне белого шума. Показано, что предложенный обнаружитель допускает существенно более простую техническую реализацию по сравнению с известными аналогами. С помощью статистического моделирования на ЭВМ определена эффективность и установлены границы применимости асимптотически точных формул для его характеристик.

Предложен алгоритм оценивания координат узлов деформированных решёток квазипериодических текстур без предварительного выбора типовых текстурных элементов. Приведены примеры, демонстрирующие высокую вычислительную эффективность алгоритма по реальным полутоновым изображениям, содержащим квазипериодические текстуры.

Систематизированы сведения в области построения и методов частотного планирования современных систем цифрового наземного телевизионного вещания (ЦНТВ) стандартов DVB-T, DVB-T2 и DVB-H. Кратко рассмотрены принципы передачи сигналов в наземных системах цифрового телевидения стандартов DVB, в том числе методы модуляции и помехоустойчивого кодирования, вопросы синхронизации. Дано описание методов кодирования источников видео- и аудиосигналов. Описаны процедуры формирования кадра данных, рассмотрены вопросы мультиплексирования цифровых потоков и их транспортировки по каналам связи. Приведены параметры передающих и приемных устройств и антенн в системах ЦНТВ, а также требования к качеству приема сигналов. Изложены методы частотного планирования многочастотных и перспективных одночастотных сетей ЦНТВ. Рассмотрены вопросы эффективности использования радиочастотного спектра в многочастотных и одночастотных сетях ЦНТВ. Приведено описание пакета программ для частотного планирования сетей цифрового вещания, разработанного специалистами НИИР, учебная версия которого может использоваться студентами при выполнении курсовых и дипломных работ.

Предложен алгоритм обнаружения квазипериодических текстур, основанный на особенностях двумерных спектров, полученных с помощью дискретного преобразования Фурье. Спектры мощности фрагментов анализируются независимо друг от друга, что обеспечивает вычислительную эффективность алгоритма обнаружения. Приведены примеры, демонстрирующие применение алгоритма обнаружения в задаче сегментации изображений на два класса текстур: периодические и непериодические. Показано, что алгоритм устойчиво работает при значительных деформациях решётки периодических текстур.

Пособие составлено в соответствии с требованиями ФГОС ВПО для подготовки бакалавров, содержит теоретический материал, контрольные вопросы, список сокращений, глоссарий, литературу. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 210700.62 – Инфокоммуникационные технологии и системы связи, профиль подготовки «Сети связи и системы коммутации».

Освещены основы теории массового обслуживания, знание которых необходимо для современного представления о процессах обслуживания сообщений в телекоммуникационных и вычислительных сетях. Рассмотрены потоки заявок на обслуживание, при условии, что структура потока носит случайный характер. Особое внимание уделено пуассоновскому потоку событий. Рассмотрены потоки, обладающие свойствами самоподобия. Проанализирована работа устройств массового обслуживания (в обозначении Кендалла) типа М/М/1, M/G/1, G/M/1 и их модификаций. Рассмотрены системы с относительными приоритетами обслуживания. Рассмотрено интегральное уравнение Линдли. Приведены основные сведения о сетях массового обслуживания.

В монографии изложены основные подходы и методы современной криптографии и стеганографии для решения задач, возникающих при обработке, хранении и передаче информации. Рассмотрены основные шифры с открытыми ключами, методы цифровой подписи, основные криптографические протоколы, блоковые и потоковые шифры, криптографические хеш-функции, а также редко встречающиеся в литературе вопросы о конструкции доказуемо невскрываемых криптосистем и криптографии на эллиптических кривых. Рассмотрены вопросы, связанные с использованием случайных и псевдослучайных чисел в системах защиты информации. Приведено описание основных идей и методов современной стеганографии. Подробно описаны алгоритмы, лежащие в основе криптографических отечественных и международных стандартов. Многие из приведенных в книге результатов исследований, полученных авторами в последние годы, признаны специалистами в России и за рубежом.

Систематизированы обширные сведения в области проектирования и расчета цифровых радиорелейных линий связи (ЦРРЛ) прямой видимости, а также анализа внутренней и внешней электромагнитной совместимости этих линий. Рассмотрены области применения ЦРРЛ, основные принципы построения и оборудование современных ЦРРЛ, методы расчета трасс ЦРРЛ, методы анализа внутрисистемной и межсистемной ЭМС ЦРРЛ. Приведены практические примеры применения изложенных в книге методов расчетов. Приведено описание оригинального программного комплекса для расчета качественных показателей цифровых радиорелейных линий, учебная версия которого доступна для читателей на сайте издательства, а также на сайтах МТУСИ и СибГУТИ и предназначена для выполнения студентами курсовых и дипломных работ, связанных с проектированием ЦРРЛ. Учебное пособие создано на основе педагогического опыта авторов в Московском техническом университете связи и информатики (МТУСИ) и Сибирском государственном университете телекоммуникаций и информатики (СибГУТИ).

