لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 4
«آنالیز عملکرد حداقل احتمال بلوکه شدن مکالمه برای تخصیص کانال دینامیک (پویا) در شبکه های سلولی موبایل »
چکیده : در این مقاله ،مسئله اختصاص کانال پویا (DCA) در شبکه سلولی مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. ما نتایجی را درباره آن ترسیم می کنیم که بهبود عملکرد سیستم بوسیله DCA اینست که DCA ، کارکرد و کارآمدی خط اصلی را افزایش می دهد، اما روش ساده و مفید را برای محاسبه حد پایین احتمال بلوکه شدن مکالمه DCA توسعه می دهد، با استفاده از این روش ،می توانیم عملکرد اختصاص کانال ثابت (FCA) را با هر نوع طرحهای DCA به سادگی و بهتر ، مورد مقایسه قرار دهیم.
ما همچنین عملکرد DCA را در موارد مختلف مورد بحث و بررسی قرار خواهیم داد.
کلمات کلیدی: اختصاص کانال ثابت ،اختصاص کانال پویا، نظریه خط اصلی ، ارتباط سلولی موبایل.
مقدمه
با پیشرفت فناوری ارتباطی ،ارتباط پرسنل بسرعت رشد می کند و شبکه های ارتباط جهانی نیز تحت تحقیقات فعالی قرار می گیرند. در آینده ، سیستم های ارتباط جهانی ،ثابت متحرک می تواند با همدیگر در هر زمانی و جایی و در هر شرایطی ارتباط برقرار نماید،آنها می توانند اطلاعات را بوسیله این نسل از سیستم های جدید ارتباط پرسنل، مبادله نمایند.
سیستم های متحرک ترن MTS ،اغلب برای پوشش حوزه پرتردد مثل شهرهای بزرگ به کار می روند ، جائیکه ساختارهای سلولی کوچک و بزرگ نیز اغلب به کار گرفته می شوند. خصوصاً در ساختمانی بزرگ ، ساختار میکروسلولی سه بعدی اغلب به کار خواهند رفت کارایی استفاده از منابع فرکانس (کانال در پوشش معینی، با نسبت استفاده مجدد از کانال د رسلولهای معین، مشخص می شود. این مقاله به بررسی طرح اختصاص منابع کانال رادیویی در شبکه های سلول متحرک (موبایل ) زمینی ، می پردازد. در اینجا،بطور کلی به منابع کانال رادیویی برای CDMA,TDMA,FDMA بدون ملاحظه خواص هر یک از کانال های فیزیکی خواهیم پرداخت.
طرحهای اختصاص کانال ،نقش مهمی را در سیستم های ارتباطی موبایل برای ایجاد ثابت و پایداری وکارآمدی شبکه ایفا می کنند. هدف روش اختصاص کانال پویا DCA ارائه و ایجاد امکان استفاده از شبکه های موبایل در شرایط منابع محدود کانال و بار تردد خاص شبکه می باشد. با استفاده از DCA ، کارایی کانال و کیفیت خدمات می تواند بهبود یابد. DCA نیز می تواند توانایی سازگاری برای تغییرات ناگهانی بار تردد را ارائه دهد. در سیستم موبایل سلولی منابع کانال محدود باند محدود رادیویی است که به سیستم موبایل اختصاص دارد. در شبکه های مورد بحث در تحقیقات باند رادیویی به چند کانال تقسیم می شود. این کانالها به تصدیق کنندگان آن برطبق تقاضای مکالمه شان اختصاص می یابد . قطعاً ،تقاضای مکالمه که بوسیله تایید کننده خاص انجام می شود کنار گذاشته می شود،اگر کانالهای سالم در طرح منابع کانال موجود نباشد . یک راهبرد DCA که دارای عملکرد مطلوبی است می تواند ،احتمال این کنار گذاشتن را برای کاهش احتمال بلوکه شدن کاهش دهد.
جدای از محدودیت منابع کانال در سیستم های موبایل تداخل کانال نیز ، راهبرد اختصاص کانال را محدود می کند، همان کانال نمی تواند ،در این سلولها مجدداً به کار گرفته شود که دارای خوشه تداخل بین کانالی می باشد و در غیر اینصورت ،ارتباط نمی تواند بعلت تداخل نامطلوب صورت گیرد.
