|
|
Heterogeneous Connectivity of Mobile Devices in 5G Wireless Systems
Mašek, Pavel ; Róka, Rastislav (referee) ; Martinek,, Radek (referee) ; Hošek, Jiří (advisor)
Předkládaná disertační práce je zaměřena na "heterogenní propojení mobilních zařízení v bezdrátových systémech 5. generace". Navzdory nepochybnému pokroku v rámci navržených komunikačních řešení postrádají mobilní sítě nastupující generace dostatečnou šířku pásma a to hlavně kvůli neefektivnímu využívání rádiového spektra. Tato situace tedy v současné době představuje řadu otázek v oblasti výzkumu. Hlavním cílem této disertační práce je proto návrh nových komunikačních mechanismů pro komunikaci mezi zařízeními v bezprostřední blízkosti s asistencí mobilní sítě a dále pak návrh a implementace algoritmů pro dynamické přidělování frekvenčního spektra v nastupujících mobilních sítích 5G. Navrhnuté komunikační mechanismy a algoritmy jsou následně komplexně vyhodnoceny pomocí nově vyvinutých simulačních nástrojů (kalibrovaných s využitím 3GPP trénovacích dat) a zejména pak v experimentální mobilní síti LTE-A, která se nachází v prostorách Vysokého učení technického v Brně, Česká Republika. Získané praktické výsledky, které jsou podpořeny zcela novou matematickou analýzou ve speciálně navržených charakteristických scénářích, představují řešení pro vlastníka spektra v případě požadavků na jeho dynamické sdílení. Tato metoda tedy představuje možnost pro efektivnější využití spektra v rámci mobilních sítí 5G bez degradace kvality služeb (QoS) a kvality zážitků (QoE) pro koncové uživatele. Vědecký přínos dosažených výsledků dokazuje fakt, že některé z principů představených v této disertační práci byly zahrnuty do celosvětově uznávaného standardu (specifikace) 3GPP Release 12.
|
|
|
New Mobility Trends in Data Networks
Skořepa, Michal ; Róka, Rastislav (referee) ; Bešťák, Robert (referee) ; Koton, Jaroslav (advisor)
Dizertační práce se zabývá návrhem nového algoritmu řízení handoveru v rámci protokolu Mobile IPv6, který umožní nasazení tohoto protokolu v leteckých datových sítích. Existující algoritmy řízení handoveru sice dosahují dostatečné výkonnosti v konvenčních pozemních bezdrátových sítích disponujích velkou šířkou pásma a nízkou latencí, jako jsou WiFi nebo UMTS, ale jak ukazuje tato práce, nasazení těchto algoritmů prostředí leteckých datových sítí nepřináší očekávané výhody. Analýza ukazuje, že v úzkopásmových leteckých sítích trpí tyto algoritmy řízení handoveru velkou latencí a způsobují značnou režii. Nový algoritmus řízení handoveru v MIPv6 navržený v této práci je založený na jednoduché myšlence: ''Já jsem letadlo, já vím, kam letím!'' To znamená, že pohyb letadla není náhodný, ale vysoce předvídatelný. Díky tomu je možno předvídat handovery mezi přístupovými sítěmi podél očekávané trajektorie letadla a vykonat nezbytné operace pro přípravu handoverů již na zemi, kde je letadlo připojeno k širokopásmové síti letiště. Tato dizertační práce dále uvádí porovnání existujících algoritmů řízení handoveru s nově navrženým pomocí analytické metody ohodnocení handoveru. Díky tomu je možno kvantifikovat výhody, které nový algoritmus přináší a taktéž popsat slabiny algoritmů existujících.
