Дослідження методів побудови програмно-конфігурованих мереж Wi-Fі для підвищення якості сприйняття послуг
Автор: Чебанов Андрій Володимирович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Інформаційні мережі зв'язку
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У безпровідних локальних мережах (WLAN) з більш ніж однією точкою доступу (AP), процес передачі обслуговування відіграє вирішальну роль для гарантування безперервності обслуговування користувачів. Зазвичай хендовер ініціюється обладнанням клієнта, воно відбувається плавно протягом секунд. Однак, незважаючи на те, що цей процес є функціональним і добре налагодженим, цей процес може бути недостатнім у сценаріях, коли користувачі виконують мультимедійні програми, такі як потокове відео в реальному часі або VoIP. Для цих програм ці кілька секунд можуть призвести до втрати пакетів, що призведе до втрати важливої інформації. Через це в магістерській роботі пропонується підхід до побудови програмно-конфігурованої безпровідної мережі (SDWN), за яким контролер вирішує, коли ініціювати процес передачі обслуговування, і вибирає точку доступу, до якої має підключитися пристрій клієнта на основі встановлених вимог щодо якості сприйняття послуг. У першому розділі роботи проведено аналіз відомих робіт щодо реалізації хендоверу в мережах Wi-Fi та сформовано обмеження існуючих рішень, такі як недостатня поінформованість про вимоги кінцевих користувачів щодо якості обслуговування, а також відсутність методів моніторингу основних параметрів QoS. У другому детально пояснено концепцію централізованих і розподілених мереж Wi-Fi. Обгрунтовано, що для підвищення якості сприйняття послуг кінцевим користувачам доцільно використовувати централізований підхід щодо розгортання Wi-Fi мереж. Запропоновано нову концептуальну архітектуру Wi-Fi мережі на основі парадигми SDWN, здатної підтримувати QoS та QoE шляхом розробки нових алгоритмів та методів щодо ініціації хендоверу. Обгрунтовано доцільність введення SDN контролера, що керує всіма точками доступу, таким чином спрощуючи процес управління хендовером. Більше того, централізована природа SDWN дозволяє контролеру отримати глобальне уявлення про мережу за допомогою моніторингу та вимірювань, які будуть підтримувати процес хендовера. Саме рівень управління складається з контролера, який відповідає за трансляцію команд прикладного рівня на рівень інфраструктури, а також включає менеджер моніторингу, інформаційну центральну базу (ICB) і менеджер хендовера. Основна роль диспетчера моніторингу полягає в забезпеченні моніторингу в режимі реального часу для збору даних від керованих точок доступу та станцій STA, таких як пропускна здатність, відношення сигнал/перешкода плюс шум (SINR), затримка та джитер. У третьому розділі запропоновано метод ініціації хендовера, що базується на критерію якості сприйняття послуг QoE, який спирається на концепцію Fuzzy Logic Control Theory (FLCT). Крім того, детально обговорено, як даний метод може підтримувати безперебійний зв’язок в процесі реалізації хендоверу з урахуванням вимог QoS та QoE користувача. Більше того, показано, як запропоноване рішення підвищує якість сприйняття на 17% у порівнянні із існуючими відомими підходами, що використовуються в безпровідних Wi-Fi мережах і на 11% у порівнянні із відомими рішення запропонованими у науковій літературі. У четвертому розділі представлено удосконалений оптимізований метод вибору точки доступу обслуговування (хендоверу) для щільних середовищ WLAN. Крім того, детально пояснено концепцію щодо введення значення адаптивного гістерезису (AHV) і як воно допомагає уникнути непотрібних пінг-понг підключень у процесі ініціації хендоверу. Описано, як цей метод ефективно працює в щільних мережах WLAN, і показали виграш приблизно на 33% з точки зору наскрізної затримки, досягнутої шляхом застосування запропонованого рішення, порівняно з підходом на основі FLCT. Запропоновано удосконалений метод вибору Wi-Fi точки доступу обслуговування для підвищення якості сприйняття послуг на основі пріоритетів користувачів, які можуть приймати розумні рішення під час процесу ініціації хендоверу. Алгоритм хендоверу на основі пріоритету приймає розумні рішення та гарантує найкращі послуги користувачам із високим пріоритетом. Крім того, ці алгоритми також забезпечують розумну QoE для користувачів з низьким пріоритетом, обмежуючи послуги з високою пропускною здатністю. У п’ятому розділі здійснено економічну оцінку доцільності побудови програмно-конфігурованої Wi-Fі мережі. На основі здійснених обчислень показано, що такий проект є рентабельним. Об’єкт дослідження – процес ініціації хендоверу в безпровідних мережах. Предмет дослідження – моделі та методи побудови програмно-конфігурованих Wi-Fі мереж. Мета роботи – розроблення концептуальної моделі побудови програмно- конфігурованих безпровідних Wi-Fi мереж для підвищення якості сприйняття послуг кінцевими користувачами шляхом удосконалення методів ініціації хендовера.