Сотовый трафик - Cellular traffic

В этой статье обсуждается мобильная сотовая сеть аспект измерения телетрафика. Мобильное радио сети имеют проблемы с трафиком, которые не возникают в связи с фиксированной линией PSTN. Важные аспекты сотового трафика включают: целевые показатели качества обслуживания, пропускную способность и размер соты, спектральная эффективность и секторизация, пропускная способность в зависимости от покрытия и анализ времени удержания канала.

Инженерия телетрафика при планировании сетей электросвязи обеспечивает минимизацию сетевых затрат без ущерба для качество обслуживания (QoS) доставляется пользователю сети. Эта область инженерии основана на теория вероятности и может использоваться для анализа сетей мобильной радиосвязи, а также других телекоммуникационные сети.

Мобильный телефон, который движется в ячейке, будет записывать сила сигнала это варьируется. Уровень сигнала зависит от медленное затухание, быстрое затухание и помехи от других сигналов, приводящие к ухудшению качества от несущей к помехе отношение (C / I).^[1] Высокое соотношение C / I обеспечивает качественную связь. Хорошее отношение C / I достигается в сотовых системах за счет использования оптимальных уровней мощности за счет управления мощностью большинства каналов. Когда мощность несущей слишком высока, создаются чрезмерные помехи, ухудшающие отношение C / I для другого трафика и уменьшающие пропускную способность радиоподсистемы. Когда мощность несущей слишком низкая, отношение C / I слишком низкое, и целевые показатели QoS не достигаются.^[1]

Цели качества обслуживания

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

Загрузка трафика и размер соты

Чем больше трафика генерируется, тем больше базовых станций потребуется для обслуживания клиентов. Количество базовых станций для простой сотовой сети равно количеству ячеек. Инженер по трафику может достичь цели по удовлетворению растущего числа клиентов за счет увеличения количества ячеек в соответствующей области, так что это также увеличит количество базовых станций. Этот метод называется разделением ячеек (и в сочетании с секторизацией) - это единственный способ предоставления услуг растущему населению. Это просто работает путем деления уже имеющихся ячеек на меньшие по размеру, что увеличивает пропускную способность трафика. Уменьшение радиуса ячейки позволяет ячейке принимать дополнительный трафик.^[1]Стоимость оборудования также может быть снижена за счет уменьшения количества базовых станций за счет установки трех соседних сот, при этом соты обслуживают три сектора 120 ° с разными группами каналов.

Сети мобильной радиосвязи работают с ограниченными ресурсами (доступным спектром частот). Эти ресурсы должны использоваться эффективно, чтобы гарантировать, что все пользователи получают услуги, то есть качество обслуживания постоянно поддерживается. Эта необходимость осторожного использования ограниченного спектра привела к развитию ячеек в мобильных сетях, что позволило повторно использовать частоту последовательными кластерами ячеек.^[1] Системы, которые эффективно используют доступный спектр, были разработаны, например, то GSM система. Бернхард Вальке^[1] определяет спектральную эффективность как единицу пропускной способности, деленную на произведение ширины полосы и элемента площади поверхности, и зависит от количества радиоканалов на ячейку и размера кластера (количества ячеек в группе ячеек):

{ Displaystyle mathrm {эффективность} = { frac {N _ { mathrm {c}}} { mathrm {BW} cdot A _ { mathrm {c}}}},}

где N_c - количество каналов на ячейку, BW - это полоса пропускания системы, и А_c Площадь ячейки.

Секторизация кратко описана в нагрузка трафика и размер соты как способ сократить расходы на оборудование в сотовой сети.^[2] По словам Уолке, в применении к кластерам ячеек секторизация также снижает межканальные помехи.^[1] Это связано с тем, что мощность, излучаемая в обратном направлении от направленной антенны базовой станции, минимальна, а помехи соседним сотам уменьшаются (количество каналов прямо пропорционально количеству сот.) Максимальная пропускная способность секторных антенн (направленных) больше, чем всенаправленных антенн на коэффициент, который представляет собой количество секторов на ячейку (или кластер ячеек).^[1]

Пропускная способность по сравнению с покрытием

Сотовые системы используют один или несколько из четырех различных методов доступа (TDMA, FDMA, CDMA, SDMA). Увидеть Сотовые концепции. Рассмотрим случай множественного доступа с кодовым разделением для взаимосвязи между пропускной способностью трафика и покрытием (площадью, покрытой сотами). Сотовые системы CDMA могут позволить увеличить пропускную способность за счет качество обслуживания.^[3]

