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.

Еще

Качество обслуживания, интегральный трафик, многоуровневая архитектура протоколов, многокритериальная оптимизация, негауссовский канал, многопользовательский прием сигналов

Короткий адрес: https://sciup.org/140191485

IDR: 140191485   |   УДК: 621.396.621.395.8

QOS parameter optimization under traffic quality of service for 3G networks

The article explores organizational features of multilevel Quality of Service (QoS) management structure based on 3G protocols fundamental architecture functionality. It is shown that differential QoS management, based on classifi ed QoS parameters multicriterion optimization and effi cient network resources administration, is the main problem to solve. Its proposed to implement special multi-user signal co-processing algorithms in non-Gaussian channel with channel estimation and intersystem multiple access interference equalization, providing QoS parameters multi-criterion optimization in the interests of system performance improvement.

Еще

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.
Еще