Hình 3.10 : mô hình mô phỏng
Các thông số sử dụng để mô phỏng các mạng LTE và UMTS được thể hiện trong bảng 2: Trong lý thuyết hàng đợi,
λ là tốc độlưu lượng đến µ là tốc độ dịch vụ.
ρ = λ/ µ là kết quảđo thu được trong hàng đợi
Trường hợp 1: các mô phỏng được thực hiện với một mạng lưới tĩnh. Tại đây, người ta cho một thiết bị đầu cuối người dùng duy nhất, với một hàng đợi được xác định trước M/M/1 và các thông số thể hiện được giao tiếp giữa UMTS, LTE, IMS và các nút
76
mạng từxa mà cũng có tĩnh/thông sốđược xác định trước thể hiện. Các nút được coi là
độc lập với nhau. Hình 3.10[25] mô hình cơ bản của mô phỏng đầu tiên.
Trường hợp 2: các mô phỏng được thực hiện với điều kiện xếp hàng thời gian thực.
Các quan sát đã được thực hiện trong một khoảng thời gian 300ms. Tin nhắn đến tại các nút mạng và mạng từxa đã được xử lý trong thời gian thực. Ví dụnhư các thiết bị đầu cuối sử dụng được theo dõi truy cập các nút UMTS và LTE mạng, các nút cũng được xử lý tin nhắn từ thiết bị đầu cuối người dùng khác. Điều này đã được thực hiện
để nắm bắt được bản chất ngẫu nhiên của lưu lượng mạng. Điều này được minh họa trong hình. Bảng 3.2: Tham số mô phỏng UMTS NETWORK UE NODEB RNC MSC HSS λ 50 100 200 300 300 µ 2500 2500 5000 5000 5000 ρ 0.02 0.04 0.04 0.06 0.06 LTE/IMS NETWORK UE P-CSCF MGCF AS ENB MME S-CSCF λ 50 500 500 500 100 900 500 µ 2500 5000 5000 5000 5000 5000 5000 ρ 0.02 0.1 0.1 0.1 0.02 0.18 0.1 PHƯƠNG PHÁP
Khi chuyển giao diễn ra Inter-RAT thì phải có liên lạc giữa hai công nghệ vô tuyến, giữa LTE và UMTS. Do đó trễ truyền diễn ra trong quá trình thiết lập trên các mạng truy nhập LTE và UMTS. Nhiễu trên các đường truyền vô tuyến là khó dựđoán do tính
77
(fading), bóng (shadowing), nhiễu, hiệu ứng Doppler tất cả đều có ảnh hướng đến tín hiệu vô tuyến. Trong UTRAN và E-UTRAN, giao thức điều khiển đường vô tuyến(RLC) cung cấp dịch vụ phân khúc và truyền lại cho người sử dụng và kiểm soát dữ liệu để cải thiện hiệu suất trễ, đáp ứng trễ và nguồn dữ liệu đáng tin cậy trong mạng truy nhập. Phân tích của RLC được sử dụng để đo trễ gây ra trên đường truyền vô tuyến và RLC phát hiện mất gói tin và truyền lại. trong nghiên cứu này các giao thức RLC trong truy nhập LTE và UMTS được giảđịnh có chức năng và hành vi tương tự. Các giao thức UMTS RLC được định nghĩa bởi 3GPP trong [19]. Một số tác giả đã
phát triển mô hình RLC, một số các mô tả mô hình RLC bao gồm UMTS, [20] [21] [22] và [23]. Các mô hình được sử dụng cho nghiên cứu này được lấy từ [23] và được thể hiện trong hình 3.11[25]. RLC chậm trễ hiển thị trong hình bao gồm các phần sau
đây;
Tproc : trễ xử lý một khung RLC.
TIub : độ trễ trên giao diện Iub (giữa RNC và NodeB), giả định là độc lập với kích
thước của khối được vận chuyển.
TTI, khoảng thời gian truyền tại Node B (một khung radio cho mỗi TTI).
