Климаш, Михайло МиколайовичКагало, Ігор Олександрович2020-06-232020-06-232020Кагало І. О. Підвищення енергоефективності та якості обслуговування інтегрованих мереж LTE/Wi-Fi : дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук : 05.12.02 – телекомунікаційні системи та мережі / Ігор Олександрович Кагало ; Міністерство освіти і науки України, Національний університет «Львівська політехніка». – Львів, 2020. – 195 с. – Бібліографія: с. 159–182 (200 назв).https://ena.lpnu.ua/handle/ntb/52558В дисертаційній роботі розв’язано науково-технічне завдання підвищення енергоефективності та якості обслуговування інтегрованих мереж LTE/Wi-Fi шляхом розроблення методів адаптивного управління доступом до неліцензійного частотного діапазону, планування радіоресурсів та формування структури рівня радіодоступу, а також удосконалення алгоритму обслуговування черги канального рівня в мережі Wi-Fi для для передавання даних, із забезпеченням необхідної якості, у каналах з короткочасними втратами зв’язку. Вперше запропоновано метод адаптивного планування радіоресурсів та формування структури рівня радіодоступу інтегрованих мереж LTE/Wі-Fі, на основі діаграми Вороного в залежності від локалізації абонентського навантаження, що дало змогу уникнути міжкоміркової інтерференції, підвищити якість обслуговування та енергоефективність мережі до 42%. Удосконалено метод адаптивного управління доступом до неліцензійного радіоканалу в умовах спільного співіснування систем Wi-Fi та LTE-U, що дало змогу підвищити ефективність використання ресурсів та швидкість передавання даних в мережах LTE з уникненням міжсистемної інтерференції. Запропоновано алгоритм обслуговування черги канального рівня в мережі Wi-Fi для забезпечення необхідної якості, у каналах з короткочасними втратами зв’язку при передаванні декількох відеопотоків реального часу, що дало змогу в інтегрованій LTE/Wi-Fi мережі запобігти блокуванню черги головним пакетом та покращити якість передавання відеопотоків від 5% до 45% оціненої за критерієм MSE. На основі розробленої імітаційної моделі оцінено ефективність запропонованих рішень. В результаті моделювання встановлено, що комплексне використання модифікованого методу повторного розподілення частот між комірками LTE в умовах адаптивного формування структури радіодоступу та неліцензійного діапазону частот, дало змогу підвищити на 25 % швидкість передавання даних для абонентів інтегрованої LTE/Wi-Fi мережі з уникненням міжкоміркової інтерференції. В диссертационной работе решена научно-техническая задача повышения энергоэффективности и качества обслуживания интегрированных сетей LTE / Wi-Fi путем разработки методов адаптивного управления доступом к нелицензионному частотному диапазону, планирования радиоресурсов и формирования структуры уровня радиодоступа, а также совершенствования алгоритма обслуживания очереди канального уровня в сети Wi-Fi для передачи данных, с обеспечением необходимого качества, в каналах с кратковременными потерями связи. Впервые предложен метод адаптивного планирования радиоресурсов и формирования структуры уровня радиодоступа интегрированных сетей LTE / Wi-Fi, на основе диаграммы Вороного в зависимости от локализации абонентской нагрузки, что позволило избежать интерференции, повысить качество обслуживания и энергоэффективность сети до 42%. Усовершенствован метод адаптивного управления доступом к нелицензионному радиоканалу в условиях совместного сосуществования систем Wi-Fi и LTE-U, что позволило повысить эффективность использования ресурсов и скорость передачи данных в сетях LTE с предотвращением межсистемной интерференции. Предложен алгоритм обслуживания очереди канального уровня в сети Wi-Fi для обеспечения необходимого качества, в каналах с кратковременными потерями связи в условиях передаче нескольких видеопотоков реального времени, что позволило в интегрированной LTE / Wi-Fi сети предотвратить блокирование очереди главным пакетом и улучшить качество передачи видеопотоков от 5% до 45 %, оцененное по критерию MSE. На основе разработанной имитационной модели оценена эффективность предложенных решений. В результате моделирования установлено, что комплексное использование модифицированного метода повторного распределения частот между сотами LTE в условиях адаптивного формирования структуры радиодоступа и нелицензионного диапазона частот, позволило повысить на 25% скорость передачи данных для абонентов интегрированной LTE / Wi-Fi сети с улучшенными показателями интерференции. The thesis is devoted to solving the scientific and technical task of improving the energy efficiency and the quality of service in the integrated LTE/Wi-Fi networks by developing the method of adaptive unlicensed spectrum access, the method of radio resource planning and network structure design, as well as improving the algorithm of the link level queueing in the Wi-Fi network in order to tolerate short-term link failures during the transmission of the real-time video streams. In particular, the method of adaptive radio resources planning and integrated LTE/Wi-Fi network structure design based on the Voronoi diagram is proposed first time. The proposed method takes into account the spatial localization of the users that allows improving the service quality and the energy efficiency of the network up to 40%, by avoiding interference. The method of adaptive unlicensed spectrum access for the scenario of the Wi-Fi/LTE-U coexistence has been further improved to increase the radio resource utilization and the data rate in the LTE network by preventing the inter-system interference. The algorithm of link level queuing in the Wi-Fi network is developed to tolerate the short-term link failures during the transmission of multiple real-time video streams. The developed algorithm allows improving the quality of real-time video streaming over the integrated LTE/Wi-Fi network by 5-45% according to the MSE metric. The efficiency of the all aforementioned solutions has been evaluated using the developed simulation model. According to the simulation results, it was proven that the combination of the proposed method for frequency reuse among LTE cells, adaptive network structure design and the unlicensed spectrum utilization allowed to increase data rates for subscribers of integrated LTE/Wi-Fi network by 25% while mitigating the inter-system interference between Wi-Fi and LTE.ukінтегрована мережалокалізація абонентського навантаженняLТЕLTE-UW-Fiпропускна здатність мережіякість сервісуинтегрированная сетьлокализация абонентской нагрузкиLТЕLTE-UW-Fiпропускная способность сетикачество сервисаintegrated networkuser localizationLТЕLTE-UW-Finetwork bandwidthquality of serviceDissertation Abstract195621.396