Модель обслуживания трафика одноадресных и многоадресных соединений высокочастотной сети 5G

Многоадресные соединения широко применяются в традиционных проводных и беспроводных сетях, поскольку они позволяют значительно улучшить спектральную эффективность при наличии пользователей, заинтересованных в одном и том же контенте. Тем не менее, поддержке такого типа услуг в будущих системах 5G New Radio (NR) до сих пор уделялось внимание лишь в небольшой степени. Передача данных в таких системах будет вестись в миллиметровом диапазоне длин волн, особенностью которого является необходимость прямой видимости между устройствами, участвующими в соединении. Одной из задач в сетях, построенных на основе миллиметровых точек доступа, является задача нахождения оптимального расположения точек доступа для обеспечения зоны покрытия сети устойчивой связью. В этой статье, применяя методы как теории массового обслуживания, так и стохастической геометрии, разрабатывается модель базовой станции 5G NR (BS), одновременно обслуживающей трафик одноадресных и многоадресных соединений. Для построенной модели с помощью имитационного моделирования проводится анализ таких показателей эффективности, как вероятность сброса одноадресных и многоадресных сессий, а также коэффициент использования системных ресурсов. Результаты численных экспериментов показывают, что наличие многоадресного трафика серьезно снижает производительность обслуживания одноадресных сессий. Кроме того, этот эффект усиливается при увеличении расстояния между соседними базовыми станциями. На основании этого, можно сделать вывод о том, что для обеспечения гарантированных показателей обслуживания в подобных системах необходим явный механизм резервирования ресурсов NR BS.

Modeling Mixture of Unicast and Multicast Communications in 5G High Frequency Networks

Multicasting is widely used in conventional wired and wireless networks as it allows significantly improving resource utilization in presence of users interested in the same content. However, the support of this type of service in prospective 5G New Radio (NR) systems has received only little attention so far. NR systems operating in millimeter wave (mmWave) frequency, a feature of which is the need for direct visibility between devices involved in the connection. One of the tasks in NR systems is the problem of finding the optimal location of access points to provide a network with a stable connection. In this paper, merging the tools of queuing theory and stochastic geometry we develop a model of 5G NR base station (BS) serving a mixture of unicast and multicast traffic. We validate our model against computer simulations using multicast/unicast session drop probabilities and system resource utilization as metrics of interest. Our numerical results illustrate that the presence of multicast type of traffic severely compromises performance of unicast sessions. Furthermore, this effect is amplified when the inter-site distance (ISD) between BSs increases. Thus, to satisfy prescribed performance guarantees in terms of unicast and multicast session drop probabilities, explicit resource reservation mechanism at NR BS might be required.