Kanal tahsis şemaları - Channel allocation schemes
Gelen radyo kaynak yönetimi kablosuz ve için hücresel ağlar , kanal tahsisi şemaları tahsis bant genişliği ve iletişim kanallarını baz istasyonları, erişim noktaları ve terminal cihazları için. Amaç, frekansın yeniden kullanımı yoluyla bit / s / Hz / site cinsinden maksimum sistem spektral verimliliğine ulaşmaktır , ancak yine de ortak kanal girişimini ve bant genişliğini paylaşan yakındaki hücreler veya ağlar arasında komşu kanal girişimini önleyerek belirli bir hizmet derecesini sağlamaktır. .
Kanal tahsis şemaları iki strateji türünden birini izler:
- Sabit : FCA, sabit kanal tahsisi: şebeke operatörü tarafından manuel olarak atanır
-
Dinamik :
- DCA, dinamik kanal tahsisi
- DFS, dinamik frekans seçimi
- Yayılı spektrum
Statik Kanal Tahsisi
Olarak sabit bir kanal tahsisi veya sabit bir kanal atama ( FCA ) her bir hücre frekans kanalı önceden tespit edilmiş bir set verilir. FCA, zaman bölmeli çoklu erişim (TDMA) ve frekans bölmeli çoklu erişim (FDMA) tabanlı sistemlerde zorlu bir görev olan manuel frekans planlamasını gerektirir, çünkü bu tür sistemler, aynı şeyi yeniden kullanan yakındaki hücrelerden gelen ortak kanal girişimine karşı oldukça hassastır. kanal. FCA ile TDMA ve FDMA sistemlerinin bir başka dezavantajı, hücredeki kanal sayısının o hücredeki müşteri sayısına bakılmaksızın sabit kalmasıdır. Bu, trafik sıkışıklığına ve bazı hücrelerde trafik yoğunlaştığında bazı aramaların kaybolmasına ve diğer hücrelerde boşta kalma kapasitesine neden olur.
FCA, geleneksel FDMA ve belki veya TDMA ile birleştirilirse, hücre üzerinden sabit sayıda ses kanalı aktarılabilir. Yeni bir arama yalnızca kullanılmayan bir kanalla bağlanabilir. Kanalın tamamı meşgulse yeni çağrı bu sistemde engellenir. Bununla birlikte, FCA ile birleştirilebilen birkaç dinamik radyo kaynağı yönetim şeması vardır. Basit bir biçim, trafiğe uyarlanabilir geçiş eşiğidir; bu, iki bitişik hücre arasında üst üste binen cep telefonlarından gelen aramaların, o an için en düşük yüke sahip hücreye geçişi yapmaya zorlanabileceğini ima eder. FCA, yayılma spektrumu ile birleştirilirse, maksimum kanal sayısı teoride sabit değildir, ancak pratikte maksimum bir sınır uygulanır, çünkü çok fazla çağrı çok yüksek ortak kanal parazit seviyesine neden olarak kalitenin sorunlu olmasına neden olur. Yayılmış spektrum, aşırı yüklenmiş bir hücrenin, aynı frekansı paylaşan yakındaki bir hücreden kapasite ödünç almasına (hücrede maksimum eşzamanlı çağrı sayısı) izin vererek hücre solunumunun uygulanmasına izin verir.
FCA, bir hücrenin , Mobil Anahtarlama Merkezi (MSC) tarafından denetlenen komşu hücreden kanalları ödünç alabildiği bir ödünç alma stratejisi kullanılarak bir DCA sistemine genişletilebilir .
Dinamik Frekans Seçimi
Dinamik Frekans Seçimi ( DFS ), kablosuz LAN (genellikle Wi-Fi) gibi merkezi olarak kontrol edilmeyen erişim noktalarına sahip kablosuz ağlar için belirlenmiş bir mekanizmadır . Askeri radar , uydu iletişimi ve hava durumu radarı gibi frekans bandının diğer kullanımları ile etkileşimi önlemek için tasarlanmıştır . Erişim noktaları, düşük girişim seviyelerine sahip frekans kanallarını otomatik olarak seçer. Kablosuz LAN standardı durumunda, DFS, IEEE 802.11h'nin bir parçası olarak 2003 yılında standartlaştırılmıştır . DFS için gerçek frekans bandı yargı yetkisine göre değişir. Genellikle Terminal Doppler Hava Radarı ve C-Bant uydu iletişimi tarafından kullanılan frekans bantları için uygulanır . DFS'nin yanlış yapılandırılması, dünyanın birçok ülkesinde 5 GHz Wi-Fi'nin ilk dağıtımları sırasında hava durumu radarının çalışmasında önemli kesintilere neden olmuştu. Örneğin DFS, Amerika Birleşik Devletleri'nde radardan kaçınma için 5470-5725 MHz U-NII bandında da zorunludur .
