Рисунок 1 – Топология сети LTE.
Авторы: Qin–long Qiu, Jian Chen, Ling–di Ping, Qi–fei Zhang
Автор перевода: Максименко Р.С.
Источник оригинальной статьи (англ.): http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login...
Реферат – Математическое ожидание и требования к будущим системам беспроводной связи продолжают расти и развиваться. Таким образом, 3GPP рассмотрел LTE/SAE для обеспечения ее конкурентоспособности в будущем. В LTE/SAE, одна из самых стойких проблем размеров и тестирования, в то время как модель является эффективным способом решения этой проблемы, потому что модель легко генерировать тестовые сценарии и недорогой в изменении конфигурации тестов и запуск тестов с помощью моделирования и симуляции.Целью данной работы является ознакомление как построить достаточно точный LTE/SAE в модели NS 2 так, чтобы другие функции оптимизации могут быть проверены.Имитационная модель включает в себя модели трафик и сетевые модели, которая концентрируется на воздушный интерфейс и интерфейс S1. Наконец, результаты тестирования одного сценария дается, чтобы продемонстрировать, как использовать эту модель.
I. ВВЕДЕНИЕ
LTE/SAE представляет собой попытку шагнуть в беспроводных широкополосных принятые сотовых операторов и поставщиков оборудования. LTE/SAE вводит развивались радиоинтерфейса с крупными повышение ближайшие от использования мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM), а также несколько методов антенны [1].
Эти технологии уже доступны на рынке и используются в WiMAX, как указано в IEEE 802.16 [2].
Вместе с развились радиоинтерфейса, LTE/SAE определяет эволюцию сетевой архитектуры. Она предназначена для пакетной и содержат меньше элементов сети, которые снижают затраты на обработку протоколов, задержки и затраты на развертывание сети.
Эта статья будет изучать LTE/SAE модели и ее реализации в NS2, и эта задача является дальнейшее изучение раньше [3]. Данная работа организована следующим образом: во-первых, LTE/SAE Обзор иNS инструмент моделирования 2 описаны, во-вторых, сетевой модели и ее конфигурации в NS 2 вводятся. В-третьих, модель движения и его конфигурация представлена. Наконец, приведем пример, чтобы продемонстрировать, как использовать данную модель для анализа производительности LTE/SAE.
А. LTE/SAE обзор
LTE/SAE является Evolved Packet система (EPS), который включает Evolved универсальной наземной сетью радиодоступа (E-UTRAN) и Evolved Packet Core (EPC). E–UTRAN состоит из Узлы ENB, обеспечивая E-UTRA плоскости пользователя (PDCP/RLC / MAC/PHY) и плоскость управления (RRC) протокол окончаний к UE.Узлы ENB соединены друг с другом посредством интерфейса X2.Узлы ENB также соединены посредством интерфейса S1 к EPC (Evolved Packet Core), а более конкретно к ММЕ (управления мобильностью Entity) с помощью S1–MME и обслуживающий шлюз (S-GW) посредствомS1–U.S1 интерфейс поддерживает многие–ко–многим между ММА/Служу шлюзы и узлами ENB.E–UTRAN архитектуре, показанной на рисунке 1 [3].
Рисунок 1 – Топология сети LTE.
Стек протоколов пользовательской плоскости показан на рисунке 2, где PDCP, RLC и MAC подслоев (заканчивающийся в ENB на стороне сети) выполняют функции, перечисленные в плоскости пользователя, например, сжатие заголовков, шифрование, планирование, ARQ и HARQ;
Рисунок 2 – Стек протоколов.
Стек протоколов для плоскости управления показана на рисунке 3, где:
– PDCP подслой (заканчивающийся в ENB на стороне сети) выполняет шифрование и
функции защиты целостности;
– RLC и MAC подслоев (заканчивающийся в ENB на стороне сети) выполняют те же функции, что и для плоскости пользователя;
– RRC (прекращено в ENB на стороне сети) выполняет следующие функции:
– Трансляция;
– Пейджинга;
– RRC управления соединениями;
– RB контроля;
– Мобильность функций;
– UE измерения отчетности и контроля.
RLC – Протокол управления NAS (заканчивающийся в MME на стороне сети) выполняет среди
прочего:
– EPS предъявителя управления;
– Аутентификация;
– ECM–IDLE обработки мобильности;
– Пейджинг возникновения в ECM–IDLE;
– Контроля безопасности.
Рисунок 3 – Плоскости управления стеком протоколов.
