Эволюционные процессы информационных технологий


ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
«ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
             («МГОТУ»)










                ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ





Сборник трудов по материалам межвузовской научно-технической конференции 25 апреля 2016 г.













Королёв
2016

УДК 681.3
ББК 32.81
    Э11
Рецензенты:
Самаров К.Л., д.ф-м.н., профессор;
Соляной В.Н., с.н.с., доцент.
Научный редактор Артюшенко В.М. - д.т.н., профессор




        Эволюционные процессы информационных технологий / сборник
Э11 трудов по материалам межвузовской научно-технической конференции 25 апреля 2016 года, г.о. Королёв, «МГОТУ» / Под общей научн. ред. док. техн. наук, проф. В.М. Артюшенко. - М.: Издательство «Научный консультант», 2016. - 118 с.
            ISBN 978-5-9908220-5-4



         Предлагаемый сборник научных трудов по материалам межвузовской научно-технической конференции «Эволюционные процессы информационных технологий», прошедшей 25 апреля 2016 г., на базе кафедры информационных технологий и управляющих систем государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования Московской области «Технологический университет» («МГОТУ»), стал результатом творчества ученых, профессорско-преподавательского состава, сотрудников, студентов связанных с информационными технологиями в различных областях деятельности.
         Сборник рассчитан на преподавателей, аспирантов, магистров и бакалавров, а также для широкого круга специалистов в области информационных систем.
УДК 681.3
ББК 32.81



                    Сборник научных статей участников конференции подготовлен по материалам, представленным в электронном виде. Ответственность за содержание материалов несут авторы.




ISBN 978-5-9908220-5-4

    © «МГОТУ». Коллектив авторов, 2016
     © Оформление. Издательство «Научный консультант», 2016

                          Содержание


    Введение...............................................5
    Артюшенко В.М. Качество услуг сети ATM предоставляемых через спутниковые системы связи........................6
    Теодорович Н.Н., Роганов А.А. Особенности применения информационных технологий в логистике.................15
    Логачева Н.В. Уменьшение межкабельных переходных наводок с помощью экранирования.......................20
    Шевченко Е.П. Увеличение полосы пропускания кабельных линий.................................................27
    Исаева Г.Н. Особенности прокладки экранированных кабельных линий.......................................32
    Воловач В.И. Экспериментальные исследования параметров спектра доплеровского сигнала отраженного от протяженных объектов..............................................37
    Харламова Е.С. Проблемы хранения и анализа корпоративных данных..................................43
    Татаринов А.И. Применение мобильных измерительных пунктов для решения информационно-телеметрического обеспечения при запуске ракетно-космической техники...50
    Зимин В.М. Об автоматизации работы с формами в
    СУБД MS Access........................................57
    Денисов С.В., Теодорович Т.С. Особенности и перспективы применения альтернативных источников электроэнергии при реализации концепции энергоэффективности жилых зданий................................................61
    Сидорова Н.П. Анализ влияния на производительность сети передачи данных типа коммуникационного протокола и его параметров............................................70
    Стреналюк Ю.В. Информационное и технологическое сопровождение процессов формирования, развития и оценки функционирования ВУЗа..........................74

3

   Олифер С.С. Анализ эффективности экранирования        80
   скрученной симметричной цепи..........................
   Олифер С.С.,Чевордаев И.А. Эффективность экранирования информационных сетей от внешних и взаимных электромагнитных помех................................89
   Балашова Т.В., Сидорова А.С. Анализ эффективности защитных экранов......................................95
   Давыдова К.А. Виды модуляции в беспроводных сетях....101
   Галкин С.Ю., Карпова Н.М. Анализ параметров передачи цифровых симметричных кабелей........................109

