دانلود پایان نامه طراحی الگوریتم جدید زمان بندی برای کاربران بلادرنگ و غیربلادرنگ در ...

در جدول ۲-۱، D بیانگر زیر فریم مورد استفاده برای ارسال در جهت فروسو، U بیانگر زیرفریم مورد استفاده برای ارسال در جهت فراسو و S نیز زیر فریم مورد استفاده برای حالتهای بیان شده است.

در این حالت ارسال در بخش فراسو و فروسو در حوزه زمان جدا می شود که در شکل ۲-۴ این پیکربندی نشان داده شده است]۶[:
شکل‏۲‑۴ ساختار فریم در حالتTDD ]6[
همانطور که از شکل ۲-۴ مشخص است، هر فریم در حالت TDD دارای دونیم فریم و هر نیم فریم نیز شامل پنج زیرفریم است. طول فریم TDD همانند FDD برابر ×۳۰۷۲۰۰ معادل ۱۰ میلیثانیه بوده و طول هر نیم فریم آن نیز برابر با ۵ میلیثانیه است.
تخمین کانال در شبکه های LTE مطابق با ]۷[ به پایلوت^[۲۶] در سمبلهای اطلاعات وابسته است. در نتیجه، بیشینه تاخیر انتشار که می تواند حدود ۱۱/۱۱ میکروثانیه به عنوان پایلوت فاصله در حوزه فرکانس تخمین زده شود. در LTE پایلوتها در همه سمبلهای OFDM ارسال نمی شود. سمبلهایی که پایلوتها را حمل می کنند دارای فاصلهی زمانیای برابر با ۴۲/۷۱*۴ میکروثانیه هستند که بر این اساس بیشینه گسترش داپلر که یتواند در تخمین کانال نوسان داشته باشد حدود ۵/۳کیلوهرتز است. بنابراین با درنظرگرفتن هردوی پایلوتهای حملکننده سیگنال، که پایلوتها در شرایط زیرحامل به تناوب کار کرده اند حدود ۲۲ میکروثانیه بدست می آید. در LTE بیشینه فرکانس آفست قابل نوسان برابر با + یا – ۴۵/۱۳ کیلوهرتز است.
با توجه به دو حالت فریم بیان شده، لازم به ذکر است که در اینپایان نامه مشابه با دیگر الگوریتمهای زمانبندی از فریم حالت FDD استفاده شده است. علاوه بر این با توجه به اینکه در حالت TDD از تمام زیر فریمها برای ارسال در جهت فروسو نمی توان استفاده کرد و هدف در این پایان نامه ارسال در جهت فروسو است، لذا باعث می شود که در بعضی از زیرفریمها ارسالی صورت نگیرد و این عمل باعث افزایش تاخیر کاربران شود.
ساختار بلوک منبع
در ساختار فریم LTE کوچکترین واحد قابل تخصیص به کابران بلوک منبع نامیده می شود. بلوک منبع از۱۲ زیر حامل کنار هم به عنوان یک واحد در حوزه فرکانس و ۷ سمبل OFDM در حوزه زمان تشکیل شده است. با توجه به اینکه در یک فریم ۲۰ بلوک منبع وجود دارد لذا یک فریم شامل ۱۴۰ سمبل زمانی OFDM بوده و تعداد زیرحاملها در حوزه فرکانس نیز وابسته به تعداد بلوک منابع قرار گرفته وابسته به پهنای باند در حوزه فرکانس متغیر است]۷[. شکل۲-۵ نشاندهنده یک بلوک منبع و زیرحاملها و سمبلهای OFDM تشکیلدهنده آن است:

شکل‏۲‑۵ ساختار یک بلوک منبع
لایهی فیزیکی
لایهی فیزیکی در شبکه LTE در بخش انتقال فروسو، از ایستگاه مبنا تا کاربر و در بخش فراسو، از کاربر تا ایستگاه مبنا را شامل میباشد. این لایه داده و اطلاعات کنترلی را بین ایستگاه مبنا و کاربر حمل می کند. لایهی فیزیکی از تکولوژیهای پیشرفته شاملOFDM^[27]و MIMO^[28]که در شبکه سلولی جدید کاربرد دارد، استفاده می کند. به علاوه لایهی فیزیکی از دسترسی OFDMA^[29]در جهت فروسو و SC-FDMA^[30]در جهت فراسو استفاده می کند. OFDMA به علت PAPR^[31] زیادی که تولید می کند نمیتواند در جهت فراسو استفاده شود، زیرا در اینصورت تمام دستگاههای مورد استفاده باید در رنج وسیعی دارای تقویتکنندههایی به صورت خطی، باشند. این موضوع افزایش هزینه در دستگاههای موبایل را در پی دارد. به همین علت از مدولاسیون SC-FDMA به علت اینکه PAPR زیادی تولید نمیکند، در جهت فراسو استفاده می شود]۸[.
