Identificação e estimação de ruído em redes DSL: uma abordagem baseada em inteligência computacional

Este trabalho propõe a utilização de técnicas de inteligência computacional objetivando identificar e estimar a potencia de ruídos em redes Digital Subscriber Line ou Linhas do Assinante Digital (DSL) em tempo real. Uma metodologia baseada no Knowledge Discovery in Databases ou Descobrimento de Conhecimento em Bases de Dados (KDD) para detecção e estimação de ruídos em tempo real, foi utilizada. KDD é aplicado para selecionar, pré-processar e transformar os dados antes da etapa de aplicação dos algoritmos na etapa de mineração de dados. Para identificação dos ruídos o algoritmo tradicional backpropagation baseado em Redes Neurais Artificiais (RNA) é aplicado objetivando identificar o tipo de ruído em predominância durante a coleta das informações do modem do usuário e da central. Enquanto, para estimação o algoritmo de regressão linear e o algoritmo híbrido composto por Fuzzy e regressão linear foram aplicados para estimar a potência em Watts de ruído crosstalk ou diafonia na rede. Os resultados alcançados demonstram que a utilização de algoritmos de inteligência computacional como a RNA são promissores para identificação de ruídos em redes DSL, e que algoritmos como de regressão linear e Fuzzy com regressão linear (FRL) são promissores para a estimação de ruídos em redes DSL.

A low-complexity lattice-based low-PAR transmission scheme for DSL channels

This paper presents a new low-complexity multicarrier modulation (MCM) technique based on lattices which achieves a peak-to-average power ratio (PAR) as low as three. The scheme can be viewed as a drop in replacement for the discrete multitone (DMT) modulation of an asymmetric digital subscriber line modem. We show that the lattice-MCM retains many of the attractive features of sinusoidal-MCM, and does so with lower implementation complexity, O(N), compared with DMT, which requires O(N log N) operations. We also present techniques for narrowband interference rejection and power profiling. Simulation studies confirm that performance of the lattice-MCM is superior, even compared with recent techniques for PAR reduction in DMT.

Low-complexity low-PAR transmission for MIMO-DSL

This letter considers clip-limited transmission over multiple-input multiple-output digital subscriber lines (MIMO-DSL). We show that a recent low complexity, low peak-to-average-ratio (PAR) single-input modulation technique can be applied to the case of multiple cross-talking channels in a bonded-DSL system. Unfortunately however the direct initialization procedure is computationally infeasible. In this paper, we provide a novel low-complexity initialization procedure. Simulations confirm that the proposed approach has superior performance in clip-limited conditions, compared with both discrete matrix multitone and vectored discrete multitone.

Digital fiber nonlinearity compensation:toward 1-Tb/s transport

The world is connected by a core network of long-haul optical communication systems that link countries and continents, enabling long-distance phone calls, data-center communications, and the Internet. The demands on information rates have been constantly driven up by applications such as online gaming, high-definition video, and cloud computing. All over the world, end-user connection speeds are being increased by replacing conventional digital subscriber line (DSL) and asymmetric DSL (ADSL) with fiber to the home. Clearly, the capacity of the core network must also increase proportionally. © 1991-2012 IEEE.

Metodologia para estimação da topologia de linhas telefônicas através da análise de medições em uma e em duas portas

Nesta tese é proposta uma metodologia para identificação automática de topologias de linhas telefônicas compostas de uma ou mais seções de linha, as quais são utilizadas em sistemas de linhas digitais de assinante (DSL, do inglês digital subscriber line). Métodos com esta finalidade são fundamentais para a qualificação da linha com o objetivo de instalação do serviço DSL, em especial na atualização para serviços como o VDSL2 ou para adoção de "vetorização". Com o intuito de ser relevante para as operadoras na qualificação de uma rede inteira, composta de milhões de linhas, é fundamental que, além de precisão, métodos de qualificação tenham baixo custo computacional. Os métodos desenvolvidos são baseados nessa premissa e fazem análise da resposta ao impulso e da resposta à reflectometria no domínio do tempo de uma dada linha. Esses sinais são analisados utilizando-se um método de detecção de bordas, baseado em transformada wavelet, para identificar e extrair características de sinal que contenham informação sobre a topologia da linha. Dependendo das características disponíveis, é utilizado um dos três sistemas especialistas desenvolvidos para interpretação dessas informações e identificação da topologia. Estas metodologias são avaliadas através de um conjunto de teste de linhas reais medidas em laboratório. Seus resultados são comparados com os resultados de dois outros métodos implementados a partir da literatura. Os resultados obtidos mostram que os métodos propostos são eficientes na estimação de informações da topologia da linha e possuem reduzido custo computacional quando comparados às implementações das outras técnicas avaliadas.

