Diplomityöseminaari

Transkriptio

1 Diplomityöseminaari Jussi Vesterinen Aiheena: Implementation of Admission Control in a CDMA Network Simulator Työn valvoja: Prof. Sven-Gustav Häggman

2 Työn tavoitteena on tutkia CDMA-verkon pääsynhallintaa (admission control) Työssä käytettävä simulointiohjelma: NetSim Tavoitteena on myös NetSim-ohjelman kehittely, siten että parhaaksi todettu pääsynhallinta-algoritmi sisällytetään uuteen NetSim:n versioon.

3 Pääsynhallinnan optimaalinen toteutus on CDMAverkoissa erittäin tärkeää, koska jokainen uusi käyttäjä lisää verkon häiriötasoa. Häiriötason pitäminen alhaisena on tärkeää, jotta puhelut eivät katkeaisi, ja jotta käynnissä olevien puheluiden laatu säilyisi korkeana. Toisaalta mitä alhaisempi häiriötaso, sitä useammalta käyttäjältä joudutaan estämään pääsy verkkoon.

4 Mahdollisia pääsynhallintamenetelmiä Tukiaseman kokonaisvastaanottotehoon perustuva Käytössä NetSim:ssä. Onko nyt käytössä oleva tehon raja-arvo optimaalinen? Naapurisolujen aiheuttama häiriö huomioidaan automaattisesti. Käyttäjien lukumäärään (kuormaan) perustuva Yksinkertainen toteutus, mutta tehokäyrän muotoa ei huomioida. Monimutkaisemmassa toteutuksessa naapurisolujen häiriö huomioidaan. Laatuperusteinen Erilaisia toteutustapoja useita, esim. SIR-, BER- ja FER-pohjainen. SIR-pohjainen yleisin, missä verkon jäljellä olevat resurssit lasketaan SIR-arvon avulla. Soveltuu verkkoihin, joissa tehonsäätö perustuu tehotasoon, eikä SIRarvoon.

5 Jotta ei pääsynhallinta-algoritmien vertailu olisi mahdollista, tarvitaan tiedot seuraavista suureista: Generoitu liikenne, eli kaikkien puheluyritysten lukumäärä Epäonnistuneiden puheluyritysten lukumäärä Huonolaatuisten puheluiden lukumäärä Verkosta huonon laadun vuoksi pudotettujen puheluiden lukumäärä Vertailu tapahtuu ns. kustannusfunktion avulla. Lisäksi on määritettä huonolaatuisten ja pudotettujen puheluiden painokertoimet.

6 GoS = Pbl + wdrpdr + wbad Pbad Rx power level P bad P dr? P bl Interference Load Load increase caused by a new user

7 NetSim on c-kielellä toteutettu DS-CDMA verkkosimulaattori. Kehitetty alun perin Tietoliikennelaboratoriossa vuonna 1995, mutta sen kehitystyö jatkuu siis edelleen. Sisältää ihmisten käyttäytymistä mallintavat ohjelmalohkot (puhelujen syntyminen, puhelujen pituus, käyttäjien nopeudet ym.) Sisältää myös kaikki tärkeimmät toiminnot verkon kontrolloimiseksi (pääsynhallinta, tehonsäätö, laadun tarkkailu jne.) Simuloinneilla voidaan tarkastella mm. käyttäjien lukumäärää, SIRarvoja, tehotasoja, verkosta pudotettuja puheluita, blokattuja puheluita jne.

8 Alue kuvaa Helsingin keskustaa, siten että kartan yläosassa on rautatieasema ja viistosti kulkeva katu on Mannerheimintie. Yhteensä 7 tukiasemaa, simulointireitti on piirretty kuvaan. Reitin pituus on 2630 m.

9 Number of users BS#0 BS#1 BS#2 BS#3 BS#4 BS#5 BS#6 Total Time (s)

10 Simuloinnit on tehty kuormittamalla verkkoa voimakkaasti, ts. verkko on ylikuormitettu. Tarkasteluväliksi on valittu s. Transitiovaiheen tapahtumia ei siis ole huomioitu. Koko verkon sekä keskimmäisen solun tulokset on laskettu erikseen. Keskimmäisen solun tapaus poikkeaa muista soluista siinä, että se saa eniten häiriötä naapurisoluista. Simuloinnit on suoritettu kahdella eri kustannusfunktion painokerroinparilla (3 10) ja (2 5).

11 0.8 Cost function (3 10), whole network Cost Interference#1 Interference#2 Load#1 Load#2 SIR FER Threshold nr.

12 0.5 Cost function (2 5), whole network Cost Interference#1 Interference#2 Load#1 Load#2 SIR FER Threshold nr.

13 0.8 Cost function (3 10), cell#0 Cost Interference#2 Load#1 Load#2 SIR FER Threshold nr.

14 0.8 Cost function (2 5), cell#0 Cost Interference#2 Load#1 Load#2 SIR FER Threshold nr.

15 Kaikki testatut algoritmit näyttävät toimivan vähintäänkin tyydyttävästi. Mikäli verkkoa kuormitettaisiin normaalisti, ei eroja eri algoritmien välillä todennäköisesti edes huomaisi. Mikäli tilannetta tarkastellaan koko verkon kannalta, osoittautuu interferenssiin ja FER-arvoon perustuvat algoritmit hieman muita paremmiksi. Mikäli tarkastellaan vain verkon keskimmäistä solua, osoittautuu, että FER-arvoon perustuva algoritmi on selvästi muita parempi.