Модель для оценки среднего количества активных абонентов в системе межмашинного взаимодействия в сетях 5-го поколения

Аннотация

Введение: важнейшей характеристикой систем межмашинного взаимодействия (Machine-to-Machine) является среднее количество активных абонентов в системе. Под «активным» понимают такого абонента, у которого в данный момент есть готовый для передачи пакет. При большом количестве активных абонентов в сети в системе будет наблюдаться большая средняя задержка на передачу пакета. В 5-м поколении беспроводных сетей предлагаются решения, в которых использование неортогональных ресурсов позволяет реализовать обслуживание большого количества абонентских устройств и обеспечить относительно небольшое количество активных абонентов в сети. При этом вероятность успешной передачи в некотором ресурсе зависит от общего количества передаваемых пакетов в других ресурсах. Данная особенность усложняет необходимый анализ таких систем. Цель: разработка модели для анализа характеристик систем межмашинного взаимодействия, построенных на базе сетей 5-го поколения. Результаты: предложена новая модель случайного множественного доступа для анализа характеристик систем Machine-to-Machine на основе беспроводных сетей последнего поколения. Модель построена с учетом того, что вероятность успешного детектирования пакета от абонентского устройства зависит от общего количества передающих абонентов в системе, даже если они передают в ортогональных каналах. Для анализа таких систем использован метод жидкостной аппроксимации, позволяющий при низких вычислительных затратах оценить такие характеристики, как задержки на передачу пакета и среднее число абонентов, имеющих готовый для передачи пакет. Точность предложенного метода продемонстрирована на численном примере. Практическая значимость: предложенный метод и результаты исследования могут быть использованы разработчиками систем межмашинного взаимодействия для оценки среднего энергопотребления и задержек на передачу пакета, в том числе для оперативного перераспределения числа ресурсов, выделяемых для взаимодействия Machine-to-Machine систем и систем, ориентированных на передачу данных между людьми (Human-to-Human) в гибридных сотовых сетях.