Схемы распределения каналов

В управлении радиоресурсами для беспроводных и сотовых сетей схемы распределения каналов распределяют полосу пропускания и каналы связи между базовыми станциями, точками доступа и терминальным оборудованием. Цель состоит в том, чтобы достичь максимальной спектральной эффективности системы в бит/с/Гц/сайт посредством повторного использования частот , но при этом гарантировать определенный уровень обслуживания , избегая помех в соседнем канале и помех в соседних каналах между соседними ячейками или сетями, которые совместно используют полосу пропускания.

Схемы распределения каналов следуют одному из двух типов стратегий: [1]

  1. Фиксированное : FCA, фиксированное распределение каналов: назначается вручную оператором сети
  2. Динамичный :
    1. DCA, динамическое распределение каналов
    2. DFS, динамический выбор частоты
    3. Расширенный спектр

Статическое распределение каналов

При выделении фиксированного канала или назначении фиксированного канала ( FCA ) каждой ячейке дается предопределенный набор частотных каналов. FCA требует ручного планирования частот, что является трудной задачей в системах с временным разделением каналов (TDMA) и с частотным разделением каналов (FDMA), поскольку такие системы очень чувствительны к помехам в соседнем канале от соседних ячеек, которые повторно используют один и тот же канал. Другим недостатком систем TDMA и FDMA с FCA является то, что количество каналов в ячейке остается постоянным независимо от количества клиентов в этой ячейке. Это приводит к перегрузке трафика и потере некоторых вызовов, когда трафик в некоторых ячейках становится интенсивным, а в других ячейках — к неиспользуемой емкости.

Если FCA сочетается с обычным FDMA и, возможно, или TDMA, фиксированное количество голосовых каналов может быть передано через ячейку. Новый вызов может быть подключен только по неиспользуемому каналу. Если все каналы заняты, то новый вызов блокируется в этой системе. Однако существует несколько динамических схем управления радиоресурсами , которые можно сочетать с FCA. Простая форма — это адаптивный к трафику порог передачи, подразумевающий, что вызовы с сотовых телефонов, расположенных в перекрытии между двумя соседними ячейками, могут быть принудительно переданы ячейке с наименьшей нагрузкой на данный момент. Если FCA сочетается с расширенным спектром, максимальное количество каналов не фиксировано в теории, но на практике применяется максимальный предел, поскольку слишком много вызовов могут вызвать слишком высокий уровень помех в соседнем канале, что приведет к проблемам с качеством. Расширенный спектр позволяет применять «дыхание ячейки» , позволяя перегруженной ячейке заимствовать емкость (максимальное количество одновременных вызовов в ячейке) у соседней ячейки, которая использует ту же частоту.

Система FCA может быть расширена до системы DCA с помощью стратегии заимствования , при которой сота может заимствовать каналы у соседней соты, которая контролируется центром коммутации мобильной связи (MSC).

Динамический выбор частоты

Динамический выбор частоты ( DFS ) — это механизм, указанный для беспроводных сетей с нецентрализованно управляемыми точками доступа, такими как беспроводные локальные сети (обычно Wi-Fi). Он предназначен для предотвращения помех с другими видами использования частотного диапазона, такими как военные радары , спутниковая связь и метеорологические радары . [2] Точки доступа автоматически выбирают частотные каналы с низким уровнем помех. В случае стандарта беспроводной локальной сети DFS был стандартизирован в 2003 году как часть IEEE 802.11h . Фактический частотный диапазон для DFS зависит от юрисдикции. Он часто применяется для частотных диапазонов, используемых терминальным доплеровским метеорологическим радаром [3] [4] и спутниковой связью C-диапазона . Неправильная конфигурация DFS вызвала значительные сбои в работе метеорологического радара во время ранних развертываний Wi-Fi 5 ГГц в ряде стран мира. [4] [5] Например, DFS также обязателен в диапазоне 5470–5725 МГц U-NII для избежания радаров в Соединенных Штатах. [6]

Динамическое распределение каналов

Более эффективным способом распределения каналов было бы динамическое распределение каналов или динамическое назначение каналов (DCA), при котором голосовой канал не выделяется ячейке постоянно, а вместо этого для каждого запроса вызова базовой станции запрашивает канал от MSC. Канал выделяется по алгоритму, который учитывает следующие критерии:

  • Вероятность будущей блокировки в соседних ячейках и расстояние повторного использования
  • Частота использования канала-кандидата
  • Средняя вероятность блокировки всей системы
  • Мгновенное распределение занятости каналов

Он требует от MSC собирать данные в реальном времени о занятости канала, распределении трафика и показателях уровня принятого сигнала (RSSI). Схемы DCA предлагаются для сотовых систем на основе TDMA / FDMA , таких как GSM , но в настоящее время не используются ни в каких продуктах. [ необходима цитата ] Системы OFDMA , такие как нисходящая линия сотовых систем 4G , можно рассматривать как выполняющие DCA для каждой отдельной поднесущей, а также для каждого временного интервала.

