Самуйлов Константин Евгеньевич
Доктор технических наук
Профессор, заведующий кафедрой,
кафедра теории вероятностей и кибербезопасности
1978
Окончил Университет дружбы народов по специальности «Математика».
1985
Защитил кандидатскую диссертацию «Системы массового обслуживания ограниченной емкости и их приложение к анализу информационно-вычислительных систем» на факультете вычислительной математики и кибернетики МГУ имени М.В. Ломоносова по специальности «Теория вероятностей и математическая статистика».
1991
Присвоено звание доцента.
1996 – 2014
Заведующий кафедрой систем телекоммуникаций РУДН; начальник отдела информационно-технологического обеспечения естественнонаучных факультетов управления информационно-технологического обеспечения РУДН.
2005
Защитил докторскую диссертацию «Методы анализа и расчета сетей сигнализации и мультисервисных сетей с одноадресными и многоадресными соединениями» в Московском техническом университете связи и информатики по специальности «Системы, сети и устройства телекоммуникаций».
2006
Присвоено звание профессора.
2014 – 2023
Заведующий кафедрой прикладной информатики и теории вероятностей РУДН.
2017 – 2023
Директор института прикладной математики и телекоммуникаций (ИПМиТ) РУДН.
2023 – н.в.
Заведующий кафедрой теории вероятностей и кибербезопасности РУДН.
2023 – н.в.
Директор института компьютерных наук и телекоммуникаций.
Преподавание
Читает для студентов курсы:
- «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»;
- «Современные концепции инфокоммуникаций»;
- «Современные концепции управления инфокоммуникациями».
Наука
- Изучает прикладные аспекты теории вероятностей и случайных процессов, теории массового обслуживания и математической теории телетрафика, методы анализа производительности сетей 5G / 6G, механизмы распределения ресурсов в гетерогенных беспроводных сетях, методы анализа социальных сетей и больших данных и др.
- Приглашенный профессор в Технологических университетах города Лаппеенранта и Хельсинки, Финляндия; в МТУСИ и Московской международной высшей школе бизнеса (Мирбис); в Университете г. Пиза, Италия. Был членом ИК11 МСЭ-Т и рабочей группы 6.7 TC6 IFIP. Работал в ряде научно-исследовательских проектов — COST IRACON и INTERACT, в проектах научных фондов РФФИ и РНФ, TEKES (Финляндия) и таких компаний, как Nokia, Telecom Finland, VTT, Ростелеком, МГТС, МТС и др.
- Автор более 250 научных работ (из них в Scopus — 258, в WoS — 185), включая 5 монографии, 27 свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ, 3 патента. Индекс Хирша: Scopus — 22, WoS — 17, РИНЦ — 22.
- За последние 5 лет опубликовал 8 учебников и учебных пособий, один учебник с грифом «Рекомендовано ФГКОУ ВПО «Академия Федеральной службы безопасности Российской Федерации» в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Информационная безопасность телекоммуникационных систем».
- Член редколлегий 7 журналов ВАК, Scopus и WoS — «Вестник РУДН. Серия математика, информатика, физика», «Управление большими системами», «Автоматика и вычислительная техника (Латвия, Рига)», «Вестник Санкт-Петербургского университета «Прикладная математика и информатика», «Вестник Томского госуниверситета «Управление, вычислительная техника и информатика», «Труды учебных заведений связи», «Современные информационные технологии и ИТ-образование».
Научные интересы
- проектирование сетей связи следующего поколения (NGN);
- системы поддержки операционной и бизнес-деятельности компаний связи (NGOSS/BSS);
- математическая теория телетрафика мультисервисных сетей.
Монографии:
-
Самуйлов К.Е. Методы анализа и расчета сетей ОКС 7. Монография // М. Изд-во РУДН, 2002. - 291 с.
-
Аджемов А.С., Самуйлов К.Е.и др. Принципы построения сети ОКС 7 на ЕСЭ Российской Федерации. Монография. // М. Изд. ФГУП ЦНИИС, 2004. - 246 с.
-
Наумов В.А., Самуйлов К.Е., Яркина Н.В. Теория телетрафика мультисервисных сетей: Монография. // М.: Изд-во РУДН, 2007. - 191 с.
