CC BY
37
Таблица 2
Интервал С thresh jieljivg С thresh jiel _ шах " thresh Jel
1 0 0 0
11 0.004 0.010 0.10
III 0.006 0.015 0.30
IV 0.008 0.020 0.40
Из табл. 2 следует, что порог 8гтЛ ла, используемый при проверке возможности удаления
существенно превышает порог 8,гаЛ аМ =0.005, используемый при добавлении соседских отношений. Это обусловлено тем, что соседство, добавленное между сотами с невысоким уров-
нем перекрытия, должно быть гарантированно удалено, в случае признания данного соседство неэффективным.
Таким образом, в статье получены критерии добавления "пропущенных" и удаления неэффективных соседских отношений. Используемый критерий уровня перекрытия сот адаптирован применительно к решаемой задаче. Описаны принципы использования имеющейся сетевой статистики для построения эффективного вычислительного алгоритма оптимизации списков соседних сот. Предлагаемый алгоритм учитывает архитектуру, методы планирования и управления трафиком сети.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. 3GPP TS 45.008 V7.5.0 (2006-9); Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network: Radio subsystem link control (Release 7).
2. Кузнецов.VI. А., ПолнуценкоД. И., Рыжков A. E., Си вере M. А. Хэндовер в сетях GSM 900/1800// Труды Международной академии связи. 2002. № 2.
3. Заездный А. М. Основы расчетов по статистической радиотехнике. М.: Связь. 1969.
4. BSC SI2, Supplementary References. Nokia Electronic Document (NED).
Морилло П. Л.
Оценка пропускной способности сети мобильной связи (на примере СОМА2000 IX ЕУ-ОО)
На практике сеть СЭМА2000 IX ЕУ-БО скоростной передачи данных накладывается на существующую сеть СОМА2000 IX. При развёртывании наложенной сети возникает проблема оценки параметров сессий скоростной передачи данных.
При оценке средней скорости передачи в прямом и обратном каналах исходим из равномерного распределения абонентских станций в зоне обслуживания. Полагаем, что радиус сектора базовой станции стандарта СОМА2000 1X ЕУ-ОО совпадает с радиусом сектора базовых станций стандарта СЭМА2000 IX в городе.
В сети СЭМ А2000 1X ЕУ-ЭО оценка пропускной способности обратного канала показывает сколько абонентов можно взять на обслуживание, а оценка пропускной способности прямого канала характеризует качество обслуживания этих абонентов.
В данной статье приводятся результаты оценки секторной пропускной способности обратного и прямого каналов с учетом внутрисистемных по-
мех. коэффициента влияния соседних сот, потерь при распространении радиоволн, параметров секторизации соты, коэффициента загрузки сот в час наибольшей нагрузки (ЧНН) и др.
При оценке пропускной способности обратного канала будем считать, что помеховое воздействие на приёмник базовой станции при приеме полезного сигнала оказывают шум линейного тракта приемника (ЛТП) и сигналы соседних активных абонентских станций. Отношение сигнал/помеха на выходе коррелятора приемника можно оценить из выражения [1].
BS 2
Я тнк
2PBS
RA* min
В
kj0{w-\)+
где =1,38x 10 2? Дж/К - постоянная Боль-цмана; Т = Т0 (W — 1)— шумовая температура
ЛТП, Та = 290 К: IV - коэффициент шума ЛТП.
- 1) ^яхтш ~ мощность взаимных помех, исходящих от активных абонентов данного сектора данной соты (с учетом того, что по одному из каналов передается полезный сигнал); 5 М^тт - мощность взаимных помех, исходящих от активных абонентов соседних сот (секторов); 8 - коэффициент вносимых помех соседних секторов (сот); Му - число активных абонентов в секторе соты; А/7 - ширина спектра сигнала;
РЦхтт ~ требуемый минимальный уровень мощности сигналов на входе ЛТП базовой станции ВБ (Рдд. Ып > Р^ . Р^ - чувствительность ЛТП В Б), а - фактор активности услуги.