|
|
|
Active IP Geolocation for Verification Host Position in Internet
Balej, Jiří ; Róka, Rastislav (referee) ; Zdrálek, Jaroslav (referee) ; Komosný, Dan (advisor)
Dissertation thesis deals with methods for finding the location of the device in the Internet, based on knowledge of the IP address. The process is called IP geolocation and is currently solved by geolocation databases or by measurement of network properties to the IP address. The disadvantage of nowadays geolocation databases is an incorrect information about some locations, because they can be in large distance from correct position. The aim of the thesis is to develop a method for verification of a position from geolocation database using delay measurement. Because of it, there is a detail analysis of influence of partial delays on the distance estimation accuracy, calculated using measured delay between the landmark and the target IP address. For the same reason, long-term delay measurement was performed, where the IP geolocation accuracy was compared using calibration data from previous measurements. On this background, Cable Length Based Geolocalisation (CLBG) method is proposed. Principle of this method is built on the properties of partial delays, which depend on the length of transport media. Firstly, the method measures round trip time (rtt), which is subsequently lowered by intermediate devices and end stations delay. The geographical distance is estimated using signal speed in the transport media. Further, the winding media parameter is established, which is used to determine a constraint around the landmark. The intersection of all constraints defines the area, where the target IP is. The IP geolocation using CLBG gives better results than simpler methods (ShortestPing, GeoPing and SOI), in comparison with more advanced methods (CBG and Octant) the accuracy is similar. The disadvantage of the CLBG method is the size of region, where the target lies, but this is due to its purpose. The position found in geolocation database can be checked by evaluation if it lies in the region.
|
|
|
Multitone Modulation Implemented via Filter Bank
Krajsa, Ondřej ; Vlček, Čestmír (referee) ; Róka, Rastislav (referee) ; Šilhavý, Pavel (advisor)
The work is focused on multitone modulation implemented by filter banks, which are alternative modulations to DMT and OFDM modulations. The paper describes the two proposed modulation schemes, non-overlapped FMT and half-overlapped FMT. This modulations utilize the benefits of implementing FFT algorithm in conjunction with a bank of polyphase filters that are derived from the prototype filter. To design the prototype filter a Matlab tool is developed. For both modulations the simulation models were created for xDSL systems and for wireless transmission channel. Non-overlapped FMT modulation proved to be a suitable modulation scheme for channels with narrowband interference and sharp edges in the transmission function of the channel. It was allowed by perfect separation of each subchannel and with preserving the orthogonality between subchannels using the FFT algorithm and utilization of appropriate filters. Half-overlapped FMT modulation allows as well as the DMT modulation optimal utilization of provided transmittion band, because the power spectral density of the signal is flat. But it is not suitable for transmission channels with roughly shaped by changes in the transmission function and narrowband interference. Optimization implementations were designed using parallel processing on the DSP Texas Instruments TMS320C67x series. It thus achieved almost ten-fold reduction in computational complexity. In FMT modulation both options ensure increased signal to noise ratio and thus allow the use of constellation diagrams with a large number of signal elements with the same transmit power and also higher transmission speed.
|
|
|
Image Edge Detection Using Convex Optimisation
Novosadová, Michaela ; Róka, Rastislav (referee) ; Dostál, Otto (referee) ; Rajmic, Pavel (advisor)
Detekce hran v obraze je jednou z nejdůležitějších technik v oblasti digitálního zpracování obrazu. Bývá používána, mimo jiné, jako první krok segmentace obrazu. I proto stále zůstává v oblasti zájmu vědců, kteří se snaží vyvíjet stále lepší detekční přístupy. Hlavním cílem této práce je nalezení vhodné metody detekce hran v obraze pomocí konvexní optimalizace. Navržená metoda je založená na řídkém modelování, a její hlavní část je formulována jako konvexní optimalizační problém, který je řešen pomocí proximálních algoritmů. Pro definici optimalizačního problému se předpokládá, že signál může být modelován jako přeparametrizovaný po částech polynomiální signál, který se skládá z disjunktních segmentů. Počet těchto segmentů je výrazně menší než je počet vzorků signálu, což vybízí k použití řídkosti. Návrh vhodného optimalizačního problému nejdříve probíhá na jednorozměrných signálech, jelikož implementace a porovnání jednotlivých algoritmů je pro jednorozměrné signály výrazně jednodušší a časově méně náročná, než pro dvojrozměrné. První část práce se věnuje představení základní teorie z oblasti zpracování signálu, řídkosti, konvexní optimalizace a proximálních algoritmů, a dále prezentuje průřez používanými metodami pro hranovou detekci v obraze. Druhá část práce se zaměřuje na návrh a následné vyhodnocení jednotlivých optimalizačních problémů pro segmentaci jednorozměrných syntetických signálů, které jsou poškozeny šumem. Vyhodnocení je provedeno jak z pohledu přesnosti detekce skoků tak i odšumění. Poslední část práce je věnována rozšíření nejlépe fungujícího přístupu k detekci skoků v jednorozměrném signálu pro použití na detekci hran v obraze. V této části je navržený přístup testován na standardizovaném datasetu obrázků, který obsahuje manuálně označené hrany od několika subjektů. Výsledky navržené metody jsou vyhodnoceny pomocí precision-recall křivek a jejich maximálního F skóre a následně porovnány s ostatními metodami hranové detekce.
