Discrete and Continuous Models and Applied Computational ScienceDiscrete and Continuous Models and Applied Computational ScienceDiscrete and Continuous Models and Applied Computational Science2658-46702658-7149Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)8575ArticlesСтатьиResearch ArticleOn Radio Resource Allocation Scheme Model with Fixed Transmission Zone for Heterogeneous M2M Traffic in LTE NetworkМодель последовательного выделения радиоресурсов диапазонами фиксированного размера для неоднородного трафика межмашинного взаимодействия в сети LTEButurlinI AБутурлинИван АлександровичDepartment of Applied Informatics and Probability TheoryКафедра прикладной информатики и теории вероятностейivan_buturlin@mail.ruPeoples’ Friendship University of RussiaРоссийский университет дружбы народов150420144NO4 (2014)№4 (2014)122208092016Copyright ©; 2014, Бутурлин И.А.2014Бутурлин И.А.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/miph/article/view/8575Today human is surrounded by many technological devices (sensors, smartmeters, etc.) that become connected and will reshape the Internet as we know it today. These devices can transmit and receive data through wireless interfaces transmitting data independently and automatically, thereby generating M2M (Machine-to-Machine) traffic. Efficient service of M2M traffic remains a challenge for future mobile networks. Such massive connectivity offers novel attractive services and provides additional income for operators, but also raises significant challenges to manage large number of devices, typically transmitting only small data fragments. This is especially true for LTE (Long Term Evolution), which has been historically optimized for H2H users (Human-to-Human). Consequently, it is required to develop new methods for M2M traffic for each phase - from the connection establishment phase to the data transmission phase. The article proposes a scheme of dynamic radio resource allocation of LTE cell with fixed transmission zone for heterogeneous M2M traffic. The stationary probability distribution is obtained and the numerical analysis is performed.На сегодняшний день человека окружает множество технологических устройств (различные датчики контроля, интеллектуальные счётчики и др.), подключение которых к сети изменит традиционное представление об Интернет в целом. Подобные устройства могут осуществлять передачу данных в автоматическом режиме без участия человека, тем самым генерируя трафик межмашинного взаимодействия (англ. M2M, Machine-to-Machine), эффективное обслуживание которого в сетях связи следующего поколения является ещё нерешённой на данный момент задачей. Подключение M2M-устройств к сети предполагает появление множества новых услуг, которые будут привлекательны для пользователя и обеспечат дополнительный доход оператору сети связи. При этом возникает проблема обслуживания возрастающего множества подключённых M2M-устройств, которые передают небольшие объёмы данных. Данная задача является особенно актуальной для сетей мобильной связи LTE (Long Term Evolution), которые исторически были оптимизированы для обслуживания пользователей традиционных услуг связи (англ. H2H, Human-to-Human). Следовательно, требуется разработка новых методов обслуживания трафика нового типа на каждой фазе - от фазы установления соединения до фазы передачи данных. В статье предложена схема динамического распределения радиоресурсов соты сети LTE, когда для обслуживания неоднородного M2M-трафика ресурсы выделяются последовательно диапазонами фиксированного размера. Получено стационарное распределение вероятностей состояний модели и проведён численный анализ.LTEM2MH2HMachine-to-MachineHuman-to-Humandynamic radioresource allocationfixed transmission zonestreaming trafficelastic trafficтрафик межмашинного взаимодействиядинамическое распределение радиоресурсовдиапазон фиксированного размерапотоковый трафикэластичный трафик1.3GPP TR 21.905 - Vocabulary for 3GPP Specifications (Release 12). - 2013. - http://www.3gpp.org/DynaReport/21905.htm.2.ETSI TR 102 725 - Machine-to-Machine Communications (Definitions). - 2013. - http://www.etsi.org/technologies-clusters/technologies/m2m.3.