Методы анализа моделей мультисервисных беспроводных сетей связи с очередями вызовов нереального времени. Часть 2. Стратегия резервирования каналов

Запропоновано числовий метод розрахунку показників якості обслуговування в мультисервісних бездротових стільникових мережах зв’язку, в яких допускається утворення обмеженої або необмеженої черги лише для трафіку нереального часу. Доступ викликів реального часу регулюється двопараметричною стратегією...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2011
Hauptverfasser:	Меликов, А.З., Ким, Чи Сон, Пономаренко, Л.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України 2011
Schriftenreihe:	Проблемы управления и информатики
Schlagworte:	Методы обработки информации
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/207342
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Методы анализа моделей мультисервисных беспроводных сетей связи с очередями вызовов нереального времени. Часть 2. Стратегия резервирования каналов / А.З. Меликов, Л.А. Пономаренко, Чи Сон Ким // Проблемы управления и информатики. — 2011. — № 5. — С. 89–97. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-207342
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-2073422025-10-07T00:19:33Z Методы анализа моделей мультисервисных беспроводных сетей связи с очередями вызовов нереального времени. Часть 2. Стратегия резервирования каналов Методи аналізу моделей мультисервісних бездротових мереж зв’язку з чергами викликів нереального часу. Частина 2. Стратегія резервування каналів Methods for Analysis of Multiservice Wireless Cellular Communication Networks with Queues of Nonreal Time Calls. Part II. Guard Channels Strategy Меликов, А.З. Ким, Чи Сон Пономаренко, Л.А. Методы обработки информации Запропоновано числовий метод розрахунку показників якості обслуговування в мультисервісних бездротових стільникових мережах зв’язку, в яких допускається утворення обмеженої або необмеженої черги лише для трафіку нереального часу. Доступ викликів реального часу регулюється двопараметричною стратегією. Рішення щодо доступу нового чи хендовер-виклику реального часу приймається на підставі інформації про загальну кількість зайнятих каналів стільника. Numerical method to calculate the quality of service (QoS) metrics of multiservice wireless cellular communication networks is proposed. Here finite or infinite queue for nonreal time traffic is allowed while access of real time traffic is regulated by two-parametric strategy. Decision for access of new and handover calls of real time traffic is chosen on the basis of the number of busy channels in a cell. Работа поддержана исследовательским грантом университета Санджи за 2011 год (Республика Корея). 2011 Article Методы анализа моделей мультисервисных беспроводных сетей связи с очередями вызовов нереального времени. Часть 2. Стратегия резервирования каналов / А.З. Меликов, Л.А. Пономаренко, Чи Сон Ким // Проблемы управления и информатики. — 2011. — № 5. — С. 89–97. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0572-2691 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/207342 621.394.74:519.872 10.1615/JAutomatInfScien.v43.i10.30 ru Проблемы управления и информатики application/pdf Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Методы обработки информации Методы обработки информации
spellingShingle	Методы обработки информации Методы обработки информации Меликов, А.З. Ким, Чи Сон Пономаренко, Л.А. Методы анализа моделей мультисервисных беспроводных сетей связи с очередями вызовов нереального времени. Часть 2. Стратегия резервирования каналов Проблемы управления и информатики
description	Запропоновано числовий метод розрахунку показників якості обслуговування в мультисервісних бездротових стільникових мережах зв’язку, в яких допускається утворення обмеженої або необмеженої черги лише для трафіку нереального часу. Доступ викликів реального часу регулюється двопараметричною стратегією. Рішення щодо доступу нового чи хендовер-виклику реального часу приймається на підставі інформації про загальну кількість зайнятих каналів стільника.
format	Article
author	Меликов, А.З. Ким, Чи Сон Пономаренко, Л.А.
author_facet	Меликов, А.З. Ким, Чи Сон Пономаренко, Л.А.
author_sort	Меликов, А.З.
title	Методы анализа моделей мультисервисных беспроводных сетей связи с очередями вызовов нереального времени. Часть 2. Стратегия резервирования каналов
title_short	Методы анализа моделей мультисервисных беспроводных сетей связи с очередями вызовов нереального времени. Часть 2. Стратегия резервирования каналов
title_full	Методы анализа моделей мультисервисных беспроводных сетей связи с очередями вызовов нереального времени. Часть 2. Стратегия резервирования каналов
title_fullStr	Методы анализа моделей мультисервисных беспроводных сетей связи с очередями вызовов нереального времени. Часть 2. Стратегия резервирования каналов
title_full_unstemmed	Методы анализа моделей мультисервисных беспроводных сетей связи с очередями вызовов нереального времени. Часть 2. Стратегия резервирования каналов
title_sort	методы анализа моделей мультисервисных беспроводных сетей связи с очередями вызовов нереального времени. часть 2. стратегия резервирования каналов
publisher	Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
publishDate	2011
topic_facet	Методы обработки информации
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/207342
citation_txt	Методы анализа моделей мультисервисных беспроводных сетей связи с очередями вызовов нереального времени. Часть 2. Стратегия резервирования каналов / А.З. Меликов, Л.А. Пономаренко, Чи Сон Ким // Проблемы управления и информатики. — 2011. — № 5. — С. 89–97. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Проблемы управления и информатики
work_keys_str_mv	AT melikovaz metodyanalizamodelejmulʹtiservisnyhbesprovodnyhsetejsvâzisočeredâmivyzovovnerealʹnogovremeničastʹ2strategiârezervirovaniâkanalov AT kimčison metodyanalizamodelejmulʹtiservisnyhbesprovodnyhsetejsvâzisočeredâmivyzovovnerealʹnogovremeničastʹ2strategiârezervirovaniâkanalov AT ponomarenkola metodyanalizamodelejmulʹtiservisnyhbesprovodnyhsetejsvâzisočeredâmivyzovovnerealʹnogovremeničastʹ2strategiârezervirovaniâkanalov AT melikovaz metodianalízumodelejmulʹtiservísnihbezdrotovihmerežzvâzkuzčergamiviklikívnerealʹnogočasučastina2strategíârezervuvannâkanalív AT kimčison metodianalízumodelejmulʹtiservísnihbezdrotovihmerežzvâzkuzčergamiviklikívnerealʹnogočasučastina2strategíârezervuvannâkanalív AT ponomarenkola metodianalízumodelejmulʹtiservísnihbezdrotovihmerežzvâzkuzčergamiviklikívnerealʹnogočasučastina2strategíârezervuvannâkanalív AT melikovaz methodsforanalysisofmultiservicewirelesscellularcommunicationnetworkswithqueuesofnonrealtimecallspartiiguardchannelsstrategy AT kimčison methodsforanalysisofmultiservicewirelesscellularcommunicationnetworkswithqueuesofnonrealtimecallspartiiguardchannelsstrategy AT ponomarenkola methodsforanalysisofmultiservicewirelesscellularcommunicationnetworkswithqueuesofnonrealtimecallspartiiguardchannelsstrategy
first_indexed	2025-10-07T01:10:26Z
last_indexed	2025-10-08T01:04:59Z
_version_	1845373697876033536
fulltext	© А.З. МЕЛИКОВ, Л.А. ПОНОМАРЕНКО, ЧИ СОН КИМ, 2011 Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2011, № 5 89 УДК 621.394.74:519.872 А.З. Меликов, Л.А. Пономаренко, Чи Сон Ким МЕТОДЫ АНАЛИЗА МОДЕЛЕЙ МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ С ОЧЕРЕДЯМИ ВЫЗОВОВ НЕРЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ. Часть 2. СТРАТЕГИЯ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ КАНАЛОВ Введение Настоящая статья является продолжением статьи [1] и здесь сохраняются те же определения и обозначения. В этой части работы также исследуются модели мультисервисных беспроводных сотовых сетей связи, в которых обрабатываются трафики реального и нереального времени, при этом предполагается, что вызовы нереального времени могут буферироваться. Однако здесь, в отличие от [1], ис- следуются модели, в которых