Автореферат (1155077)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиВИХРОВА Ольга ГеннадиевнаМОДЕЛЬ РАЗДЕЛЕНИЯ РЕСУРСОВ БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ КАКСИСТЕМА МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ С ТРЕБОВАНИЯМИСЛУЧАЙНОГО ОБЪЕМА05.13.17 – «Теоретические основы информатики»Авторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико–математических наукМосква – 2017Работа выполнена на кафедре систем телекоммуникаций Российскогоуниверситета дружбы народов.Научный руководитель:доктор технических наук, профессорСамуйлов Константин ЕвгеньевичОфициальные оппоненты:НетесВикторАлександрович,доктортехнических наук, старший научный сотрудник,профессор кафедры сетей связи и системкоммутации Ордена Трудового Красного Знаменифедеральноегосударственноебюджетноеобразовательноеучреждениевысшегообразования«Московскийтехническийуниверситет связи и информатики»Пауль Светлана Владимировна, кандидатфизико-математических наук, доцент кафедрытеориивероятностейиматематическойстатистикиФедеральногогосударственногоавтономногообразовательногоучреждениявысшегообразования«Национальныйисследовательский Томский государственныйуниверситет»Ведущая организация:Федеральныйисследовательскийцентр"Информатикаиуправление"Российскойакадемии наук (ФИЦ ИУ РАН)Защита диссертации состоится «13» октября 2017 г.

в 17 час. 00 мин. назаседании диссертационного совета Д 212.203.28 при Российском университетедружбы народов по адресу: г. Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3, ауд. 110.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Российскогоуниверситета дружбы народов по адресу: 117198, г.

Москва, ул. Миклухо–Маклая, д. 6. (Отзывы на автореферат просьба направлять по указанномуадресу.)Автореферат разослан «___» __________ 2017 г.Ученый секретарьдиссертационного советаС.А. ВасильевОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы Современные операторы услуг связи столкнулись спроблемой ограниченных возможностей радио интерфейса беспроводныхгетерогенных сетей. С ростом популярности и доступности мобильныхустройств существенно вырос спрос на услуги беспроводной связи иповсеместный высокоскоростной доступ в Интернет. В последние годынаблюдается значительный прирост пользователей беспроводных сетей иэкспоненциальный рост трафика мобильных данных.

Чтобы справляться срастущей нагрузкой на базовые станции eNodeB (eNB) сети LTE (Long TermEvolution), было предложено направлять часть трафика на расположенныевблизи маломощные станции различного радиуса действия, формирующие такназываемые малые соты: микросоты (до 2 км), пикосоты (до 200 м) ифемтосоты (до 10 м). Современные беспроводные сети связи становятсягетерогенными за счет высокой плотности расположения друг относительнодруга точек доступа различных типов. Решение о выборе станции, с которойбудут ассоциированы беспроводные каналы передачи данных, принимается сучетом параметров качества каналов и мощности передающей антенны.Традиционный подход в сотовых сетях к ассоциации восходящего канала (UL)с той же станцией, с которой устанавливается нисходящий канал (DL),подвергся критике.

Эффективность концепции разделения UL и DL, какспособа оптимального использования ограниченных радиоресурсов вгетерогенных сетях, получила подтверждение в различных исследованиях.Для анализа показателей качества моделей мультисервисных сетей связиприменяются системы массового обслуживания (СМО) с ограниченнымиресурсами. При построении и анализе таких моделей используется аппараттеории вероятностей, теории случайных процессов, теории массовогообслуживания и теории телетрафика. Существенный вклад в развитие даннойобласти внесли российские и зарубежные ученые: А.И. Зейфман, В.Ю.

Королев,С.П. Моисеева, А.А. Назаров, С.В. Пауль, А.М. Горцев, В.А. Нетес,А.П. Пшеничников,Г.П. Башарин,В.М. Вишневский,В.А.Наумов,А.В. Печинкин, К.Е. Самуйлов, Б.А. Севастьянов, С.Н. Степанов, И.И. Цитович,С.А. Шоргин, М.Г. Коновалов, А.Е.

Кучерявый, M. Pagano, V.B. Iversen,F.P. Kelly, P.V. Mieghem, J.W. Roberts, K.W. Ross, J. Virtamo, и др.3Классические ресурсные модели не применимы к описанию систем сразделением UL и DL, так как требования к ресурсу описываются наборомфиксированных параметров. В современных беспроводных сетях объемычастотного ресурса, выделяемого пользователями одного и того класса, могутразличаться.Для анализа моделей сетей, в которых объем выделяемых ресурсов зависитот положения мобильного устройства в сети, определяемого случайнымобразом, применяются методы стохастической геометрии.

Однако данныемодели не позволяют оценить изменения, связанные с поступлением запросовна установление и завершение сессий.Ввиду изложенного, актуальной является задача разработки моделиразделения ограниченных ресурсов гетерогенной беспроводной сети,учитывающей динамическое изменение количества подключенных устройств всети и возможность выделять каждому пользователю ресурсы в зависимости отего характеристик, и методов ее анализа.Целью диссертационной работы является исследование многолинейнойСМО ограниченной емкости с требованиями случайного объема и анализкачества услуг в беспроводных сетях связи в условиях гетерогенной среды.Результаты, выносимые на защиту.1.