|
|
|
Active IP Geolocation for Verification Host Position in Internet
Balej, Jiří ; Róka, Rastislav (referee) ; Zdrálek, Jaroslav (referee) ; Komosný, Dan (advisor)
Dissertation thesis deals with methods for finding the location of the device in the Internet, based on knowledge of the IP address. The process is called IP geolocation and is currently solved by geolocation databases or by measurement of network properties to the IP address. The disadvantage of nowadays geolocation databases is an incorrect information about some locations, because they can be in large distance from correct position. The aim of the thesis is to develop a method for verification of a position from geolocation database using delay measurement. Because of it, there is a detail analysis of influence of partial delays on the distance estimation accuracy, calculated using measured delay between the landmark and the target IP address. For the same reason, long-term delay measurement was performed, where the IP geolocation accuracy was compared using calibration data from previous measurements. On this background, Cable Length Based Geolocalisation (CLBG) method is proposed. Principle of this method is built on the properties of partial delays, which depend on the length of transport media. Firstly, the method measures round trip time (rtt), which is subsequently lowered by intermediate devices and end stations delay. The geographical distance is estimated using signal speed in the transport media. Further, the winding media parameter is established, which is used to determine a constraint around the landmark. The intersection of all constraints defines the area, where the target IP is. The IP geolocation using CLBG gives better results than simpler methods (ShortestPing, GeoPing and SOI), in comparison with more advanced methods (CBG and Octant) the accuracy is similar. The disadvantage of the CLBG method is the size of region, where the target lies, but this is due to its purpose. The position found in geolocation database can be checked by evaluation if it lies in the region.
|
|
|
Heterogeneous Connectivity of Mobile Devices in 5G Wireless Systems
Mašek, Pavel ; Róka, Rastislav (referee) ; Martinek,, Radek (referee) ; Hošek, Jiří (advisor)
Předkládaná disertační práce je zaměřena na "heterogenní propojení mobilních zařízení v bezdrátových systémech 5. generace". Navzdory nepochybnému pokroku v rámci navržených komunikačních řešení postrádají mobilní sítě nastupující generace dostatečnou šířku pásma a to hlavně kvůli neefektivnímu využívání rádiového spektra. Tato situace tedy v současné době představuje řadu otázek v oblasti výzkumu. Hlavním cílem této disertační práce je proto návrh nových komunikačních mechanismů pro komunikaci mezi zařízeními v bezprostřední blízkosti s asistencí mobilní sítě a dále pak návrh a implementace algoritmů pro dynamické přidělování frekvenčního spektra v nastupujících mobilních sítích 5G. Navrhnuté komunikační mechanismy a algoritmy jsou následně komplexně vyhodnoceny pomocí nově vyvinutých simulačních nástrojů (kalibrovaných s využitím 3GPP trénovacích dat) a zejména pak v experimentální mobilní síti LTE-A, která se nachází v prostorách Vysokého učení technického v Brně, Česká Republika. Získané praktické výsledky, které jsou podpořeny zcela novou matematickou analýzou ve speciálně navržených charakteristických scénářích, představují řešení pro vlastníka spektra v případě požadavků na jeho dynamické sdílení. Tato metoda tedy představuje možnost pro efektivnější využití spektra v rámci mobilních sítí 5G bez degradace kvality služeb (QoS) a kvality zážitků (QoE) pro koncové uživatele. Vědecký přínos dosažených výsledků dokazuje fakt, že některé z principů představených v této disertační práci byly zahrnuty do celosvětově uznávaného standardu (specifikace) 3GPP Release 12.
