FLASH-OFDM System Performance Studies for Wireless Broadband Network Operator Services

@450 wireless broadband service is Digita’s mobile wireless broadband network service. In @450 network Digita acts as the network operator offering network capacity to service operators. For Digita it is important to know what kind of services its network is capable of and what are the network’s service parameters. The knowledge of the network parameters and the behaviour can be used in advance in the development of new service products. Before a new service product can be offered to service operators a lot of work has to be done. The basic testing is necessary to get an understanding of the basic functionality. The requirement specification has to be done and a new product has to be created. The new product has to be tested. The test results have to be analysed in order to find out if the new product is suitable for real use and with which limitations. The content of this Thesis is the development of wireless technologies, @450 service and network, FLASH-OFDM technology, FLASH-OFDM performance testing and the development of a new service product.

Supply chain performance management system

The purpose of the study is to determine general features of the supply chain performance management system, to assess the current state of performance management in the case company mills and to make proposals for improvement – how the future state of performance management system would look like. The study covers four phases which consist of theory and case company parts. Theoretical review gives understanding about performance management and measurement. Current state analysis assesses the current state of performance management in the mills. Results and proposals for improvement are derived from current state analysis and finally the conclusions with answers to research questions are presented. Supply chain performance management system consists of five areas: perfor-mance measurement and metrics, action plans, performance tracking, performance dialogue and rewards, consequences and actions. The result of the study revealed that all mills were quite average level in performance management and there is a room for improvement. Created performance improvement matrix served as a tool in assessing current performance management and could work also as a tool in the future in mapping the current state after transformation process. Limited harmonization was revealed as there were different ways to work and manage performance in the mills. Lots of good ideas existed though actions are needed to make a progress. There is also need to harmonize KPI structure.

Improving the Supply Chain Performance Management System in a Finnish paper mill

This Master’s Thesis studies performance management system and its benefits, risks and costs. Objective of the thesis is to describe and evaluate currently used supply chain performance management system (SCPMS) in a Finnish paper mill and its interfaces with its business unit’s SCPMS. As a result, the host company has improvement road map for improving its SCPMS. Used SCPMS in the host company and its interfaces to business unit’s SCPMS are described based on interviews held in the host company and the business unit. Evaluation of the host company’s SCPMS is based on literature study. For improvement road map, three areas in need of improvements are chosen. The study shows the need of high level top management commitment in successful performance management system implementation and usage, especially when the system is deployed to lower levels in the organization.

Fenix-järjestelmän suorituskyvyn analysointi

Kasvavat käyttäjämäärät TietoEnatorin Fenix-tietojärjestelmässä ovat nostaneet suorituskyvyn tutkinnan tärkeään asemaan. Suorituskykymittausten tekeminen, analysoiminen ja ennen kaikkea säännöllinen seuranta ovat ensiarvioisen tärkeitätoimenpiteitä järjestelmän tehokkuuden proaktiiviseen kehittämiseen. Fenixin suorituskykymittausjärjestelmän tuottamaa aineistoa on runsaasti tarjolla. Tämän työn tavoitteena on edistää suorituskykymittausjärjestelmän tuottaman aineiston käyttöä erilaisissa raportointi- ja tutkimustilanteissa. Työssäperehdytään aineiston keräämiseen, häiriösuodatukseen ja tulosten visualisointiin. Työn tuloksena syntyy automaattinen raportointijärjestelmä, joka tuottaa palvelukohtaisia tilastollisia suorituskykyraportteja. Raporttien tarkoituksena on tuoda kehittäjien nähtäville palveluista kerätyt mittaustulokset ja osoittaa mahdollisia suorituskykyparannuskohteita.

