Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 16.
-
ФОРМИРОВАНИЕ КОГЕРЕНТНОГО ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С МОДУЛЯЦИЕЙ КВАДРАТУРНЫМ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫМ РАДИОСИГНАЛОМ
А. С. Мамитов , К.Е. Румянцев207-2202025-12-30Аннотация ▼Применение широкополосного оптического усиления, волнового мультиплексирования, компенсации дисперсии оптического излучения, дифференциальной фазовой манипуляции позволяет обеспечить передачу данных со скоростью до 40 Гбит/с. Перспектива дальнейшего увеличения скорости передачи данных до 100 Гбит/с связана с применением многоуровневого формата модуляции радиосигналов на нескольких поднесущих частотах, модуляции излучения одного оптического квантового генератора радиосигналами на нескольких поднесущих частотах, балансного гомодинного детектирования когерентного оптического излучения и цифровой обработки радиосигналов. Символьная передача посредством квадратурной фазовой манипуляции (QPSK) обеспечивает высокую скорость передачи данных. Известны исследования, где обосновано применение алгоритма генерации когерентного оптического излучения с одной боковой полосой с модуляцией радиосигналом на поднесущей частоте с квадратурной фазовой манипуляцией. За счёт аппаратурных нестабильностей возможно возникновение амплитудных и фазовых погрешностей, которые приводят к разбалансу квадратур. Эти неточности вызывают дополнительные ошибки при демодуляции принимаемого сигнала, которые могут значительно ухудшить помехоустойчивость приёма. Целью настоящего исследования является анализ процесса формирования однополосного оптического излучения, модулированного радиосигналом на поднесущей частоте с квадратурной фазовой манипуляцией с помощью двух параллельно включённых интерферометров Маха-Цендера. Отличительная особенность состоит в том, что математические соотношения позволяют в дальнейшем оценить влияние на качество приёма амплитудных и фазовых погрешностей формирования квадратурных колебаний (разбаланса квадратур).
-
СИНТЕЗ ПСЕВДО-ДИНАМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ PD-sbox-ARX-32
С.В. Поликарпов , В. А. Прудников , К.Е. Румянцев2024-11-10Аннотация ▼Целью работы является разработка метода синтеза оптимальных псевдо-динамических
функций PD-sbox-ARX-32, размерностью 32 бита, в соответствие с противоречивыми требова-
ниями к криптографическим характеристикам, рассматриваемой структуры. Рассмотрены ме-
тоды синтеза классических sbox, в том числе с использованием эволюционного и генетического
методов. Представлены требования к криптографическим характеристикам, как к функциям
PD-sbox, так и к их составным элементам (классические sbox и ARX-функции). Предложен метод
синтеза псевдо-динамических функций PD-sbox-ARX-32, включающий два этапа: 1) эвристический
поиск структуры, соответствующей противоречивым требованиям к результирующим крипто-
графическим характеристикам, потребляемым программным и аппаратным ресурсам, а также
скорости работы представленной функции; 2) поиск оптимальных параметров основного эле-
мента PD-sbox-ARX-32 – ARX-функций, при помощи эволюционного метода, суть которого заклю-
чается в подборе значений циклических сдвигов в ARX-функциях. В результате получен набор че-
тырёх ARX-функций для псевдо-динамического преобразования PD-sbox-ARX-32, имеющего вес
линейных характеристик равный и разностных характеристик равный (при этом эмпи-
рический вес составляет ). Для определения весов криптографических характеристик в рабо-
те применены методы на основе использования SAT-решателей. Приведены выводы о том, что
подобранная структура 32-битной ARX-функции в составе PD-sbox позволяет обеспечить крити-
ческий путь (максимальное количество последовательных операций сложения по модулю ) в
четыре раза меньше чем 8-итерационная 32-битная Alzette-подобная структура, при двухкрат-
ном увеличении количества операций и при сопоставимых максимальных значениях весов разност-
ных и линейных характеристик. Аналогичный результат получается при сравнении 32-битной
ARX-функции с 8-итерационным 32-битным преобразованием из блочного криптоалгоритма
Speck32. Предложенный метод синтеза параметров 32-битной ARX-функции позволяет миними-
зировать количество затрачиваемых ассемблерных инструкций на операции циклического сдвига
при реализации на малоресурсных 8-битных микроконтроллерах AVR (например, ATmega328P -
НЕЙРОЛИНГВИСТИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ
Л.К. Хаджиева , В. В. Котенко , К.Е. Румянцев2024-08-12Аннотация ▼Приведены результаты исследований возможностей применения языка и его составляющих
(текстовой и речевой) как факторов нейролингвистической идентификации и аутентификации
