Підвищення якості сприйняття послуг для абонентів мереж 4G на основі моделі сервісної архітектури LTE

Abstract

У дисертаційній роботі розв’язано актуальну наукову задачу підвищення якості сприйняття послуг у мережах LTE на основі адаптації радіоканалу, покращення показника справедливості розподілу ресурсів та підвищення ефективності міжрівневої взаємодії сервісної архітектури LTE. Запропоновано математичні моделі компонентів радіоканалу LTE, які дають можливість адаптувати пропускну здатність мережі, якість обслуговування і якість сприйняття послуг до умов середовища між абонентом та базовою станцією. Проведено дослідження пропускної здатності та якості обслуговування в LTE із застосуванням нових та удосконалених моделей і методів управління ресурсами та формування пропускної здатності для висхідного та низхідного фізичних каналів. Виконано дослідження набору параметрів, які впливають на пропускну здатність, якість обслуговування та якість сприйняття інфокомунікаційних послуг. Дослідження базується на розроблених у роботі методах та моделях, а також враховує базові комунікаційні технології стандарту LTE, моделі яких подано у другому розділі дисертаційної роботи. В диссертационной работе решена актуальная научная задача повышения качества восприятия услуг в сетях LTE на основе адаптации радиоканала, улучшения показателя распределения ресурсов и повышения эффективности межуровневого взаимодействия сервисной архитектуры LTE. Предложены математические модели компонентов радиоканала LTE, которые дают возможность адаптировать пропускную способность сети, качество обслуживания и качество восприятия услуг к условиям среды передачи между абонентом и базовой станцией. Проведено исследование пропускной способности и качества обслуживания в LTE с применением новых и усовершенствованных моделей и методов управления ресурсами и формирования пропускной способности для восходящего и нисходящего физических радиоканалов. Выполнено исследование набора параметров, которые вливают на пропускную способность, качество обслуживания и качество восприятия инфокоммуникационных услуг. Исследование базируется на разработанных в работе методах и моделях, а также учитывает базовые коммуникационные технологии стандарта LTE, модели которых представлены во второй главе диссертационной работы. The thesis solves an important and actual scientific task of improving the services QoE in networks based on LTE radio link adaptation, improvement of resource allocation and efficiency of cross-layer interaction of LTE service architecture. We analyze the main challenges is QoE and QoS assurance in wireless mobile networks of 4G class. We depict also the main techniques and methods to assure the service quality and user experience based on throughput adaptation and radio-frequency resource allocation. As a conclusion we summarized drawbacks in modern methods and formulated the goal of our research: to develop new and improve existing methods of QoS and QoE assurance in LTE network based on throughput increasing and sophisticated resource allocation. It is necessary to maintain the balance between the network capacity and bit error rate for wireless communication. This can be achieved by improving the efficiency of methods and models of resource allocation in LTE cell. The research of the standard models for network throughput, QoS and QoE improvement is performed using appropriate equalization technique, beamforming, higher channel quality indicator (CQI), and different resource allocation techniques for different services. In the thesis there is presented new model for throughput improvement considering effect of increasing number of antenna ports and number of OFDM symbols on network performance using MU-MIMO combined with SU-MIMO model. The thesis proposes the upgraded method for increasing performance of LTE downlink by means of QoS using different types of scheduling. This method allocates available resources of LTE downlink, operating under the Maximum Fairness, Max C/I Ratio and Proportional Fair Scheduling algorithms. We performed the research of network performance under video streaming by means of QoE and QoS using S-curve chosen as a model that summarizes relationship between QoE (Quality of Experience) and video transmission rate. For this purpose we designed a novel multi-layer model of group video streaming in LTE network.