Модель обслуживания трафика одноадресных и многоадресных соединений высокочастотной сети 5G

  • Vitalii Aleksandrovich Beschastnyi Российский университет дружбы народов http://orcid.org/0000-0003-1373-4014
  • Yuliya Vasilevna Gaidamaka Российский университет дружбы народов; Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" РАН http://orcid.org/0000-0003-2655-4805

Аннотация

Многоадресные соединения широко применяются в традиционных проводных и беспроводных сетях, поскольку они позволяют значительно улучшить спектральную эффективность при наличии пользователей, заинтересованных в одном и том же контенте. Тем не менее, поддержке такого типа услуг в будущих системах 5G New Radio (NR) до сих пор уделялось внимание лишь в небольшой степени. Передача данных в таких системах будет вестись в миллиметровом диапазоне длин волн, особенностью которого является необходимость прямой видимости между устройствами, участвующими в соединении. Одной из задач в сетях, построенных на основе миллиметровых точек доступа, является задача нахождения оптимального расположения точек доступа для обеспечения зоны покрытия сети устойчивой связью. В этой статье, применяя методы как теории массового обслуживания, так и стохастической геометрии, разрабатывается модель базовой станции 5G NR (BS), одновременно обслуживающей трафик одноадресных и многоадресных соединений. Для построенной модели с помощью имитационного моделирования проводится анализ таких показателей эффективности, как вероятность сброса одноадресных и многоадресных сессий, а также коэффициент использования системных ресурсов. Результаты численных экспериментов показывают, что наличие многоадресного трафика серьезно снижает производительность обслуживания одноадресных сессий. Кроме того, этот эффект усиливается при увеличении расстояния между соседними базовыми станциями. На основании этого, можно сделать вывод о том, что для обеспечения гарантированных показателей обслуживания в подобных системах необходим явный механизм резервирования ресурсов NR BS.

Сведения об авторах

Vitalii Aleksandrovich Beschastnyi, Российский университет дружбы народов

аспирант, кафедра прикладной информатики и теории вероятностей, факультет физико-математических и естественных наук

Yuliya Vasilevna Gaidamaka, Российский университет дружбы народов; Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" РАН

профессор кафедры прикладной информатики и теории вероятностей, факультет физико-математических и естественных наук; старший научный сотрудник, доктор физико-математических наук, доцент

