Asosan o'z-o'zini tashkil etuvchi tarmoq modelini ishlab chiqish

2.3 Asosan o'z-o'zini tashkil etuvchi tarmoq modelini ishlab chiqish
LTE texnologiyalari
Bizning zamonamizda mobil aloqa tarmoqlarini rivojlantirish juda
yuqori sur'atlarda amalga oshirilmoqda. Aloqa kanallarining sig‘imi ortib
bormoqda, taklif etilayotgan xizmatlar ko‘lami kengaymoqda, hatto mobil
aloqa tarmoqlarining yangi tushunchalari paydo bo‘lmoqda. Agar 20 yil
oldin faqat yer usti teleradioeshittirishni ommaviy mobil aloqa vositasi
deb atash mumkin bo'lsa, hozir deyarli har bir kishi nafaqat telefon orqali
suhbatlashish, balki Internetga kirish, video qo'ng'iroqlar va telefon
konferentsiyalarini ham ta'minlaydigan ko'p xizmat ko'rsatadigan
qurilmaga ega. Bundan tashqari, uy ma'lumotlari tarmoqlarini yaratish va
global joylashishni aniqlash kabi mobil aloqa tarmoqlarining ko'plab
boshqa ilovalari mavjud. Bu xizmatlar juda
40
talabga ega, shuning uchun ushbu yo'nalishdagi ilmiy tadqiqotlar
dolzarbdir.
LTE texnologiyasi eng istiqbolli mobil aloqa texnologiyalaridan biri
bo'lib, u mobil tarmoq texnologiyalarining to'rtinchi avlodi sifatida
tasniflanadi. Biroq, hozirgi sharoitda to'rtinchi avlod tarmog'ini
o'rnatishda ba'zi qiyinchiliklar paydo bo'ladi. Avvalo, etarli darajada keng
erkin chastota diapazonini ajratish kerak. Bundan tashqari, ma'lumotlar
trafigining o'sishi har bir tayanch stantsiyaga keng transport tarmog'i
kanalini ulash zarurligiga olib keladi. Yangi uskunalarni o'rnatish va uni
mavjud infratuzilma bilan moslashtirish ham katta xarajatlarni talab qiladi.
Mavjud resurslardan eng samarali foydalanish imkonini beruvchi yangi
mobil aloqa texnologiyasiga yumshoq o'tish vositalaridan biri LTE tarmog'ini
o'rnatishda operator xarajatlarini minimallashtirish imkonini beruvchi SON
(o'zini o'zi tashkil etuvchi tarmoqlar) kontseptsiyasidan foydalanish
hisoblanadi. .
O'z-o'zini tashkil qiluvchi tarmoqlar (SON) kontseptsiyasi bu borada
barcha uyali aloqa operatori ish oqimlarini optimallashtirish uchun
mo'ljallangan. O'z-o'zini tashkil qilish - bu aloqa tarmoqlarining
murakkabligi ortib borishining mantiqiy natijasidir. Tarmoq parametrlari
to'g'risidagi ma'lumotlar hajmi nihoyatda katta bo'lganligi sababli, sondan
sifatga o'tish amalga oshirildi: tarmoq etarlicha aqlli bo'ldi, uni boshqarish
to'liq avtomatik tarzda amalga oshirilishi mumkin. Bundan tashqari,
tarmoqdagi vaziyat odatda shunchalik dinamik o'zgaradiki, odam
boshqaruv elementi sifatida etarlicha tez qaror qabul qila olmaydi.
SONning asosiy maqsadi OPEX - operatorning operatsion
xarajatlarini kamaytirishdir. Buning uchun tarmoqni saqlash uchun zarur
bo'lgan ishchi jarayonlar sonini kamaytirish kerak. Operatsion xarajatlarni
kamaytirishning asosi SON dan foydalanishda texnik xodimlarning
bevosita ishtirokini talab qiladigan tayanch stansiyalarning ishlashini
sozlash bo'yicha operatsiyalar sonining kamayishi hisoblanadi. Shunga
ko'ra, baza stansiyalarini tashkil etuvchi ishchilar sonini qisqartirish
mumkin. Umuman olganda, OPEX taxminan 30% ga kamayadi.
Kontseptsiyaning uchta asosiy tamoyillari - o'z-o'zini sozlash, o'z-o'zini davolash
va o'z-o'zini optimallashtirish. Ushbu uchta tamoyilning barchasi operatorning
tarmoqni saqlash uchun operatsion xarajatlarini kamaytirishga qaratilgan.
Ushbu ishning maqsadi operatorning cheklangan chastotasi va texnik
resurslaridan optimal foydalanish orqali abonentlarga xizmat ko'rsatish
parametrlarining belgilangan sifatini ta'minlashda LTE tarmog'ining
samaradorligini oshirishdan iborat.
