Диссертация (1155078), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

□Утверждение 1.1 определяет все компоненты для решения системыуравнений равновесия (1.9) – (1.11) в матричной форме qT A  0T , qT  1  1 ,методом UL– разложения.Обозначим подвекторы стационарных вероятностей q0  q0,0  иqi  qi ,0 ,..., qi ,R  , для всех i  1, ,N . СУР в матричном виде с учетом блочно–трехдиагонального вида матрицы интенсивностей переходов A имеет видq0Ψ0  q1T Μ0  0 ,(1.17)qiT Ψi  qi 1T Μi  qi 1T Λi  0T ,(1.18)q N T Ψ N  q N 1T Λ N  0T .(1.19)где i  1, ,N  1 ,Используя блочное UL–разложение матрицы A такое, что I U 00I00A0 ...0...000...U10IU 2......00...0  D0...0   L10...

  0...0   ...I U N 1   00I  00000...0D100...L2D2000............00...L N 1 D N 10LN0 0 ... ,0 0 D N Получим решение СУР (1.17) – (1.19) в мультипликативном видеqiT  q0T U0U1...Ui1 ,(1.20)31для всех i  1,2,..., Nгде матрицыUiудовлетворяют рекуррентнымсоотношениям (1.19) – (1.20) [114]U N 1  0(1.21)1Ui1  Λi  Ψi  Ui Mi  ,(1.22)для i  N  2, N  3,...,0 .Совершаяобратныйпереходотвекторовqi ,i  0, ,Nкстационарным вероятностям qk ,r , 0  k  N , 0  r  R определим ключевыевероятностные характеристики системы такие как, вероятность блокировки BNR rRB  1   qk ,r  p j ,k 0 r 0(1.23)j 0среднее число заявок в системе NNN   kqk ,r ,(1.24)k 0и среднее число занятых единиц ресурсов bRNN rpr(k )b   bk qk ,r   r R0k 0k 0 pr(k )qk ,r .(1.25)r 01.3 Показатели эффективности модели разделение ресурсовбеспроводной сетиПо результатам исследований [25, 31, 32] в 2016 году в современныхбеспроводныхсетяхпередачиданныхдолятрафика,создаваемогоинтеллектуальными устройствами с высокой производительностью ивычислительной способностью, составила около 46%.

К 2017 году ожидается,что уже больше половины объема всех передаваемых данных будет32приходиться на так называемые интеллектуальные соединения, а через 5 летдоля интеллектуального трафика может возрасти до 82 %. Периодупреобладания мобильных соединений поколений 2G и 3G на смену приходитэтап бурного развития технологий 4G и стремительного роста популярностиуслуг, чувствительных к скорости передачи данных и обрабатывающейспособности конечного оборудования.

Предоставление нового класса услугстало возможно с повсеместным вводом в эксплуатацию мобильных сетейсвязи LTE. С ростом скоростей передачи данных и новыми возможностямипользовательских устройств на них стало возможно запускать полноценныемультимедийные приложения, которые при этом создают большой потокданных в сети.Мобильное устройство сети LTE передает данные базовой станции сопределенной скоростью [124]. Мгновенная скорость в этом случаеопределяется политикой планировщика, выделяющего ресурсы конкретнойсессии. Максимальная достижимая скорость Cimax для некоторой i–сессиизадается формулой Cimax  w log 2 1   i Pmax  , где w – доступная ширинаполосы, Pmax – максимальная мощность передачи сигнала базовой станцией и i – отношение сигнал–шум, зависящее от расстояния между устройством ибазовой станцией.

Сессия может быть установлена только в том случае, еслиресурсовсетидостаточно,тоестьтребуемаядляпредоставлениязапрашиваемой услуги скорость передачи данных Ci не должна превышатьмаксимальное значение Cimax и при этом для всех сессий выполняется условиеC C maxi  1.iiОтношение скорости передачи данных к ширине полосы пропусканиядля соединений типа точка–точка в беспроводных сетях приближается ксвоему теоретическому максимуму [123]. Быстрым в реализации иэкономически целесообразным способом улучшить пропускную способностьбеспроводной сети за счет добавления новых маломощных радиостанций33стала концепция построения гетерогенных сетей [13, 17, 77].

В будущемулучшить спектральную эффективность в сетях с радиодоступом возможнотолько за счет увеличения плотности покрытия сот радиосигналом отразличных станций.Новыепопулярныеприложениядляобменаинформациейвсоциальных сетях, для сетевых игр и видеотрансляций в режиме реальноговремени с одновременной поддержкой большого числа пользователей,оказывают существенное влияние на характер траффика в сети. Объемпередаваемых данных в UL теперь соизмерим с объемом данных, загружаемыхпо DL. Сенсорные сети и межмашинные соединения, задействующие UL дляобмена сигналами между различными датчиками и измерительнымиприборами, создают в нем дополнительную нагрузку, которую такженеобходимо учитывать при проектировании современных беспроводныхгетерогенных сетей.

