Сотовый трафик

В этой статье обсуждается аспект мобильной сотовой сети в измерениях телетрафика . Мобильные радиосети имеют проблемы с трафиком, которые не возникают в связи с фиксированной линией PSTN . Важные аспекты сотового трафика включают: целевые показатели качества обслуживания, пропускную способность трафика и размер соты, спектральную эффективность и секторизацию , пропускную способность трафика в зависимости от покрытия и анализ времени удержания канала.

Инженерия телетрафика в планировании телекоммуникационных сетей гарантирует, что сетевые издержки будут минимизированы без ущерба для качества обслуживания (QoS), предоставляемого пользователю сети. Эта область инженерии основана на теории вероятностей и может использоваться для анализа сетей мобильной радиосвязи, а также других телекоммуникационных сетей .

Мобильный телефон, перемещающийся в ячейке, будет регистрировать уровень сигнала , который меняется. Уровень сигнала подвержен медленному затуханию , быстрому затуханию и помехам от других сигналов, что приводит к ухудшению отношения несущей к помехам (C/I). [1] Высокое отношение C/I обеспечивает качественную связь. Хорошее отношение C/I достигается в сотовых системах за счет использования оптимальных уровней мощности посредством управления мощностью большинства каналов. Когда мощность несущей слишком высока, создаются чрезмерные помехи, ухудшая отношение C/I для другого трафика и снижая пропускную способность радиоподсистемы. Когда мощность несущей слишком низкая, C/I слишком низкое, и цели QoS не достигаются. [1]

Цели качества обслуживания

Во время проектирования ячеек радиоподсистемы устанавливаются целевые показатели качества обслуживания (QoS) для: перегрузки и блокировки трафика, доминирующей зоны покрытия, C/I, вероятности сбоев, частоты отказов при передаче обслуживания, общей частоты успешных вызовов, скорости передачи данных, задержки и т. д. [2]

Нагрузка трафика и размер ячейки

Чем больше генерируется трафика, тем больше базовых станций потребуется для обслуживания клиентов. Количество базовых станций для простой сотовой сети равно количеству ячеек. Инженер по трафику может достичь цели удовлетворения растущего населения клиентов, увеличив количество ячеек в соответствующей области, поэтому это также увеличит количество базовых станций. Этот метод называется разделением ячеек (и в сочетании с секторизацией) является единственным способом предоставления услуг растущему населению. Это просто работает путем разделения уже имеющихся ячеек на меньшие размеры, тем самым увеличивая пропускную способность трафика. Уменьшение радиуса ячейки позволяет ячейке вмещать дополнительный трафик. [1] Стоимость оборудования также может быть снижена за счет уменьшения количества базовых станций путем установки трех соседних ячеек, при этом ячейки обслуживают три сектора по 120° с различными группами каналов.

Мобильные радиосети работают с конечными, ограниченными ресурсами (спектром доступных частот). Эти ресурсы должны использоваться эффективно, чтобы гарантировать, что все пользователи получают обслуживание, то есть качество обслуживания постоянно поддерживается. Эта необходимость осторожного использования ограниченного спектра привела к развитию сот в мобильных сетях, что позволяет повторно использовать частоты последовательными кластерами сот. [1] Были разработаны системы, которые эффективно используют доступный спектр, например, система GSM . Бернхард Вальке [1] определяет спектральную эффективность как единицу пропускной способности трафика, деленную на произведение полосы пропускания и элемента площади поверхности, и зависит от количества радиоканалов на соту и размера кластера (количества сот в группе сот):

е ф ф я с я е н с у = Н с Б Вт ⋅ А с , {\displaystyle \mathrm {эффективность} = {\frac {N_ {\mathrm {c} }}{\mathrm {BW} \cdot A_ {\ mathrm {c} }}},}

где N c — количество каналов на ячейку, BW — полоса пропускания системы, а A c — площадь ячейки.

Секторизация кратко описана в разделе «Трафик нагрузки и размер ячейки» как способ сокращения расходов на оборудование в сотовой сети. [2] По словам Уолка, при применении к кластерам ячеек секторизация также снижает помехи внутри канала. [1] Это происходит потому, что мощность, излучаемая обратно от направленной антенны базовой станции, минимальна, а помехи соседним ячейкам уменьшаются. (Количество каналов прямо пропорционально количеству ячеек.) Максимальная пропускная способность секторных антенн (направленных) больше, чем у всенаправленных антенн, на коэффициент, равный количеству секторов на ячейку (или кластер ячеек). [1]

