автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.14, диссертация на тему:Методы оценки вероятностно-временных характеристик функционирования сотовых сетей связи

^ ¿8?

^ На правах рукописи

от ^

Саркисян Арсен Роменович

Методы оценки вероятностно-временных характеристик функционирования сотовых сетей связи

05.12.14 - Сети, узлы связи и распределение информации

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1998

Работа выполнена в Государственном Университете Телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

кандидат технических наук, доцент В.И. ДАНИЛОВ

доктор технических наук, профессор Г.Г.ЯНОВСКИЙ, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Ю.В. ЮРКИ H

Ведущее предприятие указано в решении диссертационного совета.

Защита состоится 1998 г. в

на заседании диссертационного совета К 118.01.01 при Государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича по адресу: 191065, Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, 61.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан ^ * ^1998 г.

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук,

доцент

В. X. Харитонов

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Основные направления современного этапа развития сетей электросвязи предусматривают широкое внедрение перспективных цифровых систем коммутации и передачи информации. Созданные на их основе цифровые телефонные сети способны значительно расширить номенклатуру предоставляемых услуг электросвязи. Дальнейшим шагом в расширении возможностей телефонных сетей общего пользования является использование на абонентском участке радиоканалов и создание сотовых сетей связи, обеспечивающих абонентам возможность пользования услугами связи, находясь в движении. Однако, учитывая ограниченный ресурс радиоканалов, их закрепление осуществляется не за абонентом, а за вызовом.

В отличии от стационарной телефонной сети общего пользования сотовая сеть связи (ССС), кроме основной, базовой функции установления соединения между абонентами, выполняет также ряд дополнительных функций, связанных со слежением за перемещением подвижной станции абонента и отображением его текущего местонахождения. Это приводит к перераспределению функций в сети и вводу новых ее составляющих (компонент), т.е. усложнению структурно-функционального построения сети и увеличению объема передаваемой и обрабатываемой сигнальной информации в процессе обслуживания вызова. Особенно, это относится к организации абонентских баз данных, сложность организации которых обусловлена тем, что в сотовой сети связи подвижная станция включается не в конкретный узел коммутации, а непосредственно в сеть. Это делает необходимым наличие двух типов абонентских баз данных - единой абонентской базы данных, сохраняющей информацию относительно всех абонентов зарегистрированных в конкретной сотовой сети связи и абонентских баз данных узлов коммутации, каждая из которых содержит абонентские данные тех подвижных станций, которые в данный момент времени находятся в зоне обслуживания конкретного узла коммутации.

Сотовая сеть связи состоит из множества сот, которые являются зонами обслуживания одной или нескольких базовых станций, к которым подвижная станция абонента имеет доступ посредством радиоэфира. Каждая базовая станция соединяется проводными каналами электросвязи с узлом коммутации

подвижных станций. Из сказанного видно, что сотовая сеть связи является сложной комплексной системой интеграции средств радио и электросвязи. В настоящее время существует множество стандартов ССС, которые находят широкое применение в различных странах мира. В России, в качестве федеральных, на основе которых планируется дальнейшее развитие сотовых сетей связи, приняты стандарты NMT и GSM. Наиболее перспективным является стандарт GSM, которому в работе уделяется основное внимание.

Динамичный характер поведения подвижного абонента приводит к децентрализации и усложнению структурно-функционального построения сети, усложнению процесса обслуживания вызовов и увеличению объема передаваемой и обрабатываемой компонентами сети сигнальной информации. Все это требует новых подходов к исследованию пропускной способности и разработке методов оценки качества обслуживания вызовов в сети подвижной связи, что позволяет говорить об актуальности вопроса оценки вероятностно-временных характеристик функционирования сотовой сети связи и рассмотрения методов исследования, позволяющих с приемлемой, для определенного в работе уровня детализации процесса обслуживания вызовов, выработать практические рекомендации по планированию сети и ее составляющих.

