Для підвищення надійності зв'язку визначаються варіанти алгоритмів взаємодії стільникового і радіальних систем з позицій їх межсистемного хендовер. Дається оцінка цим алгоритмам, на підставі якої розробляється необхідний алгоритм взаємодії цих систем. При цьому враховані методи «порогового рівня», «витримки часу», «гистерезиса», «порівняння рівнів сигналу» і комбінації цих методів для перемикання з однієї базової станції на іншу в режими «слабкого сигналу», «швидкісного руху абонентської станції». В результаті при синтезі алгоритму межсистемного взаємодії за основу використані випадки «слабкого сигналу» і «швидкісного руху абонентської станції».

Анотація наукової статті з електротехніки, електронної техніки, інформаційних технологій, автор наукової роботи - Туляков Юрій Михайлович


ALGORITHMIC ESTIMATION OF INTERACTION OF CELLULAR AND RADIAL SYSTEMS OF MOBILE COMMUNICATION

Variants of interaction algorithms cellular and radial systems are defined for increase of communication reliability, from positions intersystem handover. The estimation of algorithms is made, on this basis the algorithm of interaction of these systems is developed. Methods of "threshold level», «endurance of time», «hysteresis", "comparison of levels of a signal» and a combination of these methods for switching from one base station on another and modes of "a weak signal», «high -speed movement of user's station »are thus considered. As a result at synthesis of algorithm of intersystem interaction for a basis cases of "a weak signal» and «high-speed movement of user's station» are used.


Область наук:
  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології
  • Рік видавництва: 2011
    Журнал: Известия Південного федерального університету. Технічні науки
    Наукова стаття на тему 'Алгоритмічна оцінка взаємодії стільникових'

    Текст наукової роботи на тему «Алгоритмічна оцінка взаємодії стільникових»

    ?Harish Igor Emelyanovich

    Essentukskiy Institute of Management, Business and Right.

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    2, Jermolova Street, Essentuki, 357600, Russia.

    Phone: +79286359738.

    The Department Higher Mathematics and Informatics; Senior Lecturer.

    УДК 621.396

    Ю.М. Туляков

    Алгоритмічні ОЦІНКА Взаємодія бездротових мереж РАДІАЛЬНИХ СИСТЕМ РУХОМИЙ наземного зв'язку

    Для підвищення надійності зв'язку визначаються варіанти алгоритмів взаємодії стільникового і радіальних систем з позицій їх межсистемного хендовер. Дається оцінка цим

    ,

    цих систем. При цьому враховані методи «порогового рівня», «витримки часу», «гістере-», «» -вой станції на іншу в режими «слабкого сигналу», «швидкісного руху абонентської». -зовани випадки «слабкого сигналу» і «швидкісного руху абонентської станції».

    надійність; алгоритм; хендовер; стільниковий і радіальна системи зв'язку.

    Yu.M. Tulyakov

    ALGORITHMIC ESTIMATION OF INTERACTION OF CELLULAR AND RADIAL SYSTEMS OF MOBILE COMMUNICATION

    Variants of interaction algorithms cellular and radial systems are defined for increase of communication reliability, from positions intersystem handover. The estimation of algorithms is made, on this basis the algorithm of interaction of these systems is developed. Methods of "threshold level», «endurance of time», «hysteresis", "comparison of levels of a signal» and a combination of these methods for switching from one base station on another and modes of "a weak signal», «high-speed movement of user's station» are thus considered. As a result at synthesis of algorithm of intersystem interaction for a basis cases of "a weak signal» and «high-speed movement of user's station» are used.

    Reliability; algorithm; handover; ellular and radial communication systems.

    Для підвищення надійності рухомого наземного зв'язку пропонується [1] системи стільникового зв'язку доповнювати радіальними системами, перемикання на які відбувається при погіршенні стільникового зв'язку. Це реалізується за рахунок введення в стільниковий систему базових станцій радіальної системи (БСРс), взаємодіючих через контролер БС (КБС) з базовими станціями стільникового системи (БССс). Причому пріоритет зв'язку і межсистемного хендовер абонентських (мобільних) стан-

    () .

    Проілюструємо за допомогою рис. 1 умови роботи такого хендовер при () (

    - Р ^ Рп) в залежності від відстані R, від сусідніх БССа і БССс2, а також від БСрс при заданому мінімально допустимому (пороговому) рівні (Р с / Рп) пір Для () .

    На рис. 1, а видно, що при переміщенні від БСса до БС<х2 рівень їх сигналів на кордонах зон дії не виявляється нижче (ЛУЛОпор і можливий хендовер між ними. Не дивлячись на те, що рівень сигналу від БСРС на цих кордонах вище цих БС, хендовер на БСРС не відбувається - «умова пріоритетності стільникового системи над радіальної».