Традиционно объем передаваемых данных в DLзначительно превышал трафик в UL, в том числе по этой причине воднородных сетях оба канала ассоциировались с одной и той же базовойстанцией. Для ассоциации в этом случае выбирается такая базовая станция, скоторой в DL достигаются наилучшие показатели качества. Подобнаянесимметричность трафика свойственна сетям поколения 2G и 3G, в то времякак в сети LTE и сетях связи последующих поколений объем трафика в ULвозросла.

На ряду с изменениями, затронувшими архитектуру беспроводныхсетей, традиционный подход к парной ассоциации UL и DL также подвергсякритике [55, 80, 81]. При организации гетерогенной зоны покрытия какправило на границах макросот с заметно слабеющим уровнем сигнала отбазовой станции или в местах скопления большого числа мобильныхустройств устанавливаются дополнительные станции малой мощности,обеспечивающие зону покрытия радиосигналом от 10 м до 2 км. Устройства,которые будут попадать в зону действия так называемых малых сот (пикосот,фемтосот и микросот), устанавливают соединения в DL и UL с менеезагруженной станцией малой соты, снижая таким образом нагрузку на базовые34станции eNB в сети LTE.

Стоит отметить недостаток такой концепцииразгрузки макросот. Несмотря на очевидный выигрыш от установкидополнительных точек доступа в сети парная ассоциации DL и UL непозволяет в полной мере использовать преимущества гетерогенной среды.В известных моделях современных гетерогенных беспроводных сетейвыбор соты, в которой будет устанавливаться сессия, все также основываетсяна показателях качества только в DL, а UL предлагается ассоциировать с тойже станцией, что и DL.

Как правило расстояние, на котором мобильноеустройство может эффективно передавать данные базовой станции больше,чем радиус действия маломощных станций малых сот. В [33] была предложенаконцепция разделения UL и DL (Downlink Uplink decoupling, DUDe) междустанциями различных сот гетерогенной сети, рисунок 1.6. В условиях высокойплотности расположения станций различной мощности, предполагаетсявыбирать станцию с наибольшей излучаемой мощностью для ассоциациисессий в DL, а выбор станции для ассоциации сессий в UL основывается нанаименьшем значении уровня затухания сигнала от устройства.КонцепцияразделенияканаловDUDeрассматриваетсякакнеотъемлемая часть сетей связи 5–го поколения несмотря на сложности,связанные с ее реализацией. Ассоциация каналов с разными станциямитребует минимальных задержек при синхронизации станций и наличиядополнительных каналов для обмена сигнальными сообщениями. Созданиеполной или частично централизованной сети беспроводного радиодоступа, воснове которой будет заложена высокоскоростная транспортной сеть с низкойзадержкой для подключения всех базовых станций к центральному узлуобработки данных, позволит реализовать DUDe без дополнительныхкапитальных затрат [21].В исследованиях, посвященных DUDe, отмечается сразу несколькопреимуществ данной концепции по сравнению с традиционным принципомассоциации каналов и говорится об улучшении показателей качествабеспроводных сетей 4–го поколения [77].

В [75] анализировалось отношение35сигнал–шум (ОСШ), уровень интерференции и пропускная способность в ULс помощью методов стохастической геометрии [26, 37, 72] для моделибеспроводной сети, представленной несколькими сотами со случайнорасположенными устройствами и разделением UL и DL.Разделение каналов позволяет добиться наилучших значений ОСШ вUL, что в свою очередь приводит к снижению мощности передачи сигналаантенной мобильных устройств пользователей и к экономии заряда устройств,а также позволяет добиться оптимальных значений затухания сигнала вUL [36]. С уменьшением мощности передающей антенны мобильногоустройства уменьшается уровень интерференции в UL.На рисунке 1.6 изображена схема современной гетерогенной сети.

Вусловияххорошоразвитойгородскойинфраструктурыплотностьрасположения точек радио доступа относительно друг друга достаточнавысока.ТочкадоступаТочкадоступаБазовая станциямакрсотыТочкадоступаРисунок 1.6 – Разделение UL и DL в гетерогенной сетиКаждое устройство передает в сеть информацию о качестве ужеустановленного канала связи или требования к будущему каналу с помощьюидентификатора качества канала (Channel Quality Indicator, CQI).Стандартом LTE определены 15 значений CQI, где 1 обозначаетнаихудшее качество канала для передачи данных, 15 – наилучшее. Каждому36из 15–ти идентификаторов соответствует схема модуляции сигнала, размертранспортного блока и кодовая скорость, с помощью которых можноопределить количество ресурсных блоков, которые необходимо выделитьканалу и скорость передачи данных при заданном CQI.В соответствии с переданным значением CQI планировщик принимаетрешение о количестве RB, которое необходимо выделить устройству длядостижения требуемой скорости передачи данных в канале.

Характеристики

Список файлов диссертации