Yoğun Hücresel Heterojen Ağın Devir Yönetim Mekanizması ve Algoritması Üzerine Araştırma
0 Önsöz
Son yıllarda, akıllı terminaller hızla gelişti ve iletişim veri trafiğine olan talep patladı. Küçük hücrelerin yoğun olarak yerleştirilmesi, büyük mobil cihazlar ve uygulamalar için en etkili çözümdür. Önemli bir küçük hücre yerleştirme türü olarak Femto Erişim Noktası (FAP), iç mekan sinyal kapsamını iyileştirebilir. Bununla birlikte, küçük baz istasyonlarının büyük ölçekli konuşlandırılması altında, sık geçişler, çekirdek ağ sinyalizasyon yüküne ve devir kesintisine neden olacaktır. Literatür, kullanıcının ve hedef baz istasyonun yeniden bağlanmasının neden olduğu hizmet kesintisi gecikmesini azaltmak için geçiş yürütme aşamasında bir rastgele erişim şeması benimsemeyi önerir, ancak geçiş kesintisinin neden olduğu yol anahtarlamasını ve geçiş sırasında sinyalleme tüketimini dikkate almaz. Literatür, veri iletme için X2 arayüzünü kullanmayı önerir, ancak bağlantı kullanım oranı artar Ara hücre tarafından kurulan ve sürdürülen X2 yönlendirme zinciri, birçok kez değiştirildi ve net olmayan hedef baz istasyonu verileriyle sonuçlandı. Literatür, kapasiteyi geliştirmek için bir hücre işbirlikli küme devir yönetimi stratejisi önerir, ancak devir işleminin yürütme aşaması, çok sayıda sinyal etkileşimi ve daha uzun kullanıcı düzlemi kesinti gecikmesi üreten bir rastgele erişim sürecini içerir.
Bu amaçla, bu makale yoğun hücresel kümelerin ağ mimarisi için yerel bir bağlantı noktası kümesi anahtarlama yönetim mekanizması önermektedir. Ayrı bir Markov aktarım modeli oluşturun, 5G yeni hava arayüzü teknolojisinde belirtilen kullanıcı bağlantısı etkin değil durumunu (etkin değil) oturum sonu gidiş dönüş durumu olarak tanıtın ve bir oturum sırasında her geçişin sinyalizasyonunu, veri iletimini ve kesinti gecikmesini formüle edin Ortalama maliyet fonksiyonu, önerilen anahtarlama mekanizmasının performans kazancını iyileştirmek için simülasyon değerlendirmesi ile kanıtlanmıştır.
Bu yazıda incelenen kümelerdeki küçük hücreler arasındaki geçiş sisteminin ağ mimarisi Şekil 1'de gösterilmektedir. Her küme birden çok küçük hücre erişim noktası içerir ve bir grup bitişik küçük hücre kümesi yerel bir ağ oluşturur. Yerel ağda en az bir Yerel Çapa Femto Erişim Noktası (LA_FAP), kümedeki diğer küçük hücrelerle bağlantıyı sürdürmek için oluşturulur. Yerel çapa baz istasyonu işlevi: Bir mobilite yönetimi öğesi olarak hareket eden, bir kontrol düzlemi yerel mobilite kontrol noktası olarak kullanılan, S1-MME arayüzünde mobilite ile ilgili sinyal mesajlarını yakalayan ve çalıştıran. Proxy hizmeti ağ geçidi, kullanıcı düzleminde yerel bir mobilite çapası görevi görür, S1-U arayüzündeki veri akışını keser ve veri düzlemi tüneli protokol işlevini uygular. Sayaç işlevini (sayım) izleyin ve kullanıcı değiştirme işleminde yol değiştirme talebinden önce kümedeki anahtarlama sayısını sayın.
