Аннотация:
Рассматривается задача математического моделирования процесса передачи трафика с применением методов агрегации в подвижных сетях в условиях высокой мобильности абонентов и пространственно неоднородного покрытия, включая зоны деградации сигнала (так называемые мёртвые зоны). Для повышения надёжности и устойчивости передачи данных используется агрегация трафика на уровне канала. Для исследования эффективности алгоритмов агрегации и их адаптации к параметрам работы сети и скорости перемещения абонентов предложена марковская модель канала связи. Модель основана на периодическом аффинном движении мобильного устройства между базовыми станциями, равномерно расположенными на прямой. В рамках модели вводятся понятия зоны устойчивого покрытия и переходной зоны, определяемые расстоянием до ближайшей и следующей базовой станции. Состояние канала описывается марковской цепью с состояниями, соответствующими дискретизации уровня сигнала: стабильное соединение, ухудшенное соединение и разрыв; переходы между состояниями моделируются марковским процессом с постоянными интенсивностями, параметры которого определяются на основе данных реальных сетей. Рассмотрено также обобщение на случай временно́й зависимости состояний канала, приводящее к полумарковской модели. Для обоих случаев получены аналитические выражения для стационарных вероятностей состояний и сформулированы условия устойчивости системы, гарантирующие ограниченность очередей. Предлагается также модель для адаптивного управления пропускной способностью сети, оптимизирующая параметры передачи трафика в зависимости от текущего состояния канала, очереди запросов и скорости абонента. Эффективность предложенной модели подтверждается численным моделированием, демонстрирующим стабильную работу сети в широком диапазоне скоростей и параметров покрытия. Разработанная модель может применяться для оценки надежности и оптимизации сетевых протоколов в условиях высокой мобильности абонентов, включая высокоскоростной железнодорожный транспорт, автомобильные сети и мобильные платформы.
Полный текст:
PDF файл (1806 kB)