Цель работы. Целью работы является разработка методов оценки вероятностно-временных характеристик обслуживания вызовов в сотовой сети связи, которые позволяют при заданных критериях и исходных данных, дать оценку качества функционирования сети связи в совокупности с ее составляющими. Основными задачами при этом являются:

формализованное представление структурно-

функционального построения сотовой сети связи; формализованное описание процесса обслуживания вызовов; определение параметров нагрузки сотовой сети связи и ее компонент;

Научная новизна работы и тезисы выносимые на защиту. Научная новизна работы заключается прежде всего в постановке, задачи и новизне предмета исследования и может быть тезисно характеризована следующими результатами:

-Разработана модель представления структурно-

функционального построения сотовой сети связи в виде графа. Для этого, сеть и ее компоненты представлены иерархической

организацией, при разделении последних на определенные в предлагаемой модели типы.

-Разработан метод формализованного описания процесса обслуживания вызовов. В результате решения этой задачи процесс обслуживания вызовов представлен в виде графа-алгоритма, который позволяет определить совокупность функциональных задач решаемых сетью в процессе обслуживания вызовов, а также последовательность их выполнения.

-Разработан метод расчета параметров нагрузки сотовой сети связи и ее компонент, позволяющий определить интенсивность потока заявок, как на каждую компоненту сети, так и на сеть в целом.

-Произведен анализ факторов структурно-функционального построения ССС, влияющих на поток заявок, обрабатываемых сетью при реализации отдельных процедур процесса обслуживания вызовов. Одним из таких факторов является размер зоны местонахождения (ЗМН) подвижной станции абонента.

-Разработан метод оценки вероятностно-временных характеристик пребывания заявки в сети, при реализации ею любой из функциональных задач процесса обслуживания вызовов. Для этого, определены аналитические выражения функции распределения времени выполнения сетью функциональной задачи и среднего времени ее выполнения.

-Разработан подход к определению допустимого времени реализации заявок компонентами сети в процессе выполнения функциональных задач.

-Разработана имитационная модель потока заявок на реализацию сетью определенных процедур процесса обслуживания вызовов. Разработанная имитационная модель позволяет при наличии заданных рекомендациями соответствующих нормативных показателей оценивать объем сигнальной информации, обрабатываемый и передаваемый сетью при обслуживании вызовов, и определять степень зависимости между событиями процесса обслуживания вызовов, обусловленных поведением абонента ССС.

Методы исследования. В основу проводимых исследований положены методы теории массового обслуживания, теории телетрафика, теории графов, а также работы В.О. Игнатьева, В.И. Данилова, Н.С. Чагаева, Г.М. Тащияна и некоторых других авторов, посвященные исследованию вопросов оценки качества обслуживания вызовов в стационарной телефонной сети.

Экспериментальные исследования производились на основе метода имитационного моделирования на ЭВМ.

Практическая ценность и реализация результатов. Разработанные аналитические методы доведены до форм, пригодных для практического использования.

Полученные вероятностно-временные характеристики функционирования сотовой сети связи, могут быть использованы при реальном проектировании сетей мобильной связи.

Разработанные имитационные модели, позволяющие рассчитать параметры функционирования сотовой сети связи и ее отдельных компонент, дают возможность, в сочетании с аналитическими методами, производить оценку вероятностно-временных характеристик обслуживания вызовов сетью, при установлении ею соединения любого типа.

Результаты диссертационной работы внедрены и использованы в части граф-алгоритма процесса обслуживания вызовов, модели структурно-функционального построения ССС и метода расчета основных нагрузочных характеристик сети и ее компонент на ЦКП DX-200 "Уралсвязьинформ", для организации контроля нагрузки подвижных абонентов. Результаты работы в части имитационной модели поведения мобильного абонента использованы при создании методики расчета сети сигнализации ОКС No 7 с учетом ЦКП сотовой сети связи (НТЦ "Комсет").

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы одобрены на следующих международных конференциях-семинарах по телетрафику:

International Teletraffic Seminar, LONIIS, St. Petersburg, СПб, 1995. International Teletraffic Seminar, LONIIS, St. Petersburg, СПб, 1996. Ежегодных НТК СПб ГУТ (1995-1998); Общегородском семинаре "Оптимизация сетей связи" (1997).

Вклад автора в исследование проблемы. Основные научные положения, теоретические и практические исследования, выводы и рекомендации, получены автором самостоятельно. К ним относится метод формализованного описания процесса обслуживания вызовов в сотовой сети связи, определение параметров нагрузки сотовой, сети связи и отдельных ее составляющих, определение вероятностно-временных характеристик функционирования сети при реализации ею различных функциональных задач процесса обслуживания вызовов.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в материалах научно-технических конференций и научных семинаров. Одна работа находится в печати журнала "Электросвязь".

Объем и структура диссертации Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения и двух приложений. В приложениях приводятся программы исследования вероятностно-временных характеристик функционирования сотовой сети связи и акты использования результатов диссертационной работы.

содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулирована цель работы, перечислены основные научные результаты диссертации, приведены основные положения, выносимые на защиту, пояснены структура и объем диссертации, определены практическая ценность и сведения об апробации работы и кратко изложено ее содержание.

Раздел 1 посвящен анализу принципов построения и основных этапов развития систем связи с подвижными объектами, рассмотрены наиболее распространенные стандарты систем сотовой связи и их отличительные особенности. В результате анализа процесса обслуживания вызовов в системах сотовой связи определяются его отличительные от стационарной сети особенности, к которым относятся такие как, необходимость выполнения функций отображения текущего местонахождения абонента, переключения вызова на радиоканал лучшего качества передачи, проверки прав доступа (аутентификация) подвижной станции и т.д.

Реализация сетью дополнительных функций процесса обслуживания вызовов приводит к его значительной децентрализации и увеличению объема передаваемой и обрабатываемой сетью сигнальной информации. Это может привести, в отдельные моменты времени, к перегрузке системы управления сотовой сети связи и, как следствие, к ухудшению качества обслуживания вызовов. В работе приводятся исследования по оценке качества функционирования сотовой сети связи в зависимости от факторов ее структурно-функционального построения и интенсивности поступающей нагрузки. В основу исследования положена сотовая сеть связи, построенная на базе

стандарта GSM, являющимся в настоящее время наиболее перспективным. Для решения поставленной задачи в работе приводится анализ структурно-функционального построения сотовой сети связи рассматриваемого стандарта как в части взаимодействия ее компонент, так и используемых протоколов передачи сигнальной информации.

Предлагается метод формализованного описания структурно-функционального построения сотовой сети связи. Определяется иерархия структурно-функционального построения компонент сотовой сети связи и их логическая взаимосвязь в процессе обслуживания вызовов. Разработанная модель структурно-функционального построения сотовой сети связи рассматриваемого стандарта, позволяет провести исследования по оценке вероятностно-временных характеристик процесса обслуживания вызовов.

В разделе 2 предлагается метод формализованного описания процесса обслуживания вызовов в сотовой сети связи при разделении ее компонент на определенные в модели типы. Для этого анализируются особенности процесса обслуживания вызовов в сотовой сети связи. Процесс обслуживания вызовов формализуется моделью конечного автомата. При этом определяются понятия этапа обслуживания вызова и этапа устойчивого состояния. Так, в рамках выбранной автоматной модели выполнением сетью каждой функциональной задачи является этап обслуживания вызова (ЭОВ), инициируемый при поступлении сигнала из внешнего окружения. Под внешним окружением понимаются подвижные станции и другие сети электросвязи. Этап обслуживания вызова завершается выдачей сигнала во внешнее окружение, что соответствует переводу внутреннего состояния автомата в этап устойчивого состояния.

В результате проведенного анализа, в качестве примера, приводятся графы-алгоритмы установления соединений двух типов: входящее соединение к подвижной станции от абонента стационарной телефонной сети и исходящее соединение от абонента подвижной станции к абоненту стационарной телефонной сети. Установлено, что в реализации сетью определенной • функциональной задачи могут участвовать одна и более компонент сети. Состав этапов обслуживания вызовов сотовой сети связи отличается от состава этапов обслуживания вызовов в телефонной сети общего пользования.

Для анализа параметров нагрузки сети мобильной связи, влияющих на вероятностно-временные характеристики ее

функционирования, определяется состав источников нагрузки (абонентов) на сеть и ее компоненты. При этом дополнительно к существующим в телефонной сети общего пользования категориям абонентов вводятся категории абонентов сотовой сети связи, различающихся скоростью перемещения.

Разработан метод расчета параметров нагрузки, позволяющий определить интенсивность потока заявок, как на каждую компоненту, так и на сеть в целом. Функционалы интенсивности потоков заявок, поступающих на совокупность ЭОВ и компоненты сотовой сети связи:

Л/=Р(Лссс.Опов, , Р1, р2, Рз), Ля= Р (Ц}, Сгсфп, \к\ .),

II II г х ,

где /\1 - интенсивность потока заявок на совокупность этапов обслуживания вызовов в процессе обслуживания вызовов; Л ссс -нагрузка, поступающая на сотовую сеть связи от подвижных станций и других сетей электросвязи; Опов-граф процесса обслуживания вызовов; Р1 - множество вероятностей событий, появившихся как результат поведения абонентов сети; Рг-множество вероятностей событий, появившихся как результат поведения оборудования сети; Рз-множество удельных весов распределения поступающей нагрузки по видам связи; д я -интенсивность потока заявок, поступающего на Л-ю компоненту ССС; - интенсивность потока заявок, поступающего на каждый ЭОВ в ПОВ; Ссфп - граф структурно-функционального построения сотовой сети связи; Ш - матрица распределения числа

1 V х /

обращений к г-й компоненте сети, при реализации Ьго этапа обслуживания вызова.

Предлагаемый метод позволяет определять следующие нагрузочные характеристики сотовой сети связи: д ;, Д,,Л ссс.

Определенные значения нагрузочных характеристик, являются исходными данными для оценки ВВХ функционирования сети в процессе обслуживания вызовов. Нагрузочные характеристики сотовой сети связи, в отличие от стационарной телефонии, зависят от ее структурно-функционального построения. Предложен подход, позволяющий, при наличии соответствующих исходных данных, предлагать практические рекомендации по выбору размера зоны местонахождения подвижной станции. При этом рациональным размером зоны местонахождения подвижной станции считается тот,

при котором число фаз обслуживания вызовов при выполнении сетью процедур обновления данных местонахождения ПС и установлении к нему входящего соединения, является минимальным. Рациональный размер зоны местонахождения определяется в результате минимизации значения функции числа заявок на обращения к компонентам сети, выполняющим соответствующие процедуры:

где М- число ПС, находящихся в зоне обслуживания ССС в час наибольшей нагрузки (ЧНН); N1 + N2 + N3 + N4;

N1, N2, N3, N4 - количество абонентов соответствующих категорий, отличающихся скоростью перемещения: N1 - количество абонентов, скорость перемещения которых равна 0; N2 - количество абонентов скорость перемещения которых находится в диапазоне 3-5 км/ч; N3 - абоненты, использующие транспортные средства, при скорости перемещения 30 - 60 км/ч; N4 - абоненты, находящиеся на транспортных средствах, при скорости перемещения 60 - 90 км/ч;

С - среднее число попыток установления соединения к одной ПС в ЧНН; - число заявок на обращения к компонентам ССС при реализации одной заявки на установление к ПС входящего соединения; - число заявок на обращения к компонентам ССС при реализации одной заявки на обновление данных

местонахождениия ПС; /? - радиус соты; —^ - среднее число

яЯг

обновлений данных местонахождения в ЧНН одной ПС к-й категории ;

Предложенный подход к определению размера зоны местонахождения ПС позволяет определять зависимость интенсивности потоков заявок, поступающих на отдельные компоненты сети (например, контроллер базовых станций), от размера зоны местонахождения подвижной станции. Соотношения числа абонентов, введенных в рассмотрение категорий, принимаются фиксированными.

В разделе 3 решается задача получения и оценки ВВХ функционирования сотовой сети связи. В качестве вероятностно-временных характеристик выполнения сетью ¡-го ЭОВ рассматриваются математическое ожидание, дисперсия,

среднеквадратическое отклонение и коэффициент вариации времени пребывания заявки на ьм этапе обслуживания вызова. Критерием при оценке ВВХ функционирования сотовой сети связи в процессе обслуживания вызовов выбрано время ее реакции на сигналы, поступающие из внешнего окружения. Метод оценки, приведенных выше ВВХ, заключается в определении функции распределения времени нахождения заявки на этапе обслуживания вызова Р(у> 0 и сравнении времени нахождения заявки на ЭОВ с нормативными показателями, определенными рекомендациями МСЭ-Т. Заданные соответствующими рекомендациями нормативные показатели представлены в виде условий:

(О

<2>

где У~ ~ расчетное значение среднего времени пребывания заявки на ¿-м этапе обслуживания вызова; } - среднее время пребывания заявки на ьм этапе обслуживания вызова, задаваемое рекомендациями МСЭ-Т; />' - значение ограничения условной вероятности превышения допустимого времени нахождения заявки на ¡-м этапе обслуживания вызова;

Рис. 1

Для оценки ВВХ выполнения сетью 1-го ЭОВ и сравнения их с установленными рекомендациями МСЭ-Т нормативными показателями, этап обслуживания вызова представляется в виде одной из моделей систем массового обслуживания (СМО). Определенная модель, описывающая выполнение сетью ¿-го ЭОВ, приведена на рис.1, где ^ . - интенсивность потока заявок 1-го ЭОВ,

К1, К2, Кг - компоненты сотовой сети связи, Л- интенсивность потока заявок остальных ЭОВ.

Функционирование модели инициируется поступлением заявки на реализацию Ьго ЭОВ и заключается в выполнении цепочки из I фаз обслуживания вызова (ФОВ) (1=1,...,у). Под ФОВ понимается выполнение заявки г-й компонентой сети, принимающей участие в реализации ¿-го ЭОВ. При этом, каждая компонента сотовой сети связи может участвовать в реализации Ьго этапа обслуживания вызова один и более раз, при его реализации на одной и более компонент сети. Повторное обращение к компоненте при реализации ЭОВ отображается в выбранной модели с помощью стрелки, соединяющей выход каждой компоненты с входом бункера, моделирующего очередь заявок на обслуживание этой компонентой. Уход заявок из каждой компоненты на обслуживание на другом ЭОВ моделируется стрелкой, ведущей из компоненты, что обозначается на рис. 1 кружком с номером. Этот номер соответствует номеру компоненты, на котором в текущий момент времени обслуживается заявка при реализации ьго ЭОВ.

Каждая компонента представляется однолинейной СМО, функционирование которой в терминах классификации Кендалла формализуется записью (МД)/1): (ДО/Г/со/со).

Известное выражение функции распределения времени нахождения заявки на этапе обслуживания вызова и ее преобразование Лапласа-Стильтьеса (ПЛС) Н(^) = \-Р(у > (¡)„ взятые за основу для проверки выполнения условий (1) и (2) имеют соответственно следующий вид:

/

о, с<г

1- ¿^¿^М 4<с,

Ы Ы0 4=0 ° <?!

ф(3) = £ 3(">г*>РгЬ Пп

»■=1 5 +ан

(3)

где р - £ - загрузка г-й компоненты сотовой сети связи;

д- интенсивность потока заявок, поступающих на 1-й ЭОВ; ^ -

время занятия г-й компоненты сети, при реализации ею ¿-й фазы

обслуживания вызова 1-го ЭОВ; @и — —, где - среднее

IVГ:

значение времени ожидания заявки в очереди к г-й компоненте.

Для проверки выполнения условия (2) определяется аналитическое выражение расчетного среднего значения времени нахождения заявки на 1-м этапе обслуживания вызова. Для этого выполняется дифференцирование (3) в точке 8=0:

_ . + _ + й)е-„„, и-»«^, "" +

(IЯ

м г-1 т-учг-] ,

где и =

Второе выражение правой части равенства представляет собой сумму произведений членов диференцируемого ряда и получено при использовании метода математической индукции. Индекс j введен для обозначения члена данного выражения, подлежащего дифференцированию первого порядка (ш=1). Для остальных членов ряда, при неравенстве порядкового номера компоненты г индексу суммы произведений(г * .1), порядок дифференцирования т соответственно равен нулю (ш=0). Дифференцируемый член ряда имеет следующий вид:

Пп-1

, Пгп

[-

0)

-] = ■

с/ 5

( + \ п"

э ^ ап> пн~ 1

( + \1Пп

Окончательное выражение для вычисления среднего значения времени нахождения заявки на i-м ЭОВ, полученное при вычислении значения производной от равенства (4) в точке s=0, и с учетом выражения (5):

2 1 2 j fv ,^~р)тсиг' 'mari*1 ti~~\ Zjflit + Za %Г. /-¿JbiTr + Zu .

Ori r=1 r=1 <Ы

Автором разработан алгоритм определения допустимого времени пребывания заявки на каждой компоненте сети, при выполнении ею любого из этапов обслуживания вызовов: Шаг 1 . Нахождение нормированного времени пребывания заявки на ьм ЭОВ , при условии Р(у> = Р", Полагаем j = 1; Шаг 2 . С = N - .¡, где Ы-общее число ФОВ, реализуемых ССС, при выполнении ¿-го ЭОВ, а $ ^ - случайное событие, заключающееся в

выполнении .^ой ФОВ. Для N-3 ФОВ определяется значение t = Ь"7/ при условии Р(г - > и - /у) = р'

Шаг 3 . Определение допустимого времени реализации заявки на у й ФОВ, исходя из соотношений:

^ = {] I} = Г; ~ / Г/ = Г}

N

Шаг 4 . Контроль выполнения условия ]Г /. < (., если С=0, переход

j• 1

к шагу 6.

Шаг 5 . ] := и переход к шагу 2.

Шаг 6 . Печатать вычисленные значения (^ и завершить алгоритм.

Разработан подход к оценке явных потерь вызовов вследствие превышения допустимого времени нахождения заявки на ЭОВ. Для этого, определяются аналитические выражения второго вероятностного момента дисперсии £>[¿,1 и

среднеквадратического отклонения О времени нахождения заявки на ¿-ом ЭОВ, что при наличии функции распределения Р{у>()-позволяет оценить и сравнить значение вероятности явных потерь вызовов с нормами рекомендаций МСЭ-Т. Для проведения оценки вероятности явных потерь вызова определяется значение максимального разброса случайной величины времени нахождения заявки на обслуживании: (1т = ^ ± 3 а . В случае если значение ^

равно или превышает установленные рекомендациями МСЭ-Т временные показатели явных потерь заявок при заданном значении ограничения условной вероятности их превышения, то вероятность явных потерь определяется с помощью функции распределения Р(у> 0 при ( =ит-

В разделе 4 разработана имитационная модель потока заявок на реализацию сетью определенных этапов обслуживания вызовов, позволяющая, при наличии Осфп и Опов, расчитывать нагрузочные характеристики как сети в целом, так и отдельных ее компонент и определять ряд статистических данных, характеризующих, степень корреляции между событиями, обусловленными поведением абонента. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных, полученных в результате моделирования на ЭВМ, позволяет с приемлемой для практики степенью точности, использовать алгоритм работы модели в инженерных расчетах исходных данных для оценки вероятностно-временных характеристик функционирования сети в процессе обслуживания вызовов. В результате анализа степени зависимости между событиями процесса обслуживания вызовов, обусловленными поведением абонента, определяются следующие функциональные соотношения: 1Чод = Р(1Чпг, Иакт); Иод = Б^ает); Йод = Р(Мш), где ^д - среднее значение обновлений данных местонахождения на одну подвижную станцию в ЧНН; Иакг - среднее значение числа включений подвижной станции в процесс обслуживания вызовов в ЧНН; Кт-среднее значение пересечений подвижной станцией границ зон местонахождения в ЧНН.

Проведенный регрессивный анализ позволяет при фиксированном структурно-функциональном построении сотовой сети связи и заданной степени точности наблюдений давать ориентировочные оценки интенсивности потоков заявок на определенные ЭОВ при реализации сетью ряда процедур (обновление данных местонахождения подвижной станции, переключение вызова подвижной станции, регистрация местонахождения подвижной станции в сети мобильной связи).

В приложениях приводятся программы расчета основных вероятностно-временных характеристик функционирования сети, примеры составления матриц распределения числа обращений к компонентам сети в процессе обслуживания вызовов, пример анализа процесса обслуживания вызовов с помощью стрелочных диаграмм, примеры расчета ■ вероятностей использования вершин

графа процесса обслуживания вызовов, а также нагрузочных характеристик сотовой сети связи и ее составляющих.

Заключение

Замена абонентской линии на канал на радиоучастке и закрепление его не за определенным абонентом, а за вызовом, привела к необходимости создания более сложного структурно-функционального построения сети, отвечающего условиям функционирования сети подвижной связи, являющейся комплексной системой интеграции средств радио и электросвязи.

В диссертационной работе исследованы и разработаны методы оценки вероятностно-временных характеристик функционирования сотовых сетей связи. Проведенное исследование позволило получить новые теоретические и практические результаты:

1.Предложен метод формализованного описания структурно-функционального построения сотовой сети связи стандарта GSM в виде графа структурно-функционального построения G«t>n. Представление сети в виде графа, позволяет провести исследования по оценке вероятностно-временных характеристик процесса обслуживания вызовов в этих сетях, для чего определяется логическая взаимосвязь элементов сети, а также степень их участия в процессе обслуживания вызовов.

