Анализ вероятностно-временных характеристик схем доступа с прерыванием обслуживания в телекоммуникационных беспроводных сетях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.17, кандидат наук Острикова Дарья Юрьевна

• Острикова Дарья Юрьевна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Острикова Дарья Юрьевна

Список основных обозначений

Введение

ГЛАВА 1 Построение моделей схем доступа в беспроводных сетях с трафиком многоадресной передачи и прерыванием обслуживания

1.1. Особенности управления радиоресурсами

в телекоммуникационных беспроводных сетях

1.2. Модели схем доступа с трафиком многоадресной передачи

1.3. Модели схем доступа с прерыванием обслуживания

1.4. Постановка задачи исследований

ГЛАВА 2 Анализ вероятностно-временных характеристик моделей

схем доступа с трафиком многоадресной передачи

2.1. Мультисервисная модель с мультипликативным распределением

вероятностей

2.2. Построение модели с групповым обслуживанием

2.3. Анализ вероятностно-временных характеристик формирования

группы многоадресной передачи

ГЛАВА 3 Модель схемы доступа с прерыванием обслуживания

3.1. Построение модели совместного использования ресурсов

3.2. Рекуррентный алгоритм расчета стационарного распределения

3.3. Расчет и анализ среднего числа заявок в очереди с прерванным

обслуживанием

ГЛАВА 4 Анализ вероятностных характеристик прерывания обслуживания модели схемы доступа к ресурсам совместного использования

4.1. Модель распределения нагрузки между ресурсами совместного и

индивидуального использования

4.2. Рекуррентный алгоритм расчета вероятностных характеристик

модели

4.3. Численный анализ вероятностных характеристик прерывания

обслуживания

Заключение

Библиография

Список основных обозначений

с

К = {1,..., к}

е

е 0к в

к"1 = С / в а = е / к

у-1

Ь = е / у

ик

т

У В

ж

Схемы доступа с трафиком многоадресной передачи

- Число приборов

- Множество типов заявок

- Интенсивность входящего потока заявок £-типа

- Интенсивность входящего потока заявок

- Средняя длина заявки £-типа

- Средняя длина заявки

- Среднее время обслуживания заявки

- Интенсивность предложенной нагрузки

- Средняя длина интервала формирования группы заявок

- Среднее число заявок, поступающих за один интервал формирования группы заявок

- Состояние заявок £-типа: щ = 1 получена хотя бы одна заявка к-типа, щ = 0 отсутствуют заявки к-типа

- Число заявок в очереди

- Состояние прибора: у = 1 прибор занят, у = 0 прибор свободен

- Вероятность блокировки заявки

- Среднее время ожидания в очереди

- Среднее время обслуживания заявок к-типа

Схемы доступа к ресурсам совместного использования

г - Длина очереди

С - Число надежных приборов

С - Число ненадежных приборов

Я - Интенсивность входящего потока заявок

ц~х - Среднее время обслуживания заявки

р = Я// - Интенсивность предложенной нагрузки

а - Интенсивность отказа ненадежных приборов

/ - Интенсивность восстановления ненадежных приборов

П - Число заявок на надежных приборах

п - Число заявок на ненадежных приборах

щ - Число заявок в очереди, ожидающих начала обслуживания

т2 - Число заявок в очереди, обслуживание которых было прервано

по причине отказа ненадежных приборов т = щ + щ - Число заявок в очереди

I - Число заявок в очереди и на ненадежных приборах

^ - Состояние ненадежных приборов: ^ = 1 все приборы исправны,

^ = 0 все приборы неисправны В - Вероятность блокировки заявки

Q - Среднее число заявок в очереди

^ - Среднее число заявок в очереди, ожидающих начала

обслуживания

^ - Среднее число заявок в очереди с прерванным обслуживанием

^ - Вероятность того, что обслуживание хотя бы одной заявки

будет прервано

/2 - Вероятность того, что обслуживание конкретной заявки будет

прервано

Е1 - Вероятность того, что обслуживание ни одной заявки не будет

прервано при отказе ненадежных приборов Е2 - Вероятность того, что обслуживание конкретной заявки не

будет прервано при отказе ненадежных приборов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ вероятностно-временных характеристик схем доступа с прерыванием обслуживания в телекоммуникационных беспроводных сетях»

Введение

Актуальность темы исследования. В настоящее время в мире продолжается активное распространение телекоммуникационных беспроводных сетей последующих поколений на базе технологии LTE (Long Term Evolution) [19, 35, 67, 72, 75, 76, 80, 92, 93], поддерживающих высокие скорости передачи данных, что позволяет операторам предоставлять широкий перечень мультимедийных услуг. Стремительный рост пользователей мобильных сетей, а также числа интеллектуальных устройств (от светофоров до медицинского оборудования), способных подключаться к сети без участия человека, увеличение спроса на высокоскоростные услуги, такие как, например, видео с высоким качеством разрешения, приводят к экспоненциальному росту трафика, передаваемого в мобильных сетях [65, 66, 91, 97]. При этом увеличиваются требования пользователей к качеству предоставляемых услуг [65, 66, 106]. Описанные тенденции и ограниченность частотного спектра неизбежно ведут к тому, что в сетях четвертого поколения (4th Generation, 4G) [17, 19, 22, 65, 79, 107] в ближайшее время, вероятно, возникнет проблема нехватки мощностей (capacity crunch) [66, 129, 131]. Разрабатывающиеся стандарты мобильных сетей пятого поколения (5th Generation, 5G) [22, 65, 66, 106, 131] смогут решить эту проблему за счет современных технологий, направленных как на более эффективное использование частотных ресурсов, так и привлечение дополнительных ресурсов. Одним из подходов к решению проблемы является передача данных в многоадресном режиме - «точка - много точек» (point-to-multipoint), или, по-другому, технология мультивещания (multicast) [23, 41, 81, 85, 88, 109, 134 139]. Многоадресный режим доступа к ресурсам изначально использовался в проводных сетях [23, 41]. В беспроводных сетях, начиная с третьего поколения (3ed Generation, 3G), для данной цели была разработана отдельная подсистема для предоставления мультимедийных услуг в широковещательном и многоадресном режимах MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service) [19, 70, 71, 73, 74, 76, 114, 140].

Одной из услуг, предоставляемых c использованием подсистемы MBMS, является восстановление файлов (file repair procedure) [7, 8, 12, 60, 74, 78, 105, 114, 117, 138], т.е. повторная их передача в случае повреждения или потери. Многоадресный режим доступа к ресурсам используется при передаче файла по заданному расписанию или при превышении порога на число запросов на его восстановление. Поступающие запросы обслуживаются не последовательно, а группами. В настоящее время в спецификациях международного консорциума 3GPP (3rd Generation Partnership Project), посвященных MBMS [74], основное внимание уделено одноадресному режиму (unicast) [23, 24] восстановления файлов, при этом не определены конкретные алгоритмы восстановления файлов в многоадресном режиме. В связи с этим существует необходимость в проведении

дополнительных исследований в данной области. Поскольку восстановление файлов можно условно разделить на два этапа: формирование группы многоадресной передачи и управление доступом к ресурсам при передаче сегментов файлов разных типов, то возникает необходимость в исследовании обоих аспектов. Существующие исследования в основном ориентированы на имитационное моделирование [78, 105, 114, 117].

Таким образом, в связи с тем, что в настоящее время не существует общепринятого подхода к осуществлению процедуры восстановления файлов в многоадресном режиме, актуальной является задача разработки математических моделей для исследования процесса формирования группы многоадресной передачи и управления доступом к ресурсам при передаче сегментов файлов разных типов в виде схем доступа с трафиком многоадресной передачи.

Второй подход, основанный на привлечении дополнительных ресурсов, может быть реализован посредством совместного их использования владельцем и арендатором-оператором под контролем третьей стороны. Правила взаимодействия трех сторон определяет регулирующая система совместного использования лицензированных частот (Licensed Shared Access, LSA) [26, 27, 44, 87, 94, 95, 98, 99, 100, 103, 104, 118, 119, 121, 125, 128, 129, 147]. Абсолютный приоритет доступа к ресурсам совместного использования имеет их владелец . Для оператора они временно доступны , что может приводить к прерыванию обслуживания пользователей при возврате ресурсов их владельцу [87, 98, 129]. Следовательно, с точки зрения оператора, наибольший интерес представляет анализ именно показателей прерывания обслуживания.