DCA можно далее классифицировать на централизованные и распределенные . Некоторые из централизованных схем DCA:

  • Первый доступный (FA): вызову назначается первый доступный канал, удовлетворяющий требованию расстояния повторного использования.
  • Локально оптимизированное динамическое назначение (LODA): функция стоимости основана на вероятности будущей блокировки в соседних ячейках
  • Выбор с максимальным использованием на кольце повторного использования (RING): выбирается канал-кандидат, который используется в большинстве ячеек в наборе совмещенных каналов.

DCA и DFS устраняют утомительную ручную работу по планированию частот. DCA также обрабатывает всплески трафика сотовой связи и более эффективно использует ресурсы сотовой радиосвязи. DCA позволяет изменять количество каналов в соте в зависимости от нагрузки трафика, тем самым увеличивая пропускную способность канала с небольшими затратами.

Расширенный спектр

Расширенный спектр можно рассматривать как альтернативу сложным алгоритмам DCA. Расширенный спектр позволяет избежать помех в соседних ячейках, поскольку вероятность того, что пользователи в соседних ячейках используют один и тот же код расширения, незначительна. Таким образом, проблема распределения частотных каналов смягчается в сотовых сетях, основанных на сочетании расширенного спектра и FDMA, например, в системах IS95 и 3G . Расширенный спектр также способствует тому, что централизованно управляемые базовые станции динамически заимствуют ресурсы друг у друга в зависимости от нагрузки трафика, просто увеличивая максимально допустимое количество одновременных пользователей в одной ячейке (максимально допустимый уровень помех от пользователей в ячейке) и уменьшая его в соседней ячейке. Пользователи в перекрытии зоны покрытия базовой станции могут передаваться между ячейками (так называемое дыхание ячейки), или трафик может регулироваться контролем допуска и формированием трафика.

Однако расширенный спектр дает более низкую спектральную эффективность , чем методы без расширения спектра, если распределение каналов в последнем случае оптимизировано хорошей схемой DCA. Особенно модуляция OFDM является интересной альтернативой расширенному спектру из-за ее способности бороться с многолучевым распространением для широкополосных каналов без сложной коррекции. OFDM может быть расширен с помощью OFDMA для множественного доступа по восходящей линии связи среди пользователей в одной и той же ячейке. Для избежания межсотовых помех снова представляет интерес FDMA с DCA или DFS. Одним из примеров этой концепции является вышеупомянутый стандарт IEEE 802.11h . OFDM и OFDMA с DCA часто изучаются в качестве альтернативы для беспроводных систем 4G .

DCA на попакетной основе

В пакетных службах передачи данных связь является прерывистой, а нагрузка трафика быстро меняется. Для высокой эффективности использования спектра системы DCA следует выполнять на основе пакет-за-пакетом. Примерами алгоритмов для пакет-за-пакетом DCA являются динамическое назначение пакетов (DPA), динамические одночастотные сети (DSFN) и планирование пакетов и ресурсов (PARPS).

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Гован Мяо , Йенс Зандер, Ки Вон Сунг и Бен Слиман, Основы мобильных сетей передачи данных, Cambridge University Press, ISBN  1107143217 , 2016.
  2. ^ Touw, Ron (16 ноября 2016 г.). "Radar Detection and DFS on MikroTik" (PDF) . Radar Detect and DFS on MikroTik. MikroTik . Получено 4 декабря 2019 г. – через YouTube. Решение ERC/DEC/(99)23 добавляет 5250–5350 МГц и 5470–5725 МГц с большей мощностью передачи, но с дополнительной оговоркой, что DFS требуется для защиты устаревших пользователей (военные радары и спутниковые восходящие каналы)
  3. ^ Испания, Крис (10 июля 2014 г.). «Возвращение каналов метеорологического радиовещания добавляет емкость спектру Wi-Fi 5 ГГц — блоги Cisco». Блоги Cisco . Cisco . Получено 4 декабря 2019 г. Постановление FCC вновь открывает диапазон терминального доплеровского метеорологического радара (TDWR) (каналы 120, 124, 128) с новыми требованиями к испытаниям для защиты DFS.
  4. ^ ab Saltikoff, Elena (2016). «Угроза погодным радарам со стороны беспроводной технологии». Бюллетень Американского метеорологического общества . 97 (7): 1159– 1167. doi : 10.1175/BAMS-D-15-00048.1 . ISSN  0003-0007. С 2006 года помехи радарам C-диапазона от RLAN все чаще испытывают большинство членов OPERA. ... Южноафриканские метеорологические службы изначально пытались внедрить специальную программную фильтрацию, чтобы улучшить ситуацию, но затем в 2011 году решили перевести свою сеть метеорологических радаров в S-диапазон.
  5. ^ Tristant, Philippe (16–18 сентября 2009 г.). "RLAN 5 GHz interference to weather radars in Europe" (PDF) . Международный союз электросвязи . Получено 4 декабря 2019 г. Более 12 европейских стран столкнулись с такими случаями помех (в настоящее время сообщалось о других случаях в ряде стран мира). Окончательно вредные помехи (в Венгрии радар был объявлен неработоспособным более 1 месяца)
  6. ^ "Соглашение 5 ГГц". Ntia.doc.gov. 2003-01-31 . Получено 2012-08-29 .
  • Схемы распределения каналов, справочный веб-сайт JPL по беспроводной связи
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Channel_allocation_schemes&oldid=1163003874"