Оптимизация параметров QOS при управлении качеством обслуживания трафика в сетях 3G
Автор: Файзуллин Рашид Робертович
Журнал: Инфокоммуникационные технологии @ikt-psuti
Рубрика: Технологии телекоммуникаций
Статья в выпуске: 3 т.9, 2011 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрены особенности организации много- уровневой структуры управления качеством обслу- живания QoS на основе функциональности базовой архитектуры протоколов радиоинтерфейса в сетях 3G. Показано, что ключевой задачей повышения эффективности сети является задача дифферен- цированного управления QoS на основе много- критериальной оптимизации классифицируемых параметров QoS и механизмов эффективного управ- ления сетевыми ресурсами. Предлагается внедрение специальных алгоритмов многопользовательского приема сигналов в негауссовских каналах с оценкой состояния канала и компенсацией внутрисистемных помех множественного доступа, позволяющих мо- дифицировать процедуру многокритериальной оп- тимизации параметров QoS в интересах повышения основных системных характеристик.
Качество обслуживания, интегральный трафик, многоуровневая архитектура протоколов, многокритериальная оптимизация, негауссовский канал, многопользовательский прием сигналов
Короткий адрес: https://sciup.org/140191485
IDR: 140191485
Текст научной статьи Оптимизация параметров QOS при управлении качеством обслуживания трафика в сетях 3G
Быстро растущие потребности в высокоскоростной и надежной передаче разнохарактерного неоднородного трафика по каналам связи современных мобильных инфокоммуникационных систем, расширение спектра приложений, требующих качественного сервиса, предъявляют все более высокие требования к качеству и производительности существующих и перспективных сетей связи. В свою очередь, это приводит к необходимости поиска новых системотехнических, алгоритмических и технологических решений, обеспечивающих гарантированное качество услуг со стороны оператора при существующих ограничениях на пространственные и частотновременные ресурсы [1].
В сетях UMTS в радиоинтерфейсе UTRAN реализована спектрально-эффективная технология многостанционного широкополосного доступа с кодовым разделением каналов (WCDMA), потенциально обеспечивающая широкие возможности эффективного использования внутрисетевых ресурсов и значительного увеличения емкости сети. Указанная технология является удачным имитационным полигоном для отработки модифицированных и альтернативных алгоритмов обработки сигналов в комплексе внутрисистемных помех, а также процедур управления сетевыми ресурсами, использование которых в интересах функциональности QoS (Quality of Service) наиболее эффективно на нижних коммуникационных уровнях сети (канальный уровень и уровень радиоинтерфейса). Конкретные значения классифицируемых параметров составляют профиль QoS, а их определенное сочетание позволяет наилучшим образом адаптироваться к требованиям различных пользовательских приложений.
Выделим ряд существенных факторов, ограничивающих пропускную способность и надежность информационного взаимодействия в сетях 3G при передаче интегрального трафика в реальной сигнально-помеховой обстановке (СПО) и ограниченных пространственно-частотно-временных сетевых ресурсах.
Для рассматриваемого класса систем качество передачи интегрального трафика определяется объективной «сложностью» реальных каналов с переменными параметрами, многолучевостью и замираниями радиосигналов, нарушением ортогональности ансамбля используемых сигнатур, неустойчивостью и многообразием вероятностных распределений параметров СПО, пульсирующей интенсивностью трафика, асинхронностью и случайностью доступа в единый канал многочисленных приемо-передатчиков, воздействием комплекса внутрисистемных помех, а также хаотических импульсных помех, сосредоточенных по спектру помех, флуктуационных шумовых, индустриальных помех и пр., что феноменологически приводит к негауссовским распределениям параметров СПО в радиоканалах таких систем и, как следствие, к необходимости работы в негауссовских каналах.
Рис. 1. Архитектура протоколов радиоинтерфейса UTRA FDD
В этой связи одной из ключевых задач повышения эффективности сети является задача дифференцированного управления QoS при передаче смешанного трафика на основе многокритериальной оптимизации параметров QoS и механизмов эффективного управления сетевыми ресурсами.
Логическая архитектура и функциональность коммуникационных уровней сети UMTS в рамках модели OSI
С позиций модели OSI, в мультисервисных сетях наибольшая нагрузка в отношении поддержки многоуровневого механизма дифференцированного QoS возложена на уровень управления сетевыми ресурсами (RRC), канальный уровень (RLC-MAC) и уровень физического радиоинтерфейса UTRA/FDD.
На рис. 1 представлена общая архитектура коммуникационных протоколов в стандарте UTRAN [2-3], позволяющая в дальнейшем проанализировать механизм управления параметрами качества обслуживания (QoS) в сетях UMTS с учетом функциональности нижних коммуникационных уровней сети.
Физический уровень определяет основные пределы пропускной способности радиоинтерфейса и предоставляет услуги MAC-уровню через транспортные каналы, которые определяют – каким образом и с какими характеристиками происходит передача пакетных данных. Физический уровень реализует процедуры непосредственного доступа к радиоканалу, переноса транспортных каналов на физические каналы управления и передачи данных UTRA, комплексного скремблирования, расширения спектра с высокочастотной обработкой символов модулирующих и демодулирующих последовательностей в двойном квадратурном канале, сверточного и турбокодирования и декодирования транспортных форматов, разнесения при передаче, поддержания физического соединения для передачи битовых последовательностей, синхронизации, быстрого управления мощностью передачи, измерения при хэндовере, согласования и поддержания переменных скоростей передачи фреймов в восходящем канале, внутрифреймового и межфреймового пе-ремежения, обнаружения столкновений структур сигналов при случайном доступе, обнаружения блочных ошибок, мультиплексирования нескольких услуг с различным профилем обслуживания QoS в одном соединении, передачи служебной информации, сигнализации.
