‫ ارائه روشی پویا جهت بهبود نرخ دسترسی موفق و متوسط تاخیر دسترسی در شبکه‌های LTE به کمک فریم مجازی

ارائه روشی پویا جهت بهبود نرخ دسترسی موفق و متوسط تاخیر دسترسی در شبکه‌های LTE به کمک فریم مجازی

سیده باهره حسن‌پور, عبدالرسول قاسمی

چکیده

دسترسی گسترده به ماشین‌های هوشمند و افزایش روزافزون تقاضا در ارتباطات ماشینی بر بستر شبكه‌های نسل چهارم مخابراتی، سرویس‌دهی و مدیریت درخواست‌ها را با چالش‌های اساسی روبرو كرده است. محدودیت منابع فیزیكی، تعدد كاربران و ارسال درخواست‌های انبوه همزمان می‌تواند منجر به بروز ازدحام شود. روش‌های متعددی به منظور كاهش دسترسی انبوه با ایجاد محدودیت در زمان دسترسی و یا توزیع زمان درخواست دسترسی مطرح شده‌اند. در روش فریم مجازی درخواست‌ها در فریم‌های متوالی پخش می‌شوند تا متوسط میزان درخواست‌های موفقیت‌آمیز را افزایش دهند. طول فریم مجازی كه از كنار هم قرار گرفتن چندین زیرفریم متوالی بوجود می‌آید، باید با توجه به میزان بار شبكه و به طور مناسب انتخاب شود تا متوسط میزان تاخیر نامطلوب را در شبكه كاهش دهد. در این مقاله روشی پویا بر پایه روش‌های دسترسی تصادفی و پروتكل گسترش كد و با استفاده از روش فریم مجازی جهت حل مساله ازدحام در ارتباطات ماشینی بر بستر شبكه‌های نسل چهارم ارایه شده و مصالحه میان نرخ دسترسی موفق و متوسط تاخیر دسترسی استخراج شده است. در این راستا و به منظور حفظ بهره‌وری شبكه، طول فریم مجازی و فضای كدگذاری طی دو فاز تخمین و تصمیم‎‌گیری تعیین شده و متناسب با بار ورودی به شبكه تغییر می‌كند. نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌ها و مقایسه این روش با یكی از متداولترین روش‌های پیاده‌سازی شده در شبكه‌های نسل چهارم موسوم به DACB نشان می‌دهد كه در زمان ازدحام و شرایطی كه تعداد آغازگر‌های مجاز سیستم اندك است، استفاده از این روش بهره‌وری و متوسط زمان تاخیر در شبكه را بهبود می‌بخشد.

کلمات کلیدی

ارتباطات ماشین با ماشین, کانال دسترسی تصادفی, کنترل ازدحام, تخمین برخط, فریم مجازی

