Математики сделали схему сетей 5G эффективнее и надежнее

Математики РУДН предложили новую схему для сетей 5G, которая оптимизирует доступ к разным сегментам сети. Число ожидающих начала выполнения или прерванных неприоритетных задач уменьшилось вдвое, при этом вероятность обрыва связи для них не превышает 0,1%. Результаты опубликованы в журнале Mathematics.

Два ключевых сценария сетей 5G — сверхширокая мобильная связь (eMBB) и ультранадежная межмашинная связь со сверхнизкими задержками (URLLC). eMBB впервые появилась в сетях 4G, она обеспечивает большую полосу пропускания данных и небольшие задержки. Новшество 5G — URLLC. Этот «кусок», или слайс, сети передает данные очень быстро. Именно он позволяет реализовать приложения Интернета вещей, тактильный Интернет и другие новейшие технологии. Поэтому в случаях, когда использование URLLC и eMBB пересекается, приоритет отдается первому. От этого падает качество приложений, которые используют eMBB. Математики предложили новую схему распределения ресурсов сети, чтобы оставить URLLC в приоритете, но при этом не потерять в качестве eMBB.

«Новые сценарии использования требуют очень высоких скоростей, большого количества подключенных устройств и приложений со сверхнизкой задержкой и высокой надежностью. Сценарии eMBB ориентированы на людей и предполагают доступ к мультимедийному контенту, сервисам и данным. Они требуют широкого охвата, высокой плотности пользователей и высокой скорости передачи данных. Для сосуществования нескольких сценариев нужно одновременно предоставлять сервисы с различными требованиями к качеству обслуживания. Поэтому возникает вопрос о том, как разделить частотный канал между сеансами URLLC и eMBB», — говорит Ирина Кочеткова, кандидат физико-математических наук, доцент института компьютерных наук и телекоммуникаций РУДН.

Математики взяли за основу классическую схему, когда сессии на eMBBB прерываются, если для URLLC не осталось ресурса. Новые сессии eMBB при этом отправляются в очередь. Отложенные и прерванные сессии постоянно проверяют, не освободились ли ресурсы. Авторы усовершенствовали этот подход — проверка происходит не постоянно, а периодически. Плюс к этому «пострадавшие» сессии eMBB ожидают своей очереди не в одном месте. Новая схема, в отличие от классической, состоит из двух «орбит» — отдельных буферов для отложенных и прерванных сессий.

Исследователи провели численный эксперимент, чтобы убедиться в эффективности новой схемы. Два отдельных буфера увеличили число активных eMBB сессий почти вдвое. При этом вероятность обрыва соединения оказывается небольшой — всего 0,1%.

«Эта модель дает гарантию успешного начала и окончания и бесперебойного сеанса eMBB. Схема практически удваивает среднее количество активных eMBB приложений, сохраняя при этом вероятность прерывания ниже одной десятой процента», — поясняет Кочеткова.