ADSL transceivers applying DSM and their nonstationary noise robustness

Dynamic spectrum management (DSM) comprises a new set of techniques for multiuser power allocation and/or detection in digital subscriber line (DSL) networks. At the Alcatel Research and Innovation Labs, we have recently developed a DSM test bed, which allows the performance of DSM algorithms to be evaluated in practice. With this test bed, we have evaluated the performance of a DSM level-1 algorithm known as iterative water-filling in an ADSL scenario. This paper describes the results of, on the one hand, the performance gains achieved with iterative water-filling, and, on the other hand, the nonstationary noise robustness of DSM-enabled ADSL modems. It will be shown that DSM trades off nonstationary noise robustness for performance improvements. A new bit swap procedure is then introduced to increase the noise robustness when applying DSM.

Estratégia de planejamento de redes de acesso de alta capilaridade baseada em tecnologia DSL: uma abordagem híbrida empírica e probabilística

A tecnologia DSL- Digital Subscriber Line permitem um acesso universal de banda larga, com redução de custo e tempo de implantação necessários, quando comparadas a outras redes de acesso. DSL pode ser considerada uma rede de banda larga de grande capilaridade, uma vez que utiliza uma combinação de infra-estrutura de telefonia existente e a tecnologia de transmissão. Não obstante, a rede DSL precisa ser amplamente compreendida, de maneira que suas principais vantagens não sejam suplantadas pela ineficiência geral do sistema. Esta tese apresenta uma abordagem baseada em estratégias que possibilitem o planejamento de redes de comunicação que a priori não foram implementadas para suportar fluxos Triple Play (pré-requisito obrigatório diante do perfil atual de usuários da Internet). Será mostrado que, a partir do uso de medidas reais e análises probabilísticas, é possível elaborar o planejamento de redes de comunicação, considerando os parâmetros físicos e lógicos, tais como: o caminho de transmissão, a influência do ruído na comunicação, os protocolos utilizados e tráfego de Triple Play (voz, vídeo e dados).

Um método para determinação de pontos de operação com diversidade em linha digital de assinante usando balanceamento de espectro e algoritmo evolucionário

Este trabalho apresenta um método para encontrar um conjunto de pontos de operação, os quais são ótimos de Pareto com diversidade, para linhas digitais de assinante (DSL - digital subscriber line). Em diversos trabalhos encontrados na literatura, têm sido propostos algoritmos para otimização da transmissão de dados em linhas DSL, que fornecem como resultado apenas um ponto de operação para os modems. Esses trabalhos utilizam, em geral, algoritmos de balanceamento de espectro para resolver um problema de alocação de potência, o que difere da abordagem apresentada neste trabalho. O método proposto, chamado de diverseSB , utiliza um processo híbrido composto de um algoritmo evolucionário multiobjetivo (MOEA - multi-objective evolutionary algorithm), mais precisamente, um algoritmo genético com ordenamento por não-dominância (NSGA-II - Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II), e usando ainda, um algoritmo de balanceamento de espectro. Os resultados obtidos por simulações mostram que, para uma dada diversidade, o custo computacional para determinar os pontos de operação com diversidade usando o algoritmo diverseSB proposto é muito menor que métodos de busca de “força bruta”. No método proposto, o NSGA-II executa chamadas ao algoritmo de balanceamento de espectro adotado, por isso, diversos testes envolvendo o mesmo número de chamadas ao algoritmo foram realizadas com o método diverseSB proposto e o método de busca por força bruta, onde os resultados obtidos pelo método diverseSB proposto foram bem superiores do que os resultados do método de busca por força bruta. Por exemplo, o método de força bruta realizando 1600 chamadas ao algoritmo de balanceamento de espectro, obtém um conjunto de pontos de operação com diversidade semelhante ao do método diverseSB proposto com 535 chamadas.

Particle field imaging using digital in-line holography

Digital holography is the direct recording of holograms using a CCD camera and is an alternative to the use of a film or a plate. In this communication in-line digital holographic microscopy has been explored for its application in particle imaging in 3D. Holograms of particles of about 10 mu m size have been digitally reconstructed. Digital focusing was done to image the particles in different planes along the depth of focus. Digital holographic particle imaging results were compared with conventional optical microscope imaging. A methodology for dynamic analysis of microparticles in 3D using in-line digital holography has been proposed.

Assessment of the VoIP Transmission Quality over Digital Power Line Carrier Channels

This article is devoted to the research of VoIP transmission quality over Digital Power Line Carrier channels. Assessment of quality transmission is performed using E-model. Paper considers the possibility of joint using of Digital Power Line carrier equipment with different architecture in one network. As a result of the research, the rule for constructing of multi-segment Digital Power Line Carrier channels was formulated. This rule allows minimizing the transmission delay and saving frequency resources of high voltage Power Line Carrier range.

