Исследование и разработка алгоритмов обслуживания разноскоростных потоков требований сетью радиодоступа

• Автор: Гринь, Евгений Юрьевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с.

^ Введение

1. Анализ сетей радиодоступа (РД)

Ф 1.1. Постановка задачи

1.2. Оценка использования радиочастотного спектра (РЧС) в сетях РД

1.3. Анализ принципов организации сетей и систем радиодоступа

1.4. Анализ трафика, поступающего на обслуживание в сеть РД

1.5. Выводы

2. Разработка алгоритмов обслуживания разноскоростных потоков требований

сетью радиодоступа

• 2.1. Постановка задачи

2.2. Анализ показателей оценки качества обслуживания абонентов и работы сетей радиодоступа
ф 2.3. Анализ алгоритмов обслуживания потоков требований
2.4. Разработка алгоритмов обслуживания разноскоростных потоков требований
2.5. Определение области применения разработанных алгоритмов
2.6. Выводы
3. Аналитическая оценка использования канального ресурса и качества
обслуживания разноскоростных потоков требований сетью РД
^ 3.1. Постановка задачи
3.2. Разработка концептуальной модели обслуживания разноскоростных
потоков требований сетью радиодоступа
3.3. Определение аналитической модели сети радиодоступа
3.4. Оценка использования канального ресурса сети РД и качества обслуживания разноскоростных потоков
3.4.1 Исследование для соотношения скоростей /2А/1=1/2
3.4.2 Исследование для соотношения скоростей /2Л/1 =1/4
3.4.3 Исследование для соотношения скоростей /2Л/1 =2/1
3.4.3 Исследование для соотношения скоростей /2Л/1 =30/1
3.5. Выводы
4. Разработка имитационной модели обслуживания сетью РД разноскоростных
потоков требований с учетом предложенных алгоритмов
• 4.1. Постановка задачи
4.2. Обоснование применения имитационного моделирования. Исходные данные
4.3. Выбор принципов построения алгоритма моделирования. Метод оценки достоверности моделирования
• 4.4. Разработка алгоритма имитационного моделирования
4.5. Программа имитационного моделирования сети радиодоступа и ее проверка
щ 4.6. Выводы:
б.Оценка эффективности предложенных алгбритмов и разработка рекомендаций по использованию
5.1. Постановка задачи
5.2. Разработка критериев эффективности предложенных алгоритмов и
оценочных параметров. Планирование моделирования
5.3 Анализ характеристик качества обслуживания сетей РД при введении разработанных алгоритмов обслуживания
5.3.1. Анализ характеристик для соотношения скоростей V2A/1 =2/1
5.3.2. Анализ характеристик для соотношения скоростей V2A/1 =30/1
5.4. Оценка эффективности разработанных алгоритмов
5.4.1 Оценка эффективности для соотношения скоростей V2A/1 =2/1
5.4.1 Оценка эффективности для соотношения скоростей V2/V1=30/1
5.5. Рекомендации по применению алгоритмов обслуживания разноскоростных потоков на сетях РД
5.6. Выводы
Заключение
Литература
Приложение 1. Результаты аналитической оценки качества обслуживания
абонентов и использования канального ресурса
Приложение 2. Результаты имитационного моделирования сети радиодоступа
Приложение 3. Акты внедрения
Актуальность темы.
В настоящее время для организации доступа абонентов к сетям связи используются различные технологии, в том числе и радиодоступ (РД). Под радиодоступом понимают предоставление доступа к телефонным сетям общего пользования, к сетям передачи данных, к сети Интернет и т.п. посредством радиосвязи с качеством, не уступающим проводным системам связи. [17] Для организации радиодоступа могут использоваться системы, основанные на различных стандартах радиоинтерфейса. В настоящее время радиодоступ обеспечивает высокую оперативность развертывания связи, причем особенный эффект достигается, если прокладка кабельных каналов связи невозможна или связана со значительными затратами.