روش دسترسی OFDMA
همانطور که بیان گردید، در شبکه های LTE در جهت فروسو از روش دسترسی استفاده می شود. در روش دسترسی OFDMA زیرحاملها به صورت پویا به کاربران مختلف تخصیص داده می شود. مدولاسیون OFDMA دارای دو ویژگی مهم میباشد]۹[:
اولین ویژگی این مدولاسیون، ایجاد مقاومت شبکه در برابر نویز و محو شدگی است زیرا اگر در زیرکانالی تداخل و یا محوشدگی ایجاد شود، به راحتی می تواند زیرکانال دیگری که دچار محوشدگی و یا تداخل نباشد، به کاربر اختصاص دهد.
افزایش ظرفیت، دومین ویژگی این مدولاسیون است. اگر هر کاربر تعدادی زیرحامل مخصوص به خود و بدون تغییر داشته باشد، بعد از تصرف همه زیرحاملها دیگر سیستم نمیتواند کاربر جدیدی را بپذیرد، حتی اگر هیچ یک از کاربران قبلی در حال استفاده از پهنای باند نباشند. اما در OFDMA با توجه به اینکه زیرحاملها به صورت شناور به کاربران تخصیص داده میشوند، امکان استفاده از پهنای باند برای کاربر جدید فراهم می شود. این همان مفهوم زیاد شدن ظرفیت را دارد. کاربردهایی که OFDMA در LTE دارد به صورت زیر است:
چندگانگی چند کاربره^[۳۲]
در LTE بلوک منابع همانطور که بیان شد، از گروههایی از زیر حاملهای کنار هم روی چندین سمبل تشکیل شده اند و به کاربران تخصیص می یابند. گروه زیر حاملها که برای ارسال اطلاعات به یک کاربر مورد استفاده قرار میگیرند توسط روش تخصیص پیاده شده در ایستگاه مبنا انتخاب شده و ایستگاه مبنا نیز از فیدبک ارسالی توسط کاربر برای زمانبندی گروه زیرحاملها استفاده می‌کند. در این روش گروه زیرحاملها به کاربران به صورت پیوسته تخصیص مییابند. نحوه تخصیص به این صورت است که زیرکانالی(بلوک منبع در حوزه فرکانس که شامل ۱۲ زیر حامل بوده و پهنای باندی معادل ۱۸۰کیلوهرتز دارد) که کاربر در آن دارای بهترین شرایط است دو بلوک منبع را به صورت پیوسته به کاربر تخصیص میدهد. در واقع در این روش بهترین کانال به هر کاربر برای ارسال اطلاعاتشان تخصیص مییابد]۷[.
