Методи та засоби адаптивного передавання інформації у проблемно-орієнтованих розподілених комп’ютерних системах

Експериментальна перевірка роботи системи передавання проводилась в м. Вінниці з використанням модемних каналів мережі загального користування. Задачею експерименту було визначення кількості помилок під час передавання символів по днях за період з 23.06.2003 по 30.09.2003 без використання завадозахищених кодів та алгоритмів адаптації.

Випробування проводились о десятій годині ранку. Тестова послідовність складалася з 50000 байтів. Протягом доби тестування проводилось кожні дві години з дотриманням умов попереднього експерименту.

Імовірність виникнення помилок пакетного характеру залежно від швидкості передавання кодової комбінації показує, що імовірність появи двох та більше помилок суттєво зменшується при підвищенні швидкості передаванні інформації і вже за реальних умов досягає імовірності, якою можна зневажати.

Таким чином, залежно від дня тижня і часу доби інформацію доцільно передавати напівбайтами або байтами з використанням запропонованих методів адаптації.

Результати підтверджують, що передавання інформації необхідно здійснювати в біполярному режимі, корегуючи амплітуду сигналу залежно від зовнішніх умов.

Експериментальна перевірка алгоритму, що реалізує метод адаптації з арбітражем під час приймання та використанням завадозахищеного (n, k)-коду, визначила помилку у випадку, коли перевірка дає результат, відмінний від посилання. Тестування здійснювалось при необхідності чотирикратного передавання.

Для обладнання, використовуваного в процесі тестування, були побудовані теоретична та експлуатаційна характеристики.

В цьому розділі вирішена задача експериментального дослідження розроблених адаптивних засобів передавання інформації у проблемно-орієнтованих розподілених комп'ютерних системах.

Запропоновані та обґрунтовані в дисертаційній роботі методи адаптивного управління процесом передавання інформації дали можливість розробити і впровадити апаратні та програмні засоби, які забезпечують підвищення ефективності роботи передавання даних у проблемно-орієнтованих розподілених комп'ютерних системах та мережах та при завданій вірогідності приймання інформації з урахуванням вимог фізичного та канального рівнів взаємодії відкритих систем.

В додатках наведені відомості про особливості проблемно-орієнтованих розподілених комп'ютерних систем, виведення співвідношень для описання вторинних сигналів у каналі зв'язку, часові діаграми сигналів для різних видів імпульсної модуляції, докладне описання вейвлет-пакетної фільтрації сигналів, результати досліджень медіанних, вейвлет-пакетних та вузькосмугових фільтрів, а також матеріали впровадження результатів дисертаційної роботи.

ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі отримала подальший розвиток теорія передавання інформації у проблемно-орієнтованих розподілених комп'ютерних системах, спрямована на створення методології побудови відповідних технічних засобів, які забезпечують необхідну вірогідність передавання в режимі реального часу за рахунок регулювання параметрів передавання на засадах визначення параметрів каналу зв'язку в результаті його тестування.

Виконані автором теоретичні та експериментальні дослідження, направлені на створення методології побудови комп'ютерних систем з адаптивним управлінням процесом передавання інформації, дозволяють стверджувати, що сформульована в роботі мета може вважатися досягнутою. Під час виконання роботи використовувались коректні та вірогідні методи досліджень.

Проведені експериментальні дослідження підтвердили коректність постановки задач і математичних методів, використовуваних для їх розв'язання.

Основні теоретичні та експериментальні дослідження, проведені в даній роботі можуть бути узагальнені такими висновками:

1. Вперше вирішено проблему передавання інформації у проблемно-орієнтованих розподілених комп'ютерних системах при складних умовах зв'язку за рахунок забезпечення регулювання параметрів передавання інформації між компонентами систем в режимі реального часу.

2. Вперше запропоновано єдиний підхід до побудови засобів цифрового зв'язку між компонентами проблемно-орієнтованих розподілених комп'ютерних систем на нижніх рівнях зі зміною основних параметрів передавання залежно від результатів тестування і моніторингу каналу.

3. Дістала подальшого розвитку методологія побудови засобів передавання інформації, яка, на відміну від існуючої, забезпечує підвищення ефективності обміну даними за рахунок адаптації пристроїв до параметрів каналу зв'язку на засадах його тестування з урахуванням вимог фізичного та канального рівнів взаємодії відкритих систем.

