Процесс установления соединения после поиска и регистрации на базовой станции
В рамках данной работы будут рассматриваться процессы установления uplink соединения, инициированные только со стороны абонентского устройства (т.е. без использования канала PCH) и в режиме дуплекса FDD. При наличии данных и необходимости их передачи в сторону базовой станции, абонентское устройство UE может находиться в одном из трех RRC состояний, описанных выше. Рассмотрим эти три возможных сценария.
1. UE в состоянии RRC_IDLE. Инициализация процедуры случайного доступа для получения идентификатора CRNTI и ресурсов в канале ULSCH. Переход в состояние RRC_CONNECTED. Кроме того, абонентскому устройству выделяется ресурс в контрольном канале PUCCH для последующих запросов ресурсов из состояния RRC_CONNECTED-in-sync.
2. UE в состоянии RRC_CONNECTED- out-of-sync. В данном состоянии абонентское устройство инициализирует процедуру случайного доступа для установления синхронизации с базовой станцией и получения ресурсов в ULSCH канале. Для последующих запросов ресурсов используется канал PUCCH.
3. UE в состоянии RRC_CONNECTED-in-sync. В состоянии RRC_CONNECTED-in-sync абонентское устройство отправляет запрос на uplink передачу по каналу PUCCH. Как видно из вышеизложенного, в процессе установления соединения важную роль играют два служебных канала: канал случайного доступа RACH и контрольный L1/L2 канал PUCCH. В сценариях 1 и 2 для запроса ресурсов используется процедура случайного доступа RACH, подробно описанная в [1, 6].
Симулятор процедуры поиска сети и установления uplink соединения
Для вычисления средней задержки установления соединения в восходящем (uplink) направлении, был написан симулятор на языке программирования Python, реализующий все вышеописанные процедуры, входящие в процесс установления соединения. Процесс моделирования может быть разделен на две основные части:
1. Процедура поиска базовой станции. Программа вычисляет среднее время поиска и регистрации абонентского устройства на базовой станции LTE в зависимости от заданной вероятности неправильного приема пакета.
2. Процедура моделирования процесса установления uplink соединения. Программа вычисляет среднюю величину времени установления соединения для каждого абонентского устройства, в зависимости от следующих входных параметров: количество абонентов N, средняя интенсивность запросов на uplink передачу L, вероятность неправильного приема пакета p, количество доступных преамбул для процедуры случайного доступа К.Перечень входных параметров симулятора представлен в табл. 1
Таблица 1 - Перечень входных параметров симулятора
Заключение
В результате проведенного моделирования, были получены зависимости времени установления uplinkсоединения от количества абонентских устройств и интенсивности запросов на uplink передачу. Кроме того, было численно оценено влияние числа доступных преамбул в процедуре случайного доступа на время установления соединения. При относительно небольшом количестве активных абонентов на базовой станции LTE, время установления соединения в восходящем направлении не превышает 25 мс (что соответствует результатам, приведенным в [7, 8]) внезависимости от интенсивности трафика, генерируемого абонентами. Однако, при дальнейшем росте числа устройств, время задержки линейно возрастает.
Список литературы
1. Michael Burakov, Albin Eldstal'Damlin. An LTE Random Access Channel Model for Wireless Sensor Network Applications, Master Theses, Lule? University of Technology, Sweden, 2012, 66 P.
2.Suh, C., Ko, Y.Design and implementation of intelligent home control systems based on active sensor networks. IEEE Transactions on Consumer Electronics, 2008, 54(3), pp. 1771184.
3. LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (EUTRA); Physical channels and modulation. (3GPP TS 36.211 version 10.0.0 Release 10, 2011-10).
4. LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (EUTRA); Physical channels and modulation. (3GPP TS 36.213 version 10.0.0 Release 10, 2011-10).
5. LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (EUTRA); Physical channels and modulation. (3GPP TS 36.331 version 10.0.0 Release 10, 2011-10).
6. Дугаев Д.А. Расчет коэффициента готовности служебного канала RACH при использовании его в качестве ресурса для передачи пакетов из внешней сенсорной сети в сеть LTE // IV Международная научно-практическая конференция "Телекоммуникационные и вычислительные системы". — Москва, 2012.
7. Markus Laner, Philipp Svoboda, Peter Romirer' Maierhofer.A Comparison Between Oneway Delays in Operating HSPA and LTE Networks. 8th International Workshop on Wireless Network Measurements, 14-18 May 2012 .
8. D. Singhal, M. Kunapareddy, and V. Chetlapalli. LTE-Advanced: Latency Analysis for IMTA Evaluation. Tech Mahindra, Tech. Rep., 2010