Dinamik Kanal Tahsisi
Kanal tahsisinin daha verimli bir yolu, MSC'den gelen her çağrı talebi baz istasyonu talebi kanalı yerine ses kanalının hücreye kalıcı olarak tahsis edilmediği Dinamik Kanal Tahsisi veya Dinamik Kanal Ataması (DCA) olacaktır. Kanal, aşağıdaki kriterleri dikkate alan bir algoritmaya göre tahsis edilir:
- Komşu hücrelerde gelecekteki engelleme olasılığı ve yeniden kullanım mesafesi
- Aday kanalın kullanım sıklığı
- Genel sistemin ortalama engelleme olasılığı
- Anlık kanal doluluk dağılımı
MSC'nin kanal doluluğu, trafik dağıtımı ve Alınan Sinyal Gücü Göstergeleri (RSSI) hakkında gerçek zamanlı veri toplamasını gerektirir . GSM gibi TDMA / FDMA tabanlı hücresel sistemler için DCA şemaları önerilmektedir , ancak şu anda herhangi bir üründe kullanılmamaktadır. 4G hücresel sistemlerin aşağı bağlantısı gibi OFDMA sistemleri, her bir zaman diliminin yanı sıra her bir alt taşıyıcı için DCA gerçekleştiriyor olarak düşünülebilir.
DCA ayrıca merkezi ve dağıtılmış olarak sınıflandırılabilir . Merkezi DCA şemalarından bazıları şunlardır:
- İlk kullanılabilir (FA): yeniden kullanım mesafesi gereksinimini karşılayan ilk kullanılabilir kanal çağrıya atanır
- Yerel olarak optimize edilmiş dinamik atama (LODA): maliyet fonksiyonu, komşu hücrelerdeki gelecekteki engelleme olasılığına dayanır
- Yeniden kullanım halkasında (RING) maksimum kullanımla seçim: ortak kanal kümesindeki çoğu hücrede kullanılan bir aday kanal seçilir
DCA ve DFS, zahmetli manuel frekans planlama işini ortadan kaldırır. DCA ayrıca aşırı hücre trafiğini yönetir ve hücresel radyo kaynaklarını daha verimli kullanır. DCA, bir hücredeki kanal sayısının trafik yüküne göre değişmesine izin vererek kanal kapasitesini çok az maliyetle artırır.
Yayılı spektrum
Yayılmış spektrum , karmaşık DCA algoritmalarına bir alternatif olarak düşünülebilir. Yakın hücrelerdeki kullanıcıların aynı yayma kodunu kullanma olasılığı önemsiz olduğundan, yayılmış spektrum bitişik hücreler arasında ortak kanal girişimini önler. Böylelikle, frekans kanalı tahsis problemi, örneğin IS95 ve 3G sistemleri gibi yayılmış spektrum ve FDMA kombinasyonuna dayanan hücresel ağlarda gevşetilir . Yaygın spektrum ayrıca, merkezi olarak kontrol edilen baz istasyonlarının, bir hücrede izin verilen maksimum eşzamanlı kullanıcı sayısını artırarak (hücredeki kullanıcılardan izin verilen maksimum parazit seviyesi) ve azaltarak, trafik yüküne bağlı olarak birbirinden dinamik olarak kaynak ödünç almasını da kolaylaştırır. bitişik bir hücrede. Baz istasyonu kapsama alanı arasındaki örtüşmede bulunan kullanıcılar hücreler arasında aktarılabilir (hücre soluması olarak adlandırılır) veya trafik, giriş kontrolü ve trafik şekillendirme ile düzenlenebilir.
Bununla birlikte, ikinci durumda kanal tahsisi iyi bir DCA şeması ile optimize edilirse, yayılı spektrum yayılmamış spektrum tekniklerinden daha düşük spektral verimlilik sağlar . Özellikle OFDM modülasyonu, karmaşık eşitleme olmaksızın geniş bantlı kanallar için çok yollu yayılımla mücadele etme kabiliyeti nedeniyle yayılma spektrumuna ilginç bir alternatiftir. OFDM , aynı hücredeki kullanıcılar arasında yukarı bağlantı çoklu erişim için OFDMA ile genişletilebilir . Hücreler arası girişimden kaçınmak için DCA veya DFS ile FDMA bir kez daha ilgi çekicidir. Bu konseptin bir örneği, yukarıda bahsedilen IEEE 802.11h standardıdır. DCA ile OFDM ve OFDMA , genellikle 4G kablosuz sistemlere bir alternatif olarak incelenir .
Paket bazında DCA
Paket tabanlı veri iletişim hizmetlerinde, iletişim patlar ve trafik yükü hızla değişir. Yüksek sistem spektrum verimliliği için , DCA paketler bazında gerçekleştirilmelidir. Paket-paket DCA için algoritma örnekleri, Dinamik Paket Atama (DPA), Dinamik Tek Frekanslı Ağlar (DSFN) ve Paket ve kaynak planı programlamasıdır (PARPS).
