Анализ модели схемы доступа к радиоресурсам беспроводной сети с прерыванием обслуживания пользователей
Аннотация
В связи с развитием телекоммуникационных беспроводных сетей последующих поколений, в частности сетей на базе технологии LTE, повышается спрос на высокоскоростные услуги, а также увеличивается число их пользователей. Это приводит к экспоненциальному росту объема передаваемого в мобильных сетях трафика. Согласно последним данным ведущих участников телекоммуникационного рынка, таких как, например, компания Cisco Systems, объем трафика, генерируемого в современных мобильных сетях, увеличится на 46 процентов в период с 2016 по 2021 года. В то же время повышаются требования к уровню качества обслуживания пользователей. Стремительный рост трафика в условиях предоставления пользователям мобильных сетей широкого спектра высококачественных мультимедийных услуг приводит к нехватке доступного частотного диапазона. Данная проблема становится главной в развитии современных технологий беспроводной связи. В связи с этим операторы сотовых сетей предлагают различные методы ее решения, например, применение системы LAA (англ. Licensed Assisted-Access) или LSA (англ. Licensed Shared Access). Эти системы позволяют более эффективно использовать имеющиеся частотные ресурсы. Помимо этого, в рамках реализации различных технологий для обеспечения требуемого уровня качества обслуживания пользователей могут быть применены такие механизмы управления радиоресурсами, как снижение мощности передачи данных и прерывание обслуживания пользователей. Модели реализующие такие механизмы могут быть описаны в виде систем массового обслуживания (СМО) с ненадежными приборами. В работе построена модель соты беспроводной сети, представленная в виде СМО, приборы которой находятся в случайной среде. Состояние случайной среды может изменяться, что с технической точки зрения эквивалентно уменьшению или увеличению мощности передачи сигнала. Снижение мощности может привести к прерыванию обслуживания пользователей. Предложены точный и приближенный методы для расчета стационарного распределения вероятностей состояний модели.
Литература
[2] Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2017-2022. White Paper. Cisco 2019. Available at: https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/visual-networking-index-vni/white-paper-c11-738429.pdf (accessed 19.08.2019). (In Eng.)
[3] 3GPP TS 22.105: Services and service capabilities: Release 15. 3GPP. 2018-07. ETSI, 2018. Available at: https://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/122100_122199/122105/15.00.00_60/ts_122105v150000p.pdf (accessed 19.08.2019). (In Eng.)
[4] Basaure A., Sridhar V., Hämmäinen H. Adoption of dynamic spectrum access technologies: a system dynamics approach. Telecommunication Systems. 2016; 63(2):169-190. (In Eng.) DOI: 10.1007/s11235-015-0113-7
[5] 3GPP TS 36.300: Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2: Release 14. 3GPP. 2019-10. ETSI, 2019. Available at: https://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/136300_136399/136300/14.11.00_60/ts_136300v141100p.pdf (accessed 19.08.2019). (In Eng.)
[6] Acar Yu., Aldirmaz Çolak S., Başar E. Channel estimation for OFDM-IM systems. Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences. 2019; 27(3):1908-1921. (In Eng.) DOI: 10.3906/elk-1803-101
[7] Li J., Dang S., Wen M., Jiang X., Peng Y., Hai H. Layered Orthogonal Frequency Division Multiplexing With Index Modulation. IEEE Systems Journal. 2019; 13(4):3793-3802. (In Eng.) DOI: 10.1109/JSYST.2019.2918068
[8] Ghallab R., Shokair M., Abou El-Azm A., Sakr A., Saad W., Naguib A. Performance enhancement using multiple-input multiple-output (MIMO) electronic relay in massive MIMO cellular networks. IET Networks. 2019; 8(5):299-306. (In Eng.) DOI: 10.1049/iet-net.2018.5023
[9] Garcia-Rodriguez A., Geraci G., Giordano L. G., Bonfante A., Ding M., Lopez-Perez D. Massive MIMO Unlicensed: A New Approach to Dynamic Spectrum Access. IEEE Communications Magazine. 2018; 56(6):186-192. (In Eng.) DOI: 10.1109/MCOM.2017.1700533
[10] Ouyang F. Massive MIMO for dynamic spectrum access. In: 2017 IEEE International Conference on Consumer Electronics (ICCE). Las Vegas, NV, 2017, pp. 9-12. (In Eng.) DOI: 10.1109/ICCE.2017.7889210
[11] 3GPP TS 23.246: Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS); Architecture and functional description: Release 15. 3GPP. 2019-10. ETSI, 2019. Available at: https://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/123200_123299/123246/15.01.00_60/ts_123246v150100p.pdf (accessed 19.08.2019). (In Eng.)