Зададимся требуемым качеством связи и коэффициентом загрузки сети и оценим число каналов трафика на сектор (или в соте) при передаче данных. Потенциальное количество пользователей мобильного Интернета найдем для ЧНН в секторе при условии равномерного распределения абонентов по зоне обслуживания для значений загрузки сети 25, 50 и 100%. В установившемся режиме функционирование сеть по обратному каналу можно описать в виде многоканальной системы массового обслуживания (СМО) с ожиданием и очередью (модель Эрланга С).
Рассмотрим случай единичного запроса, полагая, что при запросе по обратному каналу
система передает файл размером У1!Р = 14 Кбайт = Ко. I и чес I во пользователей мобильного Интернета.
114688 бит. Практика показывает, что при работе в режиме мобильного Интернета среднее время доступа к системе и сетевая задержка составляют Г, = 3 с, средняя задержка на организацию очереди зависит от системы обслуживания запросов пользователей Т2, а время загрузки - от скорости передачи в обратном канале Г,. Определим интервал работы таймера "неактивности", по истечении
которого канал разрывается, ГА = 10 с.
Суммарное количество бит, которое передается при одном запросе можно определить по формуле:
к =
Т ир
ЦР
Я
(, ВЕЯ%
I +-
100%
где Л - скорость кода, характеризующая вносимую избыточность.
Оценим время загрузки:
К
т3 =
Т ир
где С - скорость передачи данных в обратном канале.
Определим допустимое число абонентов мобильного Интернета в секторе с учетом загруженности сети 8 = 25, 50 и 100 %. Результаты расчетов приведены в табл. 1.
Таблица 1
приходящихся на сектор базовой станции в ЧНН
с. Й. N. Ао' т,+т,+т3. N..
кбит/с % кап. % Эрл с с а бон.
1 12.5 0.067 18.147 222
25 22 2 13.3 0.14 18.22 236
5 14.6 0.409 18.489 259
1 10,2 0.067 18.147 181
9.6 50 19 2 II 0,152 18.232 195
5 12,2 0,452 18.532 217
1 6,7 0,083 18.163 119
100 14 2 7,3 0.18 18,26 130
5 8.25 0,55 18.63 147
1 2.3 0.031 4,261 500
25 7 2 2.6 0,063 4,293 566
5 3.15 0.196 4,426 685
1 1,75 0.039 4.269 381
153,6 50 6 2 2,05 0,084 4.314 446
5 2.55 0,24 4,47 555
1 1.25 0,032 4.262 272
100 5 2 1.5 0.084 4.314 326
5 1.9 0,234 4,464 413
Обозначения: X количество запросов в секунду-, поступающих от одного пользователя; 1/ц средняя продолжительность обслуживания одной заявки: .V - количество каналов; /> и(N. Я/ц) вероятность задержки доступа; =
Анализ данных приведенных в табл. 1, показывает. что чем выше скорость передачи, тем большее количество разрядов передается в фиксированном временном интервале и тем меньшая задержка загрузки файла в обратной линии связи. С увеличением количества каналов (или с уменьшением скорости передачи) в интервале от 5-22, объем трафика, передаваемого пользователем, не уменьшается в одинаковой пропорции, благодаря постоянному значению параметра Т4. При увеличении скорости передачи данных увеличивается допустимое количество абонентов, из-за значительного уменьшения передаваемого объема трафика в каждом запросе абонента.
В системе скорость передачи данных в обратном канале динамически регулируется в зависимости от загруженности сектора базовой станции графиком и условий распространения радиоволн на трассе. То есть, при увеличении загрузки сектора растет уровень интерференционного шума. Это приводит либо к уменьшению зоны обслуживания из-за того, что мощность передатчика абонентской станции не достаточна для обеспечения требуемого соотношения сигнал/помеха на входе приемника базовой станции, либо к уменьшению скорости передачи при заданной зоне обслуживания. Таким образом, распределение скоростей
Оценим пропускную способность прямого канала. В системе СОМА2000 IX ЕУ-БО обслуживание абонентов в прямом канале осуществляется во времени последовательно. Эффективность систем СБМА2000 IX ЕУ-ЭО при работе в режиме передачи скоростных данных обеспечивается за счет:
предсказания допустимой скорости передачи по текущему соотношению сигнал/помеха;
адаптации параметров радиоинтерфейса (вида модуляции, относительной скорости кодирования и скорости передачи) в зависимости от помеховой ситуации в точке приема МБ;
передачи данных обратного канала имеет вид концентрических окружностей с центром в точке расположения антенны базовой станции (в дальнейшем зону, в которой обеспечивается одна и та же скорость передачи, будем называть сегментом зоны обслуживания базовой станции).
