1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" (СПбГУТ) на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 022 "Информационные технологии"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 апреля 2025 г. N 7-пнст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ITU-T Q.4071 "Тестирование трехмерных сверхплотных сетей" (ITU-T Q.4071 "The testing of 3D ultra-high density Internet of things networks", MOD) путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой примененного в нем международного стандарта приведено в дополнительном приложении ДА

В настоящее время в связи с развитием сетей беспроводной передачи данных и появлением все большего числа различных устройств (в т.ч. мобильных), подключенных к информационно-коммуникационной сети Интернет, в т.ч. с использованием беспроводных технологий передачи данных, происходит постепенное развертывание сетей высокой и сверхвысокой плотности. Для трехмерных сверхплотных сетей (UHD) плотность устройств может составлять до 100 на 1 м³.

Особенности построения таких сетей, виды сетевого взаимодействия устройств, а также их высокая плотность размещения определяют переход от двумерных к трехмерным методам проектирования и планирования сетей связи.

Настоящий стандарт описывает методику тестирования для трехмерных сетей высокой и сверхвысокой плотности, а также структуру модельной сети для проведения подобного тестирования.

В настоящем стандарте применены термины по [1], а также следующие термины с соответствующими определениями:

2.1 трехмерная сверхплотная сеть: Сверхплотная сеть, основанная на технологиях беспроводной связи, пользователи и узлы которой расположены в трехмерном пространстве (многоэтажные здания и другие сооружения) с плотностью до 100 устройств на 1 м³, где двумерная модель не может однозначно описать сеть и не отражает особенности распределения пользователей и узлов по сети.

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

SDR - программно-конфигурируемое (определяемое) радио (software defined radio);

TCP - протокол управления передачей (transmission control protocol);

UDP - протокол пользовательских датаграмм (user datagram protocol);

UHD - сверхплотная сеть (ultra-high density).

Развитие сетей связи при переходе к сетям 5G/IMT-2020 и далее происходит как в направлении создания сетей высокой и сверхвысокой плотности, так и в направлении создания сетей со сверхнизкой задержкой. В настоящем стандарте определяются методы тестирования сетей сверхвысокой плотности в трехмерном пространстве. Согласно [2] существующим стандартам для сетей высокой плотности требуется обеспечить качество обслуживания при размещении на плоскости 1 000 000 устройств на 1 км², а для трехмерных сверхплотных сетей - при размещении в трехмерном пространстве (кубе) до 100 устройств на 1 м³.

Для планирования таких сетей в настоящее время используются методы фрактальной геометрии.

Сети связи строятся в самых разнообразных элементах инфраструктуры поселений, а также на природных объектах, например, таких как берега рек, горные и лесные массивы, морские побережья и прочие. В таких условиях внешняя среда определяет возможную структуру размещения узлов сети. При этом форма сети в некоторой степени повторяет форму тех объектов, в которых она строится.

Очевидным подходом является копирование свойств окружения целевой сети, т.е. составление плана и его перенос некоторым способом в среду модели сети. Такой способ реализуется многими системами имитационного моделирования сетей беспроводной связи.

В сетях высокой плотности число сетевых элементов настолько велико, что образуемые сетевые структуры могут быть достаточно "стабильны", это позволяет делать обобщения и устанавливать их связь со структурой окружения.

Большинство объектов пространства окружения, в котором создается сеть, т.е. природных и архитектурных объектов, обладают свойствами ФФ. Численной характеристикой формы в таком случае является ФР, понятие которой введено при исследовании самоподобных объектов.

Цель этого подхода состоит в том, чтобы приблизить структуру модели сети к структуре реальной сети. Сложность данной задачи состоит в представлении и оценке схожести форм окружения планируемой сети и пространства окружения.

К задаче приближения структуры модели сети к структуре реальной сети относится подбор модели для представления пространства окружения планируемой сети. Критерием выбора модели является наибольшая схожесть окружения целевой сети и модели. Оценка схожести представляет определенную сложность. Во-первых, необходимо определить, каким образом может быть задано описание окружения, модель которого следует построить. Во-вторых, необходимо определить критерий и метод оценки схожести.

Связь свойств модели со свойствами объекта, выбранного в качестве модели окружения, дает возможность подобрать для планирования сети фрактальную фигуру, имеющую схожие свойства со свойствами объектов в планируемой структуре.

В качестве модели окружения для городской инфраструктуры может быть использована кривая Гильберта. Кривая Гильберта не единственная фигура, метод построения которой и фрактальные свойства известны.

На рисунке 1 приведен пример построения модели сети, в качестве окружения для которой использовано изображение ФФ - салфетки Серпинского, полученной на шестой итерации построения.

Существует достаточно много ФФ, для которых применяют методы построения и их фрактальные свойства. Эти фигуры также могут быть использованы при решении задач планирования структуры сети, однако для выбора конкретной фигуры следует определить параметры, позволяющие произвести ее выбор для конкретных условий.

Таким образом, задача методики состоит в определении метода выбора и оценки параметров для сравнения свойств планируемой структуры сети и структуры модели для создания методики планирования и проектирования высокоплотных сетей связи в условиях неоднородной структуры пространства окружения.

На рисунке 2 приведены построения фрагментов некоторых ФФ, которые могут найти применение при планировании сети.

Сравнения приведенных моделей с различными вариантами пространства окружения показали большую близость моделей с прямоугольными построениями пространства, в которых доминируют объекты прямоугольной формы, а для иных моделей - когда доминируют различного рода многоугольники.

Оценка работоспособности элементов модельной сети, а также оценка основных параметров ее работы с помощью генераторов трафика производится согласно структурным схемам, приведенным на рисунках 3 и 4. Структура двумерной и трехмерной модельных сетей приведена на рисунках 3 и 4.

Тестирование состоит из двух этапов. На первом этапе оценивается производительность элементов модельной сети. На втором этапе оценивается влияние загрузки канала на пропускную способность с использованием генераторов трафика.

Оценка работоспособности узлов сверхплотной сети и выполнения ими функции генератора и получателя трафика.

Последовательность действий для оценки влияния нагрузки на активный канал:

1) подключают точку доступа (маршрутизатор), совместимую со стандартом IEEE 802.11 [3], к компьютеру, на котором установлен файловый сервер и находится файл достаточно большого размера (не менее 1 ГБ), затем включают функцию ручного выбора канала на маршрутизаторе и выбирают нужный канал, например канал N 1;

2) подключают компьютер к точке доступа. На компьютере должно быть установлено программное обеспечение, измеряющее скорость передачи данных на беспроводном интерфейсе;

3) подключаются по ранее указанному каналу, создают соединение с файловым сервером, а затем начинают загрузку (или скачивание) файлов;

4) включают сервер и клиент генератора трафика после начала процесса измерения. Следует регулярно подключать к серверу новые генераторы трафика;

5) сохраняют файл с результатами измерений, затем строят модель влияния количества подключенных генераторов трафика на скорость передачи данных.

На основании практических результатов проведения измерений в соседнем канале (см. приложение I) рекомендуется переместить генератор (или точку доступа) на ближайший канал, например канал N 2, прежде чем повторять описанный ранее процесс измерения.

На рисунках I.1 и I.2 приведены зависимость пропускной способности канала связи при его загрузке трафиком, а также зависимость пропускной способности канала от загрузки трафиком соседнего канала (межканальное влияние). Данные зависимости получены в результате проведения измерений при тестировании трехмерной сверхплотной сети.