[12] Kiji N., Sato T., Shinkuma R., Oki E. Virtual Network Function Placement and Routing Model for Multicast Service Chaining Based on Merging Multiple Service Paths. In: 2019 IEEE 20th International Conference on High Performance Switching and Routing (HPSR), Xi'An, China, 2019, pp. 1-6. (In Eng.) DOI: 10.1109/HPSR.2019.8807998
[13] Ren Y., Chen J., Chin J., Tseng Y. Design and Analysis of the Key Management Mechanism in Evolved Multimedia Broadcast/Multicast Service. IEEE Transactions on Wireless Communications. 2016; 15(12):8463-8476. (In Eng.) DOI: 10.1109/TWC.2016.2615605
[14] Huang J., Zhong Z., Ding, J. An Adaptive Power Control Scheme for Multicast Service in Green Cellular Railway Communication Network. Mobile Networks and Applications. 2016; 21(6):920-929. (In Eng.) DOI: 10.1007/s11036-016-0712-x
[15] Onidare S.O., Navaie K., Ni Q. On the Spectrum and Energy Efficiency in Dynamic Licensed Shared Access Systems: A Multiobjective Optimization Approach. IEEE Access. 2019; 7:164517-164532. (In Eng.) DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2952686
[16] Markova E., Gudkova I., Ometov A., Dzantiev I., Andreev S., Koucheryavy Ye., Samouylov K. Flexible Spectrum Management in a Smart City within Licensed Shared Access Framework. IEEE Access. 2017; 5:22252-22261. (In Eng.) DOI: 10.1109/ACCESS.2017.2758840
[17] Borodakiy V.Y., Samouylov K.E., Gudkova I.A., Ostrikova D.Y., Ponomarenko A.A., Turlikov A.M., and Andreev S.D. Modeling unreliable LSA operation in 3GPP LTE cellular networks. In: 2014 6th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT), St. Petersburg, 2014, pp. 390-396. (In Eng.) DOI: 10.1109/ICUMT.2014.7002133
[18] Maule M., Moltchanov D., Kustarev P., Komarov M., Andreev S., Koucheryavy Y. Delivering Fairness and QoS Guarantees for LTE/Wi-Fi Coexistence Under LAA Operation. IEEE Access. 2018; 6:7359-7373. (In Eng.) DOI: 10.1109/ACCESS.2018.2793941
[19] Markova E., Moltchanov D., Gudkova I., Samouylov K., Koucharyavy Y. Performance Assessment of QoS-Aware LTE Sessions Offloading Onto LAA/WiFi Systems. IEEE Access. 2019; 7:36300-36311. (In Eng.) DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2905035
[20] Borodakiy V., Gudkova I., Markova E., Samouylov K. Modelling and performance analysis of pre-emption based radio admission control scheme for video conferencing over LTE. In: Proceedings of the 2014 ITU kaleidoscope academic conference: Living in a converged world - Impossible without standards?, St. Petersburg, 2014, pp. 53-59. (In Eng.) DOI: 10.1109/Kaleidoscope.2014.6858480
[21] Basharin G.P., Samouylov K.E., Yarkina N.V., Gudkova I.A. A new stage in mathematical teletraffic theory. Automation and Remote Control. 2009; 70(12):1954-1964. (In Eng.) DOI: 10.1134/S0005117909120030
[22] Rykov V. Multidimensional Alternative Processes Reliability Models. In: Dudin A., Klimenok V. I., Tsarenkov G., Dudin S. Modern Probabilistic Methods for Analysis of Telecommunication Networks. BWWQT 2013. Communications in Computer and Information Science, vol. 356. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2013, pp. 147-156. (In Eng.) DOI: 10.1007/978-3-642-35980-4_17
[23] Ahmadian A., Galinina. O., Gudkova I., Andreev S., Shorgin S., and Samouylov K. On Capturing Spatial Diversity of Joint M2M/H2H Dynamic Uplink Transmissions in 3GPP LTE Cellular System. In: Balandin S., Andreev S., Koucheryavy Y. (eds) Internet of Things, Smart Spaces, and Next Generation Networks and Systems. ruSMART 2015, NEW2AN 2015. Lecture Notes in Computer Science, vol. 9247. Springer, Cham, 2015, pp. 407-421. (In Eng.) DOI: 10.1007/978-3-319-23126-6_36
[24] Ali A., Shah G.A., Arshad J. Energy Efficient Resource Allocation for M2M Devices in 5G. Sensors. 2019; 19(8):1830. (In Eng.) DOI: 10.3390/s19081830
[25] Su J., Xu H., Xin N., Cao G., Zhou X. Resource Allocation in Wireless Powered IoT System: A Mean Field Stackelberg Game-Based Approach. Sensors. 2018; 18(10):3173. (In Eng.) DOI: 10.3390/s18103173
[26] Chen S., Ma R., Chen H., Zhang H., Meng W., Liu J. Machine-to-Machine Communications in Ultra-Dense Networks—A Survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2017; 19(3):1478-1503, thirdquarter 2017. (In Eng.) DOI: 10.1109/COMST.2017.2678518
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Редакционная политика журнала основывается на традиционных этических принципах российской научной периодики и строится с учетом этических норм работы редакторов и издателей, закрепленных в Кодексе поведения и руководящих принципах наилучшей практики для редактора журнала (Code of Conduct and Best Practice Guidelines for Journal Editors) и Кодексе поведения для издателя журнала (Code of Conduct for Journal Publishers), разработанных Комитетом по публикационной этике - Committee on Publication Ethics (COPE). В процессе издательской деятельности редколлегия журнала руководствуется международными правилами охраны авторского права, нормами действующего законодательства РФ, международными издательскими стандартами и обязательной ссылке на первоисточник.
Журнал позволяет авторам сохранять авторское право без ограничений. Журнал позволяет авторам сохранить права на публикацию без ограничений.
Издательская политика в области авторского права и архивирования определяются «зеленым цветом» в базе данных SHERPA/RoMEO.
Все статьи распространяются на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная, которая позволяет другим использовать, распространять, дополнять эту работу с обязательной ссылкой на оригинальную работу и публикацию в этом журналe.
