無線分封數據網路適應性資源分配策略與效能評估

Speaker: Pei-Ni TsaiAdviser: Dr. Kai-Wei Ke

2011/7/27

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Introduction 完全共享資源分配策略 (Complete share) 保衛頻道資源分配策略 (Guard channel) 外部阻擋資源分配策略 (External blocking) 數據結果與比較 結論

Outline

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無線分封數據服務系統（ General Packet Radio Service ， GPRS ）

Introduction

Fig. GPRS 實體通道

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52-multiframe

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52-multiframe

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GPRS編碼方式

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完全分割

8

RB的分配

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CS、 Guard、 External blocking 的流程圖j: Type 1 user 的個數k: Type 2 user 的個數b1: Type 1 user 所需要的 Time slotb2: Type 2 user 所需要的 Time slotR: 最少需要的 Radio blocks

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Complete share

R ≦GPRS_TS × 12？

E

A R

Yes No

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系統內有二種 Type 的使用者 Packet call is Poisson arrival 假設每個 packet call 只傳送 1 個 packet ， packet

length 是 exponential distribution ，平均值分別為 L1, L2

Service time is exponential distribution

Complete share

B ：每個 RB 在 52-multiframe 的時間中能夠傳送的位元數

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◦ GPRS_TS: GPRS 所使用的 Time slot 數目◦ Capacity C = GPRS_TS × 12(Radio blocks)◦ i : 所使用的 Time slot 數目◦ j: Type 1 user 的個數◦ k: Type 2 user 的個數◦ b1: Type 1 user 所需要的 Time slot

◦ b2: Type 2 user 所需要的 Time slot

◦ 最少需要的 Radio blocks R = j × b1 + k × b2

Complete share

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GPRS_TS = 3 b1=1 b2=2

Completeshare

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GPRS_TS = 3 b1=1 b2=2

Time slot 分配流程圖

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Complete share

E1: Average Radio Blocks of Type 1E2: Average Radio Blocks of Type 2

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Complete share

λ1 = λ1n + λ1h

λ2 = λ2n + λ2h

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Complete share

Pb1n: blocking probability of type 1 new callPb1h: dropping probability of type 1 handoverPb2n: blocking probability of type 2 new callPb2h: dropping probability of type 2 handoverU: Utilization

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Guard channel

g: 每個 TS 保留給 handover 的 Radio blocks數目

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◦ GPRS_TS: GPRS 所使用的 Time slot 數目◦ Capacity C = GPRS_TS × 12(Radio blocks)◦ i : 所使用的 Time slot 數目◦ j: Type 1 user 的個數◦ k: Type 2 user 的個數◦ b1: Type 1 user 所需要的 Time slot

◦ b2: Type 2 user 所需要的 Time slot

◦ 最少需要的 Radio blocks R = j × b1 + k × b2

Guard channel

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GPRS_TS = 3 b1=1 b2=2 g=1

Guard channel

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Guard channel

G = g × GPRS_TS

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Guard channel

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External blocking

Peb: external blocking probability

R ≦GPRS_TS × (12 – g)？

Yes

No

Yes

NoR ≦GPRS_TS × 12？

是否為handover call？Yes

No

Run 一個[0, 1]之間的隨機變數r

r > Peb？

No

Yes

E

A

R

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◦ GPRS_TS: GPRS 所使用的 Time slot 數目◦ Capacity C = GPRS_TS × 12(Radio blocks)◦ i : 所使用的 Time slot 數目◦ j: Type 1 user 的個數◦ k: Type 2 user 的個數◦ b1: Type 1 user 所需要的 Time slot

◦ b2: Type 2 user 所需要的 Time slot

◦ 最少需要的 Radio blocks R = j × b1 + k × b2

External blocking

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GPRS_TS = 3 b1=1 b2=2 g=1

External blocking

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External blockingG = g × GPRS_TS

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External blocking

28

External blocking

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OMNeT 4.1 GPRS_TS = 3 b1 = 1 b2 = 2 g = 1 使用 CS-2◦ B = 240 bits