4. Вперше розроблено математичну модель каналу зв'язку розподіленої комп'ютерної системи як автоматизованої системи управління процесом передавання, яка, на відміну від існуючих, дозволила визначити показник якості передавання даних для випадків мажоритарного і завадозахищеного (п, k)-кодування залежно від складу вектора інформативного сигналу та параметрів передавання, що дозволяє використовувати для аналізу, синтезу і управління роботою системи на канальному рівні математичний апарат теорії автоматичного управління.

5. Вперше розроблено математичну модель приймача в структурі проблемно-орієнтованої розподіленої комп'ютерної системи, яка на відміну від існуючих, пов'язує комплекс параметрів передавання та ідентифікації інформативних сигналів з параметрами каналу зв'язку, що дозволяє вибирати за результатами тестування каналу і адаптивно змінювати під час моніторингу пороги ідентифікації інформативних сигналів на фізичному рівні. Вибрано інформаційний критерій, який дозволяє визначати необхідність введення додаткових регулюючих параметрів для ефективного управління процесом передавання інформації у проблемно-орієнотованих розподілених комп'ютерних системах.

6. Вперше розроблено математичну модель, яка, на відміну від існуючих, пов'язує ефективну швидкість передавання з параметрами каналу, передавання та коду при мажоритарному і завадозахищеному (п, k)-кодуванні на канальному рівні, що дозволяє за результатами тестування вибрати оптимальний метод кодування для визначених умов передавання і параметрів каналу зв'язку.

7. Проведено дослідження впливу завад різного типу на інформативний сигнал під час передавання даних в умовах широкосмугової модуляції, в результаті якого вперше, на відміну від існуючих, запропоновано двоетапну фільтрацію з вилученням імпульсних завад за допомогою медіанного фільтра та флуктуаційних - за допомогою вейвлет-пакетів, а також вперше запропоновано використання швидкої медіанної фільтрації сигналів з урахуванням вимог двох нижніх рівнів взаємодії відкритих систем.

8. Запропоновані нові методи передавання інформації, які, на відміну від існуючих, забезпечують підвищення ефективності обміну даними у проблемно-орієнтованих розподілених комп'ютерних системах з урахуванням вимог фізичного та канального та рівнів.

За рахунок створеної методології розширений діапазон працездатності засобів передавання інформації для імовірностей спотворень елементарних сигналів р0 = 10^-2 та співвідношень сигнал/шум h² ? 2 (а в окремих випадках для р0 = 10^-1 та співвідношень сигнал/шум h² > 1). Це дозволяє створювати і впроваджувати експериментальні зразки для проблемно-орієнтованих комп'ютерних систем та мереж для умов, при яких стандартизовані технічні засоби не можуть гарантовано працювати, що обумовлено відповідними рекомендаціями і протоколами.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Кулик А.Я. Адаптивні алгоритми передавання інформації: монографія / А.Я. Кулик. - Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2003. - 213 с.

2. Квєтний Р.Н. Методи адаптації пристроїв передавання інформації до параметрів каналу зв'язку: монографія / Р.Н. Квєтний, А.Я. Кулик, С.Г. Кривогубченко, Д.С. Кривогубченко. - Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2005. - 161 с.

3. Кулик А.Я. Аналіз методів організації широкосмугової модуляції / А.Я. Кулик // Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія. - 2005. - № 1. - С. 84 - 88.

4. Кулик А.Я. Аналіз ортогональних кодових послідовностей, використовуваних для організації широкосмугової модуляції / А.Я. Кулик, А.Є. Шакула // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2005. - № 1. - С. 76 - 81.

5. Кулик А.Я. Приймання інформативних сигналів на фоні завад з апріорно невизначеними параметрами / А.Я. Кулик // Вестник Херсонского национального технического университета. - 2006. - № 1(24). - С. 103 - 106.

6. Кривогубченко С.Г. Особливості використання завадозахищених кодів для закриття інформації при передаванні колективними лініями зв'язку / С.Г. Кривогубченко, М.М. Компанець, А.Я. Кулик // Збірник наукових праць Донецького державного технічного університету. - Сер. “Електротехніка і енергетика”. - 2000. - Вип. 17. - С. 65 - 69.

7. Кулик А.Я. Адаптивне передавання інформації каналами зв'язку / А.Я. Кулик, С.Г. Кривогубченко, М.М. Компанець // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. - 2003. - № 1-2 (5-6). - С. 174 - 176.

8. Кулик А.Я. Аналіз впливу каналу зв'язку на процес передавання інформації / А.Я. Кулик // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. - 2002. - № 1(13). - С. 170 - 173.

9. Кулик А.Я. Энергетический спектр сигналов при передаче информации оптическими линиями связи / А.Я. Кулик, Н.Н. Компанец, Д.С. Кривогубченко // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 2000. - № 1. - С. 50 - 51.

