Моделі та алгоритми спільного управління ресурсами в безпровідних гетерогенних мережах

Abstract

Дисертаційну роботу присвячено розв’язанню науково-технічного завдання підвищення ефективності функціонування безпровідної гетерогенної мережі та покращення якості обслуговування користувачів за рахунок удосконалення методу адаптивного вибору мережі радіодоступу і розроблення моделі спільного управління ресурсами з використанням технології оброблення великих об’ємів даних. Удосконалено метод вибору безпровідної мережі доступу в гетерогенному середовищі на основі застосування теорії нечітких множин. Розроблено імітаційну модель процесу функціонування гетерогенної мережі, яка автоматизує запропонований метод вибору вузла доступу на основі теорії нечітких множин та дає змогу здійснювати налаштування великої кількості параметрів моделювання, використовуючи допоміжні математичні моделі, зокрема для опису та прогнозування процесів руху користувачів. Розроблено модель для дослідження та підвищення продуктивності роботи гетерогенної мережі із використанням системи обробки великих даних. Запропоновано використання технологій обробки великих об’ємів даних для оптимального управління ресурсами в мобільних мережах. В роботі вперше розроблено комплексний метод гнучкого управління ресурсами в гетерогенній мережі, який включає в себе: статичне резервування ресурсів для певного типу сервісу в кожній з технологій, динамічне резервування ресурсів, аналіз пріоритетності користувачів, що дає змогу зменшити кількість незадоволених клієнтів. Даний метод дає змогу підвищити продуктивність гетерогенної мережі на 29%, в порівнянні з гомогенними мережами мобільного зв’язку. Диссертационная работа посвящена решению научно-технического задачи повышения эффективности функционирования беспроводной гетерогенной сети и улучшения качества обслуживания пользователей за счет совершенствования метода адаптивного выбора сети радиодоступа и разработки модели совместного управления ресурсами с использованием технологии обработки больших объемов данных. Усовершенствован метод выбора беспроводной сети доступа в гетерогенной среде на основе применения теории нечетких множеств. Разработана имитационная модель процесса функционирования гетерогенной сети, которая автоматизирует предложенный метод выбора узла доступа на основе теории нечетких множеств и позволяет осуществлять настройку большого количества параметров моделирования, используя вспомогательные математические модели, в частности для описания и прогнозирования процессов передвижения пользователей. Разработана модель для исследования и повышения производительности работы гетерогенной сети с использованием системы обработки больших данных. Предложено использование технологий обработки больших объемов данных для оптимального управления ресурсами в мобильных сетях. В работе впервые разработан комплексный метод гибкого управления ресурсами в гетерогенной сети, включающий в себя: статическое резервирование ресурсов для определенного типа сервиса в каждой из технологий, динамическое резервирование ресурсов, анализ приоритетности пользователей, что позволяет уменьшить количество недовольных клиентов. Данный метод позволяет повысить производительность гетерогенной сети на 29%, по сравнению с гомогенными сетями мобильной связи. The thesis is devoted to solving the scientific and technical task of increasing the efficiency of the wireless heterogeneous network operation and enhancing the quality of service for users by improving the method of adaptive selection of radio access network and developing a model for joint management of resources using the technology for Big Data processing. The method for selecting wireless access network in a heterogeneous environment based on the theory of fuzzy sets has been improved. This method allows for a centralized, well-founded decision to carry out a horizontal-vertical handover procedure based on a group of QoS-dependent criteria and criteria that depend directly on the properties of the radio interface of the network system. The method also enables decision-making rules, depending on different telecommunication conditions and network policies. A simulation model of the heterogeneous network has been developed. The model allows to automate investigation of the proposed method of selecting an access node based on the theory of fuzzy sets. The model enables configuration of a large number of simulation parameters using auxiliary mathematical models, in particular for describing and predicting user motion processes. A model for investigation and increasing the productivity of a heterogeneous network using a system of Big Data processing has been enhanced. It is proposed to use technologies of Big Data processing for optimal management of resources in mobile networks. For the first time, in this paper, a complex method of flexible resource management in a heterogeneous network has been developed, which includes: static reserving of resources for a certain type of service in each technology, dynamic resource reserving, analysis of priority of users, which allows to reduce the number of unsatisfied clients. This method makes it possible to increase the performance of a heterogeneous network up to 29% compared to homogeneous mobile communication networks.