چندگانگی فرکانسی^[۳۳]
چندگانگی فرکانسی در واقع روشی برای تخصیص پراکندهی زیرحاملها به کاربر است که می تواند با نگاشت مناسب گروه زیر حاملها در زیر کانالها به کار گرفته شود. در این روش بلوک منابع به جای تخصیص پیوسته به صورت گسترش یافته به کاربر تخصیص مییابد و هدفش نیز مقابله با محو شدگی است. در واقع این روش باعث عملکرد بهتر شبکه در تخصیص منابع می شود زیرا بلوک منابع را به کاربرانی که در بازهی زمانی ارسال کانال همبستهای ندارند به صورت گسترش یافته در زیرکانالهایی که دارای بیشترین نرخ ارسال هستند، تخصیص میدهد. با این عمل کاربر، در مقابل محو شدگی مقاوم می شود و نرخ ارسال شبکه نیز به علت تخصیص بلوک منبع در بهترین زیرکانال افزایش مییابد. شکل ۲-۶ مثالی از روش تخصیص بلوک منابع به صورت چندگانگی فرکانسی را نشان میدهد]۷[:
شکل‏۲‑۶ مثالی از نحوه تخصیص بلوک منابع در حالت چندگانگی فرکانسی]۷[
روش دسترسی SC-FDMA
در جهت فراسو در لایهی فیزیکی شبکه های LTE از مدولاسیون SC-FDMA استفاده می شود. SC-FDMA براساس مالتیپلکسینگ تقسیم فرکانسی تک حاملی میباشد. این روش ارسال دارای نسبت PAPR^[34] کمی است و این ویژگی باعث بهبود کارایی توان در مقایسه با OFDMA می شود]۱۰[. تفاوت این مدولاسیون با OFDMA در این است که در OFDMA یک تبدیل فوریهی گسسته انجام می شود ولی در SC-FDMA با انجام تبدیل فوریهی گسسته
باعث می شود که سمبل اطلاعات گسترش یافته و یک ساختار تک حاملی مجازی تولید شود. در نتیجه
SC-FDMA نسبت توان بیشینه به متوسط کمتری در مقایسه با OFDMA دارا میباشد]۱۱[. این ویژگی باعث استفاده از SC-FDMA در جهت فراسو می شود. زیرا باعث کارایی توان ارسالی کاربران می شود]۱۲[.
کیفیت سرویس و کلاس‌های سرویس در LTE
در شبکه های LTE برای فرآهم آوردن کیفیت سرویس در میان کاربران و جریانهای ترافیکی مختلف، یک حامل^[۳۵] تعریف می شود که ویژگی هر جریان ترافیکی را بیان می کند. به هر حامل یک پارامتر به نام شناسه کلاس کیفیت سرویس^[۳۶] تخصیص مییابد. پارامترهایی که QCI باید در مورد هر جریان اطلاعات در اختیار بگذارد شامل، کلاس سرویس، اولویت، حد تاخیر و نرخ از دست رفتن بسته میباشد. انواع حاملهای تعریف شده در شبکه LTE متعلق به دو گروه اصلی شامل گروه های ضمانتکننده نرخ بیت^[۳۷] و عدم ضمانت نرخ بیت^[۳۸] هستند]۱۳[. در ادامه این بخش این پارامترهای مربوط به کیفیت سرویس بیان خواهند شد.
مدل حامل
حامل، جزء اصلی مشخصکننده کیفیت سرویس بوده و سطح مقیاس برای کنترل کیفیت سرویس نیز است. . جریان بسته^[۳۹] توسط یک فیلتر بسته شامل ۵ قسمت تعریف می شود. این فیلتر مطابق با شکل ۲-۷ مشخص می کند که جریان بسته به چه حاملی تعلق یافته است. با توجه به شکل ۲-۷ هر جریان بسته علاوه بر آدرس آیپی که دارا است شامل سرباری هم است که شامل ویژگیهای ترافیکی این بسته بوده و این ویژگیها با توجه به نوع ترافیک به آن نگاشته شده است. این ویژگیها به صورتی است که تمام گرههای شبکه با دریافت این بسته متوجه ویژگیهای ترافیکی آن خواهند شد. این ویژگیها شامل پارامترهایی نظیر شناساییکننده کلاس کیفیت سرویس، بیشینه نرخ بیت، نرخ بیت ضمانت شده و اولویت نگهداری تخصیص است.
.