Канальный уровень RLC/MAC представлен двумя подуровнями: логического управления ра- диоканалом RLC и управления доступом к среде MAC, обеспечивающими поддержку протоколов с учетом жестких требований к достоверности передаваемой информации, надежности связи и производительности. Подуровень MAC предоставляет услуги подуровню RLC с помощью логических каналов, которые устанавливают – какой тип трафика передается. Канальный уровень реализует процедуры идентификации мобильных терминалов в транспортных каналах, динамического планирования и управления потоком данных, помехоустойчивого кодирования/декодиро-вания, шифрования логических каналов, выбора класса обслуживания, сегментации и компоновки протокольных блоков данных, преобразования логических каналов в соответствующие транспортные каналы, выбора необходимых транспортных форматов, контроля объема поступающего трафика, динамической коммутации между общими и выделенными транспортными каналами на основе решений уровня RRC, мультиплексирования и демультиплексирования протокольных блоков данных из транспортных блоков, обнаружения и исправления ошибок протокола, сжатия заголовков, установления приоритетных соединений, управления широковещательной и многоадресной передачей, организации работы в прозрачном, неподтвержденном и подтвержденном режимах.
Сетевой уровень управления радиоресурсами RRC обеспечивает большую часть сигнализации между терминалом пользователя и подсистемой UTRAN и поддерживается с помощью четырех функциональных элементов: управления сигнализацией, управления вызовом и оповещением, управления широковещательной передачей, управления маршрутизацией сообщений. Сообщения RRC передают все параметры, требующиеся для установления, реконфигурации, поддержания и разъединения канальных соединений коммуникационных элементов протоколов канального и физического уровней. Сообщения RRC содержат в своей структуре всю сигнализацию для более высоких уровней: управление мобильностью абонента, включая измерения в каналах, хэндоверы, обновление ячеек и пр.; управление соединением и управление сессией. Уровень RRC реализует процедуры широковещательной передачи информации о системе, передачи поисковых сообщений, управления широкополосными, транспортными и физическими каналами, шифрования и защиты целостности сообщений сигнализации, обеспечения мобильности соединений RRC, управления мощностью во внешнем контуре, измерения параметров качества передачи и объема трафика.
Особенности организации многоуровневой структуры управления QoS в UMTS
Общее восприятие абонентом качества обслуживания QoS представляет собой некую суммарную оценку, на которую влияют множество различных компонентов коммуникационной системы. В типичном сеансе связи в системе UMTS фаза передачи через сеть радиодоступа - это только часть общего взаимодействия «из конца в конец». Поэтому, даже если сеть радиодоступа предоставляет отличное качество обслуживания, нет никаких гарантий того, что общая оценка абонентами качества услуг или работы приложения будет только удовлетворительной.
Классифицируя потоки трафика в сети, можно определить для UMTS четыре класса прикладных услуг. Услуги первого класса – разговорные – используются для взаимодействия в режиме реального времени, в том числе, для передачи речи по IP-протоколу или видеоконференцсвязи. Здесь важно обеспечить малые значения задержки на передаче и ее вариации. К услугам второго класса – потоковым – относятся потоковые аудио- и видеоприложения в реальном времени. В отличие от услуг разговорного класса они использует передачу информации в одном направлении. Типичными услугами третьего класса – интерактивными – являются просмотр Web-страниц и доступ по Telnet. Их основная характеристика – это взаимодействие по схеме «запрос- ответ», что накладывает жесткие требования на величину круговой задержки. Кроме того, для всех сеансов передачи данных должно поддерживаться низкое значение частоты появления ошибок. Услуги четвертого класса – фоновые – предоставляются по принципу best-effort. К ним относятся электронная почта, служба SMS и передача файлов. В этом случае тоже важен низкий показатель частоты ошибок, но требования к задержкам уже не столь жесткие. Транспорт для каждого класса услуг может конфигурироваться таким образом, чтобы при условии выполнения требований конкретного класса к качеству обслуживания оптимизировать эффективность использования радиосети.
Параметры качества обслуживания можно разбить на три группы:
-
- параметры пропускной способности (минимальная, средняя и максимальная скорость передачи);
-
- параметры задержек передачи пакетов (средние и максимальные величины задержек и вариаций задержек);
-
- параметры надежности передачи (уровень потерь и искажений пакетов).
В сетях третьего и следующих поколений требуются более эффективные алгоритмы управления радиоресурсами: управление доступом, управление нагрузкой и планирование передачи (распределения) пакетов, для того, чтобы гарантировать качество обслуживания и максимизировать пропускную способность системы, комбинируя битовыми скоростями, услугами и

