PLANIFICATOARE LTE

Cuprins

1. Descrierea tehnică a unei rețele LTE

2. Arhitectura rețelei LTE

3. Arhitectura protocoalelor LTE

4. Channel Quality Indicator

5. Planificatorul la nivel MAC

6. Privire de ansamblu asupra SIMULTE

7. Evaluarea performanțelor

8. Concluzii

Descrierea tehnică a unei rețele LTE

LTE este a patra generație (4G) a rețelelor de comunicații celulare, care a fost proiectata de o organizație de standardizare numita Third GenerationPartnership Project (3GPP), fiind cunoscuta ca 3GPP Long Term Evolution.

LTE a evoluat de la bine-cunoscutul 3G-Universal Mobile Telecommunication System (UMTS), care, la rândul său, a evoluat de la dominantul 2G Global Systems for Mobile Communications

Arhitectura rețelei LTE• EPC - Evolved Packet Core

• MME - Mobility Management Entity

• S-GW - Serving Gateway

• P-GW - Packet Data NetworkGateway

• PCRF - Policy and Charging Rules Function

• HSS - Home Subscription Server

Arhitectura protocoalelor LTE

Arhitectura protocoalelor LTE poate fi împărțită în două părți principale: planul de control: furnizează

mesaje și proceduri pentru a sprijini fiecare interfață in efectuarea funcțiile oferite

planul de utilizator: poartă datele utilizatorului rețelei.

Arhitectura protocoalelor LTE

Toate pachetele IP pentru un UE sunt încapsulate într-un protocol-EPC specific, formându-se tuneluri între P-GW și eNodeB pentru transmiterea la UE. Protocoalele planului de utilizator pentru transmiterea pachetelor de date sunt prezentate în următoarea figura:

Channel Quality Indicator

CHANNEL QUALITY INDICATOR (CQI) joacă un rol foarte important în procesul de adaptare a link-ului.

Reprezintă un mesaj trimis de UE către eNodeB în care descrie calitatea canalului de downlink pentru UE.

Este măsurat din simbolurile de referință transmise de eNodeB-uri. Intervalul de măsură CQI, rezoluția de măsură în domeniul frecvență, mecanismele de raportare sunt PARAMETRII CONFIGURABILI.

Scopul este să se ajungă la nivelul de BLR (block error rate) dorit Cauzele care pot compromite performanțele sistemului sunt:

Terminale de utilizator calibrate diferit Inacuratețe hardware

Channel Quality Indicator

LTE folosește pentru downlink ca tehnică de acces: OFDMA, iar pentru uplinkSC-FDMA

Comparativ cu HSDPA, adaptarea la variația rapidă a canalului wireless este realizată în LTE folosind diferite tehnici.

Schema de modulație și codare este adaptată în raport cu Channel Quality, bazându-se pe FEEDBACK-ul de la UE (user equipment).

E-NodeB poate executa Frequency Domain Packet Scheduling pentru a aloca cele mai potrivite resurse pentru UE.

Scopul Link Adaptation este de a folosi informația primită de la UE și a aloca schema de modulație potrivită etc.

Planificatorul la nivel MAC

Planificatorul MAC determina când și cât de multe blocuri de resurse ar trebui să fie alocate pentru un anumit utilizatorilor, fiind bazat pe diferiți algoritmi de alocare a resurselor.

Pentru planificarea resurselor fizice, planificatorul va verifica mai întâi toate fluxurile active, cele care au ca date ce trebuie transferate în buffer-ul RLC.

Pe downlink, LTE utilizează Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), pentru a permite mai multor utilizatori sa împartă aceeași lățime de bandă.

Planificatorul la nivel MAC

Planificatorul de pachete LTE ar trebui să acorde prioritate mai mare fluxurilor de date ce au nevoie de o prioritate mai mare.

Figura următoare ilustrează o vedere generica a planificatorului MAC, care ia în considerare informațiile din coada de downlink, informațiile calității canalului și o măsurătoare a traficului pentru luarea deciziei de alocare a resurselor.

Privire de ansamblu asupra SIMULTE

SimuLTE permite simularea LTE / LTE-A în modul Frequency Division Duplexing (FDD), cu eNBseterogene (macro, micro, pico etc.), folosind antene omnidirecționale și anizotrope, eventual comunică prin intermediul interfeței X2. Modelele de canal realiste MAC și programarea resurselor în ambele direcții sunt acceptate.

Structura generală a celor trei noduri principale este prezentată în figura. SimuLTEimplementează eNBs și UE-urilor ca module combinate. Acestea pot fi conectate între ele și cu alte noduri (de exemplu routere, aplicații, etc.) pentru a compune rețele.


Modelele SimuLTE de date a planificare LTE / LTE-A Radio Access Network și a Evolved Packet Core. Acesta permite să simuleze LTE / LTE-A în modul FrequencyDivision Duplexing, cu eNBs eterogene, utilizând atât antene omnidirecționale și anizotrope. ENBs pot fi conectate prin interfața X2, și pot comunica folosind ambele mesaje standard și definite de utilizator.

UE-urilor și eNBs sunt implementate ca module compuse. Acestea pot fi conectate între ele și cu alte noduri pentru a compune rețele.

