Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Радиотехнические устройства и средства телекоммуникаций

Диссертационная работа:

Барышников Артем Анатольевич. Модели и метод оптимизации параметров протоколов RLC/MAC с целью улучшения показателей качества обслуживания сетей пакетной радиопередачи: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.12.13 / Барышников Артем Анатольевич;[Место защиты: Казанском национальном исследовательском техническом университете им. А.Н. Туполева - КАИ].- Казань, 2011.- 19 с.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. При внедрении современных сетей сотовой связи с технологией пакетной радиопередачи (General Packet Radio Service - GPRS) встает задача оптимизации процедур использования ограниченных ресурсов радиоканала, при обеспечении необходимого уровня качества обслуживания (Quality of service - QoS).

Анализ состояния проблемы показал, что большинство практически важных алгоритмов, связанных с обработкой пакетных данных на всех уровнях стека протоколов используются недостаточно эффективно. Установка большего числа протокольных режимов и параметров качества обслуживания в сетях действующих операторов мобильной связи осуществляется «по умолчанию» и тем самым не обеспечивается эффективная адаптация параметров протоколов при передаче разнородного трафика, не учитываются требования по обеспечению гарантированного качества услуг, задаваемого профилем QoS.

Актуальными являются методы, позволяющие производить настройку и оптимизацию параметров канального уровня протокольного стека сетей пакетной радиопередачи. Уровень RLC/MAC характеризуется большим количеством параметров, настройка значений которых может обеспечить существенное улучшение показателей качества обслуживания при ограниченных системных ресурсах.

На сегодняшний день существует достаточно большое количество моделей систем мобильной связи с технологией пакетной радиопередачи GPRS/EDGE, UMTS, в которых протоколы канального уровня моделируются с той или иной степенью детализации.

Среди зарубежных ученых занимающихся проблемами моделирования сетей пакетной радиопередачи следует отметить Roger Kalden, Christoph Lindemann, Dirk Staehle , Kenji Leibnitz и Konstantin Tsipotis и др.

В России исследованию проблем моделирования телекоммуникационных сетей пакетной радиопередачи посвящены работы Мархасина А.Б., Фалина Г.И., Назарова А.А., Кокоревой Е.В. и др. Большинство моделей сетей пакетной радиопередачи строятся на основе аппарата теории телетрафика, марковских процессов (работы В.А. Ефимушкина, Т.В. Ледовских, A. Samhat, T. Chahed, W. Li и др.). В моделях учитывающих более детальные параметры стека протоколов используются методы как аналитического, так и имитационного моделирования ( работы В.Д. Боева, Д.И. Кирика, Д.Ю. Каталевского, M. Ivanovich, P. Fitzpatrick и др.). Обширный класс работ исследует механизмы автоматической ретрансляции блоков принятых с ошибками (работы В.И. Неймана, Z. Quan, J. Wall, D. Eun и др.). Значительная часть работ направлена на исследования параметров качества обслуживания и соответственно различных механизмов обработки очередей образующихся в системных буферах (работы B. Moon, Z. Quan, J. Chung, Y.Khan и др.). Ряд моделей строятся с целью предложить альтернативу существующим стандартизованным протоколам сетевого стека (работы Л.А. Семенова, М.В. Гарова, H. Kim, X. Qiu и др.).

Однако в известных моделях не в полной мере учитываются требования по обеспечению гарантированного качества обслуживания, задаваемого профилем QoS, также существующие модели не позволяют в полной мере варьировать обширными параметрами протокольного стека. Таким образом, разработка метода по моделированию и оптимизации канального уровня сетей пакетной радиопередачи, основанного на наиболее полном описании протокольного стека и учитывающего вид передаваемого трафика и требования к параметрам QoS при передаче разнородной информации, является актуальной и востребованной задачей на современном этапе развития мобильных инфокоммуникаций.

Цель и задача диссертации

Основная цель диссертационной работы:

Улучшение основных показателей качества обслуживания на канальном уровне в мобильных сетях пакетной радиопередачи на основе разработки моделей и метода оптимизации параметров протоколов RLC/MAC.

Основная задача научных исследований:

Разработка метода выбора и оптимизации параметров протоколов RLC/MAC сетей пакетной радиопередачи с целью улучшения основных показателей качества обслуживания на основе аналитической и имитационной моделей.

Основная задача диссертационной работы может быть решена посредством решения следующих подзадач:

1. Анализ характеристик и выявление путей совершенствования протоколов RLC/MAC в современных сетях пакетной радиопередачи;

2. Разработка аналитической модели протоколов RLC/MAC сетей пакетной радиопередачи основанной на процессе Пуассона модулированного марковским, включающей зависимости от наиболее значимых параметров канального уровня;

3. Разработка имитационной модели протоколов RLC/MAC сетей пакетной радиопередачи;

4. Разработка метода выбора и оптимизации параметров протоколов уровня RLC/MAC сетей пакетной радиопередачи обеспечивающего улучшение основных показателей качества обслуживания;

5. Разработка протокола взаимодействия специализированных систем с сетями пакетной радиопередачи, разработка экспериментального стенда и анализ эффективности предлагаемых решений.