Приведены теоретические предпосылки и исходные положения аппарата вейвлет-преобразования, признаки вейвлет-функций, свойства вейвлет-преобразования, методы вычисления и области применения вейвлет-преобразований с примерами их практической реализации. Предлагаемое пособие может быть использовано при изучении дисциплин «Компьютерные технологии обработки и анализа медико-биологической информации», «Методы обработки медицинской информации» и «Электроника и микропроцессорная техника», в курсовом и дипломном проектировании.

Рассматриваются способы анализа и построения модели джиттера с использованием метода сингулярно-спектрального анализа ("Гусеница").

Видеотрафик играет все большую роль при внедрении услуг сетей связи следующего поколения (NGN). В статье рассмотрены особенности видеотрафика для NGN, в которой услуги по передаче видео реализуются на базе технологии IPTV. В основе изучения особенностей трафика IPTV лежат результаты измерений, проведенных на модельной сети ЦНИИС.

Национальные сети синхронизации реализуют процессы распределения времени и частоты по территориально распределенным объектам, обеспечивая их совместную работу и взаимодействуя с глобальными информационными инфраструктурами. Синхроинформация требуется для таких важных и крупных систем, подсистем и их элементов, как оборонная отрасль, метрологические службы, железнодорожный и иной транспорт, нефтегазопроводы, энергосистемы и др.

При пакетной передаче сигналы от источников, имеющие различную длину, "нарезаются" на пакеты определенного размера, что, помимо прочего, вносит характерные изменения в статистическую структуру пакетизированного сигнала. Автором статьи предложен метод расчетов, отражающий названные особенности.

В статье представлена модель мультисервисной сети связи с возможностью повторения заявки из-за блокировки или недоступности вызываемого устройства. Даны определения основным показателям обслуживания заявок. Получены соотношения между введенными показателями, облегчающие их измерение или вычисление.

В статье анализируется развитие и определяются перспективы передачи данных в подвижной наземной связи. Сделана оценка потенциально максимальной скорости передачи данных в системах наземной подвижной радиосвязи.

В статье рассматривается весь набор актуальных тем для беспроводных сенсорных сетей: архитектура, оптимизация, управление топологией, слияние данных, сквозные транспортные протоколы, аспекты передачи данных на физическом уровне.

В статье проводится анализ проблем построения сетей VANET, приложений и услуг, предполагаемых к реализации в этих сетях.

Статья посвящена вопросу прогнозирования дополнительных потерь из-за растительности при нахождении одного из терминалов радиолинии внутри или за лесным массивом. В предложенном материале рассматривается наиболее востребованная при территориальном планировании СПС модель расчета. Приводится экспериментальная оценка значений параметров этой модели для растительности, характерной для северозапада России.

В период внедрения современных технологических решений, основанных на коммутации пакетов, возникла задача разработки национальных стандартов в области качества услуг связи. Ее решение позволяет обеспечить качество услуг в условиях цифровизации сетей на базе технологий NGN, конвергенции сетей и услуг. Основным фактором поддержки деятельности операторов в этом направлении является система соглашений об уровне обслуживания, методы эффективного управления SLA. Система SLA позволяет оператору получить интегральную картину обслуживания каждого пользователя услуги, отслеживать все случаи нарушения соглашений и оперативно принимать меры.

Содержит краткие теоретические положения курса «Основы теории информации и кодирования», а именно: основы теории информации, основы теории кодирования и передачи информации по каналам связи, а так же примеры использования информационных моделей. Кроме этого пособие включает в себя лабораторный практикум, предназначенный для закрепления теоретического материала и представленный в виде подробного описания выполнения лабораторных работ. Для удобства пользования пособие содержит краткие справочные сведения по теории вероятностей, которые крайне необходимы при рассмотрении основных положений курса.

Описаны основы теории вейвлет-преобразования, включающей в себя различные его разновидности (непрерывное, дискретное и т. п.), а также основные аспекты, связанные с применением этой теории в задаче фильтрации одномерных цифровых сигналов.

Описаны основные методы линейной и усредняющей фильтрации цифровых изображений. Методические указания предназначены для студентов специальности 010801 Радиофизика и электроника физического факультета ЯрГУ, изучающих дисциплину специализации «Цифровая обработка изображений». Могут использоваться студентами, обучающимися по специальности 210302 Радиотехника, а также направлению 550440 Телекоммуникации. Материал может быть использован при подготовке студентами курсовых и дипломных проектов. Пл. 11. Библиогр.: 22 назв.