-
Самуйлов К.Е., Чукарин А.В., Яркина Н.В. Бизнес-процессы и информационные технологии в управлении телекоммуникационными компаниями. - М.: Альпина Паблишерз. - 2009. - 442 с.
Yarkina N., Correia L.M., Moltchanov D., Gaidamaka Y., Samouylov K. Multi-tenant resource sharing with equitable-priority-based performance isolation of slices for 5G cellular systems // Computer Communications, 188, 39-51. 2022.
Нарезка сети — многообещающий метод, обеспечивающий многопользовательскую работу в сотовых системах пятого поколения (5G). Однако эффективная реализация этого метода на радиоинтерфейсе требует адекватной политики распределения ресурсов, которая обеспечивает изоляцию сегментов и учитывает неоднородность услуг и их требования к производительности. Мы предлагаем новую схему нарезки, направленную на изоляцию производительности слайсов, эффективное использование емкости и справедливое распределение ресурсов между всеми пользователями. Политика гарантирует минимальную скорость передачи данных для всех пользователей слайса, пока их количество остается в пределах установленного контрактом лимита, но при этом обеспечивает более высокие скорости передачи данных при наличии доступной емкости. В частности, мы включаем лучшие функции полных политик разделения и общего доступа, обеспечивая при этом гибкость и настройку для сетевых операторов. Предлагаемая схема основана на итеративном решении задачи выпуклого программирования, характеризующейся полиномиальной сложностью, что делает ее пригодной для реализации в режиме реального времени. Также предложены сопутствующие алгоритмы. Наши численные результаты показывают, что предложенная схема нарезки способна обрабатывать разнородный трафик и обеспечивает изоляцию срезов по производительности, сохраняя при этом использование ресурсов на уровне полного совместного использования. В зависимости от параметров системы предложенная схема позволяет на порядок повысить вероятность потери сеанса по сравнению со статическим слайсингом, сохраняя при этом скорости передачи пользовательских данных, сопоставимые со скоростью полной схемы разделения, и улучшая средний показатель удовлетворенности пользователей до 90%. В целом предлагаемая схема приводит к более эффективному использованию ресурсов по сравнению с политиками нарезки, в которых изоляция слайсов обеспечивается посредством резервирования путем установки фиксированных верхних или нижних границ емкости.
Daraseliya A., Sopin E., Moltchanov D., Koucheryavy Y., Samouylov K. Performance of Offloading Strategies in Collocated Deployments of Millimeter Wave NR-U Technology // IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2022.
Ожидается, что новая технология радио (NR), работающая в диапазоне миллиметровых волн (mmWave), будет использоваться в зонах с высокой и изменчивой нагрузкой трафика, таких как городские площади, торговые центры и т.д. Последнее может привести к нарушению качества обслуживания (QoS). Чтобы решить эту проблему, 3GPP предложил нелицензируемую технологию NR (NR-U), которая может использовать полосу частот 60 ГГц. В этой статье мы исследуем развертывание базовых станций (БС) NR-U, одновременно работающих в лицензированных и нелицензированных диапазонах mmWave в присутствии конкурирующего трафика WiGig, где пользователи NR-U могут использовать нелицензированный диапазон, пока выполняются требования к скорости сеанса. С этой целью мы используем инструменты стохастической геометрии, цепей Маркова и систем массового обслуживания со случайными требованиями к ресурсам, чтобы одновременно зафиксировать механизм сосуществования NR-U/WiGig и динамику обслуживания сеансов при наличии ухудшений канала, специфичных для mmWave. Затем мы приступаем к сравнению производительности различных стратегий выгрузки, используя вероятность возможной потери сеанса в качестве основной интересующей метрики. Наши результаты показали тривиальное поведение вероятности коллизии в нелицензионном диапазоне по сравнению с более низкочастотными системами. Базовая стратегия, при которой сеанс переносится на нелицензированный диапазон только тогда, когда в лицензированном диапазоне нет доступных ресурсов, обеспечивает наилучшую производительность. Стратегия выгрузки, при которой сеансы с более высокими требованиями, чем в среднем, немедленно направляются на нелицензированный диапазон, приводит к потере производительности всего на 2-5%. Наихудшая производительность наблюдается, когда сеансы с меньшими требованиями, чем в среднем, выгружаются на нелицензированный диапазон.
Moltchanov D., Gaidamaka Y., Ostrikova D., Beschastnyi V., Koucheryavy Y., Samouylov K. Ergodic outage and capacity of terahertz systems under micromobility and blockage impairments // IEEE Transactions on Wireless Communications, 21(5), 3024-3039. 2021.
Ожидается, что терагерцовые (ТГц) системы связи станут основной технологией, позволяющей использовать радиоинтерфейс в сотовых системах шестого поколения (6G). Однако, используя чрезвычайно узкие диаграммы направленности антенн как на стороне базовой станции (BS), так и на стороне пользовательского оборудования (UE), эти системы страдают не только от динамической блокировки, но и от микромобильности UE. Чтобы смягчить влияние обоих факторов, можно использовать механизм множественного подключения, позволяющий UE оставаться подключенным к нескольким BS одновременно и переключаться между ними в случае потери активного соединения. В этой работе мы разрабатываем математическую основу для нахождения вероятности отключения и спектральной эффективности, связанной с различными степенями мультисвязности в среде динамической блокировки и микромобильности для различных вариантов конструкции поиска луча. Наши результаты показывают, что наличие микромобильности UE может оказать положительное влияние на производительность системы. В частности, мультисвязность позволяет улучшить эффективность использования частот и спектральную эффективность для малой и средней плотности блокираторов (до 0,5 ед/м2) до уровня идеальной системы с нулевым временем поиска луча. Кроме того, более высокие коэффициенты усиления наблюдаются для более высоких степеней мультисвязности (например, больше двух) по сравнению с системой только с нарушениями блокировки. Однако для более высоких плотностей блокаторов наблюдается обратный эффект.
Daraseliya A., Korshykov M., Sopin E., Moltchanov D., Andreev S., Samouylov K. Coexistence analysis of 5G NR unlicensed and WiGig in millimeter-wave spectrum // IEEE Transactions on Vehicular Technology, 70(11), 11721-11735. 2021.
Ожидается, что новые сотовые системы 5G New Radio (NR), которые могут работать в диапазоне частот миллиметрового диапазона (mmWave), будут предлагать более широкую полосу пропускания. Они должны быть развернуты в густонаселенных районах, где нагрузка трафика имеет высокую степень изменчивости, что может привести к узким местам пропускной способности. Одним из вариантов смягчения последствий последнего является одновременное использование радиоресурсов, доступных в нелицензируемых диапазонах мм-волн, например, на частоте 60 ГГц. В этой работе мы рассматриваем сосуществование технологий NR на основе mmWave (NR-U) и WiGig и учитываем эффекты направленности, распространения и блокировки, характерные для mmWave. Путем дальнейшего включения характеристик рабочего цикла и работы с произвольным доступом мы создаем математическую основу, которая способна охарактеризовать достижимые скорости передачи данных для пользователей NR-U, которые одновременно работают как в лицензированном, так и в нелицензированном диапазоне миллиметровых волн. Наши численные результаты показывают, что скорость, достигаемая такими устройствами, в первую очередь регулируется начальным размером окна конкуренции, который, в свою очередь, сильно зависит от параметров системы и среды. Мы сообщаем об оптимальных значениях окон конкуренции для широкого диапазона плотностей блокировщиков и пользователей, а также конфигураций антенных решеток.
Begishev V., Sopin E., Moltchanov D., Pirmagomedov R., Samuylov A., Andreev S., Samouylov K. Performance analysis of multi-band microwave and millimeter-wave operation in 5G NR systems // IEEE Transactions on Wireless Communications, 20(6), 3475-3490. 2021.
В условиях блокировки путей распространения радиоволн миллиметрового диапазона (mmWave) в сценариях с плотной подвижной связью требуются передовые методы для сохранения непрерывности сеанса в системах 5G New Radio (NR). В этой работе мы используем инструменты стохастической геометрии и теории очередей, а также полагаемся на моделирование распространения на основе стандартов 3GPP, чтобы сформулировать математическую основу, которая фиксирует динамику обслуживания пользовательского оборудования (UE) на уровне сеанса, поддерживающего многодиапазонную работу. Соответственно, базовая станция (BS) NR с частотой менее 6 ГГц используется для временного обслуживания сеансов со строгими требованиями к пропускной способности, которые испытывают сбои в BS mmWave NR. Мы рассчитываем ключевые показатели производительности, ориентированные на пользователя и систему, включая вероятность разрыва новых и текущих сеансов, а также использование радиоресурсов. Наши численные результаты подтверждают, что использование микроволновых БС для обслуживания сеансов миллиметрового диапазона возможно только в условиях небольшого трафика. В частности, наличие требовательного к пропускной способности миллиметрового трафика увеличивает вероятность разрыва сеанса в диапазоне ниже 6 ГГц, а также снижает его использование. Кроме того, поддержка радиочастот ниже 6 ГГц может не улучшить использование ресурсов БС миллиметрового диапазона, поскольку многие сеансы миллиметрового диапазона сбрасываются во время их обслуживания вследствие частых ситуаций отключения, вызванных блокировкой.
Samuylov A., Moltchanov D., Kovalchukov R., Pirmagomedov R., Gaidamaka Y., Andreev S., Samouylov K. Characterizing resource allocation trade-offs in 5G NR serving multicast and unicast traffic // IEEE Transactions on Wireless Communications, 19(5), 3421-3434. 2020.
Использование остронаправленных диаграмм направленности антенн как для точки доступа (AP), так и для пользовательского оборудования (UE) в новых системах нового радио (NR) на основе миллиметровых волн (mmWave) по своей сути выгодно для одноадресных передач, обеспечивая расширение диапазона покрытия и, в конечном итоге, приводит к снижению требуемой плотности точек доступа NR. С другой стороны, эффективное использование ресурсов для обслуживания многоадресных сеансов требует более узкой направленности антенны, что приводит к компромиссу между этими двумя типами трафика, что в конечном итоге влияет на варианты развертывания системы. В этой работе с помощью инструментов теории очередей и стохастической геометрии мы разрабатываем аналитическую структуру, охватывающую как аспекты расстояния, так и связанные с трафиком точки доступа NR, обслуживающие смешанный многоадресный и одноадресный трафик. Наши численные результаты показывают, что процесс обслуживания одноадресных сеансов серьезно переоценен, когда (i) доля одноадресных сеансов значительна, (ii) интенсивность поступления пространственных сеансов высока или (iii) время обслуживания многоадресных сеансов больше, чем у одноадресных сеансов. Чтобы сбалансировать вероятность разрыва сеанса многоадресной и одноадресной рассылки, требуется явное определение приоритетов. Кроме того, для заданной части многоадресных сеансов меньшая направленность антенны в точке доступа NR, характеризующаяся меньшим расстоянием между точками доступа (ISD) NR, приводит к лучшей производительности с точки зрения вероятностей разрыва многоадресного и одноадресного сеанса. Стремясь увеличить ISD, а также сохранить вероятность отбрасывания на целевом уровне, обслуживание сеансов многоадресной рассылки возможно по механизмам одноадресной рассылки, но это приводит к ухудшению производительности для практических конфигураций антенн NR AP. Однако этот подход может стать возможным, когда станут доступными решетки с большим количеством антенных элементов. Разработанная нами математическая структура может использоваться для оценки параметров точки доступа NR при обработке смеси многоадресных и одноадресных сеансов, а также для определения нижней границы плотности точек доступа NR, которая необходима для обслуживания определенного сочетания многоадресных и одноадресных сеансов, типы одноадресного трафика с их целевыми требованиями к производительности.
Begishev V., Moltchanov D., Sopin E., Samuylov A., Andreev S., Koucheryavy Y., Samouylov K. Quantifying the impact of guard capacity on session continuity in 3GPP new radio systems // IEEE Transactions on Vehicular Technology, 68(12), 12345-12359. 2019.
Динамическая блокировка путей распространения радиоволн миллиметрового диапазона (mmWave) плотными движущимися толпами людей требует передовых методов для сохранения непрерывности сеанса связи в системах New Radio (NR). Для дальнейшего повышения производительности пользователей за счет балансировки вероятностей прерывания новых и текущих сеансов мы исследуем концепцию защитной пропускной способности — резервирование части радиоресурсов на базовых станциях NR исключительно для сеансов, уже принятых для обслуживания. С этой целью мы разрабатываем детальную математическую модель, учитывающую ключевые эффекты в системах миллиметрового диапазона, включая высоту взаимодействующих объектов, геометрию и мобильность блокиратора, схемы модуляции и кодирования и геометрию антенной решетки, а также особенности радиораспространения и организации очередей. Используя модель, которая позволяет сеансам изменять свои требования к ресурсам во время обслуживания, мы демонстрируем, что резервирование даже небольшой части пропускной способности (менее 10%) исключительно для сеансов, уже принятых системой, позволяет повысить непрерывность сеанса за счет небольшого роста вероятности обрыва нового сеанса, а также небольшого снижения загрузки ресурсов (примерно 5–7%). Кроме того, показано, что резервирование лучше работает в условиях перегрузки и с сеансами, требующими высокой скорости передачи данных, что делает его особенно полезным для систем NR. Наши результаты показывают, что пропускная способность системы с резервированием является жизнеспособным вариантом для улучшения непрерывности сеанса, который может использоваться сетевыми операторами в сочетании с другими методами, такими как множественное подключение, для обеспечения удобства пользователей.
Markova E., Moltchanov D., Gudkova I., Samouylov K., Koucharyavy Y. Performance assessment of QoS-aware LTE sessions offloading onto LAA/WiFi systems // IEEE Access, 7, 36300-36311. 2019.
Ожидается, что системы сотовой связи пятого поколения (5G) будут использовать различные радиоинтерфейсы. В этих неоднородных условиях 4G системы LTE будут по-прежнему иметь особое значение, обеспечивая обслуживание на относительно большой территории, не охваченной новой радиотехнологией 3GPP. Однако нехватка радиоресурсов ниже 6 ГГц, а также постоянно растущие потребности в пользовательском трафике требуют эффективной стратегии загрузки сети LTE. В этой статье мы рассматриваем и сравниваем две стратегии разгрузки сеансов LTE, включая разгрузку LAA и Wi-Fi. Хотя по замыслу система LAA поддерживает гарантии качества обслуживания (QoS) с точки зрения минимальной пропускной способности, гарантированная производительность все же может быть нарушена перераспределением ресурсов при соблюдении обязательных критериев справедливости. Для оценки и сравнения производительности этих схем мы разрабатываем аналитическую модель, которая учитывает специфику системы лицензированного вспомогательного доступа LTE (LAA) на основе рабочего цикла с контролем допуска соединения (CAC), механизмом перераспределения ресурсов и реалистичной эластичностью. характер трафика. В качестве частного случая разработанной платформы мы также рассматриваем передачу сеансов LTE с поддержкой QoS в обычный WiFi. Наши численные результаты показывают, что разгрузка Wi-Fi характеризуется значительно большим количеством разгруженных сеансов. Однако это преимущество достигается за счет серьезного снижения производительности с точки зрения гарантированной минимальной пропускной способности. Внедряя процедуры CAC, LAA эффективно решает эту проблему. Мы пришли к выводу, что разгрузка Wi-Fi сеансов LTE с поддержкой QoS может использоваться только в условиях небольшой интенсивности трафика. С другой стороны, разгрузка в систему LAA на основе расписания позволяет сохранить QoS в широком диапазоне статистических данных входящего трафика.
Kovalchukov R., Moltchanov D., Samuylov A., Ometov A., Andreev S., Koucheryavy Y., Samouylov K. Analyzing effects of directionality and random heights in drone-based mmWave communication // IEEE Transactions on Vehicular Technology, 67(10), 10064-10069. 2018.
Использование дронов в качестве воздушных точек доступа (AAP) является многообещающей концепцией для быстрого и по запросу расширения покрытия сети и пропускной способности. Технология связи миллиметрового диапазона (mmWave) в принципе может обеспечивать более высокие скорости передачи данных, что делает использование AAP более эффективным. Расширяя традиционные (планарные) соображения стохастической геометрии, мы строим новую трехмерную модель связи миллиметрового диапазона с помощью дронов, которая учитывает высокую направленность передачи, а также случайную высоту взаимодействующих объектов. Выбрав отношение сигнал-помеха в качестве основного интересующего параметра, мы оцениваем производительность системы, уделяя особое внимание влиянию «вертикального» измерения на воздушное соединение миллиметрового диапазона. Мы также показываем, что точная оценка производительности возможна только с помощью упрощенных моделей для определенных диапазонов входных параметров.