схема доступа базируется на стратегии резерви- рования каналов. Вкратце рассмотрим обзор некоторых результатов для моделей с подобной стратегией доступа. Прежде всего отметим, что для моделей без очередей одна по- хожая стратегия доступа предложена в [2]. В ней различается четыре типа вызовов: хендовер речевые вызовы (hv-вызовы), новые речевые вызовы (ov-вызовы), хендо- вер-вызовы данных (hd-вызовы) и новые вызовы данных (od-вызовы). Важность этих вызовов уменьшается в указанном порядке и для управления доступом вво- дится три пороговых параметра, которые ограничивают доступ разнотипных вы- зовов (кроме hv-вызовов) в зависимости от числа занятых радиоканалов. Указан- ная стратегия обобщает стратегию DTBR (Dual Threshold Bandwidth Reservation), предложенную в [3], в которой нет различия между новыми и хендовер-вызовами данных. В последней работе также предложена другая стратегия доступа, соглас- но которой общий пул каналов делится на три изолированные зоны: по одной зоне специально для речевых вызовов и вызовов данных и общая зона для сов- местного использования (Dynamic Partition — DP). Кроме того, в зоне каналов для речевых вызовов ограничивается доступ ov-вызовов. Для расчета показателей QoS моделей при использовании предложенных CAC в [2, 3] разработаны соответ- ствующие рекурсивные методы, которые учитывают специфическую структуру системы уравнений равновесия (СУР) для вероятностей состояний изучаемых мо- делей. Приближенный подход к расчету показателей QoS моделей при использо- вании указанных CAC изложен в [4]. В настоящей работе предложена новая стратегия доступа для моделей с оче- редями вызовов данных, которая обобщает известную полнодоступную стратегию доступа. В ней решение о доступе разнотипных речевых вызовов в каналы соты принимается на основе информации об общем числе занятых каналов соты. При этом допускается ограниченная или неограниченная очередь для hd-вызовов. Кроме того, здесь предложен новый подход к расчету показателей QoS моделей изучаемых сетей, который позволяет разработать простые вычислительные про- цедуры для приближенного вычисления всех показателей QoS изучаемых моде-  Работа поддержана исследовательским грантом университета Санджи за 2011 год (Республика Корея). 90 ISSN 0572-2691 лей. Разработанный приближенный метод расчета имеет высокую точность и низ- кую вычислительную сложность для моделей любой размерности, он основан на принципах фазового укрупнения состояний двумерных цепей Маркова [5]. 1. Описание модели и предложенной стратегии доступа Рассматривается изолированная сота интегрированной беспроводной сети связи, в которой обрабатываются речевые вызовы и пакеты данных (далее — вы- зовы данных). В сети действует фиксированная схема распределения каналов между ее сотами и данная сота имеет 1N радиоканалов. Эти каналы использу- ются совместно пуассоновскими потоками hv-, ov-, hd- и od-вызовов. Интенсив- ность x-вызовов обозначается ,x }.,,,{ odhdovhvx Предполагается, что среднее время занятия канала для одного речевого вызова (нового или хендовер) рав- но ,/1 v а соответствующий показатель для вызовов данных (новых или хендо- вер) равен ./1 d Прежде чем вводить предложенную нами стратегию доступа, отметим, что если в момент поступления od-вызова имеется хотя бы один свободный канал со- ты, то вызов принимается на обслуживание; в противном случае теряется. Однако если в момент поступления hd-вызова все каналы соты заняты, то он присоединя- ется к очереди (конечной или бесконечной длины). Доступ речевых вызовов осуществляется согласно следующей схеме:  если в момент поступления ov-вызова общее число занятых каналов мень- ше ,ovG ,0 NGov  то он принимается на обслуживание, в противном случае получает отказ;  если в момент поступления hv-вызова общее число занятых каналов мень- ше ,hvG ,NGG hvov  то он принимается на обслуживание, в противном слу- чае получает отказ. Проблема состоит в определении показателей QoS данной системы — веро- ятностей потери вызовов каждого типа и среднего числа hd-вызовов в очереди. 