4

        ВВЕДЕНИЕ


    Интенсивное развитие современного общества невозможно себе представить без эволюционных процессов в такой важнейшей области современной науки как информационные технологии.
    В предлагаемом сборнике научных трудов рассматривается широкий круг вопросов, связанных с качеством услуг сети ATM предоставляемых через спутниковые системы связи, особенностями применения информационных технологий в логистике, уменьшением межкабельных переходных наводок с помощью экранирования, увеличение полосы пропускания кабельных линий. Проанализированы различные виды и типы экранирования, особенности прокладки экранированных кабельных линий, экспериментальные исследования параметров спектра доплеровского сигнала отраженного от протяженных объектов. Рассмотрены основные подходы в подготовке специалистов в высшем профессиональном образовании по информационнотехнологическим направлениям.
    Проанализированы проблемы развития и использования информационных технологий, проблемы хранения и анализа корпоративных данных. Рассмотрены вопросы, связанные с анализом, особенностями и перспективами применения альтернативных источников электроэнергии при реализации концепции энергоэффективности жилых зданий, анализом влияния на производительность сети передачи данных типа коммуникационного протокола и его параметров, автоматизацией работы с формами в СУБД MS Access и т.д..
    Материалы данного сборника будут интересны не только бакалаврам и магистрам таких специальностей как: «Информационные системы и технологии», «Управление в технических системах», «Прикладная информатика», но и аспирантам специальностей «Системный анализ, управление и обработка информации», «Теоретические основы информатики», а также для широкого круга специалистов в области информационных технологий.

5

        КАЧЕСТВО УСЛУГ СЕТИ ATM ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫХ ЧЕРЕЗ СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ

Артюшенко В.М.
                       д.т.н., профессор Технологический университет («МГОТУ»)
Россия, г. Королев
     В статье рассмотрены вопросы, связанные с анализом качества услуг, предоставляемых сетью АТМ через спутниковые системы связи.
     Ключевые слова: параметры качества услуг, АТМ - соединения, спутниковый участок.
     Рассмотрим и проанализируем влияние спутникового участка системы спутниковой связи (ССС) на параметры качества услуг, предоставляемых сетью АТМ.
     При распределении норм по участкам сети, величина допусков, выделяемая для спутникового участка АТМ - соединения, определяется исходя из предположения, что наземные участки не вносят значительных ошибок. Поэтому практически все допуски могут быть отнесены к спутниковому сегменту [1-5]. Численное значение доли, выделяемой на спутниковый участок, зависит как от самого нормируемого параметра, так и от классов обслуживания.
     В табл. 1, в качестве примера, приведено распределение норм для класса 1 качества обслуживания, как это задано в предварительной версии рекомендации МСЭ - Р.

Таблица 1 - Допустимые значения параметров спутникового участка

         АТМ для класса 1 качества обслуживания            
Параметры   Норма МСЭ - Т для    Норма МСЭ - Р для спутникачества  конечных пользователей      кового участка      
                АТМ - сети                                
 CLRO+1           3*10-/                 7.5*10-4         
   CER            4*10-6                 1,4*10-6         
  SECBR           1*10-4                 3,5*10-5         
   CTD            400 мс                  <320 мс         
   CDV             3 мс             Пренебрежимо малая    
   CMR           1/сутки                 1/72 часа        

     Следует подчеркнуть, что эта рекомендация МСЭ - Р задает требования к спутниковому АТМ - участку, исходя из предположения о том, что оборудование спутниковой системы не содержит средств АТМ - коммутации и обработки.

6

     Связь между основными параметрами ATM - уровня и параметрами физического уровня для спутниковых систем имеет несколько иной характер, чем для оптоволоконных трактов наземных систем связи. Для геостационарных спутников и земных станций фиксированной спутниковой службы, шумы радиоканала подчиняются распределению Гаусса. Однако ошибки в цифровых спутниковых трактах уже не являются случайно распределенными, а группируются в пачки вследствие применения скремблирования и помехоустойчивого кодирования. Ошибки, возникающие в цифровом спутниковом тракте, имеют тенденцию образовывать пакеты со статистическими характеристиками, зависящими от применяемых алгоритмов скремблирования и кодозащиты. В основном, используются два статистических параметра пакетов: средняя длина пакета L и среднее число искаженных бит в пакете N, которые обычно определяются экспериментальным путем [6-8].
     Влияние пакетов ошибок на коэффициент потерь ячеек CLR связано с применением стандартной процедуры кодозащиты заголовка ATM - ячейки. Процедура коррекции ошибок заголовка ATM -ячейки позволяет исправить однократные ошибки и обнаруживать многократные. Если процедура кодозащиты заголовка обнаруживает ошибки, которые невозможно исправить, то ATM - ячейка отбрасывается, что приводит к потере информации. Отброшенные ячейки являются основным компонентом вклада в общий коэффициент CLR.
     Для случая равномерно распределенных ошибок процедура кодозащиты, исправляющая одну ошибку, способна исправить большую часть возникающих ошибок. Для случая пакетов ошибок при условии, что пакет воздействует больше, чем на один бит заголовка, коррекция становится невозможной, так как кодозащита способна исправить только одну ошибку. Несколько ошибок в заголовке могут привести к искажениям, которые не обнаруживаются процедурой кодозащиты, что приводит к неверной интерпретации содержимого заголовка ATM - ячейки и, как следствие, к передаче ATM - ячейки по неправильному направлению (неправильная адресация ячейки) [9-15].
     При некоторых упрощениях относительно механизма работы стандартной процедуры кодозащиты может быть рассчитана зависимость коэффициента CLR от основного параметра физического уров

