Формирование сечений телекоммуникационных сетей для анализа их устойчивости с различными мерами связности

Проблема анализа устойчивости и как ее составных частей надежности и живучести является довольно востребованной как в области телекоммуникаций, так и в других отраслях, занимающихся разработкой и эксплуатацией сложноразветвленных сетей. Наиболее подходящей моделью сети для подобного рода задач оказывается модель, использующая постулаты теории графов. При этом предположение о случайном характере отказов отдельных звеньев телекоммуникационной сети позволяет ее рассматривать в виде обобщенной модели Эрдеша–Реньи. Хорошо известно, что вероятность выхода из строя элементов может трактоваться в форме коэффициента готовности и коэффициента оперативной готовности, а также в виде других показателей, характеризующих работоспособность элементов телекоммуникационной сети. Большинство подходов рассматривают лишь случай двухполюсной связности, когда необходимо обеспечить взаимодействие двух конечных адресатов. В современных телекоммуникационных сетях на первый план выходят услуги типа виртуальных частных сетей, для которых организуются многоточечные соединения, не укладывающиеся в понятие двухполюсной связности. В этой связи в работе предлагается расширить подобный подход для анализа многополюсной и всеполюсной связностей. Так, подход для двухполюсной связности базируется на методе, использующем в качестве основы матрицу связностей, и, по сути, предполагающий последовательный перебор всех сочетаний вершинных сечений, начиная с истока и стока. Данный способ приводит к включению в общий состав сечений не минимальных, что потребовало введения дополнительной процедуры проверки добавляемого сечения на безызбыточность. Подход для всеполюсной связности базируется на методе, использующем в качестве основы матрицу связностей, и, по сути, предполагающий последовательный перебор всех сочетаний вершинных сечений, не включая одну из вершин, считаемую терминальной. Более простым решением оказался контроль добавляемого сечения на уникальность. Подход для многополюсной связности аналогичен использованному при формировании множества минимальных всеполюсных сечений и отличается, лишь процедурой отбора используемых для образования матрицы сечений комбинаций, из всего множества которых сохраняются лишь те, которые содержат полюсные вершины. В качестве тестовой сети связи используется магистральная сеть Ростелеком, развернутая с целью формирования потоков в направлении "Европа – Азия". Показано, что многополюсные сечения являются наиболее общим понятием относительно двухполюсных и всеполюсных. Не смотря на возможность подобного обобщения, в практических приложениях целесообразно рассматривать именно частные случаи вследствие их меньшей вычислительного сложности

Методы формирования множеств состояний телекоммуникационных сетей для различных мер связности

Задачи анализа надежности, живучести и устойчивости характерны не только для телекоммуникаций, но и для систем, чьи компоненты подвержены одному или нескольким видам отказов, например транспортные, энергетические, механические системы, интегральные цепи и даже программное обеспечение. Логический подход предполагает декомпозицию системы на ряд небольших функциональных элементов, и в рамках телекоммуникационных сетей они обычно представляют собой отдельные сетевые устройства (коммутаторы, маршрутизаторы, терминалы и т. п.), а также линии связи между ними (медножильные, оптоволоконные, коаксиальные кабели, беспроводная среда и другие среды передачи). Функциональные взаимосвязи задают и логические соотношения между отказами отдельных элементов и отказом сети в целом. Также используется допущение, что отказы устройств являются сравнительно менее вероятными, чем отказы линий связи, что подразумевает использование предположения об абсолютной устойчивости (надежности, живучести) данных устройств. Модель телекоммуникационной сети представлена в виде обобщенной модели Эрдеша – Реньи. В контексте устойчивости телекоммуникационной сети под анализируемым свойством понимается связность сети в той или иной форме. Основываясь на представлении понятия стохастической связности сети как соответствия некоторого случайного графа свойства связности заданному набору вершин, традиционно выделяют три меры связности: двухполюсная, многополюсная и всеполюсная. Представлены процедуры формирования для сетей произвольной структуры множеств путей, деревьев и, как их обобщение, многополюсных деревьев. Отмечено, что многополюсные деревья являются наиболее общим понятием относительно простых цепей и остовых деревьев. Решение подобных задач позволит в дальнейшем перейти к вычислению вероятности связности графов для различных мер связности

Methodology for assessing the effectiveness of the management system

Restrictions on the range of components have affected all sectors of the Russian economy to varying degrees. Industrial and science-intensive industries and even agriculture were not spared. To reduce the negative consequences of these restrictions, the state undertook a set of various stabilizing measures. The article reveals the nature and orientation of the measures of state support of domestic production

Deep learning-based fully automatic segmentation of wrist cartilage in MR images

The study objective was to investigate the performance of a dedicated convolutional neural network (CNN) optimized for wrist cartilage segmentation from 2D MR images. CNN utilized a planar architecture and patch-based (PB) training approach that ensured optimal performance in the presence of a limited amount of training data. The CNN was trained and validated in twenty multi-slice MRI datasets acquired with two different coils in eleven subjects (healthy volunteers and patients). The validation included a comparison with the alternative state-of-the-art CNN methods for the segmentation of joints from MR images and the ground-truth manual segmentation. When trained on the limited training data, the CNN outperformed significantly image-based and patch-based U-Net networks. Our PB-CNN also demonstrated a good agreement with manual segmentation (Sorensen-Dice similarity coefficient (DSC) = 0.81) in the representative (central coronal) slices with large amount of cartilage tissue. Reduced performance of the network for slices with a very limited amount of cartilage tissue suggests the need for fully 3D convolutional networks to provide uniform performance across the joint. The study also assessed inter- and intra-observer variability of the manual wrist cartilage segmentation (DSC=0.78-0.88 and 0.9, respectively). The proposed deep-learning-based segmentation of the wrist cartilage from MRI could facilitate research of novel imaging markers of wrist osteoarthritis to characterize its progression and response to therapy