Рис.2. Горизонтальные уровни и вертикальные плоскости архитектуры UMTS
требованиями, предъявляемыми к качеству обслуживания трафика.
В рамках модели OSI существует гибкая концепция управления качеством услуг связи QoS в сетях UMTS, ориентированная на внедрение новых 3G-услуг. Структурно сеть UMTS состоит из нескольких системных уровней (см. рис. 2), для которых характерны свои особенности обеспечения качеством обслуживания QoS, рассмотренные в [4]. Архитектура UMTS включает горизонтальные уровни и вертикальные плоскости, охватывающие основные сетевые элементы сети, между которыми распределены функциональные возможности обеспечения QoS. Управление качеством обслуживания тесно связано с принципами и протоколами взаимодействия этих уровней и плоскостей.
В рамках данной архитектуры на всех уровнях отрабатывается комплекс взаимосвязанных частных задач, решение которых становится возможным благодаря корректному использованию адекватных математических моделей непрерывных и дискретных каналов связи, а также разработке и использованию процедур и механизмов оптимального управления сетевыми ресурсами посредством межуровневого информационного взаимодействия, логически обусловленного в рамках модели OSI с формализацией задач управления качеством обслуживания QoS на каждом уровне.
Для большинства сквозных логических соединений в рамках 3G предъявляются свои требова- ния к QoS. При организации типовых соединений для предоставления сквозного QoS необходимо гарантировать уровень качества обслуживания во всех зонах сети. Рис. 3 иллюстрирует, каким образом услуга со сквозным QoS зависит от составляющих услуг на каждом участке общей инфраструктуры сети [3].
Чтобы гарантировать заданный уровень качества обслуживания, на всем маршруте прохождения трафика, от источника вызова до пункта назначения, в архитектуре сети организуются специальные транспортные службы (Bearer Service) с четко определенными характеристиками и функциями. Каждая такая служба выполняет свои задачи через службы более низких уровней.
В работах [5-8] на базе спецификаций ETSI TS выполнен анализ функциональных возможностей сети UMTS по транспортировке IP/MPLS-трафи-ка с заданными параметрами его обслуживания в соответствии с выбранной схемой QoS для поддержки различных сервисов (e-mail, Multimedia Streaming, MMS, IMS). Показана тенденция развития архитектуры управления качеством услуг QoS в сетях третьего поколения на базе концепции многоуровневой транспортной службы передачи (UMTS Bearer Service), которая реализует гибкий внутрисетевой инструмент управления QoS для различных классов трафика. Рассмотрен механизм создания сложных PDP-контекстов в процессе организации мультисессионных соединений для реализации структуры дифференцированного управления QoS в соответствии сквозной сервис сервис UMTS внешний сервис сервис радиодоступа
Iu-сервис радио сервис магистр, сервис сервис UTRA
Ядро коммутации сервис опорной сети сервис физ. уровня
Магистр, сервис физ. уровня *
сервис
WCDMA

