Mobil relékkel kiegészített hálózatok teljesítőképességének és energiahatékonyságának vizsgálata
A hagyományos cellás hálózatokban a bázisállomás közvetlen rádiós kapcsolatban áll a mobil eszközökkel, azaz a terminálok megszakítatlan rádiós összeköttetésen keresztül kommunikálnak a hálózattal.
A forgalom megváltozásának köszönhetően azonban a cellák szélén rendelkezésre álló átviteli kapacitások egyre kevésbé képesek kiszolgálni a robbanásszerűen megnövekedett adatforgalmat. A mobil adatkommunikáció erőteljes térnyerésével pedig igény mutatkozik új, eddig lefedetlen területek kiszolgálására is. Erre a problémára alapvetően a további bázisállomások telepítése, azaz a hálózat „sűrítése” jelent megoldást. A szakirodalomban és a szabványokban ezen túlmutatóan egyéb megoldások is megtalálhatók, például a kooperáló bázisállomások, elosztott antennarendszerek, többantennás átvitel, stb.
Egy további, ígéretesnek tűnő megoldás az adattovábbítók, vagy relék használata. A 3GPP (3rd Generation Partnership Project) a relék számos csoportját definiálja (pl. egyszerű jelerősítő, vagy hibajavítást is végző erősítő, stb.). Ezek előnye, hogy a bázisállomásoknál egyszerűbbek, olcsóbbak, gyorsabban, alacsonyabb költséggel telepíthetők, nem igényelnek átviteli hálózati (backhaul) kapcsolatot, ezért általuk a rosszul ellátott területeken a jel-zaj viszony egyszerűen növelhető, a lefedettség bővíthető. Ilyen eszközök alkalmazásával tehát bizonyos terminálok nem közvetlenül, hanem a relén keresztül kommunikálnak a bázisállomással.
Dolgozatomban a mobil eszközök által relézett hálózatokat vizsgálom meg hatékonysági szempontból. Munkám során feltételezem, hogy a hálózatban jelen lévő mobil terminálok képesek relé funkciót ellátni, azaz más terminálok adatforgalmát a bázisállomás felől/felé továbbítani. Statikus szimulációkkal elemzem egy mobil relékkel kiegészített, egy bázisállomásos rendszer által lefedett terület növekedését az eredeti cella területéhez viszonyítva. Ehhez a mobil eszközök három lehetséges eloszlását tekintettem: egyenletes eloszlást a városi forgalom modellezéséhez, két-dimenziós normális eloszlást a nagy forgalmú területek (hotspot) modellezéséhez, illetve egyenes menti egyenletes eloszlást egy forgalmas út melletti cella modellezéséhez. Vizsgálom, hogy a mobil készülékek sűrűsége, az egy átviteli útban alkalmazható relék maximális száma, illetve a mobil-mobil és mobil-bázisállomás átvitel maximális távolsága hogyan befolyásolja a lefedett terület növekedését.
További szimulációs vizsgálatokat mutatok be, amelyek célja, hogy több bázisállomásos rendszerben a mobil relézés hatékonyságát vizsgálja. Ebben az esetben az elemzés célja az, hogy a fent említett paraméterek függvényében meghatározza azt a minimális számú bázisállomást, amely esetén még a vizsgált terület lefedve marad, azaz a jelen lévő minden mobil terminál el tud érni egy bázisállomást bizonyos maximális számú reléállomáson keresztül. A vizsgálatok motivációja az, hogy egy ilyen hálózatban, egy adott forgalmi helyzetet modellező paraméterbeállításhoz adódó minimális számú bázisállomáson felüli állomásokat kikapcsolhatónak tekintjük, energiamegtakarítás céljából is. A mobil relékkel ellátott hálózatokat így egységnyi lefedett területre jutó felhasznált teljesítmény szerinti energiahatékonysági metrika szempontjából is elemzem a dolgozatban.
szerző
-
Patocskai Tamás
mérnök informatikus
nappali
konzulens
-
Dr. Fazekas Péter
tudományos munkatárs, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
