|
|
Heterogeneous Connectivity of Mobile Devices in 5G Wireless Systems
Mašek, Pavel ; Róka, Rastislav (oponent) ; Martinek,, Radek (oponent) ; Hošek, Jiří (vedoucí práce)
This dissertation thesis addresses the "Heterogeneous Connectivity of Mobile Devices in 5G Wireless Systems". Despite decisive progress in many enabling solutions, next-generation cellular deployments still suffer from a~glaring lack of bandwidth due to inefficient utilization of radio spectrum, which calls for immediate action. The main aim of this Ph.D. work is to propose novel mechanisms providing proximity-based (cellular-assisted) networking and communication algorithms for dynamic allocation of spectrum resources in fifth-generation (5G) systems. Proposed communication mechanisms are comprehensively evaluated by the developed simulation tools (calibrated with the 3GPP data sets) as well as within the experimental 3GPP LTE-A cellular deployment at Brno University of Technology (BUT), Czech Republic. Obtained practical results (supported by novel mathematical analysis in characteristic scenarios) become instrumental to facilitate more dynamic bandwidth sharing. Thus, they promise to improve the degrees of spectrum utilization in future 5G systems without compromising the service quality and user experience (QoS and QoE) across different applications. As the main output of this thesis, particular research findings contributed in part to the 3GPP Release 12 specifications.
|
|
|
New Mobility Trends in Data Networks
Skořepa, Michal ; Róka, Rastislav (oponent) ; Bešťák, Robert (oponent) ; Koton, Jaroslav (vedoucí práce)
The doctoral thesis is focused on a design of novel Mobile IPv6 handover strategy suitable for deployment in aeronautical data networks. The current handover strategies provide sufficient performance in the conventional ground networks such as WiFi or UMTS that dispose high bandwidth and low latency. However, as this thesis shows, deploying these handover strategies in aeronautical data link environment does not bring desired benefits - the handover latency is high and the related overhead gets high as well. The novel MIPv6 handover strategy presented in this thesis is based on a simple thought: ''I am an aircraft, I know where I'm flying!'' This means that the movement of the aircraft is not random, it is highly predictable. Thanks to that, inter-network handovers may be anticipated and necessary IP handover related actions can be taken in advance, while the aircraft is connected via a broadband ground link at the origination airport. The thesis also presents a comparison of the existing handover strategies with the proposed new one conducted using an analytical approach. This allows to quantify the benefits of the novel handover strategy and the drawbacks of the current ones.
|
|
|
Aktivní IP geolokace pro verifikaci pozic stanic v Internetu
Balej, Jiří ; Róka, Rastislav (oponent) ; Zdrálek, Jaroslav (oponent) ; Komosný, Dan (vedoucí práce)
Dizertační práce se zabývá způsoby nalezení geografické polohy zařízení v síti Internet při znalosti IP adresy. Tento proces se nazývá IP geolokace a je v současnosti řešen pomocí geolokačních databází nebo za využití výsledků měření síťových parametrů k cílové IP adrese. Nevýhodou dnešních geolokačních databází je, že některé poskytované polohy nejsou správné a mohou vykazovat velkou odchylku od správné polohy. Cílem této práce je vyvinout metodu, která by na základě měření dokázala ověřit správnost pozice z geolokační databáze. Z tohoto důvodu je v práci podrobně rozebrán vliv parciálních částí zpoždění, které ovlivňují výpočet maximální vzdálenosti na základě změřeného zpoždění mezi referenční stanicí a cílovou IP adresou. Ze stejného důvodu je v práci popsáno dlouhodobé měření zpoždění, kde je řešena přesnost IP geolokace za použití kalibračních dat z dřívějších měření. Navržená metoda Cable Length Based Geolocalisation (CLBG) je postavena na vlastnostech dílčích složek zpoždění, které jsou závislé na délce přenosových médií. Metoda ze změřeného obousměrného zpoždění vyloučí vliv zpoždění generovaného mezilehlými prvky a koncovými stanicemi a za použití rychlosti šíření signálu přenosovým médiem určí geografickou vzdálenost. Dále byl experimentálně zjištěn parametr nepřímého vedení kabelů, jež je použit pro určení mezních hranic. Průnik mezních hranic jednotlivých referenčních bodů je následně použit ke stanovení regionu, kde se IP adresa nachází. Výsledky této metody při geolokaci jsou lepší než jednoduché metody (ShortestPing, GeoPing a SOI) a srovnatelné s metodami pokročilejšími (CBG a Octant). Nevýhodou vytvořené metody je velikost regionu, kde se stanice nachází, což je ale dáno jejím účelem. Pro zjištění správnosti informace z geolokační databáze slouží ověření, zda její pozice leží ve zmíněném regionu.
