Contribution to Efficient Use of Narrowband Radio Channel

Předkládaná práce se soustředí na problematiku využívání úzkopásmového rádiového kanálu rádiovými modemy, které jsou určené pro průmyslové aplikace pozemní pohyblivé rádiové služby, specifikované v dominantní míře Evropským standardem ETSI EN 300 113. Tato rádiová zařízení se používají v kmitočtových pásmech od 30 MHz do 1 GHz s nejčastěji přidělovanou šířkou pásma 25 kHz a ve většině svých instalací jsou využívána ve fixních nebo mobilních bezdrátových sítích. Mezi typické oblasti použití patří zejména datová telemetrie, aplikace typu SCADA, nebo monitorování transportu strategických surovin. Za hlavní znaky popisovaného systému lze označit komunikační pokrytí značných vzdáleností, dané především vysokou výkonovou účinnosti datového přenosu a využívaní efektivních přístupových technik na rádiový kanál se semiduplexním komunikačním režimem. Striktní požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu umožňují těmto zařízením využívat spektrum i v oblastech kmitočtově blízkým jiným komunikačním systémům bez nutnosti vkládání dodatečných ochranných frekvenčních pásem. Úzkopásmové rádiové komunikační systémy, v současnosti používají převážně exponenciální digitální modulace s konstantní modulační obálkou zejména z důvodů velice striktních omezení pro velikost výkonu vyzářeného do sousedního kanálu. Dosahují tak pouze kompromisních hodnot komunikační účinnosti. Úpravy limitů příslušných rádiových parametrů a rychlý rozvoj prostředků číslicového zpracování signálu v nedávné době, dnes umožňují ekonomicky přijatelné využití spektrálně efektivnějších modulačních technik i v těch oblastech, kde je prioritní využívání úzkých rádiových kanálů. Cílem předkládané disertační práce je proto výzkum postupů směřující ke sjednocení výhodných vlastností lineárních a nelineárních modulací v moderní konstrukci úzkopásmového rádiového modemu. Účelem tohoto výzkumu je efektivní a „ekologické“ využívání přidělené části frekvenčního spektra. Mezi hlavní dílčí problémy, jimiž se předkládaná práce zabývá, lze zařadit zejména tyto: Nyquistova modulační filtrace, navrhovaná s ohledem na minimalizaci nežádoucích elektromagnetických interferencí, efektivní číslicové algoritmy frekvenční demodulace a rychlé rámcové a symbolové synchronizace. Součástí práce je dále analýza navrhovaného řešení z pohledu celkové konstrukce programově definovaného rádiového modemu v rovině simulací při vyšetřování robustnosti datového přenosu rádiovým kanálem s bílým Gaussovským šumem nebo kanálem s únikem v důsledku mnohacestného šíření signálu. Závěr práce je pak zaměřen na prezentování výsledků praktické části projektu, v níž byly testovány, měřeny a analyzovány dvě prototypové konstrukce rádiového zařízení. Tato finální část práce obsahuje i praktická doporučení, vedoucí k vyššímu stupni využitelnosti spektrálně efektivnějších komunikačních režimů v oblasti budoucí generace úzkopásmových zařízení pozemní pohyblivé rádiové služby.he industrial narrowband land mobile radio (LMR) devices, as considered in this dissertation project, has been subject to European standard ETSI EN 300 113. The system operates on frequencies between 30 MHz and 1 GHz, with channel separations of up to 25 kHz, and is intended for private, fixed, or mobile, radio packet switching networks. Data telemetry, SCADA, maritime and police radio services; traffic monitoring; gas, water, and electricity producing factories are the typical system applications. Long distance coverage, high power efficiency, and efficient channel access techniques in half duplex operation are the primary advantages the system relays on. Very low level of adjacent channel power emissions and robust radio receiver architectures, with high dynamic range, enable for a system’s coexistence with various communication standards, without the additional guard band frequency intervals. On the other hand, the strict limitations of the referenced standard as well as the state of the technology, has hindered the increase in communication efficiency, with which the system has used its occupied bandwidth. New modifications and improvements are needed to the standard itself and to the up-to-date architectures of narrowband LMR devices, to make the utilization of more efficient modes of system operation practically realizable. The main objective of this dissertation thesis is therefore to find a practical way how to combine the favorable properties of the advanced nonlinear and linear digital modulation techniques in a single digital modem solution, in order to increase the efficiency of the narrowband radio channel usage allocated to the new generation of the industrial LMR devices. The main attention is given to the particular areas of digital modem design such as proposal of the new family of the Nyquist filters minimizing the adjacent channel interference, design and analysis of the efficient algorithms for frequency discrimination, fast frame and symbol