Ввиду изложенного, актуальной является задача оптимального распределения нагрузки между ресурсами совместного и индивидуального использования оператора, при котором показатели прерывания обслуживания пользователей были бы минимальны. Поскольку в существующих спецификациях [98, 99, 100] не прописаны четкие алгоритмы доступа оператора к ресурсам совместного использования, возникает необходимость разработки моделей для анализа совместного использования ресурсов в виде схем доступа с прерыванием обслуживания.

Степень разработанности темы. Для анализа вероятностно-временных характеристик (ВВХ) схем доступа с трафиком многоадресной передачи и прерыванием обслуживания, таких как, вероятность блокировки, средняя задержка передачи данных, вероятность простоя ресурсов, вероятность прерывания обслуживания, среднее число пользователей, которым недоступна услуга, применяются математические модели с групповым обслуживанием [48, 49, 61, 62, 90], прозрачными заявками [81, 85, 88, 109, 139] и ненадежными приборами [1, 28, 29, 31, 32, 37, 38, 39, 50, 51, 56, 59, 96, 101, 111, 112, 113, 115, 116, 120, 130, 146]. При построении и анализе таких моделей используется аппарат теории вероятностей [2, 68], теории случайных процессов [110], теории массового

обслуживания [13, 21, 57, 82] и математической теории телетрафика [3, 5, 41, 81, 83, 108]. Большой вклад в исследования в данной области внесли следующие ученые: Л.Г. Афанасьева [77], Г.П. Башарин [2, 3, 4, 5, 81, 82], П.П. Бочаров [13, 83], В.М. Вишневский [14, 15, 16, 17, 143, 144, 145], Ю.В. Гайдамака [18, 81, 86, 89, 141], Б.В. Гнеденко [20, 21], Г.П. Климов [30], А.Е. Кучерявый [22, 35], Е.А. Кучерявый [ 35, 129, 103], С.П. Моисеева [126, 127, 142], В.А. Наумов [40, 41, 122], А.П. Пшеничников [34], А.В. Печинкин [13, 51, 52, 53, 54, 55, 83], В.В. Рыков [33, 56, 133, 143], К.Е. Самуйлов [5, 41, 61, 86, 89, 102, 103, 122, 135, 136, 141], С.Н. Степанов [36, 64], И.И. Цитович [63], С.Я. Шоргин [141], С.Ф. Яшков [69], M.L. Chaudhry [90], M.F. Neuts [123], V.B. Iversen [108], F.P. Kelly [110], O. Martikainen [109], K.W. Ross [132], T.L. Saaty [57], J. Virtamo [84, 109, 124] и др.

Цели и задачи исследования. Проведенный анализ особенностей восстановления файлов в многоадресном режиме и совместного использования ресурсов позволяет сформулировать следующую цель диссертационного исследования - математические модели схем доступа в телекоммуникационных беспроводных сетях с трафиком многоадресной передачи и прерыванием обслуживания для анализа вероятностно-временных характеристик восстановления файлов и совместного использования ресурсов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии из 147 наименований на русском и английском языках. Результаты диссертации изложены на 121 странице. Текст иллюстрируется 48 рисунками и 8 таблицами.

Глава 1 посвящена исследованию особенностей построения моделей схем доступа в беспроводных сетях как с трафиком многоадресной передачи, так и прерыванием обслуживания. В разделе 1.1 исследованы особенности управления ресурсами в беспроводных сетях последующих поколений, включая многоадресный режим доступа к ресурсам с использованием подсистемы MBMS и совместное использование ресурсов в соответствии с системой LSA. В разделе 1.2 проведен аналитический обзор моделей схем доступа с трафиком многоадресной передачи, а также построена модель процесса подключения пользователей к услугам многоадресной передачи в сети LTE. В разделе 1.3 исследованы модели управления ресурсами в беспроводных сетях, в частности, построена модель соты

Т грт! U U

сети LTE со схемой повторного использования частот для управления межсотовой интерференцией, проведен обзор схем доступа к ресурсам, реализующих механизмы прерывания обслуживания. При написании разделов 1.1-1.3 диссертации использовались публикации [6, 9, 42, 43, 46, 58] при участии автора.

В главе 2 построены модели схем доступа с трафиком многоадресной передачи для анализа восстановления файлов в многоадресном режиме передачи данных. В разделе 2.1 для исследования процесса управления доступом к ресурсам

при восстановлении файлов разных типов в многоадресном режиме строится мультисервисная модель с эластичным трафиком, которая учитывает многоадресную передачу в отличие от ранее известных моделей с эластичным трафиком, передаваемым только в одноадресном режиме. Для данной модели показано, что стационарное распределение вероятностей имеет мультипликативный вид. В разделе 2.2 строится модель формирования группы многоадресной передачи в виде системы массового обслуживания (СМО) с групповым обслуживанием, в которой время формирования группы определяется как сумма независимых случайных величин - временных интервалов, в отличие от

известных СМО с групповым обслуживанием М / Оа'Ь /1 с временем формирования группы, определяемым числом заявок. Получены уравнения для стационарного распределения вероятностей. Раздел 2.3 посвящен анализу основных ВВХ, а также численному решению задачи оптимизации длины случайного интервала формирования группы. Для написания разделов 2.1-2.3 диссертации использовались публикации [7, 8, 12, 60, 138] при участии автора.

В главах 3 и 4 для анализа вероятностных характеристик прерывания обслуживания схем доступа к ресурсам совместного использования построены две модели в виде СМО с одновременными отказами ненадежных приборов и конечной очередью. При этом в главе 3 построена модель в виде СМО только с ненадежными приборами. В разделе 3.1 проведено построение модели с учетом двух случайных процессов (СП). В разделе 3.2. разработан рекуррентный алгоритм расчета стационарного распределения вероятностей состояний. В разделе 3.3 предложен алгоритм расчета основной характеристики системы - среднего числа заявок в очереди с прерванным обслуживанием, и проведен ее численный анализ. Ранее данную характеристику можно было найти численным решением системы уравнений равновесия (СУР). При написании разделов 3.1-3.3 диссертации использовались публикации [10, 11, 25, 26, 44, 45, 47, 87, 137] при участии автора.

В главе 4 разработана модель совместного использования ресурсов в виде СМО с надежными и ненадежными приборами для анализа вероятностей прерывания обслуживания пользователей. В данной модели происходит приоритетное занятие надежных приборов, в отличие от ранее известных СМО с приоритетным занятием одного ненадежного прибора, одним надежным прибором и бесконечной очередью. В разделе 4.1 проводится построение модели, и получены основные соотношения для вычисления ее стационарных характеристик. Матрица интенсивностей переходов между состояниями модели получена в блочном трехдиагональном виде. В разделе 4.2 разработан рекуррентный алгоритм для частного случая модели, когда число надежных и ненадежных приборов равно

единице. В разделе 4.3 рассмотрен сценарий совместного использования ресурсов на примере аэропорта и мобильного оператора, а также проведен численный анализ основных ВВХ модели. Для написания разделов 4.1-4.3 диссертации использовались публикации [27, 103] при участии автора.

Наиболее значимые результаты диссертации оформлены в виде лемм и утверждений, часть результатов - в виде следствий. Дополнения и пояснения к полученным результатам сформулированы в виде замечаний. Для проведения численного анализа были разработаны программные средства в средах Scilab и MATLAB (Matrix Laboratory).

Степень достоверности и апробация результатов. Полученные в диссертации результаты достоверны за счет использования строгих и апробированных математических методов теории вероятностей, теории марковских случайных процессов, теории массового обслуживания, математической теории телетрафика. Обоснованность результатов подтверждается вычислительным экспериментом, проведенным на базе близких к реальным исходных данных.

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и семинарах: 15-ой Международной конференции «International Conference on Next Generation Wired/Wireless Networking» NEW2AN (Санкт-Петербург, 2015 г.); 6-ой Международной конференции «International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems» ICUMT (Санкт-Петербург, 2014 г.); XXXII Международной конференции «International Seminar on Stability Problems for Stochastic Models» ISSPSM (Тронхейм, Норвегия, 2014 г.); VIII и IX Международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии и ИТ образование» (Москва, 2013 и 2014 гг.); VII, VIII и IX Международной отраслевой научно-технической конференции «Технологии информационного общества» (Москва, 2013 - 2015 гг.); Всероссийской научной конференции «Современные тенденции развития теории и практики управления в системах специального назначения» (Москва, 2013 г.); Всероссийской конференции (с международным участием) «Информационно-телекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем» ИТТММ (Москва, 2012 - 2015 гг.); 55-ой научной конференции МФТИ «Проблемы фундаментальных и прикладных естественных и технических наук в современном информационном обществе» (Москва, 2012 г.); конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы» в рамках Международного форума информатизации и Международного конгресса «Коммуникационные технологии и сети» (Москва, 2013 г.).

Личный вклад. Результаты диссертационной работы в области разработок моделей и последующего их анализа получены автором самостоятельно, программные средства разработаны при его непосредственном участии.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 13 печатных работах, из которых 4 - в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Основные результаты работы. Таким образом, для достижения сформулированной выше цели исследований в диссертационной работе решаются следующие актуальные задачи:

1. Построение мультисервисной модели с эластичным трафиком многоадресной передачи для анализа схемы доступа для восстановления файлов в беспроводной сети.

2. Построение и анализ модели процесса формирования группы многоадресной передачи в виде СМО с групповым обслуживанием и временем формирования группы как суммы случайных интервалов, а также решение задачи оптимизации средней длины интервала формирования группы.

3. Построение модели схемы доступа к ресурсам совместного использования в виде СМО с одновременными отказами ненадежных приборов и конечной очередью, разработка рекуррентного алгоритма для расчета среднего числа заявок в очереди с прерванным обслуживанием

4. Построение модели схемы доступа к ресурсам совместного использования в виде СМО с одновременными отказами ненадежных приборов, надежными приборами и конечной очередью, расчет и анализ вероятностей прерывания обслуживания.

глава 1

Построение моделей схем доступа в беспроводных сетях

С ТРАФИКОМ МНОГОАДРЕСНОЙ ПЕРЕДАЧИ И ПРЕРЫВАНИЕМ ОБСЛУЖИВАНИЯ

1.1. Особенности управления радиоресурсами в телекоммуникационных беспроводных сетях

В настоящее время в мире широкое распространение получили мобильные сети четвертого поколения 4G, характеризующиеся повышенными требованиями к качеству обслуживания и высокими скоростями передачи данных [22, 93, 106]. В 2008 году сектор радиосвязи Международного союза электросвязи (МСЭ, International Telecommunication Union, ITU) определил набор требований для стандарта международной подвижной беспроводной широкополосной связи 4G, получившего название IMT-Advanced (International Mobile Telecommunications Advanced) [17, 22, 67, 92, 93], в частности, были установлены требования к скорости передачи данных: от 100 Мбит/с для пользователей с высокой мобильностью (от 10 км/ч до 120 км/ч) и от 1 Гбит/с для пользователей с низкой мобильностью (до 10 км/ч). В 2012 году официальный статус сетей 4G был присвоен двум спецификациям [107] - WirelessMAN-Advanced или, по-другому, WiMAX Release 2 (Worldwide Interoperability for Microwave Access) [17] и LTE Advanced [22, 92, 93]. При этом, стоит заметить, что на настоящий момент последняя была выбрана большинством мобильных операторов для построения сетей 4G.

LTE Advanced - наименование, присвоенное международным консорциумом 3GPP (3rd Generation Partnership Project) стандарту LTE, начиная с релиза 10 [19, 67, 80]. В данном релизе возможности LTE были расширены сразу в нескольких направлениях, так, например, была введена агрегация несущих частот, позволяющая параллельно передавать данные на нескольких несущих частотах, что приводит к увеличению скорости передачи данных для конечных пользователей. Поддерживается агрегация до пяти несущих частот по 20 МГц каждая как для нисходящего, так и восходящего каналов. При этом поддерживается агрегация как соседних несущих частот в пределах одного диапазона, так и агрегация несущих частот из разных диапазонов [67].

Передача информации в восходящем и нисходящем направлениях осуществляется в кадрах длительностью 10 мс, которые в свою очередь подразделяются на слоты. В зависимости от двух режимов передачи данных кадры имеют разную структуру [19, 67, 75, 76]. Рассмотрим более подробно структуру слотов. Одной из основных технологий, на базе которой реализован физический уровень сетей LTE, является мультиплексирование c ортогональным частотным разделением каналов (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM), которое

применяется для борьбы с межсотовой интерференцией вследствие многолучевого распространения сигнала [76]. В соответствии с этой технологией, широкополосный сигнал передается посредством независимой модуляции узкополосных поднесущих частот, расположенных с шагом 15 кГц. Каждому пользователю в каждом слоте выделяется определенное количество ресурсов в частотно-временной области - ресурсная сетка, минимальной единицей в которой является ресурсный элемент, который в частотной области состоит из одной поднесущей, а во временной - из одного OFDM-символа. Ресурсные элементы составляют физический ресурсный блок (Physical Resource Block, PRB) -минимальную информационную единицу, выделяемую пользователю базовой станцией (БС) [75]. Заметим, что БС сети стандарта LTE носит название eNodeB (eNB). Блок PRB включает 12 поднесущих частот. При этом его длительность составляет один временной слот, т.е. 6 или 7 OFDM-символов, точное количество которых определяется типом циклического префикса. Максимальное количество доступных ресурсных блоков зависит от выделенного диапазона частот. В табл. 1.1 приведены допустимые в LTE значения ширины полосы частот, выделенной для БС, число блоков PRB для каждого из них, а также пиковые скорости передачи данных в зависимости от типа модуляции.

Табл. 1.1. Зависимость числа блоков PRB и пиковой скорости передачи данных от выделенной полосы частот [67]

Ширина полосы, МГц 1,4 3 5 1G 15 2G

Количество блоков PRB 6 15 25 5G 75 1GG

Пиковая ско рость передачи данных, Мбит/с

QPSK 1,S3 5 7,6 15,3 22,9 3G,6

16 QAM 4,9 9,17 15,3 3G,6 45,9 61,2

64 QAM 5,5 13,76 22,9 45,9 6S,S 91,7

QPSK Quadrature Phase Shift Keying QAM Quadrature Amplitude Modulation

Необходимо отметить, что скорость передачи данных зависит не только от таких параметров, как время и частота, но еще и от излучаемой мощности [89]. В табл. 1.1 указаны значения скоростей передачи данных без использования еще одной из основных технологий сетей стандарта 4G - многоантенной передачи MIMO (Multiple Input Multiple Output), которая позволяет увеличить скорость передачи за счет улучшения помехоустойчивости. Данная технология представляет собой пространственное кодирование сигнала, при котором передача данных осуществляется с помощью N антенн и их приема М антеннами [19, 67]. В релизе 10 возможности многоантенной передачи по нисходящему каналу расширены за счет поддержки пространственного мультиплексирования до 8 передающих антенн [92].

Основные требования, предъявляемые пользователями к мобильным сетям, касаются прежде всего производительности. Развитие современных сетей стремится к тому, чтобы доступ к данным осуществлялся мгновенно, а обслуживание осуществлялось без задержек и прерывания. В настоящее время в мире наблюдается экспоненциальный рост объема передаваемого трафика в мобильных сетях [91, 96]. В частности, по прогнозам аналитиков таких международных компаний как Cisco Systems [91] и Ericsson [96] годовой объем мирового мобильного трафика в 2019 году составит 292 экзабайта по сравнению с 30 экзабайтами в 2014 году. На подобный рост оказывают влияние ряд факторов [65, 66]. Во-первых, стремительно увеличивается число пользователей мобильной сети: с 4,3 млрд человек (59% мирового населения) в 2014 году до 5,2 млрд человек (69% мирового населения) в 2019 году. Во-вторых, растет число устройств, поддерживающих подключение к мобильной сети: с 7,4 млрд в 2014 году до 11,5 млрд в 2019 году. Тенденция такова, что к 2020 году подключаться к сети смогут все устройства, начиная от бытовой техники, светофоров до медицинского оборудования, автомобилей и систем электроснабжения. В-третьих, значительно расширяется спектр предоставляемых услуг. Прогнозы специалистов показывают, что к 2020 году будут преобладать услуги передачи видео с высоким качеством разрешения - HD-видео (High Definition), а также 3D-видео. В соответствии с отчетами ведущих мобильных операторов, использующих сети 4G, объем трафика видеоуслуг составляет в настоящее время от 66 до 75% общего объема трафика, включая 33% на услуги YouTube и 34% чистое видео, а также видеонаблюдение (Video Surviliance) в сетях межмашинного взаимодействия (Machine-to-Machine, М2М). M2M - это новая концепция организации сетей, обозначающая передачу данных от одного устройства к другому без участия человека [86, 141]. Количество М2М-соединений в сетях мобильных операторов в 2018 году превысит 1,5 млрд, что в пять раз больше текущего показателя, а в 2022 году на долю мобильных операторов придется свыше 2,6 млрд М2М-соединений. Помимо этого, файлообменные сети и облачные сервисы по-прежнему остаются наиболее популярными приложениями, повышая требования к скоростям передачи данных. При этом увеличиваются требования пользователей к качеству услуг.

В связи с описанными выше тенденциями и ограниченностью частотного спектра в сетях 4G вероятно возникнет проблема нехватки мощностей (capacity crunch) [129]. Разрабатывающиеся сети 5G ориентированы на решение этой проблемы за счет современных технологий, основанных как на более эффективном использовании существующего спектра, так и привлечении дополнительного спектра [80, 129, 131]. Речь идет не о замене существующих технологий на 5G, а, скорее, об их развитии и дополнении новыми технологиями радиодоступа, предназначенными для конкретных сценариев и определенных целей. К потенциальным технологиям стандарта 5G относятся массивные MIMO (увеличение числа антенн на приемопередатчиках по сравнению с 4G),

использование сантиметровых и миллиметровых диапазонов, мультитехнологичность: использование помимо стандартов UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), GSM (Global System for Mobile Communications), LTE других стандартов, например, Wi-Fi (Wireless Fidelity), что позволит разгрузить сеть, применение технологии D2D (Device-to-Device) [79], позволяющей устройствам, находящимся вблизи друг от друга, обмениваться данными напрямую без задействования инфраструктуры сети.

1—1 U U 1 1

Еще одной технологией, позволяющей эффективно использовать ресурсы сети в условиях увеличения потребностей пользователей в высокоскоростных услугах, таких как видеоконференции, мобильное вещательное телевидение, является подсистема MBMS, реализующая передачу данных в режимах мультивещания (multicast) и широковещания (broadcast) [70, 71, 73, 74, 76]. Данная подсистема была разработана в мобильных сетях третьего поколения UMTS (Release 6). В сетях четвертого поколения (LTE, Release 8) эта подсистема носит название E-MBMS (enhanced MBMS). Изначально мультивещание, или многоадресный режим передачи информации (point-to-multipoint), применялось в проводных сетях [23, 41, 139]. Услуги мультивещания в сетях LTE предоставляются в режиме односотовой передачи (single-cell transmission) и многосотовой передачи (multi-cell transmission). При односотовой передаче информация передается в пределах одной соты, при этом соседние соты используют разные частоты для передачи данных. При многосотовой передаче происходит синхронизация работы БС и одновременная передача одинаковых радиосигналов на одной частоте в пределах нескольких сот. Данный режим передачи называется одночастотной групповой вещательной сетью (Multicast-Broadcast Single-Frequency Network, MBSFN) [73, 76].

На рис. 1.1 представлена архитектура подсистемы MBMS, встроенная в базовую архитектуру сети LTE [71, 72]. При этом белый цвет используется для выделения элементов базовой архитектуры, а серый цвет - для элементов подсистемы MBMS. Отметим, что элементы подсистемы MBMS входят как в базовую сеть (Evolved Packet Core, EPC), так и сеть радиодоступа (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network, E-UTRAN). На рис. 1.1 пунктирные линии иллюстрируют интерфейсы между элементами архитектуры для передачи медиа-трафика, а сплошные линии - для сигнального трафика.

га ï а» m s н л

£ _ S z л u-H w a» m

ï i.

ra

z

H

о

H

о га

У

о

X

CI О

UE -

Сеть радиодоступа (E-UTRAN)

S

UE

il UE

(а

Базовая сеть (EPC)

[hS^ PCRF

Sm MBMS GW SGmb <------ BM-SC

Sgi-mb

S-GW

User Equipment MME - Mobility Management Entity MBMS GW - MBMS Gateway

HSS - Home Subscriber Server PCRF - Policy and Charging Rules Function

S-GW - Serving Gateway P-GW - Packet Data Network Gateway

Рис. 1.1. Архитектура сети LTE с подсистемой MBMS

Центр вещательных услуг BM-SC (Broadcast Multicast Service Center) является основным элементом архитектуры подсистемы MBMS. Данный элемент выполняет функции управления и прекращения соединения, инициации, тарификации, обработки запросов пользователей, а также может выступать в роли входной точки для третьей стороны (контент-провайдера), желающей предоставлять свои услуги через подсистему MBMS вещания оператора. Такой элемент архитектуры, как сетевой контроллер (Multi-cell/multicast Coordination Entity, MCE), распределяет частотно-временные ресурсы для многосотовой MBMS передачи. Контроллер является логическим узлом, при этом он может быть интегрирован в БС, либо являться отдельным элементом сети. Описание остальных элементов архитектуры для краткости изложения не приводится. С данным описанием можно ознакомиться в [6].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Острикова Дарья Юрьевна, 2015 год

Библиография

1. Айбатов С.Ж. Система с приоритетным обслуживанием и ненадежным прибором // Обозрение прикладной и промышленной математики. - Т. 21, №4. - С. 1-2. - 2014.

2. Башарин Г.П. Введение в теорию вероятностей: Учеб. пособие для студентов II-III курсов специальностей «Математика», «Прикладная математика». - М.: Изд-во РУДН, 1990. - 228 с.

3. Башарин Г.П. Лекции по математической теории телетрафика: Учеб. пособие. Изд. 3-е, испр. и доп. - М.: РУДН, 2009. - 342 с.

4. Башарин Г.П. Один прибор с конечной очередью и заявки нескольких видов // Теория вероятностей и ее применения. - 1965. - T. 10, Вып. 2. - С. 282-296.

5. Башарин Г.П., Самуйлов К.Е., Яркина Н.В., Гудкова И.А. Новый этап развития математической теории телетрафика // Автоматика и телемеханика. - 2009. -№ 12. - С. 16-28.

6. Бородакий В.Ю., Гудкова И.А., Острикова Д.Ю. Анализ предоставления услуг мультивещания в сетях LTE в виде системы с групповым обслуживанием // T-Comm - Телекоммуникации и Транспорт. - 2013. - № 11. - С. 50-53.

7. Бородакий В.Ю., Гудкова И.А., Острикова Д.Ю. Марковская модель восстановления файлов в сети LTE со случайным временем формирования группы // T-Comm - Телекоммуникации и Транспорт. - 2015. - Принято в печать.

8. Бородакий В.Ю., Гудкова И.А., Острикова Д.Ю. Марковская модель восстановления файлов в сети LTE со случайным временем формирования группы // IX Международная отраслевая научно техническая конференция «Технологии информационного общества»: Тезисы докладов. - М.: МТУСИ. -2015. - С. 10-10.

9. Бородакий В.Ю., Гудкова И.А., Острикова Д.Ю. Модель мониторинга наличия пользователей услуг мультивещания в сети LTE в виде СМО с групповым обслуживанием // Материалы Всероссийской научной конференции «Современные тенденции развития теории и практики управления в системах специального назначения». - М.: ОАО «Концерн «Системпром». - 2013. -Т. 1. - С. 31 - 32.

10. Бородакий В.Ю., Гудкова И.А., Острикова Д.Ю. Рекуррентный алгоритм расчета среднего времени недоступности услуги пользователю для модели соты сети LTE // T-Comm - Телекоммуникации и Транспорт. - 2014. - № 9. -С. 31-35.

11. Бородакий В.Ю., Гудкова И.А., Острикова Д.Ю. Рекуррентный алгоритм расчета среднего времени недоступности услуги пользователю для модели соты сети LTE // VIII Международная отраслевая научно техническая конференция «Технологии информационного общества»: Тезисы докладов. -М.: МТУСИ. - 2014. - С. 22-22.

12. Бородакий В.Ю., Гудкова И.А., Острикова Д.Ю., Харин П.А. Применение СМО с групповым обслуживанием для анализа восстановления файлов в сети LTE по технологии мультивещания // Всероссийская конференция (с международным участием) «Информационно-телекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем» ИТТММ-2015: Тезисы докладов. - М.: РУДН. - 2015. - С. 9-11.

13. Бочаров П.П., Печинкин А.В. Теория массового обслуживания: Учебник. - М.: Изд-во РУДН, 1995. - 529 с.

14. Вишневский В.М., Семенова О.В. Об одной модели оценки производительности широкополосного гибридного канала связи на основе лазерной и радиотехнологий // Проблемы информатики. - 2010. - № 2. -С. 43 - 58.

15. Вишневский В.М., Семенова О.В. Системы поллинга: теория и применение в широкополосных беспроводных сетях. - М.: Техносфера, 2007. - 312 c.

16. Вишневский В.М., Семенова О.В., Шаров С.Ю. Моделирование и анализ гибридного канала связи на базе лазерной и радио технологий // Управление большими системами. - 2011. - №35. - С. 237-249.

17. Вишневский В.М., Портной С.Л., Шахнович И.В. Энциклопедия WiMAX. Путь к 4G. - М.: Техносфера, 2009. - 472 с.

18. Гайдамака Ю.В., Гудкова И.А., Медведева Е.Г. К анализу схем повторного использования частот в беспроводной сети OFDMA // T-Comm -Телекоммуникации и Транспорт. - 2012. - № 7. - С. 55-59.

19. Гельгор А.Л., Попов Е.А. Технология LTE мобильной передачи данных: Учеб. пособие. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011. - 204 с.

20. Гнеденко Б. В. Про одне узагальнення формул Ерланга // Докл. АН УССР. -1959. - №4. - С. 347-360.

21. Гнеденко Б.В., Коваленко И.П. Лекции по теории массового обслуживания. -Киев: КВИРТУ, 1963. - 67 с.

22. Гольдштейн Б.С., Кучерявый А.Е. Сети связи пост-NGN. - СПб.: БХВ-Петербург, 2014. - 160 с.

23. Гудкова И.А. Методы анализа вероятностно-временных характеристик модели мультисервисной сети с потоковым и эластичным трафиком // Дис. ... канд. физ.-математ. наук: 05.13.17 РУДН. - М.:2011. - 129 с.

24. Гудкова И.А., Маркова Е.В. К анализу вероятностных характеристик простейшей модели с потоковым и эластичным трафиком // T-Comm -Телекоммуникации и Транспорт. - 2011. - № 7. - С. 55-58.

25. Гудкова И.А., Острикова Д.Ю. Анализ среднего времени недоступности услуги пользователю сети LTE с ненадежной базовой станцией // VIII Международная научно-практическая конференция «Современные информационные технологии и ИТ-образование»: Сборник трудов. - М.: МГУ. -2013.- С. 463-468.

26. Гудкова И.А., Острикова Д.Ю. К анализу среднего числа пользователей, ожидающих начала обслуживания, в модели сети LTE с временным выделением полосы частот// IX Международная научно-практическая конференция «Современные информационные технологии и ИТ-образование»: Сборник трудов.- М.: МГУ. -2014.- С. 376-387.

27. Гудкова И.А., Острикова Д.Ю., Гурков С.А., Андреев С.Д., Пономаренко-Тимофеев А.А. Модель для анализа распределения нагрузки между постоянным и временным диапазонами частот в сети LTE // Всероссийская конференция «Информационно-телекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем» ИТТММ 2015: Тезисы докладов. - М.: РУДН. - 2015. - С. 88-90.

28. Емельянов Г.В. Системы массового обслуживания с приборами, которые могут выходить из строя и восстанавливаться // Проблемы передачи информации. - 1967. - Т. 3, Вып. 3. - С. 59-63.

29. Ефросинин Д.В., Семенова О.В. Система M/M/1 с ненадежным прибором и пороговой политикой восстановления // Информационные процессы. - 2009. -Т. 9, № 4. - С. 293-300.

30. Климов Г.П. Стохастические системы обслуживания. - М.: Наука, 1966. -244 с.

31. Коваленко А.И., Марянин Б.Д., Смолич В.П. Исследование надежности

u и /— u / / гр sj

однолинейной системы с потерями требований // Таврический вестник информатики и математики. - 2003. - № 2. - С. 89-101.

32. Козырев Д.В. Численный анализ систем надежности при быстром восстановлении и многократном резервировании // Proc. of the 15-th International Workshop «Distributed Computer and Communication Networks» DCCN 2011 (October 26-28, 2011, Moscow, Russia). - 2011. - С. 122-129.

33. Козырев Д.В., Рыков В.В. Многомерные альтернирующие процессы их применение в моделях надежности // Всероссийская конференция «Прикладная теория вероятностей и теоретическая информатика»: Тезисы докладов. - М.: ИПИ РАН. - 2012. - С. 44-45.

34. Корнышев Ю.Н., Пшеничников А.П., Харкевич А.Д. Теория телетрафика: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1996. - 272 с.

35. Кучерявый Е.А. Кучерявый А.Е., Футахи A. LTE и беспроводные сенсорные сети // Мобильные телекоммуникации. - 2012. - С. 38-41.

36. Лагутин В.С., Степанов С.Н. Телетрафик мультисервисных сетей связи. - М.: Радио и связь, 2000. - 320 с.

37. Марьянович Т.П. Однолинейная система массового обслуживания с ненадежным прибором // Украинский математический журнал. - 1962. -Т. 14, № 4. - С. 417-422.

38. Микадзе З.И., Микадзе И.С., Хочолава В.В. Об одной многоканальной смешанной системе массового обслуживания с ограниченным временем ожидания // Автоматика и телемеханика. - 2007. - №7. - С. 44-51.

39. Микадзе И.С., Хочолава В.В. Исследование длины очереди в однолинейной СМО с ненадежным прибором // Автоматика и телемеханика. - 2005. - №1. -С. 72-81.

40. Наумов В.А. Численные методы анализа марковских систем. - М.: Изд-во УДН, 1985. - 37 с.

41. Наумов В.А., Самуйлов К.Е., Яркина Н.В. Теория телетрафика мультисервисных сетей: Монография. - М.: РУДН, 2007. - 191 с.

42. Острикова Д.Ю. Модель процесса подключения пользователей к услугам мультивещания в сетях LTE // Труды 55-ой научной конференции МФТИ «Проблемы фундаментальных и прикладных естественных и технических наук в современном информационном обществе». - М.:МФТИ. - 2012. - Т. 1. - С. 51-52.

43. Острикова Д.Ю. К анализу модели схемы повторного использования частот с выделением граничной зоны в сети LTE // Труды студентов - победителей международных, всероссийских и университетских конкурсов, конференций, олимпиад. Фестиваль науки в РУДН. - М.:РУДН. - 2012. - С. 125-130.

