Исследование влияния процедуры Хэндовера на качество услуг в сетях UMTS – часть 1

Коммуникации и связь      Постоянная ссылка | Все категории

На правах рукописи

АКСЕНОВ

СЕРГЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕДУРЫ ХЭНДОВЕРА НА КАЧЕСТВО УСЛУГ

В СЕТЯХ UMTS

Специальность 05.13.13 – Телекоммуникационные системы и компьютерные сети

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург

2008

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича

Научный

руководитель

доктор технических наук, профессор Мстислав Аркадьевич Сиверс

Научный

консультант

кандидат технических наук

Александр Николаевич Волков

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор

Сергей Борисович Макаров

кандидат технических наук, доцент

Михаил Алексеевич Кузнецов

Ведущее

предприятие

ФГУП ЛОНИИС (Санкт-Петербург)

Защита состоится «____»__________2008 года в _____ часов на заседании диссертационного совета Д 219.004.02 при Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича по адресу: 191186 Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, д.61, ауд. 205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного отдела.

Автореферат разослан «____»__________2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент В. Х. Харитонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. С 2007/г. в России крупнейшими сотовыми операторами начато строительство сетей третьего поколения – UMTS, на основе технологии WCDMA.

Существует множество процедур, отражающих качество функционирования мобильных сетей, но одной из основных является процедура хэндовера. Ее успешность и эффективность влияют не только на формирование оценки качества сервисов потребителем, но и на работоспособность сети в целом.

Для операторов сотовой связи, планирующих развитие и дальнейшую оптимизацию универсальных мультисервисных сетей третьего поколения, основанных на технологии WCDMA, с целью повышения объема и качества предоставляемых услуг, задача оптимизации параметров, влияющих непосредственным образом на функционирование сети в целом, является актуальной и насущной.

Объектом исследования является мультисервисная сеть мобильной связи UMTS.

Предметом исследования является процедура хэндовера в сетях UMTS.

Целью работы является повышение эффективности и конкурентоспособности сетей UMTS посредством оптимизации алгоритма и параметров мягкого хэндовера.

Научная задача заключается в разработке оптимизированного алгоритма хэндовера, обеспечивающего повышение эффективности функционирования и увеличение емкости сети с поддержанием требуемого качества обслуживания.

Методы исследований. В работе использовался математический аппарат теории вероятностей, статистической теории распространения радиоволн, методы математической статистики. Экспериментальные исследования проведены с использованием пакета математического, статистического и имитационного моделирования MATLAB.7.01 и программных средств Mathcad.2000.

Достоверность полученных результатов подтверждена адекватным применением математических методов, корректностью постановок решаемых задач, вводимых допущений, ограничений и формулировок выводов; соответствием применяемых моделей физическим процессам в системах связи с подвижными объектами; адекватностью выбранных методов исследования особенностям решаемых задач; непротиворечивостью полученных результатов расчетам и известным частным результатам предшествующих исследований, основным положениям стандартов 3GPP и техническим характеристикам оборудования сети; результатами экспериментов; использованием результатов работы при построении реальных сетей UMTS, о чем свидетельствуют акты внедрения.

Научная новизна. В большинстве проведенных ранее исследований емкости нисходящего направления (Downlink, DL) в CDMA-сетях процесс мягкого хэндовера упрощен. К примеру, в некоторых исследованиях хэндовер основан на определении дистанции, т. е. решение о хэндовере принимается на основе анализа удаления мобильной станции (MS) от базовой (BS). В других – интерференция, создаваемая абонентом при мягком хэндовере, аппроксимируется как удвоение интерференции от абонента вне процесса мягкого хэндовера.

Явление интерференции в DL, возникающее при мягком хэндовере, сильно зависит от местоположения мобильной станции, и эта совокупность процессов описывается сложными алгоритмами, представленными в данной работе, а не простым удвоением мощности.

Кроме этого, в отличие от ранее опубликованных материалов, в данной работе всесторонне анализируется влияние мягкого хэндовера на нисходящее направление в WCDMA-сетях. Предлагается метод оптимизации мягкого хэндовера, нацеленный на максимизацию емкости в DL, и схема регулировки мощности. Эффективность предлагаемой схемы и ее осуществимость проверялись и сравнивались со схемой сбалансированного контроля мощности, принятой 3GPP. Результаты показывают, что оптимизированный алгоритм мягкого хэндовера и предлагаемая схема контроля мощности имеют большую, по сравнению с UTRA-алгоритмами, эффективность с точки зрения увеличения емкости в DL. В анализ эффективности системного уровня включены быстрый контроль мощности в DL и начальная схема выбора сот, что в ранее опубликованной литературе было затронуто частично или упрощено. Выигрыш мягкого хэндовера рассматривается и сравнивается при трех схемах контроля мощности и выбора сот.

В работе определяется взаимосвязь между макроразнесением и назначением дополнительных ресурсов, что ранее в явном виде не было представлено.

Принимая во внимание усложнение и увеличение сигнализационной нагрузки при реализации мягкого хэндовера, возникающей при вводе в активный набор дополнительной базовой станции, размер активного набора рекомендуется оставлять равным двум. Подобные выводы в ранее опубликованных работах не встречались.