интеллектуальных систем (ИС), носителей русского и чеченского языка. Для достижения целей
исследований использовался подход, основанный на информационной виртуализации. Предполага-
ется использование одного из путей решения проблем повышения эффективности идентификации
и аутентификации, которым является применение фактора языковой нейролингвистической тек-
стовой идентификации и аутентификации. Исследования показывают, во-первых, что при изме-
нении языка, в случае использования интеллектуальной системы как носителей нескольких языков,
наблюдается изменение параметров нейролингвистической идентификации, во-вторых, что если
все интеллектуальные системы являются носителями одного языка, то при переходе от одной
интеллектуальной системы к другой происходит изменение параметров нейролингвистической
идентификации. Таким образом в исследовании определено, что язык интеллектуальной системы
может использоваться как фактор идентификации и аутентификации. Исследованы ИС, являю-
щиеся носителями как чеченского, так и русского языка. На первом этапе исследованы десять ИС
как носители русского языка, а на втором этапе – те же десять ИС, но как носители чеченского
языка. Приведены результаты зависимости основных параметров, а также зависимости произ-
водных параметров нейролингвистической текстовой идентификации интеллектуальных систем
носителей русского и чеченского языка. Полученные результаты открывают принципиально но-
вую возможность исследований в направлении нейролингвистической текстовой идентификации и
аутентификации. Исследования в этом направлении представляют научный и практический ин-
терес, как для случая идентификации интеллектуальной системы носителей одного языка, так и
для случая, когда одна интеллектуальная система является носителем множества языков. -
ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК ДВУХЭТАПНОГО АЛГОРИТМА СИНХРОНИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ ВЫБОРА СМЕЖНОЙ ПАРЫ СЕГМЕНТОВ С МАКСИМАЛЬНЫМ СУММАРНЫМ ОТСЧЁТОМ В СИСТЕМЕ КРК
К. Е. Румянцев, Я.К. Миронов , П. Д. Миронова2024-08-12Аннотация ▼Предложен двухэтапный алгоритм синхронизации на основе выбора смежной пары сегмен-
тов с максимальным суммарным отсчётом в системе КРК. В основе алгоритма известный под-
ход к уменьшению времени вхождения в синхронизм – анализ смежных пар временных сегментов.
Отличительной особенностью предложенного алгоритма является обеспечение вероятности
успешного поиска и тестирования не хуже требуемого уровня. Необходимо отметить, благодаря
этапу тестирования производится отбраковка ошибочных решений, принятых на этапе поиска,
что позволяет минимизировать вероятность ложной синхронизации вследствие регистрации
шумовых импульсов. На этапе поиска аппаратура последовательно регистрирует суммарные
отсчёты со всех смежных пар сегментов. Далее выбирается пара сегментов с максимальным
суммарным отсчётом, причём отсчёт в одной из пар сегментов надёжно превышает значения
отсчётов со всех других пар сегментов, и аппаратура переходит к этапу тестирования. Тести-
рование состоит в опросе фотодетектора в течение импульса стробирования для повторной
регистрации отсчёта. В случае положительного тестирования процесс «грубой» оценки момента
приёма синхроимпульса считается успешно завершённым, в противном случае – аппаратура воз-
вращается к поиску в следующем кадре. Отметим, этапам поиска и тестирования соответст-
вуют предельно допустимые числа кадров и тестов соответственно. Получены аналитические
выражения для расчёта временных и вероятностных характеристик этапов поиска и тестиро-
вания предложенного алгоритма обнаружения на основе выбора смежной пары сегментов с мак-
симальным суммарным отсчётом, в том числе для расчёта допустимого числа кадров и тестов
при обеспечении требуемых вероятностей успешного поиска и тестирования соответственно.
Установлено, при увеличении среднего числа фотонов в синхроимпульсе средние числа кадров и
тестов, а также среднее время успешного поиска и тестирования значительно снижаются. На-
пример, при увеличении среднего числа фотонов в синхроимпульсе в 5 раз среднее число тестов для
успешного тестирования и среднее время успешного тестирования уменьшаются в 1,5 раза, а
допустимое число тестов – в 5 раз. -
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАДИОМОНИТОРИНГА В СИСТЕМЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
А.В. Дьяков , К.Е. Румянцев2024-05-28Аннотация ▼Беспроводные сети передачи данных порождают угрозы, от которых невозможно защи-
титься традиционными для проводных сетей средствами, поскольку в таком случае невозможно
обеспечить эквивалент безопасности проводных сетей в силу физических свойств канала связи.