λ1 ： λ2 = 1 ： 1 ， λh ： λn = 3 : 7 ， L1 ： L2 = 1 ： 1

Normalized traffic load

數據結果與比較

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數據結果與比較

λ1 ： λ2 = 1 ： 1 ， λh ： λn = 3 : 7 ， L1 ： L2 = 1 ： 1 時使用者平均分配的RB 數

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數據結果與比較

λ1 ： λ2 = 1 ： 1 ， λh ： λn = 3 : 7 ， L1 ： L2 = 1 ： 1 時使用者平均分配的 RB 數

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數據結果與比較

λ1 ： λ2 = 1 ： 1 ， λh ： λn = 3 : 7 ， L1 ： L2 = 1 ： 1 的 type 1 使用者阻擋 / 斷線機率

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數據結果與比較

λ1 ： λ2 = 1 ： 1 ， λh ： λn = 3 : 7 ， L1 ： L2 = 1 ： 1 的 type 2 使用者阻擋 / 斷線機率

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數據結果與比較

λ1 ： λ2 = 1 ： 1 ， λh ： λn = 3 : 7 ， L1 ： L2 = 1 ： 1 的 type 1 使用者阻擋 / 斷線機率

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數據結果與比較

λ1 ： λ2 = 1 ： 1 ， λh ： λn = 3 : 7 ， L1 ： L2 = 1 ： 1 的 type 2 使用者阻擋 / 斷線機率

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數據結果與比較

λ1 ： λ2 = 1 ： 1 ， λh ： λn = 3 : 7 ， L1 ： L2 = 1 ： 1 的資源使用率

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保衛頻道機制和外部阻擋機制保護了 handover call ，所以 handover call 的斷線機率降低，然而這同時會造成 new call 的阻擋機率升高

外部阻擋機制的保護是介於完全共享和保衛頻道機制之間，當 Peb 越大，阻擋 / 斷線機率的值越靠近保衛頻道機制；而當 Peb 越小，阻擋 / 斷線機率的值越靠近完全共享機制

可依不同的需求採取不同的策略，設定不同的參數 三種機制的系統資源使用率差異不大

結論

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使用不同的策略分配 GSM 和 GPRS 以考慮數個分封呼叫

未來展望

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Wei-Yeh Chen, Jean-Lien C. Wu, and Hung-Huan Liu, “Performance Analysis of Radio Resource Allocation in GSM/GPRS Networks,” IEEE VTC 2002-Fall, vol. 3, pp. 1461-1465, 2002.

C. Lindemann, and A. Thummler, “Performance analysis of the general packet radio service,” Computer Networks, Vol. 41, Issue 1, 2003, pp. 1–17.

Bin Li, et al., “Call Admission Control for Voice/Data Integrated Cellular Networks: Performance Analysis and Comparative Study,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 22, Issue 4, pp. 706-718, May 2004.

P. Lin and Y.-B. Lin, “Channel allocation for gprs,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 50, no. 2, pp. 375–387, 2001.

K. Mitchell and K. Sohraby, “An analysis of the effects of mobility on bandwidth allocation strategies in multi-class cellular wireless networks,” in Proceeding of IEEE INFOCOM, vol. 2, 2001, pp. 1005–1011

References

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蔡鎮年著，無線分封數據服務網路之高使用率資源分配策略與效能評估，碩士論文，國立臺北科技大學資訊工程系碩士班，臺北， 2004

Kai-Wei Ke, Chen-Nien Tsai, and Ho-Ting Wu, “Performance analysis for hierarchical resource allocation in multiplexed mobile packet data networks,” Computer Networks, Vol. 54, Issue 10, 2010, pp. 1707-1725.

“Understanding General Packet Radio Service (GPRS): Application Note 1377,” Agilent Technologies.

Emmanusl Seurre, Partick Saveli, and Pierre-Jean Pietri, GPRS for Mobile Internet, Artech House, Jan. 2003.

References

Q&A