Основным компонентомSAE архитектурыEvolved Packet Core (EPC), также известный как основной SAE. EPC будет служить эквивалентом сети GPRS (через объект управления мобильностью, обслуживающий шлюз и шлюз подкомпонентами PDN). Подкомпонентами EPC являются:
– MME(Управление мобильностью лицом):MME является ключевым узлом управления для доступа LTE – сети. Он отвечает за режим ожидания UE (User Equipment) отслеживания и процедура поискового вызова в том числе повторных передач. Он участвует впредъявителя активации/деактивации процесса, а также отвечает за выбор SGW дляUE на начальном приложить и во время внутри– LTE передачи с участием базовой сети (CN) узла переселения. Он отвечает за аутентификациюпользователей(за счет взаимодействия с HSS). Номера для доступа (NAS) сигнализация должна завершаться в MME, и это также отвечает за привлечение и выделение временные идентификаторы РАО ЕЭС. Он проверяет разрешения UE в лагерь на общественной земле поставщика услуг мобильной сети общего пользования (PLMN) и обеспечивает роуминг UE ограничений. MME это оконечное устройство в сети для шифрования/защиты целостности NAS для сигнализации и управления обрабатывает ключ безопасности. Законного перехвата сигналов поддерживается такжеMME. MME также обеспечивает функцию плоскости управления для обеспечения мобильности между LTE и сети доступа 2G/3G с S3 интерфейс заканчивается на MME от SGSN. MME также завершает S6a интерфейс к дому HSS для роуминга UE.
- S-GW(обслуживающий шлюз):S–GW маршрутов и пересылает пакеты данных пользователя, а также действует какмобильность якорем для плоскости пользователя во время между ENB передачи обслуживания и в качестве якоря для обеспечения мобильности между LTE и другие технологии 3GPP(прекращения S4 интерфейс и ретрансляции трафика eNB. Pмежду 2G/3G систем и PDN–GW). За простой UE, государство,S–GW завершает путь DL данные и запускает подкачки, когда данные поступают DL для UE. Он управляет и сохраняет UE контекстах, например Параметры IP услуги переноса, сетевой маршрутной информацией. Он также выполняет репликацию пользовательского трафика в случае законного перехвата.
– PDN –GW(Packet Data Network Gateway):PDN – GW обеспечивает подключение кUE к внешним сетям пакетной передачи данных, будучи точки входа и выхода трафика дляUE. UE может иметь одновременное подключение с более чем одним PDN – GW для доступа к нескольким PDNS. PDN – GW выполняет применения политики, фильтрацию пакетов для каждого пользователя, для зарядки поддержки, законный перехват и пакет скрининга. Другая ключевая роль PDN – GW будет действовать в качествеякоря для мобильности между 3GPP и не–3GPP технологии, такие как WiMAX и 3GPP2 (CDMA 1X и EvDO) [4 ] [5].
II. МОДЕЛЬ и настройки сети
В нашей модели, некоторые параметры конфигурации сети может быть легко изменен с TCL (Tool Command Language), например, мы можем определить любое количество UE, полоса пропускания между сетевыми элементами и использование функции оптимизации, другие не могут быть изменены так легко в связи с ограничением реализованных модели, такие как ENB и АГВ числа.LTE/SAE сетевой модели и конфигурации будут подробно описаны в следующих разделах.
А. Сетевая модель
В нашем моделируемых LTE/SAE сеть, следующие элементы сети включены:
• 1 сервер (обеспечивает HTTP, FTP и сигнализации услуги).
• 1 АГВ (обеспечивают HTTP кэша, управление потоком).
• 1 ENB (предоставление информации управления потоком).
Рисунок 4 – LTE/SAE сетевая модель управления потоком.
Одна из ключевых задач для эволюциирадиоинтерфейса и сети радиодоступа архитектура 100 Мбит пик скорость передачи данных в нисходящей линии связи. [7] В то время как по сравнению с подкладкой скорости передачи данных, беспроводной скорость передачи данных по-прежнему узким местом. Это означает, что если мы не сделаемуправление потоком в АГВ, пакеты будут буфер в ENB. В то время как буфер в ENB ограничен, пакеты могут быть отброшены. Чтобы уменьшить вред производительности TCP от потери пакетов, необходимо управление потоком. В нашей модели DLAirQueue предоставляет каждому информационные потоки, такие как размер буфера и средняя скорость передачи данных; DLS1Queue использует эту информацию и текущий размер пакета решить, будет ли пакет разрешен для отправки в DLAirQueue. Если буфер потока или ячейку, в которой поток размещает будет переполнение, то пакет блокируется, пока оба потока в буфер и буфер клетки не является переполнения.
III. МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ И КОНФИГУРАЦИЙ
При определении UMTS QoS классы, также известный как классы трафика, ограничения и ограничения воздушного интерфейса должны быть приняты во внимание. Это не разумно определять сложные механизмы, как было в фиксированных сетях из-за различных характеристик ошибокрадиоинтерфейса. QoS механизмов, предусмотренных в сотовой сети должны быть надежными и способны обеспечить разумное разрешение QoS. [8]
Есть четыре различных классов QoS:
- Разговорный класс;
- Потоковый класс;
- Интерактивный класс, и Фоновый режим.