10. Кветный Р.Н. Спектральный анализ информационных сигналов / Р.Н. Кветный, А.Я. Кулик, Д.С. Кривогубченко // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 2002. - № 9. - С. 65 - 68.

11. Кулик А.Я. Побудова приймача з використанням дискримінантної процедури на засадах критерію Фішера / А.Я. Кулик, С.Г. Кривогубченко, Я.А. Кулик // Радіоелектронні і комп'ютерні системи. - 2007. - № 6. - С. 221 - 224.

12. Кулик А.Я. Особливості побудови засобів передавання дискретної інформації лініями зв'язку колективного користування / А.Я. Кулик, С.Г. Кривогубченко, М.М. Компанець, О.М. Дідик // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. - 2001. - № 2. - С. 192 - 199.

13. Кулик А.Я. Інформаційна оцінка ефективності адаптивної системи передавання / А.Я. Кулик // Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія. - 2006. - № 3. - С. 41 - 43.

14. Кулик А.Я. Аналіз алгоритмів циклічного кодування при передаванні інформації колективними лініями зв'язку / А.Я. Кулик, М.М. Компанець, С.Г. Кривогубченко // Наукові праці Донецького державного технічного університету. - Сер. “Обчислювальна техніка та автоматизація”. - 2000. - Вип. 20. - С. 181 - 185.

15. Кулик А.Я. Визначення основних характеристик блоку даних, що передається, та вибір методів кодування / А.Я. Кулик, С.Г. Кривогубченко, Н.О. Кучерук. // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. - 2007. - № 2. - С. 41 - 49.

16. Кулик А.Я. Алгоритм інформаційної адаптації до параметрів каналу зв'язку в інформаційно-вимірювальних та комп'ютерних системах / А.Я. Кулик, С.Г. Кривогубченко, М.М. Компанець, Д.С. Кривогубченко // Наукові праці Донецького державного технічного університету. - Сер. “Обчислювальна техніка та автоматизація”. - 2002. - Вип. 38. - С. 281 - 285.

17. Кулик А.Я. Реалізація алгоритму повторювання при передаванні інформації / А.Я. Кулик // Вісник Технологічного університету Поділля. - 2003. - № 3. - Т. 2. - С. 189 - 192.

18. Васюра А.С. Аналіз швидкісних алгоритмів обчислення дискретного перетворення Кристенсона-Леві / А.С. Васюра, А.Я. Кулик, О.В. Кириченко // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології . - 2005. - № 2 (10). - С. 31 - 38.

19. Васюра А.С. Оцінка ймовірностних спектральних характеристик для різних видів дискретних перетворень при стисненні зображень / А.С. Васюра, А.Я. Кулик, О.В. Кириченко // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології . - 2005. - № 1 (9). - С. 37 - 43.

20. Кулик А.Я. Використання функцій Уолша-Адамара та Пелі для перетворення даних під час передачі / А.Я. Кулик, О.В. Кириченко // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. - 2004. - № 1(7). - С. 134 - 138.

21. Кулик А.Я. Використання функцій Уолша-Адамара для захисту інформації під час її передавання каналами зв'язку / А.Я. Кулик, Д.С. Кривогубченко, Ю.В. Роптанова // Захист інформації. - 2002. - № 1. - С. 28 - 33.

22. Кулик А.Я. Алгоритм завадозахищеного кодування в базисі функцій Хаара / А.Я. Кулик, А.Є. Шакула, О.Г. Зралко // Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія. - 2005. - № 2. - С. 50 - 55.

23. Васюра А.С. Питання захисту інформації під час зберігання і передавання колективними лініями зв'язку / А.С. Васюра, С.Г. Кривогубченко, А.Я. Кулик, О.Г. Зралко // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 1996. - № 4. - С. 26 - 28.

24. Васюра А.С. Оцінка криптографічної стійкості завадозахищених кодів / А.С. Васюра, А.Я. Кулик, Ю.В. Роптанова // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 2003. - № 1. - С. 187 - 189.

25. Кулик А.Я. Особливості передавання дискретних сигналів в інформаційно-вимірювальних системах / А.Я. Кулик, С.Г. Кривогубченко, М.М. Компанець, Д.С. Кривогубченко // Наукові праці Донецького державного технічного університету. - Сер. “Обчислювальна техніка та автоматизація”. - 2001. - Вип. 25. - С. 235 - 239.

