EFFICIENCY COMPARISON OF CHANNEL ALLOCATION SCHEMES FOR DIGITAL MOBILE COMMUNICATION NETWORK

1. EFFICIENCY COMPARISON OF CHANNEL ALLOCATION SCHEMES FOR DIGITAL MOBILE COMMUNICATION NETWORK IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol.49, No. 3, May 2000 Dave - datc@cin.ufpe.br 23 de Agosto de 20000

2. INTRODUÇÃO • Considera apenas os sistemas que utilizam a combinação TDMA/FDMA como método de acesso • Para cada célula é alocado um certo número de freqüências portadoras que são divididas em vários canais TDMA. • 1 ou mais canais TDMA são utilizados pelas ERBs como canais de controle e broadcasting

3. INTRODUÇÃO • FCA (Fixed Channel Allocation) : utilizada na maioria dos sistemas celulares atuais • DCA (Dynamic Channel Allocation) : suportada atualmente pelo GSM, PHS (Japonês) e será incorporada aos atuais sistemas como avanço para os sistemas 3G. • Objetivo principal: aumentar a capacidade dos sistemas através da utilização eficiente dos recursos

4. INTRODUÇÃO • Compara as seguintes técnicas de alocação: • FUCA (Fixed Uniform Channel Allocation • FUNCA (Fixed Nonuniforme Channel Allocation) • DCA (Dynamic Channel Allocation) • DFTCA (Dynamic Frequency/Time Channel Allocation)

5. MODELOS • N células : 1, 2, 3 ..., N • tm,i tempo de residência de um móvel na célula i: distribuição exponencial com média mi • tctempo de ocupação do canal: distribuição exponencial com média  • Chegada de chamadas na célula i: distribuição de Poisson com média i x > 0

6. MODELOS • Pij: probabilidade do móvel se deslocar da célula i para a cél. j após o seu tempo de residência na célula i • [Pij] - Handover Probability Matrix • c total de canais por portadora • b canais de controle/broadcasting por célula • Ki No. de portadoras alocadas para a cél. i • No. De canais de tráfego por célula:

7. Algoritmos • FUCA : mesmo número de portadoras para todas as células • FNCA : número de portadoras por célula depende do tráfego da célula • DCA : número de portadoras varia para tentar se adaptar às mudanças no tráfego em cada célula. Assume o menor valor possível para suportar todas as chamadas em andamento • modelo de filas M/M/ • n - No. de chamadas ativas na cél. i

8. Algoritmos • DFTCA : mesma características da técnica DCA + time slots podem ser alocados de acordo com o tráfego. • Duas cél. vizinhas podem utilizar time slots diferentes de uma mesma freqüência.

9. Análise dos algoritmos • Prob. de que o móvel que entra na célula i passará para cél. j no seu próximo deslocamento: • taxa efetiva de saída da célula i: tc,i: tempo entre a chegada do móvel à célula i e a ligação ser completada

10. Análise dos algoritmos • taxa efetiva de chegada na célula i: • Eficiência (i): razão entre o No. médio de canais utilizados e o No. médio de canais alocados para a célula.

11. Análise dos algoritmos • FUCA, para cada célula i assume-se: • Modelo de filas M/M/k/k, com parâmetros e • PB: prob. de bloqueio exigida, deve ser mantida para todas as células • Para cada célula i, calcula-se o menor No. de portadoras (Ki) que satisfaz PB • K : No. de portadoras p/ célula é dado por: K = max(K1, K2, ...Kn) (canais de tráfego para cada cél.)

12. Análise dos algoritmos • No. médio de canais utilizados na célula i é dado por: • onde Px(i) , x = 1, 2, 3, ...k é a prob. de termos x canais sendo utilizados na célula i. É obtida resolvendo-se as eqs. do sistema M/M/k/k • Eficiência:

13. Análise dos algoritmos • FNCA • Mesmo sistema de filas M/M/k/k ( , ) • Calculam-se o conjuntos para garantir PB: • {K1, K2, K3, ..., KN} • {k1, k2, k3, ..., kN} • Eficiência:

14. Análise dos algoritmos • DCA, para cada célula assume-se: • Modelo de filas M/M/com parâmetros e • No. médio canais ocupados por célula i: • No. médio de canais alocados por célula i: • onde,

15. Análise dos algoritmos • Eficiência:

16. Análise dos algoritmos • DFTCA • Modelo de filas M/M/com parâmetros e

17. 6 1 5 7 2 4 3 RESULTADOS • Parâmetros: • 49 células divididas em 7 clusters • c = 8 e b=1 • PB = 1% • Tráfego simétrico • avaliação de 1 cluster • distância de reuso : 1 cél.

18. RESULTADOS • Efeitos da taxa de chegada (calls/min) • Pij = 1/6  i, j • mi = 2 min • i= 1/2 calls/min • holding time = 3 min • =1/3 calls/min

19. RESULTADOS • Deficiências do modelo analítico: • Para os algoritmos FCA, não considera os efeitos do handoff. • Nos algoritmos DCA e DFTCA não prevêem a possibilidade de ligações serem bloqueadas. (Assumem um número de canais infinito)

20. RESULTADOS • Para uma carga total de tráfego fixa, a medida que a distribuição do tráfego se torna mais desigual, temos os seguintes desempenhos para os algoritmos: • FCA • DCA • DFTCA (desempenho é independente da distribuição do tráfego)

21. RESULTADOS

22. RESULTADOS • Efeitos da taxa de handoff (1/mi)

23. 31 5 23 3 25 47 48 21 RESULTADOS • Arterial Highway Traffic • Análise sob condições de tráfego mais realistas, onde células dentro de um determinado caminho, recebem um tráfego mais intenso que outras células.

24. RESULTADOS