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Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
Mobilidade e Tráfego
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• O handover (transferência entre células) possibilita que as chamadas ocorram sem interrupção quando o móvel se desloca de uma célula para outra.
• A transferência deve efectuar-se nos limites da célula, quando o sinal desce além do limiar.
HandoverHand (1/10)
A B
Pm
d
A B
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• A realização de handover é desempenhada por algoritmos baseados em:
• nível de sinal de rádio-frequência;• nível de interferência de rádio-frequência;• nível de interferência inter-simbólica.
• As técnicas e algoritmos de handover:• habitualmente não estão padronizados;• podem ser parametrizados no decorrer da
operação do sistema;• dependem do tipo de sistema.
HandoverHand (2/10)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• O handover deve ser acelerado quando:• o valor médio do sinal decresce rapidamente, no
intervalo de amostragem;• o móvel se desloca a grande velocidade.
• O handover deve ser retardado quando:• o valor médio do sinal apresenta uma variação
com tendência para aumentar;• existe a probabilidade de transferir para uma
célula mais apropriada;• o móvel viaja na zona de sombra de uma célula;• não há canal disponível na nova célula.
HandoverHand (3/10)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• O handover pode ser classificado como:• hard – quando a ligação passa de uma estação
base para outra, sem se manter simultaneamente nas duas;
• soft – quando a ligação passa de uma estação base para outra, mantendo-se simultaneamente nas duas, sendo a combinação dos sinais feita num nível hierárquico superior à estação base;
• softer – quando a ligação passa de um sector para outro numa mesma célula, mantendo-se simultaneamente nos dois, sendo a combinação dos sinais feita ao nível da estação base.
HandoverHand (4/10)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• A probabilidade de ocorrer handover aumenta quando:
• aumenta a duração das chamadas;• diminui a dimensão das células;• aumenta a velocidade do móvel.
• O handover tem implicações:• na sinalização e controlo da rede;• no bloqueio e na capacidade de tráfego.
HandoverHand (5/10)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• O handover faz parte integrante de um sistema celular, pelo que a estimação da respectiva taxa é necessária para um correcto dimensionamento da rede.
• A taxa de cruzamento de células mede o número de terminais que atravessam uma célula por unidade de tempo.
HandoverHand (6/10)
Zona de sobreposição
Móvel deixando a célula Móvel transferido para a nova célula
B
A
B
A
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Considera-se uma célula onde os utilizadores se movem aleatoriamente, tendo-se
• Nua: número de utilizadores activos• vut [km/h]: velocidade dos utilizadores, (v, θ), com
densidades de probabilidade pv(v), pθ(θ)• Scel [km2]: área da célula• Lcel [km]: perímetro da célula• ρua [km-2]: densidade de utilizadores activosρua = Nua/Scel
HandoverHand (7/10)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Num intervalo de tempo ∆t, os utilizadores que efectuam handover sãoρua Lcel [v ∆t cos(θ)] pv(v) pθ(θ) dv dθ
HandoverHand (8/10)
Lcel
v ∆t cos(θ)v ∆t θ
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• O ritmo médio de handover é dado por
• A taxa de cruzamento de células é
• No caso de células hexagonais e direcções uniformemente distribuídas em 2π, tem-se
HandoverHand (9/10)
ΘvLρ
dθθθpdvvv pLρM
celua
π
πθvceluah
)cos( )( )( /2
/2-0]/s[
=
= ∫∫∞
cel
cel
ua
hh S
ΘvLNMη [/s] ==
Rπvηh 3 4 [/s] =
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• A razão de handover vem dada por
onde• : duração média da chamada
HandoverHand (10/10)
τηhh =ξ
τ
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Existem 2 tipos básicos de comutação:• comutação de circuitos (CS)
tradicionalmente usada para voz, onde o circuito se mantém sempre activo, independentemente de haver ou não informação para transmitir;
• comutação de pacotes (PS)tradicionalmente usada para dados, onde o circuito só é estabelecido quando há efectivamente informação para transmitir.
Tipos de ComutaçãoTiCo(1/3)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• A estes dois tipos de comutação estão associados diferentes características, eficiências e qualidades de serviço (QoS):
• em CS, a QoS é medida pela probabilidade de bloqueio;
• em PS, a QoS é medida pelo atraso.