Пропускная способность в сравнении с покрытием

Сотовые системы используют один или несколько из четырех различных методов доступа (TDMA, FDMA, CDMA, SDMA). См. Концепции сотовой связи . Рассмотрим случай множественного доступа с кодовым разделением каналов для связи между пропускной способностью трафика и покрытием (территорией, покрываемой сотами). Сотовые системы CDMA могут позволить увеличить пропускную способность трафика за счет качества обслуживания . [3]

В сотовых радиосистемах TDMA/FDMA для выделения каналов клиентам используется фиксированное распределение каналов (FCA). В FCA количество каналов в ячейке остается постоянным независимо от количества клиентов в этой ячейке. Это приводит к перегрузке трафика и потере некоторых вызовов при интенсивном трафике. [4]

Лучшим способом распределения каналов в сотовых системах является динамическое распределение каналов (DCA), которое поддерживается GSM , DCS и другими системами. DCA является лучшим способом не только для обработки пульсирующего трафика ячеек, но и для эффективного использования ресурсов сотовой радиосвязи. DCA позволяет изменять количество каналов в ячейке в зависимости от нагрузки трафика, тем самым увеличивая пропускную способность канала с небольшими затратами. [1] Поскольку ячейке выделяется группа частотных носителей (например, f 1 -f 7 ) для каждого пользователя, этот диапазон частот является полосой пропускания этой ячейки, BW. Если эта ячейка покрывает область A c , и каждый пользователь имеет полосу пропускания B, то количество каналов будет BW/B. Плотность каналов будет . [5] Эта формула показывает, что по мере увеличения области покрытия A c плотность каналов уменьшается. Б Вт А с ⋅ Б {\displaystyle {\frac {\mathrm {BW} {A_{\mathrm {c} }\cdot \mathrm {B} }}}

Время удержания канала

Важные параметры, такие как отношение несущей к помехам (C/I), спектральная эффективность и расстояние повторного использования, определяют качество обслуживания сотовой сети. Время удержания канала — еще один параметр, который может повлиять на качество обслуживания в сотовой сети, поэтому его учитывают при планировании сети. Однако рассчитать время удержания канала непросто. (Это время, в течение которого мобильная станция (MS) остается в одной и той же ячейке во время вызова). [3] Поэтому время удержания канала меньше времени удержания вызова , если MS перемещается более чем на одну ячейку, поскольку произойдет передача обслуживания , и MS освободит канал. На практике невозможно точно определить время удержания канала. В результате существуют различные модели распределения времени удержания канала. В промышленности обычно достаточно хорошего приближения времени удержания канала для определения пропускной способности сетевого трафика.

В одной из статей Key and Smith [3] время удержания канала определяется как равное среднему времени удержания, деленному на среднее количество передач на вызов плюс один. Обычно для расчета времени удержания канала предпочитают использовать экспоненциальную модель для простоты моделирования. Эта модель дает функцию распределения времени удержания канала, и это приближение, которое можно использовать для получения оценок времени удержания канала. Экспоненциальная модель может некорректно моделировать распределение времени удержания канала, как это пытаются доказать другие статьи, но она дает приближение. Время удержания канала нелегко определить явно, время удержания вызова и перемещения пользователя должны быть определены, чтобы неявно дать время удержания канала. [3] Подвижность пользователя, а также форма и размер соты приводят к тому, что время удержания канала имеет другую функцию распределения, чем длительность вызова (время удержания вызова). Эта разница велика для высокомобильных пользователей и малых размеров соты. [3] Поскольку соотношение времени удержания канала и длительности вызова зависит от мобильности и размера соты, для стационарной MS и больших размеров соты время удержания канала и длительность вызова одинаковы. [3]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdefgh Walke, Bernhard H. Мобильные радиосети: сетевые соединения, протоколы и производительность трафика. Западный Суссекс, Англия: John Wiley, 2002. Глава 2.
  2. ^ ab Guowang Miao ; Jens Zander; Ki Won Sung; Ben Slimane (2016). Основы мобильных сетей передачи данных . Cambridge University Press . ISBN 1107143217.
  3. ^ abcdef Кей, П. и Смит, Д. Проектирование телетрафика в конкурентном мире. Elsevier Science, Амстердам, Нидерланды, 1999. Глава 1 (Пленарная) и 3 (Мобильная связь).
  4. ^ Проблемы телетрафика, связанные с распределением каналов в цифровых мобильных сотовых сетях [ постоянная неработающая ссылка ‍ ] . Получено 15 марта 2005 г.
  5. ^ Читаму, П. Дж., Телекоммуникационные сети доступа. Университет Витватерсранда, Йоханнесбург, 2005.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Сотовый_трафик&oldid=1139698170"