Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
3 results
Search Results
Item Методологія підвищення ефективності оцінювання параметрів і характеристик радіоканалів корпоративних телекомунікаційних мереж(Вінницький національний технічний університет, 2021) Михалевський, Дмитро Валерійович; Кичак, Василь Мартинович; Вінницький національний технічний університет; Бондарєв, Андрій Петрович; Політанський, Руслан Леонідович; Семенко, Анатолій ІларіоновичДисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної проблеми розроблення методології оцінювання параметрів та характеристик радіоканалів із врахуванням максимально-можливої кількості різноманітних факторів впливу на базі статистичних зв’язків між ними з метою підвищення технічної ефективності корпоративних телекомунікаційних мереж на етапах проектування та оптимізації. Для вирішення проблеми використано методи математичної статистики та регресійного аналізу результатів експериментальних досліджень, на основі яких, було розроблено методи оцінювання основних параметрів радіоканалів корпоративних телекомунікаційних мереж. Запропоновані методи враховують процеси поширення сигналів, внутрішні і зовнішні фактори впливу у корпоративних приміщеннях та призначені для забезпечення неперервної оптимізації покриття мережі радіодоступу, при мінімальних інформаційних втратах, та ефективного керування ресурсами для отримання оптимальних технічних показників радіоканалів. Для збільшення швидкодії обробки результатів під час початкової оптимізації мережі на етапах проектування, розроблено метод оцінювання гарантованої пропускної здатності радіоканалів корпоративних телекомунікаційних мереж для передачі різних типів трафіку. Вперше запропоновано інтегральні показники ефективності радіоканалів та дії факторів впливу для прогнозування інформаційних втрат в межах покриття мереж радіодоступу. Вперше запропоновано стохастичну модель флуктуацій основних параметрів радіоканалів на основі інтервалу розсіювання моделей регресій, яка, використовує статистичну імовірність і дисперсію. Вперше запропонована методологія оцінювання параметрів та характеристик радіоканалів корпоративних телекомунікаційних мереж, на основі узагальнених математичних моделей. Диссертация посвящена решению актуальной научно-прикладной проблемы разработки методологии оценки параметров и характеристик радиоканалов с учетом максимально-возможного количества различных факторов влияния на базе статистических связей между ними с целью повышения технической эффективности корпоративных телекоммуникационных сетей на этапах проектирования и оптимизации. Для решения проблемы использованы методы математической статистики и регрессионного анализа результатов экспериментальных исследований, на основе которых были разработаны методы оценки основных параметров радиоканалов корпоративных телекоммуникационных сетей. Предложенные методы учитывают процессы распространения сигналов, внутренние и внешние факторы влияния в корпоративных помещениях и предназначены для обеспечения непрерывной оптимизации покрытия сети радиодоступа, при минимальных информационных потерях, а также эффективного управления ресурсами для получения оптимальных технических показателей радиоканалов. Для повышения быстродействия оценивания, при начальной оптимизации сети, разработан метод оценки гарантированной пропускной способности радиоканалов корпоративных телекоммуникационных сетей для передачи различных типов трафика. Впервые предложено интегральные показатели эффективности радиоканалов и действия факторов влияния для прогнозирования информационных потерь в зоне действия сетей радиодоступа. Впервые предложено стохастическую модель флуктуаций основных параметров радиоканалов на основе интервала рассеивания моделей регрессий, которая использует статистическую вероятность и дисперсию. Получила дальнейшего развития теория оценивания параметров и характеристик радиоканалов корпоративных телекоммуникационных сетей на основе обобщенных математических моделей. This thesis is concerned with addressing the urgent applied-science challenge of developing a methodology for estimating radio channel basic parameters and characteristics corporate telecommunications networks considering influencing factors based on of statistical links between them in order to improve the technical efficiency of corporate telecommunication networks at the design and optimization stages. The purpose of this thesis is to resolve conflict between the need for increase in the data-transfer rate for improving the quality of information and communication services and the necessity for adaptive optimization of the network to reduce data loss through methods for estimating the radio channel parameters and characteristics in an environment of the limited radio-frequency resource and the influence of internal and external factors on the premises. This is achieved through a detailed study of hardware-based solutions for 5G and Wi-Fi wireless access technology and the processes appearing when sensing traffic in radio channels based the creation of a new approach to estimation of radio channel parameters and characteristics in order to improve the current methods and models of corporate