Целью статьи является определение актуальных проблем, существующих при обеспечении ин-
формационной безопасности (ИБ) в беспроводных сегментах сетей передачи данных. Для дости-
жения поставленной цели из банка угроз безопасности информации ФСТЭК России осуществлена
выборка угроз, потенциально реализуемых в беспроводных сетях. Установлено, что реализация
таких угроз может приводить к полному набору нарушений состояния ИБ, а именно: к нарушению
конфиденциальности, целостности и доступности информации. Рассмотрены существующие
практические способы обеспечения ИБ в беспроводных сегментах сетей. Анализ этих способов
указал на присутствующую при радиомонитроинге техническую возможность создания дополни-
тельного рубежа в системе эшелонированной защиты информации. В свою очередь, это обеспе-
чивает потенциал обнаружения уязвимостей и вторжений на канальном уровне сетевого взаимо-
действия как в локальных сетях предприятий, так и в крупномасштабных сетях общего пользова-
ния. В соответствии с целью сгруппированы аспекты построения такого рубежа защиты, свя-
занные с контролем канального уровня сетевого взаимодействия беспроводных устройств,
уменьшением размеров частотно-территориальных кластеров и правовым обеспечением. Обзо-
ром публикаций выявлен разрыв между существующими подходами к радиомонитроингу и обеспе-
чению ИБ, также обнаружена слабая развитость направления, связанного с исследованиями в
области обнаружения и предотвращения беспроводных вторжений. Полученный результат ука-
зывает на необходимость пересмотра сложившейся концепции радиомонитроинга и разработки
соответствующих организационно-технических мер для его интеграции в систему мероприятий
по обеспечению ИБ, что должно помочь решить проблему своевременного обнаружения и предот-
вращения вторжений в беспроводные сегменты сетей передачи данных, а также выявления уяз-
вимых элементов инфраструктуры этих сетей. -
АЛГОРИТМ ПОСТРОЕНИЯ ТРАЕКТОРИИ ДВИЖЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОЛЕЙ
Б. В. Румянцев , С.В. Прокопчина , А.А. Кочкаров2024-04-15Аннотация ▼Организация непрерывного мониторинга значительных пространств с динамически
меняющимися условиями и обстановкой является одной ключевых задач в различных направ-
лениях жизнедеятельности человека. Особо остро эта задача стоит в России с учетом ее
территорий (земель), предназначенных для сельскохозяйственной деятельности. Особую
важность организации непрерывного мониторинга подчеркивает и развитие концепции и
технологий точного земледелия. В качестве средств для решения этой системной задачи
могут использоваться различные робототехнические и беспилотные системы, оснащенные
необходимым оборудованием в соответствии с локальными задачами непрерывного монито-
ринга. Непрерывный мониторинг при этом может быть обеспечен только применением
эффективных алгоритмов построения траектории движения используемых подвижных ро-
бототехнических и беспилотных (в первую очередь авиационных) систем. Повышение эф-
фективности таких алгоритмов с математической точки зрения всегда усложняется цик-
личностью траекторий движения, т.е. построением гамильтонова цикла. В рамках данной
работы предлагается метод конструирования оптимальной траектории движения при вы-
полнении задач непрерывного циклического мониторинга сельскохозяйственных полей. Метод
основан на поиске гамильтонова цикла на графе карты местности и позволяет автоматиче-
ски строить оптимальный замкнутый путь для произвольной карты местности. Отличи-
тельной особенностью метода является использование модифицированного алгоритма поис-
ка гамильтонова цикла. Алгоритм может быть масштабирован для карт, соответствую-
щих графам с большим (более 100) количеством вершин, для которых стандартный алго-
ритм поиска гамильтонова цикла методом перебора требует значительно большего времени
выполнения, чем предложенный алгоритм. Показано, что используемый алгоритм обладает в
17 раз меньшей константой роста временной сложности, чем стандартный алгоритм поис-
ка гамильтонова цикла. Это позволяет увеличить количество вершин графа, используемого
для поиска гамильтонова цикла в режиме реального времени (от 0.1 до 100 секунд), на поря-
док (от 30 до 500). Разработанный алгоритм может быть внедрён в современные беспилот-
ные системы мониторинга состояния сельскохозяйственных полей для оптимизации траек-
тории движения беспилотных аппаратов в режиме реального времени (0.1-100 секунд), внося
тем самым вклад в динамично развивающуюся область точного земледелия. -
АНАЛИЗ ВОСХОДЯЩЕГО ЛАЗЕРНОГО КАНАЛА СПУТНИКОВОЙ КОММУНИКАЦИИ В УСЛОВИЯХ АТМОСФЕРНОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ
Х.А.М. Махмуд , К. Е. Румянцев , А. Х. Ш. Аль-Бегат2023-10-23Аннотация ▼По сравнению с традиционной спутниковой радиосвязью методы лазерной связи де-
монстрируют более высокую производительность с точки зрения доступных скоростей
передачи данных, а также гарантируют снижение массогабаритных показателей, умень-
шение веса и мощности аппаратуры на летательном аппарате. В системе спутниковой
связи лазерный передатчик генерирует узкий пучок модулированного излучения. Лазерный
луч, распространяющийся в атмосфере по направлению к оптическому приемнику, может
испытывать значительные случайные флуктуации оптической интенсивности из-за тур-
булентности, что приводит к потере мощности и ухудшению характеристик системы.
