أداء نظام Erlang وتحجيم الخلية في الاتصالات

يتم تحليل ومقارنة قدرة “Erlang” لأنظمة الوصول المتعدد التي تدعم العديد من تقنيات الوصول إلى الراديو المختلفة وفقاً لطريقتين مختلفتين للتشغيل، وهي طرق التشغيل المنفصلة والشائعة، حيث في العملية المشتركة يمكن لأي طرف توصيل أي نظام فرعي بينما كل طرف في العملية المنفصلة يمكنه فقط الاتصال بالنظام الفرعي المخصص له.

أساسيات أداء نظام Erlang وتحجيم الخلية

في مثال رقمي مع أنظمة فرعية تشبه “GSM” أو “EDGE” و”WCDMA” يمكن الحصول على ما يصل إلى “60%” من تحسين قدرة “Erlang” من خلال طريقة التشغيل الشائعة، وعند استخدام ما يسمى بتعيين المستخدم القائم على الخدمة مخطط، وحتى مع مخطط التخصيص الأسوأ لا يزال بإمكاننا تحسين السعة بنسبة “15%” مقارنة بطريقة التشغيل المنفصلة.

يتم تقديم ثلاث طرق لتحديد سعة “Erlang” لنظام الوصلة الصاعدة الخلوية “CDMA“، والطريقة الأولى تفصل تحليل أداء الحجب وانقطاع التيار وتتجنب البحث التكراري، واستناداً إلى تقديرين تقريبيين فيما يتعلق بالحركة المتنقلة والتداخل تفحص الطريقة الثانية بشكل مشترك أداء الحجب والانقطاع.

تأخذ الطريقة الثالثة الأكثر تفصيلاً في الاعتبار خصائص حركة الاتصالات المتنقلة والتداخل مع تقلبات حركة المرور المتنقلة، كما يتم حساب سعة “Erlang” لنظام الوصلة الصاعدة الخلوية “CDMA” باستخدام مخطط للتحكم في الطاقة يسمى انعكاس القناة المقطوعة مع كل طريقة من الطرق، كما تُستخدم الطرق أيضاً لمقارنة قدرات “Erlang” لأنظمة التحكم في الطاقة المختلفة.

• “CDMA” هي اختصار لـ “Code-division-multiple-access”.

• “WCDMA” هي اختصار لـ “Wideband-Code-Division-Multiple-Access”.

• “EDGE” هي اختصار لـ “Enhanced-Data-GSM-Environment”.

• “GSM” هي اختصار لـ “Global-System-for-Mobile”.

مبدأ عمل أداء نظام Erlang وتحجيم الخلية

تم اقتراح مخططات إعادة استخدام التردد المرنة وهي إعادة استخدام التردد الجزئي “FFR” وإعادة استخدام التردد الناعم “SFR”؛ لتحسين إنتاجية حافة الخلية على إعادة استخدام تردد الوحدة في شبكات الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد، حيث يتم التركيز على حركة المرور في الوقت الفعلي “RT” التي يعتبر حظر الاحتمالية وتحميل “Erlang” من مقاييس الأداء المهمة لها.

يحتوي كل من “FFR” و”SFR” على عتبة الإشارة إلى التداخل بالإضافة إلى نسبة الضوضاء “SINR” ونسبة القدرة كمعلمات تصميم مهمة، في حين أنّ “FFR” لديها نسبة تقسيم عرض النطاق كمعلمة إضافية وإنّهم يحققون في سعة الخلية، وأداء حافة الخلية من حيث حمل “Erlang” مع تقييد احتمالية الحجب الناجم عن الاختيار المناسب لهذه المعلمات.

كما يتم تحليل جانب الإنصاف الذي يعد مؤشراً مهماً لرضا المستخدم، كما تم إعطاء مقارنة كاملة بين “FFR” و”SFR” لحافة الخلية بالإضافة إلى الخلية الكلية لكل من حركة “RT” و”BE”، وبالنسبة لحركة “RT” مع الاختيار الصحيح للمعلمات يتم تحسين حافة الخلية والأداء الكلي للخلية في “FFR” و”SFR” من خلال كسب ملحوظ على المخطط المرجعي.

وبالنسبة لحركة “BE” يوفر كلا النظامين مكاسب كبيرة عند حافة الخلية على إعادة استخدام واحد وإعادة استخدام ثلاثة مخططات، حيث تستخدم الشبكات اللاسلكية عريضة النطاق النفاذ المتعدد بتقسيم التردد المتعامد “OFDMA” كمخطط إرسال، وعادة ما يتم النظر في إعادة استخدام الوحدة الترددية لمثل هذه الشبكات وبسبب التداخل الثقيل في القناة المشتركة، كما يعاني مستخدمو حافة الخلية من احتمال انقطاع كبير.

كما تم وضع طرق إعادة استخدام التردد المرنة وهي إعادة استخدام التردد الجزئي “FFR” وإعادة استخدام التردد الناعم “SFR” لتحسين الوضع، وفي “FFR” و”SFR” يتم تقسيم إجمالي عرض النطاق الترددي المتاح إلى نطاق مركزي “CB” ونطاق حافة “EB”، كما يتم استخدام “CB” في عامل إعادة استخدام الوحدة ويستخدم “EB” في عامل إعادة الاستخدام أكبر من واحد في “FFR”، وفي “SFR” يستخدم “EB” طاقة أعلى من “CB”.

• “SFR” هي اختصار لـ “Spatial-Frequency-Response”.

