Диссертация (1155078), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

Значение CQI,которое устройство передает базовой станции зависит от различных факторов,ключевыми из которых являются ОСШ (SNR), отношение сигнала кинтерференции и шуму (Signal–to–Interference plus Noise Ratio, SINR) иотношению сигнала к шуму и искажению (Sigral–to–Noise plus distortion Ratio,SNDR). Условия распространения сигнала в среде учитываются припостроении модели канала. Производители контроллеров устройств и базовыхстанций встраивают в них алгоритмы вычисления SNR, SINR или SNDR длявыбранной модели канала таким образом, чтобы вероятность ошибки припередаче блоков (Block Error Rate, BLER) не превышала 2% [64].Таким образом каждое устройство в сети может характеризоватьсянабором параметров, таких как CQI индекс, требуемая скорость передачиданных в канале C, количество необходимых ресурсных блоков N RB ирасстояние до базовой станции, рисунок 1.7.Рассмотрим модель макросоты некоторого радиуса с расположенной вцентре станцией eNBM.

Предполагается, что в радиусе действия сигнала отeNBM могут находиться точки доступа малых сот, eNBS.В некоторый случайный момент времени активное мобильноеустройство передает в сеть CQI индекс, с требованиями к пропускнойспособности в UL и DL для выбранной услуги. Планировщик ресурсовближайшей к устройству базовой станция определяет какое количество RB емунеобходимо выделить и, если требования к объему частотных ресурсов могутбыть выполнены, то планировщик выделит их устройству, и канал связи будет37успешно установлен.

Если планировщик не может выделить требуемый объемресурсов, запрос на установление сессии будет отклонен.CQI 3 , C3 , N 3RB , d3CQI1 , C1 , N1RB , d1eNBCQI 2 , C2 , N 2RB , d 2CQI i - Идентификатор качества канала i-ой сессииCi- Требуемая скорость для i-ой сессииN iRB - Необходимое количество RB для i-ой сессииdi- Расстояние от i-го устройства до eNBРисунок 1.7 – Принцип выделение ресурсов в беспроводных каналахЕсли сразу несколько станций могут обеспечить необходимуюустройству пропускную способность в DL, то будет выбрана станция снаибольшей мощностью принимаемого сигнала (Reference Signal ReceivedPower, RSRP) [3, 28, 40].Рассмотрим два способа ассоциации UL.

Согласно первому в качествесоты, в которой будет установлен UL, будет выбрана сота, до станции которойзначение затухания сигнала (Pathloss, PL) [39, 40] от устройства наименьшее.Данный сценарий предполагает возможность разделение UL и DL междуразными станциями, когда наилучшее значение RSRP в DL достигается при38ассоциации с eNBM, а значение PL до eNBS меньше, чем до eNBM, рисунок 1.8.Второй способ относится к традиционному методу ассоциации UL, т.е.

кпарной ассоциации UL и DL со станцией, для которой мощностьпринимаемого сигнала в DL будет наибольшей.Таким образом в модели учитываются сессии нескольких классов:сессии с разделением UL и DL и сессии с объединёнными каналами.Предполагается, что беспроводные каналы занимают выделенный им объемрадиоресурса на все время длительности сессии.

По завершении сессии, весьвыделенный в UL и DL ресурс освобождается. Предполагается, что объемтребуемых ресурсов не зависит от объема ресурсов, занимаемых другимиустройствами. Важными характеристиками модели являются вероятностьблокировки сессий из–за нехватки частотного ресурса в сети, а также среднийобъем занятых частотных ресурсов, который позволит определить насколькосильно загружены базовые станции сети и есть ли необходимость вдобавлении новых точек доступа.eNBSeNBMПарная ассоциация UL и DLРазделение UL и DL (DUDe)Рисунок 1.8 – Модель соты LTE сети с разделением DL и UL391.4 Постановка задачи исследованияПримоделированиисовременныхбеспроводныхсетейсвязинеобходимо учитывать особенности работы планировщиков, расположениеустройств в сети, параметры качества каналов передачи данных и т.д., которыев общем случае можно сформулировать в виде требований к ресурсамисследуемой системы. Задавая особым образом функцию распределениятребований можно получить большой класс приближенных к реальнымусловиям моделей беспроводных сетей.Для достижения поставленных целей диссертационной работы,сформулированных во введении и с учетом исследований, представленных вглаве 1, решаются следующие задачи:1.

Построение и анализ модели разделения ресурсов беспроводной сетив виде многолинейной СМО ограниченной емкости со случайнымитребованиями к ресурсам.2. АнализвероятностныххарактеристикмноголинейнойСМОограниченной емкости со случайными требованиями к ресурсам,таких как вероятность блокировки системы, средний объем идисперсия занятых ресурсов.3. Разработка эффективного алгоритма вычисления стационарныхвероятностей и вероятностных характеристик СМО ограниченнойемкости со случайными требованиями к ресурсам.4. Разработка метода нахождения функции распределения требованийк ресурсам в беспроводной сети.40ГЛАВА 2. МЕТОДЫ АНАЛИЗА МОДЕЛИ РАЗДЕЛЕНИЯ РЕСУРСАБЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ2.1 Метод анализа многолинейной СМО с заявками нескольких классови случайными требованиями к ресурсамВ главе 1 анализировалась СМО с однотипными заявками и требованиемк ресурсу, заданным дискретной случайной величиной.

