Este artículo analiza el aspecto de la red celular móvil de las mediciones de teletrafico . Las redes de radio móviles tienen problemas de tráfico que no surgen en conexión con la PSTN de línea fija . Los aspectos importantes del tráfico celular incluyen: objetivos de calidad de servicio, capacidad de tráfico y tamaño de celda, eficiencia espectral y sectorización , capacidad de tráfico versus cobertura y análisis del tiempo de retención del canal.
La ingeniería de teletráfico en la planificación de redes de telecomunicaciones asegura que los costos de la red se minimicen sin comprometer la calidad del servicio (QoS) entregado al usuario de la red. Este campo de la ingeniería se basa en la teoría de la probabilidad y se puede utilizar para analizar redes de radio móviles, así como otras redes de telecomunicaciones .
Un teléfono móvil que se mueve dentro de una celda registrará una intensidad de señal que varía. La intensidad de la señal está sujeta a un desvanecimiento lento , un desvanecimiento rápido y la interferencia de otras señales, lo que da como resultado la degradación de la relación portadora / interferencia (C / I). [1] Una relación C / I alta produce una comunicación de calidad. Se logra una buena relación C / I en los sistemas celulares mediante el uso de niveles de potencia óptimos mediante el control de potencia de la mayoría de los enlaces. Cuando la potencia de la portadora es demasiado alta, se crea una interferencia excesiva, lo que degrada la relación C / I para otro tráfico y reduce la capacidad de tráfico del subsistema de radio. Cuando la potencia de la portadora es demasiado baja, la C / I es demasiado baja y los objetivos de QoS no se cumplen. [1]
Objetivos de calidad de servicio
En el momento en que se diseñan las celdas de un subsistema de radio, se establecen objetivos de calidad de servicio (QoS) para: congestión y bloqueo de tráfico, área de cobertura dominante, C / I, probabilidad de interrupción, tasa de falla de transferencia, tasa general de éxito de llamadas, velocidad de datos, retraso, etc. [2]
Carga de tráfico y tamaño de celda
Cuanto más tráfico se genere, más estaciones base se necesitarán para dar servicio a los clientes. El número de estaciones base para una red celular simple es igual al número de células. El ingeniero de tráfico puede lograr el objetivo de satisfacer la creciente población de clientes aumentando el número de celdas en el área en cuestión, por lo que esto también aumentará el número de estaciones base. Este método se llama división celular (y combinado con sectorización) es la única forma de brindar servicios a una población floreciente. Esto simplemente funciona dividiendo las celdas ya presentes en tamaños más pequeños, lo que aumenta la capacidad de tráfico. La reducción del radio de la celda permite que la celda se adapte al tráfico adicional. [1] El costo del equipo también se puede reducir reduciendo el número de estaciones base mediante la instalación de tres celdas vecinas, con las celdas sirviendo a tres sectores de 120 ° con diferentes grupos de canales.
Las redes de radio móviles se operan con recursos finitos y limitados (el espectro de frecuencias disponible). Estos recursos deben utilizarse de forma eficaz para garantizar que todos los usuarios reciban el servicio, es decir, que la calidad del servicio se mantenga de forma constante. Esta necesidad de utilizar con cuidado el espectro limitado provocó el desarrollo de células en redes móviles, lo que permitió la reutilización de frecuencias por grupos sucesivos de células. [1] Se han desarrollado sistemas que utilizan de manera eficiente el espectro disponible, por ejemplo, el sistema GSM . Bernhard Walke [1] define la eficiencia espectral como la unidad de capacidad de tráfico dividida por el producto del ancho de banda y el elemento de área de superficie, y depende del número de canales de radio por celda y del tamaño del clúster (número de celdas en un grupo de celdas):
donde N c es el número de canales por celda, BW es el ancho de banda del sistema y A c es el área de la celda.