• “FFR” هي اختصار لـ “Frequency-Following-Response”.

• “OFDMA” هي اختصار لـ “Orthogonal-frequency-division-multiple-access”.

• “SINR” هي اختصار لـ “Signal-to-Interference-Noise-Ratio”.

معلمات عمل نظام Erlang وتحجيم الخلية

تتطلب عمليات نشر “FFR” و”SFR” ثلاث معلمات تصميم مهمة، وهي:

• عتبة الإشارة إلى التداخل بالإضافة إلى نسبة الضوضاء “(SINR) th””، والتي تُستخدم لتصنيف المستخدم على أنّه خلية “CB”، وإذا كان متوسط “​​SINR” للمستخدم أكبر من عتبة “SINR” فإنّه يتم تخصيصه لـ “CB” بخلاف ذلك إلى “EB”.

• نسبة القدرة “ρp” هي المعلمة الثانية التي تُستخدم لتوزيع قدرة الإرسال الإجمالية بين الخلية “CB” والخلية “EB”، كما تؤثر نسبة الطاقة على “SINR” الذي يواجهه المستخدم في كلا النطاقين.

• نسبة تقسيم النطاق الترددي “α”، حيث يتم استخدامه لتقسيم موارد التردد الإجمالية إلى “CB” و”EB”، وهذا ينطبق على “FFR” في المقام الأول، كما يمكن تقسيم عرض النطاق الترددي في خلية وفقاً لأربع طرق في” FFR”، ومع ذلك يتم استخدام طريقة عادلة من درجة الخدمة “GoS” لتقسيم النطاق الترددي لأنها تتمتع بأفضل أداء بين الأربعة.

عتبة “SINR th” المستخدمة لتصنيف المستخدمين تتأثر بنسبة الطاقة “ρp”، ونظراً لأنّ “α” تحدد مقدار مورد النطاق الترددي المتاح في النطاق، فإنّ مجموعة من هذه المعلمات تؤثر بالتالي على أداء هذه الشبكات، والهدف هو إعداد إطار لتقييم الأداء والعثور على تأثير هذه المعلمات على المكاسب التي جلبتها مخططات “FFR” و”SFR” في الوقت الفعلي “RT”، وحركة أفضل جهد “BE” على عمليات إعادة الاستخدام التقليدية وإعادة استخدام ثلاثة شبكات “OFDMA”.

تطور أداء نظام Erlang وتحجيم الخلية

تم وضع “FFR” وإظهار إمكانات “FFR” لتحسين أداء حافة الخلية، كما تمت دراسة “FFR” باستخدام إعادة استخدام التردد ثلاثة في “EB”، بينما يتم حجز ثلثي عرض النطاق الترددي “CB” وتم تحليل مخطط “FFR” من خلال خوارزمية تخصيص الموارد الراديوية “RRA”، والتي تقدم توزيعاً ديناميكياً للقدرة وعرض النطاق والتركيز على تجنب التداخل كنتيجة رئيسية.

مكا تم تحليل “FFR” وتأثير استراتيجيات الجدولة من خلال اعتبار المسافة كمعامل لحركة “BE” ولقد أظهر أنّ معدل نقل الخلية يزداد وأن عتبة المسافة تتناقص مع عدد المستخدمين، ولقد تم مقارنة نسبة القدرة الثابتة وإنتاجية الخلية الإجمالية زتتم مقارنة مخططات “FFR” و”SFR”.

كما إنّ “SFR” يوفر سعة أفضل من “FFR” مع خوارزمية تخصيص الموارد المناسبة، وإنّهم يعتبرون ثلث المستخدمين في حافة الخلية لكنّهم يتركون تجميع المستخدمين كمشكلة مفتوحة، كما يتم تحليل تقييم أداء مخططات تخطيط التردد وتقديم نموذج تصادم لحركة المرور المرنة، ومع ذلك فهي محدودة في تحليل تأثير معلمات التصميم الرئيسية لـ “FFR”.

أمّا بالنسبة لمخططات “FFR” و”SFR” أظهرت أنّ “SFR” يعمل بشكل أفضل من “FFR” لكنّهم لم يحللوا أداء حافة الخلية، حيث أنّ مكاسب الأداء المتوقعة لـ “SFR” مع أنماط الخلايا غير المنتظمة باستخدام خوارزمية تخصيص النطاق الفرعي، ومع ذلك أثناء فصل المستخدمين في الخلية “CB” ومستخدمي الخلية “EB” تأخذ هذه الأعمال في الاعتبار عتبات ثابتة من حيث المسافة و”SINR”.

كما تم تحليل “FFR” و”SFR” وتقديم خوارزمية تجنب التداخل، ويتم تقديم الأداء التحليلي لـ “FFR” و”SFR” لحركة “BE”، حيث يتم النظر في توزيع المحطة الأساسية بعد عملية نقطة “Poisson” وكما أنّ السعة الإجمالية في “SFR” أكبر من “FFR” وأنّ سعة الحافة في “FFR” أفضل من “SFR”.

وعلى الرغم من كونه عملاً شاملاً إلّا أنّه يقتصر على “BE” والطرق قابلة للاستخدام لأسس فقدان مسار معين فقط، كما يتم تحليل مخطط “SFR” باستخدام خوارزمية تخصيص القدرة المطبقة على حركة “BE” وذلك باستخدام مقياس “SINR” ثابت لفصل المستخدمين في مركز الخلية ومناطق الحافة.