در تحقیقات ، الگوریتم های اختصاص کانال بطور وسیعی به کار برده می شوند و چندین نوع الگوریتم DCA مطرح شده اند. این نوع الگوریتم های DCA برای عملکردشان در فرضیات خاص با همدیگر مقایسه می شوند. به هر حال ، همانطوریکه می دانیم به هر الگوریتم DCA نمی تواند ظرفیت تردد سیستم را بهبود بخشد. علاقه زیادی به محدودیت بهبود عملکرد بوسیله الگوریتم DCA و شرایط تحت آن وجود دارد که الگوریتم DCA بزرگترین نقش را ایفا می کند. گفته می شود که عملکرد DCA در شرایط مختلف کانال ،بار مختلف تردد و مدل مختلف سلولی، متفاوت است ما نیازی به توسعه روش برای سنجش عملکرد هر نوع الگوریتم DCA داریم.
در این مقاله ،این مشکلات رابررسی خواهیم کرد و سپس روش ساده ای را برای محاسبه حد پایین احتمال بلوکه شدن مکالمه درسیستم سلولی با استفاده از الگوریتم DCA ارائه می دهیم. با این روش ،می توانیم عملکرد هر الگوریتم DCA را در همان مدل سلولی مورد مقایسه قرار دهیم.
در بخش دوم این مقاله ،آنالیز مدل، توصیف و مدل ارائه خواهد شد. در بخش سوم، روش ساده ای را برای محاسبه حد پایین احتمال بلوکه شدن مکالمه با استفاده از الگوریتم DCA توسعه خواهیم داد. در بخش آخر نتایج عددی و نتیجه گیری درباره انتخاب الگوریتم DCA در طرح سیستم عملی ارائه می شود.
« 2 - فرضیه و مدل ریاضی »
در این مقاله ، مباحثی درباره فرضیات ذیل ارائه می شود:
1)مقدار کل کانال های دوبلکس موجود در سیستم سلولی ، M است . مقدار کل مجموعه بصورت (GH)….CHM) است و سیستم موبایل سلولی دارای کانال های دوبلکس M برای کاربرد و استفاده بیشتر می باشد.
اگر هر سلول به گروهی از کانالهای (K<M)K اختصاص یابد و اگر کانال های M در بین سلولهای N تقسیم شود، گروههای کانال واحد و مجزا دارای همان تعداد کانال خواهند بود و کل تعداد کانالهای رادیویی می تواند بصورت ذیل ارائه شوند.
M=KN سلولهای N ،مجموعه کاملی از فراوانی ها را به کار می برند که بصورت خدشه ای (C1….CN) تعریف می شوند. CN اندازه خدشه یا عامل استفاده و کاربرد مجدد سلول است.
هر سلول دارای همان شعاع R است AS در تصویر یک نشان داده می شود.
فرض کنید که موج رادیویی در همان روش و در فضای آزاد منتقل می شود.
اگر فاصله بین سلولها بزرگتر از مقدار ثابت D باشد ، منابع کانال می تواند در این دو سلول به کار گرفته شود و تداخل بین کانال می تواند نادیده گرفته شود. برای هندسه چند ضلعی ،اندازه خوشه N ،شعاع سلولی R و حداقل فاصله استفاده مجدد از کانال D ، معادله 2 را در بردارد.
4) برای تصریح تداخل کانال مجاور نیز نادیده گرفته می شود.
5) فرض کنید،تایید کننده های زیادی در هر سلول وجود دارد. یعنی ،میزان رسیدن مکالمه و تعداد مکالمه ها،مستقل از یکدیگر است .
6) فرض کنید که مکالمه برطبق توزیع پوسیون می رسد،در هر مکالمه از سیستم فرض می شود که میزان رسیدن مکالمه مشابه است که بوسیله ( ارائه می شود و ما می توانیم توزیع احتمال را بدست آوریم . Pr=
جائیکه a(f) تعداد پیام های رسیده است که t=0 و t ، زمان رسیدن مکالمه است
7) اگر مکالمه بلوکه شود،فوراً پاک خواهد شد.
یعنی هیچگونه علامتی در مدل خطی وجود ندارد جائیکه فرمول Erlang B به کار می رود. A فرض می شود زمان مدت مکالمه ، شاخص مدت میانگین مکالمه H است M=1/H,- میزان میانگین خدمات است، کارکرد تراکم احتمال زمان خدمات به صورت ذیل است : P(Sn)=m-em(4)
جائیکه sn، زمان خدمات کاربرد n است.
