زمانبندی در تعویض کانال در شبکه های نسل جدید

دسته: تاریخ انتشار: ۲۷ آذر ۱۳۹۶تعداد بازدید: 8
قیمت محصول

300,000 تومان

جزئیات بیشتر

تعداد صفحات مقاله:    ۹۵     –    فایل پروژه : Word

قوانین استفاده

توضیحات محصول
زمانبندی در تعویض کانال در شبکه های نسل جدید

مقدمه

در این بخش به توضیح برخی مفاهیم اولیه و اصول و اهدافی که این پایان نامه بر اساس آن­ها تنظیم شده است می­پردازیم. در ابتدا مشخصات شبکه های بی­سیم را معرفی نموده و در ادامه به انگیزه نگارش این پایان­نامه خواهیم پرداخت.

ساختار سلولی زمانی ابداع شد که کاربران مخابرات سیار رو به افزایش گذاشت. در الگوی سلولی منطقه به چند سلول تقسیم می­شود. هر سلول تحت پوشش یک ایستگاه پایه یا BS که در مرکز همان سلول است قرار دارد. گروه هایی از ایستگاه های پایه نیز تحت پوشش مرکز سوئیچینگ سیار یا MSC هستند. MSC معمولاً ارتباط بین شبکه سلولی و شبکه های با سیم را فراهم می­کند. در شبکه های سلولی، هر کاربر موبایل یا MH در هر لحظه با یک یا چند ایستگاه پایه ارتباط دارد. برای دانستن اینکه کاربر موبایل با کدام ایستگاه پایه ارتباط دارد، ایستگاه های پایه سیگنال هدایت را به کاربران می­فرستند. هر کاربر موبایل می­تواند به وسیله این سیگنال های دریافتی ایستگاه پایه مذکور را پیدا کند. این ایستگاه پایه همان ایستگاه پایه سرویس دهنده به کاربر موبایل است.

تعویض کانال در شبکه های سلولی

هنگامی­که یک کاربر موبایل از محدوده تحت پوشش یک ایستگاه پایه خارج می­شود، مسئولیت­های این ایستگاه پایه به ایستگاه پایه ای که کاربر موبایل به طرف آن می­رود منتقل می­شود. به این عملیات تعویض کانال(HO) می­گویند. تعویض کانال فرایندی است که نقاط دسترسی یک ارتباط در شبکه را تغییر می­دهد.

با توجه به تضعیف توان سیگنال­های رادیویی با توان دوم، تعویض کانال امری لازم می­نماید. هنگامی­که کاربر موبایل از ایستگاه پایه خود دور می­شود، به­دلیل افزایش نرخ خطای بیت و تداخل هم­فرکانس کیفیت سیگنال افت می­کند. در همین لحظه قدرت سیگنال­های دریافتی از سلول­های مجاور نیز بیشتر می­شود. برای جلوگیری از افت شدید سیگنال و تضمین کیفیت سرویس یا QOS سیستم باید کنترل کاربر موبایل را به ایستگاه پایه دیگری بسپارد.

در مورد اهمیت تعویض کانال همین بس که بگوییم: در یک شبکه سلولی بیشترین درخواست ها مربوط به تعویض کانال است.

تعویض کانال مراحل مختلفی نظیر محاسبه و مقایسه سیگنال از ایستگاه پایه کنونی و ایستگاه های پایه

همسایه، شروع عملیات تعویض کانال، اختصاص منابع برای ایستگاه پایه جدید، به روز کردن اطلاعات در سیستم مدیریت ِ موقعیت و مسیریابی جدید برای مبادله داده بین کاربر موبایل وایستگاه پایه جدید را شامل می­شود. در یک شبکه سلولی کانال ها و منابع محدودی وجود دارند که تعویض های کانال برای آن­ها به رقابت می­پردازند. یکی از راه های بهبود عملکرد سیستم در شبکه های سلولی به کار بردن الگوهای تعویض کانال مناسب در حین حرکت کاربر بین دو سلول است.

شبکه های نسل جدید موبایل، ویژگی ها و نیازها

در شبکه های موبایل نسل سومی (۳G) که هم اکنون از آن­ها استفاده می­شود، سرویس های بلادرنگ  (RT) و سرویس های غیر بلادرنگ(NRT ) برای کاربران مهیاست. این سرویس ها از تکنولوژی انتقال سوئیچینگ مداری و سوئیچینگ بسته ای به صورت مجزا استفاده می­کنند . این ساختار باعث بروز بسیاری از مشکلات از قبیل عدم پیوستگی در کار این شبکه با سایر شبکه ها و عدم تضمین کیفیت سرویس می­شود. از این رو ساختارهایی انعطاف پذیرتر که به صورت تمام IP هستند، در مطالعات اخیر برای شبکه های نسل بعدی موبایل پیشنهاد شده است. در این شبکه ها IP نقش تکنولوژی انتقال را دارا است. شبکه های نسل بعدی موبایل (۴G) باید محدودیت های کنونی شبکه های نسل سوم موبایل را مرتفع و از مخابرات موبایل شخصی به صورت چند رسانه ای پشتیبانی کنند].