2. Приближенный метод расчета показателей QoS В данной системе стационарный режим существует при выполнении условия ,)( dhvd GN  где d — суммарная интенсивность поступления вызовов данных. Тогда в стационарном режиме состояние соты в произвольный момент времени описывается двумерным вектором ),,( dv nnn где vn и dn указывают количество речевых вызовов в каналах и суммарное число вызовов данных в си- стеме соответственно. Поскольку речевые вызовы обслуживаются в режиме блокировки и система консервативна (т.е. при наличии очереди вызовов данных простои каналов не допускаются), то в любом возможном состоянии n число hd-вызовов в каналах )( s dn и в очереди )( q d n определяется так: },,{min dv s d nnNn  ,)(  Nnnn dv q d где }.{0,max: xx  Следовательно, фазовое пространство состояний (ФПС) данной двумерной цепи Маркова определяется так: }....;,2,1,0,...,,1,0:{: NnnnGnS s dvdhvv  n (1) Согласно введенной стратегии доступа неотрицательные элементы Q-мат- рицы данной цепи ,),( nn q ,, Snn определяются из следующих соотношений: Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2011, № 5 91                     случаях,остальных в0 , если, , если, ,, если, ,, если, ,,1 если, ,,1 если, 2 1 2 2 1 1 enn enn enn enn enn enn nn, d s d vv s dvhv s dvd hv s dvovhv ov s dvv n n Nnn Nnn GnnG Gnn q (2) где ,:,: hvovvhdodd  ),0,1(1 e )1,0(1 e . Указанные выше показатели QoS данной системы определяются стационарным распределением вероятностей состояний модели. Так, пусть xP означает стацио- нарную вероятность потери вызовов типа ,x }.,,,{ odhdovhvx Тогда, исходя из предложенной стратегии доступа, находим, что эти величины определяются как со- ответствующие маргинальные распределения исходной марковской цепи: ,)()(:    S hv s dvhv GnnIpP n n (3)    Sn ov s dvov GnnIpP ),()(: n (4) ),()(: NnnIpP s dv S od   n n (5) где p(n) — стационарная вероятность состояния ,Sn )(AI — индикаторная функция события А. Среднее число hd-вызовов в очереди )( hdL определяется следующим образом: ,)(: 1     k hd kkL (6) где ,),()(:)(    S q d knpk n n (i, j) — символ Кронекера. Подход к решению проблемы определения стационарного распределения веро- ятностей состояний модели, основанный на использовании метода производящих функций, громоздкий и неконструктивен даже при простых схемах доступа (см [1]). В связи с этим ниже предлагается другой подход, позволяющий для приближенного расчета показателей QoS данной системы разработать простые алгоритмы. Ниже принимается следующее допущение: vdvd  , (соответ- ствующие обоснования для принятия данного допущения приводятся в [1]). Рассмотрим разбиение ФПС (1): ,,, 0 kkSSSS 'kk G k k hv    (7) где .}:{: knSS vk  n Иными словами, производится разбиение графа состоя- ний модели по значению первой компоненты вектора состояния. Классы состояний kS объединяются в укрупненное состояние , k и в ис- ходном пространстве состояний (1) строится функция укрупнения ,)(  kU n если ,,,1,0, hvk GkS n определяющая укрупненную модель, которая является одномерной цепью Марко- ва с фазовым пространством состояний }....,,1,0:{: ~ hvGkkS  Стационар- ные вероятности состояний исходной модели приближенно определяются так: ,...,1,0,...,,1,0,),(),()(),(  iGkSikkiikp hvkk (8) 92 ISSN 0572-2691 где }),(:)({ kk Siki  и } ~ :)({ Skk  — стационарные распределения веро- ятностей состояний внутри класса kS и укрупненной модели соответственно. Неотрицательные элементы Q-матрицы расщепленной модели с фазовым пространством состояний kS обозначим ),( jiqk . Исходя из (2) и (7), находим, что эти параметры определяются из следующих соотношений:            случаях.