Methodology for assessing the effectiveness of the management system

Restrictions on the range of components have affected all sectors of the Russian economy to varying degrees. Industrial and science-intensive industries and even agriculture were not spared. To reduce the negative consequences of these restrictions, the state undertook a set of various stabilizing measures. The article reveals the nature and orientation of the measures of state support of domestic production

Ga-In Alloy Segregation within a Porous Glass as Studied by SANS

Nanolattices can play the role of templates for metals and metallic alloys to produce functional nanocomposites with particular properties affected by nanoconfinement. To imitate the impact of nanoconfinement on the structure of solid eutectic alloys, we filled porous silica glasses with the Ga-In alloy, which is widely used in applications. Small-angle neutron scattering was observed for two nanocomposites, which comprised alloys of close compositions. The results obtained were treated using different approaches: the common Guinier and extended Guinier models, the recently suggested computer simulation method based on the initial formulae for neutron scattering, and ordinary estimates of the scattering hump positions. All of the approaches predicted a similar structure of the confined eutectic alloy. The formation of ellipsoid-like indium-rich segregates was demonstrated

SANS Studies of the Gallium–Indium Alloy Structure within Regular Nanopores

Potential applications of nanolattices often require filling their empty space with eutectic metallic alloys. Due to confinement to nanolattices, the structure of phase segregates in eutectic alloys can differ from that in bulk. These problems are poorly understood now. We have used small angle neutron scattering (SANS) to study the segregation in the Ga-In alloy confined to an opal template with the regular pore network, created by a strict regularity of opal constituents in close similarity with nanolattices. We showed that SANS is a powerful tool to reveal the configuration of segregated phases within nanotemplates. The In-rich segregates were found to have specific structural features as small sizes and ordered arrangement

CNN ‐based fully automatic wrist cartilage volume quantification in MR images: A comparative analysis between different CNN architectures

Purpose Automatic measurement of wrist cartilage volume in MR images. Methods We assessed the performance of four manually optimized variants of the U‐Net architecture, nnU‐Net and Mask R‐CNN frameworks for the segmentation of wrist cartilage. The results were compared to those from a patch‐based convolutional neural network (CNN) we previously designed. The segmentation quality was assessed on the basis of a comparative analysis with manual segmentation. The best networks were compared using a cross‐validation approach on a dataset of 33 3D VIBE images of mostly healthy volunteers. Influence of some image parameters on the segmentation reproducibility was assessed. Results The U‐Net‐based networks outperformed the patch‐based CNN in terms of segmentation homogeneity and quality, while Mask R‐CNN did not show an acceptable performance. The median 3D DSC value computed with the U‐Net_AL (0.817) was significantly larger than DSC values computed with the other networks. In addition, the U‐Net_AL provided the lowest mean volume error (17%) and the highest Pearson correlation coefficient (0.765) with respect to the ground truth values. Of interest, the reproducibility computed using U‐Net_AL was larger than the reproducibility of the manual segmentation. Moreover, the results indicate that the MRI‐based wrist cartilage volume is strongly affected by the image resolution. Conclusions U‐Net CNN with attention layers provided the best wrist cartilage segmentation performance. In order to be used in clinical conditions, the trained network can be fine‐tuned on a dataset representing a group of specific patients. The error of cartilage volume measurement should be assessed independently using a non‐MRI method

Synthesis and Study of Organic Nanostructures Fabricated by Inclusion of 2-Methylbenzimidazole Molecules in Nanotubes of Chrysotile Asbestos, Mesoporous Silica, and Nanopores of Borate Glasses

New organic nanostructures were synthesized by introducing 2-methylbenzimidazole (MBI) molecules from a melt, gas phase, or alcoholic solution into nanosized voids of borate porous glasses (PG), nanotubes of chrysotile asbestos (ChA), and mesoporous silica (MS). The incorporation of MBI into borate glasses with different pore sizes is accompanied by the appearance of several phases formed by nanocrystallites which have a MBI crystal structure, but somewhat differ in lattice parameters. The size of some crystallites significantly exceeds the size of nanopores, which indicates the presence of long-scale correlations of the crystal structure. The size of MBI nanocrystallites in ChA was close to the diameter of nanotubes (D ~10 nm), which shows the absence of crystal structure correlations. The XRD pattern of mesoporous silica filled by MBI does not exhibit reflections caused by MBI and a presence of MBI was confirmed only by the analysis of correlation function. The incorporation of MBI molecules into matrices is observed through optical IR absorption spectroscopy (FTIR) and photoluminescence. Introducing MBI in ChA and MS is followed by the appearance of bright green photoluminescence, the spectral structure of which is analogous to MBI crystals but slightly shifted in the blue region, probably due to a quantum-size effect. The influence of MBI inclusion in PG and ChA on the permittivity, dielectric losses, conductivity, and parameters of their hopping conductivity is analyzed