HETEROGÉN MOBILHÁLÓZATOK, MOBIL BACKHAUL ÉS GERINC HÁLÓZAT GYAKORLAT

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "HETEROGÉN MOBILHÁLÓZATOK, MOBIL BACKHAUL ÉS GERINC HÁLÓZAT GYAKORLAT"

Zita Veres
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 HETEROGÉN MOBILHÁLÓZATOK, MOBIL BACKHAUL ÉS GERINC HÁLÓZAT GYAKORLAT Mobil és vezeték nélküli hálózatok (BMEVIHIMA07) április 3., Budapest Jakó Zoltán BME Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

2 Tartalom LTE HetNet hálózatok Jelentősége, előnyök, problémák, Field tesztek a HetNet világából Számolások: Interferencia, SIR számítások Áteresztőképesség meghatározása (ha marad rá idő: Backhaul méretezése small cellákra) 2

3 LTE- A HetNet 3

4 (LTE-A) HetNet jelentősége Két réteg: makró réteg (kültér), Small cellák alkotta réteg (kül- és beltér). Előnyök: Jobb lefedettség, Korábban rossz lefedettséggel rendelkező helyeken javul a szolgáltatás minősége, Nagyobb kapacitás, Energia hatékonyság, makro enb tehermentesítése Hátrányok: Interferencia, időzítés Backhual miatt kapacitás QoS biztosítás kérdései 4

5 LTE Small cell teszt 1 - Virgin Virgin media field teszt: Newcastle és Briston-ban 2012 Newcastle: 5

6 LTE Small cell teszt 2 - Virgin Wifi és LTE small cellákkal 6

7 LTE Small cell teszt 3 Virgin Throughput (FTP teszt) Newcastle: Jakó Zoltán BME Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék 7

8 LTE Small cell teszt 1 Phoenix International Raceway (PIR), Arizona; USA Qualcomm (2014) 31 small cella, hiper sűrű telepítés isd kb. 7 m (a telepítés intenzitása cella/km 2 ) Small cellák LTE-TDD 2.6 GHz, Band 41 TDD Cell-On-Wheels megoldáshoz képest kb.40x-es kapacitás növekedést értek el. Cell-On-Wheels 8

9 LTE Small cell teszt környezet és eredmények 9

10 DL Interferenciák csoportosítása 10

11 1. Feladat LTE- A femtocella 1. a., Determinisztikus femtocella telepítés vizsgálata A small cellák adási teljesítménye P s =100 mw, a kültéri jelterjedési exponens értéke -4. Az origóban tartózkodik a (makrocellához kapcsolodó) felhasználó (UE). Számolja ki a small cellák által az MUE vevőjében az eredő interferenciát. (megjegyzés: a Small cellák és az MeNB ugyanazon a frekvenciasávon üzemelnek és minden PRB-t használnak). 11

12 1. Feladat LTE- A femtocella 1. b., Jel-zaj viszony meghatározása A Makró enb távolsága az origóban levő felhasználótól legyen 500 m. Az tudjuk, hogy a makró enb adási teljesítménye 20W. Mekkora lesz a jel-zaj viszony értéke dbben? 12

13 1. Feladat femtocella folyt. Mekkora az LTE link áteresztőképessége (throughput)? 13

14 2. Feladat open access femtocella 2. a., UE egy femtocellához (zöld) kapcsolódik? Mekkora az SIR értéke? Mekkora az LTE link throughput-ja? 14

15 3. Feladat PPP femtocella modell 3. a., PPP alapú femtocella modellezés Adja meg az R = 1000m x 1000m-es négyzet alapú véges területen található small cellák várható értékét, ha λ= 10-4! Mi annak a valószínűsége, hogy pontosan 110 db small cella található a területen! Mi annak a valószínűsége, hogy az origóban levő UE-től R=50 m sugarú körben egyetlen small cella se található λ= 10-4,10-6 és 10-2 mellett? 15

16 3. Feladat PPP femtocella modell 3. b., PPP alapú femtocella modellezés Adott a femtocellás interferencia eloszlása: F(x)=erfc(Kn/sqrt(x)), ahol Kn=π^(3/2)*λ*sqrt(Pf) Határozza meg a SIR eloszlást belőle, És számolja ki a makrócellás felhasználó lefedettség valószínűségét, ha a makro enb távolsága a felhasználótól 100 m és a küszöbérték T=10dB! 16

17 Bónusz: Small cell Backhaul 1. Backhaul kapacitásának tervezése: Az egyik mobil operátor a 11. kerületben lévő infóparkba small cellákat telepített (lámpaoszlopokra, irodákba stb.). A környékbeli small cellás forgalmat egy koncentrátor gyűjti össze amit a BME I épületbe telepítettek. Az operátor tudni szeretné mekkora kapacitású link kell a backhaulon, hogy elvigye a small cellák forgalmát. Az alábbi adatokat kaptuk: A small cellák száma 200 db és csúcsidőben 9-15 Mbit/s közti egyenletes eloszlású forgalmat generálnak. Mekkora kapacitású linket kell biztosítani, ha azt szeretnék, hogy annak a valószínűsége, hogy a nem tudja elvinni a small cellás forgalmat legfeljebb 10-6 lehet? 17