Для систем радиодоступа согласно установленному в РФ распределению полос частот между радиосредствами различного назначения выделены специальные диапазоны радиочастот. Выделенный диапазон радиочастот ограничен, поэтому необходимо повышать эффективность его использования. Одним из путей повышения эффективности использования радиочастотного спектра (РЧС) может быть разработка и применение соответствующих алгоритмов обслуживания потоков требований, поступающих в сеть радиодоступа. При этом следует отметить, что в данной диссертации не исследуются различные другие традиционные пути повышения использования радиочастотного спектра.
В настоящее время наблюдается рост потребности в услугах, относящихся к передаче неречевого трафика, и новых широкополосных услугах, связанных с передачей по каналам связи телевизионных программ, видеоконференций, различного рода мультимедийных услуг и т.п. Эти тенденции отражаются и в развитии современных сетей радиодоступа, в которых обеспечивается передача различных типов трафика. В сети радиодоступа поступают разноскоростные потоки, для обслуживания которых необходимы различные скорости передачи и соответствующие сетевые ресурсы. Трафик, образуемый разноскоростными потоками, называется разноскоростным трафиком.
При обслуживании разноскоростных потоков требований характеристики качества обслуживания для отдельных потоков могут значительно различаться между собой и от принятых норм [35,38,47,52]. Существующие алгоритмы обслуживания [30,32,35,45,47,48,54,55] не позволяют решить обе задачи (увеличение эффективности использования радиочастотного спектра и выравнивание характеристик качества обслуживания разноскоростных потоков), а в
максимальное время ожидания. При таких алгоритмах обслуживания вероятность потерь требований с высокой скоростью передачи должна уменьшиться, а вероятность потерь требований с низкой скоростью передачи увеличиться. Это объясняется тем, что введение ожидания увеличивает использование ресурса требованиями с высокой скоростью передачи и следовательно уменьшается вероятность потерь этих требований. В тоже время несколько увеличивается вероятность того, что низкоскоростные требования застанут занятым весь ресурс обслуживания. Низкоскоростные требования получают отказ в обслуживании только в том случае, когда весь ресурс занят обслуживанием, поэтому потеря требований при наличии свободного ресурса, достаточного для обслуживания, не происходит. Следовательно, введение алгоритмов должно улучшить использование ресурса. Чем больше допустимая длина очереди и максимальное время ожидания, тем меньше потери ожидающих требований и больше использование ресурса. Можно добиться значительного уменьшения вероятности потерь трафика с высокой скоростью передачи, однако платой за это может оказаться большое время ожидания и резкое увеличение потерь низкоскоростного трафика. Регулируя максимальную длину очереди и максимальное время ожидания, можно добиться допустимого соотношения между потерями требований обоих типов, а также уменьшения средних потерь по нагрузке, т.е. увеличения использования каналов связи, если доля потока с высокой скоростью обслуживания достаточно высока, а его потери значительно превосходят потери трафика с низкой скоростью передачи при обслуживании без ожидания.
Для определения оптимальных параметров алгоритмов обслуживания необходимо исследовать влияние допустимого числа мест ожидания и максимально допустимого времени ожидания на характеристики обслуживания требований с различной скоростью передачи, и в дальнейшем разработать необходимые нормы на все показатели обслуживания.
Таким образом, общая идея предложенных алгоритмов состоит в следующем: на этапе установления соединения на сети РД требования (сообщения) для обслуживания которых необходима низкая скорость передачи (требования с низкой скоростью передачи) обслуживаются по системе с отказами, а требования, для обслуживания которых необходима высокая скорость передачи (требования с высокой скоростью передачи) - по системе с ограниченным ожиданием. При этом ограничение накладывается на максимальную длину очереди или на максимальное время ожидания и на максимальную длину очереди. Схема работы первого алгоритма представлена на рис 2.1, второго - на рис. 2.2. Различие в схемах