Предлагаетсяисследовать СМО с заявками различных классов, где требования к ресурсамкаждого класса отличаются друг от друга. При этом заявки требуют выделитьресурсы нескольких типов.Рассматривается многолинейная СМО ограниченной емкости без местожидания. Поступающим на обслуживание заявкам доступны N   приборови ресурсы системы M   типов.В систему поступает L классов независимых пуассоновских потоковзаявок с интенсивностями 1, 2 ,, L .Каждой заявке для обслуживаниятребуется выделить прибор и некоторый объем ресурсов на все времяобслуживания. Времена обслуживания заявок экспоненциально распределеныс параметром l , l  {1,2,..., L}, не зависят от входящих потоков и независимыв совокупности.Обозначим R  ( R1, , RM ) вектор доступных системе ресурсов M типов.Пусть поступившая в систему заявка класса l требует выделить ей векторrl  (rl1,..., rlM ) ресурсов, где rlm – случайная величина требования к ресурсутипа m. Функция распределения ресурсов Frl (x) не зависит от поступления иобслуживания заявок.На рисунке 2.1 представлен схема исследуемой СМО.41R1RMx1,1 ...

x1,M1l1λ1,µ1Fl (x)xk,1kλL,µL...xk,MlkNРисунок 2.1 – Схема многолинейной СМО с L классами заявок и векторомслучайных требований к ресурсам M типовЗаявки, поступившие в систему, упорядочиваются по убыванию ихостаточного времени обслуживания. Заявка, у которой остаточное времяобслуживания в системе наибольшее, будет иметь 1–ый порядковый номер,при этом окажется последней в очереди на обслуживание. Порядковый номер,который присваивается принятым в систему заявкам отличается оточередности поступления заявок.

Каждый раз при поступлении новой заявки,все заявки перенумеровываются.В некоторый момент времени t  0 состояние системы описывает СПY (t )  ( (t ), θ(t ), Γ(t )) , где (t ) – количество заявок в системе в момент времени t  0 ;θ(t )  (1(t ),2 (t ),..., (t ) (t )) , где  k (t ) – класс k–ой поступившей заявки,k (t )  {1,2,..., L} ,Γ(t )  γ1(t ),..., γ (t ) (t ) матрица занятых ресурсов, гдеγ k (t )   1k , ,  Mk  (t )–γ m (t )    mk (t )  Rm .k 1векторресурсов,занимаемыхk–ойзаявкой,42Если в момент t  0 поступления поступлении новой заявки в системезаняты все приборы,  (t )  N , или недостаточно ресурсов для обслуживаниязаявки, r  R  γ1(t )  ...

 γ (t ) (t ) , то заявка будет потеряна.ПространствосостоянийСПY (t )имеетвидY NYk ,k0Yk  {(k , l, C) :0  k  N , l  0, C  0} , где l  l1,..., ln  , C  r1, , rn  при условииr1  rn  R .Рассмотрим возможные переходы между состояниями системы.Зафиксируем некоторый интервал (ts1, ts ) , пусть в начале этого интерваласистеманаходитсявсостоянии k , l1,..., ln  , r1,..., rk  .Длительностьинтервала имеет экспоненциальное распределение с параметром    (l1,..., lk ), где   1  ...

 L и  (l1,..., lk )  l1  ...  lk , тогда в момент времени ts  0 одна из заявок может завершить свое обслуживание, тогда с (l1,..., lk ).   (l1,..., lk )вероятностью в систему может поступить заявка класса l с вероятностьюl   (l1,..., lk );В соответствии с правилом нумерации заявка с наименьшим остаточнымвременем обслуживания покинет систему первой. Если в момент времени t sодна из заявок завершит свое обслуживание, то система перейдет из состояния k , l1,..., lk  , r1,..., rk  в состояние  k  1, l1,..., lk 1  , r1,..., rk 1  .Если в момент времени t s в систему поступит новая заявка, то возможенпереход в одно из нескольких состояний. Чтобы определить с какойвероятностью система перейдет в одно из возможных состояний, рассмотримвспомогательную лемму 2.1, аналогичную лемме 1 в [111].43Лемма 2.1.

Если случайные величины  1, 2 ,..., kраспределеныэкспоненциально с параметрами 1, 2 ,..., k и независимы в совокупности, тоikP{ 1   2  ...   k }  i 1i j.(2.1)j 1Доказательство. Так как случайные величины  1, 2 ,..., k независимы иимеют экспоненциальное распределение, тоP{ 1   2   k} 0 xk  xk 1.... x1  k e k xk0  k e k xk0  k 1exk  k 1e  k e0 k xk  k 1e  k e k xk0  k  2e k  2 xk  2 k  2e k 1xk 1 k  2exk 1...  1e1x1 dx1...dxk x2 k  2 xk  2xk 1xkxk 1 k 1xk 1xk k 1xk 1...1... k e1x1 ...e k xk dx1...dxk   ...

  2e 2 x2   1 e1x1  | dx2 ...dxk  1 x2x3 k  2 xk  21 ( 2 1 ) x2 2edx2 ...dxk x 1... 33 k 11  2...e(1... k 1 ) xk dxk 1 1   2 1   2   3 1  ...   k 1kk1  2...  k i .□1 1   2 1  ...   k i 1 jj iОбозначим r вектор ресурсов, необходимых для обслуживания заявкикласса l , l  1,2,..., L , поступившей в момент времени t s . Согласно леммы 2.1,поступившая в систему заявка класса j окажется i–ой заявкой на обслуживаниес вероятностью  lj (l1,..., lk ) такой, что44k (l ,..., l )   1 (l ,...,n l ) , j  1;1nn1 lkl (l1,..., ln ) lj (l1,..., lk )  ,1  j  k ;(j1)(l,...,l)1nn j l ll, j  k  1.(l,...,l)l1kЕсли в момент поступления заявки в системе занято менее N приборов изаявка требует не более R   r1  ...

Характеристики

Список файлов диссертации