В системе с мультиплексированием поднесущих (SCM) несколько несущих информацию
радиосигналов электрически модулируются на разных поднесущих радиочастотах. Анало-
говые или цифровые сигналы, несущие информацию, могут иметь различные форматы
модуляции. Высокая устойчивость к воздействию турбулентности атмосферы достига-
ется с помощью однополосной модуляции. Оптическое излучение с одной боковой полосой
(OSSB) обычно генерируется с использованием модулятора Маха-Цендера (MZM) с двумя плечами. В статье проанализирован канала спутниковой связи в условиях атмосферной тур-
булентности, где однополосное оптическое излучение с модулировано радиосигналом на под-
несущей частоте с квадратурной фазовой манипуляцией. Разработана модель канала связи,
учитывающая как атмосферную турбулентность, так и основные параметры передающей и
приёмной станций. Численные результаты, представленные в исследовании лазерной спут-
никовой связи, основаны на атмосферной высотной модели структурной характеристики
флуктуаций показателя преломления Хафнагеля-Валли. Проведенный анализ позволяет оце-
нить влияние на принимаемую мощность оптического излучения атмосферной турбулентно-
сти, ошибки наведения и диаметра приёмной апертуры телескопов при передаче лазерного
сигнала между наземной станцией и спутником для системы лазерной связи. -
ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АЛГОРИТМА ОБНАРУЖЕНИЯ СИНХРОСИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ ВЫБОРА СМЕЖНОЙ ПАРЫ СЕГМЕНТОВ С МАКСИМАЛЬНЫМ СУММАРНЫМ ОТСЧЁТОМ
К.Е. Румянцев , П.Д. Миронова2023-08-14Аннотация ▼Предложен алгоритм обнаружения синхросигналов на основе выбора смежной пары
сегментов с максимальным суммарным отсчётом. Указанный алгоритм учитывает не-
достатки альтернативного алгоритма обнаружения синхросигнала на основе сравнения
суммы отсчётов со смежной пары сегментов с пороговым уровнем, состоящие в необхо-
димости знания уровня фонового и шумового воздействия, который определяет пороговый
уровень и вероятность ошибочного обнаружения сигнальной пары сегментов. Исследована
зависимость вероятности ошибки обнаружения синхроимпульса от среднего числа сиг-
нальных фотонов в синхроимпульсе при различных значениях числа сегментов во временном
кадре. Так, вероятность ошибочного обнаружения синхроимпульса в течение кадра значи-
тельно уменьшается по мере роста среднего числа фотонов в синхроимпульсе. Например,
при увеличении среднего числа сигнальных фотонов в синхроимпульсе с до 5 вероятность
ошибки обнаружения синхроимпульса снижается в 37 раз. Необходимо отметить слабое
влияние числа пар сегментов на вероятность ошибочного обнаружения, что указывает на
слабое влияние импульсов темнового тока на вероятностные характеристики предложен-
ного алгоритма обнаружения синхросигналов. Получены аналитические выражения для
точного и экспресс-расчёта вероятностных характеристик обнаружения, учитывающие
вероятность нахождения синхроимпульса на границе двух смежных сегментов в связи с
равенством длительностей синхроимпульса и временного сегмента. Результаты расчёта
по точным выражениям вероятности обнаружения синхроимпульса показали, что при
отношении сигнал/шум равном 0 и выше влиянием шумовых импульсов на вероятность
обнаружения синхроимпульса можно пренебречь. Отмечено, вероятность обнаружения
будет тем больше, чем больше число регистрируемых событий, или, другими словами, чем
больше сумма средних чисел сигнальных фотонов и импульсов темнового тока. Расчёт
вероятности обнаружения синхроимпульса по упрощённым выражениям показывает не-
значительное отклонение от расчётов по точным формулам, которое не превышает
5,3 %, причём расчёт по приближённым выражениям даёт заниженный результат. Полу-
ченные приближённые аналитические выражения могут применяться для экспресс-
расчёта вероятности обнаружения синхроимпульса в паре сегментов. -
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ТРЕХМЕРНОЙ СЦЕНЫ ОБЪЕКТА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ
П.С. Сердюков , К. Е. Румянцев2023-02-27Аннотация ▼Рассмотрены основные способы определения координат цилиндрических объектов для
контроля геометрических параметров объекта с регулярной структурой. Преимущественно
рассматриваемые способы применяются при определении параметров тепловыделяющих
стержней (установок) топливных сборок на атомной электростанции. Целью данной работы
является анализ существующих методов определения геометрических параметров объектов с