Yrityksen strategisen ohjauksen tehostaminen. Case: Balanced scorecard implementointi

Tutkielman päätavoitteena on tutkia mitä lisäarvoa yritys saa ottaessaan Balanced scorecardin käyttöönsä ja miten käyttöönottoprosessi tulee suorittaa, jotta määritellyt lisäarvot realisoituvat. Teoreettisena lähtökohtana on Toivasen käyttöönottoprojektimalli. Tutkielmassa tullaan keskittymään mittariston käyttöönottoprosessiin ja käyttöönoton vaikutuksiin. Tutkielman päätutkimusmenetelmä on toiminta-analyyttinen case-tutkimus. Empiirinen aineisto kerätään puolistrukturoitujen teemahaastattelujen ja osallistuvan havainnoinnin avulla. Tutkimustulosten mukaan merkittävimmät Balanced scorecardin mukanaan tuomat lisäarvot yritykselle ovat kokonaisvaltaisempi ja johdonmukaisempi yrityksen ohjaus, parantunut suorituskyvyn mittaus ja seuranta, sekä strategian jalkautuksen tehostuminen. Käyttöönoton onnistumisen kannalta kriittisimmät tekijät ovat johdon sitoutuneisuus, vision ja strategian selkeys, selkeä päätös projektin aloittamiseksi, sekä mittareiden valinta ja tavoitetasojen asettaminen niille.

On sliding mode control ofhydraulic servo systems and a manipulator

The aim of the study is to developa novel robust controller based on sliding mode control technique for the hydraulic servo system with flexible load and for a flexible manipulator with the lift and jib hydraulic actuators. For the purpose of general control design, a dynamic model is derived describing the principle physical behavior for both the hydraulic servo system and the flexible hydraulic manipulator. The mechanism of hydraulic servo systems is described by basic mathematical equations of fluid powersystems and the dynamics of flexible manipulator is modeled by the assumed modemethod. The controller is constructed so as to track desired trajectories in the presence of model imprecision. Experimental and simulation results demonstratethat sliding mode control has benefits which can be used to guarantee stabilityin uncertain systems and improve the system performance and load tolerance.

Analysis of torque and speed ripple producing non-idealities of frequency converters in electric drives

Electric motors driven by adjustable-frequency converters may produce periodic excitation forces that can cause torque and speed ripple. Interaction with the driven mechanical system may cause undesirable vibrations that affect the system performance and lifetime. Direct drives in sensitive applications, such as elevators or paper machines, emphasize the importance of smooth torque production. This thesis analyses the non-idealities of frequencyconverters that produce speed and torque ripple in electric drives. The origin of low order harmonics in speed and torque is examined. It is shown how different current measurement error types affect the torque. As the application environment, direct torque control (DTC) method is applied to permanent magnet synchronous machines (PMSM). A simulation model to analyse the effect of the frequency converter non-idealities on the performance of the electric drives is created. Themodel enables to identify potential problems causing torque vibrations and possibly damaging oscillations in electrically driven machine systems. The model is capable of coupling with separate simulation software of complex mechanical loads. Furthermore, the simulation model of the frequency converter's control algorithm can be applied to control a real frequency converter. A commercial frequencyconverter with standard software, a permanent magnet axial flux synchronous motor and a DC motor as the load are used to detect the effect of current measurement errors on load torque. A method to reduce the speed and torque ripple by compensating the current measurement errors is introduced. The method is based on analysing the amplitude of a selected harmonic component of speed as a function oftime and selecting a suitable compensation alternative for the current error. The speed can be either measured or estimated, so the compensation method is applicable also for speed sensorless drives. The proposed compensation method is tested with a laboratory drive, which consists of commercial frequency converter hardware with self-made software and a prototype PMSM. The speed and torque rippleof the test drive are reduced by applying the compensation method. In addition to the direct torque controlled PMSM drives, the compensation method can also beapplied to other motor types and control methods.

Tunnuslukujärjestelmän kehittäminen projektiliiketoiminnalle

Tämän työn päätavoitteena on kehittää suorituskyvyn tunnuslukujärjestelmä projektiliiketoimintaa harjoittavalle yritykselle. Muita tavoitteita ovat kehittämisprosessin, mittaristoijen ja mittareiden käytön kartoitus sekä kohdeyrityksen suorituskyvyn nykytilanteen selvitys kerättävän esimerkki-aineiston perusteella. Yrityksen informaatiotarpeiden perusteella mittausjärjestelmän tavoitteeksi asetettiin johdon päätöksenteon tukeminen. Mittariston perusosa-alueet valittiin kirjallisuuteen ja nykyisen mittauksen puutteisiin perustuen. Alueet olivat toimittajat, henkilöstö, toiminta ja asiakkaat. Tunnusluvut valittiin yhdessä käyttäjien kanssa valmiista esimerkeistä ja yrityksessä kehitetyistä uusista ja olemassa olevista mittareista. Yrityksen suorituskyvyn nykytilaa analysoitiin valituilla tunnusluvuilla. Toimintatapojen yhtenäisyys on kehityskohde, jolla mittarien arvoista saadaan nykyistä vertailukelpoisempia ja luotettavampia. Tulevaisuudessa luotua tunnuslukujärjestelmää on kehitettävä toiminnan muutosten mukana. Toimintolaskennan käyttöönotto on eräs mahdollisuus toiminnan ja mittariston jatkokehittämiseen sekä kustannustietojen ja hinnoittelun tarkkuuden parantamiseen.

