Найден способ ускорить моделирование беспроводных систем связи

Математики из РУДН изучили систему массового обслуживания и разработали новый алгоритм для вычисления наиболее эффективного режима работы серверов. Разработку можно применить при моделировании и последующей оптимизации передачи данных беспроводных сетей связи. Новый алгоритм позволит производить расчеты в сотни раз быстрее, чем существующие аналоги. Результаты работы опубликованы в Applied Mathematical Modelling.

Для моделирования и оптимизации работы современных телекоммуникационных систем и сетей связи используется теория массового обслуживания. Однако большинство существующих исследований в этой области построены на предположении, что обслуживающие приборы (например центральные процессоры) абсолютно надежны. Во многих реальных системах это не так: приборы нередко выходят из строя. Математики РУДН рассмотрели многолинейную систему, в которой в случае сбоя пользователь через некоторое время делает повторный запрос.

«Мы рассмотрели систему массового обслуживания с повторными вызовами и достаточно сложным процессом работы. Данная система может применяться при моделировании реальных систем, в которых обслуживание не абсолютно надежно, то есть во время работы могут происходить сбои. Конкретный пример — беспроводная передача данных, при которой какая-то часть информации может быть потеряна», — рассказал один из авторов статьи, младший научный сотрудник Института прикладной математики и телекоммуникаций РУДН Сергей Дудин.

Теория массового обслуживания позволяет выбрать наиболее эффективную структуру системы и процесса обслуживания с учетом требований на обслуживание, поступающих в систему и выходящих из нее, длительности ожидания и длины очередей. Некоторые разработки учитывают также возможную поломку прибора, но не учитывают, что прибор может сломаться не полностью, а просто работать с какой-то долей брака. В случае сбоя в обслуживании текущий запрос либо просто теряется, либо начинает обслуживание с той фазы, на которой произошел сбой, либо повторяет его с самого начала. Несмотря на распространенность таких систем, ученые их практически не исследовали. Теоретические основы для исследования таких систем заложили математики РУДН.

Существующие на сегодняшний день алгоритмы оптимизации для таких систем были довольно медленными. Исследователи РУДН разработали алгоритм оптимизации, который может применяться для решения широкого класса задач, причем работает в несколько раз быстрее аналогов. В системе с одним процессором вычисления по новому алгоритму идут почти в 5 раз быстрее, чем стандартным способом. Если же процессоров в системе, например, 15, то новый алгоритм ускоряет вычисления в 170 раз.

«Результаты можно использовать как при проектировании новых, так и при оптимизации существующих беспроводных сетей связи. Это может привести к уменьшению времени и ресурсов, затраченных на проектирование, и улучшению качества обслуживания абонентов. Например, за счет оптимального выбора параметров системы мы сможем уменьшить вероятность занятости каналов и увеличить скорость мобильного доступа к интернету» — пояснил Сергей Дудин.