Модели и методы расчета параметров производительности сотовых сетей связи

• Автор: Серебренникова, Наталья Валентиновна
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 107 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ОСНОВЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Общие принципы функционирования систем

сотовой подвижной связи

1.1. Основы построения ССПС

1.2. Модели мобильности абонентов

1.3. Принцип эстафетной передачи

1.4. Параметры производительности ССПС

1.5. Применение методов теории телстрафика к

анализу ССПС

1.5.1. Характеристики нагрузки
1.5.2. Параметры обслуживания
1.5.3. Правила установления соединения
1.5.4. Анализ выделенной соты
ГЛАВА 2. Учет мобильности абонентов в соте с двумя
типами каналов
2.1. Постановка задачи
2.2. Построение математической модели
2.3. Вывод СУГБ
2.4. Решение СУГБ
2.5. Построение эквивалентной одномерной физической модели
2.6. Рекуррентный алгоритм вычисления вероятностей блокировок
2.7. Пример численного анализа
2.7.1. Мобильность абонентов в условиях колебания нагрузки
2.7.2. Оптимизация использования канального ресурса
ГЛАВАЗ. Анализ функционирования кластера ССПС
регулярной однородной сотовой структуры с учетом зон перекрытия
3.1. Постановка задачи
3.2. Геометрический анализ структуры кластера
3.3. Построение математической модели
3.4. Случай равновероятного выбора БС в зоне
перекрытия
3.4.1. Вывод СУЛБ
3.4.2. Решение СУЛБ
3.5. Случай выбора наименее загруженной БС в зоне
перекрытия
3.5.1. Вывод СУЛБ
3.5.2. Решение СУЛБ
3.6. Параметры производительности системы
3.7. Пример численного анализа
3.7.1. Анализ фрагмента покрытия первого типа
3.7.2. Анализ фрагмента покрытия второго типа
ГЛАВА 4. Метод оценки ВВХ в кластере ССПС
произвольной структуры с учетом зон перекрытия
4.1. Постановка задачи
4.2. Построение математической модели
4.3. Построение матрицы интенсивностей переходов
4.4. Построение агрегированного процесса
4.5. Метод оценки ВВХ
4.6. Пример численного анализа
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЯ


Определяющий вклад в показатели качества вносят такие параметры как вероятность блокировки запроса абонента на установление соединения и вероятность разрыва соединения в результате выполнения межсотового хэндовера по причине занятости всех каналов. Для оценки этих характеристик и разработки алгоритмов по их минимизации используются методы теории вероятностей и случайных процессов [,,,,], теории массового обслуживания и теории телстрафика [1,3,-,,,,,,,,], а также методы имитационного и статистического моделирования. Основной вклад в развитие этих областей принадлежит российским ученым Л. А. Боровкову, Г. П. Башарину, П. П. Бочарову, В. М. Вишневскому, Б. В. Гнеденко, В. А. Наумову, Л. П. Пшеничникову, Б. А. Севастьянову, А. Д. Соловьеву, С. Н. Степанову, А. Д. Харкевичу, М. А. Шнепс-Шнсппе и другим. Среди зарубежных исследователей можно выделить В. И верее! Ф. Келли, Л. Клей прока, С. Раппопорта, К. Росса и др. Появление и быстрое развитие ССПС резко усложнило задачи, поставленные перед теорией телстрафика и теорией систем и сетей массового обслуживания со стороны разработчиков и операторов, поскольку использование различных радиосистем требует учета многих особенностей их функционирования, разработку и анализ новых и достаточно сложных моделей междисциплинарного характера. Развитие методов, предназначенных для традиционной телефонии, в том числе, основанных на классических формулах Эрланга [например, 1,], создали базу для исследования характеристик производительности ССПС. Полученные модели, как правило, сфокусированы на изучении влияния определенного ограниченного набора факторов на функционирование сети. Разработке моделей сотовых сетей связи и методов анализа их ВВХ посвящены работы [,,,,]. В целом ряде работ проводится анализ параметров трафика в мобильных сетях. Так, в [,,,,,,] изучено влияние вида распределения времени занятия канала на ВВХ сети. В [,,,] построены различные модели поведения абонентов и выявлены связанные с ними особенности в определении параметров трафика. Другое направление исследований определили задачи контроля доступа различных типов вызовов к ресурсам сети. В [,] рассмотрены основные схемы приоритезации, в [,] поставлена и решена задача оптимизации канального ресурса при использовании резервных каналов. С появление сетей Зв возникла необходимость в разработке новых моделей, адекватно отражающих особенности сетей. Такие модели были предложены в [4,], где ВВХ изучены для сетей иерархической структуры, а также в [,,,], посвященных зависимости влияния мобильности абонентов на производительность соты от ее размеров. В [,,,] анализ производительности ССПС проведен с учетом перекрытий зон радиосвязи, в том числе, возникающих за счет наложения макросоты на микросоту []. Сложность последней задачи обусловлена тем, что необходимо учитывать состояния всех сот, участвующих в перекрытии, и рассматривать многомерные модели. Таким образом, актуальной является задача разработки методов исследования параметров производительности ССПС, учитывающих особенности используемых стандартов, а именно, наличие перекрытий между сотами, различные размеры сот, а также резервирование каналов и модели мобильности. Работа имеет следующую структуру. В первой главе изложены основы функционирования ССПС. В разделе 1. В разделе 1. Раздел 1. В разделе 1. ССПС. Характеристика процесса предоставления услуг в ССПС с точки зрения теории телетрафика представлена в разделе 1. Также в нем рассмотрена классическая модель соты []. Глава 2 диссертационной работы посвящена анализу ВВХ соты с двумя типами каналов (для регистрации абонентов и разговорные) и резервированием каналов для входящих хэндовер-вызовов. Математическая модель функционирования такой соты построена и исследована в разделах 2. В разделе 2. Глава 2 написана на основе публикаций с участием автора [6,7]. Глава 3 посвящена разработке и анализу модели кластера ССПС регулярной однородной структуры с учетом зон перекрытия. Рассмотрены два типа покрытия, соответствующие двум моделям мобильности абонентов, и два алгоритма выбора БС для обслуживания в зоне перекрытия - равновероятный и адаптивный, учитывающий загруженность доступных в зоне перекрытия БС. Постановка задачи содержится в разделе 3. В разделе 3. В разделе 3.