The Research of Increase of Channel Efficiency for IP Traffic Transmission over Digital Power Line Carrier Channels

This article is devoted to the research of channel efficiency for IP-traffic transmission over Digital Power Line Carrier channels. The application of serial WAN connections and header compression as methods to increase channel efficiency is considered. According to the results of the research an effective solution for network traffic transmission in DPLC networks was proposed.

Aspectos de avaliação de desempenho em redes ponto a ponto e ponto multiponto baseados em modelagem Markoviana e medições

Esta tese apresenta uma metodologia para avaliação de desempenho de redes de acesso banda larga. A avaliação de desempenho de redes é uma forma de identificar e analisar como determinadas características tais como diferentes tipos de tráfego ou formas de utilização, por exemplo, podem influenciar no comportamento da rede em foco, podendo assim prever como tal rede se comportará frente a situações futuras. A metodologia apresentada é composta de duas abordagens: uma abordagem baseada em medições e outra baseada em modelagem via processos Markovianos. As redes analisadas englobam os dois tipos básicos de arquitetura de acesso: redes ADSL2+ (linha digital do assinante assimétrica 2+ – Asymmetric Digital Subscriber Line 2+), as quais são redes cabeadas que utilizam cabos metálicos de pares trançados; redes FBWN (rede sem fio banda larga fixa – Fixed Broadband Wireless Network), as quais são redes sem fio (wireless) baseadas no padrão IEEE 802.16. A abordagem de medições é focada na forma como a rede analisada se comporta frente a três situações: transmissão de um tráfego genérico; impacto de ruídos não-estacionários no sistema; e uso da rede como meio de transmissão de tráfego multimídia em tempo real. A abordagem de modelagem, por sua vez, ´e baseada em prever o comportamento das redes analisadas utilizando uma formulação matemática fundamentada em processos Markovianos. Os resultados apresentados indicam a viabilidade de aplicação desta metodologia como forma de avaliação de desempenho. Os resultados ainda tornam possível a extensão desta metodologia a outros tipos de redes de acesso banda larga, tais como: redes de fibras ópticas, redes de enlaces de microondas, redes VDSL/VDSL2 (linha digital do assinante de alta taxa de dados – Very-high-data-rate DSL), etc.

In-situ measurement and characterization of cloud particles using digital in-line holography

Satellite measurement validations, climate models, atmospheric radiative transfer models and cloud models, all depend on accurate measurements of cloud particle size distributions, number densities, spatial distributions, and other parameters relevant to cloud microphysical processes. And many airborne instruments designed to measure size distributions and concentrations of cloud particles have large uncertainties in measuring number densities and size distributions of small ice crystals. HOLODEC (Holographic Detector for Clouds) is a new instrument that does not have many of these uncertainties and makes possible measurements that other probes have never made. The advantages of HOLODEC are inherent to the holographic method. In this dissertation, I describe HOLODEC, its in-situ measurements of cloud particles, and the results of its test flights. I present a hologram reconstruction algorithm that has a sample spacing that does not vary with reconstruction distance. This reconstruction algorithm accurately reconstructs the field to all distances inside a typical holographic measurement volume as proven by comparison with analytical solutions to the Huygens-Fresnel diffraction integral. It is fast to compute, and has diffraction limited resolution. Further, described herein is an algorithm that can find the position along the optical axis of small particles as well as large complex-shaped particles. I explain an implementation of these algorithms that is an efficient, robust, automated program that allows us to process holograms on a computer cluster in a reasonable time. I show size distributions and number densities of cloud particles, and show that they are within the uncertainty of independent measurements made with another measurement method. The feasibility of another cloud particle instrument that has advantages over new standard instruments is proven. These advantages include a unique ability to detect shattered particles using three-dimensional positions, and a sample volume size that does not vary with particle size or airspeed. It also is able to yield two-dimensional particle profiles using the same measurements.

Low complexity adaptation for SISO channel shortening equalizers

Since the days of Digital Subscriber Links (DSL), time domain equalizers (TEQ's) have been used to combat time dispersive channels in Multicarrier Systems. In this paper, we propose computationally inexpensive techniques to recompute TEQ weights in the presence of changes in the channel, especially over fast fading channels. The techniques use no extra information except the perturbation to the channel itself, and provide excellent approximations to the new TEQ weights. Adaptation methods for two existing Channel shortening algorithms are proposed and their performance over randomly varying, randomly perturbed channels is studied. The proposed adaptation techniques are shown to perform admirably well for small changes in channels for OFDM systems. (C) 2012 Elsevier GmbH. All rights reserved.