регулярной структурой. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующей
задачи – сравнить и провести исследование существующих методов определения геометриче-
ского положения объектов с регулярной структурой и выявить их достоинства и недостатки,
а также сформулировать математическую модель определения погрешности измерения осно-
вываясь на конкретном методе. Сравнительный анализ включал в себя описание существующих
контактных и бесконтактных методов (измерения линейных размеров трехмерных объектов,
измерения геометрических параметров объекта в пространстве и устройство для его осуще-
ствления и три различных метода контроля линейных размеров трехмерных объектов по трем
декартовым координатам). Для определения был использован следующий инструмент – иссле-
дуемый объект фотографировали одной видеокамерой на ПЗС-матрице, устойчивой к радиа-
ции, из двух определенных точек пространства. На полученных снимках опознавали точки изо-
бражения объекта. Далее, используя данные о размерах атомного ректора и параметры видео-
камеры, вычисляли пространственные координаты точек объекта в системе координат объ-
екта и элементы внешнего ориентирования снимков. Необходимые для решения задачи при-
ближенные значения неизвестных определили заранее, с помощью известных в фотограммет-
рии приемов. Проведенный анализ показал, что наибольшей эффективностью обладают бес-
контактные методы, основанные на обработке изображений сцены, сформированных видео-
камерами на основе мозаичных фотоприёмников. Таким образом, измерительные системы на
основе телевизионных датчиков (видеокамер) являются наиболее целесообразными для измере-
ния разновысотности упорядоченной последовательности цилиндрических объектов. Рассмот-
ренная математическая модель позволила определить методическую погрешность измерения
геометрических параметров посредством реконструкции трехмерной сцены по серии изобра-
жений в условиях бесконтактного определения, обусловленную несовершенством определяемого
метода измерений или упрощениями, допущенными при измерениях. На основе полученных дан-
ных появляется возможность определить центр тяжести той головки ТВС, для которой ме-
тодическая погрешность является минимальной, и, соответственно, принять ее за основу,
относительно которой рассчитать разновысотность всех стальных головок ТВС. -
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МИНИВЕРСИИ ПСЕВДО-СЛУЧАЙНОЙ ФУНКЦИИ PCOLLAPSER
С. В. Поликарпов , В.А. Прудников, К. Е. Румянцев2023-02-27Аннотация ▼Целью работы является оценка криптографических свойств семейства псевдо-
случайных функций (PRF) pCollapser на основе исследования свойств её миниверсии
mini_pCollapser_12x12 при использования фиксированных подстановок с предельно низкими
криптографическими свойствами. В качестве элемента сравнения использована минивер-
сия типовой функции на основе SP-сети, содержащая аналогичное количество фиксиро-
ванных подстановок и имеющая аналогичную размерность входа/выхода, равную 12 битам.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: – определение структу-
ры исследуемых функций и количества раундов; – определение модели формирования фик-
сированных подстановок с предельно низкими криптографическими свойствами; – генера-
ция наборов 6-битовых фиксированных подстановок с предельно низкими криптографиче-
скими свойствами; – включение в исследуемые функции полученных подстановок и опреде-
ление основных криптографических свойств функций – максимальное значение преоблада-
ния для отдельных значений ключей и максимальное усреднённое по всему множеству клю-
чей значение преобладания, максимальное и максимальное усреднённое по всему множест-
ву ключей значение в таблице распределения разностей, алгебраическая степень и алгеб-
раический иммунитет; – анализ полученных результатов. В работе представлены две мо-
дели формирования фиксированных подстановок с предельно низкими криптографическими
свойствами – на основе перемешивания значений ячеек в предварительно заполненной таб-
лице и на основе простейшей ARX-функции (состоящей из операций сложения по модулю,
циклического сдвига и исключающего ИЛИ). Использование фиксированных подстановок с
предельно низкой нелинейностью позволяет оценить, насколько сложной (нелинейной) яв-
ляется исследуемая функция и какой минимальный уровень нелинейности необходим для
эффективного разрушения статистических зависимостей между входными/выходными