остальных в0 ,1 если),(min ,1, если ,1,1 если ),( ijkNi ijkNi ijkNi jiq d hd d k (9) Из формулы (9) видно, что стационарное распределение вероятностей состо- яний расщепленной модели с пространством состояний kS совпадает со стацио- нарным распределением вероятностей состояний модели M/M/N  k/ с завися- щими от состояний интенсивностями поступления вызовов и постоянной интен- сивностью обслуживания одного канала, равной .d Следовательно, при выполнении условия эргодичности (т.е. при ))( dd kN  стационарные вероятности состояний расщепленной модели с пространством со- стояний kS определяются так:                                 ,1 если),0( !)( )( ,1 если),0( ! )( kNi kNkN kN kNi i i k i hd kNkN hd d k i d k (10) где ,/: ddd  ,/: dhdhd  . !)(! )0( 1 0                     hd hd kN d kN i i d k kNkNi Поскольку условие эргодичности kNvd  должно выполняться для каж- дого ,...,,1,0 hvGk  то получаем условие эргодичности исходной модели: hvd GNv  (выше это условие было установлено интуитивно). Тогда при выпол- нении этого условия с учетом (10) из (2) получаем следующие соотношения для вы- числения интенсивности переходов между состояниями укрупненной модели:            случаях,остальных в0 ,1 если, ,1,1 если, ,1,10 если, ),( kkk kkGkG kkGk kkq v hvovkhv ovkv (11) где                     .1 если, ! )0( ,10 если, ! )0( : 1 0 1 0 hvov kG i i d k ov kG i i d k k GkG i Gk i hv ov Эти соотношения позволяют определить стационарное распределение веро- ятностей состояний укрупненной модели, которая описывается одномерным про- цессом размножения и гибели. Искомое распределение укрупненной модели определяется следующим образом: Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2011, № 5 93                             ,1 если),0( ! ,1 если),0( ! )( 1 0 1 0 hvov k i i k hv G hv v ov k i i k v GkG k Gk k k ov (12) где . !! )0( 1 1 1 00 1 0                                 hv ov ovov G Gk k i i k hv G hv v G k k i i k v kk Используя (10)–(12), после некоторых преобразований получаем следующие приближенные формулы для расчета показателей QoS (3)–(6): ; ! )0(1)()( 1 0 1 0                kG i i d k G k hvhv hvhv i kGP (13) ; ! )0(1)()( 1 0 1 0                kG i i d k G k G Gk ov ovovhv ov i kkP (14) ; ! )0(1)( 1 00              kN i i d k G k od i kP hv (15) , ))(1( )( !)( )0()( 0 2         hvG k hd hd kN d khd k k kN kL (16) где )./(:)( kNvkv hdhd  Теперь рассмотрим частный случай исследуемой стратегии доступа, когда не де- лается различия между новыми и хендовер-вызовами речевого трафика, т.е. предпо- лагается, что hvov GG  и .NGhv  Иными словами, имеется лишь один пороговый параметр. Стационарное распределение вероятностей состояний расщепленной моде- ли при этом определяется также с помощью соотношений (10). Однако вероятности состояний укрупненной модели в данном случае определяются так: ,...,,1),0( ! )( 1 0 hv k i i k v Gk k k       где . ! )0(, ! )0( 1 0 1 1 1 0                      hvhv G k k i i k v iG j j d ii kj Для этого случая из (13) и (14) имеем . ! )0(1)(( 1 0 1 0                kG i i d k G k hvhvov hvhv i kGPP Величины odP и hdL определяются из (15) и (16) соответственно. Предложенный подход может использоваться и для расчета моделей с иссле- дуемой здесь стратегией доступа и с ограниченной очередью hd-вызовов. По- скольку аналогичные формулы для расчета моделей со стратегией отсечения при- ведены в Приложении работы [1], здесь они опускаются. 