Suorituskyvyn mittaaminen sosiaali- ja perusterveydenhuoltotoimialalla

Oikein suoritettu suorituskyvyn mittaaminen tuo kirjallisuuden mukaan organisaatiolle monia hyötyjä. Julkisen sektorin toimijat kohtaavat kuitenkin useita haasteita suorituskyvyn mittaamisessa ja mittausjärjestelmän suunnittelussa, eikä useimmilla sektorin organisaatioilla ole käytössään kattavaa mittausjärjestelmää. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli suunnitella suorituskyvyn mallimittaristo kuntien ja julkisen sektorin sosiaali- ja perusterveydenhuoltotoimialan organisaatioiden käyttöön. Tutkimus toteutettiin case-tutkimuksena konstruktiivista tutkimusotetta käyttäen, sillä työssä pyrittiin kehittämään mallimittaristo, joka on sovellettavissa useaan tapaukseen. Mallimittariston kehittäminen perustui julkisen sektorin sekä sosiaali- ja terveystoimen suorituskykyä ja sen mittaamista käsittelevään tieteelliseen kirjallisuuteen, tutkimukseen ja asiantuntijoiden haastatteluihin. Tutkimuksessa havaittiin, että mittariston suunnitteluprosessissa tulee kiinnittää huomiota erityisesti terminologiaan, mittaamisen tarkoitukseen, nykyiseen mittaamisen tasoon, laatutekijöihin ja vaikutuksiin sekä suorituskyvyn kaikkien osa-alueiden huomioimiseen ja linjassa pitämiseen. Tutkimustuloksena saatiin lisäksi tietoa mittariston rakentamis-prosessista ja tärkeistä mittauskohteista sosiaali- ja perusterveydenhuoltotoimialalla. Jo itse suunnitteluprosessi koettiin hyödylliseksi suorituskyvyn kentän ja sen mittaamisen ymmärtämiseksi. Maakunnan alueellinen kehittäjä hyväksyi mallimittariston ja esitti työn tulokset ja suositukset alueen kunnille. Mittariston toimivuus käytännössä tullaan havaitsemaan siis vasta myöhemmin, mikäli kunnat päättävät ottaa mittariston käyttöön.

Kylpylähotellin suorituskyvyn mittaaminen

Diplomityön tarkoituksena oli rakentaa suorituskyvyn analysointijärjestelmä kylpylä-hotellille. Kohdeyrityksessä on entuudestaan mitattu taloudellisia tunnuslukuja ja asiakastyytyväisyyttä. Rakennettu järjestelmä antaa yritykselle kokonaiskuvan suorituskyvystä. Valmiin analysointijärjestelmän avulla parannetaan yrityksen johtamista ja työn-tekijöille annettavaa palautetta. Tutkimuksen teoriaosassa esiteltiin suorituskyvyn mittaamiseen, suorituskyvyn analysointijärjestelmiin ja suorituskykymittariston suunnittelemiseen liittyvää teoriaa. Suorituskyvyn analysointijärjestelmän rakentaminen alkoi yrityksen vision ja strategioiden selkiyttämisellä, joiden pohjalta määritettiin menestystekijät ja kriittiset menestystekijät. Näiden taustatekijöiden avulla yritykselle luotiin Balanced Scorecardiin (BSC) pohjautuva suorituskyvyn analysointijärjestelmä. BSC:n näkökulmia sovellettiin hieman ja jokaiselle kehitettiin omat seurattavat mittarit. Kehitetty mittaristo vietiin pienille ja keskisuurille yrityksille tarkoitettuun SAKE-sovellukseen, joka laskee suorituskyvylle kokonaisarvosanan. Kylpylähotellin suorituskyvyn mittaamisessa on ennen kaikkea tärkeää huomioida asiakastyytyväisyys. Syy- ja seuraussuhteiden avulla kohdeyritykselle luotiin mittarit, joiden mittaamisella pyritään vaikuttamaan asiakastyytyväisyyteen ja sitä kautta parantamaan yrityksen toiminnan kannattavuutta sekä tehokkuutta. Tutkimuksen lopputulokseksi saatiin kylpylähotellille sopiva suorituskyvyn analysointijärjestelmä.

Energiatiedon hallintajärjestelmän suorituskyvyn määrittäminen ja todentaminen

Sähkömarkkinoiden vapautumisen jälkeen energia-alalle on muodostunut entistä suurempi kysyntä kehittyneille energiatiedon hallintaaan erikoistuneille tietojärjestelmille. Uudet lakisäädökset sekä tulevaisuuden kokonaisvaltaiset tiedonkeruujärjestelmät, kuten älykkäät mittarit ja älykkäät sähköverkot, tuovat mukanaan entistä suuremman prosessoitavan tietovirran. Nykyaikaisen energiatietojärjestelmän on kyettävä vastaamaan haasteeseen ja palveltava asiakkaan vaatimuksia tehokkaasti prosessien suorituskyvyn kärsimättä. Tietojärjestelmän prosessien on oltava myös skaalautuvia, jotta tulevaisuuden lisääntyneet prosessointitarpeet ovat hallittavissa. Tässä työssä kuvataan nykyaikaisen energiatietojärjestelmän keskeiset energiatiedon hallintaan ja varastointiin liittyvät komponentit. Työssä esitellään myös älykkäiden mittareiden perusperiaate ja niiden tuomat edut energia-alalla. Lisäksi työssä kuvataan visioita tulevaisuuden älykkäiden sähköverkkojen toteutusmahdollisuuksista. Diplomityössä esitellään keskeisiä suorituskykyyn liittyviä kokonaisuuksia. Lisäksi työssä kuvataan keskeiset suorituskyvyn mittarit sekä suorituskykyvaatimukset. Järjestelmän suorituskyvyn arvioinnin toteuttamiseen on erilaisia menetelmiä, joista tässä työssä kuvataan yksi sen keskeisine periaatteineen. Suorituskyvyn analysointiin käytetään erilaisia tekniikoita, joista tässä diplomityössä esitellään tarkemmin järjestelmän mittaus. Työssä toteutetaan myös case-tutkimus, jossa analysoidaan mittaustiedon sisääntuontiin käytettävän prosessin kahta eri kehitysversiota ja näiden suorituskykyominaisuuksia. Kehitysversioiden vertailussa havaitaan, että uusi versio on selkeästi edellistä versiota nopeampi. Case-tutkimuksessa määritetään myös suorituskyvyn kannalta optimaalinen rinnakkaisprosessien määrä ja tutkitaan prosessin skaalautuvuutta. Tutkimuksessa todetaan, että uusi kehitysversio skaalautuu lineaarisesti.

Distributed ControlArchitecture of Power Electronics Building-Block-Based Frequency Converters

The increasing power demand and emerging applications drive the design of electrical power converters into modularization. Despite the wide use of modularized power stage structures, the control schemes that are used are often traditional, in other words, centralized. The flexibility and re-usability of these controllers are typically poor. With a dedicated distributed control scheme, the flexibility and re-usability of the system parts, building blocks, can be increased. Only a few distributed control schemes have been introduced for this purpose, but their breakthrough has not yet taken place. A demand for the further development offlexible control schemes for building-block-based applications clearly exists. The control topology, communication, synchronization, and functionality allocationaspects of building-block-based converters are studied in this doctoral thesis. A distributed control scheme that can be easily adapted to building-block-based power converter designs is developed. The example applications are a parallel and series connection of building blocks. The building block that is used in the implementations of both the applications is a commercial off-the-shelf two-level three-phase frequency converter with a custom-designed controller card. The major challenge with the parallel connection of power stages is the synchronization of the building blocks. The effect of synchronization accuracy on the system performance is studied. The functionality allocation and control scheme design are challenging in the seriesconnected multilevel converters, mainly because of the large number of modules. Various multilevel modulation schemes are analyzed with respect to the implementation, and this information is used to develop a flexible control scheme for modular multilevel inverters.

