Научный центр моделирования беспроводных сетей 5G

Научный центр моделирования беспроводных сетей 5G

Тип

Центр

Департамент

Институт прикладной математики и телекоммуникаций

Руководитель:

Мутханна Аммар Салех Али

Кандидат технических наук, заместитель заведующего кафедрой сетей связи и передачи данных Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций (СПБГУТ) по научной работе.

Контакты:

amct@rudn.ru

Структурное подразделение: Институт прикладной математики и телекоммуникаций.

Команда ученых проводит исследования и разработки протоколов и технологий для сетей будущих поколений. В настоящее время усилия сотрудников центра сфокусированы на анализе полуоткрытой сети массового обслуживания с зависящим от состояния системы маркированный марковским входящим потоком, повторными вызовами и нетерпеливыми заявками, а также построению математических моделей функционирования соты беспроводной сети с совместным использованием радиоресурсов и учетом подвижности пользователей в виде системы массового обслуживания. 

Цель центра

Основной целью исследований научного центра является совершенствование моделей и методов анализа сложных систем.

Область применения оборудования

  • Численная реализация решений практических задач в области разработки комплекса вероятностных моделей для оценки эффективности и надежности взаимодействия устройств в беспроводных сетях Интернета вещей.
  • Численная реализация комплекса моделей математической теории телетрафика для исследования схем управления доступом к ресурсам беспроводных сетей последующих поколений.

Полученные в ходе работы Центра результаты имеют следующие области применения

  • программное обеспечение для обеспечения эксплуатации беспроводных механизмов и машин, участвующих в индустриальном производстве или оказании услуг: проектирование роботов или иных автоматизированных приборов, управляемых с помощью беспроводных сетей.
  • программное обеспечение для организации дорожного движения с наличием функций автопилота у автомобилей: проектирование автомобилей с функцией автопилота, управляемых с помощью беспроводных сетей.
  • программное обеспечение для организации логистических поставок: проектирование саморегулируемых водоснабжения, энергоснабжения и других поставок, управляемых с помощью беспроводных сетей.

Отрасли, которые будут вовлечены в реализацию проектов лаборатории: мобильные операторы, разработчики сетевого оборудования, контент-операторы, органы государственной власти, промышленные предприятия, учебные заведения, транспортные и логистические компании, авиаперевозчики, медицинские учреждения, жилищно-коммунальное хозяйство.

Пользователями результатов исследований Научного центра моделирования высокотехнологичных систем и инфокоммуникаций будут научно-исследовательские центры и институты, учебные заведения, мобильные операторы, разработчики сетевого оборудования, контент-операторы, органы государственной власти, промышленные предприятия, транспортные и логистические компании, авиаперевозчики, медицинские учреждения, жилищно-коммунальное хозяйство, предприятия торговли.

Главные научные направления
  • Решение практических задач в области разработки научных основ и комплекса вероятностных моделей для оценки эффективности и надежности взаимодействия устройств в беспроводных сетях Интернета вещей.
  • Разработка комплекса моделей математической теории телетрафика для исследования схем управления доступом к ресурсам беспроводных сетей последующих поколений.
  • Создание информационной технологии в виде комплекса математических моделей механизмов управления радиоресурсами беспроводных гетерогенных сетей пятого поколения 5G, поддерживающих технологии прямого взаимодействия устройств D2D, Интернета вещей IoT и Интернета надежных вещей IoRT, методов анализа моделей и расчета их вероятностно-временных характеристик, характеристик надежности соединений, таких как надежность соединения, доступность соединения и др.
  • Исследование классов моделей движения, учитывающих особенности взаимодействия движущихся устройств в беспроводных сетях 5G, создание принципиально новых аналитических и имитационных моделей, вычислительных методов, реализующих информационную технологию.
  • Разработка новых моделей систем массового обслуживания со случайным числом неоднородных источников ограниченной доступности и обладающих ограниченными ресурсами на обработку информации. При этом будут введены и исследованы новые актуальные характеристики, такие как доступность соединения и надежность соединения, исследована чувствительность рассматриваемых характеристик к исходным параметрам моделей.
Достижения Все достижения

Разработана математическая модель функционирования соты беспроводной сети с совместным использованием радиоресурсов и учетом подвижности пользователей в виде системы массового обслуживания.

Проведен анализ полуоткрытой сети массового обслуживания с зависящим от состояния системы маркированный марковским входящим потоком, повторными вызовами и нетерпеливыми заявками. 

Поставлена и решена задача оптимизации системы массового обслуживания с «разогревом» и «охлаждением» приборов.

Используемое оборудование Смотреть все
Среда виртуализации сетевых элементов ядра LTE
Эмуляция виртуализированных элементов сети (HSS,vSGW, vPGW, vMME ). Гибкое развертывание необходимых элементов сети на лабораторном стенде для исследования показателей надежности и отказоустойчивости. Бесшовная миграция элементов сети и сервисов для уменьшения задержек для доступа к услугам.
Демонстратор сети на Беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), DJI S1000 с установленной базовой станцией mmWave)
Моделирование движения устройств в беспроводных сетях 5G с учетом статистических данных о мобильности для оценки интерференции, создаваемой перемещающимися устройствами, и связанных с ней вероятностных характеристик периодов недоступности радиоканала. Моделирование управления радиоресурсами в сетях 5G в терминах теории случайных процессов с учетом гетерогенной инфраструктур сети и перемещения устройств.
Гетерогенная сеть радиодоступа на базе программно-конфигурируемых радиомодулей NI USRP-2954R
Управление радиоресурсами разных типов в беспроводной гетерогенной сети 5G. Управление радиоресурсами беспроводных сетей пятого поколения, поддерживающих технологии интернета вещей. Моделирование управления радиоресурсами в сетях 5G в терминах теории случайных процессов с учетом гетерогенной инфраструктур сети.
Конвергентная транспортная сеть на базе контроллер 12 ядер на один процессор и программного коммутатора Lanner (10G) (4 шт.) 32 ядра на один процессор
Исследование транспортной инфраструктуры сетей 5G, организованных на базе программно-конфигурируемых сетей SDN. Исследование систем массового обслуживания со случайным числом неоднородных источников ограниченной доступности и обладающих ограниченными ресурсами на обработку информации. Разработана интеллектуальная транспортная сеть для системы «Тактильный интернет» и приложений 5G со сверхнизкой задержкой. Базовая сеть с использованием SDN с одним централизованным контроллером и распределенными коммутаторами OpenFlow с развертыванием многоуровневых серверов MEC на границе радиосети.
Сервер на базе процессора Intel Xeon (4 шт.), 8 ядер на один процессор, оперативная память 512 GB
Численное решение начально-краевых задач для систем уравнений в частных производных, стохастических дифференциальных уравнений, интегро-дифференциальных уравнений.
Актуатор тактильных ощущений для демонстратора 5G тактильного интернета
Система воспроизведения точных удаленных механических движений с низкой задержкой. Выполнен в виде анатомической кисти человека для демонстрации передачи тактильных ощущений через сеть интернет.
Сенсор тактильных ощущений для демонстратора 5G тактильного интернета
Анализ проблемы передачи тактильных ощущений, воспроизведение систем передачи оцифрованных механических движений со сверхнизкой задержкой. Считывание движений как оптическим методом, так и механическим прикосновением.
Точки доступа для демонстратора 5G миллиметрового диапазона
Анализ технологии беспроводной передачи данных с использованием миллиметровых волн и широким каналом. Исследование моделей блокираторов для движущих объектов и методы обеспечения устойчивости связи.
Антенны для оборудования сети LTE
Входит в состав гетерогенной сети радиодоступа.
Тестовые станции для моделирования высокой нагрузки на сеть
Компьютерное моделирование движения устройств в беспроводных сетях 5G с учетом статистических данных о мобильности для оценки интерференции, создаваемой перемещающимися устройствами, и связанных с ней вероятностных характеристик периодов недоступности радиоканала. Компьютерное моделирование управления радиоресурсами в сетях 5G в терминах теории случайных процессов с учетом гетерогенной инфраструктур сети и перемещения устройств, наличия трафика D2D и Интернета вещей. Компьютерное моделирование в области массового обслуживания с изменяющимися требованиями.
Анализаторы сети LTE
Входит в состав гетерогенной сети радиодоступа.
Радиочасть сети LTE
Входит в состав гетерогенной сети радиодоступа.
Базовые станции сети LTE
Входит в состав Гетерогенная сеть радиодоступа.
Партнеры

Страна партнера

Финляндия

О партнере

Университет Тампере создан в январе 2019 года в результате слияния Университета Тампере и Технологического университета Тампере, которые объединяют усилия для создания нового на базе университета. В новом университете технологии и социальные науки объединяются уникальным образом. Исследовательские группы проводят междисциплинарные исследования. Исследования, проводимые в Центрах университета, варьируются от исследований игровой культуры до генетики опухолей.

Департамент РУДН в сотрудничестве

Научное направление

Математика и телекоммуникации

Предмет

С университетом Тампере проводятся совместные исследования сетей связи 5G, сетей будущего и сети миллиметрового диапазона. Разработаны аналитические и имитационные модели для сетей, основанных на беспилотных летательных аппаратах. Коллектив профессоров ун

Страна партнера

Чехия

О партнере

Брненский технологический университет (НО), имеющий восемь факультетов и почти 19 000 студентов, является крупнейшим техническим университетом в Чешской Республике. Университет охватывает широкий спектр областей обучения — инженерия, наука, экономика, информационные технологии и искусство.

Департамент РУДН в сотрудничестве

Научное направление

Предмет

В рамках партнерства с Техническим университетом Брно проводятся исследования сетей связи на основе беспилотных летательных аппаратов с выгрузкой сетевых приложений на граничные вычислительные системы. Проводятся семинары с участием аспирантов РУДН и студ

Научное направление

Математика и телекоммуникации

Предмет

В рамках партнерства с Техническим университетом Брно проводятся исследования сетей связи на основе беспилотных летательных аппаратов с выгрузкой сетевых приложений на граничные вычислительные системы. Проводятся семинары с участием аспирантов РУДН и студ