Результаты позволяют оценить вероятность нахождения абонентов в зоне обслуживания сектора и среднюю пропускную способность обратного канала.
Оценка помехового воздействия позволяет определить среднее число активных абонентских станций с разными скоростями передачи, которые находятся в секторе базовой станции в ЧНН. Внешний периметр зоны обслуживания для определенной скорости передачи рассчитывается из энергобаланса обратного канала с учетом установившегося режима функционирования сети и максимально допустимого количества абонентов мобильного Интернета, взятых на обслуживание в секторе наложенной сети. Результаты оценки количества абонентов мобильного Интернета, которых может взять сектор ВБ на обслуживание, вероятность нахождения абонентов в зоне обслуживания при соответствующих скоростях передачи данных, а также средняя пропускная способность сектора представлены в табл. 2.
Таблица 2
специальных алгоритмов распределения тайм-слотов между пользователями (планировщиков каналов);
гибридной схемы автоматически повторяемого запроса (Н-АЯО) и возрастающей избыточности досрочного окончания передачи.
Помехи на входе приемников абонентских станций, находящихся в зоне обслуживания базовой станции, представляют собой сумму помех от базовых станций соседних секторов, т. е.:
*=I
Распределение абонентских станции в зоне обслуживании обратного канала
Параметр Скорость передачи данных, кбит/с Средняя пропускная способность в секторе, кбит/с Количество абонентов на обслуживание
9,6 19,2 38,4 76,8 153,6 при 6, %
25 50 100
Вероятность нахождения в зоне обслуживания 0,05 0,05 0,1 0,4 0,4 97,44 455 359 207
Вероятность задержки доступа - 2 %.
где Рк - мощность сигналов соседних базовых станций к; К - количество соседних секторов; Дос- коэффициент ортогональности сигналов, принимаемых от соседних секторов; Lk - потери распространения сигналов, принимаемых от соседних секторов.
Таким образом, отношение сигнал/помеха на входе приемника абонентской станции пользователя при предоставлении услуги передачи данных можно предоставить в виде:
ж , _ Е„ W Jf aU)P0L0 ср TV, Rp^ м +
W W a tJ)PL
_ _ \ _о о_
~~ Z-. А .Г *
*=l /J—1
где a"1 - мощность луча на/входе Rake приемника; J ' количество Rake приемников в мобильной станции; W - полоса частот, занимаемая радиосигналом; R - скорость передачи данных; р, 1 -фактор активности услуги; N0 — спектральная плотность мощности шума линейного тракта приемника; Р0 — мощность передаваемого сигнала базовой станции.
В прямом канале в каждый момент времени обслуживается только один пользователь. Временная структура прямого канала состоит из кадров (фреймов) длительностью 26,6 мс. Все кадры состоят из 16 слотов длительностью по 1,67 мс.
что соответствует 2048 чипам. Передача данных в прямом канале осуществляется на фиксированных значениях скорости при различных видах модуляции и размерах пакетов (слотов). Скорость и количество слотов для передачи данных назначаются планировщиками каналов в зависимости от условий, в которых оказываются пользователи. Благодаря этому, количество ошибочных пакетов сокращается и пропадает необходимость в повторной их передаче. Такое решение позволяет рационально использовать радиоресурсы сети.
Зона обслуживания базовой станции по прямому каналу передачи делится на сегменты, в пределах которых обеспечивается максимально возможная скорость передачи, и имеет вид концентрических окружностей с центром в точке расположения антенны базовой станции. Каждому значению скорости передачи соответствует минимально необходимое соотношение сигнал/помеха в канале трафика, требуемое для работы радиолинии с заданным качеством и надежностью. В табл. 3 приводятся среднее используемое количество слотов при передаче данных одного запроса и показатели средней пропускной способности сектора базовой станции для разных типов планировщиков при равномерном распределении пользователей по зоне обслуживания. Следует отметить, что повышение качества предоставления услуг скоростной передачи данных, т. е. применение планировщиков каналов с более совершенными алгоритмами обслуживания, приводит к уменьшению средней пропускной способности сектора.