3. Численные результаты Некоторые результаты численных экспериментов приведены на рис. 1–6, при этом на рис. 1–3 показаны зависимости показателей QoS модели от значения двух пороговых параметров при фиксированном значении общего числа каналов. Здесь 94 ISSN 0572-2691 приводятся графики исследуемых показателей QoS для следующих исходных данных: ,20N ,14hvG ,2,0ov ,1,0hv ,5od ,2hd .1,0v Из этих графиков видно, что увеличение значения одного из порогов (в допустимой области) благоприятно воздействует лишь на вероятность потери вызовов соот- ветствующего типа. Так, в этих экспериментах увеличение значения порога ovG уменьшает вероятность потери ov-вызовов, при этом увеличиваются остальные три показателя QoS: .,, hdodhv LPP Как и следовало ожидать, ovhv PP  при hvov GG  (см. формулы (3) и (4)). Также отметим, что увеличение значения ин- тенсивности каждого трафика и (или) уменьшения интенсивности их обслужива- ния увеличивают значения указанных показателей QoS (рис. 2 и рис. 3). 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Pod Gov ov  0,6 d  0,7 Рис. 2 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 Pov Phv v lgPv Рис. 4 14 12 10 8 6 4 2 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 d  3 d  2 v lgLhd Рис. 6 Нами изучено поведение показателей QoS (3)–(6) относительно изменения нагрузок речевых вызовов (аналогичные исследования выполнялись также и для нагрузок вызовов данных, однако из-за ограниченности объема работы соответ- ствующие результаты здесь не приводятся). Некоторые результаты показаны на рис. 4–6. В них исходные данные выбраны так: ,20N ,14hvG ,5ovG ,2,0ov ,1,0hv ,5od ,2hd при этом на рис. 4 принимается, что .2d Анализ этих графиков показывает, что изучаемые показатели QoS изме- няются плавно относительно изменения нагрузок входящих трафиков. Эти иссле- 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Pv Gov Pov Phv Рис. 1 0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Lhd Gov d  0,7 d  0,6 Рис. 3 14 12 10 8 6 4 2 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 d  3 d  2 v lgPod Рис. 5 Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2011, № 5 95 дования очень важны с точки зрения определения чувствительности оптимальных (в определенном смысле) значений параметров используемой стратегии доступа относительно изменения параметров трафиков. Мы исследовали точность разработанных здесь приближенных процедур вычис- ления показателей QoS и пришли к выводу, что соответствующие алгоритмы имеют достаточно высокую точность. Поскольку подобные результаты показаны в первой части статьи, то из-за ограниченности объема работы они здесь не приводятся. Отметим также, что определенный интерес представляет сравнительный ана- лиз показателей QoS предложенной здесь стратегии и стратегии, основанной на схеме отсечения [1]. В обеих стратегиях общее число каналов фиксированно, а варьируемыми являются параметры ovG и hvG (в предложенной стратегии) и ovR и hvR (в стратегии, основанной на схеме отсечения). Очевидно, что пове- дение показателей QoS модели относительно изменения указанных варьируемых параметров идентично. Некоторые сравнения показаны на рис. 7–10, где цифра 1 указывает кривую показателя QoS при использовании стратегии, основанной на схеме отсечения, а цифра 2 — аналогичную кривую при использовании предложенной стратегии до- ступа. Выбраны такие исходные данные: ,20N ,14hvG ,2,0ov ,1,0hv ,5od ,2hd ,1,0v .6,0d В указанных графиках на оси абсцисса обо- значен параметр предложенной стратегии )( ovG и, как указывалось выше, он соот- ветствует параметру ovR стратегии, основанной на схеме отсечения. Из этих графиков видно, что для выбранных исходных данных показатели QoS, которые определяют уровень обслуживания речевых вызовов, существенно лучше при применении стратегии отсечения, а для показателей QoS вызовов дан- ных предпочтительной является предложенная здесь