CC BY
47
21 декабря 2011 г. 16:25
"Инфокоммуниидционнр-упрдьлЕнческие сети, Расчвги оптимизация систем связи"
Математическая модель CDMA-соты с мягким хэндовером
Управление передачей обслуживания (хэндовер) - одна из самых важных функций, гарантирующих абоненту мобильность в сети связи. Для улучшений качества обслуживания абонентов и увеличения пропускной способности в сетях третьего поколения процедура жесткого хэндовера была заменена мягким хэндовером, позволяющим значительно сократить потери при передаче обслуживания. Б работе представлена математическая модель CDMA-соты с мягким двусторонним хэндовером. Получены аналитические выражения для расчета основных БВХ .
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 10-07-004 87-а).
Ключевые слова: мягкий хэндовер, управление доступом, Code Division Multiple Access (CDMA).
Башарин Г.П.,
д.т.н., профессор кафедры систем телекоммуникаций РУДН, [email protected]
Атерекова Т.В.,
аспирант кафедры систем телекоммуникаций РУДН, [email protected]
Штатнов С.В.,
аспирант кафедры систем телекоммуникаций РУДН, [email protected]
Введение
Выделяют несколько видов хэндоверов: жесткий, мягкий, мягчайший. При жестком хэндовере мобильная станция (МС) перед установлением сигнальных и разговорного каналов с новой базовой станцией (БС) разрывает соединение со старой БС. Наиболее характерным для CDMA является мягкий хэндовер, когда в процессе перемещения из соты в соту МС одновременно связана на одной частоте с двумя (двусторонний хэндовер) или более (многосторонний хэндовер) БС, соединенными с одним или разными контроллерами радиосети. Мягчайший хэндовер основан на том же принципе, что и мягкий, но происходит внутри одной БС, если она имеет несколько секторов [2, 3].
В данной работе рассматривается модель CDMA-соты с мягким двусторонним хэндовером. Получены аналитические выражения для вероятностей потерь новых вызовов и блокировки хэндовер-вызовов. Проведен численный анализ основных ВВХ при различных структурных и нагрузочных параметрах.
Физическая модель.
Рассмотрим процесс мягкого хэндовера в CDMA-соте для нисходящего канала (рис.1) 0. Предположим, что мобильная станция (МС), находящаяся в соте А, движется в направлении соты Б. По мере удаления от базовой станции (БС) А, уровень пилотного сигнала ухудшается, приближаясь к нижнему порогу. Если при этом уже присутствует сигнал соты Б с приемлемой величиной напряженности, способной улучшить качество соединения, то сигнал Б добавляется в активный набор и с этого момента МС располагает сразу двумя
24
одновременно действующими соединениями с БС. Если напряженность сигнала Б становится равной или лучше заданного нижнего порога, а напряженность суммарного сигнала превышает заданный верхний порог, то сигнал А изымается из активного набора.
между БС при мягком хэндовере
Построение математической модели
Будем рассматривать одну CDMA-соту, разделенную на две области: нормальную область (Normal area, NA) и область хэндовера (Handoff area, НА) (рис. 26). В нормальной области МС может быть соединена только с одной ближайшей БС, в зоне хэндовера - сразу с двумя ближайшими БС.
В системе предусмотрено С каналов, на которые поступают два пуассоновских потока (ПП) голосовых вызовов. Поток 1-заявок, соответствующий потоку новых вызовов, является ПП с интенсивностью Ап, поток 2-заявок (хэндовер-вызовы) — ПП с параметром Xh. Для краткости новые голосовые вызовы будем также называть «-вызовами, хэндовер-вызовы — /7-вызовами.
"Инфокоммуниканионно-упровленческие сети. Расчет и оптимизация систем связи'
Normal Area <NA)
I lando ver Area (H А) б)
Рис. 2. Выделение ЫА и НА в а) сети, 6) отдельной соте
Время пребывания вызова в соте (без прерывания обслуживания) имеет экспоненциальное распределение со средним значением ТсеІІ = /і• Время пребывания вызова в ЫА и НА также будем считать экспоненциально распределенными со средними и
7/м = Мш соответственно. Долю хэндовер-зоны в соте обозначим через у, у _ . Тогда
ггй
Хп(\ — у) := к'У — интенсивность поступления нового голосового вызова в ЫА, ЛпУ — интенсивность поступления нового голосового вызова в НА.
Обозначим интенсивность перехода голосового вызова из ЫА в НА через ОС := /Іду , а из НА в ЫА — через /У. На рис. За схематично представлены интенсивности переходов МС, а на рис. 36 — схема разделения канального ресурса в системе.
Рис. 3. Структурная (а) и канальная (6) схемы модели
Если в момент поступления п- заявки в СМО число свободных каналов больше, чем OйgйC, //- заявка поступает на обслуживание и занимает один канал на все время обслуживания, в противном случае //-заявка теряется, не оказывая дополнительного влияния на интенсивность поступлений породившего его ПП. Если в момент поступления //- вызова в СМО есть хотя бы один свободный канал, //-вызов принимается на обслуживание и занимает на все время обслуживания один канал. Если в системе нет свободных каналов, вновь поступивший //- вызов занимает место в буфере, рассчитанном на /‘ заявок, и ожидает освобождения канала (рис. 36). Обслуживание заявок происходит в соответствии со стратегией РСР$.
Отказ //- заявке в обслуживании может произойти в двух случаях:
1. Если в момент поступления //- вызова в системе заняты все С каналов и нет свободного места в
буфере. В этом случае вызов не будет принят в рассматриваемой соте, но продолжит обслуживание в «своей» соте.
2. Если при переходе /7 — вызова, ожидающего обслуживания в буфере, из НА в ЫА текущей соты в системе заняты все С каналов. В этом случае происходит прерывание обслуживания и вызов теряется.
/7 — вызов, ожидающий в очереди, может покинуть СМО с интенсивностью что соответствует окончанию разговора в зоне хэндовера, а также с интенсивностью , что соответствует уходу вызова в соседнюю соту. Длительности обслуживания, как //— заявок, так и // — заявок, являются независимыми случайными величинами, имеющими экспоненциальное распределение с параметром Д,.
Состояние системы может быть описано в виде вектора 5 = (/7,;/7;;///), где //, — число заявок в ЫА, //; — число заявок в НА, а /7/ — число заявок в буфере. Введем величину II := 11{ъ) = /7, +/7, числа занятых каналов в системе.
Пространство Л’ возможных состояний системы имеет вид:
5 = 5’, и$2, где
5, ={*:!/(«) £ С. да = 0}. (’•
.У, ={»:{/(*) = (’. О <т < г}.
Подпространства Бп и приема, //—и /?-вызовов, соответственно, имеют вид:
•У„ = {* € .У, :(/(*)<(’-«}.
Sh = {в € .V : 777 < г).
Подпространства Оп и он блокировки /7— и /? — вызовов, соответственно, имеют вид
.Ум = {*€.У :{/(*) = ('.«/ = /•}. (3)
.У/,: = {* 6 .У :!/(*) = С. О <т < г}
Для иллюстрации рассмотрим следующий пример.
Пример. Пусть в системе имеется 5 каналов, 3 из которых зарезервировано только для обслуживания //- вызовов, а также имеется буфер ёмкостью 2.
Для данного примера пространство Я возможных состояний системы, подпространства >ЧГ1 (Л’Л) приема
//- (//-) вызовов и 5» {.V*) блокировки //- (//-) вызовов имеют вид:
(2)
25