Tipos de ComutaçãoTiCo(2/3)
Sistemas de Comunicações
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Tipos de ComutaçãoTiCo(3/3)
AB
a) Circuit Switching
AB
AB
AB
AB
AB
AB
Info
Info
Info
Info
b) Packet Switching
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Os modelos de tráfego baseiam-se na teoria das filas de espera, designadas de acordo comA/B/c/K/p/donde
• A: processo de chegadas;• B: processo de serviço;• c: número de servidores;• K: capacidade;• p: população;• d: disciplina da fila.
Teoria de Filas de EsperaTeFE(1/6)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• A notação é:• A: M – chegadas com Distribuição de Poisson,
e tempos entre chegadas comDistribuição Exponencial
G – distribuição genéricaD – determinística
• B: M – tempos de serviço com Distribuição Exponencial
G – distribuição genéricaD – determinística
Teoria de Filas de EsperaTeFE(2/6)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• c: 1, N• K: N, ∞ (geralmente omitido)• p: M, ∞ (geralmente omitido)• d: FIFO (geralmente omitido), LIFO, PR, ...
Teoria de Filas de EsperaTeFE(3/6)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Em geral, tem-se
Teoria de Filas de EsperaTeFE(4/6)
[Fonte: Leon-Garcia, 1994]
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Os parâmetros a considerar são:• λ: taxa de chegada,
tia = 1/λ : tempo entre chegadas• µ: taxa de serviço,τ = 1/µ : duração do serviço
• τdel: tempo de espera• τ sys: tempo no sistemaτ sys = τdel + τ
Teoria de Filas de EsperaTeFE(5/6)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Segundo a Lei de Little, • o número médio de utilizadores no sistema é
• o número médio de utilizadores em espera é
• o número médio de servidores ocupados é
• A fracção de servidores ocupados é
Teoria de Filas de EsperaTeFE(6/6)
sysu sysN τλ=
delu delN τλ=
τλ=serN
serNτλρ =
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Considerando que• as chamadas são geradas com uma taxa média λ (com Distribuição Exponencial),
• a duração média das chamadas é , a que corresponde a taxa de serviço média .(com Distribuição Exponencial),
o tráfego oferecido é dado por
• É essencial estimar o tráfego para um correcto dimensionamento do sistema.
Tráfego em Comutação de CircuitosTrCC(1/6)
ττµ /1=
µλτλ /[Erl] ==T
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• O tráfego oferecido numa área de serviço é dado porT[Erl] = Npop ppen put Tut [Erl]
onde• Npop: população da área• ppen: taxa de penetração• put: taxa de utilização• Tut: tráfego médio por utilizador
Tráfego em Comutação de CircuitosTrCC(2/6)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• A estimação do tráfego oferecido é normalmente feita para a “hora de ponta”, que pode ser tomada como:
• hora de ponta na célula com tráfego maior;• hora de ponta no sistema;• média sobre todas as horas do sistema.
• A escolha de um critério para a “hora de ponta”tem implicações
• na qualidade de serviço prestada pelo operador,• no número de estação base da rede.
Tráfego em Comutação de CircuitosTrCC(3/6)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Na realidade, o tráfego não é uniforme nem no tempo nem no espaço:
• varia com as horas, os dias, os meses, etc.;• em certas regiões pode apresentar fortes
variações sazonais;• geralmente, apresenta um crescimento médio
anual;• concentra-se no centro das cidades,
decrescendo para a periferia;• depende do tipo de ocupação urbana.