    Мал. 1,6 ілюструє ситуацію перемикання на БСРС тільки за умови, коли рівень сигналу від БССа і БССсг стає нижче порогового. При цьому відбувається заповнення зв'язку або її поліпшення за рахунок БСрс на ділянці ЯДОп.

    Мал. 1. Умови хендовер в радіально-стільникового системі: а - хендовер між> БСса і БС (: с2; б - хендовер між БССс і БСРС при слабких сигналах БСса і БСса

    Оскільки наведений приклад швидше ілюструє ідею взаємодії радіальної системи зі стільниковою мережею, для обґрунтованого визначення алгоритму хендовер при такій взаємодії проаналізуємо принципи його організації на прикладі GSM стільникового зв'язку. Цей аналіз проводиться на підставі оцінок, зроблених спільно з Дворянінове О.А., дипломантом Нижегородського державного технічного університету ім. Р.Є. Алексєєва.

    Хендовер ділиться на складові частини: методологія, протокол, алгоритми і метрики, які базуються на положеннях в [2, 3]. Метрична інформація передається на КБС і в центр комутації мобільного зв'язку для її використання алгоритмом хендовера.

    Алгоритм прийняття рішення щодо ініціації хендовера НЕ специфікований в рекомендаціях стандарту GSM, але тим не менш можна перерахувати [4, 5] основні методи організації застосовуваних алгоритмів:

    | Метод порівняння RSS;

    | Метод порогового рівня (Threshold);

    | Гистерезис (западиваніе);

    | Витримка часу (Dwell timer);

    | Комбінації вишепе речісленних методів.

    Дамо оцінку цим алгоритмам.

    Аналіз алгоритмів прийняття рішення ініціації межсистемного хендовера. При аналізі алгоритмів, організованих за перерахованими методами, за оціночний параметр приймемо RSS. Коротко охарактеризуємо ці алгоритми.

    При методі порівняння рівнів сигналу -RSS перехід від поточної станції ,

    значення рівня сигналу поточної. Цей випадок ілюструється на рис. 1. Це найпростіший метод, який в складних «многобазових» і мобільних умовах не враховує особливості флуктуацій рівня сигналу.

    Алгоритм за методом порогового рівня (Threshold) заснований на прийнятті позитивного рішення про проведення процедури хендовера в тому випадку, якщо сигнал нової базової станції більше сигналу поточної, а сигнал поточної станції при цьому опустився нижче рівня умовного порогового мінімуму х- Недоліком даного методу є те, що перемикання на нову базову станцію не враховує різниці рівнів між сигналами, що може спричинити за собою все нові і нові процедури хендовера, а це додатковий трафік сигнальної інформації і можливість про брива зв'язку.

    - -дит в тому випадку, коли величина сигналу від нової станції перевищує величину поточного рівня сигналу на деяку величину JRSS = #. Недоліком такого методу є те, що перехід відбувається в будь-якому випадку, навіть, якщо необхідності в цьому немає.

    Вдалим рішенням можна вважати поєднання двох останніх вишерассмотренних методів так, щоб перемикання відбувалося при перетині рівня сигналу поточної станції з мінімальним і при перевищенні нової на величину ARSS = Н. Проілюструвати дію такого хендовер можна в наступному вигляді (рис. 2).

    Мал. 2. хендоверів по поєднаним методам «порогового рівня» і «гистерезис-методу»

    У формі алгоритму такий комбінований хендовер можна представити виразом

    Choose _ BSnew _ if _ Pnew = Pold + H _ and _ Pold < x

    У вигляді блок-схеми цей алгоритм можна представити рис. 3.

    Цікаво зауважити, що в більшості реалізацій GSM-систем застосовується саме такий алгоритм. Особливістю цього алгоритму є можлива поява надмірно частого хендовер. Щоб уникнути цього, застосовується алгоритм витримки часу.

    (Dwell timer) -

    .

    званого ping-pong-ефекту, явища, при якому дві станції з достатньо,, «» один на одного мобільну станцію як в настільному тенісі (звідси і назва ефекту). Позбутися від таких проблем допомагає невелике перетворення -Запровадження таймера затримки.

    Мал. 3. Блок-схема алгоритму хендовер з суміщеними методами «порогового рівня» і «гистерезис-методу»

    Моделювання алгоритму пріоритетного хендовера складових радіальної і стільникового зв'язку. На підставі наведеної вище оцінки алгоритмів хендовер, використовуваних в традиційній стільникового зв'язку, дамо обґрунтування синтезу алгоритму хендовер між радіальної [6] і стільниковими системами при пріоритеті роботи АС з стільникового системою [1]. При цьому акцентуємо увагу на практично зустрічаються випадки використання хендовер.