Задачи оптимального планирования межуровневого интерфейса в беспроводных сетях / Ю.В. Гайдамака, Т.В. Ефимушкина, А.К. Самуйлов, К.Е. Самуйлов // Информатика и ее применения. - 2012. - Т. 6, вып. 3. - С. 75-81.4.M2M: from Mobile to Embedded Internet / G. Wu, S. Talwar, K. Johnsson et al. // IEEE Communications Magazine. - 2011. - Vol. 49(4). - Pp. 36-43.5.TS 22.368 - Service Requirements for Machine-Type Communications (M2M); Stage 1 (Release 12). - 2013. - http://www.3gpp.org/DynaReport/22368.htm.6.3GPP TR 37.868 - RAN Improvements for Machine-type Communications (Release 11). - 2011. - http://www.3gpp.org/DynaReport/37868.htm.7.3GPP TR 37.869 - Study on enhancements to Machine-Type Communications (M2M) and other mobile data applications; Radio Access Network (RAN) aspects (Release 12). - 2013. - http://www.3gpp.org/DynaReport/37869.htm.8.3GPP TS 36.300: Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (Release 11). - 2012. - http://www.3gpp.org/DynaReport/36300.htm.9.Beale M. Future Challenges in Efficiently Supporting M2M in the LTE Standards // Proceedings of the 10th Wireless Communications and Networking Conference WCNCW 2012, Paris, France. - 2012. - Pp. 186-190.10.Shin S.Y., Triwicaksono D. Radio Resource Control Scheme for Machine-to-Machine Communication in LTE Infrastructure // Proceedings of the 3ed International Conference on ICT Convergence ICTC 2012, Jeju Is-land, Korea. - 2012. - Pp. 1-6.11.Radio Resource Allocation in LTE-aDvanced Cellular Net-Works with M2M Communications / K. Zheng, F. Hu, W. Wang et al. // IEEE Communications Magazine. - 2012. - Vol. 50, No 7. - Pp. 184-192.12.Башарин Г.П. Лекции по математической теории телетрафика: Учебное пособие. - Москва: РУДН, 2009. - 342 с.13.Наумов В.А., Самуйлов К.Е., Яркина Н.В. Теория телетрафика мультисервисных сетей: Монография. - Москва: РУДН, 2007. - 192 с.14.Modelling and Analysing a Dynamic Resource Allocation Scheme for M2M Traffic in LTE Networks / V.Y. Borodakiy, I.A. Buturlin, I.A. Gudkova, K.E. Samouylov // Lecture Notes in Computer Science. - 2013. - Vol. 8121. - Pp. 420-426.15.Analyzing Impacts of Coexistence Between M2M and H2H Communication on 3GPP LTE System / I.A. Gudkova, K.E. Samouylov, I.A. Buturlin et al. // Lecture Notes in Computer Science. - 2014. - Vol. 8458. - Pp. 162-174.16.Бутурлин И.А. Алгоритм расчета вероятностно-временных характеристик модели соты сети LTE с трафиком межмашинного взаимодействия. - 2014.17.Задача поиска оптимального размера диапазона пропускной способности соты сети LTE для М2М трафика / И.А. Бутурлин, В.О. Бегишев, С.В. Коротков, Е.В. Короткова // Материалы Всероссийской конференции с международным участием. Москва, РУДН, 22-25 апреля 2014 г. - 2014. - С. 17-19.18.A New Stage in Mathematical Teletraffic Theory / G.P. Basharin, K.E. Samouylov, N.V. Yarkina, I.A. Gudkova // Automation and Remote Control. - 2009. - Vol. 70, No 12. - Pp. 1954-1964.19.Gudkova I.A., Samouylov K.E. Modelling a Radio Admission Control Scheme for Video Telephony Service in Wireless Networks // Lecture Notes in Computer Science / Ed. by S. Andreev, S. Balandin, Y. Koucheryavy. - Germany, Heidelberg: Springer-Verlag, 2012. - Vol. 7469. - Pp. 208-215.