On Energy Efficient Computing Platforms

In accordance with the Moore's law, the increasing number of on-chip integrated transistors has enabled modern computing platforms with not only higher processing power but also more affordable prices. As a result, these platforms, including portable devices, work stations and data centres, are becoming an inevitable part of the human society. However, with the demand for portability and raising cost of power, energy efficiency has emerged to be a major concern for modern computing platforms. As the complexity of on-chip systems increases, Network-on-Chip (NoC) has been proved as an efficient communication architecture which can further improve system performances and scalability while reducing the design cost. Therefore, in this thesis, we study and propose energy optimization approaches based on NoC architecture, with special focuses on the following aspects. As the architectural trend of future computing platforms, 3D systems have many bene ts including higher integration density, smaller footprint, heterogeneous integration, etc. Moreover, 3D technology can signi cantly improve the network communication and effectively avoid long wirings, and therefore, provide higher system performance and energy efficiency. With the dynamic nature of on-chip communication in large scale NoC based systems, run-time system optimization is of crucial importance in order to achieve higher system reliability and essentially energy efficiency. In this thesis, we propose an agent based system design approach where agents are on-chip components which monitor and control system parameters such as supply voltage, operating frequency, etc. With this approach, we have analysed the implementation alternatives for dynamic voltage and frequency scaling and power gating techniques at different granularity, which reduce both dynamic and leakage energy consumption. Topologies, being one of the key factors for NoCs, are also explored for energy saving purpose. A Honeycomb NoC architecture is proposed in this thesis with turn-model based deadlock-free routing algorithms. Our analysis and simulation based evaluation show that Honeycomb NoCs outperform their Mesh based counterparts in terms of network cost, system performance as well as energy efficiency.

Design Space Exploration for MPSoC Architectures

Multiprocessor system-on-chip (MPSoC) designs utilize the available technology and communication architectures to meet the requirements of the upcoming applications. In MPSoC, the communication platform is both the key enabler, as well as the key differentiator for realizing efficient MPSoCs. It provides product differentiation to meet a diverse, multi-dimensional set of design constraints, including performance, power, energy, reconfigurability, scalability, cost, reliability and time-to-market. The communication resources of a single interconnection platform cannot be fully utilized by all kind of applications, such as the availability of higher communication bandwidth for computation but not data intensive applications is often unfeasible in the practical implementation. This thesis aims to perform the architecture-level design space exploration towards efficient and scalable resource utilization for MPSoC communication architecture. In order to meet the performance requirements within the design constraints, careful selection of MPSoC communication platform, resource aware partitioning and mapping of the application play important role. To enhance the utilization of communication resources, variety of techniques such as resource sharing, multicast to avoid re-transmission of identical data, and adaptive routing can be used. For implementation, these techniques should be customized according to the platform architecture. To address the resource utilization of MPSoC communication platforms, variety of architectures with different design parameters and performance levels, namely Segmented bus (SegBus), Network-on-Chip (NoC) and Three-Dimensional NoC (3D-NoC), are selected. Average packet latency and power consumption are the evaluation parameters for the proposed techniques. In conventional computing architectures, fault on a component makes the connected fault-free components inoperative. Resource sharing approach can utilize the fault-free components to retain the system performance by reducing the impact of faults. Design space exploration also guides to narrow down the selection of MPSoC architecture, which can meet the performance requirements with design constraints.

Automatic traffic sign inventory- and condition analysis

This thesis researches automatic traffic sign inventory and condition analysis using machine vision and pattern recognition methods. Automatic traffic sign inventory and condition analysis can be used to more efficient road maintenance, improving the maintenance processes, and to enable intelligent driving systems. Automatic traffic sign detection and classification has been researched before from the viewpoint of self-driving vehicles, driver assistance systems, and the use of signs in mapping services. Machine vision based inventory of traffic signs consists of detection, classification, localization, and condition analysis of traffic signs. The produced machine vision system performance is estimated with three datasets, from which two of have been been collected for this thesis. Based on the experiments almost all traffic signs can be detected, classified, and located and their condition analysed. In future, the inventory system performance has to be verified in challenging conditions and the system has to be pilot tested.