стратегия доступа. Однако следует ожидать, что при других значениях исходных данных стратегия, основан- ная на схеме резервирования каналов, будет предпочтительной для вызовов речи, и наоборот, при определенных исходных данных стратегия отсечения окажется предпочтительной для вызовов данных. Gov 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Phv 2 1 Рис. 8 Gov Lhd10 – 3 0 2 4 6 8 1 12 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 Рис. 10 Gov 1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 Pov Рис. 7 Gov 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Pod 1 2 Рис. 9 96 ISSN 0572-2691 4. Выбор эффективных значений параметров стратегии доступа Как и в [1], здесь также можно рассмотреть задачу нахождения множества эф- фективных значений (МЭЗ) пороговых параметров, при которых удовлетворяется за- данный уровень качества обслуживания разнотипных вызовов. Пусть при фиксиро- ванных нагрузках заданы верхние пределы для возможных значений вероятностей потерь разнотипных вызовов и средней длины очереди hd-вызовов (или среднего времени ожидания их в очереди). Требуется найти такие значения пороговых пара- метров ovG и ,hvG чтобы удовлетворить заданным ограничениям. Указанная задача математически записывается так: требуется найти такие пары ),,( hvov GG ,hvov GG  при которых выполняются следующие ограничения: ,hvhvP  ,ovovP  ,ododP  ,hdhd lL  (17) где hddovhv l,,,  — заданные величины. Для решения задачи (17) может использоваться алгоритм, разработанный в [1]. С его помощью выполнены численные эксперименты. Исходные данные те- стовых задач (17) для гипотетической модели, как и в [1], выбраны так: ,20N ,2,0ov ,1,0hv ,2od ,1hd ,1,0v 2d . Для наглядности резуль- таты решения задачи (17) при различных ограничениях на значения вероятностей потери разнотипных заявок показаны в виде таблицы, где символ  означает, что задача не имеет решения. Таблица Номер варианта εov εod εhv εhd ],[  ovov GG Ghv  10 Ghv  13 Ghv  16 1 15E  02 E  09 E  03 E  11  [7, 7] [7, 7] 2 15E  03 E  08 E  03 E  10  [10, 11] [10, 11] 3 5E  02 E  08 14E  03 E  10 [9, 10] [9, 10] [9, 10] 4 5E  02 5E  07 14E  03 2E  05 [9, 10] [9, 13] [9, 16] 5 5E  02 5E  09 14E  03 2E  05  [9, 11] [9, 11] 6 7E  02 2E  09 4E  03 2E  10  [8, 10] [8, 10] 7 E  02 2E  08 3E  03 2E  08  [11, 13] [11, 13] 8 4E  02 2E  08 12E  03 2E  08 [9, 9] [9, 13] [9, 13] 9 3E  02 2E  08 E  01 2E  08 [10, 10] [10, 13] [10, 13] 10 9E  02 2E  08 E  02 2E  08 [8, 8] [8,13] [8, 13] Как отмечалось выше, поведение показателей QoS модели относительно из- менения варьируемых параметров ,ovG hvG (в предложенной стратегии) и ,ovR hvR (в стратегии, основанной на схеме отсечения) идентично. Поэтому интерес представляет сравнение МЭЗ при различных стратегиях доступа в случаях, когда исходные данные модели остаются неизменными. В этой связи следует отметить, что при всех ограничениях (сверху) на показатели QoS изучаемой модели, ука- занные в таблице из работы [1], МЭЗ задачи (17) представляет собой пустое мно- жество. Иными словами, следует ожидать, что при одних и тех же значениях чис- ла каналов соты, нагрузках и желаемых диапазонах изменения значений показате- лей QoS одна из этих стратегий будет удовлетворять этим ограничениям, а другая — нет. Поскольку обе стратегии имеют одинаковую степень сложности реализации, то в каждом конкретном случае необходимо серьезно исследовать выбор соответствующей стратегии доступа. Отметим также, что вопросы чувствительности МЭЗ относительно изменения нагрузок при стратегии доступа, основанной на схеме отсечения, обсуждались в первой части данной работы [1]. Здесь эффективные значения пороговых пара- метров введенной стратегии доступа, найденные в результате решения зада- чи (17), также сохраняются в достаточно широком интервале изменения нагрузок. Это обстоятельство объясняется плавным изменением изучаемых показателей QoS относительно нагрузок разнотипных трафиков (см. рис. 4–6). Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2011, № 5 97 Заключение В настоящей статье предложен метод численного исследования моделей мульти- сервисных беспроводных сетей связи, в которых осуществляется обработка речевых вызовов и вызовов данных. Доступ разнотипных речевых вызовов регулируется с по- мощью двухпараметрической стратегии, ограничивающей доступ новых и хендовер речевых вызовов в зависимости от числа занятых каналов соты. Вызовы данных мо- гут образовать очередь конечной или бесконечной длины. Рассмотрены задачи расче- та показателей QoS системы при заданных значениях числа каналов, нагрузок разно- типных вызовов и параметров введенной стратегии доступа. Также рассмотрена одна задача выбора необходимых значений параметров введенной стратегии доступа, удо- влетворяющей заданным уровням качества обслуживания разнотипных вызовов. Приведены результаты сравнительного анализа показателей QoS модели при различ- ных стратегиях доступа. Меліков А.З., Пономаренко Л.А., Чі Сон Кім МЕТОДИ АНАЛІЗУ МОДЕЛЕЙ МУЛЬТИСЕРВІСНИХ БЕЗДРОТОВИХ МЕРЕЖ ЗВ’ЯЗКУ З ЧЕРГАМИ ВИКЛИКІВ НЕРЕАЛЬНОГО ЧАСУ. Частина 2. СТРАТЕГІЯ РЕЗЕРВУВАННЯ КАНАЛІВ Запропоновано числовий метод розрахунку показників якості обслуговування в мультисервісних бездротових стільникових мережах зв’язку, в яких допуска- ється утворення обмеженої або необмеженої черги лише для трафіку нереаль- ного часу, а доступ викликів реального часу регулюється двопараметричною стратегією. Рішення щодо доступу нового чи хендовер-виклику реального часу приймається на підставі інформації про загальну кількість зайнятих каналів стільника. Melikov A.Z., Ponomarenko L.A., Che Soong Kim METHODS FOR ANALYSIS OF MULTISERVICE WIRELESS CELLULAR COMMUNICATION NETWORKS WITH QUEUES OF NONREAL TIME CALLS. Part II. GUARD CHANNELS STRATEGY Numerical method to calculate the quality of service (QoS) metrics of multiservice wireless cellular communication networks is proposed. Here finite or infinite queue for nonreal time traffic is allowed while access of real time traffic is regulated by two-parametric strategy. Decision for access of new and handover calls of real time traffic is chosen on basis of the number of busy channels in a cell. 1. Меликов А.З., Пономаренко Л.А., Чи Сон Ким. Методы анализа моделей мультисервисных беспроводных сетей связи с очередями вызовов нереального времени. Часть 1. Стратегия отсечения // Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и ин- форматики». — 2011. — № 4. — С. 113–126. 2. Ogbonmwan S.E., Wei L. Multi-threshold bandwidth reservation scheme of an integrated voice/ data wireless network // Comput. Com. — 2006. — 29, N 9. — P. 1504–1515. 3. Call admission control for voice/data integrated cellular networks: performance analysis and comparative study / B. Li, L. Li, B. Li, K.M. Sivalingam, X.R. Cao // IEEE J. of Selected Areas on Com. — 2004. — 22, N 4. — P. 706–718. 4. Melikov A.Z., Ponomarenko L.A., Kim C.S. Numerical investigation of a multithreshold access strategy in multiservice cellular wireless networks // Cybernetics and Systems Analysis. — 2009. — 45, N 5. — P. 680–691. 5. Ponomarenko L., Kim C.S., Melikov A. Performance analysis and optimization of multi-traffic on communication networks. — Heidelberg; Dordtrecht; London; New York : Springer, 2010. — 208 р. Получено 21.02.2011 После доработки 19.04.2011

Методы анализа моделей мультисервисных беспроводных сетей связи с очередями вызовов нереального времени. Часть 2. Стратегия резервирования каналов

Institution

Ähnliche Einträge