Supporting Semantically Enhanced Web Service Discovery for Enterprise Application Integration

The availability of sophisticated Web service discovery mechanisms is an essential prerequisite for increasing the levels of efficiency and automation in EAI. In this chapter, we present an approach for developing service registries building on the UDDI standard and offering semantically-enhanced publication and discovery capabilities in order to overcome some of the known limitations of conventional service registries. The approach aspires to promote efficiency in EAI in a number of ways, but primarily by automating the task of evaluating service integrability on the basis of the input and output messages that are defined in the Web service’s interface. The presented solution combines the use of three technology standards to meet its objectives: OWL-DL, for modelling service characteristics and performing fine-grained service matchmaking via DL reasoning, SAWSDL, for creating semantically annotated descriptions of service interfaces, and UDDI, for storing and retrieving syntactic and semantic information about services and service providers

Towards runtime discovery, selection and composition of semantic services

Service-orientation is gaining momentum in distributed software applications, mainly because it facilitates interoperability and allows application designers to abstract from underlying implementation technologies. Service composition has been acknowledged as a promising approach to create composite services that are capable of supporting service user needs, possibly by personalising the service delivery through the use of context information or user preferences. In this paper we discuss the challenges of automatic service composition, and present DynamiCoS, which is a novel framework that aims at supporting service composition on demand and at runtime for the benefit of service end-users. We define the DynamiCoS framework based on a service composition life-cycle. Framework mechanisms are introduced to tackle each of the phases and requirements of this life-cycle. Semantic services are used in our framework to enable reasoning on the service requests issued by end users, making it possible to automate service discovery, selection and composition. We validate our framework with a prototype that we have built in order to experiment with the mechanisms we have designed. The prototype was evaluated in a testing environment using some use case scenarios. The results of our evaluation give evidences of the feasibility of our approach to support runtime service composition. We also show the benefits of semantic-based frameworks for service composition, particularly for end-users who will be able to have more control on the service composition process

A Review on Framework and Quality of Service Based Web Services Discovery

Selection of Web services (WSs) is one of the most important steps in the application of different types of WSs such as WS composition systems and the Universal Description, Discovery, and Integration (UDDI) registries. The more available these WSs on the Internet are, the wider the number of these services whose functions match the various service requests is. Selecting WSs with higher quality largely depends on the quality of service (QoS) since it plays a significant role in selecting such services. In achieving this selection of the best WSs, the potential WSs are ranked according to the user’s necessities on service quality. In many cases, the value of QoS ontology is realized by its support for nonfunctional features of WSs. This ontology is also capable of providing solutions to the interoperability of QoS description. Moreover, based on the QoS ontology, it becomes more possible to develop a framework of semantic WS discovery. The framework enhances the automatic discovery of WSs and can improve the users’ efficiency in finding the best web services. Thus, Web Services are software functionalities publish and accessible through the Internet. Different protocols and web mechanism have been defined to access these Services

Simulation verification techniques study

Results are summarized of the simulation verification techniques study which consisted of two tasks: to develop techniques for simulator hardware checkout and to develop techniques for simulation performance verification (validation). The hardware verification task involved definition of simulation hardware (hardware units and integrated simulator configurations), survey of current hardware self-test techniques, and definition of hardware and software techniques for checkout of simulator subsystems. The performance verification task included definition of simulation performance parameters (and critical performance parameters), definition of methods for establishing standards of performance (sources of reference data or validation), and definition of methods for validating performance. Both major tasks included definition of verification software and assessment of verification data base impact. An annotated bibliography of all documents generated during this study is provided