telecommunications network design and optimization. Methods for estimating the basic parameters of radio channels in corporate telecommunications networks have been developed within the methodology. The suggested methods take into account the signal propagation processes, the internal and external influencing factors on the corporate premises; and they are intended to ensure that wireless access network coverage is continuously optimized with the minimum data loss, and the resources are effectively managed in order to obtain optimal performance characteristics of radio channels. A method for estimating the guaranteed bandwidth of radio channels for sending different types of traffic in corporate telecommunications networks has been developed in order to increase the speed of estimation during the initial optimization of the network. For the first time, the integrated factors of radio channel efficiency and the effect of influencing factors have been introduced to predict any data loss within wireless access network coverage. For the first time, a stochastic model of fluctuations of the main parameters of radio channels based on the scattering interval of regression models is proposed, which uses statistical probability and variance. The theory of estimation of radio channel parameters and characteristics in corporate telecommunications networks has been further developed based on generalized mathematical models. The implementation of the suggested methodology in a corporate telecommunications network consists in finding optimal radio channel parameters with the existence of external and internal influencing factors. Based on experimental studies of corporate telecommunications networks it was found that the implementation of the suggested methodology made it possible to achieve 9% increase in the estimation efficiency of the signal strength at the receiver input and 12% increase in the effective data-transfer rate using the transmitting-and-receiving equipment capabilities as compared with the existing methods and models. Moreover, applying the suggested methodology under the significant frequency resource load provided an opportunity for triple increase in the effective datatransfer rate and 8% enhancement of the signal level. Apart from that, it proved possible to double the area of guaranteed information and communication service delivery.Item Моделі та алгоритми функціонування гетерогенних мереж мобільного зв'язку(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Брич, Микола Володимирович; Стрихалюк, Богдан Михайлович; Національний університет «Львівська політехніка»; Коляденко, Юлія Юріївна; Макаренко, Анатолій ОлександровичДисертація присвячена розв’язанню актуального наукового завдання розроблення моделей та алгоритмів адаптивного використання радіочастотних ресурсів ліцензійного та неліцензійного діапазонів у мережах мобільного зв’язку за наявності кількох конкуруючих операторів зв’язку та високої гетерогенності технологій радіодоступу, типів пристроїв та вимог до параметрів якості передавання даних. Проведено аналіз поточного стану та тенденцій розвитку мереж мобільного зв’язку за напрямком стандартів п’ятого покоління. Визначено основні обмежуючі фактори для підвищення пропускної здатності мереж мобільного зв’язку, такі як обмеження радіочастотного ресурсу, проблематику розподілу спектру та ліцензування технологій радіозв’язку в Україні, відсутність єдиної площини управління гетерогенною мережною інфраструктурою. Отримав подальший розвиток метод випадкового доступу з прослуховуванням середовища шляхом його адаптації до структури кадру LTE на канальному рівні, що дало змогу підвищити сумарну пропускну здатність гетерогенної мережі мобільного зв’язку за рахунок адаптивного використання неліцензійних радіочастотних ресурсів. Вперше запропоновано модель спільного використання радіочастотних ресурсів кількома операторами мобільного зв’язку на основі теорії ігор, яка, на відміну від існуючих, враховує поточні потреби оператора у пропускній здатності, що дає можливість підвищити ефективність використання радіочастотних ресурсів в умовах одночасного функціонування мереж LTE різних операторів у неліцензійному частотному діапазоні. Вперше запропоновано метод випадкового доступу з координованим прослуховуванням середовища абонентами LTE, який, на відміну від відомих, групує абонентів у D2D кластери, що дає змогу знизити рівень інтерференційних завад у гетерогенній мережі мобільного зв’язку за рахунок зменшення кількості колізій між абонентами LTE у неліцензійному частотному діапазоні. Проведено моделювання процесу функціонування гетерогенної мережі мобільного зв’язку в ліцензійному частотному діапазоні. Диссертация посвящена решению актуальной научной задачи разработки моделей и алгоритмов адаптивного использования радиочастотных ресурсов лицензионного и нелицензионного диапазонов в сетях мобильной связи при наличии нескольких конкурирующих операторов связи и высокой гетерогенности технологий радиодоступа, типов устройств и требований к параметрам качества передачи данных. Проведен анализ текущего состояние и тенденций развития сетей мобильной связи в направлении стандартов пятого поколения. Определены