Практическая ценность. Предложенный подход к оптимизации алгоритма мягкого хэндовера может быть использован при разработке и эксплуатации компьютерных систем моделирования и расчета ресурсов сети и радиопокрытия, применяемых при планировании сети WCDMA 3G. Результаты проведенного исследования применимы для практических приложений при проектировании операторами сотовой связи новых систем управления ресурсами радиосети 3G и оптимизации действующих. Результаты также могут быть использованы в образовательном процессе высших учебных заведений связи, при написании учебников и учебных пособий, при разработке перспективных систем связи.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в практическую эксплуатационно-техническую деятельность Северо-Западным филиалом ОАО «МегаФон», Санкт-Петербургским филиалом ОАО «ВымпелКом», в учебный процесс Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М. А.Бонч-Бруевича и используются в научных разработках пакетов учебных программ и постановке лабораторно-практических курсов, что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Апробация результатов и публикации. Автором было выполнено восемь докладов на конференциях, семинарах и симпозиумах, материалы опубликованы в девяти работах. Основные результаты работы докладывались на международном телекоммуникационном симпозиуме «Мобильная Связь» в 2007.г., ежегодном отчетно-представительном семинаре «Планирование Радиосети» внутри компании СЗФ ОАО «МегаФон» в 2006 и 2007 гг. и получили положительную оценку. Материалы, отражающие основное содержание и результаты диссертационной работы, опубликованы в материалах научно-технических конференций, научных семинаров и отраслевых журналах – всего в четырех работах, в том числе в трех изданиях из перечня, рекомендуемого ВАК.

Основные положения, выносимые на защиту. К основным научным результатам, которые получены лично автором, включены в диссертацию и выносятся на защиту, относятся:

1. Анализ зависимости прироста емкости системы в нисходящем направлении, получаемого при мягком хэндовере, от различных схем управления ресурсами и радиопараметров.

2. Предложение метода оптимизации мягкого хэндовера в сетях UMTS с точки зрения максимизации емкости сети в нисходящем направлении.

3. Предложение оптимизированного метода контроля мощностей базовых станций, находящихся в активном наборе в процессе выполнения мягкого хэндовера.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 163 наименования, и трех приложений. Работа содержит 194 стр. машинописного текста, 52 рисунка, 6 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, указана научная новизна, приведена общая структура работы.

В первой главе вводится ряд определений и классификаций.

Представлены общие сведения о системах с кодовым разделением, лежащих в основе сетей 3G.

Дана классификация хэндоверов в сетях 2G. Приведено описание хэндоверов в мобильных сетях GSM 900/1800, что позволяет получить базис для рассмотрения процедур хэндовера в сетях третьего поколения, и будет использоваться в работе для сравнительных анализов между сетями 3G и 2G.

Сделаны выводы об актуальности рассмотрения проблем управления радиоресурсами применительно к стандарту UTRA FDD, поскольку именно он рассматривается для использования в качестве основной технологии радиодоступа в сетях UMTS.

Во второй главе определены виды хэндоверов в 3G WCDMA-сетях, приведена их классификация. В добавление к жестким хэндоверам, применявшимся ранее в сетях 2G, в сетях третьего поколения появились принципиально новые способы передачи обслуживания: мягкий и мягчайший хэндоверы.

Выбран и подробно описан наиболее актуальный для оптимизации алгоритм хэндовера – алгоритм мягкого хэндовера с относительными порогами. Определен схожий алгоритм, используемый в сетях других стандартов третьего поколения, что позволяет нам на протяжении всей работы проводить анализ, сравнивая эффективность и общее влияние этих алгоритмов на показатели инфраструктуры сетей. Кратко описаны принципы реализации всех типов хэндоверов сетей WCDMA.

В третьей главе в качестве исследуемой радиосреды предлагается использовать макросоты, так как именно в макросотах мягкий хэндовер происходит чаще, и его воздействие на эффективность сети выражается более ярко по сравнению с микро – и пикосотами.

Ввиду сложности проведения натурных испытаний для выбранной радиосреды и конструкции сот предлагается использовать математическую модель радиоканала, описываемую формулой:

, (1)

где r – расстояние от MS до обслуживающей BS; a – показатель затухания с типичным значением 4; z (в дБ) – гауссовское распределение, показывающее затухание вследствие затенения, с нулевым средним и стандартной девиацией s, которая зависит от расстояния.

Предлагается применить для исследования идеализированную модель сети, состоящую из девятнадцати соканальных макросот (М=19). Зоны обслуживания базовых станций условно представлены в виде шестиугольников и включают в себя зоны мягкого хэндовера и зоны, где мягкий хэндовер невозможен.

Известно, что в CDMA-сетях интерференция является ограничивающим фактором, поэтому необходимо определить основные источники интерференции, возможные виды проявления интерференции и параметры, влияющие на интерференцию. Интерференция может быть поделена на два типа: интерференция внутри соты (intra-cell) и интерференция между сотами (inter-cell).

Интерференция в DL внутри соты Iintra-cell, создаваемая BS1, рассчитывается по формуле:

Коммуникации и связь      Постоянная ссылка | Все категории
Мы в соцсетях:




Архивы pandia.ru
Алфавит: АБВГДЕЗИКЛМНОПРСТУФЦЧШЭ Я

Новости и разделы


Авто
История · Термины
Бытовая техника
Климатическая · Кухонная
Бизнес и финансы
Инвестиции · Недвижимость
Все для дома и дачи
Дача, сад, огород · Интерьер · Кулинария
Дети
Беременность · Прочие материалы
Животные и растения
Компьютеры
Интернет · IP-телефония · Webmasters
Красота и здоровье
Народные рецепты
Новости и события
Общество · Политика · Финансы
Образование и науки
Право · Математика · Экономика
Техника и технологии
Авиация · Военное дело · Металлургия
Производство и промышленность
Cвязь · Машиностроение · Транспорт
Страны мира
Азия · Америка · Африка · Европа
Религия и духовные практики
Секты · Сонники
Словари и справочники
Бизнес · БСЕ · Этимологические · Языковые
Строительство и ремонт
Материалы · Ремонт · Сантехника