1.1 Gelişmiş yerel yol değiştirme mekanizması
Önerilen gelişmiş yerel yol anahtarlama mekanizması (Geliştirilmiş Yerel Yol Anahtarlama, eLPS) geçiş akış şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. Yerel yol aktarma mekanizmasına dayalı olarak aynı hücresel kümenin küçük baz istasyonu için uygundur ve kullanıcılar aynı kümede p sürelerine kadar geçiş yapar. S1 yolu, hedef baz istasyonu (T-FAP) ve LA_FAP arasında oluşturulur. T-FAP, X2 arayüzü yoluyla hizmet veren baz istasyonu (S-FAP) "bitiş" işaretini aldığında, LA_FAP ile T-FAP arasındaki yeni aşağı bağlantı yolu sonraki iletişim için kullanılacaktır. Sayı = np (nN +) olduğunda, hedef baz istasyonu geleneksel çekirdek ağa yol değiştirme gerçekleştirir. Önerilen küçük hücre kümesi aktarma mekanizması, yol yönlendirme geçiş sürecini en aza indirir, geçiş kesinti gecikmesini en aza indirir ve geçişle ilgili sinyalleme tüketimini en aza indirir.
1.2 Gelişmiş veri yönlendirme mekanizması
Geliştirilmiş veri yönlendirme mekanizması (Veri Yönlendirmeyi Geliştir, eDF), yerel bir bağlantı noktasından bitişik bir hücreye geçiş için uygundur Önerilen yolsuz geçiş şemasının akış şeması Şekil 3'te gösterilmektedir. UE, kümedeki ankraj baz istasyonundan bitişik küçük hücre baz istasyonuna geçtiğinde, yol değiştirme işlemi tamamen ortadan kaldırılabilir. Devir hazırlama aşamasında, hizmet veren baz istasyonu ile hedef baz istasyonu arasında kurulan X2 bağlantısı, genellikle devir tamamlandıktan sonra serbest bırakılır. Bununla birlikte, önerilen eDF mekanizmasında, X2 bağlantısı, çapa baz istasyonu ile hedef baz istasyonu arasında veri paketlerini iletmek için kullanılmaya devam edecektir.
2 Analiz modeli ve problem formülasyonu
2.1 Analiz modeli
Yukarıdaki sabit durum olasılığının genel ifadesi, tümevarım ve özet yöntemi ile ifade edilir:
2.2 Problem formülasyonu
Ortalama anahtarlama maliyetini değerlendirmek için matematiksel model aşağıdaki gibidir:
3 Simülasyon sonuçları ve analizi
Bu yazıda yer alan sistem simülasyonu parametre tablosu ayarı Tablo 1'de gösterilmektedir. Önerilen mekanizma ile 3GPP aktarım mekanizmasının gerçekleşen değeri arasındaki oran bir ölçü olarak kullanılır ve akış iletme kademeli yol (TF-CP) mekanizmasının performansı ile karşılaştırılır.
Şekil 6'daki simülasyon, bu makalede önerilen mekanizmanın ortalama sinyalleme maliyetinin, p eşiği küçük olduğunda keskin bir şekilde düştüğünü göstermektedir. Eşik p4 olduğunda, anahtarlama eşiği sinyalleme maliyeti üzerinde minimum etkiye sahiptir, bu da çözümün performansının yol anahtarlama eşiği ayarı ile sınırlı olmadığını gösterir. P4 olduğunda, eLPS 3GPP'den yaklaşık% 80 daha az sinyal maliyeti tasarrufu sağlayabilir ; EDF çözümü, sinyalizasyon maliyetlerinde yaklaşık% 90 tasarruf sağlayabilir. Önerilen iki mekanizma, TF-CP tabanlı mekanizmaya göre% 40 performans kazancı sağlar.
Şekil 7, farklı anahtarlama eşiğinin p ve ortalama veri iletme maliyetinin değişimini göstermektedir. Veri iletme maliyetinin sayfa ile hiçbir ilgisi yoktur. ELPS mekanizması% 13 anahtarlama veri iletme maliyet performansı kazanımı sağlayabilir ve eDF anahtarlama mekanizması% 50'ye varan bir veri iletme maliyeti kazancı elde edebilir, bu da TF-CP mekanizmasına göre% 10 performans kazancıdır. Geçiş kesinti gecikmesi için benzer bir performans kazancı elde edilir Şekil 8'de gösterildiği gibi, anahtarlama eşiğinin artmasıyla, iki mekanizmanın anahtarlama kesinti gecikmesi kazancı yaklaşık% 80 azaltır TF-CP mekanizması ile karşılaştırıldığında, ortalama geçiş kesinti gecikmesi yaklaşık% 60 performans kazancıdır. .
