Магистранттың ғылыми-зерттеу жұмысы Жұмыстың тақырыбы: 5G сымсыз желілерінде қызмет көрсету сапасының көрсеткіштерін зерттеу
жүктеу/скачать 315,21 Kb.
|
НИРМ 4 Курбанбеков А.М.
| Кілтті сөздер: QoS, 2G/3G, LTE, 5G, SPR, виртуалды желілік функциялар, қызмет көрсету сапасы.
5G желідесіндегі QoS параметрлері Телекоммуникациялық инфрақұрылым саласындағы заманауи дәуірдің қазіргі трендтерінің бірі – заттар интернеті платформасын дамыту, сондай-ақ 4G және 5G сияқты желілік платформаларды ілгерілету бойынша бастамаларды қолдау. Бесінші буынның телекоммуникация желісі қазіргі уақытта бүкіл телекоммуникация саласының даму процесінде қамтылған негізгі блоктардың бірі болып саналады. Бесінші буын желісін енгізудің арқасында әртүрлі салалық шешімдерде цифрлық технологияларды пайдалану құрылымы төңірегінде басымдықтың артуы болжануда. Сонымен қатар, байланыс арналарының сапасын арттыру пайдаланушыларға көрсетілетін стандартты қызметтер үшін телекоммуникациялық ортаны жақсартады деп болжануда. Бесінші буын желілерінің технологиялық платформасын, деректерді тарату құрылымын, цифрлық платформаларды салуды және байланыс желілерін жаңғыртуды зерттеудегі өзектілікті дүние жүзіндегі телекоммуникация операторлары қолдайды. Сонымен қатар, бұл бағыт желілік инфрақұрылымды дамыту позицияларын, қала ауқымында жылжыту және орналастыру аспектілерін, сондай-ақ технологиялық құрылым құрылымына енгізілген инженерлік формалық факторларды қарастыратын шетелдік зерттеушілер ортасында үлкен өзектілікке ие. Мобильді байланыс желілеріндегі QoS басқару моделінің эволюциясына назар аударсақ, алғашқы даму қарқыны 3GPP желісі арқылы іске асты. Желілік деңгейде қызмет сапасын басқару моделі мен оның принциптік стандарттауларын іске асыруға бұл желінің басты әсері – жаңа функциясын енгізуі болды. Атап айтсақ, бұл желі арқылы QoS басқару моделі оператор ұсынатын қызметтерді басқару; қызметтер мен пайдаланушылардың сапасын саралау; сеанстарды жылдам орнату; алдыңғы буындардың мобильді желілерімен сапаны басқару функциясының үздіксіздігі; нарыққа жаңа қызметтерді жылдам енгізу сияқты принциптермен құрастырылды. 3GPP жаңа нұсқаларында желілік деңгейде QoS басқару принциптерін одан әрі дамытудың және оларды 5G желілерінде енгізудің уақыт шекаралары көптеген нарықтық факторларға байланысты. Желілік деңгейде QoS басқару принциптерін енгізу қызмет көрсету сапасына қойылатын талаптар негізінде мобильді қосымшалар санының тұрақты өсуін және ұсынушыға қызмет көрсету арқылы жоғары деңгейде қажетті деректер алмасуды қамтамасыз етеді. 3G пайдаланушыларының «соңғы пайдаланушы - соңғы пайдаланушы» (End to End) тізбегіндегі қызмет көрсету сапасын қамтамасыз ету талаптарын орындау желідегі QoS параметрлерін сәйкестендіру процедураларын белсендіруден басталады. Бұл процедура HSS (Home Subscriber Server) байланыс желісін қолданушылар туралы ақпарат орталығында сақталған мәліметтер параметрлеріне және 3G абоненттері үшін желілік ресурстардың ағымдағы қолжетімділігіне байланысты. 3G желісіндегі QoS параметрлерін басқару процедурасы NAS(Network Attached Storage) деңгейінде пайдаланушы терминалының сеансын басқару туралы сигналдық хабарлама жіберуден басталады. 4G желісінің 2G/3G желілерінен деректер алмасу процесі бойынша айырмашылығы, алдын-ала таңдап алынған QoS класы бар деректер алмасу қызметі абоненттік терминал желіге қосылған кезде ол да деректік желіге қосылуға дайын болады. Деректер алмасу қызметтерінде қолданылатын QoS параметрлері SPR (Subscription Profile Repository) дерекқорында сақталатын пайдаланушы профиліндегі QoS параметрлерімен анықталады. LTE пайдаланушы терминалының 2G/3G -дан айырмашылығы, белгілі бір QoS класын сұрауға мүмкіндігі жоқ және QoS басқаруға тек LTE желісі жауап береді. Қазіргі уақытта түрлі халықаралық стандарттау және телекоммуникациялық технологияларды дамыту саласындағы жетекші ұйымдардың «сенімді желіні» қатаң бақылауда ұстауы және оның дамуына үлес қосуы өте маңызды. «Kaspersky Internet Security» компаниясының анықтамасына сәйкес, сенімді желі – бұл компьютерге немесе құрылғыға шабуыл жасау мүмкін болмайтын немесе жеке деректерге рұқсатсыз кіруге жол берілмейтін қауіпсіз деп санауға болатын желі. Негізінен тұтынушылардың сенімін анықтайтын факторлар мобильді желіге басым әсер етеді. Тұтынушылар мен реттеушілердің 5G желілеріне деген сенімінің дәстүрлі факторлары құпия пайдаланушы деректерінің ақпараттық қауіпсіздігі, абоненттік құрылғылардың және желілік инфрақұрылымның қауіпсіздігі болып табылады. Мұндай қауіпсіздіктің негізі абоненттік құрылғылардың физикалық шабуылдарға төзімділігі болып табылады. Мысалы, сәйкестендіру модульдерін (USIM картасы) заңсыз ауыстыру, пайдаланушы құрылғысына зиянды бағдарламалық жасақтаманы орнату және ондағы конфигурацияға әсер ету, онда болатын желілік шабуылдарға, DoS шабуылдарына төзімділік. Пайдаланушы деректерін тасымалдау және сақтау қауіпсіздігін қоса алғанда, 5G желілерінің, құрылғыларының және қолданбаларының қауіпсіз жұмыс істеуін қамтамасыз ету болашақта желіні әзірлеуде негізгі басымдық болып табылады. Қауіпсіздік көрсеткіштерінен басқа, пайдаланушылар мен реттеушілердің 5G желілеріне деген сенімі сапа көрсеткіштеріне байланысты болады, өйткені мобильді желінің қауіпсіздігі байланыс қызметінің үзіліссіз жұмыс жасауы және көрсетілген сапамен бағаланады. Сонымен қатар, 5G желісі әртүрлі қаржы жүйелерінде, қоғамдық қауіпсіздік жүйелерінде, жол қозғалысы мен энергияны басқару жүйелерінде қолданылатынын ескере отырып, олардың сапасының нашарлауы адам шығынына, экологиялық апаттарға және қаржылық алаяқтыққа әкелуі мүмкін. 5G желілерінің сапа параметрлері 5G желілерінің сапа параметрлерін үш деңгейге бөлуге болатын байқаймыз. Олар: желі өнімділігі (NP), қызмет көрсету сапасы(QoS) және тәжірибе сапасы (QoE). QoS және NP-нің нашарлауы, ең алдымен, Business-to-Business (B2B), Business-to-Government (B2G) реттеушілері мен клиенттерінің 5G желілеріне деген сенімінің төмендеуіне әкеледі, ал QoE-нің нашарлауы жаппай нарық сенімінің төмендеуінен көрінеді ( 1-сурет). 1-сурет. Мобильді желі сенімділігінің сапалық және қауіпсіздік деңгейлері. Байланыс арналарын дамыту дүние жүзінде басым бағыттардың біріне айналуда. Технологиялық ақпараттық блоктарды қайта бөлу дәуірінде телекоммуникацияның инновациялық дамуындағы қарқынды серпіліс жасалды, оның негізінде ақпарат ағынымен алмасуға, сегменттер арасындағы байланысқа және байланыстың функционалдық шекараларын кеңейтуге қатысты барлық озық шешімдер қабылданды. арналар орналастырылған. Заттар интернеті процестерін дамытумен қатар деректерді беру арналарын кеңейту, эфирде хабар тарату сапасын арттыру және 5G ұялы байланыс сапасының жаңа стандартына көшу бағытында байланыс арналарын жетілдіру бойынша кезең-кезеңімен қадамдар жасалуда. 