Разработка моделей и алгоритмов нарезки радиоресурсов и приоритетного доступа в беспроводной сети 6G

Наука

Проекты и исследования

Компьютерные науки

Год 2023-2024

Департамент Научный центр моделирования беспроводных сетей новых поколений

Теги сеть 5G/6G беспроводная сеть нарезка радиоресурсов перераспределение ресурсов приоритетный доступ приоритетное обслуживание система массового обслуживания (СМО) СМО с орбитами управляемая СМО ресурсная СМО показатели эффективности нарезки машинное обучение генетический алгоритм нейронная сеть

Идея проекта

Технология нарезки сети (англ. Network Slicing) предназначена для проектирования, разделения и организации виртуальных сетевых ресурсов. Основная проблема — проектирование такой модели динамического перераспределения ресурсов между сегментами, чтобы обеспечить выполнение гарантий по качеству обслуживания, задержке и количеству поддерживаемых устройств. Разрабатываемый в проекте комплекс моделей схем приоритетного доступа в беспроводной сети с нарезкой радиоресурсов позволит управлять настройкой параметров системы.

В отличие от моделей с приоритетным обслуживанием упорядоченных по приоритету нескольких классов трафика, в моделях, которые будут разработаны, один механизм приоритетного доступа будет применяться к одному типу трафика за счет прерывания сессий, а другой механизм — к другому типу трафику за счет снижения скорости передачи сессии. Для моделирования ожидания начала передачи потокового трафика и приостановки его обслуживания будет применена система с орбитами, позволяющая настраивать параметры возвращения сессий в систему по сравнению с системами и очередями.

Механизм распределения нагрузки между сегментами ресурсов будет моделироваться при помощи управляемой системы массового обслуживания с гистерезисным занятием сегментов. Ранее для нарезки радиоресурсов управляемые системы массового обслуживания не применялись. Модель приоритетного доступа со случайным требованием к объему ресурса будет отличаться от известных тем. Будет происходить зависимое занятие ненадежного ресурса каждого типа в двухресурсной системе массового обслуживания. Ранее ресурсные системы исследовались только с независимым занятием разных ресурсов.

Реализация данного проекта будет иметь важное значение при проектировании телекоммуникационных систем и управлении ресурсами для обеспечения сверхбыстрой и надежной связи в сегментах сети, таких как расширенная мобильная широкополосная сеть (eMBB), критическая связь (CriC), массовый Интернет вещей (MIoT) и Enhanced Vehicular to Everything (eV2X).

Задачи

Разработать модели приоритетного доступа в беспроводной сети с нарезкой радиоресурсов для нескольких классов трафика с применением механизмов снижения скорости передачи и мощности.
Разработать модели приоритетного перераспределения ресурса между сегментами беспроводной сети с применением механизмов прерывания и приостановки сессии.
Разработать алгоритмы для расчета показателей эффективности обслуживания пользователей и эффективности нарезки, настройки параметров перераспределения ресурсов.

Область применения

Полученные результаты могут быть применены при проектировании и оптимизации сотовых систем связи.

Перечень РИД по проекту

Леонтьева К.А., Гебриал И.Е.З., Бурдина К.П., Бурцева С.А., Власкина А.С. К анализу политики перераспределения ресурса в управляемой системе массового обслуживания для нарезки сети 5G // В сборнике: Информационно-телекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем. Материалы Всероссийской конференции с международным участием. Москва, 2023. С. 82–86.
Леонтьева К.А., Гебриал И.Е. З., Бурдина К.П., Бурцева С.А., Власкина А.С., Кочеткова И.А. Расчет стационарного распределения вероятностей состояний модели нарезки радиоресурсов для заданной политики перераспределения ресурса между двумя виртуальными операторами // Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 2023662074, 06.06.2023. Заявка № 2023661391 от 02.06.2023.

Цели проекта

По сравнению с существующей технологией виртуализации нарезка сети обеспечивает более гибкую и эффективную реализацию для создания открытой сети 5G. Основной проблемой здесь становится проектирование такой модели распределения ресурсов, а также динамического перераспределения между сегментами с течением времени с учетом загруженности сети, чтобы обеспечить выполнение гарантий по качеству обслуживания, задержке и количеству поддерживаемых устройств.

Руководитель проекта Все участники

Кочеткова Ирина Андреевна

Российский университет дружбы народов, г. Москва, с.н.с., к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной информатики и теории вероятностей РУДН.

Результаты проекта

Ожидаемые результаты:

Решение сформулированных задач будет базироваться на комплексном применении хорошо зарекомендовавших себя на международном и российском уровне математических аппаратах теории массового обслуживания, теории случайных процессов, теории надежности, математической теории телетрафика, стохастической геометрии. Будут использованы методы искусственного интеллекта, машинного обучения.

Разработают модели приоритетного доступа в беспроводной сети с нарезкой радиоресурсов для нескольких классов трафика с применением механизмов снижения скорости передачи, приостановки и прерывания сессии, снижения мощности.

Разработают модели приоритетного перераспределения ресурса между сегментами беспроводной сети с применением механизмов прерывания и приостановки сессии, снижения скорости передачи и мощности сигнала в виде управляемых систем массового обслуживания.

Предложат алгоритмы для анализа и расчета показателей эффективности обслуживания пользователей и эффективности осуществления нарезки, настройки параметров перераспределения ресурсов с использованием методов машинного обучения, включая генетический алгоритм, нейронные сети.

Предыдущий проект

Инженерные науки

Разработка моделей и алгоритмов для анализа показателей эффективности функционирования технологии радиодоступа мобильных сетей шестого поколения 6G терагерцового диапазона частот

Следующий проект

Математика

Квадратуры и разностные схемы со сверхстепенной сходимостью