основные ограничивающие факторы для повышения пропускной способности сетей мобильной связи, такие как ограничение радиочастотного ресурса, проблематика распределения спектра и лицензирования технологий радиосвязи в Украине, отсутствие единой плоскости управления гетерогенной сетевой инфраструктурой. Получил дальнейшее развитие метод случайного доступа с прослушиванием среды путем его адаптации к структуре кадра LTE на канальном уровне, что позволило повысить суммарную пропускную способность гетерогенной сети мобильной связи за счет адаптивного использования нелицензионных радиочастотных ресурсов. Впервые предложена модель совместного использования радиочастотных ресурсов несколькими операторами мобильной связи на основе теории игр, которая, в отличие от существующих, учитывает текущие потребности оператора в пропускной способности, что позволяет повысить эффективность использования ресурсов в условиях одновременного функционирования сетей LTE различных операторов в нелицензионном частотном диапазоне. Впервые предложен метод случайного доступа с координированным прослушиванием среды абонентами LTE, который, в отличие от известных, группирует абонентов в D2D кластеры, что позволяет снизить уровень интерференционных помех в гетерогенной сети мобильной связи за счет уменьшения количества коллизий между абонентами LTE в нелицензионном частотном диапазоне. Проведено моделирование процесса функционирования гетерогенной сети мобильной связи в лицензионном частотном диапазоне. The thesis is devoted to solving the actual scientific problem of developing the models and algorithms for adaptive utilization of licensed and unlicensed spectrum resources by LTE mobile networks in the presence of several competing network operators and high heterogeneity of radio access technologies, device types and parameters of data transmission quality. The current state and state-of-the-art trends in 5G mobile networks development have been analyzed in details. The key constraints of the network capacity have been identified, such as spectrum scarcity, problems of spectrum allocation and licensing of the wireless communication standards in Ukraine, absence of a unified management platform for a heterogeneous network infrastructure, etc. To alleviate these above mentioned issues, several solutions to improve the future 5G mobile network infrastructure have been proposed. First of all, the method of carrier sense multiple random access has been further developed to adjust media access control to the LTE frame structure. This solution enables the adaptive utilization of unlicensed radio frequency resources to increase the total throughput of the heterogeneous mobile network. In addition, a new model for the unlicensed spectrum sharing by several mobile network operators has been proposed. The novelty of this model is in the new game theoretical framework with proportional payoff distribution among the operators by calculation of the Shapley value, which prevents their selfish behavior. In the proposed framework, Shapley value determines how much spectrum should be allocated for each mobile network operator depends on their payoffs. High payoff means that spectrum utilization is close to the initial spectrum allocation. Low payoff means that network operator allocates much more or less spectrum than is actually required. The key advantage of this approach is in the flexibility to the traffic fluctuation within internal operator’s network. Proposed model takes into account the instantaneous bandwidth demand of the operator, which enables the increasing of the spectrum utilization efficiency in conditions of simultaneous operation of multiple LTE operators in the unlicensed spectrum. Further in this thesis, a new approach for cooperative spectrum sensing for the scenario of device-to-device assisted cellular network. The main idea of this approach is to reduce the number of total spectrum sensing attempts for each user by enabling their cooperation in clusters via device-to-device communication. Each cluster is formed by two or more devices in the vicinity of each other, which sense the carrier occupancy alternately and share the obtained information with other cluster members. Thus, the number of sensing attempts is decreased proportionally to the number of users in a single cluster. To further improve the bandwidth utilization, cluster members configure the size of contention window to minimize the idle time between their access to the unlicensed channel. The simulation of a heterogeneous mobile network operation in the licensed spectrum has been conducted and advantages of the proposed solutions have been confirmed.Item Підвищення енергетичної та спектральної ефективності гетерогенних мереж мобільного зв’язку(Національний університет "Львівська політехніка", 2015) Максимюк, Тарас АндрійовичДисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-практичної задачі розроблення моделей та алгоритмів підвищення пропускної здатності гетерогенних мереж мобільного зв’язку в умовах обмежених спектральних ресурсів та нестаціонарних енергетичних параметрах мережі, а також розроблення моделей планування багаторівневої структури гетерогенної мережі на етапі проектування для забезпечення вимог до пропускної здатності при підтримці мінімального рівня інтерференції. В роботі детально розглянуто вимоги до мереж мобільного зв’язку п’ятого покоління та проаналізовано основні технічні рішення, спрямовані на задоволення цих вимог. Запропоновано методику вибору віконних функцій з ефективною локалізацією енергії в частотно-часовій площині з урахуванням взаємних впливів у гетерогенній мережі, що дає змогу підвищити енергетичну та спектральну ефективність радіоканалів, за рахунок зменшення інтерференції у гетерогенних мережах мобільного зв’язку. Вирішено задачу ефективної інтеграції технології D2D у коміркові мережі шляхом розроблення енергетичної моделі конвергенції та методів координованого обслуговування, що дало змогу підвищити енергетичну та спектральну ефективність у мережі за рахунок усунення інтерференції між D2D доменами. Запропоновано нову модель фрактального планування та прогнозування параметрів багаторівневої гетерогенної мережі мобільного зв’язку та розроблено на її основі метод балансування навантаження у мережі для підвищення її енергетичної ефективності. Диссертация посвящена решению актуальной научно-практической задачи разработки моделей и алгоритмов повышения пропускной способности гетерогенных сетей мобильной связи в условиях ограниченных спектральных ресурсов и нестационарных энергетических параметрах сети, а также разработки моделей планирования многоуровневой структуры гетерогенной сети на этапе проектирования для обеспечения требований к пропускной способности при поддержке минимального уровня интерференции. В работе подробно рассмотрены требования к сетям мобильной связи пятого поколения и проанализированы основные технические решения, направленные на удовлетворение этих требований. Предложена методика выбора оконных функций по эффективной локализации энергии в частотно-временной плоскости с учетом взаимных влияний в гетерогенной сети, что позволяет повысить энергетическую и спектральную эффективность радиоканалов, за счет уменьшения интерференции в гетерогенных сетях мобильной связи. Решена задача эффективной интеграции технологии D2D в сотовые сети путем разработки энергетической модели конвергенции и методов координированного обслуживания, что позволило повысить энергетическую и спектральную эффективность в сети за счет устранения интерференции между D2D доменами. Предложена новая модель фрактального планирования и прогнозирования параметров многоуровневой гетерогенной сети мобильной связи и разработан на ее основе метод балансировки нагрузки в сети для повышения ее энергетической эффективности. The thesis is devoted to solving an actual scientific task of developing models and algorithms for throughput increasing in heterogeneous mobile networks with conditions of limited spectral resources and developing models to design the multi-tier structure of heterogeneous network during network planning stage to support throughput requirements while ensuring the minimal level of interference. Current stage and of development trends of mobile networks towards fifth generation standards has been studied in details. Main limiting factors for heterogeneous mobile networks deployment have been determined such as interference, handover complexity, necessity of centralized radioresources management, backhaul complexity and absence of existing models for structure-functional synthesis of multi-tier cellular infrastructure. Existing technical solutions for 5G heterogeneous networks have been classified such as network densification, spectral aggregation, coordinated multi-point, D2D, utilization of millimeter waves, multi-antenna systems, software defined radio access networks, etc. The model of heterogeneous network convergence, which takes into account the interference between co-channel D2D domains to support necessary signal-tointerference plus noise ratio and to increase the spectral efficiency of heterogeneous network. Using the multi-hop routes for D2D domains based on the proposed model of air interfaces convergence allows to decrease number of requests to base station that additionally increase the spectral efficiency by 4% due to less signaling data. Based on the proposed model the method of content replication was developed that allows to increase the throughput utilization efficiency by 7%. The task of interference avoidance between D2D domains has been solved by introducing the developed coordinated multi-point method with joint transmission between cells and D2D domains. Based on this method an algorithm was developed and simulations have been conducted, that allows to increase the spectral efficiency by 83% and 29% for cells and D2D domains respectively. The task of multi-tier heterogeneous network design has been solved by introducing fractal geometry model of cellular infrastructure. Developed model allows resource planning by calculations of scale-invariant geometric pattern. Based on the proposed model, the method of centralized dynamic reconfiguration of multi-tier cellular infrastructure that allows to improve process of spectral resources management and increase the spectral and energy efficiency of heterogeneous network.