Рис. 3. Сквозной сервис QoS в системах 3G

Ядро пакетной коммутации

с предписанными параметрами PDP-контекста. По сути, профиль QoS, согласованный с ресурсами сети, регламентирует тот уровень качества обслуживания, который должен обеспечиваться подсистемами сети UMTS при передаче пакетов через всю линейку стандартных интерфейсов в режиме реального времени. При взаимодействии транспортных служб передачи данных, определяющих характер отрабатываемых процессов на коммуникационных уровнях системы, в аппаратуре базовой станции происходит межуровневый информационный обмен, который образует специфическую структуру управления качеством QoS на всем маршруте прохождения трафика.
На рис.4 представлена многоуровневая архитектура службы обмена данными с наложенной архитектурой базовых коммуникационных протоколов, обеспечивающих прозрачную передачу IP-пакетов с помощью транспортного сервиса сети UMTS, который реализован определенными программно-аппаратными средствами на соответствующих уровнях сети [8-9]. При этом обес- печивается дифференцированная обработка пакетов с различными требованиями QoS, разделение потоков данных на транспортных уровнях интерфейса IU, перераспределение сетевых ресурсов. Для того чтобы гарантировать пользователю сети заданный уровень QoS в сквозном режиме, для каждого интерфейса (Uu радиоинтерфейс, Iub/ Iu-PS-интерфейс) необходимо обеспечить соответствующее QoS с учетом имеющихся сетевых ресурсов.
Во время манипуляций по поддержке QoS каждый отвечающий за управление различными ресурсами сети элемент может повторно подбирать параметры QoS. Если, например, у контроллера подсети не хватает частотных ресурсов в расчетной соте для обеспечения требуемой скорости передачи, тогда система может производить внутреннее согласование в сторону уменьшения QoS.
Так, например, когда в сети активизированы службы передачи данных, функции QoS в области радиоинтерфейса обеспечивают дифференциацию услуг путем регулирования, классификации

Рис. 4. Обобщенная модель служб передачи данных в сети UMTS при взаимодействии с внешними пакетными сетями в рамках уровневой архитектуры OSI
и планирования трафика, согласования скоростей и приоритетов поступающих пакетов, обработки очередей, использования процедур отказа и блокировки пакетов, компенсации изменений качества радиоканалов, регулировки мощности во внутреннем и внешнем контурах, использования различных схем модуляции и кодирования в зависимости от параметров согласованного профиля QoS, состояния радиоканала, загрузки системы, уровня интерференционных и взаимных помех. Реализация указанных процедур возложена на низкоуровневые протоколы (RF UTRA/FDD, RLC-MAC, RRC), которые посредством специфических процедур обработки информации на каждом из уровней и многократного межуровневого обмена примитивами обеспечивают оптимизацию параметров QoS для каждого типа трафика.
Информационный обмен осуществляется посредством блоков протокольных данных (PDU), в которых содержатся управляющая информация в виде так называемых примитивов -команд, запросов, ответов и параметры, характеризующие определенные состояния системы (например, текущее отношение сигнал/помеха, уровень BER уровень FER, вид кодирования, вид модуляции, уровень информационного и пилот-сигнала, уровень спектральной эффективности и др.). Алгоритмы, реализующие свои функции под управлением тех или иных протоколов, обеспечивают процедуры повторной передачи поврежденных PDU, помехоустойчивого кодирования, перемежения пакетов, введение информационной избыточности в структуру пакетов, переключение схемы модуляции и др. Указанные процедуры устанавливают параметры пропускной способности для каждого класса надежности.
Способ управления качеством обслуживания посредством многокритериальной оптимизации параметров QoS
Протоколы плоскости пользователя обеспечивают передачу данных пользователя в сети с заданным качеством, протоколы плоскости управления – управление сетью UMTS при транспортировке данных по соответствующим логическим каналам в сети радиодоступа и базовой сети, как показано на рис. 5.
Механизмы обеспечения качества обслуживания должны включать «вертикальные» методы
Потоки данных
Плоскость управления VC-plane)
Прикладной протокол
Плоскость пользователя (13-plane)
RRC-уровень: управление сетевыми радиоресурсами (L3)

Протоколы управления многоадресной/широк. передачей (ВМС)
Протоколы сходимости пакетных данных (PDCP)
В-каналы сигнализации
RLC - подуровень: управление логическим каналом (L2)

Управление доступом и установление соединений

Логические каналы
МАС - подуровень: управление доступом к среде (L2)

Диспетчеризация ——-- ресурсов.
Управление загрузкой

Транспортные каналы
PHY - физический уровень


Физические каналы
Управление трафиком.
Динамическая адаптация каналов радиосвязи. Выбор схем, модуляции и кодирования.
Планирование
о
: 3
пакетов. Управление мощностью
(LI)

Установление PDP-контекста и согласование QoS-параметров канала радиодоступа на основе QoS-параметров PDP-контекста
Точка доступа к
QoS RRC
QoS RLC
QoS МАС
QoS PHY
Интерфейсный блок данных (блок протокольных данных межуровнего обмена)
Управляющая информация N-го уровня

Точка доступа к
Обобщенный функционал, определяющий класс трафика и характеризующий качество обслуживания.
Q=f (Pr, Del, Rei, Vpeak, Vmean), где Pr - приоритетность обслуживания; Del - допустимая задержка; Rei - надежность передачи пакета; Vpeak - пиковая скорость передачи; Vmean - средняя пропускная способность
Рис. 5. Функциональная архитектура протоколов радиоинтерфейса UTRA FDD с обеспечением сквозного QoS обеспечения QoS, обеспечивающие управление параметрами QoS протоколов нижних уровней для реализации заданных характеристик QoS на верхних уровнях, а также «горизонтальные» методы для управления параметрами QoS при междоменном и межсетевом взаимодействии.
Поэтому для повышения качества передачи информации при разработке алгоритмов обработки информации необходимо максимально учитывать многоуровневую структуру информационного обмена в системе и специфику процессов межуровневого информационного обмена. При оптимизации параметров QoS этих процессов необходимо учитывать информацию о процессах, выполняемых на одноуровневых сетевых объектах, для корректировки процедур на других уровнях.
В свою очередь, каждый из параметров QoS также является подвектором и определяется набором частных параметров, характеризующих процедуры и функции, выполняемые на отдельных уровнях системы. Таким образом, обобщенный функционал качества обслуживания QoS можно представить в виде:
P QoS = ) P QoS 1 , P QoS 1 ,..., P QoSN /, (1)
где N – число уровней системы, ^QoS – одна из характеристик, определяющая качество предоставления услуг на n -ом уровне, например, вероятность битовой ошибки, причем каждый из этих параметров относится к одному из перечисленных ранее групп (классов), определяющих профиль качества обслуживания.
Так, например, обобщенный функционал QoS применительно к радиоинтерфейсу UMTS можно представить в виде:
V max -, Scq, LmaxSDU , SDU type -,
P QoS = <
BER ocmam ?SDUfail, D,
P гарант -Pl трафик , РГpacnp ( сохр где V max – максимальная скорость передачи битов; Seq – порядок доставки; L max SDU – максимальный размер сервисного блока данных (SDU); SDU type – информация о формате SDU; BER ocmam, – остаточный коэффициент ошибок по битам; D – задержка при передаче; V гарант – гарантированная скорость передачи битов; Pt трафик – приоритет обработки трафика; Pt pacnp / coxp – приоритет распределения/ сохранения.
Для обеспечения функциональной устойчивости и гарантированной работоспособности в условиях сложной и изменчивой СПО в современные широкополосные системы закладывается определенный «запас прочности» в виде различного рода избыточности: сигнальной, информационной, аппаратурной, структурной, временной, энергетической, частотной, функциональной, эксплуатационной и т.д. В то же время очевидно, что поддерживать постоянный уровень избыточности ресурсов, обеспечивающих необходимую помехозащищенность и пропускную способность передаваемой информации, крайне невыгодно как с экономической, так и функциональной точки зрения. Объектно-помеховая обстановка в канале, как правило, неустойчива, нестационарна, интенсивность и статистические характеристики помех изменяются во времени. Зачастую изменение помеховой обстановки в системе связано с недоиспользованием пропускной способности каналов, что приводит к неоправданным энергетическим потерям и снижению емкости сети.
Соответственно, для обеспечения высокой эффективности функционирования таких систем необходимо, чтобы в ее состав (на различных функциональных уровнях) входили специальные процедуры управления QoS, направляющие, в частности, дополнительные ресурсы физического, канального и сетевого уровней либо на увеличение объемов передаваемой информации, либо на повышение помехозащищенности передаваемых сообщений с учетом приоритезации пакетов, либо на увеличение системной емкости.
Существует не слишком много способов обеспечения QoS. Самый простой из них – увеличение полосы пропускания сети за счет наращивания аппаратных возможностей оборудования. Однако это не самый рентабельный способ, поскольку пропускную способность сети можно увеличивать не напрямую, а за счет «интеллектуальных» возможностей оборудования и использования таких механизмов, как: задание приоритетов данных на основе ряда критериев, многоуровневая организация очередей, предотвращение перегрузок, формирование трафика и использование специальных процедур обработки сигнально-кодовых конструкций на уровне радиоинтерфейса и канальном уровне. Целостное управление сетью по заданным правилам и системным требованиям в перспективе должно объединить все эти способы в единую систему сквозного управления QoS, которая будет гарантировать качество услуг на всех уровнях и сегментах сети.
Так, например, эффективной является реализация процедур с поддержкой потокового обслуживания трафика с его динамическим распределением между очередями пакетов, специфическая обработка очередей пакетов, приоретизация трафика с дифференцированной задержкой для чувствительных к задержкам приложений, обработка поступающего трафика с дифференцированными потерями для управления информационной нагрузкой на промежуточных сетевых станциях на основе анализа установленных правил и процедур передачи трафика, задействование дополнительных процедур на физическом или канальном уровне с целью оптимизации показателей качества обслуживания, например, в отношении битовой ошибки или пиковой пропускной способности, и др. В частности, адаптация пропускной способности системы под текущее качество радиолинии связана с выбором той или иной схемы кодирования в зависимости от типа трафика, характеристик радиоканала и уровня помех.
В последние годы развитие технологии перспективных 3G-систем сопровождается оригинальными разработками оптимальных и квазиоп-тимальных алгоритмов многопользовательского приема сигналов всех активных пользователей с компенсацией помех множественного доступа (MAI – Multiple Access Interference). Такие алгоритмы основаны на использовании априорных сведений о применяемых в системе кодовых последовательностях, априорных распределениях измеряемых параметров и совместно обрабатывают сигналы пользователей с учетом текущих оценок уровня и структуры MAI, а также оценок вероятностных характеристик каналов связи.
Для решения указанных задач специальные процедуры физического и канального уровней должны оперативно осуществлять адаптацию к текущей сигнально-помеховой обстановке и на основе учета статистических свойств сигналов и помех для каждой битовой последовательности формировать набор статистических решений в соответствии с принятым критерием правдоподобия. Эти процедуры обеспечивают регулирование пропускной способности и достоверности передачи пакетов при возрастании интенсивности поступающей информационной нагрузки и изменении состояния объектно-помеховой обстановки. Соответственно, для обеспечения заданного класса надежности передачи трафика на передний план выходят вопросы оптимизации системных характеристик, непосредственно связанные с анализом вероятностно-временных характеристик радиоканала и многокритериальной оптимизацией параметров QoS на основе анализа решающих статистик, формируемых специальными алгоритмами обработки интегрального трафика.
В этой связи большое внимание сегодня уделяется проблемам оптимального приема информационных сообщений многих пользователей при асинхронном доступе с непрерывной оценкой их параметров, а именно: разработке адаптивных методов и алгоритмов разрешения многоэлементных сигналов на основе обработки вектора отсчетов группового сигнала [10]. В данной трактовке проблема разрешения адекватна многим актуальным задачам современной теории многоканальной связи и статистической радиотехники, а ее решение при указанных условиях функционирования позволяет повысить емкость сети и показатели надежности связи.
При разработке адаптивных процедур, в зависимости от их назначения, решается задача оптимизации одного из показателей эффективности информационного обмена при установленных ограничениях на остальные или задача оптимизации функции риска для всех показателей системы. В свою очередь, внедрение данных процедур требует создания эффективных методов контроля и прогнозирования состояния дискретных каналов связи и качества передачи информации. Для решения данной задачи необходимо использование мощного инструментария теории проверки статистических гипотез относительно параметра или группы параметров, характеризующего состояние (качество) канала связи, а также теории и техники полигауссового анализа и синтеза [11].
При этом следует отметить, что для негауссовских каналов оценка параметров сигналов и помех только на основе интегрального отношения сигнал/помеха не дает полноценной информации, которая адекватно характеризовала бы сложную структуру сигнально-помехового комплекса. Вследствие этого указанная процедура далеко не в полном объеме использует информационное содержание радиоканала и не позволяет достичь потенциальных характеристик помехоустойчивости и пропускной способности сети. Требуются дополнительные процедуры, более полно учитывающие динамику изменения статистических характеристик сигнально-помеховой обстановки, структуру вероятностных распределений помехи в пределах кодовой позиции МЭС, параметры функционала качества обслуживания, используемые алгоритмическим обеспечением протоколов соответствующих уровней системы.
Заключение
Анализ функциональной архитектуры протоколов радиоинтерфейса в сетях 3G с обеспечением сквозного QoS показывает, что ключевой задачей повышения эффективности сети является задача дифференцированного управления качеством обслуживания интегрального трафика на основе многокритериальной оптимизации классифицируемых параметров QoS и механизмов эффективного управления сетевыми ресурсами. При этом разработка и внедрение специальных адаптивных алгоритмов разрешения сигналов многих пользователей в негауссовских каналах, использование дополнительных процедур оценки состояния канала и компенсации внутрисистемных помех множественного доступа позволяют расширить набор используемых параметров функционала QoS и модифицировать процедуру многокритериальной оптимизации параметров QoS в интересах повышения системных характеристик помехоустойчивости и пропускной способности сети.
Список литературы Оптимизация параметров QOS при управлении качеством обслуживания трафика в сетях 3G
- Файзуллин Р.Р. Многокритериальная оптимизация параметров QoS в мобильных инфокоммуникационных системах в рамках низкоуровневых протоколов//Физика вол-новых процессов и радиотехнические системы. Т.10, №5, 2007. -С.79-82.
- Yang S.C. 3G CDMA Wireless System Engineering. Artech House, Inc. Mobile communication library. London. 2004. -255 p.
- Bannister J., Mother P., Cooper S. Convergence Technologies for 3G Networks. IP, UMTS, EGPRS
- and ATM. J.Willey&Soons. W.Sussex. PO19 8SQ. England. 2004. -650 p.
- Тихвинский В.О, Володина Е. Функции управления качеством услуг и требования к нему в сетях UMTS//Мобильные телекоммуникации MCE/RE. №7, 2003. -С. 39-44.
- Афанасьев В.В., Горностаев Ю.М. Эволюция мобильных сетей. М.: ИТЦ Мобильные коммуникации, 2000. -140 с.
- Невдяев Л.М. Мобильная связь 3-го поколения. М.: ИТЦ Мобильные коммуникации, 2000. -208 с.
- Тихвинский В.О., Володина Е.Е. Подвижная связь третьего поколения. Экономика и качество услуг. М.: Радио и связь, Горячая линия-Телеком. 2005. -240 с.
- Тихвинский В.О., Терентьев С.В.Качество услуг в сетях GERAN/UMTS//Электро-связь. №3, 2006. -С.11-18. 9. WCDMA for UMTS. Radio Access For Third Generation Mobile Communications. Edited by Harry Holma and Antti Toskala. John Wiley & Sons Ltd, Chichester, West Sussex, England, 2000. -322 p.
- Чабдаров Ш.М., Надеев А.Ф., Файзуллин Р.Р. Квазиоптимальные алгоритмы разрешения сложных многоэлементных сигналов в современных инфокоммуникационных системах//Нелинейный мир. Т.6, № 8, 2008. -С. 13-22.
- Чабдаров Ш.М. Полигауссовы представления случайных явлений в радиотехнике. Юбилей-ный сборник избранных трудов членов АН РТ. Казань: Фолиантъ, 2002. -С. 59-100.