данными. Кроме этого, становится ясным возможность применения в качестве нелиней-
ных элементов ARX-функций, зачастую обладающих спорными и явно низкими криптогра-
фическими свойствами, но позволяющих создавать высокоскоростные программные и ап-
паратные реализации. Определено, что миниверсия PRF pCollapser, в отличии от типовой
функции на основе SP-сети, позволяет получить из набора ARX-функций с предельно низ-
кими криптографическими свойствами, качественную нелинейную функцию, учитывая то,
что других нелинейных элементов в pCollapser не представлено. Полученные результаты
отражают наличие принципиальной разницы между PRF pCollapser и типовой PRF на базе
SP-сети, а также подтверждают правильность концепции псевдо-динамических подста-
новок PD-sbox и состоящей из них функции pCollapser в целом. -
ФОРМИРОВАНИЕ ОДНОПОЛОСНОЙ КВАДРАТУРНОЙ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИИ РАДИОСИГНАЛОВ НА ПОДНЕСУЩИХ ЧАСТОТАХ В КОГЕРЕНТНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ КОММУНИКАЦИИ
А.М. Махмуд Хуссейн , К. Е. Румянцев2023-02-17Аннотация ▼Технология когерентной оптической связи позволяет создать систему передачи на
большие расстояния с высокой пропускной способностью. Такие форматы модуляции, как
квадратурная фазовая манипуляция (QPSK), обеспечивают высокую скорость передачи
данных простым, надежным и экономичным способом. Эти методы модуляции, исполь-
зующие несколько битов, передаются как символ, реализующий простые синфазные и
квадратурные (IQ) форматы модуляции. Для увеличения пропускной способности в коге-
рентных оптических системах используется мультиплексирование оптических поднесу-
щих, когда несколько радиосигналов трансформируются одной оптической несущей. Это
мультиплексирование имеет ограничения из-за двойной боковой полосы, что приводит к
снижению мощности принимаемой поднесущей и ухудшает отношение сигнала несущей
частоты к шуму. Чтобы аккумулировать эти эффекты, предлагается много различных способов реализации оптической однополосной модуляции (OSSB). В статье предложен
анализ системы когерентной оптической передачи для генерации QPSK-манипуляции с
одной боковой полосой с использованием оптического I/Q-модулятора и М-ричной радио-
частоты формирования импульса. Генератор псевдослучайных битовых последовательно-
стей генерирует модулирующий сигнал модуляции со скоростью передачи 10 Гбит/с. Каж-
дая битовая последовательность преобразуется в М-ричную последовательность символов
из двоичных сигналов с использованием фазовой манипуляции (PSK). Генератор М-ичных
формирует многоуровневое импульса в соответствии с последовательностью М-ичных
входных символов. Электрические импульсы подаются на электроды электрооптического
модулятора по схеме интерферометра Маха–Цендера (MZM). Точки смещения постоянно-
го тока модулятора MZM находятся в квадратурной рабочей точке с коэффициентом
ослабления 60 дБ и напряжением переключения 3 В. Оптическая волна излучается лазером
непрерывного действия с длиной волны, равной 1550 нм. -
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ КВАНТОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧА НА ОСНОВЕ ПРОТОКОЛА B92
К.Е. Румянцев, П.Д. Миронова , Х.Х. Шакир2022-11-01Аннотация ▼Исследовано влияние параметров функциональных элементов на энергетические,
временные и вероятностные характеристики системы квантового распределения ключа
(КРК) на основе протокола B92. Построены зависимости вероятности записи правильного
и ошибочного битов в сырую квантовую ключевую последовательность от длины волокон-
но-оптической линии связи (ВОЛС) и использовании 4-х типов лазеров (EML, DFB, VCSEL,
FP) и фотоприёмных модулей (id201; id210; id220; id230). Установлено, что, изменения
вероятности записи правильного бита в сырую квантовую ключевую последовательность
значительно более весомы, чем изменения вероятности записи ошибочного бита (50,9 раза
против 3,3 раза при ширине спектра лазера 80 пм и изменении протяжённости ВОЛС с 10
до 100 км). Это связано с тем, что с ростом протяжённости ВОЛС резко растёт веро-
ятность отсутствия регистрации на приёмной станции фотонов или импульсов темново-
го тока (ИТТ). Числовой материал указывает на прямую пропорциональную зависимость
вероятности записи ошибочного бита от частоты генерации шумовых импульсов одно-
фотонных лавинных фотодиодов (ОЛФД). Так, при увеличении частоты появления ИТТ в
60 раз (с 100 до 6000 Гц) вероятность записи ошибочного бита также увеличивается в