با وجود اینکه پشتیبانی از تأمین کیفیت سرویس در شبکه های سیمی­تا حدود زیادی پوشش داده شده، اما این مسئله درشبکه های بی­سیم همچنان با چالش های زیادی روبرو است. علت این امر مشکلات موجود در رسانه بی­سیم همچون تداخل و محوشدگی کانال می­باشد که منجر به تغییرات ظرفیت کانال نسبت به زمان و مکان می­گردد. در کاربردهای چندرسانه ای، نرخ بالایی از اطلاعات بین ایستگاه ها از طریق اتصال بی­سیم مخابره می­شود و تضمین کیفیت سرویس در این شرایط دشوار می­باشد. مساله زمانی مشکل تر می­شود که محاسبات تعویض کانال هم در نظر گرفته شود. در این میان، زمانبندی ترافیک داده ها نقشی اساسی و محوری در تأمین سطوح کیفیت سرویس مورد نیاز دارد. الگوریتم های زمانبندی با نظارت بر وضعیت جریان­های داده و با در نظرگرفتن نیازهای کیفیت سرویس آن­ها، بسته بعدی را جهت ارسال بر روی رسانه انتقال انتخاب می­کنند.

 

۱-۴  الگوی پیشنهادی

شبکه های نسل چهارم موبایل می­بایست نرخ انتقال اطلاعات بالایی را داشته باشند، کیفیت سرویس را تضمین کنند، بلا انقطاع بوده و چند رسانه ای باشند. این شبکه ها باید الگوهای حرکت مختلف را در شبکه های ناهمگون پشتیبانی نموده و همگرایی کاملی در اینترنت داشته باشند. از طرفی با توجه به پهنای باند محدود وتعویض کانال در شبکه های موبایل باید مدیریت منابع مانند زمانبندی و تخصیص منابع در این شبکه ها مورد توجه قرار گیرند.

در مطالعات اخیر به مسئله بهبود کیفیت سرویس از طریق بهینه سازی در اجرای عملیات تعویض کانال پرداخته نشده است. در این پایان نامه یک الگوریتم زمانبندی پیشنهاد و ارائه شده است که با تقدم دهی به کاربرانی که نزدیک یا در حین تعویض کانال هستند، معیار کیفیت سرویس در شبکه های نسل جدید را به طرز محسوسی بهبود می­بخشد. این الگو را می­توان زمانبندی بر اساس تعویض کانال نامید. در این الگو، سیستم تقدم در سرویس­دهی را به کاربرانی ارائه می­کند که یا درحال تعویض کانال هستند و یا توان دریافتی آن­ها به گونه ای کاهش پیدا می­کند که در آینده­ای نزدیک مجبور به تعویض کانال هستند. این الگو با نظارت بر رفتار توان دریافتی کاربران، سرعت و وضعیت دریافت سرویس آن­ها را تشخیص و به­نحو مناسب به آن­ها سرویس دهی می­نماید.

یک الگوریتم زمانبندی برای فروسو هم ارائه شده است که با در نظر گرفتن شرایط صف و اشغال بافر مربوط به کاربر، گذردهی در فروسو را افزایش می­دهد. معمولاً پشتیبانی بیشتر کیفیت سرویس برای کاربران موجب افت نسبی گذردهی سیستم می­گردد. بنابراین الگوریتم زمانبندی ارائه شده در فروسو، در کنار الگوریتم زمانبندی اول که وظیفه پشتیبانی از کیفیت سرویس را دارد، نقش مهمی را ایفا می­نماید. برای اطمینان از بالا بودن گذردهی، یک سیستم AMC طراحی شده که از ترکیب هفت نوع مدولاسیون و نرخ کد تشکیل شده است. AMC در هنگامی­که کانال شرایط خوبی دارد، از نرخ داده بالا و در شرایط بد کانال از نرخ داده پایین برای ارسال استفاده می­نماید. از این رو گذردهی باز هم در سیستم طراحی شده بالاتر رفته است.

در نهایت، الگوریتم توسعه­یافته زمانبندی مبتنی بر تعویض کانال ارائه شده است که با بهره­گیری از روش میانگین وزنی در تقدم­دهی به جریان­­های سرویس، نرخ اتلاف بسته­ها در تعویض کانال و نرخ از بین رفتن تعویض کانال را به­طور محسوسی کاهش می­دهد.

زمانبندی بر پایه تعویض کانال تاثیر قابل توجهی در بهبود متغیرهای کیفیت سرویس شبکه دارد، چراکه در یک شبکه سلولی بیشترین درخواست مربوط به عملیات تعویض کانال است و در حین هر عملیات تعویض کانال، با از بین رفتن مقداری از بسته­ها و حتی از بین رفتن تماس مواجه هستیم. از این­رو زمانبندی بر پایه تعویض کانال را می­توان تحولی نو در شبکه های نسل آینده موبایل دانست.