2.Проведен анализ состава абонентов (источников нагрузки) сотовой сети связи и методов аналитического описания их поведения. При этом, к существующим в стационарной телефонии категориям абонентов, введены дополнительные категории, абонентов подвижных станций отличающихся по скорости их перемещения.

3.Разработан метод формализованного описания процесса обслуживания вызовов в сотовой сети связи посредством графа-алгоритма Ghob. Данный метод позволяет учесть всевозможные варианты взаимодействия элементов сети с подвижными станциями и другими сетями электросвязи.

4.Предаожен метод расчета нагрузочных характеристик сотовой сети связи и ее компонент. Предложенный метод позволяет определять интенсивность потоков заявок как на сеть в целом, так и на каждую из ее компонент. Нагрузочные характеристики сотовой сети связи, в отличие от стационарной телефонии, зависят от ее структурно-функционального построения.

5.Предложен подход, позволяющий при наличии соответствующих исходных данных дать практические рекомендации по выбору размера зоны местонахождения подвижной станции. При этом, рациональным размером зоны местонахождения подвижной станции считается тот, при котором, число фаз обслуживания вызовов, при выполнении сетью процедур обновления данных местонахождения подвижной станции и установлении к нему входящего соединения, является минимальным.

6. Определена математическая модель процесса обслуживания вызовов в сотовой сети связи, в основу которой положена функция распределения времени нахождения заявки на любом из этапов обслуживания вызовов. Получены выражения, позволяющие, при наличии соответствующих нормативных показателей МСЭ-Т, оценивать вероятностно-временные характеристики любого из этапов обслуживания вызова.

7. Разработан подход к определению допустимого времени нахождения заявки на каждой из фаз обслуживания вызовов каждой из компонент сети.

8. Разработана имитационная модель потока заявок на выполнение сетью ряда этапов обслуживания вызовов, позволяющая, при наличии Gc<j>n и GnoB, расчитывать нагрузочные характеристики как сети в целом, так и отдельных ее компонент и определять ряд статистических данных, характеризующих, степень корреляции между событиями, обусловленными поведением абонента. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных, полученных в результате имитационного моделирования на ЭВМ, позволяет с приемлимой для практики степенью точности, использовать алгоритм работы имитационной модели в инженерных расчетах нагрузочных характеристик сотовой сети связи и ее компонент.

Публикации

1.Саркисян А.Р. Определение местоположения мобильного абонента и его права на доступ в сотовой сети // 48-я НТК: Тез. докл. / СПбГУТ.-СПб, 1995

2. Sarkisjan A.R., Danilov V.l. Definition of intensity demand flow in the mobile cellular telephone networks // International Teletraffic Seminar, St. Petersburg, 1995

3.Саркисян А.Р. Формализованный метод описания процесса обслуживания вызова в сотовой телефонной сети// 49-я НТК: Тез. докл. / СПбГУГ.-СПб, 1996.

4. Sarkisjan A.R., Danilov V.l. one of approaches to definition of call sojourn admissible time in the cellular telephone network on each of their components// International Teletraffic Seminar, St.Petersburg, LONIIS, 1996

5.Саркисян A.P. Математическая модель стохастического поведения абонента сотовой телефонной сети// 50-я НТК: Тез. докл. / СПбГУТ.-СПб, 1997.

6.Саркисян А.Р. Анализ качества обслуживания вызовов в компонентах сотовой телефонной сети// 50-я НТК: Тез. докл./ СПбГУТ.-СПб, 1997.

7.Саркисян А.Р. Анализ качества обслуживания вызовов сотовой телефонной сетью// 51-я НТК: Тез. докл. / СПбГУТ.-СПб, 1998.

8.Саркисян А.Р. Один из подходов к определению размера зоны местонахождения абонента сотовой телефонной сети// Труды учебных заведений связи / СПбГУТ.-СПб, 1997.-N163.

9.Саркисян А.Р., Данилов В.И. Один из подходов к оценке качества обслуживания вызовов в сотовой телефонной сети// Электросвязь, 1998 (в печати)

Подписано к печати 23.03.98. JIP N 020475 от 29.04.97 Объем 1 печ. л. Тир. 60 экз. Зак.

Тип. СПбГУТ. 191186, СПб, наб. р. Мойки, 61