Таблица 3
Средняя пронускная способность прямого канала
Параметр Скорость в каналах трафика, кбит/с Средняя пропускная способность, кбит/с
38,4; 76.8 и 153.6 307.2 614.4 921,6 1228.8; 1843.2 и 2457,6 Тип планировщика
Round Robin Equal Latency Relative Fairness
Вероятность нахождения в зоне 0,19 0.17 0,28 0,2 0,16 657 437 410 < ''max Amin -*>
F. слотов 7856,5; 3928,2; 1964,1 1088,4 544,2 362,8 272,1; 181,4; 136,1
Обозначения: £т„/£тш отношение максимальной и минимальной задержек; /•" среднее используемое количество слотов при передаче данных одного запроса.
Систему CDMA EV-DO по прямому каналу можно отнести к одноканальным СМО с очередью, т. е. к таким, где застав систему занятой, абонент становится в очередь и ожидает обслуживания до тех пор, пока система не освободится. При классификации СМО характеристика прямого каната системы EV-DO записывается в виде m/G/1 с очередью. Это означает, что входящий поток - пу-ассоновский, время обслуживания распределено по нормальному закону и в системе имеется один канал обслуживания. Каждый переданный кадр содержит две части - служебной информации и трафика пользователя. Трафик пользователя занимает 78,125 % длительности каждого кадра.
Рассмотрим случай, когда используется планировщик типа Round Robin, который равномерно распределяет ресурсы радиоканала между активными пользователями.
Используя данные распределения абонентов по зоне обслуживания (табл. 2), можно определить требуемую пропускную способность сектора базовой станции прямого канала в ЧИН. чтобы
Анализ данных, приведенных в табл. 4, показывает, что максимальное допустимое количество абонентов мобильного Интернета в секторе базовой станции достигает величины 359. При этом средняя скорость передачи данных, приходящаяся на одного абонента, не превышает 113 кбит/с. Если число абонентов, взятых на обслуживание по обратному каналу, превышает допустимую величину, то необходимо увеличить пропускную способность сети в данном районе.
обслужить заданное количество абонентов, взятых на обслуживание по обратному каналу. При расчете принимается во внимание, что среднее время сессии Тс = 67 мин. количество запросов в среднем за сессию » = 15 ед./с. BER = 10-3, скорость кода стандартная (1/5 или 1/3), средний интервал установления сессии Туе с = 1,5 с, средний интервал установления соединения Ту соед = 0.25 с. Требуемая пропускная способность (кбит/с) в прямом канале рассчитывается по формуле
V
£ т /-1 01*'
1с *=1
где п - градация скоростей передачи данных по прямому каналу; Ж - средний переданный объем трафика в одном запросе сессии IV = 40 Кбайтов.
В табл. 4 приведены результаты оценки требуемой пропускной способности секгора базовой станции в ЧИН и средней скорости передачи данных на одного абонента с учетом загруженности сети 8 = 25. 50 и 100 % без ограничения длины очереди.
Таблица 4
Из табл. 4 также видно, что при числе абонентов в секторе 455 (система загружена на 25 %) требуемая пропускная способность превышает максимально допустимое значение из-за большого числа абонентов, взятых на обслуживание по обратному каналу. Поэтому потребуется перераспределение трафика (ПР.Т) между соседними базовыми станциями посредством эстафетной передачи абонентов, находящихся в секторе на границе зоны обслуживания.