Tráfego em Comutação de CircuitosTrCC(4/6)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Exemplo de um mapa de densidade de tráfego
Tráfego em Comutação de CircuitosTrCC(5/6)
Monsanto
West Sector125º - 195º
North Sector 55º - 125º
Southeast Sector195º - 55º
Monsanto
West Sector125º - 195º
North Sector 55º - 125º
Southeast Sector195º - 55º
Monsanto
West Sector125º - 195º
North Sector 55º - 125º
Southeast Sector195º - 55º
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Exemplo da variação horária do tráfego
Tráfego em Comutação de CircuitosTrCC(6/6)
0123456789
0 5 10 15 20
t [h]
A(t
) [E
rl]
0123456789
0 5 10 15 20
t [h]
A(t
) [E
rl]
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Basicamente, toma-se os mesmos pressupostos da CS, com excepção no que se refere à duração dos pacotes, distinguindo-se duas situações:
• a duração dos pacotes segue uma qualquer distribuição, que não a exponencial,
• a duração dos pacotes é fixa (determinística).• A caracterização do tráfego depende, dos
protocolos, do tipo de aplicação/serviço, e da dimensão dos pacotes, entre outros.
• Habitualmente, o tráfego é medido é kb/s.
Tráfego em Comutação de PacotesTrCP(1/2)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Exemplos de diferentes tipos de tráfego de dados
Tráfego em Comutação de PacotesTrCP(2/2)
[Fonte: Klem et al., 2001]
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• O modelo de Erlang-B (M/M/NTCH/NTCH) descreve o bloqueio de um sistema com NTCH canais,considerando que
• a geração segue a Distribuição de Poisson;• o sistema não tem memória;• as chamadas não servidas são perdidas.
• A probabilidade de bloqueio, Pb, para um tráfego oferecido T, é dada por
Modelo de Erlang-BMoEB(1/4)
∑=
=TCH
TCH
N
n
n
TCHN
TCHb
nT
NTNTP
0!/
!/ ) ,(
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• A probabilidade de bloqueio pode ser escrita de forma recursiva,
ou aproximada, para NTCH >> 1,
• O tráfego transportado é
Modelo de Erlang-BMoEB(2/4)
-1) ,()/(-1) ,( ) ,(
TCHbTCH
TCHbTCHb NTPTN
NTPNTP+
=
-T
TCH
N
TCHb NTNTP
TCH
e!
) ,( =
TPT btrans )-(1=
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Existem tabelas para o tráfego, T[Erl]
Modelo de Erlang-BMoEB(3/4)
34.631.030.129.04032.629.228.327.33824.821.921.220.33017.114.914.313.72215.213.212.712.0209.78.27.87.4146.25.14.84.5103.72.92.72.57
Pb =5 %Pb =2 %Pb=1.5 %Pb =1 %NTCH
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• A eficiência de utilização dos canais é medida através de ηT = Ttrans /NTCH
Modelo de Erlang-BMoEB(4/4)
[Fonte: Faruque, 1996]
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• O modelo de Erlang-C (M/M/NTCH) descreve umsistema com NTCH canais, sem bloqueio, onde:
• as chamadas não servidas são atrasadas;• a capacidade da fila de espera é infinita;• os restantes pressupostos de Erlang-B se
mantêm.• A probabilidade de uma chamada ser atrasada,
Pdel, para um tráfego oferecido T, é dada por
Modelo de Erlang-CMoEC(1/3)
( ) ∑−
=
+= 1
0!-1 !
! ) ,(TCH
TCH
TCH
N
n
nTCHTCH
N
TCHN
TCHdel
nTNTNT
NTNTP
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• Pdel pode ser expressa em função de Pb
• A probabilidade de uma chamada esperar na fila mais de t é
• O tempo médio das chamadas em espera é
Modelo de Erlang-CMoEC(2/3)
( ) ( )[ ]1) ,(1-1 11 ) ,(
−+=
TCHbTCHTCHdel NTPNT
NTP
( )( )τtNTNTCHdelTCHtdel
TCHTCHeNTPNTtP −−= 1 ) ,( ) ,,(
TCHTCH
TCHdeldel
NTNNTP
−=
1) ,( ττ
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• O número médio de chamadas em espera é dado por
Modelo de Erlang-CMoEC(3/3)
TCH
TCHTCHdeldelcall NT
NTNTPN−
=1
) ,(
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• O modelo de Engset (M/M/NTCH/NTCH/Mpop) descreve o bloqueio de um sistema com NTCHcanais, com os mesmos pressupostos de Erlang-B, excepto que considera uma população finita, Mpop.