5G желісіндегі қызметтер мен трафиктер алмасу 5G желісіндегі қызметтер мен трафиктер алмасуда қолданылатын стратегиялардың QoS талаптарын қалыптастыру үшін жоғары тығыздықтағы бейне және машина аралық байланыс сияқты қызметтерді іске асырамыз. Сол арқылы 5G қызметтерінің үш негізгі бизнес үлгісін танимыз: экстремалды мобильді кең жолақты байланыс (xMBB), машиналық типтегі бұқаралық коммуникациялар (M-MTC) және өте сенімді машиналық типтегі коммуникациялар (U-MTC). 5G желілерінде QoS талаптарын қалыптастыру кезінде ең алдымен трафиктің екі негізгі моделін ескеру қажет: "сервер – абонент" жоғары жылдамдықты бейне ағыны және жаппай M2M. 2013 жылы 4G желілері абоненттерінің жалпы трафигіндегі бейне сервистердің көлемі 50% - дан асты. 2-суретте көрсетілген болжамдарға сәйкес, 2018 жылы ұялы байланыс операторларының желілеріндегі M2M қосылымдарының саны 1,5 миллиардтан асады. 2-сурет. Мобильді желінің түрлі буындарында видео жіберудің технологиялық мүмкідіктері. 4G желілеріндегі ай сайынғы деректер трафигін тұтыну 2,6 ГБ-қа жетті, ал 5G желілеріндегі ай сайынғы трафикті тұтыну 500 ГБ-тан асады. Бейне қызметтерінің трафигі көлемінің өсуі стандартты SD TV-ден UHD TV-ге (8k) дейінгі бейне қызметтерінің кескін сапасының әртүрлі технологияларын енгізумен байланысты болды. Мобильді желілердегі сапаны бақылау және басқару ондағы деректер жылдамдығы, кідіріс және пакеттің жоғалуы сияқты негізгі QoS параметрлерін пайдалануға негізделген. Соңғы буын мобильді желілерінде дауыс пен бейне сияқты қызметтерді ұсыну үшін кепілдендірілген деректер жылдамдығы (GBR) және кепілдендірілмеген деректер жылдамдығы (non-GBR) нақты уақыт аралығында қолданылады. GBR медиасы желіде сақталған ең аз өткізу қабілеттілігіне ие және ол пайдаланылғанына, пайдаланылмағанына қарамастан әрқашан радио базалық станциясының ресурстарын тұтынады. Ал non-GBR медиа файлдарды жүктеу, электрондық почта және интернетті қарау сияқты ең тиімді қызметтерді ұсынуға арналған. Мұнда медиа үшін деректерді берудің максималды жылдамдығы әр медиа үшін көрсетілмеген. Алайда әрбір абонент үшін максималды деректер жылдамдығы көрсетіледі. 5G желілеріндегі кідіріс талаптары 1-кестеде 3G/4G/5G желілеріндегі кідіріс талаптары келтірілген. Бұл деректер мобильді желіні генерациялау ұлғайған сайын желі арқылы деректерді берудің жалпы кідірісінің төменгі шекарасына қойылатын талаптар төмендейтінін көрсетеді. Сондай-ақ, 5G желісінің жалпы кідірісіне қойылатын талаптарды талдау жинақтау әсерін ескере отырып, ондағы кідіріс 1 мс-тан аз болуы керек екенін көреміз 1-кесте