18 1 Determinisztikus Small cella telepítés vizsgálata Példa 1.1. A small cellák adási teljesítménye P s = 100 mw, a kültéri jelterjedési exponens értéke pedig (α = 4). Az origóban tartózkodik a (makrocellához kapcsolodó) felhasználó (UE). Számolja ki a small cellák által az Makró UE vevőjében az eredő interferenciát. I = 4 i=1 P s z i α = ( ) = 1, W. Példa 1.2. A Makró enb távolsága az origóban levő felhasználótól legyen z = 500 m. Az tudjuk, hogy a makró enb adási teljesítménye (P m ) 20 W. Mekkora lesz a jel-zaj viszony értéke db-ben? (1) SIR = P hasznos P zaj = Pm z α I = [W] 1, [W] = 0,01772 (2) Ha z = 50m: SIR[dB] = 10 log 10 (0,01772) = 17,5dB (3) SIR = P hasznos P zaj = Pm z α I = [W] 1, = 177,16 (4) [W] SIR[dB] = 10 log 10 (177,16) = +22,5dB (5) Példa 1.3. Mekkora az LTE link áteresztőképessége (throughput)? Leolvasva az ábráról a 17, 5 db SIR értékhez 0 spektrális hatékonyság tartózik. A 22,5 db-es SIR-hez pedig kb. 5 bit/s/hz. 20 MHz-es sávszélességet feltételezve: [Hz] 5[bit/s/Hz] = 100Mbit/s Példa 1.4. Open access femtocella esetén: Mekkora az SIR értéke? Mekkora az LTE link throughput-ja? 1

19 I 1 = 4 i=1 P s z i α + P m z α m = ( ) = 1, W. (6) SIR SC = Ps z α I 1 = [W] 1, [W] = 6,71 SIR SC [db] = 10 log 10 (6,71) = 8,27dB (7) Leolvasva az ábráról a 8,27 db SIR értékhez kb. 1,8 spektrális hatékonyság tartózik. Vagyis a link throughput-ja: [Hz] 1,8[bit/s/Hz] 36Mbit/s 2 Small cellák vizsgálata Poisson pontfolyamattal Példa 2.1. Adja meg az R = 1000 m 1000 m-es négyzet alapú véges területen található small cellák várható értékét, ha λ = 10 4! N s = λ R = = 100. (8) Példa 2.2. Mi annak a valószínűsége, hogy pontosan 110 db small cella található a területen? P{x = 110} = (N s) k exp( N s ) = exp( 100) 0,0234. (9) k! 110! Példa 2.3. Mi annak a valószínűsége, hogy az origóban levő UE-től R = 50 m sugarú körben egyetlen small cella se található λ = 10 4,10 6 és 10 2 mellett? P{nincs small cella az 50 méter sugarú körön belül} = (λr2 π) k exp( λr 2 π). k! (10) k = 0, ezért: P{k=0 darab small cell van} = exp( λr 2 π). 2

20 Ha λ = 10 4 : Ha λ = 10 6 : Ha λ = 10 2 : P{k=0 darab small cell van} = exp( π) 0,46. P{k=0 darab small cell van} = exp( π) 1. P{k=0 darab small cell van} = exp( π) 0. Példa 2.4. Adott a femtocellás interferencia eloszlása. Határozza meg a SIR eloszlást belőle, és számolja ki a makrócellás felhasználó lefedettség valószínűségét, ha a makro enb távolsága a felhasználótól z = 100 m és a küszöbérték T=10dB! Ismétlés: erf(z) = 2 z exp( t 2 )dt π erfc(z) = 2 exp( t 2 )dt π erf(z) = 1 erfc(z). 0 z Adott a PPP folyamat intenzitása λ = 10 4, a small cellák adóteljesítménye P s = 100 mw, továbbá az interferencia eloszlásfüggvénye: ( Kn F(x) = P{I a} = erfc ), (11) x ahol (K n = π ( 3/2) λ P s ) /2 8, { P m z α F SIR (y) = P{SIR y} = P I } y = P I Pm z α = 1 P{I a}. y }{{} }{{} ). erfc( K n =a a (12) 3

21 Vagyis a SIR eloszlásfüggvényére az alábbi alakot kaptuk (ha P m = 20 W, α = 4 és z = 100 m): F SIR (y) 1 erfc(0,18 y) = erf(0,18 y) Ha a küszöbérték T = 10 db akkor: T [db] = 10dB T = 10. ( P{SIR 10} = erf 0,18 ) 10 0,58. 4

Hasonló dokumentumok

Kétrétegű LTE-Advanced Kis Cellás Rendszerek Modellezése Sztochasztikus Geometriával

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék, Mobil Kommunikáció és Kvantumtechnológiák Laboratórium Kétrétegű LTE-Advanced Kis Cellás Rendszerek Modellezése