Основным отличительным фактором между этими классами QoS как чувствительные к задержкетрафика: Разговорный курс предназначен для движения, которое очень чувствительные к задержке в то время как Фоновый режим является наиболее нечувствительные задержка класса трафика. Разговорный и потоковыми классами в основном предназначены для использования для проведения в реальном времени потоков трафика. Основными делителя между ними в том, как чувствительные к задержкетрафика. Разговорная реального времени услуг, таких как видеотелефония, наиболее чувствительных к задержкам приложений и тех потоков данных должно осуществляться в разговорном класса.
Интерактивный класс и фона в основном предназначены для использования традиционных интернет–приложений, как WWW, электронная почта, Telnet, FTP и новостей. В связи с задержкой слабее требования, по сравнению с разговорным и потоковыми классами, как обеспечить лучшую ошибок с помощью канального кодирования и передачей данных. Основное различие между интерактивные и фоновые класса является то, что интерактивный класс в основном используется интерактивных приложений, например, E–mail или интерактивная интерактивная просмотра веб–страниц, в то время как Фоновый режим предназначен для фонового трафика, например, фоне загрузка сообщений электронной почты или загрузки файлов в фоновом. Отзывчивостьинтерактивных приложений обеспечивается путем отделения интерактивных и фоновых приложений. Движение в интерактивный класс имеет более высокий приоритет, чем в планировании фонового трафика класса, так что фоновые приложения использовать ресурсы передачи только тогда, когда интерактивные приложения не нуждаются в них. Это очень важно в беспроводной среде, в которой полоса пропускания является низкой по сравнению с фиксированными сетями.
Тем не менее, это только типичные примеры использованияклассов трафика. Там не является, в частности, никакого строгого взаимно – однозначное соответствие между классами обслуживания (как определено в TS 22.105 [8]), и движение классов, определенных в данной ТС. Например,интерактивная услуга по своей природе может очень хорошо использовать разговорного класса трафика, если приложение или пользователь имеет тесную требования по задержке.
IV. ТЕСТИРОВАНИЕ RSULT МОДЕЛИ
В этом разделе показано, как использовать модель, чтобы сделать другие оптимизации LTE / SAE сети:
1. Настройте время моделирования, протоколов маршрутизации, используемой функцией (например, QoS, управление потоком).
2. Настройка параметров сети модели: такие, как количество ЭПО, размер буфера для каждого класса.
3. Настройка параметровдвижения модели: такие, как размер пакета, скорость передачи данных.
4. Запустите моделирование с тестового скрипта.
5. Анализ результатов теста Согласно статистическим файла.
Оценка производительности сети в основном на основе следующих критериев(Эти значения могут быть получены непосредственно из файла статистики):
• пропускная
• средняя задержка
• пакет потерянных процентов
Ссылки
[1] « Битва титанов - WiMAX и 4G: Битва за Конвергенция присоединился, Рынок доклада , Maravedis исследований и анализа, июль 2006 года.
[2] IEEE Std. 802.16-2001, IEEE стандарт для локальных и городских сетей, часть 16,"Air интерфейс для системы фиксированного беспроводного широкополосного доступа", IEEE Press, 2001.
[3] Qinlong Цю, Dongmei Чжан Цзянь Ма", GPRS сети в модели NS 2 », в работе IEEE совместной пресс-конференции 10-го Азиатско-тихоокеанская конференция по связи и 5-й Международный симпозиум по многомерной мобильной связи, 29 августа - Sep.1, 2004, Университет Цинхуа, Пекин, Китай, pp.700 ~ 704.
[4] 3GPP TS 36.300, 3-го поколения проекта партнерства; Технические характеристики группы сети радиодоступа; Evolved универсального наземного радиодоступа(E-UTRA) и усовершенствованный универсальной наземной сетью радиодоступа(E-UTRAN) Общее описание; Этап 2 (Release 8), 650 Route Des Lucioles - Софии Антиполис Valbonne - Франция, 2009-03.
[5] 3GPP TS 23,401, 3-го поколения проекта партнерства; Технические параметры Группа Услуги и системные аспекты; General Packet Radio Service (GPRS) усовершенствования для улучшенной универсальной наземной сети радиодоступа (E- UTRAN) доступа (выпуск 9) 650 Route Des Lucioles - София Антиполис Valbonne - Франция, 2009-03.
[6] 3GPP TS 23.402, 3-го поколения проекта партнерства; Технические параметры Группа Услуги и системные аспекты, вопросы архитектуры усовершенствования для не-3GPP доступов (выпуск 9) 650 Route Des Lucioles - Софии Антиполис Valbonne - Франция, 2009-03
[7] NS-2 записи и документы, VINT проекта, http://www.isi.edu/nsnam/ns.
[8] 3GPP TR 25,913, 3-го поколения проекта партнерства; Технические характеристики группы сети радиодоступа; Требования к усовершенствованный UTRA(E-UTRA) и Evolved UTRAN (E- UTRAN) (Release 8), 650 Route Des Lucioles - Sophia Antipolis Valbonne - ФРАНЦИЯ, 2008-12.