3-суретте көрсетілген дабыл және пайдаланушы трафигінде басқару мен пайдаланушы жазықтығындағы кідіріс талаптарын салыстыру 5G желілеріне қойылатын талаптар пайдаланушы трафигі үшін 2 есе, ал абоненттік трафик жазықтығында 10 есе жоғары болатынын көрсетеді. 3-сурет. 4G/5G желісіне арналған басқару мен қолданушы жазықтықтары кідірісіне қойылатын талаптар. Болашақ мобильді қызметтерге арналған 5G желілік инфрақұрылымы әртүрлі қызметтер мен қолданбалардың жылдам өзгеретін трафик схемаларына сәйкес келу үшін ресурстарды барлық деңгейлерде бөлісуді қажет ететін көптеген гетерогенді желілерді қамтитындықтан, бағдарламалық жасақтамамен анықталған желілер (SDN) сияқты ақылды технологиялар икемді шешімдер ұсынады. QoS CQCF басқару функциясы Әр түрлі және гетерогенді желілер үшін QoS біртұтас нәтиже беретін SLA-ны қамтамасыз ету үшін бірнеше қызмет деңгейінің конвенцияларын бекітуде жаңа әдістерді, модельдерді және композицияларды қажет ететіндігі 4-суретте көрсетілген. QoS CQCF басқару функциясы қосылу кезінде орнатылған QoS деңгейлеріне негізделген 5G желісіндегі трафик ағындарын нақты уақыт режимінде басқаруды қамтамасыз етеді. Және трафикті профильдеу, деректер ағындарын жоспарлау және басқару кіреді. QoS CQMF басқару функциясы SLA қызмет көрсету келісімшарттарына сәйкес 5G желісінде QoS қолдауын және мониторинг, техникалық қызмет көрсетуді, шолуды және масштабтауды қамтамасыз етеді. 4-сурет. 5G желілерінде басқару функцияларын виртуалдандыру. 5G желілерін дамыту жұмыс коэффициенттері таратылатын және деректерді берудегі жылдамдықтар мен уақыт кідірістері дұрыс теңестірілетін желіні мұқият жоспарлауды талап етеді. Байланыс операторы үшін ең бастысы - сапалы қызмет көрсету және оның тұрақты жұмысын қамтамасыз ету. Оператор сонымен қатар пайдаланушылар жаңа стандартты ғана емес, ескілерін де қолданатын процестерді барынша құруға ұмтылады, өйткені бұл компанияның кірісінде және қолданыстағы процестерді оңтайландыруда тікелей көрінеді. 5G желілерін ұйымдастыру бойынша жобалық шешімдердің төңірегінде төмен жиіліктерге негізделген немесе жоғары жиіліктерге негізделген байланыс желілерін орналастыру тәртібін жіктейтін көптеген даулар қалыптасады. Даулардың көптігі пилоттық аймақтардың пайда болуына әкелді, олар жұмыс үрдісі барысында 5G ұйымдастырудың ең дұрыс көрсеткіштерін тексеруге мүмкіндік береді. Зерттеу деректеріне сәйкес, 5G желілері үшін желінің қамту аймағын кеңейту үшін кемінде үш жіктеуіш бар, олардың барлығы технологиялық регламентпен қосылған және Қазақстан Республикасындағы әрбір байланыс операторы үшін жобалық негізде салынуы тиіс. 5G технологиясы Қазақстанда 5G желілерінің артықшылықтары ұялы байланыс стандартын енгізу виртуалды жүйелерді қалыптастыруға және негізгі өмірлік процестерде болатын көптеген IoT цифрлық құрылғыларын қосуға мүмкіндік беретіндігімен сипатталады. Біздің еліміздің аумағында жаңа 5G желілік технологияларының промоутерлері байланыс арналарын жақсарту және желілік интеграцияның жұмыс қабілеттілігі мен процестерін сынау бойынша тұрақты жұмыс жүргізетін ұялы байланыс операторлары болып табылады. Қазақстанда 5G желісін іске қосу бойынша алғашқы жобалардың бірі Қазақтелеком мен Altel компанияларына жатады, компаниялар біртұтас 5G NewRadio жиілік диапазонына негізделген 5G жүйелерінің жұмыс кластерін құрды. Бүгінгі таңда Қазақстан Республикасында жекелеген қалалық инфрақұрылымдарда 5G жүйелерінің өнімділігі сыналатын пилоттық аймақтар орналастырылды. 