A queueing model for Spectrum Renting and handover calls in Mobile Cellular Networks

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A queueing model for Spectrum Renting and handover calls in Mobile Cellular Networks"

Klára Szalai
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Mobil hálózatok véges foású modellezése spectum enting és handove hívások használatával A queueing model fo Spectum Renting and handove calls in Mobile Cellula Netwoks Tamás Béczes a, János Sztik a, Jinting Wang b, Xuelu Zhang b, Fang Wang b, Ádám Hováth c a Debeceni Egyetem {beczes.tamas, sztik.janos}@inf.unideb.hu b Beijing Jiaotong Univesity jtwang@bjtu.edu.cn, zhang_xuelu@163.com, @bjtu.edu.cn c Nyugat-magyaoszági Egyetem hovath@inf.nyme.hu Absztakt: Az elmúlt időkben a mobil hálózatok teheltségének növekedésével páhuzamosan egye növekedett a téma kutatásának fontossága is. Jelen publikáció keetében mobil hálózatok egy véges foású modelljét mutatjuk be spektum bélés használatával. A modell elkészítésénél véges foású endszet használtunk, mely a hálózatot használó populációt szemlélteti. A modellünk figyelembe veszi az úgynevezett handove hívásokat is, ami a cellák között mozgó, éppen hívást bonyolító felhasználókat jelenti. A numeikus eedményeket a MOSEL- 2 pogamcsomag segítségével számítottuk ki Külön vizsgáltuk spektum enting esetében az hasznot a fekvenciák bélési költségének figyelembevételével is. Kulcsszavak: mobil hálózatok, véges foású endszeek, visszatééses endszeek Abstact: Following the common pactice applied in the theoy of etial queues fo pefomance evaluation, this pape poposes a finite-souce etial queueing model to conside spectum enting and handove calls in mobile cellula netwoks, in which sevice povides may ent each othe s unutilized fequency bands. The model incopoates switching seves on and off in goups, consides new and handove calls. We pesent a novel way to take into account the blocking pobability of new and handove calls. Keywods: mobile cellula netwoks; etial queues; finite-souce

com, 12118402@bjtu.edu.cn c Nyugat-magyaoszági Egyetem hovath@inf.nyme.

2 1. Bevezetés Az elmúlt időkben a mobil hálózatok teheltségének növekedésével páhuzamosan egye növekedett a téma kutatásának fontossága is. Nagyon nehezen becsülhető előe egy adott mobil cella teheltségének alakulása. Újabb fekvenciák vásálása nagyon költséges, így abban az esetben ha ezek a fekvenciák kihasználatlanok, ezek felesleges exta költséget jelentenek plusz bevétel nélkül. Ellenkező esetben, ha nincs elegendő fekvencia a bejövő hívások egy észe elutasítása keül, ami a felhasználók elpátolását eedményezheti. Egy lehetséges megoldás a pobléma kezelésée az úgynevezett spektum bélés használata. A spektum bélés használatának alapötlete Mitola [1] cikkében található meg előszö. A spektum bélés lényege, hogy magas teheltség esetén, amiko a használatban lévő fekvenciák száma elé egy bizonyos előe definiált limitet, akko a endsze opeátoa megpóbál újabb fekvenciákat béelni. Sikees bélés esetén, ha a endsze teheltsége csökken és a szabad fekvenciák száma egy szintén előe definiált éték alá esik, a béelt fekvenciát visszaadjuk. Így ideiglenesen megnövelhető a cellánk kapacitása [5]. Jelen kiadvány az ELEKTRO 2014 konfeencián bemutatása keült és megjelent eedmények egy övid kivonata. A észletes eedmények és elemzések a Béczes és Hováth cikkben található [5]. 2. Rendszemodel Az 1. ába a endsze modellünket szemlélteti. A modell két véges foást tatalmaz: a SoucesF az újonnan ékező hívások geneálásáa alkalmas véges foást tatalmazza, míg a SoucesH a handove hívások kezdeményezésée használt véges foás. 1. ába. Rendszemodell

Újabb fekvenciák vásálása nagyon költséges, így abban az esetben ha ezek a fekvenciák kihasználatlanok, ezek felesleges exta költséget jelentenek plusz bevétel nélkül.

3 Egy adott cella szempontjából a beékező hívásokat két csopotba sooljuk: Új hívás: a hívás kezdeményezése a cellában töténik. Az 1. ábán a SoucesF jelöli az új hívások geneálásáa alkalmas véges foást. Minden felhasználó a SoucesF foásból F intenzitással geneál új hívást. Handove hívás: Az eedeti hívás egy másik cellában indult, viszont a felhasználó mozgásának következtében a hívó cellát vált. Ilyenko biztosítani kell a szolgáltatónak hívás folyamatosságát. Az 1. ábán a SoucesH tatalmazza a handove hívások geneálásáa alkalmas felhasználók véges foását. Minden felhasználó a SoucesH foásból H intenzitással geneál handove hívást. A handove hívások védelmében az FGC (Factional Guad Channel) szabályt alkalmazzuk. Ha egy bejövő hívás jóváhagyása keül automatikusan elfoglal egy szabad csatonát. A hívás időtatama exponenciális eloszlású paaméteel. A hívás befejezése után a használt csatona felszabadul és a felhasználó visszakeül a SoucesF foásba. Ha a bejövő hívást a endsze elutasítja, a felhasználónak két lehetősége van: i) po valószínűséggel csatlakozik az obithoz, ahonnan intenzitással úja póbálkozik szabad csatonát kapni; ii) feladja a póbálkozást, visszakeül a SoucesF foásba. Do és tásai két küszöbétéket használt a spektum bélés implementálásáa [2]. Jelen modellünkben mi is ezt a módszet választottuk. Amiko a szabad fekvenciák száma egy adott hatáéték t 1 alá esik, akko a endsze opeáto megpóbál új fekvenciákat béelni. A medellben p -el jelöljük annak a valószínűségét, hogy a bélési póbálkozás sikees volt. Így pf 1 pannak a valószínűsége, hogy a bélés siketelen volt. Ilyenko az opeáto intenzitással egészen addig póbálkozik a béléssel, amíg sikees nem lesz illetve amíg a szabad fekvenciák száma t 1 hatáéték alatt van. A béelt fekvenciákat visszaadjuk abban az esetben, ha a szabad csatonák száma nagyobb lesz mint a t2 hatáéték. Ilyenko a endsze egy paaméteű exponenciális felszabadítási idő után visszaadja a béelt fekvenciákat. A handove hívások elutasításának minimalizálásáa a modellünkben az FGC szabályt alkalmaztuk [3],[4],[6]: LFGC (Limited avaage FGC) NPS (Non pioitization Scheme), ahol, 1 i j ahol a használt jelöléseket az 1. táblázat mutatja,

Ilyenko biztosítani kell a szolgáltatónak hívás folyamatosságát. Az 1. ábán a SoucesH tatalmazza a handove hívások geneálásáa alkalmas felhasználók véges foását.

4 I(t) J(t) A foglalt csatonák száma A béelt fekvencia blokkok száma Egy hívás elfogadása ha I(t)=i és J(t)=j i, j n A saját csatonák száma N N j g A béelt fekvencia blokkok száma Az eléhető csatonák száma A védett csatonák száma 1. Táblázat. Jelölések 3. Numeikus eedmények A modellt leíó folytonos idejű Makov lánc állapottee nagyon nagy, ezét az egyensúlyi egyenletek felíását és megoldását a MOSEL-2 pogam segítségével végeztük el [7]. A 2. táblázatban összefoglaltuk a használt paaméteek listáját. A következő gafikonokon láthatunk néhány numeikus eedményt. 2. ába. Új hívások blokkolási valószínűsége a nomalizált fogalmi intenzitás függvényeként A 2. ábán az új hívások blokkolásának valószínűségét látjuk a nomalizált fogalmi intenzitás függvényeként. p =0 azt az esetet mutatja, amiko nincs fekvencia bélés. Látható, hogy az intenzitás növelésével a blokkolási valószínűségek nőnek, valamint szignifikáns eltéés figyelhető meg abban az esetben ha használunk fekvencia bélést illetve ha nem. Szintén megfigyelhetjük, hogy az új hívások esetében nagyobb blokkolási valószínűséget kapunk, ha használunk védett csatonákat a handove hívások esetében.

Numeikus eedmények A modellt leíó folytonos idejű Makov lánc állapottee nagyon nagy, ezét az egyensúlyi egyenletek felíását és megoldását a MOSEL-2 pogam segítségével végeztük el [7]. A 2.

5 3. ába. Handove hívások blokkolási valószínűsége a nomalizált fogalmi intenzitás függvényeként A 3. ábán a handove hívások blokkolásának valószínűségét látjuk a nomalizált fogalmi intenzitás függvényeként. p =0 azt az esetet mutatja, amiko nincs fekvencia bélés. Hasonlóan a 2. ábához az intenzitás növelésével a blokkolási valószínűségek nőnek. Látható továbbá, hogy spektum bélés használatával a blokkolási valószínűségek csökkenthetőek. Szintén megfigyelhetjük, hogy a handove hívások esetében a blokkolási valószínűségek kisebbek, ha használunk védett csatonákat a handove hívások védelmében. Nomalizált fogalom intenzitás [ ] 0 Új hívások ékezési intenzitása Handove hívások intenzitása H A SouceF méete K 100 F A SouceH méete L 50 A védett csatonák száma g 2.9 A visszatéés intenzitása 1 A blokkonkénti csatonák száma 8 Saját csatonák száma n 16 Átlagos hívási idő 1 1/53.22 Spektum bélési küszöbéték 1 t 1 3 Spektum bélési küszöbéték 2 t 2 6 Bélés sikeességének valószínűsége p 2. Táblázat. Paaméteek

ábához az intenzitás növelésével a blokkolási valószínűségek nőnek. Látható továbbá, hogy spektum bélés használatával a blokkolási valószínűségek csökkenthetőek.

6 4. Köszönetnyilvánítás Béczes Tamás publikációt megalapozó kutatása a TÁMOP A/2-11/ azonosító számú Nemzeti Kiválóság Pogam Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást biztosító endsze kidolgozása és működtetése konvegencia pogam című kiemelt pojekt keetében zajlott. A pojekt az Euópai Unió támogatásával, az Euópai Szociális Alap tásfinanszíozásával valósul meg. Hováth Ádám publikációt megalapozó kutatása a TÁMOP A/2-11/ azonosító számú Nemzeti Kiválóság Pogam Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást biztosító endsze kidolgozása és működtetése konvegencia pogam című kiemelt pojekt keetében zajlott. A pojekt az Euópai Unió támogatásával, az Euópai Szociális Alap tásfinanszíozásával valósul meg. Iodalomjegyzék [1] J. Mitola III, Cognitive adio fo flexible mobile multimedia communications in Mobile Multimedia Communications, (MoMuC 99) 1999 IEEE Intenational Wokshop on, pp. 3 10, IEEE, [2] T. V. Do, N. H. Do, and R. Chakka, A new queueing model fo spectum enting in mobile cellula netwoks, Compute Communications, vol. 35, no. 10, pp , [3] R. Guein, Queueing-blocking system with two aival steams and guad channels, Communications, IEEE Tansactions on, vol. 36, no. 2, pp , [4] R. Ramjee, D. Towsley, and R. Nagaajan, On optimal call admission contol in cellula netwoks, Wiel. Netw., vol. 3, pp , Ma [5] T. Béczes and A. Hovath, A Finite-Souce Queuing Model fo Spectum Renting in Mobile Cellula Netwoks, Poceedings of ELEKTRO2014, 2014 [6] T. V. Do, Solution fo a etial queueing poblem in cellula netwoks with the factional guad channel policy, Mathematical and Compute Modelling, vol. 53, no , pp , [7] P. Wüchne, H. de Mee, J. Bane, and G. Bolch, A bief intoduction to MOSEL-2, in Poc. of MMB 2006 Confeence (R. Geman and A. Heindl, eds.), GI/ITG/MMB, Univesity of Elangen, VDE Velag, 2006.

Hováth Ádám publikációt megalapozó kutatása a TÁMOP-4.2.4.A/2-11/1-2012-0001 azonosító számú Nemzeti Kiválóság Pogam Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást Iodalomjegyzék [1] J.

Hasonló dokumentumok

Atomok (molekulák) fotoionizációja során jelentkező rezonanciahatások Resonance Effects in the Photoionization of Atoms (Molecules)

Atomok (molekulák) fotoionizációja soán jelentkező ezonanciahatások Resonance Effects in the Photoionization of Atoms (Molecules) BORBÉLY Sándo, NAGY László Babeş-Bolyai Tudományegyetem, Fizika ka, 484