|
|
|
Vícetónová modulace realizovaná bankou filtrů
Krajsa, Ondřej ; Vlček, Čestmír (oponent) ; Róka, Rastislav (oponent) ; Šilhavý, Pavel (vedoucí práce)
\abstrakt{Práce je zaměřena vícetónové modulace realizované bankou filtrů, které jsou alternativními modulacemi k modulacím DMT a OFDM. V práci jsou popsány dvě navržené modulační schémata, FMT bez překryvu subkanálů a FMT s překryvem půl subkanálu. Využívají implementačních výhod algoritmu FFT ve spojení s bankou polyfázových filtrů, které jsou odvozeny polyfázovou dekompozicí od prototypového filtru. Pro návrh prototypového filtru byl vytvořen nástroj v prostředí Matlab. Pro obě modulace byly vytvořeny simulační modely, a to jak pro xDSL systémy, tak pro bezdrátový přenosový kanál. Modulace FMT s oddělenými subkanály se ukázala jako vhodné modulační schéma pro kanály s úzkopásmovým rušením a ostrými změnami v přenosové funkci kanálu. To bylo umožněno dokonalým oddělením jednotlivých subkanálu a zachováním ortogonality mezi subkanály použitím algoritmu FFT a vhodným návrhem filtrů. Modulace FMT s překryvem půl subkanálu umožňuje stejně jako DMT modulace optimálně využít poskytované pásmo, neboť výsledná spektrální výkonová hustota signálu je plochá. Není však vhodná pro přenosové kanály s ostře tvarovanými změnami v přenosové funkci a úzkopásmovým rušením. Byla navržena optimalizace implementace využívající paralelního zpracování na signálových procesorech Texas Instruments řady TMS320C67x. Bylo tak dosaženo téměř desetinásobného snížení výpočetní náročnosti. Obě varianty modulace FMT zajistí zvýšení odstupu signálu od šumu a tím umožní použití konstelačních schémat s větším počtem signálových prvků při zachování stejného vysílacího výkonu, čímž bude umožněno i zvýšení dosažitelných rychlostí.
|
|
|
Image Edge Detection Using Convex Optimisation
Novosadová, Michaela ; Róka, Rastislav (oponent) ; Dostál, Otto (oponent) ; Rajmic, Pavel (vedoucí práce)
Image edge detection is one of the most important techniques in digital image processing. It is used, among other things, as the first step of image segmentation. Therefore, it remains an area of interest for researchers trying to develop ever-better detection approaches. The main objective of this Thesis is to find a suitable method for image edge detection using convex optimisation. The proposed method is based on sparse modelling, and its main part is formulated as a convex optimisation problem solved by proximal algorithms. For defining the optimisation problem, it is assumed that the signal can be modelled as an over-parametrised, piecewise-polynomial signal that consists of disjoint segments. The number of these segments is significantly smaller than the number of signal samples, which encourages the use of sparsity. The formulation of a suitable optimisation problem is first performed on one-dimensional signals since the implementation and comparison of the different algorithms is significantly easier and less time-consuming for one-dimensional signals than two-dimensional ones. The first part of the Thesis introduces the basic theory in signal processing, sparsity, convex optimisation and proximal algorithms. It also presents a cross-section of the methods used for image edge detection. The second part of the Thesis focuses on the formulation and the subsequent evaluation of individual optimisation problems for the segmentation of one-dimensional synthetic signals corrupted by noise. The evaluation is conducted in terms of both denoising and breakpoint detection accuracy. The last part of the Thesis is dedicated to expanding the best-performing approach for breakpoint detection in one-dimensional signals for the application to image edge detection. The proposed approach is tested on a standardised dataset of images containing manually labelled edges of several subjects. The results of the proposed method are evaluated using precision-recall curves and their maximum F-measure score, and then compared with other edge detection methods.
|
|
|
Aktivní IP geolokace pro verifikaci pozic stanic v Internetu
Balej, Jiří ; Róka, Rastislav (oponent) ; Zdrálek, Jaroslav (oponent) ; Komosný, Dan (vedoucí práce)
Dizertační práce se zabývá způsoby nalezení geografické polohy zařízení v síti Internet při znalosti IP adresy. Tento proces se nazývá IP geolokace a je v současnosti řešen pomocí geolokačních databází nebo za využití výsledků měření síťových parametrů k cílové IP adrese. Nevýhodou dnešních geolokačních databází je, že některé poskytované polohy nejsou správné a mohou vykazovat velkou odchylku od správné polohy. Cílem této práce je vyvinout metodu, která by na základě měření dokázala ověřit správnost pozice z geolokační databáze. Z tohoto důvodu je v práci podrobně rozebrán vliv parciálních částí zpoždění, které ovlivňují výpočet maximální vzdálenosti na základě změřeného zpoždění mezi referenční stanicí a cílovou IP adresou. Ze stejného důvodu je v práci popsáno dlouhodobé měření zpoždění, kde je řešena přesnost IP geolokace za použití kalibračních dat z dřívějších měření. Navržená metoda Cable Length Based Geolocalisation (CLBG) je postavena na vlastnostech dílčích složek zpoždění, které jsou závislé na délce přenosových médií. Metoda ze změřeného obousměrného zpoždění vyloučí vliv zpoždění generovaného mezilehlými prvky a koncovými stanicemi a za použití rychlosti šíření signálu přenosovým médiem určí geografickou vzdálenost. Dále byl experimentálně zjištěn parametr nepřímého vedení kabelů, jež je použit pro určení mezních hranic. Průnik mezních hranic jednotlivých referenčních bodů je následně použit ke stanovení regionu, kde se IP adresa nachází. Výsledky této metody při geolokaci jsou lepší než jednoduché metody (ShortestPing, GeoPing a SOI) a srovnatelné s metodami pokročilejšími (CBG a Octant). Nevýhodou vytvořené metody je velikost regionu, kde se stanice nachází, což je ale dáno jejím účelem. Pro zjištění správnosti informace z geolokační databáze slouží ověření, zda její pozice leží ve zmíněném regionu.