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

Лучшим способом распределения каналов в сотовых системах является динамическое распределение каналов (DCA), которое поддерживается GSM, DCS и другие системы. DCA - лучший способ не только для обработки пакетного трафика ячеек, но и для эффективного использования ресурсов сотовой радиосвязи. DCA позволяет количеству каналов в ячейке изменяться в зависимости от нагрузки трафика, тем самым увеличивая пропускную способность канала с небольшими затратами.^[1]Поскольку ячейке выделяется группа частотных носителей (например, f₁-f₇) для каждого пользователя этот диапазон частот является полосой пропускания данной соты, BW. Если эта ячейка покрывает область А_c, и у каждого пользователя есть пропускная способность B, тогда количество каналов будет BW / B. Плотность каналов будет ${ displaystyle { frac { mathrm {BW}} {A _ { mathrm {c}} cdot mathrm {B}}}}$ .^[5] Эта формула показывает, что как зона покрытия А_c увеличивается, плотность каналов уменьшается.

Время удержания канала

Важные параметры, такие как отношение несущей к помехе (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 это учитывается при планировании сети. Однако вычислить время удержания канала непросто. (Это время, в течение которого мобильная станция (MS) остается в той же ячейке во время вызова).^[3] Таким образом, время удержания канала меньше время удержания вызова если МС путешествует более чем в одной клетке сдавать состоится, и MS откажется от канала. Практически невозможно точно определить время удержания канала. В результате существуют разные модели для распределения времени удержания канала. В промышленности для определения пропускной способности сетевого трафика обычно достаточно хорошего приближения времени удержания канала.

Одна из статей в Key and Smith^[3] определяет время удержания канала как равное среднему времени удержания, деленному на среднее количество передача за звонок плюс один. экспоненциальная модель является предпочтительным для расчета времени удержания канала 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, возможно, неправильно моделирует временное распределение удержания канала, как могут пытаться доказать другие статьи, но она дает приближение. Время удержания канала не так просто определить явно, время удержания вызова и перемещения пользователя должны быть определены, чтобы неявно указать время удержания канала.^[3] Мобильность пользователя, форма и размер соты приводят к тому, что время удержания канала имеет функцию распределения, отличную от функции распределения продолжительности вызова (времени удержания вызова). Эта разница велика для мобильных пользователей и небольших размеров соты.^[3] Поскольку на соотношение времени удержания канала и продолжительности вызова влияет мобильность и размер соты, для стационарной MS и больших размеров соты время удержания канала и продолжительность вызова одинаковы.^[3]

Смотрите также

использованная литература

^ ^а ^б ^c ^d ^е ^ж ^г ^час Уолке, Бернхард Х. Мобильные радиосети: сети, протоколы и производительность трафика. Западный Суссекс, Англия: Джон Уайли, 2002. Глава 2.
^ ^а ^б Гуован Мяо; Йенс Зандер; Ки Вон Сон; Бен Слиман (2016). Основы мобильных сетей передачи данных. Издательство Кембриджского университета. ISBN 1107143217.
^ ^а ^б ^c ^d ^е ^ж Ки, П., и Смит, Д. Инженерия телетрафика в конкурентном мире. Elsevier Science, Амстердам, Нидерланды, 1999. Глава 1 (пленарная) и 3 (мобильная).
^ Проблемы телетрафика, связанные с распределением каналов в цифровых мобильных сотовых сетях^{[постоянная мертвая ссылка ]}. Последний доступ 15 марта 2005 г.
^ Читаму П. Дж. Сети доступа к электросвязи. Университет Витватерсранда, Йоханнесбург, 2005 г.

[r3-1] а ^б ^c ^d ^е ^ж ^г ^час Уолке, Бернхард Х. Мобильные радиосети: сети, протоколы и производительность трафика. Западный Суссекс, Англия: Джон Уайли, 2002. Глава 2.

[Zander-2] а ^б Гуован Мяо; Йенс Зандер; Ки Вон Сон; Бен Слиман (2016). Основы мобильных сетей передачи данных. Издательство Кембриджского университета. ISBN 1107143217.

[r2-3] а ^б ^c ^d ^е ^ж Ки, П., и Смит, Д. Инженерия телетрафика в конкурентном мире. Elsevier Science, Амстердам, Нидерланды, 1999. Глава 1 (пленарная) и 3 (мобильная).

[r10-4] Проблемы телетрафика, связанные с распределением каналов в цифровых мобильных сотовых сетях^{[постоянная мертвая ссылка ]}. Последний доступ 15 марта 2005 г.

[r13-5] Читаму П. Дж. Сети доступа к электросвязи. Университет Витватерсранда, Йоханнесбург, 2005 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]