Разработка методов проектирования широкополосных беспроводных сетей

С развитием и распространением Интернета связана эволюция в области компьютерных сетей, которые позволяют организовывать обмен данными между вычислительными устройствами. Система устройств, соединённых каналами связи и обеспечивающая приём и передачу данных между конечными устройствами, называется сетью передачи данных (СПД). Территориально рассредоточенные устройства, или вычислительные комплексы, различного типа и назначения взаимодействуют друг с другом, выполняют функции серверов и рабочих станций, выступая в роли абонентов СПД. Абонентами могут быть локальные, корпоративные компьютерные сети. В рамках СПД абоненты объединены в единое целое на основе сетевых протоколов. Из этого можно сделать вывод, что СПД образует аппаратно- программное ядро любой глобальной сети [1]. Данная эволюция подразумевает, в первую очередь, появления новых стандартов связей. Как известно, в наши дни общество большую часть времени пользуется мобильной связью. Основные стандарты мобильной связи:

¾   1G (1980-е);

¾   2G (с 1991 г.);

¾   3G (c 2000 г.);

¾   4G, LTE (с 2008 г.);

¾   5G (с ~2020 г.);

На данный момент, подавляющее большинство людей в крупных и средних городах являются пользователями мобильных сетей со стандартом 4G, тем не менее, до сих пор стандарт 3G обладает важным преимуществом – больше охваченной (покрытой) территории в мире и России. На этом плюсы, в сравнении с новым поколением сетей, заканчиваются. Конечно, каждое новое поколение превосходит все предыдущие: скоростью передачи данных

(наиболее важный критерий для пользователей), безопасностью, уровнем организации и т.д. Ведущие страны мира сейчас занимаются разработками новых стандартов мобильных сетей, поиском новых методов их организации. Рассмотрим общую структуру современных беспроводных широкополосных сетей (рисунок 1).

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................... 3

1.  Исходные данные и определение элементов сети...................................... 7

1.1.  Современные сети передачи данных.......................................... 7

1.2.  Определение локаций местности............................................... 10

1.3.  Задание пользователей сети...................................................... 11

1.4.  Задание базовых станций.......................................................... 12

1.5.  Определение возможных каналов............................................ 13

2.  Взаимодействие с базами данных............................................................. 14

2.1.   Таблица локаций....................................................................... 14

2.2.  Таблица пользователей............................................................. 15

2.3.  Таблица базовых станций......................................................... 15

2.4.  Таблица каналов связи.............................................................. 15

2.5.  Таблица маршрутов.................................................................. 16

2.6.  Общая структура базы данных................................................ 16

3.  Проектирование сети................................................................................. 20

3.1.  Топология.................................................................................. 20

3.2.  Выбор маршрутов..................................................................... 23

3.3.  Расчет нагрузки......................................................................... 25

3.4.  Расчет временных задержек...................................................... 26

4.  Моделирование функционирования сети................................................. 27

5.  Модификации методов проектирования.................................................. 32

5.1.  Динамическое перестроение маршрутов.................................. 32

5.2.  Определение оптимального расположения базовых станций. 34

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................. 37

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................. 39

ПРИЛОЖЕНИЕ............................................................................................. 41

1.                Скляр, Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение [Текст] // Digital Communications: Fundamentals and Applications.— 2-е изд. — М.: Вильямс, 2007. — 1104 с. — ISBN 0-13-084788- 7.

2.                A Survey of 5G Network: Architecture and Emerging Technologies [Электронный            ресурс]            –             2015.            –             URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/7169508 (дата обращения: 15.03.2020).

3.                Optimized BS assignment and resource allocation in cooperative OFDM networks [Электронный ресурс] – 2013. – URL: https://www.researchgate.net/publication/258165846_Optimized_BS_assignment_ and_resource_allocation_in_cooperative_OFDM_networks (дата обращения: 07.04.2020).

4.                5G New Radio, A New Standard and Industry Update [Электронный ресурс] – 2019. – URL: https://www.comsoc.org/education-training/training- courses/online-courses/2019-11-5g-new-radio-new-standard-and-industry (дата обращения: 17.03.2020).

5.                5G Bytes: Millimeter Waves Explained [Электронный ресурс] – 2017. – URL: https://spectrum.ieee.org/video/telecom/wireless/5g-bytes- millimeter-waves-explained (дата обращения: 28.03.2020).

6.                5G Bytes: Beamforming Explained [Электронный ресурс] – 2017. – URL: https://spectrum.ieee.org/video/telecom/wireless/5g-bytes-beamforming- explained (дата обращения: 24.03.2020).

7.                SQLite: Documentation [Электронный ресурс]. – URL: https://www.sqlite.org/docs.html (дата обращения: 02.04.2020).

8.                Дистель, Р. Теория графов Пер. с англ. [Текст] / Р. Дистель // Новосибирск: Издательство института математики. – 2002 – 336 с. ISBN 5- 86134-101-X.

9.                5G Bytes: Massive MIMO Explained [Электронный ресурс] – 2017.

– URL: https://spectrum.ieee.org/video/telecom/wireless/5g-bytes-massive-mimo- explained (дата обращения: 06.04.2020).

10.            Гостев, В.М., Хабибуллин, Р.Ф. О некоторых моделях и методах оценки временных характеристик сетей передачи данных территориальных компьютерных сетей [Текст] / В.М. Гостев, Р.Ф. Хабибуллин // Исследования по информатике. Вып.2: Ин-т проблем информатики АН РТ, Казань. 2000. – С. 133-142.

11.            Smith Jeffrey S., Sturrock David T., Kelton W. David. Simio and Simulation: Modeling, Analysis, Applications [Текст] // 5th Ed. published by Simio LLC and Amazon's CreateSpace, USA. – 2018.

12.              Хабибрахманов, А.Р. Отчет по производственной практике (технологическая (проектно-технологическая) практика) [Текст] / Ин-т вычислительной математики и информационных технологий. – 2020. – 15с.

13.              Design and implementation of dynamic high-speed switches in super base station architectures [Электронный ресурс] – 2020. – URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9058607 (дата обращения: 25.04.2020).