АННОТИРОВАННЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ
О РЕЗУЛЬТАТАХ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ, ВЫПОЛНЕННЫХ НА ЭТАПЕ № 1
«Теоретические исследования поставленных перед НИР задач»
Соглашение № 8329 от «17» августа 2012 г.
Тема: «Эффективные методы построения защищённых высокоскоростных каналов передачи цифровых данных для предоставления доступа к широкополосным мультимедийным услугам»
Исполнитель: Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики» (СибГУТИ). Работы выполняются в рамках научно-образовательного центра "Информационные технологии" (НОЦ ИТ), созданного на базе СибГУТИ с привлечением ряда академических институтов СО РАН и вузов. В настоящем проекте участвуют представители Института вычислительных технологий (ИВТ СО РАН) и Новосибирского государственного университета (НГУ). Студенты, аспиранты и внешние совместители оформляются в штат лаборатории Высокоскоростных каналов связи (ВКС), созданной при НОЦ ИТ.
Ключевые слова: оптический сигнал, математическое моделирование, методы регенерации сигналов, предкодирование.
Цель проекта
1.1 Целью проекта является повышение пропускной способности и создание механизмов информационной защиты находящихся в эксплуатации и вновь вводимых оптоволоконных линий связи для предоставления доступа к широкополосным мультимедийным услугам.
Основные результаты проекта
2.1. В рамках реализации проекта были выполнены следующие работы:
Проведен аналитический обзор информационных источников;
Произведено исследование объекта НИР, в ходе которого были выработаны методики исследований предметной области НИР в направлениях информационной безопасности, повышения пропускной способности
и создании методов регенерации оптического сигнала;
Проведено патентное исследование, по результатам которого составлен отчет в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96;
Выбрано направление исследований на основании анализа существующих научных достижений в области НИР;
Исследована природа объекта НИР. В частности исследованы свойства исполняемых файлов. Удалось показать, что предлагаемые подходы внедрения цифровых водяных знаков обладают высокой степенью устойчивости к искажению. Произведено математическое моделирование передачи информации по волоконно-оптической линии связи со скоростью 80 Гбит/c в одном спектральном канале с помощью оптических импульсов с использованием четырёхуровневого фазового формата модуляции. Исследовано влияние нелинейных эффектов на профиль оптических импульсов при распространении по волноводу;
Разработаны методы защиты информации в высокоскоростных сетях передачи данных. Защита информации базируется на идеях стеганографии
и использует внедрение цифровых водяных знаков в исполняемые файлы
и исходные коды программ С++;
Разработаны алгоритмы предварительного кодирования данных, позволяющие повысить пропускную способность канала передачи данных
и снижающие количество ошибок при передаче сигнала по волоконно-оптической линии связи в два раза при применении кода с низкой избыточностью, не превышающей 10%;
Разработаны методы регенерации оптического сигнала, позволяющие повышать скорость передачи данных, путем увеличения количества спектральных каналов. Исследовано влияние нелинейных эффектов
на профиль оптических импульсов при распространении по волноводу.
С помощью прямого детектирования оптического сигнала проведён анализ статистики ошибочно принятых символов и показано её неравномерное распределение по различным сочетаниям символов;
Разработаны прототипы технических решений по реализации результатов теоретических исследований. Прототипы представляют собой набор программ и программной документации, включающих в себя реализацию алгоритмов внедрения цифровых водяных знаков, алгоритмов предварительного кодирования и алгоритмов регенерации оптического сигнала;
Составлен промежуточный отчет о НИР.
2.2. Полученные результаты являются новыми. Их новизна подтверждена фактом их опубликования в ведущих рецензируемых мировых научных журналах.
2.3. Работы по части созданию методов обеспечения информационной безопасности не уступают по эффективности соответствующим мировым аналогам. Преимущество полученных алгоритмов базируется на простоте их реализации и высокой степени устойчивости внедряемых цифровых водяных знаков к искажению или удалению.
Работы по части разработки методов предварительного кодирования и по методам регенерации оптических сигналов также соответствуют мировому уровню. В частности, по предварительному кодированию разработанные методы имеют характеристики, превосходящие характеристики аналогичных методов, разрабатываемых ранее. Преимущество основано на использовании особого характера нелинейных искажений сигнала в волоконном световоде с целью снижения количества ошибок в линии.