26. Квєтний Р.Н. Передавання інформації у інформаційно-вимірювальних системах / Р.Н. Квєтний, А.Я. Кулик, Д.С. Кривогубченко // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. - 2002. - № 2 (4). - С. 231 - 233.

27. Кулик А. Передавання дискретної інформації в умовах широтно-імпульсної модуляції / А. Кулик, С. Кривогубченко, М. Компанець, Д. Кривогубченко // Вісник Тернопільського державного технічного університету. - 2001. - Т. 6. - № 4. - С. 103 - 108.

28. Кулик А.Я. Передавання дискретної інформації в умовах фазово-імпульсної модуляції / А.Я. Кулик, С.Г. Кривогубченко, М.М. Компанець, Д.С. Кривогубченко // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - 2003. - № 2 (19). - С. 199 - 201.

29. Кулик А.Я. До питання передавання інформації в умовах частотно-імпульсної модуляції / А.Я. Кулик, С.Г. Кривогубченко, М.М. Компанець, Д.С. Кривогубченко // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 2001. - № 1. - С. 219 - 221.

30. Кулик А.Я. Підвищення швидкості передавання інформації / А.Я. Кулик // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2003. - № 2. - С. 12 - 14.

31. Кулик А.Я. Алгоритм адаптации системы передачи к параметрам канала связи в условиях помех / А.Я. Кулик // Вісник Технологічного університету Поділля. - 2003. - № 4. - Ч. 2. - С. 186 - 189.

32. Кулик А.Я. Адаптація пристрою передавання інформації до параметрів каналу в умовах його несиметричності / А.Я. Кулик // Вестник Херсонского государственного технического университета. - 2004. - № 1 (19). - С. 418 - 422.

33. Кулик А.Я. Визначення параметрів тестування каналу зв'язку / А.Я. Кулик, С.Г. Кривогубченко, Я.А. Кулик // Вісник Хмельницького національного університету. - 2007. - № 3. - Т. 1. - С. 198 - 202.

34. Кулик А.Я. Моделювання характеристик засобів передавання інформації за допомогою середовища MatLab / А.Я. Кулик, В.В. Кабачій, І.В. Васильєв // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології . - 2008. - № 1 (15). - С. 37 - 40.

35. Кветный Р.Н. Применение метода мажоритарного декодирования в адаптивных системах передачи информации / Р.Н. Кветный, А.Я. Кулик // Оралдын Fылым Жаршысы. - 2007. - № 7. - С. 83 - 92. (Казахстан).

36. Кветный Р.Н. Оценка оптимального приёмника Котельникова по вероятности ошибки идентификации сигнала / Р.Н. Кветный, А.Я. Кулик // Современный научный вестник. - 2007. - № 17. - С. 4 - 15. (Росія).

37. Kvyetnyy R. Mathematical model of the channel of communication / R. Kvyetnyy, A. Kulyk // Nauka I Studia. - 2007. - № 5. - Рр. 60 - 68. (Польща).

38. Kulyk A.J. Increase of effective speed of transfer of the information / A.J. Kulyk, S.G. Krivogubtchenko, J.A. Kulyk // Materialy IV miedzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji “Nauka I inowacja - 2008”. - Przemysl (Polska). - 7 - 15 pazdziernika 2008 r. - T. 11. - Pp. 5 - 8.

39. Kulyk A.J. An information transmission in the condition of the adaptation of transmission information system to communication channel parameters / A.J. Kulyk, S.G. Krivogubtchenko, J.A. Kulyk // Materialy IV mezinarodni vedecko-prakticka conference “ Vedecke prumysl evropskeho kontinentu ` 2008”, Praha (Ceska). - 27.11 - 05.12.2008. - Praha: Education and Science, 2008. - Dil 15. - Pp. 24 - 29.

40. Kulyk A.J. Optimization of process of exchange information in the computer systems / A.J. Kulyk, D.S. Krivogubtchenko, A.A. Kulyk // Materialy IV mezinarodni vedecko-prakticka conference “Zpravy Vedecke IDEJE-2008”, Praha (Ceska). - 27.10 - 05.11.2008. - Praha: Education and Science, 2008. - Dil 11. - Pp. 106 - 109.

41. Kulyk A. Identification of informative signals in adaptive systems of data transmission / A. Kulyk // Internet - Education - Science (IES): Fifth International Conf. Vinnytsia, October 10 - 14, 2006 - Baku (Azerbaijan) - Vinnytsia (Ukraine) - Veliko Turnovo (Bulgaria). - 2006. - Vol. 2. - P. 396 - 398.