• A probabilidade de bloqueio, Pb, é
Modelo de EngsetMoEn(1/1)
( )( )∑
=
=TCH
pop
TCH
TCH
pop
N
n
nn
M
NNM
TCHpopb
T
T, NT, MP
0
)(
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• O modelo de Pollaczek-Khinchin (M/G/1) descreve um sistema de pacotes com um único servidor, com
• a geração segundo a Distribuição de Poisson, λ;
• a duração descrita por uma distribuição genérica, com ,
• O tempo médio de espera dos pacotes é
Modelo de Pollaczek-KhinchinMoPK(1/3)
+
−= 2
2
1 1
2 τ
στλ
τλττ τdel
τ τσ
Sistemas de Comunicações
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• Quando a duração dos pacotes segue uma Distribuição Exponencial (M/M/1), resulta
• Neste caso, a situação de ser ter uma capacidade finita, Nbuf, conduz a um sistema (M/M/1/Nbuf) que apresenta a seguinte probabilidade de overflow
sendo a taxa de pacotes efectivamente processada
Modelo de Pollaczek-KhinchinMoPK(2/3)
τλτλττ
1
−=del
( )( ) buf
buf
NNoverP τλ
τλτλ
1 1
1+−
−=
( )overpro P−= 1λλ
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• No caso de a duração dos pacotes ser fixa (M/D/1), tem-se
Modelo de Pollaczek-KhinchinMoPK(3/3)
τλτλττ
1
2 −=del
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Os sistemas de 3ª geração (UMTS), caracterizam--se por fornecer serviços ao utilizador muito para além da voz, ou simples transmissão de dados, característicos da 2ª geração (GSM).
• Um serviço é um conjunto de capacidades que trabalham de um modo complementar e cooperativo, de modo a permitir ao utilizador estabelecer aplicações.
• Uma aplicação é uma tarefa que necessita de comunicação entre duas ou mais partes, sendo caracterizada pelos parâmetros de serviço, comunicação e tráfego.
Serviços e AplicaçõesSeAp (1/11)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• A introdução de novos serviços veio alterar a perspectiva do sistema. Em GSM tem-se
Serviços e AplicaçõesSeAp (2/11)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
enquanto que em UMTS se tem
Serviços e AplicaçõesSeAp (3/11)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Existem três componentes básicas de serviços, com características muito diferentes entre si:
• Áudio• Vídeo• Dados
• Um serviço é composto por uma ou mais componente básica.
• Os serviços podem ser agrupados em várias classes de acordo com os parâmetros que os caracterizam.
Serviços e AplicaçõesSeAp (4/11)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
Serviços e AplicaçõesSeAp (5/11)
GrandeVariável
ModeradoVariável
MínimoVariável
MínimoFixo
Atraso
SimSimSimNãoBuffer
NãoNãoSimSimRitmo garantido
emailwwwvideo-clipvozExemploSimSimNãoNãoBursty
PSPSCSCSComutaçãoNãoNãoNãoSimSimétricoNãoNãoSimSimTempo-real
Back-ground
Inter-active
Strea-ming
Conver-sational
Classe de serviço
[Fonte: 3GPP, 2000]
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
Serviços e AplicaçõesSeAp (6/11)
[Fonte: UMTS Forum, 1998]
pPS0.005/12 000High Multimedia
p,µPS0.026/1384Medium Multimedia
p,µ,MCS1/1128High Interactive Multimedia
p,µ,MCS1/116Speech
p,µ,MCS1/114.4Switched Data
p,µ,MPS1/114.4Simple Messaging
CélulaComu-tação
Simetric.(UL/DL)
Ritmo[kb/s]
Serviço
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
Serviços e AplicaçõesSeAp (7/11)
Acesso rápido Internet/Intranet, WLAN rápida, Video Clips on Demand.
High MM
Acesso Internet, WLAN, Partilha de aplicações, Jogos interactivos, Comércio electrónico, Banco remoto.
Medium MM
Vídeo-telefonia, Vídeo-conferência, Tele-trabalho.
High Int.MM
Voz, Tele-conferência, Correio de voz.SpeechFax, Acesso lento Internet, WLAN lenta.Sw. Data
SMS, Paging, Email, Mensagens públicas, Pagamentos de comércio electrónico.