5G желісінің сапасын тексеруге болатын аумақтардың бірі – Алматыдағы Панфилов көшесі. Айта кету керек, 5G пайда болған кезде барлық басқа стандарттар өнімділігін жоғалтпайды, олар әдеттегідей жұмысын жалғастырады. Ұялы байланыс желілерін дамытудың жоғары маңыздылығын ескере отырып, еліміздегі операторлар ортақ мақсатқа жету үшін құрылған өздерінің жұмыс топтарын құруда. Ұялы байланыс операторлары мақсатты түрде заман ағымына ілесіп, 5G-ті барлық цифрлық жүйелер мен шешімдерді әзірлеудегі негізгі іргелі блок ретінде қарастырады. Дәл осы себепті барлық байланыс операторлары қалалық инфрақұрылым масштабында бесінші буын желілерін ұйымдастырудың жобалық ережелерін әзірлеуге қатысады. 5G шекараларын тарататын негізгі жіктеуіш реттеуші көрсеткіштерге қарай жүйелі түрде дамып келе жатқан жиілік спектрі болып табылады. Қорытынды Қорытындылай келе, 2020 жылы нарықта 5G желілерінің пайда болуы мобильді желілердің өнімділігін, соның ішінде қызмет көрсету сапасын айтарлықтай жақсартуға бағытталған, соның нәтижесінде осы желіге деген сенімділік пен оны тұтынушылар саны да артпақ. Қауіпсіздік тұрғысынан сенімді 5G желісіне біржақты қарау клиенттер мен реттеушілердің сенімін арттырады. 4G-ден 5G-ге көшу кезінде QoS басқару принциптері сақталатынын ескере отырып, QoS қолдану аясында жоғары деңгейдегі талаптарды қалыптастыру осы ортаны сенімді түрде қолдануға мүмкіндік береді деп айта аламыз. Зерттеулер аясында алынған жиынтық деректерге сүйене отырып, 5G желілерінің пайда болуы ұялы байланыс желілерінің болжанған эволюциялық дамуы екенін атап өтуге болады. Телекоммуникациялық ортаның мәліметтерді беру сапасы мен байланыс желілерін ұйымдастыру процестері бойынша қолданыстағы телекоммуникациялық жүйелерден айтарлықтай айырмашылығы бар. Пайдаланушы деңгейінде 5G желілері де жүйелерге толық өзгерістер әкеледі, цифрлық гаджеттер пайда болады және белгіленген координаттарда жұмыс істей алатын мобильді құрылғылар жаңартылуда. 2022-2023 оқу жылының 1 семестрінде Турция , Денизли қаласы, Памуккале университетінде академиялық ұтқырлық бағдарламасы бойынша оқуда болдым. Магистрлік диссертация тақырыбы бойынша сол университетте зерттеулер жүргіздім. Материалдар жинауға байланысты жеке жұмыстар жасадым. Тәжірибе жинадым. 11.04.2023 Магистрлік диссертация бойынша алдын-ала қорғау кафедра мұғалімдерімен өткізілді. Жұмысыма қатысты ескертулер мен ұсыныстар жасалынды. Қолданылған әдебиеттер тізімі: Ле, Ч.Д. Использование SDN для обеспечения QoS в беспроводных сетях с высокой плотностью устройств / Ч.Д. Ле, О.А. Симонина // V МНТНПК «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании». - 2016. - С. 446-450. Al-Maqri, M.A. Adaptive multi-polling scheduler for QoS support of video transmission in IEEE 802.11e WLAN / M.A. Al-Maqri, M. Othman, Z.M. Hanapi // Telecommunication systems. - 2016. - № 61(4). - C. 773-791. Andreadis, A. Techniques for preserving QoS performance in contention-based IEEE 802.11e networks / A. Andreadis, R. Zambon // In Advanced Wireless LAN. InTech. - 2012. Тихвинский В.О., Бочечка Г.С. Аспекты создания 5G «Электросвязь». 2013. – С. 1-5. Рошан П., Лиэри Д. Основы построения беспроводных локальных сетей стандарта 802.11. Руководство Cisco = 802.11. 2004. – С. 304-305. Шнепс М. А. Системы распределения информации: Методы расчета: Справочное пособие. – Москва: Связь. 2010. – С. 56-67. Поскакухин В.Н. Вопросы разработки и стандартизации систем 5G. – Москва: Мир. 2014. – С. 96-101. жүктеу/скачать 315,21 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|