Ushbu maqsadga erishish uchun bir qator muammolarni hal qilish kerak:
– mobil aloqa bozoridagi mavjud vaziyatni tahlil qilish va
to'rtinchi avlod tarmog'ini yaratish istiqbollari;
O'G'L
hisoblanadi
41
– imkonini beruvchi SON texnologiyalarini joriy etishning maqsadga muvofiqligini o‘rganish
LTE tarmog'ini qurishda resurslardan foydalanish samaradorligini
oshirish;
– resurslardan foydalanish samaradorligi mezonini ishlab chiqish
operator;
– dinamikaning matematik va dasturiy modelini ishlab chiqish
xizmat ko'rsatiladigan hudud bo'ylab yukni notekis taqsimlash bilan
tarmoq resurslarini qayta taqsimlash;
- ushbu modelni o'rganish va tavsiyalar ishlab chiqish
LTE texnologiyasini joriy qilishda texnik echimlar haqida.
Loyiha quyidagi ilmiy-texnik yangilikka ega:
– foydalanish samaradorligining ajralmas mezoni ishlab chiqilgan
resurslar;
- LTE/SON tarmog'ini qurishning maqsadga muvofiqligi eng ko'p isbotlangan
operator resurslaridan samarali foydalanish;
– o‘z-o‘zini tashkil etuvchi tarmoqning matematik modeli ishlab chiqildi
chumolilar koloniyalarini optimallashtirish algoritmi asosida;
- ko'rsatilganlarni amalga oshiradigan dasturiy ta'minot ishlab chiqilgan
matematik model;
– asosida operatorga LTE tarmog‘ini o‘rnatish bo‘yicha tavsiyalar berildi
mavjud tarmoq.
SON konsepsiyasining maqsadi mobil tarmoq ishini
optimallashtirishdir. Shubhasiz, LTE/SON tarmog'ining ishlashini tahlil
qilishda uning samaradorligi baholanadigan mezonni aniqlash kerak.
Ushbu ishda bunday mezon operatorning foydasini maksimal darajada
oshirishdir. Bunga erishish uchun abonentlarga taqdim etilgan tezlik ular
kerakli tezlikka yaqinroq bo'lishi kerak. Abonentga to'g'ri keladigan
foydaning unga taqdim etilgan tezlikka bog'liqligi chiziqli emasligi hisobga
olinadi.
Aslida, K qiymatini birlikka yaqinlashtirish uchun yuk yo'qotishlarini
minimallashtirish kerak. Mavjud mobil aloqa texnologiyalarida bu past
ustuvor abonentlar uchun uzatish tezligini kamaytirish orqali amalga
oshiriladi. SON kontseptsiyasi abonentlarni BS bo'ylab qayta taqsimlash
orqali optimallashtirish imkonini beradi, bu esa BS bo'ylab yuk taqsimotini
bir xillikka yaqinlashtirish imkonini beradi. Ko'rinib turibdiki, ba'zi hollarda
abonentlarni BS o'rtasida qayta taqsimlash ko'zlangan natijani bermaydi.
Shunday qilib, bu usulni yo'qotish darajasi yuqori bo'lgan taqdirda past
ustuvor abonentlarning tezligini pasaytirish bilan birlashtirish tavsiya
etiladi.
Har qanday mobil aloqa tarmog'ini modellashtirishda odatda teletrafik
nazariyasi usullari qo'llaniladi. Ammo LTE/SON tarmog'ida sodir bo'ladigan
jarayonlarning matematik tavsifi o'ziga xos xususiyatlarga ega. Xususan,
taqsimlangan va gibrid SON dan foydalanilganda tarmoq tayanch
stansiyalari boshqa stansiyalarning signallari taʼsirida oʻzlarining ayrim
parametrlarini mustaqil ravishda oʻzgartiradilar. Bu jarayonlar juda o'xshash
42
neyron tarmoqlarida sodir bo'lganlarga xos xususiyat, ya'ni BS ni neyron deb
hisoblash mumkin. Buni hisobga olgan holda, ommaviy populyatsiyalarning
xatti-harakatlarini taqlid qilish usullarini qo'llash maqsadga muvofiqdir.
Bunda abonentlar ana shunday aholi a'zolari hisoblanadi. Chumolilar
koloniyalari (ASO) tomonidan yumshoq optimallashtirish usulidan
foydalanish eng mos keladi. Shu bilan birga, mimika g'oyalariga asoslangan
model o'ziga xos fikr-mulohaza vazifasini bajaradigan feromon deb
ataladigan "yo'lni belgilash" imkoniyatini hisobga oladi.
Shunday qilib, ishlab chiqilgan modelda amalga oshirilgan
optimallashtirish jarayoni ikki bosqichda sodir bo'ladi: abonentlarni tayanch
stansiyalar o'rtasida qayta taqsimlash va ustuvorligi past bo'lgan abonentlar
uchun tezlikni mumkin bo'lgan pasaytirish.
Abonentlarni tayanch stantsiyalar o'rtasida qayta taqsimlashda har bir BS
ikkita xizmat ko'rsatish zonasiga ega ekanligi hisobga olinadi - asosiysi, bu
stansiyaning signal kuchi boshqa barcha signallarning kuchidan ancha yuqori va
abonentlar foydalanishi mumkin bo'lgan periferik. bir nechta BSlardan biri
tomonidan xizmat qilishi mumkin. Periferik zonada joylashgan abonentlar uchun
BS tanlash algoritmi tayanch stansiyaning ustuvorliklari qatoriga asoslanadi.
Abonent eng yuqori ustuvorlikka ega bo'lgan BS ga o'tkaziladi. Barcha BS larning
ustuvorliklarini hisoblab chiqqandan so'ng va shunga mos ravishda har bir abonentni
ma'lum BS ga tayinlagandan so'ng, har bir tayanch stansiyaning transport tarmog'ida
yaratadigan yuki hisoblanadi. Aslida, abonentlarni hududiy taqsimlash to'g'risidagi
ma'lumotlardan BS bo'ylab yuklarni taqsimlash to'g'risidagi ma'lumotlarga o'tish
amalga oshirilmoqda.
Yuqoridagi model statik, ya'ni. abonentlar va tayanch stansiyalarning
joylashuvi uchun faqat bitta variantni ko'rib chiqadi. U SON
kontseptsiyasining Mobility Load Balancing (MLB) deb nomlangan
xususiyatini amalga oshiradi, ya'ni. mobil yuk balansi. Ammo real tizimlarda
mobil abonentlar doimo harakatda bo'lib, bu hal qilinishi kerak bo'lgan
qo'shimcha muammolarni keltirib chiqaradi. Ana shunday muammolardan
biri o‘z vaqtida topshirish muammosidir. O'tkazish momentini boshqarish
uchun o'z-o'zini tashkil qiluvchi tarmoqlar kontseptsiyasining Mobility
Robustness Optimization (MRO) yoki mobil barqarorlikni optimallashtirish
kabi funktsiyasi mavjud. MRO ni amalga oshirish uchun tayanch stansiyaning
ustuvorligi formulasida topshirish koeffitsienti qo'llaniladi.
Agar abonent allaqachon ulangan stantsiya ko'rib chiqilayotgan
tayanch stantsiyaga to'g'ri kelsa, bu koeffitsientning qiymati 1 ga teng. Aks
holda, uning qiymati (0;1) ichida bo'ladi. LTE tarmog'ida uzatishning salbiy
ta'siri abonent boshdan kechiradigan kechikish emas (bu atigi 30 ms), balki
bu operatsiya tarmoqda yaratadigan yukdir. Ushbu operatsiyada ikkala
tayanch stantsiya ham ishtirok etadi, shuning uchun model doirasida,
abonent topshirilganda modelning namuna olish oralig'ida unga bir
vaqtning o'zida ikkita tayanch stansiya xizmat ko'rsatadi, deb taxmin
qilishimiz mumkin. Ushbu taxmin bizga uzatishning tarmoq ishlashiga salbiy
ta'sirini hisobga olish imkonini beradi.
43
Yuqorida muhokama qilingan model Ruby dasturlash tilidan
foydalangan holda dasturiy tarzda amalga oshirildi. Dasturni ishlab
chiqishda ob'ektga yo'naltirilgan dasturlash tushunchasidan
foydalanilgan. Dastur tizim qurilgan 6 ta ob'ektni amalga oshiradi: kirish
moduli, chiqish moduli, boshqaruv moduli, abonent, tayanch stansiya,
o'zaro ta'sir.
Kirish moduli kirish parametr faylidan o'qish operatsiyalarini
bajaradi va shuningdek, berilgan ehtimollik zichligi asosida abonentlarni
tekislik bo'ylab taqsimlashni hosil qiladi.
"Abonent" va "baza stansiyasi" ob'ektlari o'z ichiga o'zgaruvchilar va
funktsiyalar to'plamini o'z ichiga oladi, ular mos ravishda individual abonent va
individual baza stansiyasining barcha kerakli parametrlarini tavsiflaydi. Odatda
abonentlar massivi va tayanch stansiyalar massivi sifatida tashkil etilgan dasturda
ushbu ob'ektlarning ko'p nusxalari mavjud. "O'zaro ta'sir" ob'ekti "abonent" va
"baza stansiyasi" ob'ektlari massivlari bilan ishlaydi. Aynan shu ob'ekt qaysi
abonentga qaysi baza stansiyasi tomonidan xizmat ko'rsatishini aniqlaydi. Bu
obyekt chumolilar koloniyasini optimallashtirish algoritmini amalga oshiradi.
Dasturda bu obyektning faqat bitta nusxasi mavjud. Ma'lumotlarni chiqarish
moduli dastur tomonidan hisoblangan ma'lumotlarni inson uchun qulay shaklda
taqdim etadi: grafik yoki matn shaklida. Agar kerak bo'lsa, u qabul qilingan
ma'lumotni boshqa dastur uchun kirish ma'lumotlari formatiga o'zgartirish uchun
modul bilan almashtirilishi mumkin. Boshqaruv moduli dasturning markaziy ob'ekti
hisoblanadi. U hech qanday hisoblash funksiyalarini amalga oshirmaydi, lekin
aynan shu modul dasturning mantiqiyligini belgilaydi va ma'lumotlarni bir
ob'ektdan ikkinchisiga o'tkazishni tashkil qiladi.
Modellashtirish uchun kirish ma'lumotlari sifatida u yoki bu turdagi
abonentlarning odatiy joylashuvini hisobga olgan holda, baza stansiyalarining
ma'lum bir joylashuvi va abonentlarning tasodifiy joylashuvi bo'lgan Donetsk
shahrining hududi tanlangan. Modellashtirishning maqsadi operatorga tayanch
stansiyalar soni va kerakli chastota diapazoni optimal nisbati, shuningdek,
tarmoqni qurishda an'anaviy yondashuv yoki SON kontseptsiyasiga muvofiq
yondashuvdan foydalanish bo'yicha tavsiyalar berish edi. uzoq muddatda
abonentlar sonini hisobga olgan holda. 2a va 2b-rasmlardagi grafiklar
abonentlar sonining belgilangan qiymati uchun K mezoni qiymatining Nbs
tayanch stantsiyalar soniga va chastota diapazoni DF ga bog'liqligini aks ettiradi.
Ulardan foydalanib, operatorga SON kontseptsiyasidan foydalangan holda
tarmoq qurishni tavsiya qilishimiz mumkin, bu esa ko'rib chiqilayotgan hududda
75 ta baza stansiyalarini boshqaradi. Kerakli chastota resursi 10 MGts bo'ladi.
Bu operatorning foydasini tarmoq ishi modellashtirilgan abonentlar soni bilan
mumkin bo'lganidan taxminan 98% darajada ta'minlaydi.
44
a) an'anaviy yondashuv bilan b) SON yordamida yondashuv bilan
2.7-rasm - K grafik (Nbs, DF)
Simulyatsiya natijasida K(Nusr,Nbs,DF) bog'liqligi ham olindi, bunda
N.
usr
- obunachilar soni, N
bs
- tayanch stansiyalar soni, DF - chastota
diapazoni kengligi. Ushbu bog'liqlikning grafiklari 3a va 3b-rasmlarda
ko'rsatilgan. K mezonining qiymati rang bilan ko'rsatilgan.
Mezonning qiymati operatorning foydasiga mutanosib bo'lganligi sababli,
olingan ma'lumotlardan ma'lum bir konfiguratsiya narxini bunday tarmoqdan olingan
foyda bilan taqqoslash orqali optimal tarmoq konfiguratsiyasini aniqlash mumkin.
Bunday holda, abonentlar sonining ko'payishi hisobiga tarmoqdagi yuklanishning
oshishi hisobga olinishi mumkin.
45
a) an'anaviy yondashuv bilan b) SON yordamida yondashuv bilan
2.8-rasm. Grafik K(Nusr, Nbs, DF)
Toldiqo'rg'on shahrining ma'lum bir hududi asosida qurilgan
grafiklar operatorga ma'lum bir hududda joylashtirilishi kerak bo'lgan
tayanch stansiyalar soni, talab qilinadigan chastota diapazoni va ushbu
hududdagi abonentlar soni haqida haqiqiy ma'lumot beradi. ma'lum
darajadagi xizmat ko'rsatish sifati bilan xizmat ko'rsatish mumkin bo'lgan
ma'lum bir ehtimollik zichligi taqsimotiga ko'ra hududda joylashgan.
Bunday modellashtirish har qanday mintaqa uchun amalga oshirilishi
mumkin, ammo shuni tushunish kerakki, bu holda optimallashtirish
muammosi NP-to'liqdir va hisoblanishi kerak bo'lgan ma'lumotlar miqdori
foydalanish tufayli variantlarni to'liq qidirish bilan solishtirganda sezilarli
darajada kamroq bo'lsa ham. metaevristik algoritm, Hisoblash vaqti hali
ham bazaviy stansiyalar sonining chiziqli o'sishi bilan eksponent ravishda
oshadi.
46
|