42. Kulyk A. Use of Wavelet-Functions in Techniques of Telecommunications and Computer Networks / A. Kulyk, O. Zralko // Internet - Education - Science: Forth International Conf. Vinnytsia, Septtmber 28 - October 16, 2004. - Baku (Azerbaijan) - Vinnytsia (Ukraine) - Veliko Turnovo (Bulgaria). - 2004. - Vol. 2. - P. 673 - 675.

43. Кулик А.Я. Передавання інформації в умовах кодовоімпульсної модуляції / А.Я. Кулик, С.Г. Кривогубченко, М.М. Компанець // Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини: Всеукр. наук.-техн. конф. Чернівці, 2001 р. - К.: “Фада, ЛТД”, 2001. - С. 292 - 296.

44. Кулик А.Я. Алгоритм швидкого оброблювання значень для медіанних фільтрів / Кулик А.Я., Томків В.В., Кулик Я.А. та ін. // Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития: Междунар. научн.-практ. конф. Одесса, 1 - 15 октября 2007 г. - Одесса, 2007. - Т. 3. - С. 9 - 16.

45. Кулик А. Застосування вейвлет-перетворення для аналізу сигналів, що передаються / А. Кулик, В. Гармаш, Р. Маслій // // Internet - Education - Science (IES): Fifth International Conf. Vinnytsia, October 10 - 14, 2006 - Baku (Azerbaijan) - Vinnytsia (Ukraine) - Veliko Turnovo (Bulgaria). - 2006. - Vol. 2. - P. 399 - 402.

46. Кулик А.Я. Оценка основных характеристик передаваемого блока данных и выбор методов кодирования / А.Я. Кулик, С.Г. Кривогубченко, Н.А. Кучерук // Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте: Междунар. научн.-практ. конф. Одесса, 1 - 15 июня 2007 г. - Одесса, 2007. - Т. 3. - С. 82 - 84.

47. Кулик А. Алгоритм адаптації до умов передавання інформації каналом зв'язку / А. Кулик, С. Кривогубченко, М. Компанець, Д. Кривогубченко // Контроль і управління в складних системах: VI міжнар. конф. Вінниця, 8 - 12 жовтня 2001 р. - Вінниця: ВДТУ, 2001. - С. 151 - 152.

48. Кожуховский А.Д. Тестовый контроль ЭВМ при обработке информации с использованием преобразований Уолша-Адамара / А.Д. Кожуховский, А.Я. Кулик, А.И. Литвин // Информатика и автоматизация в регионе: Респ. науч.-техн. конф. Винница, 23 - 26 мая 1988 г. - Винница: ВПИ, 1988. - С. 174.

49. Квєтний Р. Передавання інформації у інформаційно-вимірювальних системах / Р. Квєтний, А. Кулик, Д. Кривогубченко // Контроль і управління в складних системах: VII міжнар. конф. Вінниця, 8 - 11 жовтня 2003 р. - Вінниця: ВНТУ, 2003. - С. 92.

50. Кулик А.Я. Стиснення інформації для передачі в лінію зв'язку / А.Я. Кулик, С.Г. Кривогубченко, М.М. Компанець, Р.В. Шабат // Автоматика: Укр. конф. з автоматичного керування. Севастополь, 1996. - Севастополь, 1996. - Т. 1. - С. 206.

51. Кривогубченко С.Г. Питання захисту інформації під час передавання колективними лініями зв'язку / С.Г. Кривогубченко, А.Я. Кулик, Р.В. Шабат, О.Г. Зралко // Автоматика: Укр. конф. з автоматичного керування. Севастополь, 1996 р. - Севастополь, 1996. - Т. 1. - С. 200.

52. Кривогубченко С. Перспективи передавання інформації в умовах ШСМ / С. Кривогубченко, А. Кулик // Контроль і управління в складних системах : VІІІ Міжнар. конф. Вінниця, 24 - 27 жовтня 2005 р. - Вінниця: ВНТУ. - 2005. - С. 97.

53. Кулик А. Визначення оптимальної швидкості передавання інформації / А. Кулик // Контроль і управління в складних системах: VІІ Міжнар. конф. Вінниця, 8 - 11 жовтня 2003 р. - Вінниця: ВНТУ. - 2003. - С. 33.

54. Гармаш В.В. Використання вейвлет-функцій для аналізу властивостей інформації, що передається / В.В. Гармаш, А.Я. Кулик // Контроль і управління в складних системах: VIII міжнар. конф. Вінниця, 24 - 27 жовтня 2005 р. - Вінниця: ВНТУ, 2005. - С. 99.