Показатели эффективности модели разделения ресурсов вбеспроводных сетях связи 4-го и 5–го поколений могутанализироваться с помощью многолинейной экспоненциальной СМОограниченной емкости с требованиями случайного объема к ресурсамнескольких типов.2. Многолинейная экспоненциальная СМО с заявками несколькихклассов и требованиями случайного объема к ресурсам может бытьсведена к СМО с агрегированным входящим потокомсредневзвешенных требований.3.

Распределение стационарных вероятностей экспоненциальноймноголинейной СМО с агрегированным потоком средневзвешенныхтребований к ресурсам зависит от числа заявок в СМО каждого классаи общего объема занятых ресурсов и имеет мультипликативный вид.4Научная новизна диссертации состоит в следующем. Построена модель разделения ресурсов в современной беспроводнойсети связи в виде многолинейной СМО ограниченной емкости сзаявками нескольких классов и требованиями случайного объема кресурсам, которая в отличие от известных моделей учитывает процессыпоступления и обслуживания пользователей, а также особенностивыделения радиоресурсов в гетерогенной беспроводной сети. Получены аналитические формулы для вычисления стационарныхвероятностей, вероятности блокировки и среднего объема занятыхресурсов многолинейной СМО ограниченной емкости с заявкаминескольких классов и требованиями случайного объема. Предложен метод анализа модели с помощью упрощенной СМО сагрегированным входящим потоком средневзвешенных требований.Доказанаэквивалентностьстационарныхвероятностейивероятностных характеристик для исходной и упрощенной СМО. Получен рекуррентный алгоритм вычисления нормировочнойконстанты для упрощенной СМО и рекуррентные формулывычисления вероятности блокировки, среднего объема и дисперсиизанятых ресурсов, обладающие меньшей вычислительной сложностью,чем полученные ранее аналитические формулы.Методы исследования.

В работе использованы методы теории вероятностей,теории случайных процессов, теории массового обслуживания, математическойтеории телетрафика, численные методы.Обоснованность и достоверность результатов диссертационной работыподтверждается использованием строгих и апробированных математическихметодов исследования и вычислительным экспериментом, проведенным на базеблизких к реальным исходных данных.Теоретическая и практическая ценность Разработанная модель и формулыдля вычисления ее вероятностных характеристик, полученные вдиссертационной работе, предназначены для расчета показателей качествауслуг в беспроводных сетях связи 4-го и 5-го поколений и могут бытьприменены проектными организациями и операторами сетей связи припланировании сетевых ресурсов, требуемых для обеспечения необходимого5качества обслуживания пользователей.

Результаты работы использованы врамках исследований по грантам РФФИ № 15–07–03051 «Формализациямоделей и развитие методов анализа вероятностных характеристикинфокоммуникационных межмашинных беспроводных сетей пятогопоколения», № 16–07–00766 «Построение моделей массового обслуживаниядля анализа показателей эффективности взаимодействия устройств винфокоммуникациях пятого поколения», № 16–37–60103 «Построениематематических моделей схем распределения радиоресурсов в беспроводныхгетерогенных сетях пятого поколения и разработка методов для анализа ихпоказателей эффективности».Реализация результатов работы. Результаты диссертации использовались внаучно–исследовательских работах (НИР), проводимых в РУДН и Институтепроблем информатики Российской академии наук.Кроме того, результаты диссертации были внедрены в учебный процесс длядисциплины «Математическая теория телетрафика» для студентов направленийподготовки «Прикладная математика и информатика» и «Математика.Компьютерные науки» в РУДН, и использовались в выпускных работахбакалавров.Апробация работы.

Основные результаты, изложенные в диссертации,докладывались на следующих научных конференциях и семинарах: V Всеросcийская конференция (с международным участием)«Информационно–телекоммуникационные технологии и математическоемоделирование высокотехнологичных систем» (Москва, 2015); XIVмеждународнаяконференцияимениА.Ф.Терпугова«Информационные технологии и математическое моделирование»(Анжеро–Судженск, 2015); IX Международная научно–практическая конференция «Современныеинформационные технологии и ИТ–образование» (Москва, 2016); IX международная петрозаводская конференция «Вероятностные методыв дискретной математике» (Петрозаводск, 2016); XVмеждународнаяконференцияимениА.Ф.Терпугова«Информационные технологии и математическое моделирование»(Алтайский край, п.

Катунь, 2016);6 XII международная конференция «Numerical Analysis and AppliedMathematics» (Греция, Родос, 2016); XVI международная конференция «Next Generation Wired/WirelessAdvanced Networks and Systems» (Санкт–Петербург, 2016).Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, из которых [3,4,7,8] –в ведущих рецензируемых научных журналах и содержат выносимые на защитурезультаты, а [1,2,5,6] – в рецензируемых трудах международных конференций.В работах, выполненных в соавторстве, соискателю принадлежит: в [1–5] –анализ экспоненциальной СМО с ограниченным ресурсом и дискретнымитребованиями к ресурсам; в [6] – теорема о распределении стационарныхвероятностей СМО с заявками нескольких классов и вектором случайныхтребований к ресурсам; [7] – теорема о распределении стационарныхвероятностей для упрощенной СМО с агрегированным входящим потоком; [8]– рекуррентные формулы для вычисления вероятностных характеристикупрощенной модели.Структура и объем диссертации.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации