Разработка и исследование метода управления информационной нагрузкой в мобильных сетях стандарта LTE тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат наук Антонова Вероника Михайловна

• Антонова Вероника Михайловна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Антонова Вероника Михайловна

Аннотация

Введение

Глава 1. Характеристика и анализ работы мобильных сетей четвертого

поколения

1.1. Актуальность проблематики

1.2. Анализ особенностей построения сетей LTE

1.3. Структура пользовательского уровня сети LTE

1.4. Анализ основных внешних факторов, влияющих на производительность в сетях LTE

1.5. Основные виды атак на элементы сетей связи стандарта LTE

1.6. Анализ механизмовуправления обеспечением защиты информации в сетях LTE

1.7. Анализ способов динамического управления потоками в сетях LTE

1.8. Анализ существующих методов повышения пропускной способности информационных сетей

1.9. Характеристики эффективности функционирования сетей LTE в условиях нарушения управляемости

1.10. Постановка задачи исследований

1.11. Выводы по первой главе

Глава 2. Формализация процесса управления передачей потоков трафика на фрагменте сети LTE

2.1. Введение

2.2. Описание математической модели обслуживания двухскоростного трафика реального времени на фрагменте сети LTE

2.3. Описание математической модели обслуживания двухскоростного трафика реального времени на фрагменте сети LTE с порогом для низкоскоростных соединений

2.4. Описание имитационной модели соты сети LTE при передачи заявок реального времени

2.5. Описание имитационной модели соты сети LTE при передаче заявок двух потоков эластичного трафика

2.6. Постановка задачи совместного обслуживания двух потоков разнородного трафика

2.7. Выводы по результатам второй главы

Глава 3. Оценка показателей качества обслуживания заявок в сетях LTE

3.1. Введение

3.2. Анализ особенностей управления потоками пользовательской информации в мобильных сетях

3.3. Анализ результатов моделирования радиоканала передачи между UE

и eNodeB

3.4. Построение модели обслуживания неоднородного трафика на фрагменте сети LTE

3.5. Математическое описание модели распределения ресурса. Оценка

результатов моделирования

3.5.1. Характеристики заявок на передачу трафика реального времени

3.6. Система уравнений статистического равновесия

3.7. Выводы по результатам второй главы

Глава 4. Исследование адаптивных алгоритмов резервирования

ресурсов управления скоростями при перегрузках при передаче

межмашинного трафика в сетях LTE

4.1. Введение

4.2. Описание алгоритмов контроля доступом на сети LTE

4.3. Численные результаты и их использование для планирования значений структурных параметров модели

4.4. Результаты оценки скорости передачи на фрагменте соты сети LTE

4.5. Исследование алгоритма выбора соотношения между минимальной и максимальной скоростями передачи файлов

4.6. Выводы по четвертой главе

Заключение

Список литературы

Приложение. Акты о реализации результатов диссертационной работы

Введение

Актуальность темы исследования. Мобильные сети четвертого поколения, основанные на использовании технологий многостанционного доступа с ортогональной модуляцией OFDMA и методе пространственного кодирования сигнала MIMO, они дают возможность существенно увеличить передачу трафика от абонентов.

Отличительными особенностями этих сетей являются: гибкость архитектуры, возможность динамического изменения топологии сети при подключении, передвижении и отключении мобильных абонентов, высокая скорость передачи информации, высокая степень защиты от несанкционированного доступа, а также отказ от дорогостоящей и не всегда возможной прокладки или аренды оптоволоконного или медного кабеля. В сетях стандарта LTE управляющие функции перешли к базовым станциям, которые, помимо обслуживания радиочасти, стали принимать решение о маршрутизации абонентского трафика. При этом одной из главных проблем является проблема управления трафиком на радиоинтерфейсе с целью обеспечения заданных норм качества (QoS) по каждой предоставленной услуге большинству абонентов, в частности, для тех, кто находится в роуминге.

Рост объема мультимедийных мобильных приложений приводит к тому, что требуемое качество обслуживания может быть обеспечено только при использовании эффективных методов повышения пропускной способности радиоинтерфейса, так как именно при беспроводном доступе возникают резкие перекосы нагрузки из-за стохастического перемещения абонентов [59]. Постоянное удешевление услуг на мобильную связь, появление новых типов абонентских терминалов, развитие сервисов по адресной передаче потокового видео ведет к росту трафика реального времени, скорость которого должна быть постоянной. При этом, Программа Министерства Связи и Массовых Коммуникаций «Цифровая экономика Российской Федерации» прогнозирует резкое увеличение в ближайшее время также трафика от межмашинного

взаимодействия (М2М), который, как правило, обладает эластичными свойствами и позволяет изменять скорость передачи данных в некоторых пределах, в зависимости от условий на сети, то есть увеличение эластичного трафика.

Наиболее существенное влияние на управление производительностью в мобильных сетях оказывают следующие факторы: нарушение целостности информации команд управления сетевыми процессами; блокирование информации; нарушение логики работы программного обеспечения. Анализ результатов работы существующих сетей LTE показал, что для их управления используется автоматическая функция управления сетью SON, которая аппаратно встраивается в оборудование узлов сети. Однако эта функция может только вводить пороги по числу соединений, не ограничивая при этом скорость передачи данных, что нерационально, в частности, при организации роуминга.

Изначально модели оценки радиоресурса мобильных сетей включали в себя лишь однородный тип трафика, для которых были найдены аналитические решения и разработаны рекуррентные алгоритмы. Позднее были разработаны алгоритмы решения для разнородного трафика имеющего постоянную скорость. В связи с появлением приложений не требующих постоянной скорости передачи данных, начал производиться обсчет моделей эластичного трафика данных. Однако эти исследования проводились без учета схем доступа, реализующих приоритетное обслуживание в мультисервисных мобильных сетях четвертого поколения.

В действующих и перспективных мобильных сетях связи актуальной является задача снижения нехватки ресурсов в связи с появлением сервисов требующих большой скорости передачи. Поэтому, чтобы повысить эффективность ресурса передачи данных предлагается управлять скоростью эластичного трафика. Это позволить не только повысить пропускную способность, но и улучшить качество обслуживания.

Степень разработанности темы. Разработке методов управления трафиком, а также вопросам расчета статистических характеристик для телекоммуникационных сетей посвящены работы отечественных и зарубежных

исследователей Г.П. Башарина, В.М. Вишневского, Ю.В. Гайдамаки, Н.А.Кузнецова, В.В. Кульбы, В.Г. Лазарева, А.И. Ляхова, И.И. Цитовича, Ю.В. Лазарева, К.Е. Самуйлова, С.Н. Степанова, А.Д. Харкевича, Г.Г. Яновского, Е.В. Марковой, M. Stasiak, W. Willinger, C. Cox, T. Bonald, H.S. Hassanein, V.B. Iversen, F.P. Kelly, O. Martikainen, N. Nasser, J.W. Roberts, K.W. Ross и др. Однако, в них не рассматривались особенности мобильных сетей стандартов LTE и LTE-Advanced, в частности возможность рационального использования радиочастотного спектра, обусловленная особенностью построения интерфейсов оборудования мобильного доступа в этих сетях. В настоящее время этот способ может найти широкое применение при управлении скоростью передачи разнородного трафика от разных видов услуг в этих сетях, с целью минимизации расхода радиоресурса. В связи с этим возникает задача разработки нового метода управления информационной нагрузкой в мобильных сетях четвертого поколения.

Цели и задачи исследования. Целью диссертации является разработка и исследование метода, реализующего алгоритмы повышения пропускной способности радиоинтерфейса сети стандарта LTE, основанного на минимизации затрат ресурсов при анализе различных моделей предоставления услуг, за счет управления скоростями передачи данных эластичного трафика.

Для достижения поставленной цели в диссертации рассмотрены следующие задачи:

• построить и исследовать математическую модель обслуживания разнородного трафика в соте сети четвертого поколения;

• с использованием модели определить характеристики качества обслуживания заявок и построить эффективные алгоритмы их оценки;

• на основании полученных результатов сформулировать рекомендации по управлению разнородным трафиком в реальном масштабе времени. Научная новизна.

1. Построена и исследована модель совместного обслуживания заявок трафика реального времени и эластичного, которая отличающаяся от известных обоснованностью ограничений на скорость эластичного трафика.

2. С использованием построенной модели сформулированы определения основных показателей качества совместного обслуживания поступающих заявок, в частности: доли заявок каждой категории, которым отказано в доступе; среднее использование ресурса передачи информации каждым видом трафика; среднее время доставки файла; среднее использование ресурса фрагмента сети на обслуживание одного файла. Значения показателей качества обслуживания выражены через стационарные вероятности отдельных состояний модели.

3. С использованием средств имитационного моделирования исследованы численные свойства показателей совместного обслуживания заявок, которые показали эффективность совместной передачи трафика реального времени и эластичного трафика данных для повышения загрузки ресурса фрагмента сети. Построенная модель дает возможность численно оценить преимущества совместной передачи разнородного трафика.

4. Предложено решение задачи планирования пропускной способности фрагмента сети, а также допустимого объема разнородного трафика, который может быть передан с заданными показателями качества. При этом решена задача определения соотношения между верхним и нижним ограничениями на скорость передачи данных в целях повышения эффективности использования ресурса фрагмента сети LTE. Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая

значимость работы состоит в построении и исследовании модели, в которой учтены зависимости поступления и обслуживания заявок реального времени и эластичного трафика, которую можно использовать для анализа процедур, основанных на пороговых ограничениях оценки повышения эффективности использования ресурса фрагмента сети LTE. Общий характер принятых в работе предположений позволяет применять математическую модель и созданные на ее

основе расчетные алгоритмы для большинства практических задач, возникающих на радиоинтерфейсе мобильных сетей LTE и LTE Аdvanсed. Разработанный инструментарий рекомендуется использовать при проектировании и эксплуатации мобильных сетей четвертого поколения. Методы оценки пропускной способности сети радиодоступа, разработанные соискателем, были использованы в ПАО МТС, ООО «Инновационная компания ГМК», а также использованы в учебном процессе на кафедре ССиСК МТУСИ. Реализация результатов работы подтверждена соответствующими актами, которые приведены в приложении.

Методы исследования. Для решения поставленных задач используются методы теории сетей связи, теории вероятностей, теории массового обслуживания, вычислительной математики и методы математического и имитационного моделирования.

Положения, выносимые на защиту.

1. Построенная модель оценки радиоресурса фрагмента сети LTE отличается введением ограничения на скорость передачи эластичного трафика данных как для верхнего, так и для нижнего пределов. В модели использованы параметры: доли заявок каждого вида, которым отказано в доступе; среднее использование ресурса передачи информации каждым видом трафика; среднее время доставки файла; среднее использование ресурсопередачи соты на обслуживание одного файла.

2. Для оценки значений параметров построенной модели обслуживания заявок на фрагменте сети LTE применено решение системы уравнений равновесия.

3. Исследованы численные свойства показателей совместного обслуживания заявок, которые показали эффективность совместной передачи трафика реального времени и эластичного трафика данных с целью повышения загрузки ресурса фрагмента сети.

4. Рассмотрено решение задачи планирования пропускной способности фрагмента сети, а также допустимого объема трафика, который может быть передан с заданными показателями качества.

5. Рассмотрено решение задачи определения соотношения между ограничениями на скорость передачи данных в целях повышения эффективности использования ресурса фрагмента сети.

6. Разработанную разнопотоковую модель ограничения скорости на передачу данных разнородного трафика рекомендовано использовать при построении алгоритмов управления трафиком каждой базовой станции, а при перегрузках передавать трафик данных через соседние базовые станции. При этом возможна динамическая корректировка границ минимальной и максимальной скоростей эластичного трафика, в зависимости от результатов наблюдений.

Степень достоверности и апробация результатов.

Полученные теоретические результаты обоснованы применением математических методов теории телетрафика, подтверждены численными

экспериментами. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждается апробацией работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях молодых ученых МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2008, 2009 гг.); международном форуме по информатизации МФИ (Москва, 2013 г.); Всероссийских конференциях с международным участием: «Информационно-телекоммуникационные технологии и математическое моделирование» РУДН (Москва, 2013, 2015 гг.); LXVIII международной научной конференции РНТОРЭС им. А.С. Попова (Москва, 2013 г.); Proceedings - 29th European Conference on Modelling and Simulation, ECMS 2015. May 26th - 29th, (2015г.), Albena, Bulgaria; международной научно-технической конференции «INTERMATIC» МИРЭА (Москва, 2015 - 2017гг.); IEEE 10th IEEE International Conference AICT2016 Application of Information and Communication Technologies Moscow, Russia (2016г.).

Кроме того, построенные системы уравнений частично внедрены при разработке технических решений для транспортной системы H-BAHN (имеется акт о внедрении). Результаты диссертационной работы были получены и применены при разработке технических решений в рамках выполнения прикладных научных исследований и экспериментальных разработок -уникальный идентификатор RFMEFI58214X0003 при поддержке Министерства образования и науки РФ.

По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 3 в рецензируемых периодических изданиях, входящих в перечень ВАК при Министерстве образования и науки Российской Федерации.

Основное содержание работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть (без приложений) изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунков и 6 таблиц. Список литературы состоит из 130 наименований. Приложения изложены на 22 страницах машинописного текста.

Глава

Характеристика и анализ работы мобильных сетей четвертого

поколения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование метода управления информационной нагрузкой в мобильных сетях стандарта LTE»

1.1. Актуальность проблематики

Усложнение характера трафика, в частности снижение речевой нагрузки по сравнению с объемом мультимедийных сообщений при организации различных видов мобильного доступа приводит к тому, что требуемое качество обслуживания может быть обеспечено только при использовании эффективных методов повышения пропускной способности, так как именно при беспроводном доступе могут возникать резкие перекосы нагрузки из-за стохастического перемещения абонентов по зонам мобильной сети.

Главными направлениями эволюции систем мобильной связи [21, 29, 45, 78, 84, 115, 122] является улучшение качества предоставления мультимедийных услуг, снижение расходов абонентов и уменьшение эксплуатационных расходов. Бурное развитие беспроводных сетей передачи информации в России [16, 45, 78, 80, 121] и во всем мире, о котором многие говорят, как о беспроводной революции в области передачи информации, связано с такими их достоинствами:

- гибкость архитектуры, т.е. возможность динамического изменения топологии сети при подключении, передвижении и отключении мобильных пользователей без значительных потерь;

- высокая скорость передачи информации;

- быстрота проектирования и развертывания;

- высокая степень защиты от несанкционированного доступа;

- отказ от дорогостоящей и не всегда возможной прокладки (аренды) оптоволоконного или медного кабеля.

Целью данной главы является анализ способов управления пропускной способностью на фрагментах сети стандарта LTE. Проведен анализ методов

повышения пропускной способности информационных сетей, также кратко рассмотрены принципы построения сетей ЬТБи проведен анализ существующих методов управления в них трафиком. Будет показано, что технология LTE в силу особенностей построения радиоинтерфейса является наиболее пригодной для применения алгоритмов динамического управления пропускной способностью сетей. Поэтому в этой главе будут рассмотрены и проанализированы методы управления пропускной способностью в стационарных и мобильных сетях с целью постановки задачи разработки метода управления для повышения эффективности передачи разнородного трафика на фрагменте сети.

Проведем анализ особенностей построения сетей LTE, для этого рассмотрим структуру пользовательского уровня сети LTE [78].

1.2. Анализ особенностей построения сетей LTE

В настоящее время наиболее популярной технологией, реализующей современную концепцию управления территориально рассредоточенными объектами, является технология LTE [115, 122]. Высокая степень управляемости в рамках данной технологии достигается применением новой сетевой инфраструктуры [18] SAE, в которой обеспечивается всесторонняя поддержка услуг на базе технологии IP, а также непрерывное обслуживание абонента при его перемещении между различными сетями беспроводного доступа [16, 45, 78, 84, 121].

Сеть LTE состоит из двух важнейших компонентов: сети радиодоступа E-UTRAN и базовой сети EPC (рисунок 1.1).

Взаимодействие сети LTE с сетями 3GPP (UMTS/GSM/HSPA+) [16, 21, 29, 45, 78, 80, 84, 115, 121] осуществляется как при обеспечении роуминга, так и хендовера. Взаимодействие сети LTE с другими 3GPP сетями, для оказания традиционных услуг телефонии, осуществляется с помощью как традиционной технологии коммутации каналов (TDM), так и технологии коммутации пакетов на базе сервисной подсистемы IMS [6].

Рисунок 1.1. Архитектура сети LTE

В данную сеть входят элементы, отвечающие за управление, маршрутизацию, коммутацию и хранение различных данных.

Радиочасть сети (E-UTRAN) состоит только из базовых станций eNodeB которые берут на себя функции радиоинтерфейса и является связующим звеном между пользовательским оборудованием и сетью передачи данных, в отличие, например, от стандарта GSM [3,7, 34, 42], где подсистема базовых станций BSS состояла из базового приемопередатчика BTS и контроллера базовых станций BSC, то есть в сети LTE в одном элементе eNodeB объединены функции передатчика и контроллера. Помимо этого, все больше производителей оборудования объединяют функции опорной сети в единую платформу, что создает дополнительные проблемы с точки зрения информационной безопасности[121].

Основными элементами базовой сети EPC [122] являются: - узел управления мобильностью -ММЕ, который выполняет задачи по управлению мобильностью абонентского терминала, управления службой передачи данных, а также управлению безопасностью мобильной связи. Для управления безопасностью в узел ММЕ интегрировано сетевое хранилище данных NAS Security;

- обслуживающий шлюз сети LTE -S-GW, который отвечает за обработку и маршрутизацию пакетов, поступающих из подсистемы базовых станций eNodeB;

- шлюз для взаимодействия с сетями других операторов - P-GW, он отвечает за передачу голоса и данных от сети оператора LTE к другим сетям 2G, 3G, не-SGPP и Internet;

- сервер абонентских данных HSS, где хранится информация об абонентах;

- узел выставления счетов абонентам за оказанные услуги PCRF;

- сервер выделения IP-адресов DHCP/DNS.

Основным достоинством архитектуры сетей LTE, по сравнению с архитектурами сетей предыдущих поколений является снижение задержки при передаче как пользовательских данных, так и управляющей информации, в связи с прохождением через меньшее число промежуточных элементов [121]. Обмен данными здесь осуществляется с помощью коммутации пакетов по протоколу IP, что является существенным отличием сети LTE от сетей предыдущих поколений.

В настоящее время наряду с мобильными сетями второго, третьего и четвертого поколений широкое распространение получили высокоскоростные локальные сети стандарта Wi-Fi [17], разворачиваемые в общедоступных системах торговли, системах общественного питания и общественного транспорта и т.д. При этом появились совместные базовые станции, предназначенные как для работы в сетях Wi-Fi, так и в сетях сотовой связи. Все это позволяет обслуживать абонентов с применением разных вариантов доступа.

В связи с этим в архитектуре SAE предусмотрены механизмы выбора наиболее удобной сети передачи данных для предоставления абоненту требуемых услуг. При этом все современные мобильные терминалы выбирают, при наличии нескольких сетей, передачу трафика на разрешенной пользователем сети Wi-Fi [77], что обычно сопровождается переключением с одной технологии на другую и соответственно передачей данных о пользователе между сетями.

Проключение соединения между сетью LTE и другой сетью стандарта 3GPP [18] при установлении голосового вызова происходит с помощью взаимодействия логического элемента MME с сервером MSC по интерфейсу Sv. В случае вызовов из сети LTE в сеть коммутации каналов (CS-домен); и с помощью взаимодействия логического элемента MME с узлом SGSN по интерфейсу S3 в случае голосового вызова из сети LTE в сеть коммутации пакетов (PS-домен).

Взаимодействие сети LTE с сетями ^-3GPP разделяется на взаимодействие с сетями с гарантированной безопасностью - «надежными» и взаимодействие с сетями, безопасность которых не гарантирована - «ненадежными». «Надежными» являются мобильные сети других стандартов, «ненадежными» - общедоступные IP-сети Интернета. Взаимодействие сети LTE с «надежными» сетями стандартов ^-3GPP осуществляется через шлюз P-GW, взаимодействие с «ненадежными» сетями - через шлюз ePDG.

Усложнение характера трафика [57], в частности снижение речевой нагрузки по сравнению с объемом мультимедийных сообщений при организации различных видов мобильного доступа приводит к тому, что безопасность передачи информации, может быть обеспечена только при использовании эффективных методов повышения пропускной способности, так как именно при беспроводном доступе могут возникать резкие перекосы нагрузки из-за стохастического перемещения абонентов по зонам мобильной сети, при этом все протоколы и схемы взаимодействия являются открытыми, а передача данных осуществляется на базе протокола IP.

Рассмотрим структуру пользовательского уровня сети LTE.

1.3. Структура пользовательского уровня сети LTE

Рассмотрим структурную схему сети LTE [78, 121] (рисунок 1.2) на уровне пользователя. Сигналы от абонентов поступают на базовые станции eNodeB. Базовая станция проверяет подлинность абонента, но перед этим пользовательское оборудование UE проверяет подлинность сети по присланному сетью сообщению (talking). Между базовыми станциями для ограничения

нагрузки через узлы обработкой сигнализации в узле управления мобильностью MME предусмотрен интерфейс Х2, через который между узлами eNodeB проключаются быстродвижущиеся абоненты. Это особенно важно при хендовере [7]. Возможность непосредственной беспроводной передачи данных между eNodeB фактически означает, что в архитектуре SAE заложена функциональность mesh-сети [67, 84]. Новая архитектура позволяет при необходимости большое количество заявок направлять не в основную сеть, а в пределах смежных сот, что минимизирует взаимодействие с основной сетью.

Рисунок 1.2. Архитектура системы LTE с инфраструктурой SAE

Узел управления мобильностью MME занимается обработкой служебной информации: аутентификацией, поиском обслуживающего шлюза (S-GW) сигнализацией. Сигнальная нагрузка в сетях LTE не ограничена [121]. Напомним, что в сетях LTE для абонентов установлены следующие скорости передачи: для статичных, или медленнодвижущихся - 1 Гбит/с и для движущихся в транспортном средстве - 100 Мбит/с. Известно, что на реальных сетях в настоящее время через интерфейс S1-ММЕ проходит 3.5% хендовера от быстродвижущихся абонентов [29]. Модуль MME обеспечивает хранение служебной информации об абоненте, авторизацию терминальных устройств в наземных сетях мобильной связи и общее управление мобильностью абонентов.

Обслуживающий шлюз S-GW выполняет функции обработки информационного трафика, обеспечивает привязку пользовательского

оборудования к опорной сети при хэндоверах. Кроме того, шлюз S-GW ведет биллинговые записи о том, сколько абонент скачал трафика и с каких серверов. Также шлюз S-GW осуществляет маркировку трафика (восходящего (UL) и нисходящего (DL)) в транспортной сети в соответствии с уровнем качества QoS. Маркировка занимает 6 бит, при этом 0 означает наихудшее качество.

Пакетный шлюз P-GW обеспечивает соединение от пользовательского оборудования UE к внешним пакетным сетям передачи данных [6], являясь точкой входа и выхода трафика, при этом пользовательское оборудование UE может одновременно соединяться с несколькими шлюзами P-GW для одновременного подключения к нескольким сетям. Шлюз P-GW выполняет также функции защиты, фильтрации пакетов для каждого пользователя, поддержку биллинга, узаконенного перехвата и сортировку пакетов. Другая важная роль шлюза P-GW —управление мобильностью между сетями3GPP и не-SGPP технологиями, такими как WiMAX и 3GPP2 (CDMA 1X и EvDO) [65].

Сервер абонентских данных HSS является большой базой данных. Он храненит данных об абонентах и заменяет набор регистров VLR, HLR, AUC и EIR в сетях 2 и 3 поколений [7, 78]. В сервере HSS осуществляется аутентификация и регистрация абонентов, загрузка профиля абонента в ММЕ, обеспечиваются роуминговые ограничения и ограничения сервисов по типам сетей доступа (в настоящее время некоторые сервисы доступны только в сетях LTE). При этом сервер HSS подключается к ядру пакетной сети по интерфейсу протокола Diameter, а не на базе системы сигнализации SS7 [60], которая использовалась в сетях GSM и UMTS. Сигнализация для обеспечения СОРМ также основана на протоколе Diameter.

Узел управления начислением платы PCRF выполняет функции: контроля предоставления услуги (gatingcontrol - начало предоставления услуги, изменение ее параметров, завершение предоставления услуги и т.п.) и контроля качества, при котором осуществляется непрерывный мониторинг качества, а также поддержание заданных характеристик (QoS), причем не только для голосовых соединений, но и для пакетных сервисов.

В настоящее время наряду с мобильными сетями широкое распространение получили высокоскоростные локальные сети стандарта Wi-Fi [16, 73, 121], разворачиваемые в общедоступных системах торговли, общественного питания, транспорта (кафе, аэропорты, магазины) и т.д. Разрабатываются базовые станции, позволяющие обслуживать абонентов с применением разных вариантов доступа как для работы в сетях Wi-Fi, так и в сетях сотовой связи. В связи с этим, в архитектуре пользовательского уровня SAE предусмотрены механизмы выбора наиболее удобной инфраструктуры предоставления услуги, необходимой абоненту. Таким образом, создается новая сеть радиодоступа, значительно увеличивающая скорость передачи данных и уменьшающая время установления соединений. Наличие общего ядра в сети позволяет поддерживать мобильные услуги не только по технологии LTE, но также и по другим радиотехнологиям (Wi-Fi, WIMAX, CDMA2000 и др.) [64, 65, 78, 117] благодаря интегрированности различных интерфейсов передачи данных, см. рисунок 1.3.

Для приложений реального времени, предусматривается on-line тарификация, при которой абонент и оператор могут отслеживать состояние счета в реальном масштабе времени. Технология позволяет применять несколько

моделей начисления платы, в частности: по предоставленному объему услуг, по затраченному на услугу времени, по факту предоставления услуги, также имеются комбинированные модели. Узел PCRF выполняет все указанные функции и в случае, когда абонент находятся за пределами зоны операторской сети.

При нахождении абонента в сети одного оператора IP-адрес пользовательского оборудования меняться не должен, таким образом, базовая станция eNodeB всегда «знает» все IP адреса данной сети, следовательно, может посылать тегированный [56] трафик.

В настоящее время в рамках одной зоны оператора в пределах большого города находится два MME и примерно 7000 базовых станций eNodeB, но максимально в один MME может включаться до 30000 портов eNodeB. К одной базовой станции eNodeB одновременно могут быть подключены до 800 абонентов. Передача речи и данных в сетях LTE может осуществляться с различными степенями сжатия. Предусмотрена функция адаптация модуляции, кодирования и скорости (Link adaptation), которая может изменять тип кодека сжатия речи [13] в режиме реального времени, в зависимости от условий работы канала. Тип кодека для передачи речи, зависит от условий на радио сети. При невыполнении минимальных условий качества радиоканала, происходит разрыв соединения.

В сетях LTE на базовых станциях eNodeB используется модифицированный алгоритм управления мощностью передатчиков оборудования пользователя, который учитывает положение абонента внутри соты: чем ближе пользователь к eNodeB, тем более высокое отношение сигнал/шум используется для регулировки мощности. Таким образом, вблизи eNodeB оборудование пользователя работает с более высоким соотношением сигнал/шум, а значит и с более высокой скоростью кодирования и кратностью модуляции, что увеличивает скорость передачи.

В сетях LTE используется адаптивное распределение полосы передачи, которое обеспечивает гибкое и безизбыточное распределение ресурсных блоков в соответствии с заданным качеством предоставляемой услуги (QoS) [123].

Алгоритм адаптивного распределения полосы передачи выделяет пользователям на краю соты меньшее количество ресурсных блоков в соответствии со спектральной плотностью мощности сигнала. Точность оценки спектральной плотности влияет на оптимальность выделения пользователю требуемого ресурса.

В сетях LTE-Advanced абонентское оборудование ЦЕ (пользовательское оборудование) может для передачи данных связываться сразу с двумя станциями eNodeB, что позволяет снизить отношение сигнал/шум.

Для определения наиболее приемлемых способов передачи данных пользователя на фрагменте сети LTE, проведем анализ существующих методов повышения пропускной способности информационных сетей.

1.4. Анализ основных внешних факторов, влияющих на производительность в сетях LTE

Одним из внешних факторов, влияющих на производительность сети, являются угрозы безопасности [65, 121]. Акценты угроз технологии LTE сместились, теперь все они связаны с протоколом IP. Если в 3G голосовой трафик и данные передавались по двум разным сетям — по сети с коммутацией каналов [10, 32] и по сети передаче данных, то в сетях 4G весь трафик проходит через единую архитектуру EPC по протоколу IP (рисунок 1.1).

При этом сеть LTE накладывает некоторые ограничения на производительность [78]. В частности, при увеличении скорости подключения снижается радиус действия станции eNodeB — в среднем для LTE он составляет около 5 км (это зависит от используемого частотного диапазона: 800 МГц или 2600 МГц). При этом число этих станций в сети становится больше, и они начинают располагаться все ближе и ближе друг к другу. Заметим, что при этом определение местоположения абонента по сигналам станций eNodeB (триангуляция) работает точнее. С одной стороны — оператор точнее знает местонахождение абонента, но с другой стороны, сервисы геопозиционирования

(Location-BasedService, LBS) можно использовать и для слежки за абонентом, что создает опасность новых угроз.

Увеличение плотности размещения сетевого оборудования для улучшения покрытия (рисунок 1.4) приводит к появлению на сети LTE фемто- и даже пикосот [85, 121], которые сам пользователь или предприятие может установить у себя. Но при этом появление новых сетевых элементов может приводит к атакам на них и на каналы связи с остальной сетью. В настоящее время еще не понятно, кто будет конфигурировать и обеспечивать безопасность этих фемтосот: оператор сети или отдельные фирмы, занимающиеся их обслуживанием [45], пользователь, который их приобретает, или оператор, к чьей сети они подключаются [9]. Нужно учитывать так же, что базовые станции eNodeB становятся все более интеллектуальными, например, в версии REL10 [40] они получили возможность маршрутизировать трафик.

В сетях LTE-Advanced из архитектуры сети LTE исчезло понятие контроллера радиосети (RNC) [2], который выполнял функцию по управлению коммуникационными ресурсами. Для того чтобы осуществить атаку на

LTE

LTE

ô

Рисунок 1.4. Подключение различных абонентов к сети

инфраструктуру сетей предыдущих поколений, необходимо было получить доступ к этому контроллеру, а это было сопряжено с трудностями по физическому доступу. Управляющие функции перешли к базовым станциям, которые теперь, помимо обслуживания радиочасти, стали принимать решение о маршрутизации всего поступившего к ним трафика от абонентов. Это позволило организовывать соединения между близкими абонентами напрямую, минуя ядро сети, что существенно разгружает межузловую нагрузку на опорной сети. Но при этом у злоумышленников появляется возможность атаковать сами станции eNodeB, которые работают только по протоколу IP, что облегчает несанкционированный доступ. Могут быть использованы классические атаки на канальном уровне, широковещательные штормы, создание фальшивого узла eNodeB и другие варианты нападений, при этом трафик будет обладать свойством однородности, следовательно, необходимо вводить ограничения на скорости его передачи, или пороги на число соединений.

Вопросы обеспечения безопасности в сетях четвертого поколения решаются на нескольких структурных уровнях: на физическом (так называемом воздушном интерфейсе), на уровне внутренней сети оператора, а также на уровне взаимодействия различных операторов.

Рассмотрим основные виды атак на элементы сетей связи стандарта LTE.

1.5. Основные виды атак на элементы сетей связи стандарта LTE

Существует два варианта атак [12]: пассивный вариант, когда злоумышленник прослушивает канал связи между мобильным устройством и базовой станцией, или активный вариант, когда в дополнение к прослушиванию, злоумышленник оказывает воздействие на уже циркулирующий трафик, внося в него модификации. В настоящее время возможности активных атак существенно снижены за счет применения криптографической защиты передаваемой информации, но пассивные атаки, такие как анализ трафика и отслеживание местоположения пользователей, все еще возможны.

Стандарты предыдущих поколений мобильной связи GSM, UMTS [2, 21] и стандарт LTE для защиты идентификаторов мобильных устройств в воздушном интерфейсе используют непригодные для фальсификации временные идентификаторы (TMSI,GUTI). Но неполное развертывание сети LTE по всей территории делает эти меры недостаточными для обеспечения гарантированного уровня защиты пользователей.

Кроме того, существуют: атаки типа подмена доверенного объекта, атаки на сетевые службы с использованием Интернет протоколов, атаки-сообщения о ложном местоположении или атаки несанкционированной переконфигурации радиоаппаратуры. Они усложняют процесс управления для оператора сетиLTE интерференцией, что неблагоприятно сказывается на качестве обслуживания.

Еще одна особенность сети LTE заключается в том, что эта технология ориентирована также на подключение интеллектуальных пользовательских устройств с LTE-модемами [45]: персональных компьютеров, планшетов, смартфонов и т.д. Это означает, что по мере увеличения в сети LTE числа интеллектуальных устройств число нападений на них будет возрастать. Очевидно, что эти интеллектуальные устройства подвержены более широкому кругу угроз. Распространение вирусов в открытых компьютерных платформах, например, Android становится все более масштабным [90], а продукция Apple и Microsoft также уязвима для вредоносных программ. В мобильные сети перешли все угрозы из проводных сетей: атаки на сети, рассылка спама, перехват видео и звука с камеры мобильного устройства и т.д.

Однако, атаки могут происходить не только на пользовательское оборудование. Все более становится популярной технология межмашинного взаимодействия (М2М) [78], с помощью которой осуществляется взаимодействие различных беспроводных интеллектуальных устройств (вендринг, датчики сигнализации и т.д.) имеющих LTE-модемы, осуществляющих передачу данных и управляющихся через сети беспроводной связи.

Угрозы для пользователям сетей LTE могут так же исходить и от сервисов двойного назначения [124]. Известно, что мобильные операторы накапливают

много ценной информации об абонентах (местоположение, интересы на основе Интернет запросов, и т.д.). Это, в конечном счете, может приводить к монетизации информации. Типичным примером являются LBS-сервисы - тип информационных и развлекательных услуг, основанных на определении текущего местоположения мобильного телефона. Их можно использовать, например, для контроля за перемещением грузов или общественного транспорта, для определения местонахождения детей и для оповещения о чрезвычайных ситуациях, но их же можно использовать и для незаконной слежки за абонентом. Взлом каждого такого сервиса позволит получать доступ к ценной информации провайдера и построить новые схемы преступлений.

1.6. Анализ механизмов управления обеспечением защиты информации в

сетях LTE

Функции защиты информации в сетях LTE стандартизированы и осуществляются на нескольких уровнях [45, 78]. Имеется защита на уровне доступа пользователя к сети, на уровне приложений, а также на уровне конфигураций [121]. При этом каждый уровень в отличии от сети Интернет осуществляет аутентификацию и авторизацию всех устройств. Известно, что каждое устройство в IP-сети имеет свой адрес, а также и уникальный идентификатор MAC, но их достаточно легко изменить и подделать. Технология LTE использует для всех устройств, подключенных к сети, не только IP-адреса, но и системы распространения передачи ключей шифрования. Все это позволяет организовать в мобильной сети безопасный обмен ключами и установления шифрованного канала связи между элементами сети.

В сетях LTE сохраняются так же методы аутентификации по привязке пользователей к карте USIM [12]. Как и в традиционной мобильной связи пользователь может заблокировать доступ к телефону по PIN-коду. В сетях LTE унаследованы от сетей GSM и UMTS алгоритмы протоколов аутентификации, но к ним добавлены более длинные ключи и расширенная иерархия инфраструктуры открытых ключей - PKI. Также предусмотрены новые возможности для в

сценариях межмашинного взаимодействие М2М и однократной аутентификации SSO. Предусмотрена, кроме того, защита от несанкционированных соединений поверх мультимедийной платформы IP-сети - IMS [40, 55].

Однако, многие проблемы, возникающие при перегрузке сети LTE, в частности: потеря доступности и потеря целостности информации, еще не решены. В данной диссертационной работе рассматривается способ повышения пропускной способности мобильной сети стандарта LTE, а именно -динамическое управление потоками пользовательской информации. Для конкретизации задачи, проведем анализ способов динамического управления потоками в сетях LTE.

1.7. Анализ способов динамического управления потоками в сетях LTE

Динамическое управление потоками подразумевает под собой управление входящей и исходящей нагрузками на узлах мобильной сети [39] (таких как MME, S-GW, PGW, PCRF, HSS/DNS/GW см. п.1.1), а также адаптивную диспетчеризацию его программ. Динамическое управление потоками на сети LTE занимаются алгоритмы управления самооптимизации сети SON.

В усовершенствованной архитектуре SAE введены две принципиально новые функции: первая-автоматической самооптимизации управления сетью SON, которые возникли из-за требований к сложным сетевым мультитехнологиям, предполагающим интеграцию 2G, 3G, 4G и WiMAX и вторая-использование в сети более мелких новых иерархий, таких как пико- и фемто- соты. Функции SON стандартизированны в рамках 3GPP [24], они являются естественным развитием алгоритмов адаптивного управления, уже используемых в системах IMT-2000 [78] (например, динамическое управление мощностью излучения, планирование ресурсов радиосети RR^ т.п.) и позволяют расширять область автоматизации процессов управления сети в целом. Однако, встраивание данной функции так и не было произведено ни одним оператором сети из-за ошибок по приоретизации трафика возникающих при частичном развертывании данной функции на сети [121].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Антонова Вероника Михайловна, 2018 год

Список литературы

1. Гольдштейн, Б.С. Сети связи: учебник для ВУЗов / Б.С. Гольдштейн, Н.А. Соколов, Г.Г. Яновский. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010. - 400с., ил. 120

2. Шнепс-Шнеппе, М.А. Система сигнализации SS7 и ее уязвимости // International Journal of Open Information Technologies. - 2015. - vol. 3, no. 5. -С.1-13. - ISSN: 2307-8162

3. Закиров, З.Г. НадеевА.Ф., Файзулин Р.Р. Сотовая связь стандарта GSM / З.Г. Закиров, А.Ф. Надеев, Р.Р. Файзулин. - М.: Эко-Трендз, 2004. -264с.

4. Ратынский М.В. Основы сотовой связи / Под ред. Д. Б. Зимина - М.: Радио и связь, 1998. - 248 с.

5. Кааранен, Х. Сети UMTS. Архитектура, мобильность, сервисы / Х. Кааранен, А. Ахтиайнен [и др.]. - М.: Техносфера, 2007. - 464 с.

6. Олифер, В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. - 3-е изд. - СПб.: Питер, 2009. - 960 с.

7. Громаков, Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. - М.: Эко-Трендз, 1997. - 240 с.

8. Иглин С.П. Теория вероятностей и математическая статистика на базе MATLAB. Издательство НТУ "ХПИ", 2006, Харьков, Украина, 612 с.

9. Сайт ООО «Кситал» [Электронный ресурс] - URL: http://www.ksytal.ru/public.htm. (Дата обращения: 21.11.2012 г.).

10. Невдяев, Л.М. Мобильная связь 3-го поколения // Серия изданий «Связь и бизнес». - М.: ООО «Мобильные коммуникации», 2000. - 208 с.

11. Быховский, М.А. Принципы, алгоритм и методика частотно-территариального планирования региональных сетей транкинговой радиотелефонной связи в диапазоне 800 МГц / М.А. Быховский, С.Н. Дудукин, Н.В. Смирнов, В.О. Тихвинский // Мобильные телесистемы. - 1998. - №5. - С.33-40.

12. Защита информации в системах мобильной связи: Учебное пособие для вузов / А. А. Чекалин, А.В. Заряев , С.В. Скрыль и др. , под общей научной редакцией

доктора техн. наук А.В. Заряева и доктора техн. наук С.В. Скрыля. - 2-е изд. испр. и доп. - М.: Горячая линия-Телеком, 2005. - 171 с.

13. Варакин, Л.Е. Теория систем сигналов. - М.: Сов. Радио, 1978. - 304 с.

14. Росляков, А.В. ОКС №7: архитектура, протоколы, применение. - М.: Эко-Трендз, 2008. - 320 с.

15. Бакланов, И.Г. NGN: принципы построения и организации / под ред. Ю.Н. Чернышова. - М.: Эко-Трендз, 2008. - 400 с.

16. Вишневский, В.М. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. / В.М. Вишневский, А.И. Ляхов, С. Л. Портной, И.В. Шахнович. -М.: Техносфера, 2005. - 592 с.

17. IEEE 802.11 Standard Group Web Site. (название спецификаций, год).Луа11аЬ1е£гош: http://www.ieee802.Org/11/.

18. IEEE 802.16 Standard Group Web Site. (название спецификаций, год).Avai1ab1e from:http://www.ieee802.org/16/.

19. Шварц, М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ: [В 2 ч.] Ч.11 / М. Шварц; пер. с англ. В. И. Неймана. - М.: Наука, 1992. - 272 с. (91)

20. Соловьев,Ю.А. Системы спутниковой навигации. - М.: Эко-Трендз, 2000. -270с.

21. FCC. Technology Transitions, Order, Report & Order and Further Notice of Proposed Rulemaking, Report Order, Order and Further Notice of Proposed Rulemaking, Proposal for Ongoing Data Initiative, GN Docket No. 13-5, FCC 14-5 (rel. Jan. 31, 2014).

22. Шварц, М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ: [В 2 ч.] Ч.1 / М. Шварц; пер. с англ. В. И. Неймана. - М.: Наука, 1992. - 336 с.

23. Гольдштейн, Б.С. IP-Телефония / Б.С. Гольдштейн, А.В. Пинчук, А.Л. Суховицкий. - М.: Радио и связь, 2001. - 336 с.

24. Система Гонец [Электронный ресурс] - URL: http://www.gonets.ru/news.php (Дата обращения: 11.10.2013 г.)

25. Р. Гонсалес, Р. Вудс, С. Эддинс Цифровая обработка изображений в среде MATLAB. Москва: Техносфера, 2006. - 616 с., цв. илл., ISBN 5-94836-092-Х, формат 70х100/16, переплет. Серия "Мир цифровой обработки".

26. Сайт Альфа Телеком [Электронный ресурс] - URL: http://www.iridium.ru/ (Дата обращения: 18.09.2014 г.)

27. Сайт ГлобалТел [Электронный ресурс] - URL: http://www.globaltel.ru/ (Дата обращения: 11.10.2013 г.)

28. Шварц, М. Сети ЭВМ: Анализ и проектирование / М. Шварц: пер. с англ. В. М. Вишневского, А. С. Твердохлебова под ред. В. А. Жожикашвили. - М.: Радио и связь, 1981. - 336 с.

29. Шнепс-Шнеппе, М. А. О создании единого информационного пространства общества / М. А. Шнепс-Шнеппе, Д. Е. Намиот, В. А. Сухомлин // International Journal of Open Information Technologies. - 2015. - vol. 3, no. 2. - С. 1-10.

30. Лазарев, В.Г. Динамическое управление потоками информации в сетях связи / В.Г. Лазарев, Ю.В. Лазарев. - М.: Радио и связь, 1983. - 235 с.

31. Назаров, А.Н. АТМ: Технические решения создания сетей \ А.Н. Назаров, И. А. Разживин, М.В. Симонов. - М.: Горячая линия-Телеком, 2001. - 376 с.

32. Григорьева, Н. Высоконадежные мобильные сети 3G для систем видеонаблюдения // Беспроводные технологии. - 2006. - № 6. - С. 51-53.

33. Акимов, В.Н. Особенности построения систем мониторинга объектов ЖКХ на основе пакетных радиосетей / В.Н. Акимов, А.О. Шорин // Спецтехника и связь. - 2008. - № 2. - С. 49-59.

34. Ширина, Е. Новая линия GSM - модулей // Беспроводные технологии. - 2009. - № 9. - С. 18-20.

35. Янкевич, А. HSDPA - все больше данных, все выше скорости [Электронный ресурс]. URL: http://www.citforum.ru/nets/wireless/hsdpa/ (Дата обращения: 21.11.2015 г.).

36. Буфалино, А. UMTS, HSDPA и сопутствующие технологии / А. Буфалино, П. Гюнтцер // Беспроводные технологии. - 2008. - №4. -С. 8-10.

37. Алексеев, В. Новые модули и модемы GSM/GPRS/EDGE фирмы Enfora / В. Алексеев, Т. Торстен // Беспроводные технологии. - 2008. - №1. - С. 9-16.

38. Дианов, И. М2М - системы удаленного управления и мониторинга / И. Дианов, В. Серганов, А. Упоров // Беспроводные технологии. - 2007. - №2. -С. 31-33

39. Архипкин, А. Сравнительный анализ перспективных систем абонентского радиодоступа / А. Архипкин, А. Кириленко // Беспроводные технологии. -2007. - №3. - С. 35-38

40. Перекрестов, И.С. Организация мобильного доступа к мультимедийным данным // И.С. Перекрестов, О.А. Решетняк, Э.Г. Тихий // Цифровые технологии. - 2008. - №4. - С. 86-92

41. Пушкарев, О. GSM - продукты компании Wevecom // Беспроводные технологии. - 2009. - №1. - С. 22-24

42. Дианов, И. Повышение надежности передачи технологической информации в сотовых сетях. Решение на базе специализированных терминалов GSM/GPRS / И. Дианов, В. Серганов, А. Упоров, А. Пуксов // Беспроводные технологии. -2007. - №4. - С. 30-33

43. Капустин, Р.А. Особенности радиоинтерфейса системы IMT-MC-450 1XEV-DO // Мобильные системы. - 2004. - №5. - С. 96-100

44. Ерохина, И. МТС внедрилась в счетчики // Коммерсантъ. - 2009. - № 204 /П (4259). - С. 4-6

45. Stasiak, M. Modeling and Dimensioning of mobile networks from GSM to LTE / MaciejStasiak, MariuszGlabowski, Arkadiusz Wisniewski, Piotr Zwierzykowski. -John Wiley & Sons Ltd. - 2011. - Р. 136

46. Финогенов, А.Г. Беспроводные технологии передачи данных для создания систем управления и персональной информационной поддержки [Электронный ресурс] // Портал информационно-коммуникационные технологии в образовании. - URL: http://www.ict.edu.ru/ (Дата обращения: 16.04.2015 ).

47. Нейман, В.И. Новое направление в теории телетрафика // Электросвязь. -1998. - № 7. - С. 27-30.

48. Antonova, V.M. Analytical Modeling and simulation of admission control scheme for non-real time services in LTE networks / V.M. Antonova, I.A. Gudkova, E.V. Markova, P.O. Abaev // Proceedings - 29th European Conference on Modelling and Simulation, ECMS. - 2015. - P. 689-695.

49. Антонова, В.М. Анализ модели разделения ресурсов в соте сети LTE / В.М. Антонова, А.С. Козлова // Конференция «Инфоком-2016») Северо-Кавказский филиал Московского Технического Университета Связи и Информатики -Ростов н/Д. - 2016. - С.24-27.

50. Антонова, В.М. Изучение основных особенностей сигналов сетей LTE / В.М. Антонова, С.В. Малыгина, К.А. Шпагина // Инновационное развитие. - Пермь. - 2017. - №10(15). - С. 24-26.

51. Antonova, V.M. Automatic scheduling of monorail transport system / V.M. Antonova, D.O. Volkov, N.A. Kuznetsov, A.M. Starostenko // International conference Engineering & Telecommunications - En&T. - М. - 2016. - Р.18-22.

52. Антонова, В.М. Анализ основных уязвимостей сетей стандарта LTE / В.М. Антонова, Н.Е. Богомолова // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения INTERMATIC-2016: Труды международной науч.-технич. конф. - М.: МИРЭА. - 2016. - С. 146-150.

53. Antonova, V.M. Math modeling of passenger traffic in the monorail transport system / V.M. Antonova, D.O. Volkov, N.A. Kuznetsov, A.M. Starostenko // IEEE Proceedings - 2016 10th IEEE International Conference on Application of Information and Communication Technologies. - М. - 2016. - Р. 90-94.

54. Кучерявый, А.Е. Сети связи следующего поколения / А.Е. Кучерявый, А.Л. Цуприковю - М.: ФГУП ЦНИИС, 2006. - 280 с.

55. Цитович, И.И. Устойчивые модели трафика мультисервисных сетей. - (Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени А.С. Попова. Серия: научная сессия, посвященная Дню радио. Выпуск LX-2). - М, 2005. - Т.2. - С. 271-273.

56. Степанов, С.Н. Теория телетрафика: концепции, модели, приложения. - М.: Горячая линия-Телеком, 2015. - 886 с.

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

58. Назаров, А.Н. Модели трафика служб с битовой скоростью передачи информации в широкополосных цифровых сетях интегрального обслуживания // Автоматика и телемеханика. - 1998. - № 8. - С.14-26.

59. Отчет о прикладных научных исследованиях и экспериментальных разработках по теме «Разработка проекта, создание и испытание экспериментального транспортного участка и системы автоматического управления движением надземной транспортной системы типа H-Bahm». Этап 4, Проведение исследовательских испытаний (промежуточный). Шифр «201414-582-0002-015».

60. Кшиштоф, В. Системы подвижной радиосвязи / пер. с польского И.Д. Рудинского; под ред. А.И. Ледовского. - М.: Горячая линия-Телеком, 2006. -536 с.

61. Willinger, W. Self-similar traffic modeling for high-speed network / W. Willinger, D. Wilson, M. Taqqu // Connexions. - November, 1984. - Р. 203-213

62. Невдяев, Л.М. Персональная спутниковая связь / Л.М. Невдяев, А.А. Смирнов. - М.: Эко-Трендз, 1998. - 216 с.

63. IEEE Std 802.15.1-2005 - Part 15.1: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Wireless Personal Area Networks (WPANs)

64. Elster, Itron, Landis+Gyr, NICT and Silver Spring Networks Drive Adoption of IEEE 802.15.4g

65. Юдинцев, В. Система видеонаблюдения с беспроводным WiMAX -соединением // Системы безопасности. - 2008. - №1. - С. 201

66. Джамалипур. А. Беспроводной мобильный Интернет: архитектура, протоколы и сервисы. - М.: Техносфера, 2009. - 496 с.

67. Intel Mesh Networks Demonstrations. - URL: http://www.intel.com/idf/us/fall2003/presentations/F03USWNTS116_0S.pdf (Дата обращения: 14.07.2016)

68. Akyildiz, I.F. Wireless sensor and actor network: research challenges, Ad Hoc Networks 2 / I.F. Akyildiz, I.H. Kasimoglu. - 2004. -Р. 351-367.

69. Bhatia, R. On power efficient communication over multi-hop wireless networks: joint routing, scheduling, and power control / R. Bhatia, M. Kodialam // IEEE Annual Conference on Computer Communications (INFOCOM). - 2004. - Р.1457-1466.

70. Майская, В. Беспроводные сенсорные сети. // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - 2005. - №2. - С. 18 - 22.

71. Кучерявый, А.Е. От e- России к u- России. Тенденции развития электросвязи / А.Е. Кучерявый, Е.А. Кучерявый // Электросвязь. - 2005. - № 5. - С. 10-11.

72. Сергиевский, М. Беспроводные сенсорные сети [Электронный ресурс] // Компьютер пресс. - 2007. - №8. - URL: http://www.compress.ru/article.aspx?id=17950&iid=831#begin (Дата обращения: 14.07.2016).

73. Вишневский, В. Беспроводные сенсорные сети в системах промышленной автоматики / В. Вишневский, Г. Гайкович // Электроника: Наука, технология и бизнес. - 2008. - №1. - С. 106-110.

74. Bleicher, A. LTE-Advanced Is the Real 4G [Электронныйресурс]. - 2013. - URL: https://spectrum.ieee.org/telecom/standards/lte-advanced-is-the-real-4g (Дата обращения: 23.01.2015).

75. Сайт Института точной механики и вычислительной техники им. С.А. Лебедева РАН [Электронный ресурс] - URL: http://www.ipmce.ru/img/release/is_sensor.pdf (Дата обращения: 05.07.2012)

76. Пехтерев, С. Мобильный VSAT // Технологии и средства связи. (Специальный выпуск. Спутниковая связь и вещание). - 2009. - С. 77-79.

77. Шахнович, И. Персональные беспроводные сети стандартов IEEE 802.15.3 и 802.15.4 // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - 2004. - №6. - С. 32-36.

78. AN INTRODUCTION TO LTE. LTE, LTE-ADVANCED, SAE AND 4G MOBILE COMMUNICATIONS. // Christopher Cox. - UK.: John Wiley & Sons Ltd, 2012. -Р. 486

79. Алексеев Е.Р., Чеснокова О.В. MATLAB 7. Самоучитель. ISBN: 5-477-00283-2. Издательство "НТ Пресс" 2006г. 464 стр.

80. Couet, J. Satellites and Multimedia / J. Couet, D. Maugars, D. Rouffet // Alcatel Telecommunication Review. - Fourth Quarter 1999. - Р. 250-257.

81. Отчет о прикладных научных исследованиях и экспериментальных разработках по теме «Разработка проекта, создание и испытание экспериментального транспортного участка и системы автоматического управления движением надземной транспортной системы типа H-Bahm». Этап 5, Проведение проведение натурных испытаний, обобщение результатов ПНИЭР (заключительный). Шифр «2014-14-582-0002-015».

82. Поршнев С.В. MATLAB 7. Основы работы и программирования. Учебник. ISBN: 5-9518-0137-0. Издательство "Бином. Лаборатория знаний" 2006г. 320 стр.

83. Teledesic. Technology Overview [Электронный ресурс]. - URL: http://www.teledesic.com/tech/tech.htm (Дата обращения: 17.08.2014).

84. Akyidiz, I.F. Wireless mesh networks: a survey / I.F. Akyidiz, X. Wang, W. Wang // Computer Networks. - 2005. - Jan, 1. - Р. 445-487.

85. Антонова, В.М. Преимущества использования пикосот в сетях LTE / В.М. Антонова, Т.В. Овинникова // Конференция «Инфоком-2016» СевероКавказский филиал Московского Технического Университета Связи и Информатики - Ростов-на-Дону. - 2016. - С.27-29.

86. Erramilli, A. Modeling and Management of Self-Similar Traffic Flows in HighSpeed Networks / A. Erramilli, W. Willinger, J.L. Wang // Network Systems Design. - Gordon and Breach Science Publishers, 1999. - Р. 153

87. Perkins, C. Mobile IP // IEEE Communications Magazine. - 1997. - 35(5). - Р. 8499.

88. Пшеничников, А.П. Теория телетрафика - М.: Горячая линия - Телеком, 2017, 212 стр.

89. Гандер В., Гржебичек И. Решение задач в научных вычислениях с применением Maple и MATLAB. ISBN: 985-6642-06-Х. Издательство "Вассамедина" 2005г. 520 стр.

90. МакГрат, М. Создание приложений на Android для начинающих. // ISBN: 9785-699-81145-8 М.: Эксмо. 2015. С. 452

91. М.Л. Подкур, П.Н. Подкур, Н.К. Смоленцев. Программирование в среде Borland C++ Builder с математическими библиотеками MATLAB. М.: ДМК Пресс, 2006 - 496 с.: ил., CD.

92. Кривилев, А. Основы компьютерной математики с использованием системы MATLAB. Лекс-Книга, 2005

93. Клейнрок, Л. Вычислительные системы с очередями: пер. с англ. - М.: Мир, 1979. - 600 с.

94. Ляхов, А.И. Оценка взаимозависимости поведения станций в локальных беспроводных беспроводных сетях с протоколом IEEE802.11 // А.И. Ляхов,

A.В. Баранов, А.В. Винель. - (VIII международный семинар «Распределенные компьютерные и телекоммуникационные сети» - DCCN 05, София, Болгария: Сб. тр.). - М.: Техносфера, 2005. - С.95-104.

95. Takagi, H. Analysis of polling systems. - MIT Press, 1986. - 175 p.

96. Вишневский, В.М. Математические методы исследования системполлинга /

B.М. Вишневский, О.В. Семенова // Автоматика и телемеханика. - 2006. - № 2. - С. 3-56.

97. Levy, H. Dominance relations in polling systems / H. Levy, M. Sidi, O.J. Boxma // Queueing Systems. - 1990. - vol. 6. - P. 155-172.

98. Altman, E. Queueing in space / E. Altman, H. Levy // Advances in Applied Probability. - 1995. - vol. 26, no. 4. - P. 1095-1116.

99. Kroese, D.P. Heavy traffic analysis for continuous polling models // Journal of Prjbability. - 1997. - vol. 34, no. 3. - P. 720-732.

100. Клейнрок, Л. Теория массового обслуживания: пер. с англ. - М.: Машиностроение, 1979. - 432 с.

101. Степанов, С.Н. Численные методы расчета систем с повторными вызовами. - М.: Наука, 1983. - 230 с.

102. Fricker, C. Monotonicity and stability of periodic polling models / C. Fricker, R. Jaibi // Queueing Systems. - 1994. - vol. 15. - P. 211-238.

103. Nassehi, M.M. CRMA: an access scheme for high-speed LANs and MANs // IEEE International conference on communications, SUPERCOMM / ICC'90. -1990. - vol. 4. - P. 1697-1702.

104. Antonova, V.M. Analytical Modeling and simulation of admission control scheme for non-real time services in LTE networks / V.M. Antonova, I.A. Gudkova, E.V. Markova, P.O. Abaev // Proceedings - 29th European Conference on Modelling and Simulation, ECMS. - 2015. - P. 689-695.

105. Антонова, В.М. Имитационная модель передачи разноскоростного трафика в соте сети LTE / В.М. Антонова, И.А. Цирик // Информационно-телекоммуникационные технологии и математическое моделирование высокотехнологичных систем: Материалы Всероссийской конф. - М.: РУДН, 2015 - С. 73-75.

106. Антонова, В.М. Управление доступом новых требований на фрагменте сети LTE / В.М. Антонова, И.А. Цирик // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения «INTERMATIC-2015»: Тр. Междунар. науч.-техн. конф. - М.: МИРЭА, 2015. - С.226-228.

107. Антонова, В.М. Метод адаптивной диспетчеризации нагрузки на фрагменте сети LTE / В.М. Антонова, Е.Е. Маликова // Радиоэлектронные устройства и системы для инфокоммуникационных технологий - РЕС-2013: Материалы Междунар. конф. серия: научные конференции, посвященные дню радио (выпуск LXVIII) РНТОРЭиС им. Попова. - М., 2013. - С. 33-36.

108. Башарин, Г.П. Лекции по математической теории телетрафика: Учеб. пособ. - М.: РУДН, 2009. - 342с.

109. Антонова, В.М. Исследование эффективности совместной передачи разнородного трафика в соте сети LTE / В.М. Антонова, Е.Е. Маликова // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2017. - №9. - С. 22-26.

110. Климов, Г.П. Приоритетные системы обслуживания с ориентацией / Г.П. Климов, Г.К. Мишкой. - М.: МГУ, 1979. - 220 с.

111. Буделл, П. Беспроводные технологии: пер. с англ. - М.: НТ Пресс, 2008. -441 с.

112. Konheim, A.G. Waiting Lines and Times in a System with Pollings / A.G. Konheim, B. Meister // J. ACM. - 1974. - vol. 21, № 3. - Р. 470-490.

113. Нейман, В.И. Решающий этап информационной революции // Электросвязь. - 2010. - № 1. - С. 27-32.

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

115. Антонова, В.М. Оценка ресурсапередачи информации при обслуживании разнородного трафика в сетях LTE / В.М. Антонова, Д.О. Волков, М.С. Степанов // Естественные и технические науки. - 2016. - № 11. - С. 183-189.

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

117. Отчет о прикладных научных исследованиях и экспериментальных разработках по теме «Разработка проекта, создание и испытание экспериментального транспортного участка и системы автоматического управления движением надземной транспортной системы типа H-Bahm». Этап 3, Разработка технических решений системы автоматического управления движением (промежуточный). Шифр «2014-14-582-0002-015».

118. Акимов, В.Н. Радиомодемы диапазонов VHF/UHF в задачах охраны и мониторинга объектов / В.Н. Акимов, А.И. Бабин, А.О. Шорин // Спецтехника и связь. - 2009. - № 1. - С. 50-58.

119. ITU-T Q.764 Signalling System No. 7 - ISDN User Part Signalling Procedures 1999.

120. Антонова, В.М. Учебно-методическое пособие «Моделирование радиорелейной трассы с использованием программного комплекса «Онега» по курсу «Технологии и архитектура мобильных сетей», Антонова В.М., Маликова Е.Е., Шевелев С. В. М.: МТУСИ, 2016 г. 56с.

121. Скрынников, В.Г. Радиоподсистемы UMTS/LTE. Теория и практика. / В.Г. Скрынников // М.: Культура и спорт -2000, 2012. - 864 с.

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

123. ITU-T E.800 Quality of services; concepts, models, objectives, dependability planning . Terms and definitions related to the quality of telecommunication services

124. Антонова, В.М. Особенности применения методов социальной инженерии в мобильных сетях стандарта LTE / В.М. Антонова, С.В. Скрыль, И.Н. Шайков // Телекоммуникации: Изд-во «Наука и технологии». - 2016. - № 12. - С. 4246.

125. Антонова, В.М. Оценка канального ресурса для разноскоростных соединений на фрагменте сети LTE // Естественные и технические науки. -2014. - № 10. - С. 277-279.

126. Антонова, В.М. Исследование взаимного влияния полезного и служебного трафика в сетях LTE / В.М. Антонова, Е.Е. Маликова // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2014. - №7. - С.17-21.

Приложение

Акты о реализации результатов диссертационной работы

1. Акт об использовании результатов диссертационной работы Антоновой В.М. на тему: «Разработка и исследование метода повышения эффективности передачи трафика в мобильных сетях четвертого

поколения» в процессе развития и модернизации сети связи города Москва (ПАО МТС).

2. Акт об использовании результатов диссертационной работы Антоновой В.М. на тему: «Разработка и исследование метода повышения эффективности передачи трафика в мобильных сетях четвертого поколения» в разработке вычислительно-моделирующего и испытательного стенда для проведения моделирования и исследовательских испытаний моделей и макетов системы диспетчерского управления транспортной системы типа Н-ВАНЫ

3. Акт об использовании результатов диссертационной работы Антоновой В.М. на тему: «Разработка и исследование метода повышения эффективности передачи трафика в мобильных сетях четвертого поколения» в учебном процессе кафедры «Сети связи и системы коммутации» МТУСИ.