Кучерявый Евгений Андреевич

Кооперативное кэширование контента в NDN-сценариях для сетей VANET

2023 · ARTICLE · ru

я. Статья посвящена вопросам кэширования в сетях именованных данных (Named Data Networking, NDN), направленных на адресацию контента по имени и отделение информации от её узла-производителя. Внутрисетевое кэширование является одной из главных особенностей сетей NDN, превращая их, по сути, в сеть взаимосвязанных кэшей, способных накапливать пакеты в буфере промежуточных маршрутизаторов, а также приближать их к потребителю с помощью кэширования на границе сети. Эффективность системы кэширования контента зависит от многих факторов, рассмотренных в статье: закона популярности и стратегии репликации контента, размера и политики вытеснения кэша. Для распространения и кэширования информации на периферийном роутере приведен оригинальный алгоритм, позволяющий эффективно хранить в кэше популярный контент, который превосходит традиционные подходы по нескольким метрикам (попадание кэша, задержка и др.) Моделирование работы такого алгоритма для сценария автомобильной самоорганизующейся сети проведено в сетевом симуляторе ndnSIM.

Dynamic Blockage in Indoor Reflection-Aided Sub-Terahertz Wireless Communications

2023 · ARTICLE · en

The sixth-generation cellular systems are expected to utilize the text sub-terahertz frequency band covering 100–300-GHz. Due to high path losses, the coverage of such systems will be limited to a few tens of meters making them suitable for indoor environments. As compared to outdoor deployments, indoor usage of text sub-terahertz systems is characterized by the need to operate over shorter distances using both line-of-sight (LoS) and text in-reflection propagation paths. This potentially results not only in the attenuation of radio signal, but in the appearance of diffraction signatures in its text time-related metrics too. We conduct a detailed measurement campaign at the carrier frequency of 156 GHz and report on the dynamics of the reflection and blockage losses as well as signal fall, blockage, and recovery times over various in-reflection paths. We also develop reflection model and use it to extract the complex permittivities of glass, drywall and aerated concrete from their measured reflection spectra. The extracted permittivities of $7.23+0.22i$ , $2.63+0.026i$ , $1.9+0.017i$ are consistent with the text material-dependent reflection losses, which are as high as 16 dB for transverse electric (TE)-polarized and 39 dB for transverse magnetic (TM)-polarized signals. Moreover, the asymmetry in the side lobe levels of the transmitting and receiving antenna beams results in the additional losses ranging from 16 to 49 dB as measured for 3.55–4.3-m long text non-specular paths with the angles of departure and reception within $30-70^{\circ }$ . The blockage losses, in turn, are in the range of 6–17 dB. We observe that the presence of a text re-directing material does not affect their mean value. However, the acquired blockage duration, signal fall and recovery times are noticeably smaller than in the LoS channels with the same directivity. This implies that the text time-budget for blockage detection is much smaller: it reduces to just 20–40 ms as compared to 80–100 ms intrinsic to the LoS propagation paths.

Statistical Analysis and Modeling of User Micromobility for THz Cellular Communications

2022 · ARTICLE · en

Terahertz (THz, 0.3!!-!!3 THz) wireless access is nowadays considered as a major enabling technology for sixth generation (6G) cellular systems. To compensate for high propagation losses, these systems will utilize antenna arrays with extremely directional beams. The performance of such systems will thus be heavily affected by micromobility such as shakes and rotations of user equipment (UE) even when user is in stationary position. The ultimate impact of micromobility is spontaneous degradation of signal-to-noise (SNR) level leading to outages. In this paper, we measure and statistically investigate the micromobility process of various applications including video viewing, phone calling, virtual reality viewing and racing game. Particularly, we characterize occupancy distributions and first-passage time (FPT) to outage for various antenna configurations. We also assess the radial symmetry in micromobility patterns and characterize distance-dependent velocity and drift to the origin parameters. The obtained results are essential for developing mathematical models of micromobility patterns that needs to be further used in system-level analysis of THz cellular systems. To this end, we also illustrate that Markov models are only suitable for applications with low and purely random micromobility dynamics such as video viewing and phone calling. When a user is controlled by the application, as in the case of gaming, Markov models overestimate FPT to outage

A Tutorial on Mathematical Modeling of 5G/6G Millimeter Wave and Terahertz Cellular Systems

2022 · ARTICLE · en

Ожидается, что технологии радиодоступа (RAT) миллиметрового диапазона (mmWave) и терагерцового диапазона (THz) станут важной частью будущей экосистемы сотовой связи, обеспечивающей большую полосу пропускания в районах с высоким спросом на трафик. Тем не менее, чрезвычайно направленные диаграммы направленности антенны, которые необходимо использовать как на передающей, так и на приемной сторонах линии связи для преодоления значительных потерь на трассе, динамическая блокировка путей распространения крупными статическими и небольшими динамическими объектами, макро- и микромобильность пользовательского оборудования (UE) делает обеспечение надежного обслуживания через RAT THz/mmWave чрезвычайно сложной задачей. Эта задача еще больше осложняется типом приложений, предусмотренных для этих систем, которые по своей сути требуют гарантированной скорости передачи данных на радиоинтерфейсе. В этом учебном пособии представлена универсальная математическая методология для оценки алгоритмов повышения надежности производительности для систем миллиметрового и терагерцового диапазона. Наша методология учитывает как специфику радиоинтерфейса, так и процесс обслуживания сеансов на базовых станциях (БС) миллиметрового и терагерцового диапазонов и способна оценивать производительность систем с мультисвязностью, механизмами резервирования ресурсов, приоритетами между несколькими типами трафика, имеющими разные требования к обслуживанию. . Структура логически разделена на две части: (i) часть параметризации, которая абстрагирует специфику развертывания и механизмов радиосвязи, и (ii) часть организации очереди, учитывающую детали процесса обслуживания на БС миллиметрового и терагерцового диапазона. Модульная несвязанная структура платформы позволяет дальнейшее расширение передовых механизмов обслуживания в предполагаемых развертываниях сотовой связи миллиметрового и терагерцового диапазона, сохраняя управляемость сложности и, таким образом, делая ее привлекательной для системных аналитиков.