Simple Messag.
AplicaçõesServiço
[Fonte: UMTS Forum, 1998]
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Tempos de acesso
Serviços e AplicaçõesSeAp (8/11)
16.0 s1.4 m3.7 m8.3 m55.6 m4 000Vídeo8.0 s41.7 s1.9 m4.2 m27.8 m2 000Docum.0.4 s2.1 s5.6 s12.5 s1.4 m100Foto0.2 s1.3 s3.3 s7.5 s50.0 s60Música0.2 s0.8 s2.2 s5.0 s33.3 s40Texto0.0 s0.2 s0.6 s1.3 s8.3 s10Email
2 000kb/s
384kb/s
144 kb/s
64kb/s
9.6 kb/s
Dim.[kB]
Fich.
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Existem requisitos de qualidade para os vários serviços:
• voz – BER < 10-3
• dados / CS – BER < 10-6
• dados / PS – best effort• multimedia – atraso < 100 ms
Serviços e AplicaçõesSeAp (9/11)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Os ritmos de transmissão dependem do sistema e dos serviços
• Em GSM, tem-se:• voz – 22.8 kb/s• dados – 9.6 kb/s• dados (HSCSD) – n × 14.4 kb/s, n = 1, ..., 4
(14.4, 28.8, 43.2, 57.6 kb/s)• dados (GPRS) – n × Rcs, n = 1, ..., 8
Serviços e AplicaçõesSeAp (10/11)
9.051
13.402
21.415.6Rcs [kb/s]43CS
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Em UMTS, o ritmo depende de SF:
Serviços e AplicaçõesSeAp (11/11)
15-51230152566030128
120606424012032480240169604808
960
Ritmo UL [kb/s]
1 9204
Ritmo DL [kb/s]SF
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Os modelos de tráfego para redes fixas constituem apenas uma aproximação para redes móveis.
• As diferenças básicas entre as duas redes são:• a população está longe de ser infinita;• a população de uma célula varia;• a mobilidade dos utilizadores não é tida em
consideração;• as estratégias de handover não são consideradas.
• Além disso, as diferenças entre o GSM e o UMTS impõem abordagens diferentes à modelação de tráfego.
Modelos para Tráfego no Interface ArMTIA (1/5)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• No entanto, os modelos de tráfego para redes fixas são usados para uma primeira estimativa e análise de capacidade e desempenho em redes móveis.
• O problema de tráfego misto (CS e PS) em redes móveis é muito novo. Há modelos para tráfego misto, em redes fixas, mas são bastante complicados.
• Na grande maioria dos casos, a análise do tráfego e da capacidade em sistemas mistos é feita por simulação.
Modelos para Tráfego no Interface ArMTIA (2/5)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Exemplo de um simulador
Modelos para Tráfego no Interface ArMTIA (3/5)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Em GSM:• o número de canais para tráfego é facilmente
calculável:8×Ncr, retirando canais para controlo.• para cada EB, o número de canais de tráfego
está fixo durante a operação;• as redes foram dimensionadas para voz, e só
recentemente o transporte de dados (HSCSD/CS e GPRS/PS) foi disponibilizado;
• pode usar-se Erlang-B e Pollaczek-Khinchinpara uma primeira estimativa;
• a avaliação de desempenho é bem conhecida.
Modelos para Tráfego no Interface ArMTIA (4/5)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Em UMTS:• o número de canais de tráfego não é fácil
calcular, pois depende da quantidade e tipo de tráfego processado;
• o número de canais de tráfego não é fixo durante a operação;
• as redes estão a ser dimensionadas para dados e multimedia;
• a abordagem “à GSM” apenas deve ser tomada para uma estimativa grosseira;
• a avaliação de desempenho está nos primórdios.
Modelos para Tráfego no Interface ArMTIA (5/5)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Analisa-se o impacto da mobilidade em CS, uma vez que este é diminuto em PS.
• Considera-se que os terminais se deslocam aleatoriamente na área de serviço, distinguindo-se, para uma dada célula, entre:
• chamadas novas, originadas dentro da célula, com uma taxa de geração média λn;
• chamadas de handover, provenientes de células adjacentes, com uma taxa de geração média λh.