Şekil 9, eLPS aktarma mekanizması altında hücrenin 1 / m kalma süresi ile anahtarlama maliyetinin değişimini göstermektedir. Hücrede kalış süresi ne kadar kısa olursa, kullanıcının hareket hızı o kadar büyük olur, geçiş sinyalleme tüketimi o kadar büyük ve aktarım veri yönlendirme maliyeti o kadar büyük olur. 1 / m arttıkça, bir kullanıcı oturumu sırasında hücreler arasında aktarılan hücre sayısı azalır ve geçiş tüketimi azalır.
Çağrı mobilite oranını tanımlayın CP = / m Düşük bir çağrı mobilite oranı, kullanıcının iki oturumun gelişi arasındaki ortalama sürede oldukça hareketli olduğu anlamına gelir. Şekil 10'un simülasyon sonucu, düşük CP'nin, geçiş gecikmesinin daha fazla tükettiğini gösterir. CP arttıkça, kullanıcının düşük mobilite geçiş olasılığı daha azdır ve büyük bir CP için, geçiş gecikme tüketimi azalır.
4. Sonuç
Yoğun ağ iletişimi için, bu makale yerel bir hareketlilik devir yönetimi mekanizması ve değerlendirme algoritması önermektedir. Simülasyon sonuçları, bu yöntemin devir maliyetlerinden en az% 60 tasarruf sağlayabileceğini ve mevcut çözümlere kıyasla devir kesintilerini% 80'den fazla azaltabileceğini göstermektedir.Önerilen devir yönetimi mekanizması daha iyi kesintisiz geçiş sağlayabilir.
Referanslar
CISCO T.Cisco görsel ağ endeksi: Küresel mobil veri trafiği tahmin güncellemesi 2016.
SHAFIEI-KORDSHOULI M, ZEINALPOUR-YAZDI Z, RAMEZANIAN R.Etkili fayda fiyatlandırması yoluyla femtocell ağlarında kapsam iyileştirme. IET Communications, 2016, 10 (16): 2215-2221.
BARBERA S, PEDERSEN K I, ROSA C, et al. LTE heterojen ağlar için senkronize RACH'siz geçiş çözümü. Uluslararası Kablosuz İletişim Sistemleri Sempozyumu. IEEE, 2016.
GUO T, QUDDUS A U, WANG N, ve diğerleri X2 trafik yönlendirmesine dayalı ağa bağlı femtocell'ler için yerel mobilite yönetimi.Araç Teknolojisi üzerine IEEE İşlemleri, 2013, 62 (1): 326-340.
ZHANG H, JIANG C, CHENG J. Heterojen bulut küçük hücreli ağlar için işbirliğine dayalı parazit azaltma ve devir yönetimi, IEEE Wireless Communications, 2015, 22 (3): 92-99.
3GPP. Yeni radyo erişim teknolojisi üzerine çalışma; Radyo arayüzü protokol yönleri (Sürüm 14) .Tech. Rep., TR 38.804, Mart, 2017.
SAILY M, HAILU S.Etkin olmayan 5G UE'ler için hibrit sayfalama ve konum izleme şeması.Avrupa Ağlar ve İletişim Konferansı, 2017.
3GPP. Gelişmiş evrensel karasal radyo erişimi (UTRA) ve evrensel karasal radyo erişim ağı (UTRAN) için fizibilite çalışması. 3GPP TR 25.912 v13.0.0, 2016.
yazar bilgileri:
Zhao Xu, Tang Lun, Liu Yunlong, Chen Qianbin
(Mobil İletişim Anahtar Laboratuvarı, Chongqing Posta ve Telekomünikasyon Üniversitesi, Chongqing 400065)