60 раз (например, при длине ВОЛС 100 км – 6,39 против 383,3). Установлено, что средне-
квадратичное отклонение (СКО) времени задержки фотона прямо пропорционально длине
ВОЛС и ширине спектра лазера. При ширине спектра лазера 10 пм и увеличении длины
ВОЛС с 10 до 100 км (в 10 раз) среднеквадратичное отклонение времени задержки фотона
также увеличивается в 10 раз (с 4,16 до 41,6 пс). Для достижения наилучших характери-
стик системы КРК в целом целесообразно использование лазера с минимальной шириной
спектра излучения, например, EML-лазера. Однако EML-лазеры считаются самыми слож-
ными и дорогостоящими из рассмотренных типов лазеров, поэтому использование
EML-лазеров значительно повышает стоимость всей системы КРК. -
СЛУЧАЙНАЯ ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСА С ОСЦИЛЛЯЦИЯМИ НА ВЕРШИНЕ МНОГОПОРОГОВЫМИ ИЗМЕРИТЕЛЯМИ ДЛИТЕЛЬНОСТИ
Д.В. Беляев , Д. Е. Губарев , К. Е. Румянцев2021-12-24Аннотация ▼В системах автоматического измерения длительности видеоимпульсов используют-
ся различные устройства усиления и формирования импульсов нормированного уровня,
длительность которых равна длительности входных сигналов. Грубое измерение длитель-
ности видеоимпульсов может производится однопороговыми измерителями. Более точ-
ными являются многопороговые измерители и измерители с плавающим порогом. Измери-
тели длительности импульсов нашли широкое применение в аппаратуре радиоэлектронной
борьбы, в измерительной технике. Вариация формы электрических сигналов не позволяет
применить единственный метод измерения, наилучший для всех форм, поэтому продолжа-
ется поиск технических решений, удовлетворяющих противоречивым требованиям: широ-
кий диапазон длительностей и скважностей. Целью работы является провести математический анализ случайной погрешности измерения длительности импульса с осцилляция-
ми на вершине многопороговыми измерителями длительности. В ходе работы были полу-
чены результаты численного эксперимента по измерению длительности импульса с осцил-
ляциями на вершине многопороговыми измерителями длительности. А также проведено
сравнение четырех многопороговых измерителей длительности для исследуемой формы
импульса. Результаты расчетов представлены для динамического диапазона сигнала 60 дБ
и шага квантования амплитуды 3дБ и 12 дБ -
ЭВОЛЮЦИЯ РАДИОСВЯЗИ ПО ОПТИЧЕСКОМУ КАНАЛУ СВЯЗИ В СВОБОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ ПОДНЕСУЩИХ С АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ
Hussein Ahmed Mahmood, Al-Karawi Hussein Shookor, К. Е. Румянцев2021-01-19Аннотация ▼В беспроводных системах и сетях отмечается высокий спрос на радиосвязь по опти-
ческому каналу связи в свободном пространстве (RoFSO) с широкой полосой пропускания и
высокой скоростью передачи данных. Такая связь обеспечивает такую же скорость пере-
дачи данных, как в волоконно-оптических системах, но при меньшей стоимости на её раз-
вёртывание. Системы RoFSO реализуются комбинированием радиосигнала (RF) с оптиче-
ским сигналом для беспроводных каналов в свободном пространстве (FSO). Предлагается
моделирование системы с мультиплексированием поднесущих с амплитудной манипуляцией
(SCM/ASK) для оптической связи в свободном пространстве. В системе Скорость переда-
чи данных принята равной 1 Гбит/с. Электронный амплитудный модулятор настроен на
радиосигнал 10 ГГц. К нему добавляются 100 каналов с частотным разнесением поднесу-
щих частот на 10 МГц при рабочей частоте первого канала 60 МГц. Эти каналы поднесу-
щих смешиваются с гармоническим радиосигналом с несущей частотой 10 ГГц в гибрид-
ном ответвителе со сдвигом фазы в 90o. Непрерывное лазерное излучение с входной мощ-
ностью 10 дБм и длиной волны 1550 нм модулируется сформированным радиосигналом в
оптическом LiNb модуляторе Маха-Цендера на LiNb-кристалле. Выходной сигнал модуля-
тора передаётся по разным оптическим линиям связи в свободном пространстве протя-
жённостью 300 … 1000 м под воздействием атмосферной турбулентности, определяемой
структурной характеристикой флуктуаций показателя преломления. Система оценивает-
ся с точки зрения Q-добротности и частоты ошибок бит (BER) с использованием про-
граммного обеспечения Optisystem. Показано, что максимальная протяжённость связи при
слабой турбулентности (и BER=10-9 составляет 950 м, а при сильной турбулентности (– 850 м. -
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНО ЭФФЕКТИВНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСРЕДНЁННЫХ ЛИНЕЙНЫХ СВОЙСТВ ПСЕВДО-ДИНАМИЧЕСКИХ ПОДСТАНОВОК