Назначение и область применения результатов проекта
3.1. Результаты проекта могут быть использованы в научных исследованиях, направленных на расчёт оптимальных характеристик передачи данных по волоконно-оптическим линиям связи в зависимости от их параметров. Результаты также могут использоваться для улучшения качества обработки сигнала в уже функционирующих линиях связи.
3.2.1. Для практики результаты проекта позволят более полно использовать возможности физических устройств, составляющих основу построения современных линий оптоволоконной связи. Указанное достигается за счёт проведения оптимизационных расчётов для различных схем волоконно-оптических линий связи.
3.2.2. Простота реализации методов внедрения цифровых водяных знаков позволяет защитить авторские права создателей программных продуктов, что влечет снижение ущерба от распространения нелицензионного ПО.
3.2.3. Полученные в рамках НИР результаты могут способствовать удешевлению и повышению качества (повышение безопасности и скорости передачи данных) услуг на рынке связи.
3.2.4. Коммерциализация результатов возможна путём использования результатов интеллектуальной деятельности российскими телекоммуникационными компаниями.
Перспективы развития исследований
4.1. Участие в ФЦП в большой мере способствовало:
формированию новых исследовательских партнерств с ОАО «Технопарк Новосибирского Академгородка»;
вхождению в Инновационный кластер информационных и биофармацевтических технологий Новосибирской области.
Благодаря достижениям, полученным в ходе выполнения ФЦП, подготовлены договор и техническое задание на выполнение НИОКР по заказу ООО «Элтекс» одного из ведущих отечественных производителей инфокоммуникационного оборудования.
4.2. Научный коллектив имеет следующие проекты по аналогичной тематике:
ГК 02.740.11.5129 «Использование спектрально эффективных методов модуляции сигнала и специальных методов помехоустойчивого кодирования для повышения пропускной способности магистральных волоконно-оптических линий связи».
ГК 11.519.11.4001 «Разработка новых методов повышения пропускной способности линий волоконно-оптической связи путём уплотнения частотных каналов в сочетании с технологиями фильтрации нелинейных оптических искажений и использованием когерентного приёма для различных форматов модуляции сигнала при его передаче»
ГК 11.519.11.4018 «Разработка новых поколений оптических линий связи
с нейтрализацией нелинейного искажения сигнала и способов их использования для высокоскоростной передачи и защиты информации»
4.3. По направлению исследования волоконно-оптических линий связи
(в частности по вопросам разработки методов оптической регенерации сигнала) возможно эффективное сотрудничество с Университетом Астона (г. Бирмингем, Великобритания).
Опыт закрепления молодых исследователей – участников проекта (этапа проекта) в области науки, образования и высоких технологий
Закреплены следующие специалисты:
Беднякова Анастасия Евгеньевна, 14.08.1987 года рождения, принята на работу на должность младшего научного сотрудника ИДМИ НГУ и на должность инженера в лабораторию ВКС в составе НОЦ ИТ ;
Яруткина Ирина Александровна, 11.05.1987 года рождения, принята на работу на должность инженера ИДМИ НГУ и на должность инженера в лабораторию ВКС в составе НОЦ ИТ;
Юшко Олеся Викторовна, 21.04.1988 года рождения, принята на работу на должность инженера-исследователя ИВТ СО РАН и на должность инженера в лабораторию ВКС в составе НОЦ ИТ;
Ткаченко Егор Владимирович, 23.02.1989 года рождения, принят на работу на работу на должность инженера-исследователя ИВТ СО РАН и на должность инженера в лабораторию ВКС в составе НОЦ ИТ ;
Редюк Алексей Александрович, 24.01.1984 года рождения, принят на работу на должность научного сотрудника ИВТ СО РАН и на должность инженера в лабораторию ВКС в составе НОЦ ИТ;
Скидин Антон Сергеевич, 22.05.1983 года рождения, принят на работу на должность младшего научного сотрудника ИВТ СО РАН и на должность младшего научного сотрудника в лабораторию ВКС в составе НОЦ ИТ;
Климова И.В. 16.07.1990 года рождения, принята на работу на должность ассистента кафедры ПМиК СибГУТИ и на должность инженера в лабораторию ВКС в составе НОЦ ИТ;
Ректор ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»
|
|
Рябко Б.Я.
|
Руководитель Проекта
|
|
Шокин Ю.И.
|
«20» декабря 2012 г.
М.П.
|
