Мухтаров Амир Амангельдыевич Разработка моделей и методов оптимального размещения базовых станций при проектировании беспроводных широкополосных сетей

Короткий опис

Мухтаров Амир Амангельдыевич Разработка моделей и методов оптимального размещения базовых станций при проектировании беспроводных широкополосных сетей
ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
кандидат наук Мухтаров Амир Амангельдыевич
Введение

Глава 1. Синтез топологической структуры беспроводных

широкополосных сетей

1.1 Этапы проектирования БШС

1.2 Анализ современных беспроводных широкополосных технологий передачи данных

1.2.1 Архитектура сетей Wi-Fi

1.2.2 Архитектура сетей LTE

1.2.3 Архитектура сетей 5G NR

1.3 Определение параметров БШС, необходимых для решения

задач размещения БС

1.3.1 Энергетический потенциал канала связи

1.3.2 Модель потерь в свободном пространстве

1.3.3 Модель распространения SUI

1.3.4 Модель двухлучевого распространения

1.3.5 Модель Окамура-Хата

1.3.6 Расчет параметров БС, необходимых для формулировки

и решения задач оптимизации

1.4 Оценка характеристик производительности сети с помощью стохастических моделей массового обслуживания

1.4.1 Структура кадра Wi-Fi

1.4.2 Структура кадра LTE

1.4.3 Структура кадра 5G NR

1.4.4 Расчет межконцевой задержки

1.5 Выводы по главе

Глава 2. Размещение набора базовых станций беспроводной широкополосной сети для покрытия вдоль

протяженной магистрали

2.1 Актуальность внедрения БШС для телекоммуникационного

покрытия линейного участка

2.2 Математическая модель синтеза топологии сети для охвата линейного участка в виде задачи целочисленного линейного программирования

2.2.1 Постановка задачи

2.2.2 Модель целочисленного линейного программирования

2.3 Математическая модель синтеза топологии сети для охвата линейного участка в виде комбинаторной задачи в экстремальной форме

2.3.1 Постановка задачи

2.3.2 Дерево ветвлений для перебора элементов в множестве Г

2.3.3 Метод ветвей и границ для задачи размещения БС

2.3.4 Построения последовательности топологий для итерационной процедуры моделирования БШС

2.4 Выводы по главе

Глава 3. Размещение базовых станций беспроводной

широкополосной сети для обслуживания множества рассредоточенных объектов

3.1 Актуальность внедрения БШС для обслуживания рассредоточенных объектов

3.2 Математическая модель задачи проверки допустимого решения

при заданных местах размещения станций

3.2.1 Постановка задачи

3.2.2 Модель линейного программирования

3.3 Математическая модель оптимальной задачи выбора набора размещаемых БС и определения мест их размещения

3.3.1 Постановка задачи

3.3.2 Модель частично целочисленного линейного программирования

3.4 Выводы по главе

Глава 4. Программный комплекс и численные примеры решения задач представленных математических моделей

4.1 Программный комплекс расчета задачи размещения БС

4.2 Численный пример оптимального размещения базовых станций сети с линейной топологией в виде задачи целочисленного линейного программирования

4.3 Численный пример оптимального размещения базовых станций сети с линейной топологией в виде экстремальной задачи в комбинаторной форме

4.4 Метод ветвей и границ на примере задачи размещения двух базовых станций

4.5 Сравнения оценок «недопокрытия» для задачи 2, 3 и

4.6 Сравнительная оценка полученных модели ЦЛП и модели в комбинаторной форме, решаемой с помощью МВиГ

4.7 Выводы по главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Словарь терминов

Список литературы

Список рисунков

Список таблиц

Приложение А. Свидетельство о регистрации программы для

ЭВМ

Приложение Б. Акт о внедрении

Список літератури

Заключение
Создание и развитие современной структуры передачи данных являются неотъемлемой частью производства. В рамках комплексного проектирования беспроводных средств связи в данной работе исследуются проблемы синтез то-пологии беспроводных сетей связи.
Основные результаты данного диссертационного исследования, следую¬щие:
1. Проведен анализ методики проектирования современных беспроводных широкополосных сетей. В рамках такой методики были исследованы проблемы синтеза топологии беспроводных сетей вдоль протяженных транспортных магистралей: автомобильные дороги, трубопроводные магистрали, лини метрополитена, железные дороги.
2. Предложена новая математическая модель в виде задачи целочислен-ного линейного программирования оптимального размещения базовых станций с линейной топологией.
3. Представлена новая математическая модель задачи оптимального раз-мещения БС в виде комбинаторной модели в экстремальной форме.
4. Для комбинаторной модели разработан новый специальный алгоритм типа ветвей и границ, учитывающий специфике решения задачи раз-мещения базовых станций широкополосной сети вдоль протяженных транспортных магистралей.
5. В рамках комплексного проектирования БШС представлена новая итерационная процедура нахождения последовательности лучших ре-шений задачи оптимального размещения базовых станций для случая, когда найденное оптимальное решение не удовлетворяет критериям функционирования БШС, проверяемых на следующих этапах проек-тирования.
6. Предложена новая математическая модель в виде задачи частично це-лочисленного линейного программирования оптимального размещения базовых станций для покрытия множества рассредоточенных объектов.
7. Разработан программный комплекс для расчета задачи оптимального размещения базовых станций с помощью нового алгоритма типа ветвей и границ.
8. Представлены результаты численных экспериментов, доказывающие эффективность предложенных моделей и методов для решения зада¬чи синтеза топологии при проектировании БШС.
Поставленные в начале диссертационной работы цели были достигнуты, а соответствующие им задачи решены. В качестве перспектив дальнейшего ис-следования можно выделить следующие:
— внедрение программных реализаций в состав итерационной процедуры комплексного проектирования беспроводных сетей связи;
— применение предложенного МВиГ в решении более общих задач опти-мального размещения базовых станций, в которых кроме межконцевой задержки необходимо учитывать также другие характеристики произ-водительности БШС;
исследование влияний реальной среды на физический уровень канала передачи данных для расчета оценок дальности телекоммуникационной связи