• Independentemente da geração das chamadas, a sua duração média é , a que corresponde a taxa de serviço média .
Influência da Mobilidade no TráfegoInMT (1/9)
ττµ /1=
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• O tempo de permanência médio numa célula, , pode ser estimado a partir de
• A razão de handover, na hipótese de não haver falhas, vem dada por
Influência da Mobilidade no TráfegoInMT (2/9)
hh ητ 1=
hτ
h
hh τ
τµη ==ξ
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• O tempo de ocupação do canal é τc = minτ, τh, resultando
Influência da Mobilidade no TráfegoInMT (3/9)
hcc ηµµτ
+== 11
τc2=τh2
τc1<τh1τc3<τh3
τ=τc1+τc2+τc3
τc1τc2τh1
τh3
τ
Active call
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• A probabilidade de efectuar handover é dada por
• Uma chamada é afectada pelas probabilidades seguintes:
• bloqueio (das chamadas novas), Pb ;• falha de handover (das chamadas para
handover), Phf ;• queda de chamadas (das chamadas em
handover), Pd.
Influência da Mobilidade no TráfegoInMT (4/9)
h
h
h
chh ηµ
ηττττP
+==>= )Prob(
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Dependência de Ph com a velocidade do móvel
Influência da Mobilidade no TráfegoInMT (5/9)
V [km/h]0 20 40 60 80 100 1200
5
10
15
20
25
30
R =1 km
R =2 km
R =5 km
R =10 km
P h[%
]
V [km/h]0 20 40 60 80 100 1200
5
10
15
20
25
30
R =1 km
R =2 km
R =5 km
R =10 km
P h[%
]
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Dependência de Ph com a dimensão das células
Influência da Mobilidade no TráfegoInMT (6/9)
R [km]1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0
5
10
15
20
25
30
V =0
V =1 km/h
V =5 km/h
V =30 km/h
V =90 km/h
V =120 km/h
V =50 km/h
P h[%
]
R [km]1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0
5
10
15
20
25
30
V =0
V =1 km/h
V =5 km/h
V =30 km/h
V =90 km/h
V =120 km/h
V =50 km/h
P h[%
]
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Num sistema em equilíbrio (a taxa de handover de entrada numa célula é igual à taxa de saída)
• Pb pode ser estimado por Erlang-B;• as chamadas novas e as de handover são
tratadas da mesma maneira, Phf = Pb;• Pd vem dado por
Influência da Mobilidade no TráfegoInMT (7/9)
hfhP
hfh
hfh
hfhhfhhfhd
P
PPPP
PPPPPPP
hf
)1( 1
] )1( )1( 1[
1
22
ξ<<=
−−=
+−+−+= K
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Num sistema em equilíbrio tem-se
logo
ou, na hipótese de probabilidades Pb, Phf baixas,
Influência da Mobilidade no TráfegoInMT (8/9)
])1()1([ hhfnbhh PPP λλλ −+−=
nhfh
bhh PP
PP λλ)1(1
)1( −−−=
nhnh
hh P
P λξλλ 1 =−
≈
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• O tráfego correspondente a cada um dos tipos de chamadas vem assim
resultando para o tráfego totalT = Tn + Th
Influência da Mobilidade no TráfegoInMT (9/9)
cc / µλτλ nnnT ==
cc / µλτλ hhhT ==
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Para melhorar o desempenho em handover, pode reservar-se canais exclusivamente para estas chamadas (NTCH = Ng + Nh)
Sistema com Reserva de CanaisSiRC(1/3)
Newcalls,λn
Handovercalls, λh
Completedcalls, µ
Blocked calls, Pb
Handover failure calls, Phf
Handovercalls, ηNg
Nh
h
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• As probabilidades vêm então
Sistema com Reserva de CanaisSiRC(2/3)
∑∑
∑
=
−−
=
=
−
+=
TCH
g
gg
g
TCH
g
gg
N
Nk
NkhN
N
k
k
N
Nk
NkhN
b
kTT
kT
kTT
P
!!
!