9-خروج از دوره مکالمه، خارج از بحث ماست.
30-حد پایین احتمال بلوکه شدن مکالمه اختصاص کانال دینامیک
ما با مورد اختصاص کانال ثابت fca شروع می کنیم، کانال های دو بلکی m است، و راهبرد FCA، هر سلول به گروهی از کانال های K اشاره و تخصیص می یابد. بار تردد در هر سلول بصورت ذیل تبیین می شود . (Erlang) = cell A per
در هر سلول، در سیستم، فرض می شو د مشابه باشد، احتمال بلوکه شدن مکالمه برای هر سلول، مشابه است و می تواند با فرمول Erlang بصورت ذیل بدست آید ALC)) Erlang= pbc جائیکه n کل بار تردد سلول است و k، تعداد کل کانال های دوپکلس قابل استفاده است که بوسیله راهبرد FCA در سلول اختصاص می یابد.
اکنون- مورد سیستمی را بحث می کنیم فقط دارای خوشه سلولی است و اندازه خوشه، n است و تعداد کل سلولهای سیستم n است و کانال های سیستم نمی توانند مجددا مورد استفاده قرار گیرند. در نتیجه کل بار تردد در داخل خوشه بصورت ذیل است (v) A=N تعداد کل کانال های موجود در خوشه M است که K برابر N است. برطبق اصل اختصاصی کانال دینامیک، هر کاربر از هر سلول در خوشه، حق تقاضا در هر کانال در مجموعه کل کانال را ندارد.
اگر کانال سالم باشد، سیستم، کانال را به کاربر اختصاص خواهد داد، در غیراینصورت ، مکالمه درخواستی بدون اثرود، بلوکه خواهد شد. در طول دوره ی مکالمه، هر کاربر در خوشه نمی تواند کانال را مجددا استفاده کند. این مسئله به معنای بار کل تردد در خوشه است که دارای مجموعه کانال (HM). … CH1) با استفاده از فرمول Erlang B می باشد. (8)
جائیکه A بار متوسط تردد در هر سلول است، N، اندازه خوشه و K، تعداد کل کانال های موجود و هر سلول و در اختصاص کانال ثابت است. (9)
یعنی، در سیستم یک خوشه وجود دارد، بهبود بلوکه شدن مکالمه با راهبرد DCA بدین معناست که DCA، اثر کارآمدی خط اصلی را آزاد می کند. اگر نوعی از راهبرد DCA، اصل اساسی DCA را علیرغم نوع راهبرد DCA برآورده سازد، نتیجه احتمال بلوکه شدن با کاربرد dca همیشه مشابه است که با معادله 8 محاسبه می شود . در واقع بهبود الگوریتم در طرح DCA، معنایی ندارد و چون، کل سیستم دارای یک خوشه است و هر کانال نمی تواند مورد استفاده مجدد قرار گیرد ما می توانیم همان نتایج را از معادله ی 8، برای هر طرح dca در سیستم سلولی خوشه ای بدست آوریم.
به هرحال، برای سیستم های کلی سلولی، آن همیشه دارای چندین خوشه و منابع کانال است که می تواند در هر دو سلول مجددا استفاده شود که به همان خوشه تعلق ندارد. در مورد کلی، فرض می کنیم که هر سلول دارای همان بار تردد Aاست و تعداد کل سلولها در سیستم، C است همچنین کانال های دوپلکس M وجود دارد که به مجموعه (CHM … CH1) تعلق دارد. فرض می کنیم که احتمال متوسط بلوکه شدن مکالمه طبق راهبرد PCA، بصورت PN(DCA)C است.
فرضیه دیگری تغییر نمی یابد. بنابراین در سیستم جدید، متوسط احتمال بلوکه شدن مکالمه بصورت (cells C+1 / (CDCA PB) است.
فرض کنید که مجموعه سلولها در سیستم جدید، Cاست. (C+1. … C1)
جائیکه (C1…(C) سلولهای سیستم قدیمی است. سلول CC+1 ، سلول اضافه شده است. ما خوشه سلولی Q را می سازیم که شامل سلول اضافه شده CC+1 است. بطور واضح، سلول CC+1 ، در منابع کانال با سایر سلولها در خوشه سیستم می باشد. بعنوان نتیجه ، تقاضای مکالمه در سلول CC+1 ، متوسط احتمال بلوکه شدن را در سلولها افزایش می دهد و موجب افزایش بلوکه شدن سلول می شود. بنابراین ، افزایش بلوکه شدن سلول به سیستم کامل پراکنده می شود. (10) ph(dc…
درواقع، اگر منابع کانال به کانال m محدود شود، و به سلول جدیدی برای تداخل سیستم افزوده شود. کل بار تردد از مقدار قبلی افزایش می یابد، یعنی، C برابر Aاست و به مقدار جدید (C+1) برابر Aاست . این عمل منجر به افزایش احتمال بلوکه شدن مکالمه در کل سیستم می شود و نتایج ذیل بدست می آید.
اگر سیستم سلولی ، فرضیه را در بخش 2 تایید کند، حد پایین احتمال بلوکه شدن مکالمه با استفاده از طرح DCA می تواند بصورت ذیل باشد. (11) PN…
جائیکه N ، اندازه خوشه است، A، بار متوسط تردد در هر سلول است و K=M/N، تعداد کانال های اختصاص یافته به هر سلول با استفاده از طرح FCA
«4-نتایج آماری و نتیجه گیری»
تصویر 3، حد پایین تر احتمال بلوکه شدن PCA را در مورد اندازه ی خوشه N=3 و N=1 با احتمال بلوکه شدن FCA ارائه می دهد که کانال های (K=10)10 به هرسلول اختصاص می یابد. دیده می شود که حد پایین احتمال بلوکه شدن DCA به اندازه خوشه N مربوط می شود، اگر K، ثابت باشد. حد پایین تر احتمال بلوکه شدن DCA کاهش خواهد یافت، اگر N افزایش یابد. بدین معنا که سیستم ها دارای اندازه خوشه بزرگتر مثل سیستم های موبایل آنالوگ و CMS هستند. کاربرد راهبرد DCA، کارآمدی سیستم را بهبود خواهد داد. در صورتیکه در نسل جدید سیستم های موبایل مثل سیستم های CDMA ، N کمتر از 3 است که بوسیله DCA بهبود نمی یابد.
کانال های 10 به هر سلول اختصاص می یابد در تصویر دیده می شود که حد پایین احتمال بلوکه شدن DCA به اندازه خوشه مربوط می شود اگر 2 / 0 ثابت باشد حد پایین احتمال بلوکه شدن DCA کاهش خواهد یافت اگر N افزایش یابد بدین معنا که سیستم های دارای اندازه خوشه بزرگتر مثل سیستم های موبایل آنالوگ و C5M هستند کاربرد راهبرد DCA کارآمدی سیستم را بهبود خواهد داد در صورتی که در نسل جدید سیستم های موبابل مثل سیستم های DDMA N ;ljv hc 3 hsj ;I fi ,sdgi َِ بهبود نمی یابد.
تصویر 4 - احتمال بلوکه شدن مکالمه FCA و حد پایین احتمال بلوکه شدن DCA را در مورد اندازه خوشه 7= N و سلول – کانال 60 = K ارائه می دهد فضای بین دو منحنی DCA – FCA در مقایسه با دو منحنی تصویر 3 باریک است . تصویر 4 و 3 وقتی که احتمال بلوکه شدن FCA 10 % است حد پایین DCA احتمال بلوکه شدن 4 % و 1/0 % است حداکثر بهبودی به وسیله DCA در حدود 9/9 % و 6/6 % است این مسئله نشان می دهد که DCA به هنگام کوچکتر شدن k قابل استفاده می باشد .
تصویر 5- مقایسه بین حد پایین احتمال بلوکه شدن DCA و احتمال بلوکه شدن الگوریتم DCA را در تحقیقات نشان می دهد می توان دید که الگوریتم DCA در تحقیقات عملکرد را در مقایسه با روش الگوریتم FCA بهبود می بخشد بهبودی قابل ملاحظه ای در مقایسه با حد پایین احتمال بلوکه شدن DCA وجود دارد که به وسیله معادله (1) محاسبه می شود.
تقدیر و سپاس
در اینجا تلاشهای پروفسورگانگ مینگ چاو از دانشگاه علوم و فنون الکترونیک چینی تقدیر به عمل می آید
تحقیق در مورد آنالیز عملکرد حداقل احتمال بلوکه شدن مکالمه برای تخصیص کانال دینامیک (پویا) در شبکه های سلولی موب