    Використання алгоритмів по методам порівняння ИББ і порогового рівня узгоджується з картиною для обласного або районного центру. Однак для терри,, незадовільними. Тобто в цих умовах необхідно враховувати виникнення «слабких» сигналів.

    Необхідно також враховувати іншу особливість, коли навіть в умовах доступності зв'язку існують такі ситуації, коли більш раціонально буде переключити зв'язок на ту станцію, зона покриття якої максимальна. Наприклад, при швидкісному русі по трасах в межах міста, з метою уникнення постійного «перескакування» з одного мікростільники на іншу, більш раціонально було б перейти на радіальну складову, і тим самим уникнути постійного повторюваного хендовера.

    Дамо оцінку хендоверів з урахуванням цих двох особливостей.

    Випадок слабкого сигналу. Як правило, зони стільникового зв'язку не мають 100% -ного покриття, що обслуговується. І для обслуговування ділянок регіону, неохоплених стільниковим зв'язком (зі слабким або «нульовим» рівнем сигналу), пропонується використання радіальної системи (складової) зв'язку, тобто при переміщенні або знаходженні абонента в такій ділянці необхідно провести тимчасове перемикання його АС на радіальну складову. Це особливо наочно ілюструється на рис. 1.

    При цьому доцільно ввести деяку величину Д / = - наш «запас

    », -Ся сигнал з першої БССс. Мал. 4 ілюструє таку ситуацію, де перехід на радіальну складову і назад буде відповідати точкам А і В.

    Мал. 4. Перемикання на радіальну і стільниковий складові при введенні запасу за рівнем сигналу Д / = А ^

    При такому алгоритмі не губиться зв'язок з абонентом в «непопулярних зонах», і канали радіальних станцій використовуються тільки в крайньому випадку.

    Мал. 5. Алгоритм взаємодії радіальної і стільникового систем

    Випадок швидкісного руху. При швидкісному русі по трасах міста, неминуче постійне «перескакування» з однієї базової станції на іншу. Альтернативою таким «стрибків» може бути переведення абонента на радіальну складову зв'язку з метою зменшення трафіку, супутнього хенді-віру, а також більш впевнене ведення абонента. Сигналізатором для такого пере-

    ходу можна вважати швидкість абонента і занадто малий інтервал часу між

    .

    При всьому іншому, як тільки швидкість абонента знизитися і з'явитися сото, ,

    .

    Об'єднання умов для двох вищерозглянутих випадків і синтез алгоритму взаємодії стільникового і радіальної систем. На підставі визначених вище особливостей і умов хендовер для двох розглянутих випадків і їх об'єднання можна скласти єдиний, загальний і остаточний алгоритм хендовер для взаємодіючих стільникового і радіальної систем. Блок-схема цього алгоритму показана (див. Рис. 5). Перевірка працездатності отриманого алгоритму проводилася за допомогою спеціально розробленої програми на мові Сі. Підстановка значень показала, що алгоритм робочий, тобто рішення про перехід на радіальну складову відбувається тільки в тому випадку, коли уникнути цього не можна.

    На підставі вищевикладеного можна зробити висновок, що отриманий остаточний комбінований алгоритм можна розглядатися як основу при впровадженні радіальних систем в стільниковий зв'язок.

    БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

    1. Туляков ЮМ. Система стільникового зв'язку. Заявка на винахід № 2009109960 від 20.03.2009.

    2. ETSI GSM 05.08 "Digital cellular telecommunication system (Phase 2+). Radio subsystem link control. "

    3. ETSI GSM 03.09 "Digital cellular telecommunication system (Phase 2+). Handover procedures ".

    4. Juha-Pekka Makela Effects of handoff's algorithms on the performance of multimedia wireless networks "University of OULU".

    5. Маковеева ММ., Шинаков Ю.С. Системи зв'язку з рухомими об'єктами. - М .: Радио и связь, 2002. - 440 с.

    6. Туляков ЮМ. Системи персонального радіовиклику. - М .: Радио и связь, 1988. - 168 с.

    Статтю рекомендував до опублікування д.т.н., професор АЖ. Белевцев. Туляков Юрій Михайлович

    Волго-В'ятський філія Московського технічного університету зв'язку та інформатики. E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    603006,. ,. ,. 15,. 15.

    Тел .: +79107901111.

    Tulyakov Yuri Mihaiylovich

    Volgo-Vvjatskogo of Branch of the Moscow Technical University of Communication and Informations.

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    15 - 15, Osharskaja Street, N. Novgorod, 603006, Russia.

    Phone: +79107901111.


    Ключові слова: НАДІЙНІСТЬ / АЛГОРИТМ / хендоверів / СТІЛЬНИКОВИЙ і радіальні СИСТЕМИ ЗВ'ЯЗКУ / СELLULAR AND RADIAL COMMUNICATION SYSTEMS / RELIABILITY / ALGORITHM / HANDOVER

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити