Авторитетность издания
ВАК - К1
RSCI, ядро РИНЦ
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
№4
Ожидается:
09 Декабря 2024
Статьи журнала №4 2023
11. Обеспечение информационной безопасности научного суперкомпьютерного центра [№4 за 2023 год]Авторы: Баранов А.В. (antbar@mail.ru, abaranov@jscc.ru ) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН (доцент, ведущий научный сотрудник), кандидат технических наук; Корепанов П.М. (kpm@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН (начальник сектора информационной безопасности); Кузнецов Е.Е. (egor57k@ro.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН (младший научный сотрудник);
Аннотация: В большинстве научных суперкомпьютерных центров (СКЦ) коллективного пользования обрабатывается открытая информация. Для ее защиты, как правило, применяются штатные технологии информационной безопасности, встроенные в используемые операционные системы, системы хранения данных, сетевые устройства. Наблюдается рост как числа угроз безопасности информации, так и проводимых в отношении СКЦ компьютерных атак и состоявшихся инцидентов, что несет для центров репутационные и финансовые риски. В статье рассмотрены особенности обработки информации в СКЦ, существенно ограничивающие применение известных мер и средств защиты информации. К таким особенностям отнесены свобода пользователя СКЦ в выборе инструментальных средств и прикладных программных пакетов для решения своих исследовательских задач, необходимость обеспечения максимальной скорости расчетов на предоставленных пользователям суперкомпьютерных ресурсах, ограниченность применения защищенных операционных систем и средств обновления системного программного обеспечения. Обоснована актуальность разработки комплексного системного подхода к защите информации, при котором достаточный уровень информационной безопасности СКЦ обеспечивается без существенных ограничений спектра и снижения качества предоставляемых пользователям услуг по высокопроизводительным вычислениям. Рассмотрены актуальные угрозы безопасности информации СКЦ, приведена классификация обрабатываемых данных, определен перечень актуальных мер защиты информации. С учетом исследованных особенностей защиты информации в СКЦ представлен вариант построения системы информационной безопасности центра, основанный на разделении информационно-вычислительной инфраструктуры центра на зоны безопасности и применении средств контроля сетевого периметра и анализа событий безопасности.
Abstract: Most scientific supercomputer centers (SC) process open access information. Typically, they use standard information security technologies built into operating systems, data storage, and network devices. In recent years we can see an increase in both the number of information security threats and computer attacks and incidents against SCs, which causes reputational and financial risks for SCs. The paper discusses information processing features in SC, which significantly limit known information security measures and tools. Such features include SC user’s freedom to choose tools and application software packages to solve their research problems; a need to ensure maximum computing performance of super-computer resources provided to users; a limited use of secure operating systems and software update tools. The paper justifies the relevance of developing a complex system approach to SC information security. An adequate level of SC information security must be ensured without significant restrictions of user abilities and reducing the quality of high-performance computing services provided to users. The paper discusses current threats to SC information security, provides a classification of data processed in SC, and defines a list of current information security measures. The proposed optional SC information security system structure takes into account the reviewed features of SC information security. The proposed approach is based on dividing SC computing infrastructure into security zones and on using network perimeter control tools, as well as access and information security event analysis.
Ключевые слова: SIEM, NTA, средства контроля периметра сети, суперкомпьютерный центр, защита информации, информационная безопасностьKeywords: information and event management, NTA, network perimeter and access control, supercomputer center, security of the information, infosecurity
Просмотров: 3585
12. Разработка моделей производственных и бизнес-процессов сетевых предприятий на основе многоагентных систем [№4 за 2023 год]
Авторы: Тельнов Ю.Ф. (Telnov.YUF@rea.ru) - Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова (профессор, зав. кафедрой), доктор экономических наук; Казаков В.А. (Kazakov.VA@rea.ru) - Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова (доцент), кандидат экономических наук; Данилов А.В. (Danilov.AV@rea.ru) - Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова (ст. преподаватель); Брызгалов А.А. (Bryzgalov.AA@rea.ru) - Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова (ассистент);
Аннотация: В статье представлены концептуальная и поведенческие модели производственных и бизнес-процессов сетевых предприятий на основе применения многоагентных технологий, реализующих холархические и гетерархические принципы построения киберфизических производственных систем, которые обеспечивают построение и функционирование гибких и адаптивных систем управления производством. В качестве метода исследования предлагается использовать усовершенствованный метод декомпозиции многоагентных систем на автономные компоненты в соответствии с ролевым назначением агентов продуктов, агентов ресурсов и агентов платформы в производственных и бизнес-процессах. Метод разработки единой концептуальной модели позволяет интегрировать производственные и бизнес-процессы в системах управления производством сетевого предприятия на разных уровнях. Для обеспечения качества и надежности функционирования систем управления производством сетевых предприятий предлагается использовать метод формирования соглашений об уровне обслуживания. Основными результатами исследования являются построенная концептуальная модель архитектуры многоагентной системы управления производством сетевого предприятия, отражающая взаимодействие программных агентов – административных оболочек активов в соответствии с их ролями, и разработанные поведенческие модели процессов сетевых предприятий для организации бизнес-экосистемы, конфигурирования и контроля исполнения производственной цепочки с использованием языковых средств UML. В модели организации и контроля исполнения производственной цепочки введено использование соглашений об уровне обслуживания. Особенностями построенных моделей производственных и бизнес-процессов являются усиление их интеграции на различных уровнях управления производством, а также введение механизма управления качеством через аппарат создания и использования соглашений об уровне обслуживания, что позволяет повысить качество и надежность гибкого конфигурирования и исполнения производственных цепочек сетевого предприятия.
Abstract: The paper presents conceptual and behavioral models of production and business processes of network enterprises. The models are based on multi-agent technologies that implement holarchic and heterarchic principles of building cyberphysical production systems, which ensure constructing and functioning of flexible and adaptive production manage-ment systems. A research method is an improved method of decomposing multi-agent systems into autonomous compo-nents according to a role assignment of product agents, resource agents and platform agents in production and business processes. The proposed method of developing a unified conceptual model allows integrating production and business processes in production management systems of a network enterprise at different levels. To ensure reliability of production management systems in network enterprises, it is proposed to use the method of forming service level agreements. The main result of the study is a constructed conceptual model of a multi-agent production management system architecture for a network enterprise. The model reflects the interaction of software agents – administrative asset shells in accordance with their roles. Behavioral models of network enterprise processes are also proposed for organizing a business ecosystem, configuring and controlling production chain execution using UML language tools. The model of organization and control of production chain execution uses service level agreements. A specific feature of the constructed production and business process models is their integration reinforcement at various levels of production management, as well as introducing a quality management mechanism through creating and using service level agreements, which improves the quality and reliability of flexible configuration and execution of network enterprise production chains.
Ключевые слова: административная оболочка актива, система управления производством, киберфизическая производственная система, многоагентная система, цифровая платформа, бизнес-экосистема, индустрия четвертого поколения, модели производственных и бизнес-процессовKeywords: asset administrative shell, production management system, cyberphysical production system, multiagents systems, digital platform, business ecosystem, fourth generation industry, production and business process model
Просмотров: 2741
13. Моделирование структуры импортозамещения на базе модели системы оптимального распределения [№4 за 2023 год]
Авторы: Абу-Абед Ф.Н. (aafares@mail.ru) - Тверской государственный технический университет (доцент, декан), кандидат технических наук; Жиронкин С.А. (zhironkin@tpu.ru) - Национальный исследовательский Томский политехнический университет (профессор), доктор экономических наук;
Аннотация: Предметом данного исследования является модель системы оптимального распределения инвестиций в экономике, испытывающей потребность в импортозамещении в условиях внешних шоков и санкций. Необходимо построить математическую модель, связывающую отраслевую структуру инвестиций и выпуска, с учетом технологических ограничений. В настоящей статье исследуются возможности применения моделей структуры и динамики экономики для целей импортозамещения, использования в этих целях производственной функции, динамических стохастических моделей общего равновесия и байесовских векторных авторегрессий. Авторский метод, представленный в статье, основан на построении дерева решений для перебора циклов обхода – вариантов маршрута с отсечением. Метод может быть модифицирован для сокращения времени его работы. Рекомендуемая технология построения модели структуры импортозамещения сводится первоначально к построению ее целевой функции и представлению в виде графа. Впоследствии на основе структуры данных, позволяющих строить марш-руты, авторами был представлен алгоритм, который является основой для реализации оптимального распределения инвестиций в отраслевой структуре и контроля их соответствия обозначенным требованиям импортозамещения. На базе данного алгоритма разработаны архитектура и структура программного средства с соответствующими классами, которое обеспечивает выходные данные в виде соответствия «инвестиции–отрасль». Полученные результаты необходимы для разработки программного средства, позволяющего решить важную отраслевую задачу моделирования структуры импортозамещения на основе распределения инвестиций по отраслям и продуктам, а также прогнозировать воздействие на этот процесс новых внешних шоков и технологических ограничений, изменения производительности труда и уровня загрузки производственных мощностей.
Abstract: The study focuses on a model of an optimal distribution system of economy investments that requires import substitution due to external shocks and sanctions. It is necessary to build a mathematical model that links a sectoral structure of investment and output in terms of technological limitations. This paper explores possibilities of using economic structure and dynamics models for import substitution purposes; using a production function for this purposes, dynamic stochastic general equilibrium models and Bayesian vector autoregressions. This paper presents author's method based on constructing a decision tree for enumerating bypass cycles – route options with a cut. The proposed method can be modified to reduce its running time. The recommended technology for constructing an import substitution structure model is initially reduced to constructing its objective function and presenting it in a graph form. Subsequently, based on a data structure for building routes, the authors present an algorithm that is a basis for implementing optimal distribution of investments in an industry structure and for monitoring their compliance with the designated import substitution requirements. This algorithm is a basis for a software tool architecture and structure with corresponding classes, which provides output as an investment-industry correspondence. The results obtained are necessary for developing a software tool that can solve the important industry problem of modeling an import substitution structure based on investment distribution by industries and products, as well as predict the impact of new external shocks and technological restrictions on this process, changes in labor productivity and a production capacity utilization level.
Ключевые слова: импортозамещение, система, математическая модель, неявный перебор, алгоритмы оптимизации, теория графов, модель оптимального распределенияKeywords: import substitution, system, mathematical model, implicit enumeration, optimization algorithms, the theory of counts, optimal distribution model
Просмотров: 3404
14. Поиск оптимального набора букв для стилевой классификации художественных текстов методом статистических индексов [№4 за 2023 год]
Автор: Горбич Л.Г. (glg@cbibl.uran.ru) - Центральная научная библиотека УрО РАН (научный сотрудник);
Аннотация: В статье рассматривается проблема улучшения методов стилевой классификации русскоязычных текстов. В качестве возможного направления исследований предложен метод оптимизации набора (множества) букв, применяемого для вычисления статистических индексов текстов. Для оптимизации и контроля результатов использованы поэтические и прозаические художественные тексты на русском языке. Объем текстов составлял порядка 300 тысяч знаков при оптимизации и 100 тысяч знаков при контрольной оценке. Для вычисления статистических индексов рассчитывались частотности биграмм и триграмм букв. При оптимизации опробован также и вариант совместного использования индексов биграмм и триграмм. В статье дано краткое описание метода статистических индексов, приведены применявшиеся в исследовании алгоритм пошаговой оптимизации, вид возможной оптимизационной функции и формула для нахождения границы классификации. Показано, что оптимизация набора букв улучшает классификацию по сравнению с вариантом использования как полного набора букв, так и набора из гласных букв в применении к задаче автоматического различения поэтических и прозаических художественных текстов на русском языке. Проведено сравнение результатов классификации по предложенной формуле границы классификации с результатами расчетов по классификации методом ROC-кривых. В итоге для разных сочетаний статистических индексов и способов определения границы классификации интервал верной классификации составил 72–74 % для набора, включающего все буквы, 82–86 % для набора, включающего только гласные буквы, и 80.5–92.5 % для разных наборов букв, полученных при оптимизации.
Abstract: The paper concerns the problem of improving style classification methods of Russian-language texts. A method for optimizing a letter set for calculating statistical indices of texts is proposed as a possible research direction. The work used both poetic and prose literary Russian texts for optimization and monitoring the results. The volume of texts was about 300 thousand characters for optimization and about 100 thousand characters for control evaluation. Calculating statistical indices was based on calculating frequencies of letter bigrams and trigrams. Optimization also involved testing joint use of bigram and trigram indices. The paper provides a brief description of a method of statistical indices, a step-by-step optimization algorithm used in the study, a possible optimization function formula, and a formula for finding a classification boundary. It is shown that a letter set optimization improves classification in comparison with both using a full letter set and using a vowel set, when applied to automatically distinguishing poetic and prose literary texts in Russian. Classification results are compared by the proposed classification boundary formula with ROC-curve method calculation results. Therefore, for different combinations of statistical indices and methods for determining a classification boundary, a correct classification range was: 72–74 % for an all letter set; 82–86 % for an only vowel set; 80.5–92.5 % for different sets of letters obtained during optimization.
Ключевые слова: roc-кривая, метод оптимизации, машинное обучение, статистический индекс, автоматическая классификация текстов, набор букв, стилевая классификацияKeywords: roc-curve, optimising method, machine learning, statistical index, automatic text classification, set of letters, text style
Просмотров: 3352
15. Разработка программного модуля для решателя stressFoam платформы OpenFOAM [№4 за 2023 год]
Автор: Читалов Д.И. (cdi9@yandex.ru) - Южно-Уральский научный центр (младший научный сотрудник);
Аннотация: Представленная статья отражает итоги работы по расширению перечня опций графической оболочки для платформы OpenFOAM в контексте применения программы-решателя stressFoam. Назначение программы – исследование изменения свойств твердых тел под влиянием напряжений. Предметом исследования являются процесс постановки численных экспериментов на базе решателя stressFoam и возможность его осуществления посредством графического интерфейса. Сформулирован главный недостаток среды OpenFOAM, обусловивший необходимость выполнения исследования. Дана информация о назначении программы stressFoam и основной сфере ее применения. Описан набор технологий, необходимых для реализации графической, программной части проекта и подсистемы хранения данных. Приведено обоснование применения каждой технологии, определены архитектура создаваемого продукта и среда разработки. Даны диаграммы структуры и логики работы модуля, где выделены главные программные компоненты модуля и алгоритм его применения для задач механики сплошных сред. Итогом выполненной работы является программное решение, заменяющее привычный подход применения командной строки на более эффективный, в соответствии с которым все шаги выполняются посредством графического интерфейса пользователя. Исходный код продукта размещен в репозитории сервиса GitHub для реализации доступа специалистов, применяющих OpenFOAM в экспериментах и исследованиях.
Abstract: The paper summarizes the results of the work on expanding a graphical shell option list for OpenFOAM platform in terms of using stressFoam solver. The purpose of the solver is studying solids property changes under stress influence. There is a formulated main disadvantage of OpenFOAM environment, which necessitates the study. The author reveals relevance of the problem under study, studies available software solutions and their shortcomings. The goals of the work and necessary steps to achieve them are determined. The purpose of the stressFoam program and the main scope of its application is given. The paper describes a set of technologies required for implementing a graphical, software part of the project and a data storage subsystem. It also gives a rationale for using each technology and determines a product architecture and a development environment. There are structure and logic diagrams of module operation, highlighted main program components of the module and an algorithm for applying in continuum mechanics problems. The module main window is shown at the stage of completing numerical simulation of one of MCC fundamental problems; using stressFoam solver is studied. Work results are expressed in preparing a software solution that replaces a usual command line approach with a more efficient one, which implies performing all steps through a graphical user interface. The paper determines work scientific novelty components and the expected practical product value for a user. The product source code is placed in a GitHub service repository for providing access to specialists using OpenFOAM in experiments and research.
Ключевые слова: язык программирования python, графический интерфейс пользователя, открытое программное обеспечение, решатель stressFoam, openfoam, программный модуль, численное моделированиеKeywords: python programming language, graphical user interface, open source software, stressFoam solver, openfoam, program module, numerical simulation
Просмотров: 2593
16. Проектирование фильтра из шпилечных резонаторов с металлизированными отверстиями с помощью программной системы [№4 за 2023 год]
Авторы: Лабынцев А.В. (labyntsev@yandex.ru) - Южный федеральный университет (доцент, старший научный сотрудник), кандидат технических наук; Игнатьев В.В. (vova3286@mail.ru) - Южный федеральный университет (доцент), кандидат технических наук; Васильев В.В. (vasily@sunsdr.com) - Южный федеральный университет (младший научный сотрудник); Михайловский ВИТ.А. (vitaly@sunsdr.com) - Южный федеральный университет (младший научный сотрудник); Харланов Д.В. (mitya999@mail.ru) - Южный федеральный университет (соискатель);
Аннотация: В статье описывается программная система, представляющая собой прикладное программное обеспечение для проектирования микрополосковых полоснопропускающих фильтров. В ее основе лежит программное обеспечение Ansoft HFSS, предназначенное для трехмерного электромагнитного моделирования СВЧ-структур. Система состоит из двух основных взаимосвязанных компонентов – программы для решения задачи анализа фильтра и программы для решения задачи синтеза многополюсника, заменяющего фильтр в процессе его проектирования. В работе приведено описание структуры программной системы и взаимосвязи ее отдельных компонентов. Использование программной системы проиллюстрировано на примере проектирования фильтра, состоящего из трех противонаправленных шпилечных резонаторов с металлизированными отверстиями в середине сгиба шпильки. Введение в середину резонатора короткозамкнутого отверстия позволяет почти в два раза расширить верхнюю полосу заграждения фильтра за счет перехода от простого полуволнового резонатора к совокупности двух четвертьволновых резонаторов. Для проектирования фильтра с отверстиями использована программная система, основанная на переходе от фильтра к многополюснику, состоящему из связанных друг с другом резонаторов. В результате спроектирован фильтр, обладающий требуемыми электрическими характеристиками. Описанная в статье программная система для проектирования данного фильтра подтвердила свою состоятельность и эффективность. Практическая значимость работы заключается в более чем двукратном расширении верхней полосы заграждения фильтра с металлизированными отверстиями по сравнению с аналогичным фильтром из простых шпилечных резонаторов без отверстий.
Abstract: The paper describes a software system that is an application software for designing microstrip bandpass filters. The developed system is based on Ansoft HFSS software designed for three-dimensional electromagnetic modeling of microwave structures. The system consists of two main interrelated components, namely: a program for solving a filter analysis problem and a program for solving a multi-pole synthesis problem when a multi-pole replaces a filter during its design. The paper describes the software system structure and the relationship of its individual components; presents an algorithm of using the system. The software system use is illustrated by the example of designing a filter that consists of three counter-directional hairpin resonators with metallized holes in the middle of a hairpin bend. A short-circuited hole in the middle of a resonator expands a filter barrier upper band almost twice due to a transition from a simple half-wave resonator to a combination of two quarter-wave resonators. A filter with holes is designed using a software system based on a transition from a filter to a multi-pole consisting of resonators connected to each other. The result is a designed filter that has the required electrical characteristics. The software system described in the paper for designing this filter has confirmed its viability and effectiveness. The practical significance of the work is in the more than twofold expansion of a filter barrier upper band with metallized holes compared with a similar filter made of simple hairpin resonators without holes.
Ключевые слова: полоса заграждения, полоса пропускания, характеристика затухания, алгоритм синтеза, программная система, металлизированное отверстие, шпилечный резонатор, микрополосковый фильтр, проектированиеKeywords: barrier band, bandwidth, attenuation characteristic, synthesis algorithm, software system, metallized hole, hairpin resonator, microstrip filter, design
Просмотров: 2668
17. Построение параметризованной 3D-модели рабочей зоны шнека экструдера [№4 за 2023 год]
Авторы: Попов Ю.Г. (popovyug@ystu.ru) - Ярославский государственный технический университет (доцент), кандидат технических наук; Малов Г.С. (yargleb@mail.ru) - Ярославский государственный технический университет (аспирант);
Аннотация: Экструзия является широко распространенным способом переработки материалов в различных отраслях промышленности. При этом конструкция шнека в значительной мере определяет качество экструдата и эффективность самого процесса его получения. В данной статье рассмотрены основные существующие перспективные подходы к определению оптимальных геометрических параметров шнеков. Предложена концепция системы автоматизированного проектирования, базирующаяся на использовании предварительно построенных параметризованных моделей шнеков. Их геометрия определяется переменными, которые могут варьироваться в широких пределах. Такой подход позволяет использовать прикладные программы аналитического определения важнейших геометрических характеристик шнека, обеспечивать быструю генерацию 3D-модели и проверку методом конечных элементов с одновременной оптимизацией параметров. Рассмотрено построение в Компас-3D параметризованной рабочей зоны шнека, включающей основной гребень переменного шага, барьерный гребень, а также зону основной и барьерной нарезки. Дана оценка основных методов построения сложных геометрических поверхностей в Компас-3D с точки зрения производительности моделирования. Предлагаемый метод может значительно увеличить скорость и улучшить точность проектирования шнеков экструдера, а также повысить качество и эффективность производственного процесса экструзии.
Abstract: Extrusion is a widespread way of processing materials in various industries. At the same time, screw design largely determines extrudate quality and its production process efficiency. This paper discusses the main existing and promising approaches to determining optimal geometric parameters of screws. The authors propose a concept of a computer-aided design system based on using pre-built parameterized screw models; screw geometry is determined by variables that can vary over a wide range. This approach allows using applications for analytical determination of the most important screw geometry, fast 3D model generation and finite element verification while optimizing parameters. The paper considers constructing a parametrized working area of a screw in Compass-3D. The working area includes the main comb of variable pitch, a barrier comb, as well as the main and barrier cutting zone. The authors assess the main methods for constructing complex geometric surfaces in Compass-3D in terms of modeling performance. The proposed method can significantly increase extruder screw design speed and accuracy, improve the extrusion production process quality and efficiency.