44. Острикова Д.Ю., Дзантиев И.Л., Андреев С.Д., Пономаренко-Тимофеев А.А., Самарев Р.С., Гашев Д.В. К расчету среднего числа пользователей, ожидающих возобновления обслуживания, в сети LTE с тех нологией LSA // Всероссийская конференция «Информационно-телекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем» ИТТММ 2015: Тезисы докладов. - М.: РУДН. - 2015. - С. 105-107.

45. Острикова Д.Ю., Иванова А.И., Севастьянов А.Е. Анализ средней задержки предоставления услуги по причине ненадежности базовой станции в сети LTE // Всероссийская конференция (с международным участием) «Информационно-телекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем» ИТТММ-2014: Тезисы докладов. - М.: РУДН. - 2014. - С. 39-41.

46. Острикова Д.Ю., Сопин Э.С. Применение СМО с групповым обслуживанием для мониторинга наличия пользователей услуг мультивещания в сети LTE //

Всероссийская конференция (с международным участием) «Информационно -телекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем» ИТТММ-2013: Тезисы докладов. - М.: РУДН. - 2013. - С. 49-51.

47. Острикова Д.Ю., Стродт К.С. Реккурентный алгоритм расчета распределения вероятностей состояний соты сети LTE с ненадежной базовой станцией // Международный форум информатизации (МФИ-2013). Международный конгресс «Коммуникационные технологии и сети» (CTN-2013). Программа и труды конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы». - М.: МТУСИ. - 2013. - С. 54-55.

48. Першаков Н.В., Самуйлов К.Е. Системы M |G|1 с групповым обслуживанием и их применение к анализу модели протокола управления потоковой передачей. Часть I // Вестник РУДН. Серия «Математика. Информатика. Физика». -2009. - № 1. - С. 34-44

49. Першаков Н. В., Самуйлов К. Е. Системы M |G|1 с групповым обслуживанием и их применение к анализу модели протокола управления потоковой передачей. Часть II // Вестник РУДН. Серия «Математика. Информатика. Физика». - 2009. - № 2. - С. 43-53.

50. Песчанский А.И., Коваленко А.И. Стационарные характеристики однолинейной системы обслуживания с потерями и ненадежным прибором // Таврический вестник информатики и математики. - 2013. - Т. 22, № 1. -С. 69-80.

51. Печинкин А.В., Соколов И.А. Система массового обслуживания с ненадежным прибором в дискретном времени // Информатика и ее применения. - 2011. -Т. 5, Вып. 4. - С. 6-17.

52. Печинкин А.В., Соколов И.А., Чаплыгин В.В. Многолинейная система массового обслуживания с групповым отказом приборов // Информатика и ее применения. - 2009. - Т. 3, Вып. 3. - С. 4-15.

53. Печинкин А.В., Соколов И.А., Чаплыгин В.В. Многолинейная система массового обслуживания с конечным накопителем и ненадежными приборами // Информатика и ее применения. - 2007. - Т. 1, Вып. 1. - С. 27-39.

54. Печинкин А.В., Соколов И.А., Чаплыгин В.В. Многолинейные системы массового обслуживания с независимыми отказами и восстановлениями приборов // Системы и средства информатики. - 2006. - Спец. вып. - С. 101125.

55. Печинкин А.В., Соколов И.А., Чаплыгин В.В. Стационарные характеристики многолинейной системы массового обслуживания с одновременными отказами приборов // Информатика и ее применения. - 2007. - Т. 1, Вып. 2. -С. 28-38.

56. Рыков В., Чан А.Н. О чувствительности характеристик надежности систем к виду функций распределения времени безотказной работы и восстановления их элементов // Вестник РУДН. Серия «Математика. Информатика. Физика».

- 2014. - № 3. - С. 65-77.

57. Саати Т.Л. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения / пер. с англ. под ред. И. Н. Коваленко. - М. : Советское Радио, 1971. - 510 с.

58. Самуйлов К.Е., Гудкова И.А., Острикова Д.Ю. К анализу модели схемы повторного использования частот с выделением граничной зоны в сети LTE // Всероссийская конференция (с международным участием) «Информационно -телекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем» ИТТММ-2012: Тезисы докладов. - М.: РУДН.

- 2012. - С. 52-54.

59. Самуйлов К.Е., Зарипова Э.Р. Модель локального механизма контроля перегрузок SIP-сервера // T-Comm - Телекоммуникации и Транспорт. - 2012. -№ 7. - C. 185-187.

60. Самуйлов К.Е., Острикова Д.Ю. О модели распределения радиоресурсов при восстановлении файлов в сетях LTE по технологии мультивещания // Всероссийская конференция (с международным участием) «Информационно-телекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем» ИТТММ-2014: Тезисы докладов. - М.: РУДН.

- 2014. - С. 50-52.

61. Самуйлов К.Е., Першаков Н.В., Гудкова И.А. Построение и анализ моделей системы с групповым обслуживанием заявок // Вестник РУДН. Серия «Математика. Информатика. Физика». - 2007. - № 3-4. - С. 45-52.

62. Самуйлов К.Е., Чукарин А.В., Першаков Н.В. Разработка модели функционирования протокола управления потоковой передачей // Вестник РУДН. Серия «Прикладная и компьютерная математика». - 2005. - T. 4, № 1.

- C. 40-47.

63. Сегайер А., Цитович И.И. Построение моделей мультисервисных сетей // Электросвязь. - 2009. - № 9. - С. 54-57.

64. Степанов С.Н. Основы телетрафика мультисервисных сетей. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 392 с.

65. Тихвинский В. О. 5G WORLD SUMMIT-2014. Курс прежний: от 4G к 5G. // T-Comm - Телекоммуникации и Транспорт. - 2014. - № 8. - С. 95-96.

66. Тихвинский В.О., Бочечка Г.С. Перспективы сетей 5G и требования к качеству их обслуживания // Электросвязь. - 2014. - № 11. - С. 40-43.

67. Тихвинский В.О., Терентьев С.В., Юрчук А.Б. Сети мобильной связи LTE. Технологии и архитектура. - М.: Эко-Трендз, 2010. - 284 с.

68. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Том 2. -М.: Мир, 1967. - 765 с.

69. Яшков С.Ф. Математические вопросы теории систем обслуживания с разделением процессора // Итоги науки и техники. Серия «Теория вероятностей. Математическая статистика. Теоретическая кибернетика». -1990. - Т. 29. - С. 3-82.

70. 3GPP TS 22.246: Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS) user services; Stage 1: Release 12. - 3GPP. - 2014.

71. 3GPP TS 23.246: Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS); Architecture and functional description: Release 12 . - 3GPP. - 2014.

72. 3GPP TS 23.401: General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access: Release 12. -3GPP. - 2015.

73. 3GPP TS 25.346: Introduction of the Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS) in the Radio Access Network (RAN); Stage 2: Release 12. -3GPP. -2014.

74. 3GPP TS 26.346: Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS); Protocols and codecs: Release 13. -3GPP. - 2015.

75. 3GPP TS 36.211: Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation: Release 12. - 3GPP. - 2015.

76. 3GPP TS 36.300: Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2: Release 12. - 3GPP. - 2015.

77. Afanasyeva L.G. and Bashtova E.E. Coupling method for asymptotic analysis of queues with regenerative input and unreliable server // Queueing Systems. - 2014. -Vol. 76, Issue 2. - P. 125-147.

78. Alexiou A., Asimakis K., Bouras C., Kokkinos V., Papazois A., Tseliou G. Reliable multicasting over LTE: A performance study // Proc. of the IEEE Symposium on Computers and Communications ISCC 2011 (June 28-July 1, 2011, Kerkyra Greece). - IEEE. - 2011. - P. 603-608.

79. Andreev S., Pyattaev A., Johnsson K., Galinina O., and Koucheryavy Y. Cellular traffic offloading onto network-assisted device-to-device connections // IEEE Communications Magazine. - 2014. - Vol. 52, Issue 4. - P. 20-31.

80. BakerM. From LTE-Advanced to the future // IEEE Communications Magazine. -2012. - Vol. 50, No 2. - P. 116-120.

81. Basharin G.P., Gaidamaka Y.V., and Samouylov K.E. Mathematical theory of teletraffic and its application to the analysis of multiservice communication of next generation networks // Automatic Control and Computer Sciences. - 2013. -Vol. 47, No. 2. - P. 62-69.

82. Basharin G.P., Samouylov K.E., Yarkina N.V., Gudkova I.A. A new stage in mathematical teletraffic theory // Automation and Remote Control. - 2009. -Vol. 70, No 12. - P. 1954-1964.

83. BocharovP.P., D'Apice C., PechinkinA.V., and Salerno S. Queueing theory. - Brill Academic Publishers, 2004. - 457 p.

84. Bonald T. and Virtamo J. A recursive formula for multirate systems with elastic traffic // IEEE Communications Letters. - 2005. - Vol. 9, No. 8. - P. 753-755.

85. Borodakiy V.Y., Gudkova I.A., Samouylov K.E., and Markova E.V. Modelling and performance analysis of preemption based radio admission control scheme for video conferencing over LTE // Proc. of the 6th International Conference ITU Kaleidoscope: Living in a converged world - impossible without standards? K-LCW-2014 (June 3-5, 2014, St. Petersburg, Russia). - Switzerland, Geneva, ITU. -2014. - P. 53-59.

86. Borodakiy V.Y., Samouylov K.E., Gaidamaka Y.V., Abaev P.O., Buturlin I.A., and Etezov S.A. Modelling a random access channel with collisions for M2M traffic in LTE networks // Lecture Notes in Computer Science. - 2014. - Vol. 8638. - P. 301-310.

87. Borodakiy V.Y., Samouylov K.E., Gudkova I.A., Ostrikova D.Y., Ponomarenko A.A., Turlikov A.M., andAndreev S.D. Modeling unreliable LSA operation in 3GPP LTE cellular networks // Proc. of the 6th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems ICUMT-2014 (October 6-8, 2014, St. Petersburg, Russia). - IEEE. - 2014. - P. 490-496.

88. Boussetta K. and Belyot A.-L. Multirate resource sharing for unicast and multicast connections // Broadband Communications: Proc. of the 5-th International Conference on Broadband Communications BC-1999 (November 10-12, 1999, Hong Kong). - 1999. - Vol. 159. - P. 561-570.

89. Buturlin I.A., Gaidamaka Y.V., and Samuylov A.K. Utility function maximization problems for two cross-layer optimization algorithms in OFDM wireless networks. // Proc. of the 4th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems ICUMT 2012 (October 3-5, 2012, St. Petersbur, Russia). - IEEE. - 2012. - P. 63-65.

90. Chaudhry M. L. and Templeton J. G. C. A First Course in Bulk Queues. - New York: Wiley, 1983. - 372 p.

91. Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2014-2019: usage: White paper. - Cisco Systems. - 2015. - 15 p.

92. Cox C. An Introduction to LTE. LTE, LTE-Advanced, SAE and 4G mobile communications. - John Wiley & Sons Ltd, 2012. - 337 p.

93. Dahlman E., Parkvall S., Skold J. 4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband. -Elsevier, 2011. - 447 p.

94. Dwarakanath R.C., Naranjo J.D., andRavanshidA. Modeling of interference maps for licensed shared sccess in LTE-Advanced networks supporting carrier aggregation // Proceedings of the IFIP Wireless Days Conference WD 2013 (November 13-15, 2013, Valencia, Spain). - IEEE. - 2013. - P. 1-6.

95. EC Mandate on MFCN for 2.3 - 2.4 GHz. RSC. - 2014.

96. Efrosinin D. and Semenova O. Matrix-analytical approach to analysis of a singleserver retrial queue with non-reliable removable server // Proc. of the 2nd International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems ICUMT-2010 (October 18-20, 2010, Moscow, Russia). - IEEE. - 2010. - P. 11451149.

97. Ericsson Mobility Report: on the pulse of the networked society. - Ericsson. -2015. - 28 p.

98. ETSI TS 103 113: Mobile broadband services in the 2300 MHz 2400 MHz band under Licensed Shard Access regime. - ETSI. - 2013.

99. ETSI TS 103 154: System requirements for operation of Mobile Broadband Systems in the 2300 MHz - 2400 MHz band under Licensed Shared Access (LSA) regime. - ETSI. - 2014.

100. ETSI TS 103 235: System Architecture and High Level Procedures for operation of Licensed Shared Access (LSA) in the 2300 MHz-2400 MHz band, to appear.

101. Gaver D.P. A waiting line with interrupted service including priority // Journal of the Royal Statistical Society. Series B. - 1962. - Vol. 24, No. 1. - P. 73-90.

102. Gudkova I.A. and Samouylov K.E. Modelling a radio admission control scheme for video telephony service in wireless networks // Lecture Notes in Computer Science. - 2012. - Vol. 7469. - P. 208-215.

103. Gudkova I., Samouylov K., Ostrikova D., Mokrov E., Ponomarenko-Timofeev A., Andreev S., and Koucheryavy E. Service failure and interruption probability analysis for licensed shared access regulatory framework // Proc. of the 7th Int. Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems ICUMT-2015 (October 3-5, 2012, St. Petersburg, Russia). - IEEE. - 2015. - In press.

104. Gundlach M., Hofmann J., Markwart C., and Mohyeldin E. Recent advances on LSA in standardization, regulation, research and architecture design // Proc. of the 1st International Workshop on Cognitive Cellular Systems CSS 2014 (September 2-4, 2014, Germany). - IEEE. - 2014. - P. 1-5.

105. Hechenleitner B. Repair costs of the IPDC/DVB-H file repair mechanism // Proc. of the Wireless Telecommunications Symposium WTS 2008 (April 24-26, 2008, Pomona, USA). - IEEE. - 2008. - P. 137-144.

106. ITU-R Report M.2134: Requirements related to technical performance for IMT-Advanced radio interface(s). - ITU-R. - 2008. - 8 p.

107. ITU-R: ITU Paves Way for Next-Generation 4G Mobile Technologies. - ITU press release. - 2010.

108. Iversen V.B. Teletraffic engineering and network planning. - Technical University of Denmark, 2011. - 583 p.

109. Karvo J., Martikainen O., Virtamo J., and Samuli A. Blocking of dynamic multicast connections // Telecommunication Systems. - 2001. - Vol. 16, No. 3-4. - P. 467481.

110. Kelly F.P. Reversibility and stochastic networks. - Cambridge University Press, 2011. - 238 p.

111. Klimenok V.I., Kazimirsky A.V., andDudin A.N. BMAP/G/1 system unreliable in an idle state // Bulletin of Kerala Mathematics Association. - 2004. - No. 2. - P. 1-21.

112. Kofman D. and Yechiali U. Polling Systems with Station Breakdowns // Performance Evaluation . - 1996. - Vol. 27, 28. - P. 647-672.

113. Kotlyar V.Yu. Queueing system with an absolutely unreliable server and a variable stream of customers // Cybernetics and Systems Analysis. - 1995. - Vol. 31, No. 2. - P. 285-292.

114. Lai Y.C., Lin P., Lin Y.B., and Chang L.T. A file repair scheme for UMTS MBMS service // IEEE Transactions on Vehicular Technology. - 2008. - Vol. 57, No. 6. -P. 3746-3756.

115. Lezanska A. and Hayat M.F. Performance modelling of energy efficient wireless nodes // Proc. of the IEEE 30th International Performance Computing and Communications Conference IPCCC 2011 (November 17-19, 2011, Orlando, USA). - 2014. - P. 1-7.

116. Li Q.L., Yu Y., and Zhao Q.Y. A BMAP/G/1 retrial queue with a server subject to breakdowns and repairs // Annals of Operations Research. - 2006. - Vol. 141, No. 1. - P. 233-270.

117. Lohmar T., Ibanez J.A., Blockstrand M., and Zanin A. Scalable push file delivery with MBMS // Ericsson Review. - 2009. - Vol. 1 - P. 12-16.

118. Matinmikko M., Okkonen H., Palola M., Yrjola S., Ahokangas P., andMustonen M. Spectrum sharing using licensed shared access: the concept and its workflow for LTE-advanced networks // Wireless Communications. - 2014. - Vol. 21, No. 2. - P. 72-79.

119. McMenamy J., Macaluso I., Marchetti N., and Doyle L. A methodology to help operators share the spectrum through an enhanced form of Carrier Aggregation // Proc. of IEEE International Symposium on Dynamic Spectrum Access Networks DYSPAN 2014 (April 1-4, 2014, McLean, USA). - 2014. - P. 334-345.

120. Monemian M., Khadivi P., and Palhang M. Analytical model of failure in LTE networks // Proc. of the 9th Malaysia International Conference on Communications MICC-2009 (December 15-17, 2009, Kuala Lumpur, Malaysia). - 2009. - P. 821825.

121. Mustonen M., Chen T., Saarnisaari H., Matinmikko M., Yrjola S., Palola M. Cellular architecture enhancement for supporting the european licensed shared access concept // Wireless Communications. - 2014. - Vol. 21, No. 3. - P. 37-43.

122. Naumov V., Samouylov K., Sopin E., Andreev S. Two approaches to analyzing dynamic cellular networks with limited resources // Proc. of the 6th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems ICUMT-2014 (October 6-8, 2014, St. Petersburg, Russia). - IEEE. - 2014. - P. 485-488.

123. Neuts M.F. Matrix-Geometric Solutions in Stochastic Models: An Algorithmic Approach. - The Johns Hopkins University Press, 1981. - 332 p.

124. NybergE., Virtamo J., and Aalto S. An exact algorithm for calculating blocking probabilities in multicast networks // Lecture Notes in Computer Science. -2000. - Vol. 1815. - P. 275-286.

125. Palola M., Matinmikko M., Prokkola J., Mustonen, M., Heikkila, M., Kippola T., Yrjola S., Hartikainen V., Tudose L., Kivinen A., Paavola J., and Heiska K. Live field trial of Licensed Shared Access (LSA) concept using LTE network in 2.3 GHz band // Proc. of IEEE International Symposium on Dynamic Spectrum Access Networks DYSPAN 2014 (April 1-4, 2014, McLean, USA). - 2014. - P. 38-47.

126. Pankratova E. and Moiseeva S. Queueing system with renewal arrival process and two types of customers // Proc. of the 6th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems ICUMT-2014 (October 6-8, 2014, St. Petersburg, Russia). - IEEE. - 2014. - P. 514-517.

127. Pankratova E. and Moiseeva S. Queueing system MAP/M/ro with n types of customers // Communications in Computer and Information Science. - 2014. -Vol. 487. - P. 356-366.

128. Perez E., Friederichs K.-J., Viering I., and Diego Naranjo J. Optimization of authorised/licensed shared access resources // Proc. of the 9th International Conference on Cognitive Radio Oriented Wireless Networks and Communications CROWNCOM 2014 (June 2-4, 2014, Oulu, Finland). - 2014. - P. 241-246.

129. Ponomarenko-Timofeev A., Pyattaev A., Andreev S., Koucheryavy Y., Mueck M., and Karls I. Highly dynamic spectrum management within licensed shared access regulatory framework // IEEE Communications Magazine. - 2015. - In press.

130. Rao S.S. Queueing models with balking, reneging, and interruptions // Operations Research. - 1965. - Vol. 13, Issue 4. - P. 596-608.

131. Rodriguez J. Fundamentals of 5G mobile networks. - John Wiley & Sons Ltd., 2015. - 336 p.

132. Ross K.W. Multiservice loss models for broadband telecommunication networks. -Springer-Verlag, 1995. - 343 p.

133. Rykov V.V. and Kozyrev D.V. Reliability model for hierarchical systems: regenerative approach // Automation and Remote Control. - 2010. - Vol. 71, No 7.

- P. 1325-1336.

134. Samouylov K.E. and Gudkova I.A. Analysis of an admission model in a fourth generation mobile network with triple play traffic // Automatic Control and Computer Sciences. - 2013. - Vol. 47, No. 4. - P. 202-210.

135. Samouylov K.E. and Gudkova I.A. Recursive computation for a multi-rate model with elastic traffic and minimum rate guarantees // Proc. of the 2nd International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems ICUMT-2010 (October 18-20, 2010, Moscow, Russia). - IEEE. - 2010. - P. 1065-1072.

136. Samouylov K.E., Gudkova I.A., and Maslovskaya N.D. A model for analysing impact of frequency reuse on inter-cell interference in LTE network // Proc. of the 4th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control SysteMs ICUMT-2012 (October 3-5, 2012, St. Petersburg, Russia). - IEEE. - 2012.

- P. 311-314.

137. Samouylov K., Gudkova I., and Ostrikova D. Calculating mean service downtime for a model of eNodeB failure in LTE network // XXXII International Seminar on Stability Problems for Stochastic Models and VIII International Workshop "Applied Problems in Theory of Probabilities and Mathematical Statistics related to modeling of information systems" (16 - 21 June, 2014, Trondheim, Norway). - 2014. - P. 133-135.

138. Samouylov K.E., Gudkova I.A., and Ostrikova D.Y. Modelling and performance analysis of multicast file repair in 3GPP LTE networks // Lecture Notes in Computer Science. - 2015. - Vol. 9247. - P. 383-392.

139. Samouylov K.E. and Yarkina N.V. Blocking probabilities in multiservice networks with unicast and multicast connections // Proc. of the 8-th International Conference on Telecommunications ConTEL-2005 (June 15-17, 2005, Zagreb, Croatia). -IEEE. - 2005. - Vol. 2. - P. 423-429.

140. Sheng Y., Guo X., PengM., and Wang W. Analysis of novel user detection scheme based on polling for e-MBMS networks // Proc. of the 68-thVehicular Technology Conference VTC Fall 2008 (September 21-24, 2008, Calgary, Canada). - IEEE. -2008. - P. 1-5.

141. Shorgin S., Samouylov K., Gaidamaka Y., Chukarin A., Buturlin I., and Begishev V. Modeling radio resource allocation acheme with fixed transmission zones for multiservice M2M communications in wireless IoT infrastructure // Lecture Notes in Computer Science. - 2015. - Vol. 9012. - P. 473-483.

142. Sinyakova I. and Moiseeva S. Investigation of output flows in the system with parallel service of multiple requests // Proc. of the IV International Conference «Problems of Cybernetics and Informatics» PCI 2012 (September 12-14, 2012, Baku, Azerbaijan). - IEEE. - 2012. - P. 1-2.

143. Vishnevsky V., Kozyrev D., and Rykov V. On the reliability of hybrid system information transmission evaluation // Proc. of the Belarusian Winter Workshops in Queueing Theory BWWQT 2013 (January 28-31, 2013, Minsk, Belarus). - 2013. -P. 192-202.

144. Vishnevsky V., Kozyrev D., and Semenova O. Redundant queuing system with unreliable servers // Proc. of the 6th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems ICUMT-2014 (October 6-8, 2014, St. Petersburg, Russia). - IEEE. - 2014. - P. 283-286.

145. Vishnevsky V.M., Semenova O.V., Dudin A., and Klimenok V. Queueing model with gated service and adaptive vacations // Proc. of the IEEE International Conference on Communications Workshops ICC Workshops 2009 (June 14-18, 2009, Dresden, Germany). - IEEE. - 2009. - P. 1-5.

146. Wang J. On the single server retrial queue with priority subscribers and server breakdowns // Journal of Systems Science and Complexity. - 2008.- Vol. 21, Issue 2. - P. 304-315.

147. Wirth T., Holfeld B., Wieruch D., Halfmann R., and Friederichs K.-J. System level performance of cellular networks utilizing ASA/LSA mechanisms // Proc. of the 1st International Workshop on Cognitive Cellular Systems CSS 2014 (September 2-4, 2014, Germany). - IEEE. - 2014. - P. 1-5.