Анализ модели схемы доступа к радиоресурсам беспроводной сети с прерыванием обслуживания пользователей

В связи с развитием телекоммуникационных беспроводных сетей последующих поколений, в частности сетей на базе технологии LTE, повышается спрос на высокоскоростные услуги, а также увеличивается число их пользователей. Это приводит к экспоненциальному росту объема передаваемого в мобильных сетях трафика. Согласно последним данным ведущих участников телекоммуникационного рынка, таких как, например, компания Cisco Systems, объем трафика, генерируемого в современных мобильных сетях, увеличится на 46 процентов в период с 2016 по 2021 года. В то же время повышаются требования к уровню качества обслуживания пользователей. Стремительный рост трафика в условиях предоставления пользователям мобильных сетей широкого спектра высококачественных мультимедийных услуг приводит к нехватке доступного частотного диапазона. Данная проблема становится главной в развитии современных технологий беспроводной связи. В связи с этим операторы сотовых сетей предлагают различные методы ее решения, например, применение системы LAA (англ. Licensed Assisted-Access) или LSA (англ. Licensed Shared Access). Эти системы позволяют более эффективно использовать имеющиеся частотные ресурсы. Помимо этого, в рамках реализации различных технологий для обеспечения требуемого уровня качества обслуживания пользователей могут быть применены такие механизмы управления радиоресурсами, как снижение мощности передачи данных и прерывание обслуживания пользователей. Модели реализующие такие механизмы могут быть описаны в виде систем массового обслуживания (СМО) с ненадежными приборами. В работе построена модель соты беспроводной сети, представленная в виде СМО, приборы которой находятся в случайной среде. Состояние случайной среды может изменяться, что с технической точки зрения эквивалентно уменьшению или увеличению мощности передачи сигнала. Снижение мощности может привести к прерыванию обслуживания пользователей. Предложены точный и приближенный методы для расчета стационарного распределения вероятностей состояний модели.

In connection with the development of next-generation wireless networks based on LTE technology, demands for high-speed services are increasing leading to an exponential increase in the volume of traffic generated in mobile networks. According to the latest data from Cisco Systems, this volume will increase by 46 percent by 2021. At the same time, requirements for the level of quality of service (QoS) are increasing. The rapid growth of traffic in the conditions of providing users with a wide range of high-quality multimedia services leads to a lack of available frequency resources. This problem becomes the main one in the development of modern wireless technologies. In this regard, cellular network operators offer various methods for its solution, for example, using the LAA (Licensed Assisted-Access) or LSA (Licensed Shared Access) systems allowing more efficient use of available frequency resources. In addition, in the framework of the implementation of various technologies to ensure the required QoS, radio resource management mechanisms (RRM) such as reducing data transmission power and interrupting users’ service can be applied. Models implementing such mechanisms can be described as queuing systems (QS) with unreliable servers. In the paper, a model of a wireless network cell is constructed, presented in the form of a QS, servers of which are in a random environment (RE). RE state can change, which is technically equivalent to a decrease or increase in the transmission power. Reducing power may interrupt users’ service. Exact and approximate methods are proposed for calculating the stationary probability distribution of the model.