Математическая теория телетрафика

Создана теория ресурсных систем массового обслуживания – отличие от классической теории в том, что в ресурсных СМО заявки могут занимать дополнительные ресурсы, помимо приборов и мест ожидания. Это значительно расширяет спектр моделируемых систем и кардинально решает проблему анализа сетей 5G, в которых для обслуживания сессий выделяются радиоресурсы. В рамках теории разработан комплекс моделей ресурсных систем массового обслуживания и алгоритмы расчета вероятностных характеристик для оценки показателей качества обслуживания сетей 5G.

Разработана модель схемы доступа к радиоресурсам сети, предоставляющей пользователям услуги, генерирующие потоковый и/или эластичный трафик. В модели учтено приоритетное управление, реализованное за счет прерывания и/или снижения скорости передачи менее приоритетного трафика, и/или с помощью резервирования ресурсов. Модель построена таким образом, что любой изпотоков может соответствовать как потоковому, так и эластичному трафику, т.е. характеризоваться фиксированным и переменным требованием к ресурсам сети. Результаты показали, что компромисс производительности диктуется предлагаемой нагрузкой трафика запросов с наивысшим приоритетом. Важная особенность – смешанная стратегия позволяет улучшить использование ресурсов до 95 %, что на 10–15% выше по сравнению со схемой с полным резервированием, при этом обеспечивая изоляцию между типами трафика в условиях высокой нагрузки.

Разработаны алгоритмы и механизмы:

• разделения ресурсов
• нарезки сетей
• передачи низкоскоростного трафика со сверхнадежной передачей данных и ультрамалой задержкой и высокоскоростного трафика широкополосного доступа
• блокировки путей прямой видимости в сетях миллиметрового диапазона

Разработана модель динамической блокировки линии:

• прямой видимости от устройства до базовой станции (БС)
• прямой связи между устройствами в промышленных развертываниях сетей связи

Отличие модели в том, что для развертываний коммерческих сетей 5G-NR в городских условиях была учтена специфика объектов, блокирующих путь распространения радиоволн. Исследования показали высокую чувствительность вероятности прямой видимости к высотам абонентских устройств и БС. Прямая связь между оконечными устройствами возможна только в разряженных развертываниях или же на очень небольшой дистанции, не превышающей 5-10 м.

Для концепции нарезки ресурсов сети для построения математической модели совместного обслуживания низкоскоростного трафика со сверхнадежной передачей данных и ультрамалой задержкой и высокоскоростного трафика широкополосного доступа на базовой станции (БС) канала связи 5G+ NR:

• Разработана модель схемы доступа к ресурсам сети, предоставляющей пользователям услуги с гарантированной скоростью передачи данных, т. е. генерирующие потоковый трафик. Особенность модели – схема доступа к ресурсам сети основана и на реализации совместного доступа к части имеющихся ресурсов, и на приоритизации обслуживания, построенной на прерывании. Схема доступа к ресурсам сети позволила увеличить использование ресурсов сети до 15% и показала:
• эффективность в диапазоне небольших нагрузок в использовании физических ресурсов БС и емкостей слайсов
• значимое повышение эффективности при поддержке предоставления услуг для большего числа слайсов

Решение проблемы оценки сценариев ультраплотных сетей с ультрамалыми задержками

• Создана теория стохастического анализа беспроводных сетей 5G. Проблемы заключаются в учете ряда случайных факторов:
• расположения пользователя относительно базовой станции
• наличия прямой видимости между приемной и передающей антеннами
• присутствия блокиратора прямой видимости и др.

Формализация и решение задач реализовано методами точечных случайных процессов и методами стохастической геометрии.

Beschastnyi, Vitalii, Ostrikova, Darya, Moltchanov, Dmitri, Gaidamaka, Yuliya, Koucheryavy, Yevgeni, Samouylov, Konstantin Balancing Latency and Energy Efficiency in mmWave 5G NR Systems With Multiconnectivity (Балансировка задержки и энергоэффективности в системах mmWave 5G NR с возможностью мультиподключения) //IEEE Communications Letters. 8; 1952-1956. 2022

Yarkina, Natalia, Correia, Luis M., Moltchanov, Dmitri, Gaidamaka, Yuliya, Samouylov, Konstantin Multi-tenant resource sharing with equitable-priority-based performance isolation of slices for 5G cellular systems (Многопользовательское совместное использование ресурсов с изоляцией производительности на основе справедливого приоритета для сотовых систем 5G.) //Computer Communications. 39-51. 2022

Stepanov, Nikita, Moltchanov, Dmitri, Begishev, Vyacheslav, Turlikov, Andrey, Koucheryavy, Yevgeni Statistical Analysis and Modeling of User Micromobility for THz Cellular Communications (микромобильности пользователей ТГц сотовой связи) //IEEE Transactions on Vehicular Technology. 1; 725-738. 2022

Stepanov N., Turlikov A., Begishev V. Balancing the Data Transmission and Random Access Phases in 6G mMTC Radio Technologies (Балансировка фаз передачи данных и произвольного доступа в радиотехнологиях 6G mMTC) //IEEE Communications Letters. 44927. 2023

Topornin, Nikolai, Pyatkina, Darya, Bokov, Yuri Government regulation of the Internet as instrument of digital protectionism in case of developing countries (Государственное регулирование Интернета как инструмент цифрового протекционизма в развивающихся странах) //Journal of Information Science. 595-608. 202