Пропускная способност ь сектора
Cxepvrn. • какая Ж'Х трхфкха. кбнт>г
38.4. 76.8.153.6 307,2 614.4 921.6 1228,8, 1843,2. 2457,6 Параметр
Н«*ш Van Ни* Vn Nrfj Vv N«i> »и Н..7» Чгт Vt S Т» Z v.,
: «о аб г£ кг к »6 Кбит/с аб чбкт/с аб fUmic аб tUnrlc кбнт#с аб с % кбиз*с
455 86 128,56 77 12734 '127 209,73 '91 149,81 73 119,85 681,59 ПРТ 100 ПРТ
359 68 101,78 6] 100,77 ' 101 165,98 " 72 118J6 57 94,84 538,94 3,6 2,688 85,5 113
.207 39 59.36 35 58,71 ' 58 96.70 '41 69.07 33 55.26 313.06 0,4 0>» 49,3 287.8
Обозначения Н<* - число абонентов в секторе в ЧНН, N«h- чнело абонентов в сегменте зоны обслуживания со скорость» и »- номер сегмента тоны обслуживания, котораясоответствуетопре деленной старости передачи данных. Vn- требуемая про пускная способность, притоаяшаягяна абонентов, передающих данные в своем сегменте зоны обслуживания: S - число пользователей в очереди на слот.Тг- врем я задержки в очереди. Z -■занятность временны* слотов. Vtt- средняя с взросл, приходящаяся на абонента в прямом канале. ПР Т - перераспределение трафика
В данной статье изложена методика оценки пропускной способности сети мобильной связи стандарта СЭМА2000 IX ЕУ-ИО при предоставлении услуг скоростной передачи данных, учитывающая влияние многих факторов. Данная методика может быть использована при планировании наложенной сети.
Как показали результаты анализа, большое влияние на пропускную способность оказывают
сетевая загрузка и применение планировщиков каналов с более совершенными алгоритмами обслуживания.
Особое место в оценке параметров загрузки и качества предоставления услуг занимает средняя скорость, приходящаяся на абонента в прямом канале. Указанный фактор может говорить о необходимости увеличения пропускной способности сети в определённом районе зоны обслуживания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гол ант Г. 3. Мобильный Интернет в сетях CDMA2000, под ред. Бабкова В. Ю. СПб: ИА "Энергомашиностроение", 2007, С. 137.
2. Youngseok Lee. Measured TCP Performance in CDMA lx EV-DO Network, School of Computer Science
& Engineering. Chungnam National University Dacjon. Korea, 2006. P. 10.
3. Choi E. H., Choi W„ Andrews J. G. Throughput of the lx EV-DO System with Various Scheduling Algorithms. The University of Texas, USA. 2004. P. 5.
Дюгуров Д. В. Принципы построения университетской сети
с открытой инфраструктурой
Введение
Создание и рациональное использование общих вычислительных ресурсов - одна из важнейших задач информатизации в целом. Возможность масштабирования сетей, интеграции между собой уже созданных сегментов напрямую зависит от выбранных сетевых платформ. Особую актуальность эта проблема приобретает в профильных вузах. В данном случае учебному заведению необходимо решать сразу несколько задач:
подготовка специалистов (программистов, системотехников, специалистов по безопасности информации и пр.), зачастую в отрыве от реальных производств;
поиск источников финансирования; соответствие технической базы требованиям времени;
обеспечение функционирования и развития 1Т отрасли в регионе.
Для этого учебное заведение должно обладать высококлассными специалистами из числа профессорско-преподавательского состава, "рабочей силой" - студентами и средствами разработки. Одним из таких инструментов должна быть распределенная сеть, состоящая из мощных вычислительных машин, адекватных им операционных
систем и сред разработки. Использование такого комплекса позволит учебному заведению получать заказы, выполнять реальные проекты и погружать студентов в производственную среду без ущерба для учебного процесса и с огромной практической пользой.
В качестве решения перечисленных задач предлагается проект вычислительной сети вуза (на примере факультета информационных технологий и вычислительной техники Удмуртского государственного университета - Уд ГУ, имеющего компьютеры, серверные операционные системы Microsoft Windows Server 2003 SP2. клиентские операционные системы Windows ХР Professional SP 2 и лицензионные средства разработки, распространяемые для высших учебных заведений). Масштабы данной сети сопоставимы с сетью крупного промышленного предприятия. Следует также отметить, что использование студентами лицензионного программного обеспечения, установленного на факультетских серверах, позволяет повысить культуру будущих специалистов и сократить количество ошибок в создаваемой ими продукции.
Наличие данного инструмента должно порождать особые содружества студентов. Так.
