Оцінка зв’язності D2D комунікацій у мережах 5G

Автор(и)

  • А. В. Булашенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» https://orcid.org/0000-0002-4987-4978

DOI:

https://doi.org/10.20535/RADAP.2020.81.21-29

Ключові слова:

D2D, 5G, кластеризація, безпровідний зв’язок, зв’язність мережі

Анотація

Сьогодні відбувається тестування мереж 5G. Мережі 5G здатні покращувати існуючі послуги та забезпечувати нову якість послуг завдяки низьким затримкам, наприклад, тактильний Інтернет.   Існуючі технології не задовольняють вимоги 5G, що викликає необхідність розробки нових технологій. До них відносять нові методи забезпечення зв’язності, від яких залежить якість функціонування мережі. Мережі 5G використовують технології міліметрового діапазону, в якому радіосигнал поглинається навколишнім середовищем. Отже, цей діапазон має невелику дальність зв'язку, тому у мережі необхідно установити велику кількість базових станцій. Але це не завжди ефективно, оскільки зменшується їх використання. Для вирішення даної задачі використовується технологія пристрій-пристрій D2D. Для забезпечення високої якості обслуговування мережі необхідно приділяти увагу структурі організації D2D. Основними структурними параметрами є дальність зв’язку, радіус зв’язку та кількість ретрансляторів. Це можна вирішити шляхом правильного вибору вузла ретрансляції. Для цього необхідно врахувати зміну допустимої швидкості передачі даних у каналі за рахунок розподілення його ресурсів вузлом мережі, що використовується у якості ретранслятора. Для того, щоб маршрут забезпечував необхідну пропускну здатність, необхідно змінювати відстань між вузлами мережі. Це забезпечує зв’язність мережі та необхідний рівень якості обслуговування. Це досягається за рахунок вибору оптимального алгоритму, який розглядається у статті.

Посилання

Перелік посилань

Lei L. Operator Controlled Device-to-Device Communications in LTE-Advanced Networks / Lei L., Zhong Z., Lin C., Shen X. // IEEE Wireless Commun. - 2012. - Vol. 19, No. 3, pp. 96–104.

Asadi A. Network-assisted Outband D2D-clustering in 5G Cellular Networks /Asadi A., Mancuso V. // Theory and Practice. IEEE Transactions on Mobile Computing. - 2016. - Vol. 16, No. 8, pp. 2246–2259.

Кучерявый А. Е. Самоорганизующиеся сети и новые услуги / А. Е. Кучерявый // Электросвязь - 2009. - №1, С. 19-23.

Астахова Т. Н. Исследование моделей связности сенсорных сетей. / Т. Н. Астахова, Н. А. Верзун, В. В. Касаткин, М. О. Колбанев, А. А. Шамин //Информационно-управляющие системы. - 2019. - № 5, с. 38–50. doi:10.31799/1684-8853-2019-5-38-50.

Koucherjavyj Y., Pyattaev A., Johnsson K., Galinina O. Cellular traffic offloading onto network-assisted device-to-device connections /Koucherjavyj Y., Pyattaev A., Johnsson K., Galinina O. // IEEE Communications Magazine. - 2014. - Vol. 52, no. 4, pp. 20–31. DOI: 10.1109/MCOM.2014.6807943.

Andreev S. Analyzing Assisted Offloading of cellular sessions onto D2D links in unlicenswd bands / S. Andreev, O. Galinina, A. Pyattaev, K. Johnsson// IEEE Journal on Selected Areas in Communications. - 2015. - Vol. 33, no. 1, pp. 67–80. DOI: 10.1109/JSAC.2014.2369616.

Abdelhamied A. Ateya1, Ammar Muthanna, Andrey Koucheryavy. (2018) Multi-level edge computing framework for 5G cellular system with D2D enabled communication /Abdelhamied A. Ateya1, Ammar Muthanna, Andrey Koucheryavy // International Conference on Advanced Communications Technology(ICACT). DOI: 10.23919/ICACT.2018.8323812

Kaufman B. Spectrum sharing scheme between cellular users and ad-hoc device-to-device users /Kaufman B., Lilleberg J., Aazhang B. // IEEE Transactions on Wireless Communications. - 2013. - Vol. 12, No. 3, pp. 1038–1049.

Ometov A. Ya., Zhidanov K. A., Bezzateev S. V., Koucheryavy Y. A. (2019) On the utilization of D2D technology in cellular networks / Ometov A. Ya., Zhidanov K. A., Bezzateev S. V., Koucheryavy Y. A // St. Petersburg State Polytechnical University Journal. Computer Science. Telecommunications and Control Systems. - 2019. - Vol. 12, No. 3, pp. 58–66.

M. Jo. Device-to-devicebased heterogeneous radio access network architecture for mobile cloud computing /M. Jo, T. Maksymyuk, B. Strykhalyuk and C. Cho // IEEE Wireless Communications. - 2015. - Vol. 22, No. 3, pp. 50- 58.

Pyattaev A. 3GPP LTE Traffic Offloading onto WiFi Direct / Pyattaev A., Johnsson K., Andreev S., Koucheryavy Ye. // In Proc. of the IEEE WCNC – Workshop on Mobile Internet: Traffic Modeling, Subscriber Perception Analysis and Traffic-aware Network Design. - 2013. - pp. 135–140.

Гимадинов Р. Ф. Кластеризация в сетях 5G / Р. Ф. Гимадинов, А. С. Мутханна, А. Е. Кучерявый // Информационные технологии и телекоммуникации. - 2015. - № 1 (9), c. 35–41.

Нуриллоев И. Н. Метод оценки и обеспечения связности в беспроводной сенсорной сети / И. Н. Нуриллоев, А. И. Парамонов, А. Е. Кучерявый// Электросвязь. - 2017. - № 7, c. 39-44.

Парамонов А. И. Задачи кластеризации D2D коммуникаций в сетях пятого поколения / А.И. Парамонов, О.А. Хуссейн //VII Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании». СПбГУТ. - 2018. - c. 610-614.

Akyildiz I. F. Spatial Correlation and Mobility-Aware Traffic Modelling for Wireless Sensor Networks /Akyildiz I.F., Wang P. // IEEE/ACM Transactions on networking. - 2011. - Vol. 19, No. 6, pp. 1860-1873.

Koucheryavy A. End-to-end system structure for latency sensitive application of 5G / Koucheryavy A., Ateya A., Al-bahri M., Muthanna A. //Communications. - 2018. - Vol. 6, pp. 56-61.

Xu L. A Survey of Clustering Techniques in WSNs and Consideration of the Challenges of Applying Such to 5G IoT Scenarios /Xu L., Collier R., O’Hare G. M. // IEEE Internet of Things Journal. – 2017. – Vol. 4,No. 5, pp. 1229–1249.

Saunders S. R. Antennas and propagation for wireless communication systems. England: John Wiley & Sons Ltd, 2007.

Нуриллоев И. Н. Исследование зависимости связности сенсорной сети от способа размещения ее узлов/ И. Н. Нуриллоев, А. И. Парамонов// СПбНТОРЭС. 73-я Всероссийская научно-техническая конференция, посвященная Дню радио Труды конференции. 2018. С. 226-228.

Baidya S. S., Bhattacharyya C. K. Bahattacharya S. Finding optimal topology for coverage and connectivity using Layered Deployment Model: Acomparative study // IEEE International Conference, ICCICT 2012, Mumbai, India, October 19-20, 2012. DOI: 10.1109/ICICT.2012.6398130.

Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход / Н. Кристофидес. - М.: Мир, 1978. - 432с.

References

Lei L., Zhong Z., Lin C. and Shen X. (2012) Operator controlled device-to-device communications in LTE-advanced networks. IEEE Wireless Communications, Vol. 19, Iss. 3, pp. 96-104. DOI: 10.1109/mwc.2012.6231164

Asadi A. and Mancuso V. (2017) Network-Assisted Outband D2D-Clustering in 5G Cellular Networks: Theory and Practice. IEEE Transactions on Mobile Computing, Vol. 16, Iss. 8, pp. 2246-2259. DOI: 10.1109/tmc.2016.2621041

Koucheryavy A. (2009) Self-organizing networks and new services. Communications, Vol. 1, pp. 19-23.

Astakhova T. N., Verzun N. A., Kasatkin V. V., Kolbanev M. O., Shamin A. A. (2019) Sensor network connectivity models. Informatsionno-upravliaiushchie sistemy [Information and Control Systems], Iss. 5, pp. 38-50. DOI: 10.31799/1684-8853-2019-5-38-50

Andreev S., Pyattaev A., Johnsson K., Galinina O. and Koucheryavy Y. (2014) Cellular traffic offloading onto network-assisted device-to-device connections. IEEE Communications Magazine, Vol. 52, Iss. 4, pp. 20-31. DOI: 10.1109/mcom.2014.6807943

Andreev S., Galinina O., Pyattaev A., Johnsson K. and Koucheryavy Y. (2015) Analyzing Assisted Offloading of Cellular User Sessions onto D2D Links in Unlicensed Bands. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 33, Iss. 1, pp. 67-80. DOI: 10.1109/jsac.2014.2369616

Ateya A. A., Muthanna A. and Koucheryavy A. (2018) 5G framework based on multi-level edge computing with D2D enabled communication. 2018 20th International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT), pp. 507-512, doi: 10.23919/ICACT.2018.8323812.

Kaufman B., Lilleberg J. and Aazhang B. (2013) Spectrum Sharing Scheme Between Cellular Users and Ad-hoc Device-to-Device Users. IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol. 12, Iss. 3, pp. 1038-1049. DOI: 10.1109/twc.2012.011513.120063

Ometov A. Ya., Zhidanov K. A., Bezzateev S. V., Koucheryavy Y. A. (2019) On the utilization of D2D technology in cellular networks. Computing, Telecommunication and Control (St. Petersburg Polytechnical University Journal. Computer Science. Telecommunication and Control Systems), Vol. 12, No. 3, pp. 58–66. DOI: 10.18721/JCSTCS.12305

Jo M., Maksymyuk T., Strykhalyuk B. and Cho C. (2015) Device-to-device-based heterogeneous radio access network architecture for mobile cloud computing. IEEE Wireless Communications, Vol. 22, Iss. 3, pp. 50-58. DOI: 10.1109/mwc.2015.7143326

Pyattaev A., Johnsson K., Andreev S. and Koucheryavy Y. (2013) 3GPP LTE traffic offloading onto WiFi Direct. 2013 IEEE Wireless Communications and Networking Conference Workshops (WCNCW), pp. 135–140. DOI: 10.1109/wcncw.2013.6533328

Gimadinov R. F., Muthanna A. S., Koucheryavy A. E. (2015) Clustering in 5G Networks. Informacionnye tehnologii i telekommunikacii, Vol. 1 (9), pp. 35–41.

Nurilloev I. N., Paramonov A. I., Kucheryavy A. E. (2017) A method for evaluating and providing connectivity in a wireless sensor network. Communications, Vol. 7, pp. 39-44.

Paramonov A. I., Hussein O. A. (2018) Tasks of Clustering D2d Communications in the Networks of the Fifth Generation. VII International Scientific-Technical and Scientific-Methodological Conference "Actualproblems of infotelecommunications in science and education". Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications, St. Petersburg, pp. 610-614.

Wang P. and Akyildiz I. F. (2011) Spatial Correlation and Mobility-Aware Traffic Modeling for Wireless Sensor Networks. IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol. 19, Iss. 6, pp. 1860-1873. DOI: 10.1109/tnet.2011.2162340

Koucheryavy A., Ateya A., Al-bahri M., Muthanna A. (2018) End-to-end system structure for latency sensitive application of 5G. Communications, Vol. 6, pp. 56-61.

Xu L., Collier R. and O’Hare G. M. P. (2017) A Survey of Clustering Techniques in WSNs and Consideration of the Challenges of Applying Such to 5G IoT Scenarios. IEEE Internet of Things Journal, Vol. 4, Iss. 5, pp. 1229-1249. DOI: 10.1109/jiot.2017.2726014

Saunders S. R. (2007) Antennas and propagation for wireless communication systems. England: John Wiley & Sons Ltd.

Nurilloev I. N., Paramonov A. I. (2018) Investigation of the dependence of the connectivity of the sensor network on the method of placing its nodes. 73rd All-Russian Scientific and Technical Conference dedicated to Radio Day Conference proceedings, pp. 226-228.

Baidya S. S., Bhattacharyya C. K. and Bhattacharyya S. (2012) Finding optimal topology for coverage and connectivity using Layered Deployment Model: A comparative study. 2012 International Conference on Communication, Information & Computing Technology (ICCICT), pp. 1-6. DOI: 10.1109/iccict.2012.6398130

Christifides N. Graph theory. Algorithmic approach/ N. Christifides. – M.: Mir, 1978. – 432p.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-06-30

Як цитувати

Булашенко, А. В. . (2020) «Оцінка зв’язності D2D комунікацій у мережах 5G », Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, (81), с. 21-29. doi: 10.20535/RADAP.2020.81.21-29.

Номер

Розділ

Телекомунікації, радіолокація і навігація, радіоптика та електроакустика