Бешлей Г. В. Моделі та метод оптимального розподілу мережних ресурсів в програмно-конфігурованих гетерогенних мережах мобільного зв'язку

Дисертаційна робота присвячена розв’язанню актуального науково-практичного завдання підвищення ефективності використання ресурсів та якості обслуговування в системах мобільного зв’язку 4G/5G шляхом розроблення моделей гнучкого управління інформаційними потоками та методів оптимального розподілу мережевих ресурсів. Запропоновано архітектуру мобільної мережі 4G стандарту LTE із нововведеним M2M шлюзом, яка може бути основою і для побудови мереж 5G в умовах масового розгортання сервісів Інтернету речей та міжмашиної взаємодії. На рівні нововведеного шлюза удосконалено процес кластеризації M2M пристроїв, пріоритезації та агрегації трафіку із можливістю балансування навантаження між різними базовими станціями. Таке рішення дасть змогу операторам мережі залишити існуючі базові станції без змін, зменшити на них сигнальне навантаження від M2M датчиків та відповідно покращити якість обслуговування. Розроблено метод гнучкого управління інформаційними потоками на M2M шлюзах та розподілу частотно-часових ресурсів в гетерогенній мережі 4G/5G. Запропоновано спосіб підрахунку виграшу по сигналізації при кластеризації датчиків. Розроблено метод оптимального розподілу частотно-часових ресурсів в мережах стандарту LTE на основі адаптивного вибору ширини смуги радіочастот. Розроблено імітаційну модель процесу функціонування гетерогенної мережі мобільного зв’язку, яка автоматизує запропонований метод оптимального розподілу частотно-часових ресурсів. Доведено, що застосування мультистандартних M2M шлюзів в архітектурі LTE дало змогу мінімізувати кількість сигнальної інформації в процесі агрегації M2M трафіку до 10%, що у поєднанні із методом оптимального розподілу ресурсів забезпечило розвантаження мережі в середньому на 9% та підвищення середнього значення спектральної ефективності на 6%. Запропоновано концептуальну модель програмно-конфігурованої мобільної мережі нового покоління, яка дасть змогу забезпечити узгоджене на рівні базової станції, ядра мережі та зовнішніх IP-орієнтованих мереж диференційоване адаптивне управління ресурсами та окремими інформаційними потоками від мобільних та М2М/IoT пристроїв з метою гарантування наскрізної якості обслуговування в умовах тимчасової нестачі спектральних ресурсів та нестабільності радіоканалу. Обґрунтовано науково-теоретичні підходи щодо реалізації програмно-конфігурованої гетерогенної мережі мобільного зв'язку на основі технологій SDN/NFV та SDR.