В этой статье обсуждается аспект измерения телетрафика, связанный с сетью мобильной сотовой связи . В сетях мобильной радиосвязи возникают проблемы с трафиком, которые не возникают в связи со стационарной телефонной сетью общего пользования . Важные аспекты сотового трафика включают: целевые показатели качества обслуживания, пропускную способность трафика и размер соты, спектральную эффективность и разбиение на секторы , пропускную способность трафика в зависимости от покрытия и анализ времени удержания канала.
Инжиниринг телетрафика при планировании сетей электросвязи обеспечивает минимизацию сетевых затрат 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, который движется в ячейке, будет записывать переменную мощность сигнала . Уровень сигнала подвержен медленному замиранию , быстрому замиранию и помехам от других сигналов, что приводит к ухудшению отношения несущей к помехе (C / I). [1] Высокое соотношение C / I обеспечивает качественную связь. Хорошее соотношение 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 мала, C / I слишком низко и целевые показатели QoS не достигаются. [1]
Цели качества обслуживания [ править ]
При проектировании ячеек подсистемы радиосвязи устанавливаются целевые показатели качества обслуживания (QoS) для: перегрузки и блокировки трафика, доминирующей зоны покрытия, C / I, вероятности сбоя, частоты отказов при передаче, общей скорости успешных вызовов, скорость передачи данных, задержка и т. д. [2]
Загрузка трафика и размер ячейки [ править ]
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 размеры, что увеличивает пропускную способность трафика. Уменьшение радиуса соты позволяет соте 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 под углом 120 ° с разными группами каналов.
Сети мобильной радиосвязи эксплуатируются 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, система GSM . Бернхард Вальке [1] определяет спектральную эффективность как единицу пропускной способности трафика, деленную на произведение ширины полосы и элемента площади поверхности, и зависит от количества радиоканалов на ячейку и размера кластера (количества ячеек в группе ячеек):
где N c - количество каналов на ячейку, BW - пропускная способность системы, а A c - площадь ячейки.
Секторизация кратко описывается по нагрузке трафика и размеру ячеек 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, и помехи соседним сотам 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 по сравнению с покрытием [ править ]
Сотовые системы используют один или несколько из четырех различных методов доступа (TDMA, FDMA, CDMA, SDMA). См. Концепции сотовой связи . Пусть случай множественного доступа с кодовым разделением будет рассмотрен для взаимосвязи между пропускной способностью трафика и покрытием (площадь, покрытая сотами). Сотовые системы CDMA могут позволить увеличить пропускную способность за счет качества 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 трафика и потере некоторых вызовов при повышенном трафике. [4]
Лучшим способом распределения каналов в сотовых системах является динамическое распределение каналов (DCA), которое поддерживается GSM , DCS и другими системами. DCA - лучший способ не только для обработки пакетного трафика ячеек, но и для эффективного использования сотовых радиоресурсов. DCA позволяет количеству каналов в соте варьироваться в зависимости от нагрузки трафика, тем самым увеличивая пропускную способность канала с небольшими затратами. [1] Поскольку соте выделяется группа несущих частот (например, f 1 -f 7 ) для каждого пользователя, этот диапазон частот является полосой пропускания этой соты, BW. Если эта сота 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 зоны покрытия A c плотность каналов уменьшается.
Время удержания канала [ править ]
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 он 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 разговора). [3] Таким образом, время удержания канала меньше времени удержания вызова, если MS перемещается более чем через одну соту в качестве передачи обслуживания.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.
В одной из статей Кей и Смит [3] время удержания канала определяется как равное среднему времени удержания, деленному на среднее количество передач обслуживания на вызов плюс один. Обычно экспоненциальная модель предпочтительнее 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 распределение времени удержания канала, как могут пытаться доказать другие статьи, но она дает приближение. Время удержания канала не так просто определить явно, время удержания вызова и движения 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 мобильной станции и больших размеров соты время удержания канала и продолжительность вызова одинаковы. [3]
См. Также [ править ]
|
|
|
Ссылки [ править ]
- ^ a b c d e f g h Уолке, Бернхард Х. Мобильные радиосети: сети, протоколы и производительность трафика. Западный Суссекс, Англия: Джон Вили, 2002. Глава 2.
- ^ a b Гуован Мяо ; Йенс Зандер; Ки Вон Сон; Бен Слиман (2016). Основы мобильных сетей передачи данных . Издательство Кембриджского университета . ISBN 1107143217.
- ^ a b c d e f Ки, П., и Смит, Д. Инжиниринг телетрафика в конкурентном мире. Elsevier Science, Амстердам, Нидерланды, 1999. Глава 1 (пленарная) и 3 (мобильная).
- ^ Вопросы 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.
