СМО с прерыванием обслуживания для моделирования нарезки радиоресурсов в беспроводных сетях 5G

Для исследования механизма нарезки радиоресурсов в беспроводных сетях 5G с динамическим распределением ресурса построена модель мультисервисной системы массового обслуживания сложной структуры с потоковым и эластичным трафиком, резервированием и приоритизацией. Свойство мультисервисности отражает гетерогенность услуг, технологий и оборудования сетей 5G, эластичный трафик моделирует обеспечение наилучшего из возможного качества предоставления услуги, являющееся одной из особенностей механизма нарезки радиоресурсов, а механизмы резервирования ресурса и прерывания обслуживания неприоритетных заявок учитывают неоднородность требований к качеству предоставления услуг при нарезке радиоресурсов сети. Модель предполагает параметризацию с учетом специфики беспроводного канала связи; для иллюстрации в статье ограничения на объем ресурса для каждого класса заявок определяются для значений параметров модели при технологии радиодоступа 5G Новое Радио. В качестве показателей качества обслуживания рассматриваются вероятность блокировки доступа в систему и вероятность прерывания обслуживания заявки каждого класса, а также коэффициент использования ресурса системы. Полученные численные результаты показывают, что наиболее эффективной из пяти рассмотренных в работе схем доступа к радиоресурсам является схема, основанная на приоритетном обслуживании с прерыванием и без резервирования. Эта схема позволяет добиться пятидесятипроцентного выигрыша по количеству требуемого ресурса по сравнению со схемами доступа без прерывания или с полным резервированием. Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

In this paper, a complex model of multiservice queueing system with streaming and elastic traffic, reservation and prioritization is built to investigate the mechanism of network slicing in 5G with dynamic resource allocation. The multiservice property reflects the heterogeneity of services, technologies and equipment of 5G networks, elastic traffic models the best QoS provision, which is one of the features of slicing mechanism, and the resource reservation and preemption mechanisms for non-priority sessions take into account the heterogeneity of the QoS requirements in network slicing. The model assumes parameterization by accounting for the specifics of wireless channel. For illustration, in the article, the restrictions on the amount of resources for each class of sessions are determined for the 5G New Radio. As QoS metrics, we consider the drop probability and the pre-emption probability for each class of sessions, as well as the system resource utilization. The obtained numerical results show that the most efficient of the considered schemes is the preemptive priority scheme without resource reservation. This scheme allows to achieve 50% gain in terms of the resource requirement as compared to the schemes without preemption or with complete reservations. Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.