Ключевые слова: поверхностное моделирование, твердотельное моделирование, компас-3D, параметрическая модель, шнек экструдераKeywords: surface modeling, solid modeling, Kompass-3D, parametric model, extruder screw
Просмотров: 2462
18. Программный расчет комплексного гармонического колебания с флуктуацией фазы для беспроводных систем связи [№4 за 2023 год]
Авторы: Цветков Ф.А. (facvetkov@sfedu.ru) - Южный федеральный университет (доцент, ведущий научный сотрудник), кандидат технических наук; Васильев В.В. (vasily@sunsdr.com) - Южный федеральный университет (младший научный сотрудник); Михайловский ВИТ.А. (vitaly@sunsdr.com) - Южный федеральный университет (младший научный сотрудник); Михайловский ВАЛ.А. (valera.mikhaylovsry@yandex.ru) - ООО «Ратем» (директор); Ломакина А.В. (lomakinaav90@gmail.com) - ООО «Ратем» (инженер-программист);
Аннотация: В статье описывается программа генерирования последовательности временных отсчетов комплексного гармонического колебания с флуктуацией фазы в виде фликкер-шума с заданной спектральной плотностью. Предлагается решение задачи оценки устойчивости современных каналов передачи цифровых данных к помехам и шумам, что на первом этапе проектирования канала выясняется с помощью моделирования. В моделирующей программе исходной характеристикой генерируемого колебания является желаемая спектральная плотность флуктуаций его начальной фазы. На ее основании рассчитывается амплитудно-частотная характеристика формирующего цифрового фильтра. На вход фильтра подается некоррелированная нормальная псевдослучайная последовательность, на выходе получается последовательность временных отсчетов флуктуирующей начальной фазы комплексного гармонического колебания с некоторой средней частотой (в частности, равной нулю). Для каждого из этих отсчетов вычисляются вещественная и мнимая компоненты выходного колебания генератора. Их совокупность и является искомым комплексным гармоническим колебанием с флуктуацией фазы. Программа написана на языке графического программирования NI LabVIEW, что позволяет видеть все этапы ее работы. Для оценки качества функционирования разработанной программы выполнено тестовое моделирование колебания высокостабильного генератора E5052B Signal Source Analyzer. Последующий численный анализ параметров полученного колебания и сравнение их с известными параметрами генератора подтвердили корректность работы программы. Предложенный в статье способ моделирования влияния фазовых шумов на сигналы в канале связи может быть полезен для специалистов в области исследования и проектирования различных систем беспроводной связи, а также в процессе изучения основ передачи радиосигналов в рамках образовательного процесса в высших учебных заведениях.
Abstract: The paper describes a program for generating a sequence of complex harmonic oscillation time samples with phase fluctuation in the form of flicker noise with a given spectral density. One of the reasons of failures in data transmission channels are synchronization errors in a receiver caused by frequency instability (initial phase) of reference generators in both a transmitter and a receiver since signals transmitted in wireless communication systems are quite sensitive to random distortions of the phase structure of a signal received by a receiver. This leads to errors in received data and, therefore, to a decrease in a data transfer rate. Thus, it is important to solve the problem of assessing stability of modern digital data transmission channels to interference and noise, which is found out at the first stage of channel design using modeling. In a modeling program, the initial characteristic of a generated oscillation is a desired spectral density of fluctuations in its initial phase. Iе becomes a basis for calculating an amplitude-frequency response of a forming digital filter. Filter input is an uncorrelated normal pseudorandom sequence; filter output is a sequence of time samples of a fluctuating initial phase of a complex harmonic oscillation with some average frequency (in particular, equal to zero). A real and imaginary components of generator output oscillation are calculated for each of these samples. Their totality is a desired complex harmonic oscillation with phase fluctuation. The program is written in NI LabVIEW graphical programming language, which shows all work stages. To assess the quality of the developed program, the authors performed a test simulation of the oscillation of a highly stable E5052B Signal Source Analyzer generator. The subsequent numerical analysis of the obtained oscillation parameters and their comparison with the known generator parameters confirmed the correctness of the program. The proposed method for modeling a phase noise effect on signals in a communication channel can be useful for specialists in the field of research and design of various wireless communication systems, as well as in studying radio signal transmission basics within an educational process in higher educational institutions.
Ключевые слова: LabVIEW, колебание с фазовым шумом, спектральная плотность мощности фазового шума, программная модель, фазовый шум, программаKeywords: LabVIEW, oscillation with phase noise, spectral power density of phase noise, software model, phase noise, software
Просмотров: 2399
19. О проекте межуниверситетской квантовой сети [№4 за 2023 год]
Авторы: Овсянников А.П. (ovsyannikov@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН (ведущий научный сотрудник); Шабанов Б.М. (jscc@jscc.ru) - Межведомственный суперкомпьютерный центр Российской академии наук, г. Москва (чл.-корр. РАН, директор), доктор технических наук;
Аннотация: Работа посвящена вопросам создания межуниверситетской квантовой сети – инфраструктурного полигона для проверки решений построения сетей с квантовым распределением ключей и расширения возможностей подготовки кадров в области квантовых коммуникаций. В настоящее время интерес к созданию сетей с квантовым распределением ключей проявляют все передовые страны. В России разработано собственное оборудование квантового распределения ключей и строится магистральная квантовая сеть. Для ускорения практического внедрения квантовых коммуникаций и решения связанных с ним множества научных, технических, нормативных и кадровых вопросов разработана Концепция создания, развития и эксплуатации межуниверситетской квантовой сети национальной исследовательской компьютерной сети. В рамках реализации Концепции создан пилотный проект меж-университетской квантовой сети, которая объединяет ряд университетов и научных организаций, имеющих собственную инфраструктуру квантовых коммуникаций, обладающих компетенциями в области квантовых технологий, ведущих исследования и разработки в этой области и осуществляющих подготовку специалистов данного направления. Описана топология межуниверситетской квантовой сети, приведены схемы распространения ключа и обмена данными. При рассмотрении различных схем распределения ключей предпочтение отдается схемам с минимальными требованиями к защите доверенных промежуточных узлов. Предложено исследовать применение в межуниверситетской сети протокола MDI квантового распределения ключей через недоверенные узлы. Приведено краткое описание российского оборудования квантового распределения ключей, планируемого для применения в межуниверситетской квантовой сети. Использование в этой сети оборудования всех трех российских производителей квантового распределения ключа позволит продемонстрировать возможности масштабирования квантовых сетей на каждом типе оборудования, исследовать возможности совместной работы оборудования разных производителей и адаптировать его к совместному использованию. Пилотный проект создания межуниверситетской квантовой сети рассчитан на реализацию в 2023–2024 гг.
Abstract: The paper discusses the issues of creating an interuniversity quantum network, a so-called national infrastructure testbed for quantum key distribution (QKD). It is designed for testing solutions for building networks with quantum key distribution, equipment checking and benchmarking in practice, education and personnel training. Currently all advanced countries are showing interest in creating QKD networks. Russia developed its own QKD equipment and is building a backbone QKD quantum network. A Concept for creating, developing and operating an Interuniversity Quantum Network (IUQN) based on a National Research Computer Network (NICS) was developed in order to accelerate practical implementation of quantum communications and to solve a variety of related research, technical, regulatory and personnel issues. A pilot project of the IUQN was developed as a part of implementing the concept. IUQN connects universities and scientific organizations that have their own quantum communication infrastructure, have competencies in quantum technologies, conduct research and development and train specialists in this field. The paper describes IUQN topology, gives QKD and data exchange schemes. When considering various QKD schemes, minimal requirements for trusted intermediate nodes protection are preferred. The paper proposes to consider using MDI-QKD protocol through untrusted nodes. The authors briefly describe Russian QKD equipment planned to use in IUQN. The use of equipment from all three Russian manufacturers in IUQN will allow demonstrating the possibilities of scaling quantum networks on each equipment type, explore the possibilities of different manufacturers’ equipment collaboration and adapt it to joint use. It is planned to implement the pilot project of creating IUQN in 2023-2024.
Ключевые слова: национальная исследовательская компьютерная сеть, информаци-онная безопасность, квантовые коммуникации, КРК, квантовое распределение ключей, квантовая сетьKeywords: national research computer network, , quantum communications, QKD, quantum key distribution, quantum network
Просмотров: 2464
◄ ← Предыдущая | 1 | 2