АДАПТАЦИЯ СТРАТЕГИЯ ДИФФУЗИИ ПО БЕСПРОВОДНЫМ КАНАЛАМ С ЗАМИРАНИЕМ

2022 · CHAPTER · ru

Сети 5G/6G: архитектура, технологии, методы анализа и расчета

2022 · BOOK · ru

Монография представляет собой, с одной стороны, доступное руководство по основным тех- нологиям сетей 5G/6G, а с другой – последовательное изложение методов анализа и расчета показате- лей эффективности их характеристик в рамках конкретных сценариев и системных моделей. Показа- ны основные приемы и принципы применения теории стохастического моделирования беспроводных сетей. Рассмотрены общие вопросы архитектуры, основных услуг и понятия сетей 5G/6G, а также исследованы модели, характеристики, методы анализа радиоканалов и эффективности обслуживания абонентов сетей 5G/6G. Издание предназначено для научных работников, специалистов в области анализа показате- лей эффективности функционирования систем и сетей телекоммуникаций, преподавателей профиль- ных кафедр, аспирантов и студентов старших курсов естественно-научных и инженерно-технических специальностей.

On performance of PBFT blockchain consensus algorithm for IoT-applications with constrained devices

2021 · ARTICLE · en

Cyber-physical systems and the Internet of things (IoT) are becoming an integral part of the digital society. The use of IoT services improves human life in many ways. Protection against cyber threats is an utmost important prospect of IoT devices operation. Malicious activities lead to confidential data leakage and incorrect performance of devices becomes critical. Therefore, development of effective solutions that can protect both IoT devices data and data exchange networks turns in to a real challenge. This study provides a critical analysis of the feasibility of using blockchain technology to protect constrained IoT devices data, justifies the choice of Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) consensus algorithm for implementation on such devices, and simulates the main distributed ledger scenarios using PBFT. In this paper we investigate typical IoT network scenarios that can disrupt system performance. To ensure the adequacy of the models under study, we have analyzed the characteristics of real constrained IoT devices in terms of computing power and data rate. The simulation results demonstrate efficiency of the blockchain technology for constrained devices and make it possible to evaluate applicability limits of the chosen consensus algorithm.

Quantifying the millimeter wave new radio base stations density for network slicing with prescribed SLAs

2021 · ARTICLE · en

Network slicing is expected to become an integral part of future 5G systems providing a simple mechanism for physical network operators to diversify their business models. New Radio (NR) technology operating in millimeter wave (mmWave) band is one of the critical bearers for this functionality, providing extraordinary capacity at the air interface. This paper provides a mathematical tool for assessing the upper and lower bounds of NR BS density needed to maintain the requested slice rate guarantees. The upper bound corresponds to the full traffic isolation between slices while the lower one — to the full mixing of traffic from the slices. To this aim, we unite the tools of stochastic geometry and queuing theory formulating a performance evaluation framework that allows assessing the rate violation metrics in a dynamic network slicing environment. The developed framework captures specifics of mmWave NR …

Peer Offloading with Delayed Feedback in Fog Networks

2021 · ARTICLE · en

Comparing to cloud computing, fog computing performs computation and services at the edge of networks, thus relieving the computation burden of the data center and reducing the task latency of end devices. Computation latency is a crucial performance metric in fog computing, especially for real-time applications. In this paper, we study a peer computation offloading problem for a fog network with unknown dynamics. In this scenario, each fog node (FN) can offload its computation tasks to neighboring FNs in a time slot manner. The offloading latency, however, could not be fed back to the task dispatcher instantaneously due to the uncertainty of the processing time in peer FNs. Besides, peer competition occurs when different FNs offload tasks to one FN at the same time. To tackle the above difficulties, we model the computation offloading problem as a sequential FN selection problem with delayed information …

Joint Use of Guard Capacity and Multiconnectivity for Improved Session Continuity in Millimeter-Wave 5G NR Systems

2021 · ARTICLE · en

The intermittent nature of millimeter wave (mmWave) links caused by human-body blockage is an intrinsic property of the 5G New Radio (NR) technology that may cause drops of sessions already accepted for service. To improve the session continuity, multiconnectivity and guard capacity mechanisms have been proposed recently. Multiconnectivity enables dynamic handover between multiple pre-established spatially-diverse links, while guard capacity reserves a fraction of radio resources for the already accepted sessions by ensuring that they will have sufficient provisions in case of link blockage. In this study, we combine the tools of queuing theory and stochastic geometry to develop a mathematical framework for capturing the joint operation of these two schemes as well as the features of mmWave radio propagation. The metrics are related to user- and system-centric performance including the system resource …