1
0
∑∑=
−−
=
+=
TCH
g
gg
g
hg
N
Nk
NkhN
N
k
kTCH
NhN
hf
kTT
kT
NTT
P
!!
!
1
0
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Há que encontrar um equilíbrio entre o bloqueio e a falha de handover
Sistema com Reserva de CanaisSiRC(3/3)
0.200.552.931
0.020.044.2830.060.153.622
0.732.012.010Pd [%]Phf [%]Pb [%]Nh
Sistemas de Comunicações
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• O cálculo correcto do tráfego no sub-sistema rádio permite que se tenha um bom desempenho da rede.
• Em GSM, atendendo a que o tráfego de dados ainda é desprezável, basta tomar em consideração o tráfego proveniente do serviço de voz:
• o tráfego de voz à saída da estação base é a soma do tráfego realizados em cada canal rádio;
• há que adicionar ao anterior o tráfego de sinalização e controlo (cerca de 10 %);
• tipicamente, o tráfego nas interfaces Abis e Autiliza linhas a 2Mb/s.
Cálculo de Tráfego no Sub-sistema RádioCTSR (1/8)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Em UMTS, atendendo a que o tráfego édiversificado, há que calcular o tráfego nos vários interfaces:• Uu (UE <=> Node B)• Iub (Node B <=> RNC)• Iur (RNC <=> RNC)• Iu (RNC <=> CN)
Cálculo de Tráfego no Sub-sistema RádioCTSR (2/8)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Para o cálculo do tráfego em Uu: • é necessário estabelecer perfis de utilizadores,
em termos de densidade e serviços;• o tráfego é medido de acordo com o tipo de
serviço:• Serviços de voz (CS): Erlang• Serviços de dados e video (CS):
Erlang<=>b/s• Serviços de dados e vídeo (PS): b/s
Cálculo de Tráfego no Sub-sistema RádioCTSR (3/8)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Cálculo do tráfego em Iub:TIub = (1+Ωsign+ΩO&M)(TIubv-CS+TIubd-CS+TIubd-PS)
onde
• TIub = tráfego total• TIubv-CS = tráfego de voz• TIubd-CS = tráfego de dados (CS)• TIubd-PS = tráfego de dados (PS)• Ωsign = overhead de sinalização (~10%)
• ΩO&M = overhead de operação e manutenção (~2%)
Cálculo de Tráfego no Sub-sistema RádioCTSR (4/8)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Cálculo das parcelas de tráfego em Iub:• TIubv-CS = (1+ΩSH)UIubv-CS
onde
• UIubv-CS = débito binário da voz, comoverhead
• ΩSH = overhead de soft handover (~30%)
Cálculo de Tráfego no Sub-sistema RádioCTSR (5/8)
9.84 kb/s10.35 kb/s12.20 kb/s7.13 kb/s7.58 kb/s7.95 kb/s
DLUL/utilizadorUIubv-CSAMR
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• TIubd-CS = (1+ΩSH) (1+Ωframe) UIubd-CSTIubd-PS = (1+ΩSH) (1+Ωframe) UIubd-PSonde
• UIubd-CS, UIubd-PS = ritmos de transmissão emCS, PS [kb/s]
• ΩSH = overhead de soft handover (~30%)
• Ωframe = overhead de trama (~23%)
Cálculo de Tráfego no Sub-sistema RádioCTSR (6/8)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Cálculo do tráfego em Iur:TIur = α TIub
onde
• α = 2.5 / (NNodeB)1/2
representa o factor de soft handover entre RNCs, com
NNodeB
representando o número de Node Bs ligado ao RNC.
Cálculo de Tráfego no Sub-sistema RádioCTSR (7/8)
Sistemas de Comunicações
Móveis e Pessoais
• Cálculo do tráfego em Iu:TIu = (1+Ωsign)(TIuv-CS+TIud-CS+TIud-PS)
onde
• TIu = tráfego total• TIuv-CS = tráfego de voz• TIud-CS = tráfego de dados (CS)• TIud-PS = tráfego de dados (PS)• Ωsign = overhead de sinalização (~10%)
sendo calculados de modo similar aos anteriores.
Cálculo de Tráfego no Sub-sistema RádioCTSR (8/8)