Методы исследований

Для решения поставленных задач использовались методы теории вероятности и математической статистики, теории марковских процессов, теории моделирования случайных процессов, теории телетрафика, теории сетей связи.

Экспериментальные исследования проведены с использованием специально разработанного программного обеспечения реализованного в программной среде Borland Delphi Enterprise 6.0 и Any Logic 5.4 и созданного экспериментального стенда.

Научная новизна и результаты

В ходе диссертационных исследований получены следующие новые научные результаты:

1. Разработана аналитическая модель протоколов RLC/MAC сетей пакетной радиопередачи, основанная на процессе Пуассона модулированного марковским, включающая зависимости от наиболее значимых параметров канального уровня. Найдены вероятностные характеристики марково-модулированного процесса, а также итоговые показатели качества обслуживания;

2. Разработана имитационная модель протоколов RLC/MAC сетей пакетной радиопередачи, обеспечивающая возможность анализа влияния основных параметров уровня RLC/MAC на показатели качества обслуживания;

3. Разработан метод выбора и оптимизации параметров протоколов уровня RLC/MAC сетей пакетной радиопередачи с целью улучшения показателей QoS;

4. Разработан новый протокол взаимодействия специализированных систем с сетями пакетной радиопередачи, позволяющий оптимизировать характеристики канального уровня. Результаты экспериментальной проверки разработанного протокола свидетельствуют об улучшении основных показателей качества обслуживания.

Достоверность полученных результатов определяется:

1. Согласованностью результатов полученных на основе аналитической и имитационной модели для различных сетевых конфигураций, с известными данными, взятыми из независимых и проверенных источников.

2. Согласованностью полученных зависимостей показателей качества обслуживания от основных параметров канального уровня с характерными для сетей пакетной радиопередачи закономерностями.

3. Использованием экспериментальных данных, полученных при оптимизации взаимодействия специализированной системы под управлением разработанного протокола ASTRA-L с сетями пакетной радиопередачи.

4. Успешным внедрением разработанного метода, обеспечившим улучшение в среднем на 15% по основным показателям качества обслуживания.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Заключается в том, что основные положения, выводы и рекомендации диссертации ориентированы на практическое применение при проектировании телекоммуникационных сетей пакетной радиопередачи. Проведенные исследования и полученные результаты составляют теоретическую основу создания программного обеспечения по моделированию и оптимизации телекоммуникационных сетей пакетной радиопередачи. Результаты исследования доведены до конкретных алгоритмов, методик и программных средств. Самостоятельное практическое значение имеют:

1. Метод выбора и оптимизации параметров протоколов уровня RLC/MAC сетей пакетной радиопередачи, обеспечивающий улучшение основных показателей QoS.

2. Программное обеспечение, позволяющее производить анализ и оптимизацию протоколов канального уровня RLC/MAC сетей пакетной радиопередачи.

3. Новый протокол взаимодействия специализированных систем с сетями пакетной радиопередачи, позволяющий оптимизировать характеристики протоколов канального уровня.

Результаты проведенных исследований были внедрены при разработке комплекса охранно-пожарной сигнализации «Астра». GPRS модуль под управлением разработанного протокола ASTRA-L взаимодействия с сетями пакетной радиопередачи запущен в опытное производство, а также в учебном процессе кафедры РТС КНИТУ-КАИ при создании новых лабораторных работ по направлению 210700 “Инфокоммуникационные технологии и системы связи”. Использование результатов работы подтверждено соответствующими актами внедрения в научно-техническом центре ЗАО НТЦ «ТЕКО», и в КНИТУ-КАИ.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Аналитическая модель протоколов RLC/MAC сетей пакетной радиопередачи, основанная на процессе Пуассона модулированного марковским, включающая зависимости от наиболее значимых параметров канального уровня.

2. Имитационная модель протоколов RLC/MAC сетей пакетной радиопередачи, обеспечивающая возможность анализа влияния основных параметров уровня RLC/MAC на показатели QoS.

3. Метод выбора и оптимизации параметров протоколов уровня RLC/MAC сетей пакетной радиопередачи, обеспечивающий улучшение основных показателей QoS.

4. Программное обеспечение по анализу и оптимизации протоколов канального уровня RLC/MAC сетей пакетной радиопередачи.

5. Протокол взаимодействия специализированных систем с сетями пакетной радиопередачи и результаты его экспериментальной проверки.

Апробация работы

Диссертационная работа, отдельные ее разделы и результаты докладывались и обсуждались на XIII и XIV Международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения» (Казань 2005, 2006 гг.); VI и VIII Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов» (Казань 2007 г., Санкт-Петербург 2009 г.); IX Международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций» (Казань 2008 г.); V, VI и VII ежегодной международной научно-практической конференции «Инфокоммуникационные технологии глобального информационного общества» (Казань 2007, 2008, 2009 гг.); VI Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» (Казань 2011 г.).

Публикации

Включенные в диссертацию основные научные результаты опубликованы в 10 печатных работах, из них 2 статьи в журналах из перечня ВАК.

Структура и объем диссертации


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net