55. Кулик А.Я. Визначення характеристик засобів передавання інформації при моделюванні в середовищі MATLAB / А.Я. Кулик, В.В. Кабачій, І.В. Васильєв // Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте: Междунар. научн.-практ. конф. Одесса, 1 - 15 июня 2007 г. - Одесса, 2007. - Т. 3. - С. 91 - 92.

56. Пат. 5439 України, МПК⁷ Н03М 13/00. Спосіб передачі дискретної інформації в умовах широкосмугової модуляції / Кулик А.Я., Зралко О.Г., Кривогубченко Д.С. (Україна); ВНТУ. - № 20040604294; заявл. 03.06.2004; опубл. 15.03.2005; Бюл. № 3. - 3 с.

57. Пат. 5440 А України, МПК⁷ Н 03 М 13/00. Спосіб кодування дискретної інформації із захистом / Кулик А.Я., Зралко О.Г. (Україна); ВНТУ. - № 20040604297; заявл. 03.06.2004; опубл. 15.03.2005; Бюл. № 3. - 4 с.

58. Пат. 7875 А України, МПК⁷ Н 03 М 13/00. Пристрій для кодування і передавання дискретної інформації із захистом / Кулик А.Я. (Україна); ВНТУ. - № 20041209954; заявл. 06.12.2004; опубл. 15.07.2005; Бюл. № 7. - 5 с.

59. Пат. 9071 України, МПК⁷ Н03М 13/00. Пристрій для передавання дискретної інформації в умовах широкосмугової модуляції / Кулик А.Я. (Україна); ВНТУ. - № 20041209950; заявл. 06.12.2004; опубл. 15.09.2005; Бюл. № 9. - 3 с.

60. Пат. 23491 А України, МПК⁷ Н 03 М 13/00. Спосіб кодування і передавання дискретної інформації з захистом та пристрій для його реалізації / Кулик А.Я., Кривогубченко С.Г., Компанець М.М., Шабат Р.В. (Україна); ВДТУ. - № 96124764; заявл. 20.12.1996; опубл. 31.08.1998; Бюл. № 4. - 8 с.

61. Пат. 23492 А України, МПК⁷ Н 03 М 13/00. Спосіб кодування та передавання інформації та пристрій для його реалізації / Кулик А.Я., Кривогубченко С.Г., Компанець М.М. та ін. (Україна); ВДТУ. - № 96124763; заявл. 20.12.1996; опубл. 31.08.1998; Бюл. № 4. - 8 с.

62. Пат. 48408 А України, МПК⁷ Н 03 М 13/00. Спосіб передавання дискретної інформації в умовах частотно-імпульсної модуляції та пристрій для його реалізації / Квєтний Р.Н., Кулик А.Я., Кривогубченко С.Г. та ін. (Україна); ВДТУ. - № 2001064403; заявл. 23.06.2001; опубл. 15.08.2002; Бюл. № 8. - 7 с.

63. Пат. 48409А України, МПК⁷ Н03М 13/00. Спосіб кодування та передавання дискретної інформації з адаптацією до умов передавання та пристрій для його здійснення / Квєтний Р.Н., Кулик А.Я., Кривогубченко С.Г. та ін. (Україна); ВДТУ. - № 2001064411; заявл. 23.06.01, опубл. 15.08.02, Бюл. № 8. - 10 с.

64. Пат. 48410 А України, МПК⁷ Н 03 М 13/00. Спосіб передавання дискретної інформації при фазоімпульсній модуляції та пристрій для його реалізації / Квєтний Р.Н., Кулик А.Я., Кривогубченко С.Г. та ін. (Україна); ВДТУ. - № 2001064413; заявл. 23.06.2001; опубл. 15.08.2002; Бюл. № 8. - 8 с.

65. Пат. 48411А України, МПК⁷ Н03М 13/00. Спосіб передавання дискретної інформації з адаптацією до параметрів каналу зв'язку та пристрій для його здійснення / Квєтний Р.Н., Кулик А.Я., Кривогубченко С.Г. та ін. (Україна); ВДТУ. - № 2001064414; заявл. 23.06.01, опубл. 15.08.02, Бюл. № 8. - 8 с.

66. Пат. 48412 А України, МПК⁷ Н 03 М 13/00. Спосіб обміну дискретною інформацією в умовах широтно-імпульсної модуляції та пристрій для його здійснення / Квєтний Р.Н., Кулик А.Я., Кривогубченко С.Г. та ін. (Україна); ВДТУ. - № 2001064418; заявл. 23.06.2001; опубл. 15.08.2002; Бюл. № 8. - 11 с.