Tack, thời gian từ lúc phát hiện một khung bị mất hoặc có sai sót về phía tiếp nhận và truyền dẫn của một tình trạng khung cho người gửi.
78
Hình 3.11: Khung hình chuyển giao trong Utran với RLC
Giả sử một kênh không lỗi và tất cả các khối truyền tải một lần và bộ đệm RLC là trống rỗng, sự chậm trễ kết quả có thểđược viết như sau
D1 = Tproc + TIub + m * TTI - công thức trễtrong điều kiện lý tưởng
Trong trường hợp,m là số yêu cầu của TTI để gửi một khung. Nếu T1 là thời gian giữa việc phát hiện một RLC tiểu khung sai lầm và việc tiếp nhận truyền lại và giả sử tất cả
truyền lại là trong vòng một TTI, sau đó chúng ta có thể viết;
T1 = Tack + 2 * (TTI + TIub) - Thời gian phát hiện lỗi khung RLC
Để đếm lỗi, chúng tôi giới thiệu một số truyền của người cuối cùng nhận được một cách chính xác khung. Chậm trễ, Da, có thểđược thể hiện như một chức năng của một.
79
Da = D1 + (a - 1) * T1 - trễ sau khi truyền lại Thay D1 và T1 vào phương trình chúng ta có được
Da = Tproc + TIub + m * TTI + (a - 1)[Tack + 2 * (TTI + TIub) - trễ truyền tương ứng
Hàm mật độ xác suất của trễ có thể được tính toán. Hãy xem xét các khả năng nhận
được một khung lỗi trên kết nối vô tuyến (BLER) được, p. Xác suất một khung được tiếp nhận một cách chính xác sau tối đa một truyền là (1 năm). Đối với khung k, chúng ta có thể viết xác suất nhận được thành công một khung hình truyền Athnhư:
P(D≤Da) = (1 - pa)k
P(D=Da) = P(D≤Da) - P(D≤Da-1) P(D=Da) = (1 - pa)k – (1 - pa-1)k
D∑𝑦𝑦𝑎𝑎𝑦𝑦𝑛𝑛(𝐷𝐷𝐷𝐷 ∗P(D = Da))
𝑦𝑦=1 – trễ trung bình 'k' khung sau khi 'a' truyền Nhìn chung, khả năng tiếp nhận thành công một khung trên mạng RLC sau khi thử
nghiệm n truyền lại có thểđược viết như
Ps =1 – p(p(2 − p))𝑛𝑛(𝑛𝑛+12 ) - Xác suất thành công cho khung RLC Từ các công thức trên rút ra TRLC = TIub + (k-1) TTI + 𝑘𝑘(𝑅𝑅𝑃𝑃−(1−𝑦𝑦)) 𝑦𝑦𝑠𝑠2 {∑ ∑ �𝑃𝑃2 𝑗𝑗𝑦𝑦 (𝐶𝐶𝑝𝑝𝐶𝐶)(2𝐶𝐶𝑇𝑇𝑝𝑝𝑗𝑗𝑗𝑗+ �𝑗𝑗(𝑗𝑗+12 )+𝑝𝑝� ∗ 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇� 𝑗𝑗 } – Trễ tổng của RLC sau n lần truyền lại Với D: là sự chậm trễ trung bình
80
n: số RLC truyền lại (trong trường hợp của một khung có sai sót) p: xác suất của khung RLC được nhận sai lầm qua kết nối vô tuyến Ps: xác suất nhận được khung RLC thành công sau khi truyền lại n
TIub: độ trễ trên giao diện Iub (giữa RNC và NodeB)
TTI: khoảng thời gian truyền tại Node B (một khung radio cho mỗi TTI)
Tack: Thời gian từ lúc phát hiện một khung bị mất hoặc có sai sót về phía tiếp nhận và truyền dẫn của một tình trạng khung hình cho người gửi.
P(Cij): Việc đầu tiên nhận được một cách chính xác khung tại điểm (i khung truyền lại sau khi truyền lại j)
3.4.3 Mô phỏng chuyển giao giữa UMTS và LTE 3.4.3.1 Chuyển giao từ UMTS sang LTE