555_Innovatsii_inauchno-tekhnicheskoe_tvorchestvo_molodezhi2014_

устойчивость связи при большей длине пролётов, чем при использовании обычного радиорелейного оборудования. Адаптивные РРЛ позволяют эффективно использовать запас на замирания, снижая, таким образом, стоимость организации линии передачи.

При дальнейшем исследовании этой темы планируется произвести расчёт процента времени, в течение которого адаптивные РРСП будут обеспечивать максимальную и минимальную скорости передачи в конкретных условиях, а также оценку экономического эффекта за счёт применения радиорелейного оборудования с алгоритмом адаптивной модуляции.

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ОДНОЧАСТОТНЫХ СЕТЕЙ DVB-T2

Слесь Р.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Кокорич М.Г., доцент СибГУТИ

DVB-T2 (англ. Digital Video Broadcasting - Second Generation Terrestrial) -

второе поколение стандарта DVB-T, которое призвано увеличить на 30—50% ёмкость сетей эфирного наземного цифрового телевидения по сравнению с DVB-T при той же инфраструктуре сети и частотных ресурсах. Значительным преимуществом DVB-T2 можно считать расширенные возможности по построению одночастотных сетей (SFN).

Большая часть решений, использованная при разработке DVB-T2, была направлена на максимальное увеличение пропускной способности каналов. Ряд опций — новые размерности FTT (быстрого преобразования Фурье) и защитных интервалов, а также новые режимы введения пилот-сигналов, были введены для возможности оптимизации параметров в зависимости от характеристик конкретного канала.

В одночастотной сети все передатчики синхронно модулируются одним и тем же сигналом и формируют выходной сигнал в одном ТВ-канале. Благодаря устойчивости OFDM-сигнала к многолучевому распространению зоны обслуживания отдельных передатчиков могут перекрываться, при этом на приемную антенну будут приходить сигналы от нескольких передатчиков.

Сигналы всех передатчиков одночастотной сети должны быть с точностью до бита передаваемой информации идентичны друг другу, что накладывает дополнительные требования к транспортной сети:

•максимальная задержка распространения сигнала в транспортной сети не должна превышать 1 секунду;

•должна быть обеспечена идентичность тактовых частот между выходом формирователя транспортного пакета (входом транспортной сети) и входом эфирного модулятора (выходом транспортной сети) с погрешностью не более тысячных долей Герца;

•должны быть обеспечены циклы передачи сигналов кадровой синхронизации для всех ТВ-каналов мультиплекса.

51

В сочетании с новыми видами кодирования видеосигнала (такими как MPEG-4) эта технология является существенным шагом вперед. И что важно с точки зрения сетей широкополосного доступа, стандарт DVB-T2 – это уже не "просто" система транспорта пакетов цифрового видеоконтента. Это – мощный инструмент мультимедийного вещания, в который изначально заложены огромные возможности по расширению функциональности. Конечно, в силу своей однонаправленности он не может рассматриваться как конкурент традиционным сетевым технологиям, но свое место в наступающую эпоху технологий широкополосной беспроводной связи четвертого поколения (4G) он, безусловно, займет.

УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ СИСТЕМЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ IMT-ADVANCED

Слышанов Я. И. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Сергеева А.С., ст. преподаватель СибГУТИ

Система IMT-Advanced (International Mobile Telecommunication-Advanced -

передовые международные мобильные телекоммуникационные системы) предоставляет глобальную платформу, на основе которой будут созданы последующие поколения услуг подвижной связи (быстрый доступ к данным, унифицированная передача сообщений и передача широкополосной мультимедийной информации) в форме увлекательных новых интерактивных услуг. Усовершенствованные системы международной подвижной связи (IMTAdvanced) – системы подвижной связи, обладающие новыми возможностями IMT, которые превосходят возможности систем IMT-2000. Такие системы обеспечивают доступ к широкому диапазону услуг электросвязи, включая услуги усовершенствованных систем подвижной связи, предоставляемые сетями подвижной и фиксированной связи, в которых все чаще используется пакетная передача.

Системы IMT-Advanced обеспечивают применения с низкой и высокой мобильностью, а также большой диапазон поддерживаемых скоростей передачи данных в зависимости от потребностей пользователей и служб в среде со множеством пользователей. Системы IMT-Advanced также способны обеспечивать мультимедийные применения высокого качества в широком спектре служб и платформ, существенно улучшая показатели работы и качество обслуживания.

Основные характеристики системы IMT–Advanced:

-высокая степень унификации выполняемых функций в глобальном масштабе при сохранении гибкости в предоставлении широкого диапазона служб и применений экономичным способом;

-совместимость услуг в рамках IMT и с фиксированными сетями;

-возможность взаимодействия с другими системами радиодоступа;

-услуги подвижной связи высокого качества;

52

-оборудование пользователя, пригодное для использования по всему миру;

-применения, услуги и оборудование, удобные в использовании;

-возможность всемирного роуминга;

-в качестве целей исследования были определены скорости передачи данных с повышенными пиковыми уровнями для обеспечения более совершенных услуг и применений (100 Мбит/с для высокой мобильности и 1 Гбит/с для низкой мобильности).

Эти характеристики IMT-Advanced позволяют удовлетворять растущие потребности пользователей. При этом возможности систем IMT-Advanced постоянно совершенствуются в соответствии с изменением запросов пользователей и развитием технологий.

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

Тихонов Д.Ю. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Быстрова О. А., ст. преподаватель СибГУТИ

В настоящее время активно развивается организация связи с помощью радиорелейных систем передачи, которые широко применяются в наши дни. Подобные системы используются для связи отдельных подразделений крупных компаний, а также в районах, где прокладка кабеля невозможна или очень сложна. На территории страны располагается огромное количество небольших населенных пунктов, куда тянуть волоконно-оптические кабели нецелесообразно из-за низкой потребности в услугах связи. Но такая потребность есть, значит, основное решение - ЦРРЛ малой емкости. Если существует необходимость организации высокой скорости передачи, то возможно использование РРЛ для передачи цифрового потока от магистральной линии. Обычно все современные РРЛ являются дуплексными, т.е. и передавать, и принимать сигнал они могут через один и тот же комплект оборудования.

Предельная дальность передачи современных РРЛ, как правило, ограничена 50 км. Благодаря применению различных методов модуляции и помехоустойчивого кодирования, они могут противостоять неблагоприятным метеоусловиям. При настройке (юстировке) РРЛ должна быть обеспечена прямая видимость между обеими антеннами. При этом путем изменения направления излучения основного лепестка для обеих антенн добиваются максимально возможного уровня приема сигнала на каждой стороне. Чем выше будет уровень принимаемого сигнала, тем больше устойчивость к внешним метеоусловиям

Существуют РРЛ, которые позволяют передавать до 500 Мбит/с и поддерживают транспортные потоки 2хSTM-1, Fast и GigabitEthernet. Однако данные системы достаточно дороги и на практике большее распространение нашли системы емкостью 16 и 64 E1 потоков.

53

Хотя радиорелейные линии связи и предусматривают использование помехоустойчивого кодирования и резервирования, они обладают меньшей надежностью, чем кабельные линии связи. Однако высокая скорость и низкая стоимость позволяют говорить, что РРЛ и в дальнейшем будут развиваться и применятся и при организации систем беспроводной связи.

НИЗКОПЛОТНОСТНЫЕ КОДЫ

Тишкова Ю.И. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Носкова Н.В., доцент СибГУТИ

Современные информационные системы диктуют высокие требования к скорости и надежности передачи информации. Быстро и надежно декодировать поступающую информацию позволяют коды с малой плотностью проверок на четность (Low-DensityParityCheck) или низкоплотностные коды. Эти коды были предложены еще в 1962 г. Галагером, но в то время не существовало аппаратных средств, для реализации итеративного процесса декодирования таких кодов. Лишь в середине 90-ых годов, с ростом вычислительных возможностей техники, стало возможным реализовывать итеративные алгоритмы декодирования таких кодов.

Низкоплотностные коды относят к классу блоковых кодов, но в отличие от последних, при декодировании низкоплотностных кодов используются матрицы, в которых число единиц гораздо меньше числа нулей. В совокупности с применением специальных алгоритмов декодирования низкоплотностных кодов, например, с применением алгоритма с распространением доверия (beliefpropagation), становится возможным быстро и надежно декодировать поступающую информацию.

Низкоплотностные коды способны работать при уровне энергетики канала, всего на несколько десятых децибела превышающих его пропускную способность. Однако для практической реализации декодеров данных кодов требуются значительные аппаратные ресурсы. В результате разработчики кодеков вынуждены или использовать чрезвычайно дорогие аппаратные средства, или идти на упрощение алгоритмов, что приводит к некоторому ухудшению характеристик.

Применение методов итеративного декодирования к LDPC кодам позволяет практически вплотную приблизиться к пропускной способности канала при относительно небольшой сложности реализации. В связи с этим во многих новых стандартах передачи различного рода данных (DVB-S2, 802.11n, 802.16e) именно LDPC коды рекомендованы для исправления ошибок.

А с помощью низкоплотностных кодов длиной в миллион битов можно обеспечить сколь угодно малую вероятность ошибки декодирования при работе менее чем в 0,1 дБ от пропускной способности гауссовского канала.

К сожалению, все эти методы при работе в условиях большого шума все еще обладают весьма большой сложностью реализации, что затрудняет их

54

практическое применение в высокоскоростных системах передачи и хранения данных.

Но высокая исправляющая способность и отсутствие патентной защиты для использования открывают широкие перспективы для внедрения и совершенствования низкоплотностных кодов.

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ WIMAX

Тутубалина А.Ю. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Быстрова О.А., ст. преподаватель СибГУТИ

Технология WiMAX является первой технологией поколения 4G на рынке и относится к числу передовых технологий, которая была создана для удовлетворения спроса на широкополосные подключения.

Система WiMAX состоит из двух основных частей:

Базовая станция WiMAX, которая может размещаться на высотном объекте - здании или вышке;

Приемник WiMAX: антенна с приемником.

Соединение между базовой станцией и клиентским приемником производится в СВЧ диапазоне 2-11 ГГц. Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 20 Мбит/с и не требует, чтобы станция находилась на расстоянии прямой видимости от пользователя.

Цель технологии WiMAX заключается в том, чтобы предоставить универсальный беспроводный доступ для широкого спектра устройств (рабочих станций, бытовой техники "умного дома", портативных устройств и мобильных телефонов) и их логического объединения - локальных сетей. Надо отметить, что технология имеет ряд преимуществ.

По сравнению с проводными (xDSL, T1), беспроводными или спутниковыми системами сети WiMAX должны позволить операторам и сервис-провайдерам экономически эффективно охватить не только новых потенциальных пользователей, но и расширить спектр информационных и коммуникационных технологий для пользователей, уже имеющих фиксированный (стационарный) доступ.

Стандарт объединяет в себя технологии уровня оператора связи, а также технологии "последней мили" (конечного отрезка от точки входа в сеть провайдера до компьютера пользователя), что создает универсальность и, как следствие, повышает надёжность системы.

WiMAX благодаря использованию технологии OFDM создает зоны покрытия в условиях отсутствия прямой видимости от клиентского оборудования до базовой станции, при этом расстояния исчисляются километрами.

Технология WiMAX изначально содержит в себе протокол IP, что позволяет легко и прозрачно интегрировать её в локальные сети.

55

МОДЕЛИРОВАНИЕ АДАПТИВНЫХ РЕШЕТЧАТЫХ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ

Фильчикова А.И. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель — Чухров А.С., доцент СибГУТИ

Реализация цифровых фильтров осуществляется по разным видам, которые могут быть использованы для адаптивной обработки сигналов: обычная, каскадная, параллельная и решетчатая. Это связано с разными способами математического представления функции передачи фильтра.

Хотя все эти способы реализации цифровых фильтров эквивалентны, решетчатые фильтры в последнее время привлекают большое внимание. Цифровые фильтры построенные на основе решетчатых структур имеют ряд практических преимуществ:

1.В решетчатых фильтрах, в отличие от фильтров прямой структуры можно не учитывать зависимость шума округления от ширины полосы и центральной частоты спектра обрабатываемых сигналов.

2.При одинаковых аппаратных ограничениях решетчатые фильтры обеспечивают в целом лучшие характеристики, чем при прямой реализации.

3.Увеличение порядка фильтра сводится к включению дополнительных звеньев, без изменения параметров предыдущих звеньев.

В докладе обсуждаются результаты математического моделирования различных алгоритмов решетчатой структуры по критерию наименьших квадратов (нормированная, ненормированная, по совместному процессу, с предварительным взвешиванием) применительно к задаче построения устройств подавления узкополосных помех.

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАНДАРТОВ WIMAX

Шрейдер А.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Носкова Н.В., доцент СибГУТИ

Первая версия стандарта IEEE 802.16–2001 была принята в декабре 2001 года, в стандарте изначально была отведена рабочая полоса 10–66 ГГц. Стандарт IEEE 802.16 описывал архитектуру широкополосной беспроводной связи, организованной по топологии «точка-многоточка» и ориентировался на создание стационарных беспроводных сетей масштаба города (WirelessMAN). Так как в стандарте IEEE 802.16–2001 на физическом уровне предполагалось использование всего одной несущей частоты, назван он был — WirelessMANSC (SingleCarrier). В радиоканалах шириной 20, 25 и 28 МГц скорость передачи данных достигала 32–134 Мбит/с и дальность передачи составляла 2.5 км. Позже, в 2002 году вышло приложение 802.16с-2002, которое расширяло профили и корректировало их. Из-за трудностей построения беспроводной сети

56

в зоне прямой видимости устройства стандарта 802.16 так и не получили широкого распространения.

В 2003 году был разработан стандарт 802.16а-2003,который работал в частотном диапазоне 2–11 ГГц. Преимущество: возможность работы в зоне прямой видимости, так и вне её. Главной особенностью являлось применение технологии OFDM (OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)- ортогонального частотного мультиплексирования с 256-ю поднесущими и режим OFDMА (OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess) — технология многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением каналов с 2048 поднесущими сразу с несколькими абонентами в режиме OFDM. В виду этого зона покрытия беспроводных сетей 802–16a значительно шире, чем у сетей стандарта 802.16. Используемая модуляция:QPSK, 16QAM, 64QAM и 256QAM.Поддерживаемая скорость передачи информации: 1–75 Мбит/c.Полоса пропускания: от 1.5 до 20 МГц.

В 2004 году был принят стандарт IEEE 802.16–2004 (802.16d) или фиксированный WiMAX, который объединил все эти нововведения.

В конце 2005 года был принят стандарт IEEE 802.16е, известный как мобильный WiMAX. Основное внимание здесь уделено вопросам поддержки мобильных абонентов, и в частности хендоверу, и роумингу между сетями, построенными на различных беспроводных стандартах. Роуминг позволяет при передвижении абонента на скорости до 120 км/ч «бесшовно» переключаться между базовыми станциями (точно так же как это происходит в сетях сотовой связи). В мобильном WiMAX применяется Scalable OFDMA — масштабируемый OFDM-доступ и возможна работа как в условиях прямой видимости так в ее отсутствие. Для сетей MobileWiMAX выделяются частотные диапазоны: 2,3–2,5; 2,5–2,7; 3,4–3,8 ГГц.

57

Секция 2

ЗВУКОВОЕ, ТЕЛЕВИЗИОННОЕ ВЕЩАНИЕ И СРЕДСТВА МУЛЬТИМЕДИА

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА СИНХРОННОЙ ЦИФРОВОЙ СЕТИ

ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ DVB-T2

Букин А.Н. СибГУТИ, Новосибирск

е-mail: Bukinan1991@yandex.ru, тел.: 8-923-159-3640

Научный руководитель – Урусов Л.В., ст.преподаватель СибГУТИ

Переход телевизионных центров на цифровой формат вещания DVB-T2 ведёт к увеличению количества передатчиков, вследствие уменьшения их мощности.

Организация прямого контроля над работой каждого цифрового передатчика (закрепление за каждым передатчиком своей бригады наладчиковремонтников) является экономически неэффективной.

Необходимо создание системы мониторинга сети передатчиков, позволяющей организовывать контроль над работой и управление большого числа передатчиков из единого центра.

Система мониторинга должна быть проста и универсальна.

Передача данных от модуля дистанционного контроля на передатчике, до телевизионного центра должна осуществляться любыми способами (технологии Internet и Ethernet, радиорелейная линия, GSMсети, спутниковые сети VSAT).

Обработка данных, поступающих от передатчиков, должна производиться специальным сервером и выводиться в простой для восприятия форме.

Сотрудники телевизионного центра должны иметь возможность доступа к серверу системы мониторинга с различных устройств (личные персональные компьютеры, смартфоны и планшеты)

РАЗРАБОТКА СТУДИИ ЗВУКОЗАПИСИ

Васин А.О. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Быстрова О.А., ст.преподаватель СибГУТИ

Требования, предъявляемые к современным студиям записи и записывающим комплексам, неуклонно растут, проектируются новые аппаратные комплексы, меняются схемы коммутации, разрабатываются новые акустические материалы для звукоизоляции и коррекции внутренней акустики.