67. Пат. 48866 А України, МПК⁷ Н 03 М 13/00. Спосіб кодування та передавання інформації із захистом та пристрій для його здійснення / Квєтний Р.Н., Кулик А.Я., Кривогубченко Д.С. та ін. (Україна); ВДТУ. - № 2002021011; заявл. 08.02.2002; опубл. 15.08.2002; Бюл. № 8. - 6 с.

68. Пат. 49174 А України, МТК⁷ Н 03 М 13/00, G 06 F 15/00. Спосіб передавання дискретної інформації та пристрій для його здійснення / Квєтний Р.Н., Кулик А.Я., Кривогубченко С.Г. та ін. (Україна); ВДТУ. - № 2001042457; заявл. 12.04.2001; опубл. 16.09.2002; Бюл. № 9. - 6 с.

69. Пат. 52880А України, МПК⁷ Н03М 13/00. Спосіб передавання дискретної інформації з адаптацією до умов передавання та пристрій для його реалізації / Квєтний Р.Н., Кулик А.Я., Кривогубченко С.Г. та ін. (Україна); ВДТУ. - № 2001064452; заявл. 23.06.01, опубл. 15.01.03, Бюл. № 1. - 11 с.

70. Пат. 61383 України, МПК⁷ Н03М 13/00. Спосіб передавання інформації та пристрій для його здійснення / Кулик А.Я. (Україна); ВДТУ. - № 2003010392; заявл. 16.01.2003; опубл. 17.11.2003; Бюл. № 11. - 7 с.

71. Пат. 68863 А України, МПК⁷ Н 03 М 13/00. Спосіб кодування та передавання інформації із захистом та пристрій для його здійснення / Кулик А.Я., Гармаш В.В. (Україна); ВДТУ. - № 20031110226; заявл. 13.11.2003; опубл. 16.08.2004; Бюл. № 8. - 5 с.

72. Пат. 68864 А України, МПК⁷ Н 03 М 13/00. Спосіб кодування та передавання інформації із захистом та пристрій для його здійснення / Кулик А.Я. (Україна); ВДТУ. - № 20031110227; заявл. 13.11.2003; опубл. 16.08.2004; Бюл. № 8. - 5 с.

73. Пат. 68865 А України, МПК⁷ Н 03 М 13/00. Спосіб кодування та передавання інформації із захистом та пристрій для його здійснення / Кулик А.Я., Кириченко О.В. (Україна); ВДТУ. - № 20031110228; заявл. 13.11.2003; опубл. 16.08.2004; Бюл. № 8. - 5 с.

74. Пат. 68866 А України, МПК⁷ Н 03 М 13/00. Спосіб кодування та передавання інформації із захистом та пристрій для його здійснення / Кулик А.Я., Роптанов В.І., Роптанова Ю.В. (Україна); ВДТУ. - № 20031110229; заявл. 13.11.2003; опубл. 16.08.2004; Бюл. № 8. - 5 с.

75. Пат. 71202А України, МПК⁷ Н03М 13/00. Спосіб передавання дискретної інформації з адаптацією до умов передавання та пристрій для його реалізації / Кулик А.Я. (Україна); ВНТУ. - № 20031210868; заявл. 01.12.2003, опубл. 15.11.2004, Бюл. № 11. - 7 с.

АНОТАЦІЇ

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.05 - комп'ютерні системи та компоненти. - Вінницький національний технічний університет, Вінниця, 2009.

У дисертації започатковано нові та розвинуті відомі теоретичні і методологічні засади, а також практичні рекомендації і методики проектування для створення апаратних та програмних засобів передавання інформації проблемно-орієнтованих розподілених комп'ютерних системах. Отримано співвідношеньня, які однозначно пов'язують параметри передавання з параметрами каналу зв'язку. На підставі цього запропоновано методи адаптації параметрів пристроїв обміну інформацією до параметрів каналу зв'язку, які визначаються шляхом тестування.

Комп'ютерне моделювання, експериментальні дослідження та практичне впровадження ряду розроблених адаптивних засобів передавання інформації підтвердили адекватність розроблених теоретичних засад і ефективність запропонованих методів.

Ключові слова: база сигналу, інтеграл імовірності, канал передавання інформації, кодова комбінація, комп'ютерна система, кореляційна функція, математична модель, об'єм сигналу, швидкість передавання даних.

Кулик А.Я. Методы и средства адаптивной передачи информации в проблемно-ориентированных распределенных компьютерных системах. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук по специальности 05.13.05 - компьютерные системы и компоненты. - Винницкий национальный технический университет, Винница, 2009.

Диссертация посвящена решению важной проблемы недостаточно эффективной передачи информации в проблемно-ориентированных распределенных компьютерных системах при сложных условиях связи вследствие ограниченного регулирования параметров передачи информации между компонентами систем в режиме реального времени. Предложенное решение проблемы базируется на создании новых и развитии известных теоретических основ построения средств передачи информации, которые используют их адаптацию к параметрам канала связи.

Проведенный анализ существующих средств передачи информации позволил выделить наиболее эффективные методы разделения каналов связи, организации широкополосной модуляции и ортогональных кодовых последовательностей, используемых для этого. Для разных условий обмена информацией проведена оценка априорных параметров передачи. Проведенный анализ существующих принципов построения адаптивных средств передачи информации позволил выделить их недостатки и определить пути их устранения.

Разработан комплекс математических моделей адаптивных цифровых средств передачи информации для распределенных компьютерных систем различного функционального назначения. Рассмотрены общие теоретические предпосылки построения приёмника и разработана его математическая модель для условий неполной определённости параметров передачи. Разработана математическая модель канала связи как автоматизированной системы управления потоками данных, что позволяет использовать для проектирования средств передачи весь аппарат теории автоматического управления. Уточнены основные параметры, влияющие на качество передачи, и разработан алгоритм их регулирования с использованием информационного критерия. Для сложных условий приёма разработан алгоритм приёма данных с использованием дискриминантной процедуры на основании критерия Фишера. Проведен анализ особенностей процедур помехозащищённого кодирования и определены основные характеристики передаваемого блока данных с возможностью выбора наиболее эффективного метода кодирования для обеспечения необходимых условий передачи.

Проведен спектральный, секвентный и вейвлет-анализ формируемых информативных сигналов и проведена оценка их взаимодействия с каналом связи. Рассмотрены вопросы приёма информации с учётом влияния помех и взаимодействия с сигналами разных видов манипуляции. Исследовано влияние узкополосных помех на информативный сигнал в процессе передачи. Показано, что в случае передачи информации сигналами широкополосной и одного из видов импульсной модуляции единой линией связи, их взаимное влияние можно рассматривать как перекрёстные помехи и предложены методы уменьшения их влияния. Предложена двухэтапная фильтрация информативных сигналов, при которой с помощью медианного фильтра удаляются импульсные помехи, а в случае необходимости с помощью вейвлет-пакетного - флуктуационные.

Разработана методология построения адаптивных средств передачи информации, включающая ряд методов построения средств передачи информации с использованием вейвлет-функций, повышения скорости передачи информации с учётом границы Найквиста и минимизацией возникающих вторичных сигналов, различных методов адаптации параметров средств передачи к параметрам канала связи. Поскольку для их реализации необходимо тестирование канала связи, то подробно исследована и эта процедура.

Рассмотрены основные пути реализации средств передачи информации и выбраны наиболее эффективные из них. Разработан алгоритм медианной фильтрации с быстрой обработкой значений. Проведено компьютерное моделирование алгоритмов фильтрации в среде MatLab.

Компьютерное моделирование, экспериментальные исследования и практическое внедрение ряда разработанных адаптивных средств передачи информации подтвердили адекватность разработанных теоретических предпосылок и эффективность предложенных методов.

Ключевые слова: база сигнала, интеграл вероятности, канал передачи информации, кодовая комбинация, компьютерная система, корреляционная функция, математическая модель, объём сигнала, скорость передачи данных.

The dissertation on competition of a scientific degree of the doctor of engineering sciences by speciality 05.13.05 - the computer systems and components. - Vinnytsia National Technical University, Vinnytsia, 2009.

There are created new and have received further development known theoretical and methodological bases. Practical recommendations and designing techniques for creation of hardware and programs for information transfer in the task-level distributed computer systems were done. The formulas of unequivocally connecting transfer parameters with parameters of the communication channel are received. On the basis of researches the methods of parameters adaptation for information interchange to channel parameters of communication determined are offered by testing.

Computer modeling, the experimental researches and practical realization of the developed adaptive means of the information transfer have confirmed adequacy of the developed theoretical preconditions and efficiency of the offered methods.

Keywords: channel of transfer of the information, code combination, computer system, correlation function, data rate, mathematical model, probability integral, signal base value, signal capacity.

Підписано до друку 12.05.2009 р. Формат 29.7

Наклад 100 прим. Зам. № 2009-103