در فصل بعد به بررسی انواع عملیات های تعویض کانال از ابتدا تاکنون می­پردازیم. فصل سوم به بررسی سیستم طراحی شده و مشخصات آن اختصاص دارد و در فصل چهارم به مباحث شبیه سازی و ارزیابی روش پیشنهادی خواهیم پرداخت.

فهرست

مقمه

تعویض کانال در شبکه های سلولی

شبکه های نسل جدید موبایل، ویژگی ها و نیازها

الگوی پیشنهادی

فصل دوم- بررسی عملیات­های تعویض کانال

مقدّمه

الگوی تعویض کانال سخت

الگوی تعویض کانال یکپارچه

الگوی تعویض کانال نرم(SHO)

الگوی قرض کانال برای تعویض کانال

الگوی پیش­بینی برای تعویض مسیر

الگوهای اختصاص کانال

الگوی رزرو کانال

الگوهای دینامیک رزرو کانال

الگوهای صف­بندی درتعویض کانال

الگوی صف­بندی تعویض کانال مبتنی برFIFO

الگوی تقدم دهی مبتنی بر محاسبات برای تعویض کانال MBPS 

الگوی تقدم­دهی تعویض کانال بر پایه کاهش نرخ توان دریافتی

الگوهای حفظ کانال

الگوهای حفظ کانال به صورت هیبرید

عملکرد الگوی هیبرید در مقایسه با روش قرض کانال

الگوی تقسیم درون کانالی

الگوهای تقدم­دهی وفقی برای تعویض کانال

الگوهای تقدم­دهی وفقی تعویض کانال بر پایه تضمین کیفیت سرویس

تعویض کانال نرم در CDMA

تعویض کانال نرم در  IS-95A

تعویض کانال نرم در IS-95B/CDMA 2000

فصل سوم- سیستم طراحی شده و الگوهای پیشنهادیِ مبتنی بر تعویض کانال

مقدّمه

ساختار شبکه WiMAX

ارسال با نرخ­های داده بسیار بالا

لایه فیزیکی مبتنی بر OFDM

پشتیبانی از الگوی مدولاسیون و کدگذاری وفقی (AMC)

ورود به شبکه WiMAX و عملیات آغازین

گستره­ یابی

ثبت­نام و شروع ارتباط IP

الگوی مدیریت حرکت

عملیات تعویض کانال و تعویض سلول در WiMAX

انتخاب دوباره سلول

تصمیم برای تعویض کانال و شروع عملیات

سنکرون سازی با BS هدف

انجام عملیات پویش با BS هدف

قطع ارتباط با BS قدیمی­

انواع تعویض کانال در شبکه WiMAX

تعویض کانال با معاشرت نوع “۰”

تعویض کانال با معاشرت نوع “۱”

تعویض کانال با معاشرت نوع “۲”

تعویض کانال FBSS

تعویض کانال MDHO

کیفیت سرویس

انواع کلاس­های سرویس طراحی شده

سرویس UGS

کلاس سرویس rtPS

کلاس سرویس ertPS

کلاس سرویس nrtPS

کلاس سرویس بهترین­تلاش یا BE

پشتیبانی از حرکت در الگوی طراحی شده

کاربر ثابت

کاربر با حرکت مختصر

کاربر با تحرک ساده

کاربر با تحرک کامل

مدیریت تعویض کانال در الگوی پیشنهادی

محدوده تعویض کانال

الگوی پیشنهادی زمانبندی بر اساس تقدم­دهی در تعویض­ کانال

دلایل کاهش سطح توان دریافتی در شبکه­ های بی­سیم باند وسیع

تلف مسیر

اثر سایه‌ای

محو شدگی در کانال بی­سیم باند وسیع

بررسی تمام عوامل اتلاف توان دریافتی و معرفی تابع رفتار حرکتی کاربر

الگوی ارائه تقدم در الگوریتم زمانبندی پیشنهادی

الگوریتم زمانبندی برای کاربران عادی در مسیر فروسو

الگوی مدولاسیون و کدگذاری وفقی

الگوی توسعه ­یافته زمانبندی بر پایه تعویض­ کانال

فصل چهارم- شبیه­ سازی و ارزیابی کارایی

مقدمه

ویژگی­های سیستم پیاده­ سازی شده

نتایج شبیه ­سازی

سناریوی اول

سناریوی دوم، مقایسه الگوی پیشنهادی با الگوهای زمانبندی دیگر

سناریوی سوم، بررسی عملکرد الگوی توسعه ­یافته زمانبندی بر پایه تعویض ­کانال

جمع ­بندی و نتیجه ­گیری

مراجع

 

 

نمایش بیشتر
دیدگاه های کاربران
دیدگاهتان را با ما درمیان بگذارید
0
بر اساس 0 خرید
0
0
0
0
0

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “زمانبندی در تعویض کانال در شبکه های نسل جدید”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *