Sekretariat 61 6653920

Wymiarowanie pojemności ruchowej dostępowych sieci radiowych 2G/3G/4G.




Czas trwania projektu

2009 – 2012

Instytucja finansująca

Ministerstwo Nauki i Informatyzacji

Streszczenie

W ramach prowadzonych badań otrzymano następujące rezultaty:
  1. Najważniejszym – zdaniem wykonawców – rezultatem teoretycznym projektu jest opracowanie pierwszego modelu systemu wielousługowego, do którego wprowadzono równocześnie kilka różnych mechanizmów uzależniających system od stanu. Wykazano, że warunkowe prawdopodobieństwo przejścia może być wyrażone iloczynem prawdopodobieństw przejść związanych z poszczególnymi mechanizmami zarządzania ruchem. Model ten następnie uogólniono na przypadek ruchu BPP (tj. ruchu Erlanga, Engseta i Pascala), wykazując, że w przypadku takiego ruchu jest on również modelem dokładnym. Należy podkreślić, że ograniczając proponowany model wyłącznie do niezależnej od stanu tzw. wielousługowej wiązki pełnodostępnej otrzymano rezultat konkurencyjny do dokładnego (lecz bardziej złożonego) splotowego algorytmu Iversena i tzw. algorytmu Delbroucka (dokładność tego algorytmu udowodniono tylko dla ruchu BP, tj. Engseta i Erlanga).
  2. Opracowano nowy model komórki, uwzględniający wpływy interferencyjne pochodzące od innych komórek. W modelu założono, że wpływy interferencyjne są ekwiwalentne zmniejszeniu dostępności rozważanej komórki. Efekt zmniejszonej dostępności uwzględniono poprzez wykorzystanie metody ustalonego punktu.
  3. Ważnym rezultatem teoretycznym są dwa modele obsługi połączeń rozgałęźnych (multi-cast) w sieciach komórkowych. W pierwszym założono, że zgłoszenie jest stracone, jeśli choć jedno z połączeń składowych jest blokowane. W drugim modelu (tzw. K-cast) przyjęto, że zgłoszenie multi-cast jest tracone, jeśli więcej niż określona liczba połączeń składowych jest blokowana. Opracowano też metody modelowania połączeń rozgałęźnych w sieciach ze sterowaniem scentralizowanym (w których każda komórka posiada identyczny mechanizm zarządzania ruchem) oraz w sieciach ze sterowaniem rozproszonym (w których każda komórka posiada autonomiczny – niezależny od pozostałych – mechanizm zarządzania ruchem). Zgodnie z wiedzą autorów, opracowane rezultaty są pierwszymi modelami obsługi ruchu rozgałęźnego w sieciach komórkowych
  4. Istotnym rezultatem teoretycznym projektu jest opracowanie uogólnionego modelu idealnej wielousługowej wiązki niepełnodostępnej, który został wykorzystany do opracowania nowych modeli przelewu ruchu, m.in. zaproponowano nową metodę modelowania systemów komórkowych dla różnych scenariuszy przelewu ruchu pomiędzy komórkami (np. scenariusz, w którym każdej komórce oferowanych jest kilka strumieni ruchu; scenariusz wielokrotnego przelewu).
    Zdaniem autorów projektu uogólniony model idealnej wielousługowej wiązki niepełnodostępne będzie miał znaczenie wykraczające poza ramy zrealizowanego projektu, np. może być wykorzystany do modelowania takich systemów jak: VoD (Video on Demand), CC (Cloud Computing) i SN (Switching Networks).
  5. Ważnym, zwłaszcza z technicznego punktu widzenia, jest opracowanie nowych modeli kompresji bezprogowej. W ramach prowadzonych prac zaproponowano oryginalny model kompresji bezprogowej, dla modelowania systemów komórkowych z zaimplementowaną technologią HSDPA/HSUPA. Podstawą modelu jest określenie rozkładu zajętości w warunkach maksymalnej kompresji. Przejście od tak określonego rozkładu zajętości do rozkładu bieżącego wynika z aktualnego poziomu obciążenia interfejsu, wyrażonego odpowiednio określonym współczynnikiem kompresji. Model może opisywać systemy, w których tylko część strumieni ruchu podlega mechanizmowi kompresji (w literaturze przedmiotu do tej pory modelowano wyłącznie systemy, w których wszystkie strumienie podlegały kompresji).
  6. W ramach prac nad systemami kompresji progowej uogólniono – znane z literatury przedmiotu – modele w sposób umożliwiający analizę systemów dla wszystkich możliwych położeń progów poszczególnych klas zgłoszeń. Najbardziej jednak ważnym – zdaniem wykonawców – rezultatem w tym obszarze badań jest propozycja i analiza nowego systemu progowego, tzw. systemu progowego z histerezą, w którym wprowadzono dwa progi zależne od kierunku zmian obciążenia w systemie. Można wykazać, że zastosowanie takiego systemu prowadzi do znacznie bardziej stabilnej pracy interfejsu, w porównaniu z systemami z pojedynczymi progami.
  7. Opracowano model optymalnego rozpływu ruchu w grupie komórek na podstawie mechanizmu retry handover and hard handover. Podstawą teoretyczną tych prac było przedstawienie grupy komórek jako wiązki z ograniczoną dostępnością o różnych pojemnościach wiązek składowych Zbadano również wpływ mechanizmu soft handover na charakterystyki ruchowe interfejsów radiowych WCDMA.
  8. Opracowano nowy model systemu wielousługowego z priorytetami. Wykazano, że analizę systemu z wieloma priorytetami można sprowadzić do analizy systemu z dwoma priorytetami. Zaproponowano także dwuwymiarowy model systemu z priorytetami, w którym uwzględnia się zarówno klasy zgłoszeń, jak i wybrane grupy abonentów. Wskazano na możliwość zastosowania proponowanego modelu do analizy sieci komórkowych UMTS.
  9. Opracowano model interfejsu Abis, pracującego w trybie dynamicznym, tj. w trybie, w którym wykorzystuje się mechanizmy ograniczenia zasobów i wypierania ruchu. Model ten został uogólniony na dowolne systemy sieciowe. Działanie mechanizmu wypierania ruchu analizowano również w kontekście technologii HSDPA/HSUPA.
Wszystkie zaproponowane modele w ramach poszczególnych zadań zostały zweryfikowane na podstawie eksperymentów symulacyjnych, które potwierdziły dużą dokładność proponowanych rozwiązań. Opracowane w ramach projektu modele pozwalają na opracowania spójnej metodologii wymiarowania sieci komórkowych, uwzględniającej możliwość implementacji różnych mechanizmów optymalizacyjnych i zarządzania ruchem, możliwość obsługi różnych typów ruchu (BPP), a także możliwość różnych scenariuszy pracy interfejsów radiowych sieci dostępowych.

Publikacje, raporty lub patenty będące rezultatem projektu

29. Stasiak M., Sobieraj M., Weissenberg J., Zwierzykowski P.: Analytical Model of the Single Threshold Mechanism with Hysteresis for Multi-service Networks IEICE Transactions on Communications, vol. E95-B, No. 01, 2012, pp. 120-132.
28. Stasiak M., Parniewicz D., Zwierzykowski P.: Traffic Engineering for Multicast Connections in Multiservice Cellular Networks, IEEE Transactions on Industrial Informatics, doi: 10.1109/TII.2012.2188902, 2012.
27. Głąbowski M., Stasiak M., Weissenberg J., Properties of recurrent equations for the full-availability group with BPP traffic, Mathematical Problems in Engineering, 2012, article ID 547909, pages 17, DOI:10.1155/2012/547909
26. M. Głąbowski, S. Hanczewski, M. Stasiak, J. Weissenberg, Modeling erlang’s ideal grading with multi-rate BPP traffic, Mathematical Problems in Engineering, vol. 2012, Article ID 456910, 35 pages, 2012. doi:10.1155/2012/456910.
25. M. Stasiak: Modelowanie i optymalizacja obciążeń ruchowych radiowej sieci dostępowej, Przegląd telekomunikacyjny, 2011, LXXXIV, 6.
24. S. Hanczewski, W. Słowik: Nowy model wiązki z ograniczoną dostępnością, Przegląd telekomunikacyjny, 2011, LXXXIV, 8–9, s. 193-197.
23. M. Głąbowski, A. Kaliszan, M. Stasiak: Modelowanie systemów z przelewem ruchu za pomocą operacji splotu jednoczesnego, Przegląd Telekomunikacyjny, 2011, LXXXIV, 8–9, s. 1115–1120.
22. M. Głąbowski, S. Hanczewski, M. Stasiak: Modelowanie systemów z przelewami za pomocą modelu idealnej wiązki niedoskonałej, Przegląd Telekomunikacyjny, 2011, LXXXIV, 8–9, s. 1127–1132.
21. M. Głąbowski, S. Hanczewski, M. Stasiak: Erlang’s ideal grading in DiffServ modelling, [w]: Proceedings of IEEE Africon 2011, IEEE, Livingstone, Zambia, 2011, s. 1–6, doi:10.1109/AFRCON.2011.6072139.
20. M. Głąbowski, A. Kaliszan: Convolution algorithm for overflow calculation in integrated services networks, [w]: Proceeding of the 17th Asia-Pacific Communication Conference, IEEE, Kota Kinabalu, Malaysia, 2011.
19. D. Parniewicz, M. Stasiak, P. Zwierzykowski: Multicast Connections in Mobile Networks with Embedded Threshold Mechanism, [w] The International Science Conference: Computer Networks - CN`11, A. Kwiecień, P. Gaj and P. Stera Eds., Springer, seria Communications in Computer and Information Science (CCIS), 2011, vol. 160, 407-416.
18. D. Parniewicz, M. Stasiak, P. Zwierzykowski: Analytical Model of Multi-service Mobile Networks with k -cast Connections, Mediterranean Journal of Computers and Networks, December, 2011.
17. D. Parniewicz, M. Stasiak, P. Zwierzykowski: Analytical model of the multi-service cellular network servicing multicast connections, Telecommunications Systems, Springer, DOI: 10.1007/s11235-011-9615-0, 2011.
16. M. Stasiak, M. Głąbowski, A. Wiśniewski, P. Zwierzykowski: Modeling and dimensioning of mobile networks: from GSM to LTE, Wiley Ltd., January 2011.
15. M. Głąbowski, A. Kaliszan, M. Stasiak, Modeling product-form state-dependent systems with BPP traffic, Journal of Performance Evaluation, vol. 67, No. 3, 2010, pp. 174-197
14. D. Parniewicz, M. Stasiak, P. Zwierzykowski: Model of the k-cast connections in mobile networks, IEEE&IET International Symposium on Communication Systems, Networks and Digital Signal Processing, Northumbria University, Newcastle upon Tyne, United Kingdom, 2010, pp. 911-915 (best paper award)
13. D. Parniewicz, M. Stasiak, P. Zwierzykowski: Model of the cellular network servicing multicast connections in Iub and WCDMA resources, 14th International Telecommunications Network Strategy and Planning Symposium, Warszawa, 2010, pp. 1-6
12. D. Parniewicz, M. Stasiak, P. Zwierzykowski: Analytical modeling of the multicast connections in mobile networks, 6th Working International Conference on Performance Modelling and Evaluation of Heterogeneous Networks, Zakopane, Poland, 2010, pp. 233-246
11. M. Sobieraj, M. Stasiak, J. Weissenberg, P. Zwierzykowski: Model analityczny dynamicznego interfejsu Abis, Materiały Krajowej Konferencji Radiokomunikacji, Radiofonii i Telewizji, 2010 (Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne, 2010, pp. 504-507).
10. D. Parniewicz, M. Stasiak, P. Zwierzykowski: Model interfejsu radiowego z mechanizmem progowym w sieci UMTS obsługującej połączenia rozgałęźne, Materiały Krajowego Sympozjum Telekomunikacji i Teleinformatyki, 2010 (Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne, 2010, pp. 988-998).
9. M. Stasiak, P. Zwierzykowski, M. Głąbowski: Teletraffic engineering for HSDPA/HSUPA cell, [w] Evolved Cellular Network Planning and Optimization for UMTS and LTE, Auerbach Publications, CRC Press, Taylor & Francis Group, 2010, pp. 297-330.
8. M. Stasiak, S. Hanczewski: Idealna wiązka niedoskonała ze zwielokrotnieniem łączy, Materiały KSTiT 2010 (Przegląd Telekomunikacyjny no. 7/8, 2010, pp. 1226-1236).
7. M. Stasiak, J. Wiewióra: Analytical model of the radio interface in the UMTS with packet scheduling mechanism, IEEE AFRICON 2009, Nairobi, Kenia, 2009, pp. 1-5.
6. M. Stasiak, S. Hanczewski: Modelowanie idealnych wiązek niedoskonałych obsługujących ruch PCT1, Materiały Krajowego Sympozjum Telekomunikacji i Teleinformatyki, 2009 (Przegląd Telekomunikacyjny, no. 8-9, 2009, pp. 988-998).
5. M. Stasiak, P. Zwierzykowski, D. Parniewicz: Modelling of the WCDMA interface in the UMTS network with Soft Handoff Mechanism, GLOBECOM 2009, Hawaii, Honolulu, 2009.
4. M. Stasiak, P. Zwierzykowski, D. Parniewicz: Analytical Model of the Soft Handoff Mechanism in the UMTS Network, 6th European Performance Engineering Workshop, J.T. Bradley (Ed.), LNCS, vol. 5652, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, London, UK, 2009, pp. 170-182.
3. M. Stasiak, J. Wiewióra, P. Zwierzykowski: WCDMA Interface in UMTS Network Carrying a Mixture of Multi-rate Traffic with Different Priorities, ICT, Marrakech, 2009, pp. 265-270.
2. M. Głąbowski, M. Stasiak, A. Wiśniewski, P. Zwierzykowski: Blocking Probability Calculation for Cellular Systems with WCDMA Radio Interface Servicing PCT1 and PCT2 Multirate Traffic, IEICE Transactions on Communications, vol. E92-B, no. 04, 2009, pp. 1156—1165.
1. Głąbowski M., Stasiak M., Wiśniewski A., Zwierzykowski P., Uplink blocking probability calculation for cellular systems with WCDMA radio interface and finite source population, [w:] Performance Modelling and Analysis for Heterogeneous Networks, River Publishers 2009, pp. 301—318.


Koordynator projektu

prof. dr hab. inż. Maciej Stasiak

Kierownik projektu PP

prof. dr hab. inż. Maciej Stasiak

Uczestnicy projektu PP

prof. dr hab. inż. Maciej Stasiak
prof. dr hab. inż. Mariusz Głąbowski
dr hab. inż. Piotr Zwierzykowski, prof. PP
dr hab. inż. Sławomir Hanczewski
dr inż. Adam Kaliszan

Partnerzy w projekcie

Brak partnerów w projekcie.