Оценка фрактальных свойств телекоммуникационного трафика в сети широкополосного доступа WiMAX Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Арсеньев А. В., Фоминский В. Ю., Симонян А. Г.

Представлены результаты исследования самоподобных свойств реального сетевого трафика технологии WiMAX на основе вейвлет-анализа с использованием алгоритма автоматического выбора границ масштабирования; показан мультифрак-тальный характер исследуемого трафика

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Арсеньев А. В., Фоминский В. Ю., Симонян А. Г.

WiMAX broadband access network traffic self-similarity assessment using automatic limit scaling selection algorithm

The research results of the self-similarity properties of the real WiMAX network traffic based on the wavelet analysis using automatic limit scaling selection algorithm are shown; multifractal character of the issued traffic is shown.

Текст научной работы на тему «Оценка фрактальных свойств телекоммуникационного трафика в сети широкополосного доступа WiMAX»

Оценка фрактальных свойств телекоммуникационного трафика в сети широкополосного доступа \ViMAX

А.В. Арсеньев, В.Ю. Фоминский, А.Г. Симонян

Представлены результаты исследования самоподобных свойств реального сетевого трафика технологии WiMAX на основе вейвлет-анализа с использованием алгоритма автоматического выбора границ масштабирования: показан мультифрак-тальный характер исследуемого трафика.

The research results of the seif-simiiarity properties of the real WIMAX network traffic based on the wavelet analysis using automatic limit scaling selection algorithm are shown; multifractai character of the issued traffic is shown.

В настоящее время беспроводные технологии получают все большее распространение при передаче информации сервисов реального времени. Одно из таких направлений - технология беспроводного широкополосного радиодоступа WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) на базе протокола IEEE 802.16, при которой возможны высокоскоростные соединения (до 70 Мбит/с) на больших расстояниях даже при отсутствии прямой видимости объекта. Технология WiMAX позволяет работать даже в условиях плотной городской застройки, обеспечивая высокое качество связи и значительную скорость передачи данных.

Современные исследования 11.2] показывают, что сетевой трафик в подобных системах обладает свойством самоподобия, и это влияет на параметры качества передачи информации QoS.

Целью статьи является исследование фрактальных (самоподобных) свойств реального сетевого трафика технологии WiMAX на основе вейвлет-анализа. Измерения проводились на базе технологии беспроводного доступа WiMAX. Особенности технологии WiMAX Технология WiMAX обеспечивает мультисервис-ность, гибкое распределение частот, задание приоритетов различным видам трафика, возможность обеспечения разного уровня качества. Архитектура сети на базе технологии WiMAX приведена на рис. 1.

Ядро сети состоит из сервера авторизации, аутентификации и учета трафика ААА (Authentication, Authorization, Accounting), серверов приложений, серверов Уо1Р-телефонии (SIP-серверов), а также шлюзов доступа в глобальную сеть Интернет. Данная структура также называется

Рис. 1. Архитектура сети

«домашним агентом» (НА - от англ. Home Agent). На AAA-сервер посылаются запросы пользователей для авторизации. В зависимости от правильности предоставленных данных и политики учета пользователю предоставляется (или не предоставляется) доступ к сети и ее ресурсам. Здесь же ведется учет трафика пользователя. SIP-сервер обрабатывает запросы и производит соединение абонентов, пользующихся услугами IP-телефонии. В зависимости от назначения звонок может быть перенаправлен в сеть Интернет или в телефонные сети общего пользования (ТФОП). На серверах приложений находится различная информация, которая может быть интересна пользователям. Это могут быть файловые или игровые серверы, а также серверы, предоставляющие услуги «видео по запросу».

Шлюз сети доступа ASN GW (от англ. Access Service Network GateWay) позволяет осуществлять переход мобильных клиентов MSS (от англ. Mobile Subscriber Station) от одной базовой станции BS (от англ. Base Station) к другой, отправляет запросы абонентских станций на AAA-сервер, выдает IP-адреса абонентским станциям.

В технологии WiMAX используется модуляция OFDM. Стандарты 802.16-2004 и 802.16е предназначены для работы на частотах от 2 до 11 ГГц и позволяют гибко устанавливать полосы от 1,25 до 20 МГц. Так, стандарт 802.16е реализуется в частотных диапазонах 2300 - 2400; 2496 -2690 и 3400 - 3600 МГц. Стандартом 802.16-2004 предусматривается или применение метода с прямым расширением спектра (только в условиях прямой видимости), или применение OFDM, наиболее подходящее для условий существования прямой и непрямой видимости. В стандарте 802.16е используется технология ортогонального частотного уплотнения OFDMA с динамическим распределением частотных поднесущих между терминалами пользователей, как более приспособленная для мобильной связи. При этом определены следующие полосы: 1,25 МГц - 128 поднесущих; 5 МГц - 512 поднесущих; 10 МГц - 1024 поднесущих; 20 МГц - 2048 поднесущих.

Важной особенностью стандарта IEEE 802.16е является поддержание высокого, динамически управляемого уровня качества QoS для разных типов передаваемых данных. Система способна автоматически определять тип связи и предоставлять различные полосы частот и разный уровень качества. Например, для VoIP, для радио-и видеовещания возможен больший уровень потерь пакетов, чем для передачи данных, однако

требуется существенно меньшее запаздывание и нестабильность времени задержки.

Как показывают многочисленные исследования [1, 2, 3], наиболее перспективным способом обработки экспериментального трафика является использование вейвлет-анализа.

Разложение сигналов по вейвлет-базису Вейвлет-анализ выполняется путем разложения выборки Х(0: М^о), х(^). х(^лч)> объема

/?о = 2‘/пшх , (п0<Ы), на функции детализации различного масштаба. Здесь ./ГТ1;|Х=| 1о§:УУ|- максимальное число масштабов разложения; [log2iV] -целая часть числа Значение индекса мас-

штаба 7 = 0 соответствует случаю максимального разрешения - самой точной аппроксимации, которая равна исходному ряду Х-к и коэффициенты деталей б/д дискретного вейвлет-преобразования для процесса Х