مراجع

  • [1]The LTE Network Architecture. [Online]. Available: http://www.alcatel-lucent.com.
  • [2]LTE PHY Fundamentals. [Online]. Available: http://www.ee.columbia.edu/~roger/
  • [3]A. Laya, L. Alonso, and j.Zarate, "is the random accesschannel of LTE and LTE-A suitable for M2Mcommunication? A surveyof alternatives,"IEEECommunication.Surveys Tutorials, vol. 16, no. 1, pp. 4–16,Feb. 2014.
  • [4]N. Nikaein, and S. Krco, "Latency for Real TimeMachine-to-Machine Communication in LTE-Based System Architecture,"Sustainable Wireless Technologies (European th Wireless), 11European Wireless Conference,pp 1-6,Vienna Austria, 27-29 April 2011.
  • [5]S. Gharbi, and N. zangar, "Adaptive multiple AccessClass Barring factors for M2M communications in LTE-ANetworks,"IEEE Consumer Communications andNetworking Conference (CCNC), pp. 605-606, Jan. 2015.
  • [6]Y. Pang, G. Lin, and H. Wei, "Context Aware DynamicResource Allocation for cellular Communication,"IEEEInternet of Tings Journal, Vol. PP, No. 99, pp. 1, Nov. 2015.
  • [7]P. Si, Y. Yang, S. Chen, and H. Xi, "Adaptive MassiveAccess Management for QoS Guarantees in M2MCommunications,"IEEE Transaction on VehicularTechnology,pp. 3152-3166, July. 2015.
  • [8]P. Si, Y. Yang, S. Chen, and H. Xi, "Optimal AccessClass Barring for StationaryMachine Type CommunicationDevice With Timing Advance Information,"IEEETransaction on Wireless Communication,pp. 5374-5388,Oct. 2015.
  • [9]A. Molisch, "3GPP Long-Term Evolution,"WirelessCommiunication, Second Edition, 2011.
  • [10]LTE in a Nutshell: The physical Layer. [Online].Available:https://www.telecomsource.net.
  • [11]M. Chang, G. Lin, and H. Wei, "Overload Control forMachine-type-Communicationsin LTE-Advanced System," IEEE Communication MAgazine, vol. 50, Issue. 6, pp 38-45,June 2012.
  • [12]R. Liu, W. Wu, H. Zhu, and D. Yang, "M2M-orientedqoscategorization in cellular network," Proc.IEEE WirelessCommunications, Networking and Mobile Computing (WiCOM), 2011.
  • [13]3GPP TS 36.321 V10.2.0 (2011-06): Medium AccessControl (MAC) Protocol Specification, June 2011.
  • [14]ETSI TS 36.212 V8.8.0 (2010-01), LTE evolvedUniversal Terrestrial Radio Access Multiplexing and channelcoding, Jan 2010.
  • [15]T. Taleb, and A. Ksentini, "On alleviating MTCoverload in EPS," Elsevier Ad Hoc Networks, vol. 18, pp24-39, July 2014.
  • [16]ETSI TS 102 689 V1.1.1 (2010-08): Machine-to-Machine Communications, MTC Service Requirements,Aug. 2010.
  • [17]A. Amokrane, A. Ksentini, Y. Hadjadi, and T. Taleb, "Congestion Control for Machine Type Communication," IEEE International Conference in Communications (ICC),pp. 778-782, June 2012.
  • [18]3GPP TR 37.868 V11.0, Study on RAN Improvementsfor Machine-type Communications, Oct. 2011.
  • [19]O. Arouk, A. Kestini, Y. Hadjadj-Aoul, and T. Taleb, "On Improvement the Group Paging method For Machine –type-Communications,"IEEE International Conference onCommunications (ICC),Sydney Australia, pp. 484-489, june.2014.
  • [20]D. Lee, S. Kim, and B. Yi, "Throughput Comparison ofRandom Access Methods for M2M Service over LTENetworks," in2011 IEEEGLOBECOM Workshops (GC Wkshps), pp. 373 –377, Dec. 2011.
  • [21]S.-Y. Lien, K.-C. Chen, and Y. Lin, "TowardUbiquitous Massive Accessesin 3GPP Machine-to-machineCommunications,"IEEE Comm unication. Mag., vol. 49,no. 4, pp. 66 74, April 2011.
  • [22]F. Zhou, and H. Zhang, "A New Dynamic FramedSlotted ALOHA for RFID,"International CommuincationsCircuits and Systems,ICCCAS, pp. 47-50, 2007.
  • [23]C. Stefanovic, K. F. Trilingsgaard, N. K. Pratas, andP. Popovski, "Joint estimation and contention-resolutionprotocol for wireless random access,"IEEE ICCin Proc.2013.
  • [24]J.-P. Cheng, C. han Lee, and T.-M. Lin, "Prioritizedrandom access with dynamicaccess barring for RANoverload in 3gpp LTE-A networks,"GLOBECOMWorkshops, pp. 368 –372, Dec. 2011
  • [25]F. Ghavimi, and H. Chen, "M2M Communications in3GPP LTE/LTE-A Networks: Architecture, ServiceRequirements, Challenges, and Applications,"IEEECommunication. Surveys Tutorials, vol. 17, no. 2, pp.525–549, May. 2015.
  • [26]S.-Y. Lien, T.-H. Liau, C.-Y. Kao, and K.-C. Chen, "Cooperative Access Class Barring for Machine-to-MachineCommunications,"Wireless Communications,IEEETransactions on, vol. 11, no. 1, pp. 27-32, Jan. 2012.
  • [27]K. Pratas, H. Thomas, C.Stefanovic, P. Popovski, "Code-Expanded Random Access for Machine-TypeCommunications,"in IEEE Globcome Workshop, pp. 1681-16862012.
  • [28]B. Hassanpour, and A. Ghasemi, "Online LoadEstimation for Efficient Random Access of Machine TypeCommunications in LTE Networks,"Iranian Conference onElectrical Engineering (ICEE), Shiraz, Iran, pp. 732-737,May 2016.