La sectorización se describe brevemente en la carga de tráfico y el tamaño de la celda como una forma de reducir los costos de equipos en una red celular. [2] Cuando se aplica a grupos de células, la sectorización también reduce la interferencia cocanal, según Walke. [1] Esto se debe a que la potencia radiada hacia atrás desde una antena de estación base direccional es mínima y se reduce la interferencia con las células adyacentes. (El número de canales es directamente proporcional al número de celdas). La capacidad máxima de tráfico de las antenas sectorizadas (direccionales) es mayor que la de las antenas omnidireccionales por un factor que es el número de sectores por celda (o grupo de celdas). [1]
Capacidad de tráfico versus cobertura
Los sistemas celulares utilizan una o más de cuatro técnicas diferentes de acceso (TDMA, FDMA, CDMA, SDMA). Consulte Conceptos de telefonía móvil . Consideremos un caso de acceso múltiple por división de código para la relación entre la capacidad de tráfico y la cobertura (área cubierta por celdas). Los sistemas celulares CDMA pueden permitir un aumento de la capacidad de tráfico a expensas de la calidad del servicio . [3]
En los sistemas de radio celular TDMA / FDMA, la asignación de canal fijo (FCA) se utiliza para asignar canales a los clientes. En FCA, el número de canales en la celda permanece constante independientemente del número de clientes en esa celda. Esto da como resultado la congestión del tráfico y la pérdida de algunas llamadas cuando hay mucho tráfico. [4]
Una mejor forma de asignación de canales en los sistemas celulares es la asignación dinámica de canales (DCA), que es compatible con GSM , DCS y otros sistemas. DCA es una mejor manera no solo para manejar el tráfico celular en ráfagas, sino también para usar de manera eficiente los recursos de radio celular. DCA permite que el número de canales en una celda varíe con la carga de tráfico, por lo tanto, aumenta la capacidad del canal con bajos costos. [1] Dado que a una celda se le asigna un grupo de transmisiones de frecuencia (por ejemplo, f 1 -f 7 ) para cada usuario, este rango de frecuencias es el ancho de banda de esa celda, BW. Si esa celda cubre un área A c , y cada usuario tiene ancho de banda B, entonces el número de canales será BW / B. La densidad de canales será. [5] Esta fórmula muestra que a medida que aumenta el área de cobertura A c , la densidad del canal disminuye.
Tiempo de retención del canal
Parámetros importantes como la relación portadora / interferencia (C / I), la eficiencia espectral y la distancia de reutilización determinan la calidad del servicio de una red celular. El tiempo de retención del canal es otro parámetro que puede afectar la calidad del servicio en una red celular, por lo que se considera al planificar la red. Sin embargo, calcular el tiempo de retención del canal no es fácil. (Este es el tiempo que una estación móvil (MS) permanece en la misma celda durante una llamada). [3] El tiempo de retención del canal es, por lo tanto, menor que el tiempo de retención de la llamada si la MS viaja más de una celda, ya que se producirá el traspaso y la MS renuncia al canal. Prácticamente, no es posible determinar exactamente el tiempo de retención del canal. Como resultado, existen diferentes modelos para la distribución del tiempo de mantenimiento del canal. En la industria, una buena aproximación del tiempo de retención del canal suele ser suficiente para determinar la capacidad de tráfico de la red.
Uno de los artículos en Key y Smith [3] define el tiempo de espera del canal como igual al tiempo de espera promedio dividido por el número promedio de traspasos por llamada más uno. Por lo general , se prefiere un modelo exponencial para calcular el tiempo de retención del canal para simplificar las simulaciones. Este modelo proporciona la función de distribución del tiempo de retención del canal y es una aproximación que se puede utilizar para obtener estimaciones del tiempo de retención del canal. Es posible que el modelo exponencial no esté modelando correctamente la distribución del tiempo de retención del canal, como pueden intentar probar otros artículos, pero proporciona una aproximación. El tiempo de retención del canal no se determina fácilmente de forma explícita, el tiempo de retención de la llamada y los movimientos del usuario deben determinarse para dar implícitamente el tiempo de retención del canal. [3] La movilidad del usuario y la forma y el tamaño de la celda hacen que el tiempo de retención del canal tenga una función de distribución diferente a la de la duración de la llamada (tiempo de retención de la llamada). Esta diferencia es grande para usuarios con mucha movilidad y tamaños de celda pequeños. [3] Dado que las relaciones entre el tiempo de retención del canal y la duración de la llamada se ven afectadas por la movilidad y el tamaño de la celda, para una MS estacionaria y grandes tamaños de celda, el tiempo de retención del canal y la duración de la llamada son los mismos. [3]
Ver también
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Referencias
- ^ a b c d e f g h Walke, Bernhard H. Redes de radio móviles: redes, protocolos y rendimiento del tráfico. West Sussex England: John Wiley, 2002. Capítulo 2.
- ^ a b Guowang Miao ; Jens Zander; Ki Won Sung; Ben Slimane (2016). Fundamentos de las redes de datos móviles . Prensa de la Universidad de Cambridge . ISBN 1107143217.
- ^ a b c d e f Key, P. y Smith, D. Teletraffic Engineering en un mundo competitivo. Elsevier Science, Amsterdam Holanda, 1999. Capítulo 1 (Plenaria) y 3 (Móvil).
- ^ Problemas de teletrafico relacionados con la asignación de canales en redes celulares móviles digitales [ enlace muerto permanente ] . Consultado por última vez el 15 de marzo de 2005.
- ^ Chitamu, PJ, Redes de acceso a telecomunicaciones. Universidad de Witwatersrand, Johannesburgo, 2005.