شکل‏۲‑۷ حامل و پارامترهای کیفیت سرویس اختصاص یافته [۱۴]
هر حامل فقط به یک QCI از طرف شبکه تخصیص مییابد. دو نوع اصلی حامل با عناوین ضمانتکننده نرخ بیت و عدم ضمانت نرخ بیت وجود دارد. علاوه بر این دو مدل حامل اصلی دو مدل حامل دیگر به نامهای حاملهای پیشفرض و اختصاصی نیز تعرف میشوند. یک کاربر وقتی به شبکه متصل می شود یک حامل پیشفرض برای انتقال اطلاعات کنترلی به آن تخصیص مییابد و در تمام مدتی که کاربر به شبکه متصل است این حال نیز برقرار است. ولی زمانی که یک کاربر سرویسی مانند صفحات اینترنت یا ارتباط صدا برقرار کند یک حامل اختصاصی به آن تخصیص مییابد. حامل اختصاصی با توجه به ترافیکی که حمل می کند می تواند از نوع ضمانتکننده نرخ بیت یا عدم ضمانت نرخ بیت باشد ولی حامل پیشفرض مطابق با استاندارد به عنوان یک حامل عدم ضمانت نرخ بیت در نظر گرفته
می شود.
کنترل نگاشته شدن جریان بستهها به حامل اختصاصی از طریق سیاستهای موجود در واحد PCRF قرار دارد انجام می شود]۱۴[.مدل حامل شامل چهار پارامتر کیفیت سرویس وابسته به بلادرنگ یا غیر بلادرنگ بودن سرویس به صورت زیر است:
QCI
تخصیص و نگهداری اولویت^[۴۰]
نرخ بیتهای ضمانتشده-مربوط به سرویسهای بلادرنگ
بیشینه نرخ بیت- مربوط به سرویسهای بلادرنگ
حاملهای ضمانت کننده نرخ بیت و عدم ضمانت نرخ بیت
دو نوع اصلی حاملها شامل حاملهای ضمانتکننده نرخ بیت و حاملهای عدم ضمانت نرخ بیت هستند. حامل ضمانتکننده نرخ بیت برای سرویسهای بلادرنگ نظیر صدا و ویدئو مورد استفاده قرار میگیرد. یک حامل ضمانت کننده نرخ بیت، حداقل پهنای باند که توسط شبکه رزرو شده است را دارا است. در واقع حاملی که به کاربر مشخصی مربوط است برای آن کاربر حداقل نرخ بیتی را که شبکه در اختیارش می گذارد، ضمانت می کند. همچنین حامل با کمترین رکود و نوسان جیتر که برای سرویسهای بلادرنگ مورد نیاز است، در شبکه های LTE تعریف شده است. علاوه بر این بیشینه نرخ بیت و نرخ بیت ضمانت شده برای این حاملها تعریف شده اند. این پارامترها بیشترین نرخ بیت را تعریف می کنند که برابر با نرخ بیتی است که به کاربر تعلق میگیرد. نرخ بیت ضمانت شده نیز نرخ بیتی است که شبکه ضمانت می کند که برای کاربر فراهم کند. در استاندارد ۳GPP بیشینه نرخ بیت باید برابر با نرخ بیت ضمانت شده باشد.
حاملهای عدم ضمانت نرخ بیت، پهنای باند مشخصی در شبکه ندارند و برای سرویسهایی نظیر دانلود فایل، ایمیل و آوردن صفحات اینترنت مناسب هستند. این نوع حامل وقتی بار ترافیکی شبکه بالا میرود نرخ از دست رفتن بستهشان افزایش مییابد.
برای نشان دادن سطح کیفیت سرویس با جریان اطلاعات در نظر گرفته شده، هر حامل به یک شناسایی کننده کلاس کیفیت سرویس تعلق دارد که با تعریف چهار پارامتر به این صورت میباشد: کلاس سرویس، اولویت، تاخیر مورد نظر و نرخ از دست رفتن بسته که در جدول ۲-۲ آمده است]۱۳[:
جدول‏۲‑۲ شناساییکننده کلاس کیفیت سرویس استاندارد شده برای LTE ]13[

موضوعات: بدون موضوع لینک ثابت

فرم در حال بارگذاری ...

فید نظر برای این مطلب