7

ня - коэффициента побитовой ошибки BER при действии как случайно распределенных ошибок, так и пакетов с характеристиками L и N.
     На рис. 1 показаны рассчитанные таким образом зависимости, причем, для пакетов ошибок приняты параметры L = 29 и N =11,5, которые являются типичными при применении сверточного кодирования/ декодирования со скоростью 3/4 по алгоритму Витерби.

Рис. 1- Расчетные зависимости коэффициента CLR от BER
     При тех же условиях могут быть получены аналогичные зависимости для коэффициента ошибочных ячеек CER. Он определяется как отношение количества ячеек, переданных с искажениями к общему числу успешно переданных ячеек. При этом ячейка считается успешно переданной, если она принята приемником и была отправлена источником данного виртуального соединения, а не какого - либо другого. Неверно адресованные ячейки не считаются успешно переданными. Соответствующие графики приведены на рис. 2.
     Из зависимостей, представленных на рис. 1, 2видно, что характер ошибок цифровых спутниковых трактов приводит к значительному ухудшению CLR, но положительно сказывается на CER. Однако именно CLR имеет жесткие допуски, что приводит к значительно более жестким требованиям на параметр BER для ССС по сравнению с системами, имеющими равномерное распределение ошибок. Результаты экспериментов на спутниковых линиях IDR международной организации INTELSAT в целом подтверждают, что при установлении допуска на параметр BER физического уровня наиболее важным фактором ATM - уровня является параметр CLR.

8

1.0Е-01

Рис. 2 - Расчетные зависимости коэффициента CER от BER

     Этот вывод хорошо иллюстрируется графиком на рис. 3.


Рис. 3 - Результаты измерений параметров уровня ATM на линиях IDR

     Представленные графики показывают результаты и измерений параметров ATM - уровня на линии IDR 45 Мбит/с с использованием сверточного кодирования на скорости 3/4 и декодирования по алгоритму Витерби, в зависимости от соотношения сигнал/шум (ОСШ) Еь/N□ на входе демодулятора.
     Как видно из рис. 3, для выполнения норм на CLR требуется более высокое ОСШ, чем это нужно для выполнения норм на коэффициенты CER и SECBR. Кроме того показано, что нормы на ошибки для цифровых спутниковых трактов с постоянной скоростью свыше 2 Мбит/с, принятые в Рек.О.826 МСЭ - T без учета особенностей ATM, не обеспечивают требуемого качества ATM - уровня.


9

    Для определения допусков на параметр BER физического уровня, соответствующих приведенным в табл. 1 нормам на CLR и CER, можно воспользоваться результатами исследований компании COMSAT, представленных в виде графиков на рис. 4 и рис. 5.

Рис. 4 - Зависимости коэффициента CLR от BER для линий IDR

Рис. 5 - Зависимости параметра CER от BER для линий IDR

    Эти графики, показывающие зависимости коэффициентов CLR и CER от BER, получены экспериментальным путём и методом расчета для линий IDR на скорости 2048 кбит/с с использованием кода Рида - Соломона (RS) и без него.
    Из представленных графиков видно, что выполнение норм па параметры CLR и CER может быть обеспечено, если значение параметра BER не хуже, чем 1*10⁻⁸. Эта величина BER может быть принята за основу в качестве нормы при проектировании режима работы спутниковых радиолиний, при этом предполагается также, что для

10

BER=1*1O'⁸ будут выполняться нормы на коэффициент ошибочно вставленных ячеек CMR. Остальные параметры уровня ATM, приведенные в табл. 2 (показывающие возможное соответствие между категориями обслуживания, классами качества обслуживания), не зависят от основного параметра физического уровня BER, а влияние на них особенностей спутниковой линии является достаточно очевидным.

Таблица 2 - Категории обслуживания и классы обслуживания

 Категория         Класс качества        Класс обслуживания
обслуживания        обслуживания          (\1СЭ - T 1.362) 
(Форум ATM)  (\1СЭ - T 1.365, Форум ATM)                   
    CBR                   1                      A         
  Rt - VBR                2                      B         
  Nrt -VBR                3                      C         
    ABR                   3                      C         
    GFR                   3                      D         
    UBR                   4                      D         

     Для того, чтобы приложение могло воспользоваться транспортными услугами ATM - сети, необходимо преобразовать исходный вид нагрузки приложения в ATM - ячейки. Эти функции выполняются на специальном уровне адаптации ATM Adaptation Layer (AAL) стека ATM - протоколов. Уровни адаптации присутствуют только в конечных точках соединения и никак не участвуют в процессе транспорта ATM - ячеек через сеть.
     В настоящее время определены четыре типа уровней адаптации: AAL - 1, AAL - 2, AAL - 3/4 и AAL - 5. Каждый из типов предназначен для обслуживания определенной группы приложений. Например, уровень адаптации AAL - 1 используется для передачи видео, речи, синхронных данных в потоке Е1 через ATM - сеть. Уровень адаптации AAL - 2 используется для передачи компрессированного аудио и видео сигналов. Уровень адаптации AAL3/4 предназначен для передачи компьютерных данных, но используется крайне редко из - за больших накладных расходов. Уровень адаптации AAL5 обеспечивает эффективный способ адаптации компьютерных данных для передачи через сеть ATM [11-14].
     Tребования к характеристикам сети ATM для передачи речи или данных в полосе речевого сигнала являются не такими жесткими, как например, в случае передачи компрессированного сигнала изображения. Однако высокий коэффициент потерь CLR и большая задержка

11

из конца в конец существенно влияют на качество этих услуг. Использование новых технологий компрессирования речи приводит к тому, что значительно больше отчетов речевого сигнала помещается в одной ATM- ячейке, поэтому пропадание даже одной ячейки может сказаться на качестве нескольких каналов речи или привести к длительным перерывам в одном речевом канале.
     Потери ATM - ячеек или их неверная адресация, возникающие на сети ATM, существенно сказываются на эффективности работы протокола TCP/IP. Способы улучшения характеристик протокола TCP/IP при передаче через ATM - сеть в настоящее время находятся в стадии исследований. Для достижения высокой пропускной способности приходится принимать во внимание несколько системно - технических аспектов, которые включают в себя выбор размеров буферов, порядок расстановки коммутаторов, принципы нормирования характеристик из конца в конец соединения, механизмы защиты от ошибок и алгоритмы управления перегрузками.
     Использование различных АТС - услуг и категорий обслуживания для передачи IP - трафика и трафика локальных сетей имеет некоторые особенности, связанные с распределением свободной, незанятой более приоритетными задачами полосы пропускания. Распределение незанятой полосы пропускания между активными соединениями может основываться, например, на минимальной скорости (MCR) выделенной соединению, назначенному весовому коэффициенту и т.п. АТС - услуги и категории обслуживания с этой точки зрения имеют не одинаковые возможности. Лучшие показатели обеспечиваются при применении АТС - услуги, категории обслуживания ABR, которая имеет встроенный механизм динамического управления поведением источника трафика.
     Использование ABR позволяет значительно повысить эффективность работы, как пользовательских приложений, так и эффективность использования сетевых ресурсов, что особенно важно для дорогих спутниковых участков. Однако наличие такого участка вносит значительную задержку в петлю управления, что резко уменьшает эффективность самого управления. Поэтому, для сокращения петли обратной связи необходимо использовать режим VS/VD, позволяющий изолировать спутниковый участок от наземных фрагментов сети. Кроме того, правила, определяющие работу механизмов ABR не были рассчитаны на спутниковую задержку, поэтому использование ABR требует работы по настройке режимов работы через спутник.

12