Литература

[1] Kovalchukov R., Moltchanov D., Begishev V., Samuylov A., Andreev S., Koucheryavy Y., Samouylov K. Improved Session Continuity in 5G NR with Joint Use of Multi-Connectivity and Guard Bandwidth. 2018 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM). Abu Dhabi, United Arab Emirates. 2018; p. 1-7. (In Eng.) DOI: 10.1109/GLOCOM.2018.8647608
[2] Petrov V., Lema M.A., Gapeyenko M., Antonakoglou K., Moltchanov D., Sardis F., Samuylov A., Andreev S., Koucheryavy Y., Dohler M. Achieving End-to-End Reliability of Mission-Critical Traffic in Softwarized 5G Networks. IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 2018: 36(3):485-501. (In Eng.) DOI: 10.1109/JSAC.2018.2815419
[3] Shafi M., Molisch A.F., Smith P.J., Haustein T., Zhu P., De Silva P., Tufvesson F., Benjebbour A., Wunder G. 5G: A tutorial overview of standards, trials, challenges, deployment, and practice. IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 2017; 35(6):1201-1221. (In Eng.) DOI: 10.1109/JSAC.2017.2692307
[4] Gapeyenko M., Samuylov A., Gerasimenko M., Moltchanov D., Singh S.A., Riza M., Aryafar E., Himayat N., Andreev S., Koucheryavy Ye. On the Temporal Effects of Mobile Blockers in Urban Millimeter-Wave Cellular Scenarios. IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2017; 66(11):10124-10138. (In Eng.) DOI: 10.1109/TVT.2017.2754543
[5] Moltchanov D., Samuylov A., Petrov V., Gapeyenko M., Himayat N., Andreev S., Koucheryavy Ye. Improving session continuity with bandwidth reservation in mmwave communications. IEEE Wireless Communications Letters. 2019; 8(1):105-108. (In Eng.) DOI: 10.1109/LWC.2018.2859988
[6] Petrov V., Solomitckii D., Samuylov A., Lema M. A., Gapeyenko M., Moltchanov D., Andreev S., Naumov V., Samouylov K., Dohler M. Dynamic Multi-connectivity Performance in Ultra-dense Urban mmWave Deployments. IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 2017; 35(9):2038-2055. (In Eng.) DOI: 10.1109/JSAC.2017.2720482
[7] Kim W., Song T., Pack S. Rate adaptation for directional multicast in IEEE 802.11ad networks. 2012 IEEE International Conference on Consumer Electronics (ICCE). Las Vegas, NV. 2012; p. 364-365.
(In Eng.) DOI: 10.1109/ICCE.2012.6161903
[8] Park H., Park S., Song T., Pack S. An incremental multicast grouping scheme for mmWave networks with directional antennas. IEEE Communications Letters. 2013; 17(3):616-619. (In Eng.) DOI: 10.1109/LCOMM.2013.011513.122519
[9] Feng W., Li Y., Niu Y., Su L., Jin D. Multicast spatial reuse scheduling over millimeter-wave networks. 2017 13th International Wireless Communications and Mobile Computing Conference (IWCMC). Valencia. 2017; p. 317-322. (In Eng.) DOI: 10.1109/IWCMC.2017.7986306
[10] Biason A., Zorzi M. Multicast via Point to Multipoint Transmissions in Directional 5G mmWave Communications. IEEE Communications Magazine. 2019; 57(2):88-94. (In Eng.) DOI: 10.1109/MCOM.2019.1700679
[11] Samuylov A., Moltchanov D., Krupko A., Kovalchukov R., Moskaleva F., Gaidamaka Yu. Performance Analysis of Mixture of Unicast and Multicast Sessions in 5G NR Systems. Proceedings of 10th International Congress on Ultra-Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT – 2018). 2018; p. 1-7. (In Eng.) DOI: 10.1109/ICUMT.2018.8631230
[12] Venugopal K., Valenti M. C., Heath R. W. Analysis of Millimeter Wave Networked Wearables in Crowded Environments. Proceedings of 49th Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers. 2015; p. 1-7. (In Eng.) DOI: 10.1109/ACSSC.2015.7421261
[13] Basharin G., Gaidamaka Y., and Samouylov K. Mathematical theory of teletraffic and its application to the analysis of multiservice communication of next generation networks. Automatic Control and Computer Sciences. 2013; 47:62-69. (In Eng.) DOI: 10.3103/S0146411613020028
[14] Naumov V. A., Samuylov A. K. Queuing System with Resource Allocation of the Random Volume. RUDN Journal of Mathematics, Information Sciences and Physics. 2015; 2:38-45. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=23523630& (accessed 16.05.2019). (In Russ., abstract in Eng.)
[15] Naumov V., Samouylov K. Analysis of multi-resource loss system with state-dependent arrival and service rates. Probability in the Engineering and Informational Sciences. 2017; 31(4):413-419. (In Eng.) DOI: 10.1017/S0269964817000079
[16] Samouylov K., Naumov V., Sopin E., Gudkova I., Shorgin S. Sojourn Time Analysis for Processor Sharing Loss System with Unreliable Server. In: Wittevrongel S., Phung-Duc T. (eds). Analytical and Stochastic Modelling Techniques and Applications. ASMTA 2016. Lecture Notes in Computer Science. Springer, Cham. 2016; 9845:284-297. (In Eng.) DOI: 10.1007/978-3-319-43904-4_20
[17] Gudkova I., Samouylov K., Buturlin I., Borodakiy V., Gerasimenko M., Galinina O., Andreev S. Analyzing Impacts of Coexistence between M2M and H2H Communication on 3GPP LTE System. In: Mellouk A., Fowler S., Hoceini S., Daachi B. (eds). Wired/Wireless Internet Communications. WWIC 2014. Lecture Notes in Computer Science. Springer, Cham. 2014; 8458:62-174. (In Eng.) DOI: 10.1007/978-3-319-13174-0_13
[18] Samouylov K., Gaidamaka Y. Analysis of loss systems with overlapping resource requirements. Statistical Papers. 2018; 59(4):1463-1470. (In Eng.) DOI: 10.1007/s00362-018-1041-x
[19] Buslenko N. P. Modelirovanie slozhnyh system [Complex Systems Modeling]. Moscow, Nauka, 1968. 356 p. (In Russ.)
[20] Mezzavilla M., Zhang M., Polese M., Ford R., Dutta S., Rangan S., Zorzi M. End-to-End Simulation of 5G mmWave Networks. IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2018; 20(3):2237-2263. (In Eng.) DOI: 10.1109/COMST.2018.2828880
[21] Borodakiy V. Y., Samouylov K. E., Gudkova I. A., Markova E. V. Analyzing Mean Bit Rate of Multicast Video Conference in LTE Network with Adaptive Radio Admission Control Scheme. Journal of Mathematical Sciences. 2016; 218(3):257-268. (In Eng.) DOI: 10.1007/s10958-016-3027-3
Опубликована
2019-07-25
Как цитировать
BESCHASTNYI, Vitalii Aleksandrovich; GAIDAMAKA, Yuliya Vasilevna. Модель обслуживания трафика одноадресных и многоадресных соединений высокочастотной сети 5G. Международный научный журнал «Современные информационные технологии и ИТ-образование», [S.l.], v. 15, n. 2, p. 263-273, july 2019. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/512>. Дата доступа: 21 nov. 2019 doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.15.201902.263-273.
Раздел
Теоретические вопросы информатики, прикладной математики, компьютерных наук