58

Строительство любой студии звукозаписи всегда начинается с проектирования. Необходимо учитывать назначение студии, количество исполнителей и назначение помещений, примыкающих к студии. В настоящее время студии узконаправленной специализации постепенно вытесняются универсальными студиями с трансформируемой акустикой.

Разработка звукозаписывающей студии происходит в несколько этапов. Сначала выбирается помещение и производится планировка студийных помещений с последующим определением формы и геометрических размеров каждого помещения.

Одним из главных этап проектирования студии является обеспечение хорошей изоляции, чтобы не создавать лишнего звукового фона для соседних помещений. Также необходимо принимать во внимание источники возможных внешних шумов, в том числе вибрационные шумы и шумы, проникающие в студию по системам вентиляции и кондиционирования, которые могут оказывать влияние на процесс записи и работу студии в целом.

Далее производится акустическая обработка помещений. Подбираются звукопоглощающие материалы, дорабатывается форма поверхностей, составляется эскиз размещения звукопоглощающих материалов. Это делается для того, чтобы добиться требуемого коэффициента поглощения и оптимального времени реверберации. В этом случае исключаются акустические дефекты студии, что положительно сказывается на записи звука и воспроизведении.

Следующий этап – выбор оборудования. Исходя из назначения студии, производится разработка звукового тракта, подбор необходимого оборудования для записи, воспроизведения и обработки звука, разрабатывается система коммутации. Выбранное оборудование размещается в соответствующих помещениях.

Далее происходит проверка соответствия помещений требованиям техники безопасности.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОЗВУЧЕНИЯ ОТКРЫТОЙ КОНЦЕРТНОЙ ПЛОЩАДКИ

Владимиров С.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Быстрова О.А, ст.преподаватель СибГУТИ

Принципы озвучения открытой концертной площадки, схожи с принципами озвучения закрытой площадки, но имеют и специфические особенности.

Спецификой открытой концертной площадки является зависимость от климатических факторов, особенности ландшафта, атмосферных условий, а также необходимость учета значительного затухания в воздухе, так как протяженность озвучиваемых зон доходит до нескольких сотен и даже тысяч метров. Высокие частоты (выше 1000 Гц) затухают очень быстро, особенно при

59

пониженной влажности, при наличии ветра, дождя или снега. Ветер и неравномерный нагрев поверхности земли вообще могут нарушить передачу звука, так как звуковые лучи из-за искривления траектории могут уходить круто вверх или вниз. Даже в условиях открытого пространства присутствуют отражения, например от стен близлежащих зданий, наземной поверхности и т.п. С некоторой степенью точности ими можно пренебрегать и учитывать только при расчете эха. Отражениями от поверхности, занятой слушателями обычно пренебрегают из-за высокого коэффициента поглощения.

Каждая система озвучения открытых пространств излучает определенное количество энергии и за пределы озвучиваемой зоны, в область, где есть другие объекты с людьми. Поэтому должна учитываться степень уменьшения уровня поля при удалении от зоны озвучения.

Для озвучения открытых пространств применяют сосредоточенные и зональные системы. Применение распределенных систем для озвучения больших площадей неэкономично, так как для этого требуется очень много громкоговорителей. К сосредоточенным системам относятся рупорные системы и звуковые колонки. Из-за низких качественных показателей рупорные громкоговорители применяют в основном только для передачи речевой информации. Звуковая колонка (линейный массив) — акустическая система, состоящая из большого количества одинаковых громкоговорителей, расположенных вертикально. Вертикальная звуковая колонка позволяет добиться достаточно узкой диаграммы направленности в вертикальной плоскости, что необходимо для озвучивания открытых площадок. Также, преимуществом работы звуковой колонки являются создаваемые волны цилиндрической формы, которые, в отличие от волн сферической формы, (создаваемых точечными источниками) имеют вдвое меньшее затухание при удалении от источника.

РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ПРОГРАММЫ PROTOOLS 11

Гофман Г.С. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Катунин Г.П., профессор СибГУТИ

При выборе темы дипломного проекта было учтено не только качество программного обеспечения, но и его перспективность и востребованность.

В ходе изучения разнообразного программного обеспечения по записи и обработке звука была прочитана статья, рассказывающая о продукте ProTools 7.3, в которой перечислялись следующие преимущества данной программы:

-самый популярный софт для многоканальной звукозаписи, стандарт дефакто в профессиональных студиях звукозаписи;

-редактирование в одном окне;

-удобная система automation;

-исключительная стабильность.

60