С. В. Поликарпов , В.А. Прудников , К. Е. Румянцев2021-01-19Аннотация ▼Псевдо-динамические подстановки PD-sbox могут стать эффективной заменой фик-
сированных подстановок в псевдо-случайных функциях, так как обладают положительны-
ми свойствами как фиксированных подстановок (малый расход вычислительных ресурсов),
так и динамических подстановок (способных кардинально усложнять применение стати-
стических методов криптоанализа). Проблемой активного внедрения псевдо-динамических
подстановок является, в том числе, отсутствие вычислительно эффективного метода
определения усреднённых линейных свойств для всего множества генерируемых при помо-
щи PD-sbox эквивалентных подстановок, при этом в большинстве случаев интересует
только определение максимальных значений преобладания (смещения) bias(α, β) от идеаль-
ного значения 1/2. Для решения этой проблемы предлагается оригинальный метод, со-
стоящий в том, что максимальные значения преобладания рассчитываются только для
относительно небольших фиксированных подстановок, входящих в состав PD-sbox, а ре-
зультирующие максимальные значения преобладания получаются путём итерационного
вычисления с использованием логико-вероятностного выражения для операции Исключающего ИЛИ-НЕ (XNOR). Эффектом применения предложенного метода является карди-
нальное снижение вычислительных операций и, соответственно, возможность определе-
ния на типовом персональном компьютере максимальных значений преобладания bias(α, β)
для 16-элементных PD-sbox, состоящих из 8-битовых фиксированных подстановок (что
является недостижимым при использовании тривиального метода). -
ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРОГОВОГО АЛГОРИТМА ОБНАРУЖЕНИЯ СИНХРОИМПУЛЬСОВ В СИСТЕМЕ КВАНТОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧА НА ОСНОВЕ ИНФОРМАЦИИ СО СМЕЖНОЙ ПАРЫ ВРЕМЕННЫХ СЕГМЕНТОВ
К. Е. Румянцев , Я.К. Миронов , П. Д. Миронова2020-11-22Аннотация ▼Системы квантового распределения ключа (КРК) обеспечивают повышенную защи-
щённость передаваемой информации. Для стабильной работы системы КРК необходима
точная синхронизация станций пользователей при минимальных временных затратах.
Предложен алгоритм обнаружения синхросигнала с пороговым тестом. Предполагается,
что синхроимпульс одновременно находится в двух соседних временных сегментах. Веро-
ятность обнаружения пары временных сегментов, где присутствует синхроимпульс, оп-
ределяется вероятностью превышения порогового уровня суммарным количеством сиг-
нальных и шумовых импульсов, регистрируемых в двух соседних сегментах. Цель исследо-
ваний направлена на сравнительный анализ порогового уровня и вероятностных характе-
ристик аппаратуры синхронизации при пороговом тестировании каждой пары временных
сегментов внутри временного кадра, полученных при ориентации на модели Гаусса и Пуас-
сона для числа фотонов и импульсов темнового тока (ИТТ), принимаемых за время анализа
временного сегмента. Исследованы вероятностные характеристики алгоритма обнару-
жения синхросигналов в системе квантового распределения ключа на основе сравнения
числа фотонов со смежной пары временных сегментов с пороговым уровнем. Анализирует-
ся применение аппроксимации статистических свойств процессов на выходе фотодетек-
тора законом Пуассона и нормальным распределением. Оценивается влияния модели Пуас-
сона и Гаусса на выбор порогового уровня и расчёт эффективности синхронизации при
пороговом тестировании каждой пары временных сегментов внутри временного кадра,полученных при ориентации на модели Гаусса и Пуассона для числа фотонов и ИТТ, прини-
маемых за время анализа временного сегмента. Установлено, что выбор порогового уров-
ня, исходя из нормального распределения, даёт заниженное значение. Аппроксимация ста-
тистики фотонов и импульсов темнового тока нормальным законом обеспечивает поро-
говый уровень ниже требуемого. Причём различие растёт с ужесточением требований к
вероятности ложного срабатывания. Полученные вероятностные свойства алгоритма
обнаружения синхросигнала на основе анализа суммы отсчетов со смежной пары сегмен-
тов с пороговым уровнем позволяют сформулировать рекомендации по выбору аппрокси-
мации статистики сигнала: для экспресс-расчётов вероятностных характеристик целе-
сообразно использовать модель Гаусса, в случае необходимости более высокой точности
анализа рекомендуется использовать модель Пуассона.
1 - 16 из 16 результатов
