Signaalinvoimakkuuden vaikutus EGPRSpalvelun

Transkriptio

1 Mika Vuori Signaalinvoimakkuuden vaikutus EGPRSpalvelun laatuun. Espoo Valvoja: Ohjaajat: Prof. Jorma Virtamo DI Timo Oikarinen FT Samuli Aalto

2 Sisällysluettelo Johdanto Yleistä EGPRS-palvelusta Mittausympäristö Tuloksia Johtopäätökset

3 Johdanto Diplomityö tehtiin Sonera Mobile Networks Oy:lle. Tavoitteena tutkia EGPRS-palvelun parannuksia pakettikytkentäiseen tiedonsiirtoon ja kuinka signaalinvoimakkuus vaikuttaa palvelunlaatuun.

4 Signaalinvoimakkuus Signaalinvoimakkuudella tarkoitetaan matkapuhelimen mittaamaa kantoaallon tehoa. Signaalinvoimakkuus suuri lähellä tukiasemaa ja pieni solun reunoilla.

5 Enhanced Data rates for GSM Evolution GSM-järjestelmän parannus. Tavoitteena suuremmat tiedonsiirtonopeudet. Suurentaa sekä piiri- että pakettikytkentäisten yhteyksien siirtonopeuksia. Yleensä kuitenkin EDGE = EGPRS. E C S D EDGE E G P R S

6 Pakettikytkentäisen tiedonsiirron protokollat R Um Abis Gb Gn Gi Sovellus Sovellus GTP GTP TCP/UDP UDP UDP TCP/UDP IP SNDCP SDNCP IP IP IP L2/PPP L2/PPP LLC RLC RLC BSSGP LLC BSSGP L2 L2 L2 L2 MAC MAC NW L2 NWL2 L1 L1 GSM RF GSM RF Abis Abis L1bis L1bis L1 L1 L1 L1 TE1 MS BTS BSC SGSN GGSN TE2 EGPRS vaikuttaa matkapuhelimen sekä tukiasema-alijärjestelmän protokolliin.

7 GSM-radiotie 8-PSK-modulointimenetelmän avulla radiotien bittinopeus kolminkertaistuu. 8-PSK herkempi radioyhteyden häiriöille

8 GSM-Abis Abis-rajapinnan siirtonopeudet yleensä 16 kbps / aikaväli, johtuen alkuperäisestä käyttötarkoituksesta (puheen välitys). EDGE:n tarjoamat suuremmat tiedonsiirtonopeudet vaativat Abisrajapinnalle muutoksia.

9 RLC/MAC RLC/MAC-kehyksen otsikon koodausta parannetaan. Yhdeksän erinopeuksista modulaatio- ja koodausluokkaa (MCS-1 MCS-9). Virheistä toipumista parannetaan inkrementaalisen redundanssin avulla

10 Linkkiadaptaatio Tarkoittaa radioyhteyden olosuhteisiin parhaiten soveltuvan modulaatio- ja koodausluokan valintaa. Tavoitteena suurin mahdollinen tiedonsiirtonopeus. Modulaatio Siirtonopeus / aikaväli (kbps) MCS-1 GMSK 8.8 MCS-2 GMSK 11.2 MCS-3 GMSK 14.8 MCS-4 GMSK 17.6 MCS-5 8-PSK 22.4 MCS-6 8-PSK 29.6 MCS-7 8-PSK 44.8 MCS-8 8-PSK 54.4 MCS-9 8-PSK 59.2

11 Inkrementaalinen redundanssi original data 1/3 coded data 1st xmission r = 1/1 r = 1/1 1st decoding attempt 2nd xmission r = 1/1 r = 1/2 2nd decoding attempt 3rd xmission r = 1/1 r = 1/3 3rd decoding attempt Vastaanottaja tallentaa virheellisesti vastaanotetun RLC/MAC-kehyksen. Lähettäjä lähettää samasta kehyksestä lisäinformaatiota. Näistä kahdesta osasta pyritään muodostamaan alkuperäinen kehys. Erona uudelleenlähetykseen: myös virheellistä osaa käytetään apuna dekoodauksessa.

12 Mittausympäristö ja -menetelmät Abis Gb Gn Gi Intranet BTS BSC SGSN GGSN FTP-sovellus NetHawk FTP-palvelin Mittaukset suoritettiin laboratorio-olosuhteissa. FTP-sovelluksen keskimääräistä tiedonsiirtonopeutta mitattiin signaalinvoimakkuuden funktiona. Nethawk-analysaattorilla mitattiin tiedonsiirron modulaatio- ja koodausluokkia.

13 FTP-sovelluksen downlinktiedonsiirtonopeus FTP-sovelluksen saama downlink-suunnan siirtonopeus laboratorio-olosuhteissa Siirtonopeus / bps Signaalinvoimakkuus / dbm Käytössä 2 aikaväliä downlink-suuntaan (teoreettinen maksimi bps)

14 Downlink-tiedonsiirron modulaatio- ja koodausluokat Eri modulaatio- ja koodausluokkien käyttöaste downlinktiedosiirrossa 100 Käyttöaste / % MCS-1 MCS-2 MCS-3 MCS-4 MCS-5 MCS-6 MCS-7 MCS-8 MCS-9-95dbm -90dbm -85dbm -80dbm -75dbm -70dbm -65dbm -60dbm -55dbm -50dbm -45dbm -40dbm -35dbm Signaalinvoimakkuus / dbm MCS-9 käytetyin aina signaalinvoimakkuuteen 80dBm saakka GMSK-modulaatio käytössä ainoastaan kaikkein heikoimmilla signaalinvoimakkuuksilla.

15 FTP-sovelluksen uplinktiedonsiirtonopeus FTP-sovelluksen saama uplink-suunnan siirtonopeus laboratorio-olosuhteissa Siirtonopeus / bps Signaalinvoimakkuus / dbm Käytössä 1 aikaväli uplink-suuntaan (teoreettinen maksimi bps)

16 Uplink-tiedonsiirron modulaatioja koodausluokat Eri modulaatio- ja koodausluokkien käyttöaste uplinktiedonsiirrossa 100 Käyttöaste / % MCS-1 MCS-2 MCS-3 MCS-4 MCS-5 MCS-6 MCS-7 MCS-8 MCS-9-95dbm -90dbm -85dbm -80dbm -75dbm -70dbm -65dbm -60dbm -55dbm -50dbm -45dbm -40dbm -35dbm Signaalinvoimakkuus / dbm MCS-9 käytetyin aina signaalinvoimakkuuteen 85dBm saakka GMSK-modulaatio käytössä ainoastaan kaikkein heikoimmilla signaalinvoimakkuuksilla

17 Verkon kiertoaikaviive Signaalinvoimakkuuden vaikutus kiertoaikaviiveeseen RTT / ms IP-paketin koko 1500 tavua IP-paketin koko 60 tavua dBm -90dBm -85dBm -80dBm -75dBm Signaalinvoimakkuus / dbm -70dBm -65dBm -60dBm -55dBm -50dBm -45dBm -40dBm -35dBm Signaalinvoimakkuus vaikuttaa kiertoaikaviiveeseen ainoastaan tiedonsiirtoajalla.

18 Suorituskyvyn simulointituloksia Siirtonopeus / bps Mittaustulosten vertailua simulointeihin C/I / db Mitatut Simulointi 1 Simulointi 2 Simulointi 1: Ainoastaan MCS-9 ja IR Simulointi 2: Ideaalinen linkkiadaptaatio Mittausten tulokset samankaltaisia simulointien kanssa. Pienellä signaalinvoimakkuudella päästiin jopa suurempiin tiedonsiirtonopeuksiin.

19 Johtopäätökset EGPRS-palvelun siirtonopeudet selvästi GPRS-palvelun siirtonopeuksia suurempia. Signaalinvoimakkuus vaikuttaa merkittävästi tiedonsiirtonopeuksiin.

20 Kirjallisuutta Anders Furuskär, Jonas Näslund, Håkan Olofsson 1999: EDGE Enhanced Data rates for GSM and TDMA/136 Evolution. Halonen Timo, Romero Javier, Melero Juan 2002: GSM, GPRS and EDGE Performance Evolution towards 3G/UMTS. Molkdar Davood, Featherstone Walter 2002: System Level Performance Evaluation of EGPRS in GSM Macro-cellular Enviroments. Lindheimer Christofer, Mazur Sara, Molnö Johan, Waleji Magnus 2000: Third Generation TDMA.

21 Kiitos!