|
|
|
New Mobility Trends in Data Networks
Skořepa, Michal ; Róka, Rastislav (referee) ; Bešťák, Robert (referee) ; Koton, Jaroslav (advisor)
Dizertační práce se zabývá návrhem nového algoritmu řízení handoveru v rámci protokolu Mobile IPv6, který umožní nasazení tohoto protokolu v leteckých datových sítích. Existující algoritmy řízení handoveru sice dosahují dostatečné výkonnosti v konvenčních pozemních bezdrátových sítích disponujích velkou šířkou pásma a nízkou latencí, jako jsou WiFi nebo UMTS, ale jak ukazuje tato práce, nasazení těchto algoritmů prostředí leteckých datových sítí nepřináší očekávané výhody. Analýza ukazuje, že v úzkopásmových leteckých sítích trpí tyto algoritmy řízení handoveru velkou latencí a způsobují značnou režii. Nový algoritmus řízení handoveru v MIPv6 navržený v této práci je založený na jednoduché myšlence: ''Já jsem letadlo, já vím, kam letím!'' To znamená, že pohyb letadla není náhodný, ale vysoce předvídatelný. Díky tomu je možno předvídat handovery mezi přístupovými sítěmi podél očekávané trajektorie letadla a vykonat nezbytné operace pro přípravu handoverů již na zemi, kde je letadlo připojeno k širokopásmové síti letiště. Tato dizertační práce dále uvádí porovnání existujících algoritmů řízení handoveru s nově navrženým pomocí analytické metody ohodnocení handoveru. Díky tomu je možno kvantifikovat výhody, které nový algoritmus přináší a taktéž popsat slabiny algoritmů existujících.
|
|
|
Multitone Modulation Implemented via Filter Bank
Krajsa, Ondřej ; Vlček, Čestmír (referee) ; Róka, Rastislav (referee) ; Šilhavý, Pavel (advisor)
The work is focused on multitone modulation implemented by filter banks, which are alternative modulations to DMT and OFDM modulations. The paper describes the two proposed modulation schemes, non-overlapped FMT and half-overlapped FMT. This modulations utilize the benefits of implementing FFT algorithm in conjunction with a bank of polyphase filters that are derived from the prototype filter. To design the prototype filter a Matlab tool is developed. For both modulations the simulation models were created for xDSL systems and for wireless transmission channel. Non-overlapped FMT modulation proved to be a suitable modulation scheme for channels with narrowband interference and sharp edges in the transmission function of the channel. It was allowed by perfect separation of each subchannel and with preserving the orthogonality between subchannels using the FFT algorithm and utilization of appropriate filters. Half-overlapped FMT modulation allows as well as the DMT modulation optimal utilization of provided transmittion band, because the power spectral density of the signal is flat. But it is not suitable for transmission channels with roughly shaped by changes in the transmission function and narrowband interference. Optimization implementations were designed using parallel processing on the DSP Texas Instruments TMS320C67x series. It thus achieved almost ten-fold reduction in computational complexity. In FMT modulation both options ensure increased signal to noise ratio and thus allow the use of constellation diagrams with a large number of signal elements with the same transmit power and also higher transmission speed.
|
guest ::