|
|
|
Heterogeneous Connectivity of Mobile Devices in 5G Wireless Systems
Mašek, Pavel ; Róka, Rastislav (oponent) ; Martinek,, Radek (oponent) ; Hošek, Jiří (vedoucí práce)
This dissertation thesis addresses the "Heterogeneous Connectivity of Mobile Devices in 5G Wireless Systems". Despite decisive progress in many enabling solutions, next-generation cellular deployments still suffer from a~glaring lack of bandwidth due to inefficient utilization of radio spectrum, which calls for immediate action. The main aim of this Ph.D. work is to propose novel mechanisms providing proximity-based (cellular-assisted) networking and communication algorithms for dynamic allocation of spectrum resources in fifth-generation (5G) systems. Proposed communication mechanisms are comprehensively evaluated by the developed simulation tools (calibrated with the 3GPP data sets) as well as within the experimental 3GPP LTE-A cellular deployment at Brno University of Technology (BUT), Czech Republic. Obtained practical results (supported by novel mathematical analysis in characteristic scenarios) become instrumental to facilitate more dynamic bandwidth sharing. Thus, they promise to improve the degrees of spectrum utilization in future 5G systems without compromising the service quality and user experience (QoS and QoE) across different applications. As the main output of this thesis, particular research findings contributed in part to the 3GPP Release 12 specifications.
|
|
|
New Mobility Trends in Data Networks
Skořepa, Michal ; Róka, Rastislav (oponent) ; Bešťák, Robert (oponent) ; Koton, Jaroslav (vedoucí práce)
The doctoral thesis is focused on a design of novel Mobile IPv6 handover strategy suitable for deployment in aeronautical data networks. The current handover strategies provide sufficient performance in the conventional ground networks such as WiFi or UMTS that dispose high bandwidth and low latency. However, as this thesis shows, deploying these handover strategies in aeronautical data link environment does not bring desired benefits - the handover latency is high and the related overhead gets high as well. The novel MIPv6 handover strategy presented in this thesis is based on a simple thought: ''I am an aircraft, I know where I'm flying!'' This means that the movement of the aircraft is not random, it is highly predictable. Thanks to that, inter-network handovers may be anticipated and necessary IP handover related actions can be taken in advance, while the aircraft is connected via a broadband ground link at the origination airport. The thesis also presents a comparison of the existing handover strategies with the proposed new one conducted using an analytical approach. This allows to quantify the benefits of the novel handover strategy and the drawbacks of the current ones.
|
|
|
Vícetónová modulace realizovaná bankou filtrů
Krajsa, Ondřej ; Vlček, Čestmír (oponent) ; Róka, Rastislav (oponent) ; Šilhavý, Pavel (vedoucí práce)
\abstrakt{Práce je zaměřena vícetónové modulace realizované bankou filtrů, které jsou alternativními modulacemi k modulacím DMT a OFDM. V práci jsou popsány dvě navržené modulační schémata, FMT bez překryvu subkanálů a FMT s překryvem půl subkanálu. Využívají implementačních výhod algoritmu FFT ve spojení s bankou polyfázových filtrů, které jsou odvozeny polyfázovou dekompozicí od prototypového filtru. Pro návrh prototypového filtru byl vytvořen nástroj v prostředí Matlab. Pro obě modulace byly vytvořeny simulační modely, a to jak pro xDSL systémy, tak pro bezdrátový přenosový kanál. Modulace FMT s oddělenými subkanály se ukázala jako vhodné modulační schéma pro kanály s úzkopásmovým rušením a ostrými změnami v přenosové funkci kanálu. To bylo umožněno dokonalým oddělením jednotlivých subkanálu a zachováním ortogonality mezi subkanály použitím algoritmu FFT a vhodným návrhem filtrů. Modulace FMT s překryvem půl subkanálu umožňuje stejně jako DMT modulace optimálně využít poskytované pásmo, neboť výsledná spektrální výkonová hustota signálu je plochá. Není však vhodná pro přenosové kanály s ostře tvarovanými změnami v přenosové funkci a úzkopásmovým rušením. Byla navržena optimalizace implementace využívající paralelního zpracování na signálových procesorech Texas Instruments řady TMS320C67x. Bylo tak dosaženo téměř desetinásobného snížení výpočetní náročnosti. Obě varianty modulace FMT zajistí zvýšení odstupu signálu od šumu a tím umožní použití konstelačních schémat s větším počtem signálových prvků při zachování stejného vysílacího výkonu, čímž bude umožněno i zvýšení dosažitelných rychlostí.
|
host ::
RSS.