UE-urile si eNB-urile sunt compuse mai mult din module: TCP și UDP aplicații (orice aplicație compatibilă INET

Straturi de transport TCP și UDP (de la INET)

Strat IP (de la INET)

LTE NIC implementarea stivei LTE


Modulul Binder este loc vizibil de la fiecare nod în sistemul și stochează informații despre ele, cum ar fi trimiteri la noduri. Este folosit, de exemplu, pentru a localiza eNBs interferență pentru a calcula interferența inter-celulă percepută de o UE în celula sa de servire.


SimuLTE vine cu modele de aplicatii reale, dar orice alt TCP / UDP-basedOMNeT cerere ++ pot fi folosite.Modulul IP este preluată din pachetul INET asemenea.

Modulul NIC, implementează stiva LTE. Ea are două conexiuni: una dintre UE și eNB și cel cu modulul LTE IP.

Modulul PDCP-CRR este punctul de legătură între modulele NIC și LTE-IP. Modulul PDC-PRRC recepționează date de la straturile superioare în direcția aval și din stratul RLC din amonte.


Modulul RLC efectuează multiplexare și demultiplexare de MAC SDUs la / de la stratul MAC, implementează trei moduri RLC Modul transparent (TM), modul nerecunoscut (UM) și Modul recunoscut (AM), astfel cum sunt definite în (3GPP TS-36.322), și transmite pachete de la / la PDCP-RRC la / de la entitate modul RLC corectă.

Modulul MAC este locul unde există cea mai multă inteligența a unui nod . Principalele sale atribuții sunt de tamponare pachete de sus (RLC) și straturile inferioare (PHY), încapsulare MAC MAC PDU SDUs și invers, gestionarea feedback-ul canalului, modularea adaptive și codificare (AMC) și programarea.

Modulul PHY implementează funcțiile legate de nivelul fizic, cum ar fi compilarea/calculul răspunsului canalului, transmisia și recepția de date, canal de emulare prin aer și manevrarea mesajelor de control. Înmagazinează parametrii fizici ai nodului, cum ar fi puterea de emisie și profilul antenei (de exemplu, omnidirecțională sau neizotropă).

Evaluarea performanțelor

Se arată că interferențele intercelulare cresc numărul de RB-uri alocate într-o celulă într-un mod în care formulele analitice eșuează să prezică.

Scenariu cu un număr variabil de UE-uri și celule. eNodeB folosește antene neizotrope la unghiuri de 120 de grade și emit la 46 dBm și implicăm programarea MaxC/I.

CQI-urile sunt de bandă largă și se raportează periodic. Este implicat UM RLC și fragmentarea MAC este setată la 20 octeți. Numărul total de RB-uri disponbileeste 50. UE-urile sunt uniform distribuite printre celule și primesc trafic VoIP(pachete de aplicații de 40 octeți la fiecare 20ms), care este generat de un server și trimis mai departe la eNodeB-uri printr-un ruter.


Raportează timpul de funcționare/rulare pentru 3, 9 ,21 de celule. Ultimul caz depinde aproape liniar de numărul de UE-uri.

Creșterea numărului de celule influențează timpul de rulare global, interferențele de calcul necesită mai multe operațiuni


Arată cum timpul de simulare depinde de profilul de trafic, variem dimensiunea pachetului și perioada, în timp ce păstrăm aceeași rată de bir de la nivelul aplicație.


Rata de bit pentru fiecare UE la nivel MAC este puțin diferită, din cauza protocolului. În particular, dimensiunea MAC PDU este cu 33 octeți mai mare decât pachetul aplicație (nu este folosită compresia antetului)


Debit în funcție de distanța față de eNodeB single cell


Topologia rețea la nivel CORE


Topologia pe legătură descendentă

Evaluarea performanțelor Topologia 1 eNodeB 1 user


Scenariu Multicelulă


SimuLTE permite o analiză amănunțită a efectelor interferenței interculalare. Considerând celule co-localizate


Interferențele depind de numărul de RB-uri alocate și vice-versa. Trebuie notat că există un punct (la 65-70 UE-uri) unde curba de simulare are un pas.

Acest lucru se întâmplă pentru că cu cât o celulă își umple propriul cadru/frame, cu atât mai mult generează interferențe pe UE-uri ale celulelor vecine, care în schimb dau CQI-uri mai mici. Prin urmare, celulele vecine trebuie să aloce mai multe RB-uri care să servească UE-urile lor, producând interferențe adiționale care scad și mai mult CQI-urile și cauzează retransmisii.

Mai mult, emisiile pot avea loc simultan pe RB-uri cu interferențe mari sau scăzute.


Din moment ce sunt folosite CQI-urile de bandă largă, RB-urile de interferență ridicată pot fi corupte, cauzând retransmisii, prin urmare sunt alocate și mai multe RB-uri.

La încărcări mai scăzute, sistemul poate încă să satisfacă cererile adiționale, în timp ce pentru încărcări ridicate duce la un răspuns pozitiv care duce rapid sistemul la saturație.

Acest efect nu poate fi observat folosind formula analitică pentru că nu ține cont de impactul erorilor și retransmisiilor.

Concluzii

SimuLTE este o aplicație open-source de simulare LTE / LTE-A bazată pe cadrul OMNeT.

Am descris abordarea de modelare în detaliu, în special concentrându-se pe modelele MAC și de alocare a resurselor.

Mai mult decât atât, am arătat câteva exemple de evaluare a performanțelor care pot fi obținute prin SimuLTE.

PLANIFICATOARE LTE

Documents

Transcript of PLANIFICATOARE LTE