abi接口的网络性能评价在DVB-S2 GSM卫星网络

文摘

摘要建立一个GSM卫星链接。abi接口,定义基础之间收发站(BTS)和基站控制器(BSC),在GSM网络被认为是在卫星路由。卫星链接允许快速和具有成本效益的GSM链接在瘦地密集的地区。不同的场景比较是为了了解卫星环境对网络的影响可用性比较陆地场景。我们实现了一个abi接口在DVB S2在NS2和评估性能高延迟和丢失卫星频道。网络性能评估对卫星频道推迟和DVB S2封装效率在不同数量的用户流量并与地面场景。结果清晰地表明增加所需的SDCCH和业务信道频道在卫星场景相同数量的流量相比传统地面场景。我们已经优化参数基于仿真结果。链路预算估计考虑DVB-S2平台是为了找到卫星带宽不同的网络设置和成本要求。

1。介绍

成功故事的第二代(2 g)陆地移动通信系统(GSM)和相对的2 g移动卫星系统(MSS)如铱和全球星影响了MSS的未来。这两个截然不同但相互关联的事件证明适当的市场和商业策略的重要性,为未来的成功移动卫星产业。全球移动通信系统(GSM)是最受欢迎的语音和数据通信世界各地拥有20亿多用户。还是全球3/4的不是被GSM网络覆盖。尽管对GSM服务在农村地区日益增长的需求,这是不划算的GSM服务提供商微薄的地区人口密度。贫困偏远地区的地面基础设施导致的高资本支出建立新的链接通过光纤电缆或微波链接,导致备用卫星界面和具有成本效益的解决方案。提出工作认为DVB-S2 [1)作为一个物理接口地面站和卫星之间由于其高频谱效率调制和强大的选举委员会的计划(ModCode)。DVB-S2有两个不同的框架,长(64800位)和短帧(16200位)。因此封装效率和网络带宽利用率应该评估不同的场景。

目前没有明确的规范abi在卫星技术接口。仍然有许多专有的解决方案目前在世界市场。缺乏开放的标准定义。信号的变化等问题议定书abi界面虽然路由通过卫星不解决。问题影响网络可用性和完整性而切换到GSM卫星技术还没有在别处讨论,导致开放标准的定义架构的abi在卫星接口。我们已经提出了2]小说OSI架构abi在卫星接口但有网络性能评估的要求,本文尝试。

我们提出了一种新的协议架构称为abi / IP / DVB-S2信号和转码率和适应单元(TRAU)帧格式通过UDP / IP和RTP / UDP / IP,分别封装在通用流(GS)流的DVB-S2前进和返回链接。模拟执行使用标准的网络仿真器ns - 2.33 (3)的延迟和不同的损失情况下卫星和结果进行了分析。

以下部分组织如下。部分2提供了NS2网络(OSI)模型;部分3给出了数学分析的流量,用户密度,abi和BTS能力要求在卫星和地面abi。部分4描述了仿真参数,结果,和分析。部分5提出了链路预算估计abi DVB-S2平台。部分6本文总结道。

2。提出abi / IP / DVB-S2网络性能评估

abi的系统设置界面/ IP / DVB-S2如图1BTS,拟议中的协议架构之间的谎言和二元同步通信。

图2显示了拟议的abi接口信令协议架构在卫星和图3显示帧格式。帧abi界面被分成TRAU框架和信号帧。信号帧格式/ UDP / IP和封装到数据字段长度(分)DVB-S2框架。的交通TRAU帧格式在DVB-S2 RTP / UDP / IP和封装。IP封装时隙之前消除技术可以应用于节省带宽大量(5]。

转发链接,即从二元同步通信BTS,这些消息描述建立和发布信息的联系和确认所有的BTS (6]。添加了UDP、IP报头的消息形成多个DVB-S2系统的交通流。基带(BB),选举委员会和物理层(PL)头DVB-S2帧之前添加和调制的射频卫星频道。abi的信令链路接口向不同单位的终端端点标识符(tei) [7]。洛杉矶警察局的UDP报头将代表目的港地址帧。每一个物理链路E1的时段8)现在每个流的多路复用GS流杰出的美联储DVB-S2系统。

TRAU帧(9)携带声音都封装成实时协议(RTP)数据包回放的时间戳来防止抖动而接收,然后封装到UDP数据包。UDP数据包的IP封装和DVB-S2通用流形成系统。DVB-S2有固有的带宽效率调制模式和权力有效的编码。

3所示。交通分析

本节给出了数学分析的流量和用户密度对于卫星场景中与地面场景(10]。每个BTS有三个部门(细胞)。每个单元有一个硫氧还蛋白包含一个时间段(TS) BCCH(广播控制信道)广播信息服务BTS, SDCCH(独立专用控制信道)信号在商务部,申请者和位置更新、FACCH(快速关联的控制信道)传输测量结果和交接。其他硫氧还蛋白在细胞只有业务信道。如果超过三硫氧还蛋白的数量,那么一个SDCCH TS应该补充道。交通是指网络用户的数量可以支持和描述如下: 在哪里电话是由一个用户在一个小时内,平均每次通话的时间(以秒为单位),然后呢是交通,在Erlang中。

如果一个调用是由一个用户在一个小时内最后120秒,计算流量。为便于工程计算,交通被定义为每用户25山鸟。商务部的SDCCH平均流程时间、MTC是3秒。位置更新过程需要9秒,并得出(忙时呼叫尝试)= 2。

SDCCH每用户的流量 4 SDCCH和阻塞的概率为2%,我们可以支持1.092 Erlang(从Erlang B表)。SDCCH / 8 8 SDCCH逻辑通道在一个时间段。因此, 在Erlang-B阻塞的概率2%,6.5 Erlang需要12总胆固醇(2硫氧还蛋白)。在商务部的建立和终止和矿渣MTC, 29日之间传输命令和响应我帧BTS和二元同步通信。每一帧将被延后而女士通过卫星传播。卫星通信,SDCCH平均流程时间商务部和矿渣MTC大约7秒由于卫星延迟;位置更新过程将20秒。假设2得出,SDCCH每用户的流量 通过4 sdcch阻塞概率为2%,我们可以支持1.092 Erlang(从Erlang B表)。

在Erlang-B阻塞的概率2%,2.9 Erlang需要7总胆固醇(1 trx)通道。

从上面的计算,可以得出结论,对卫星abi相同数量的erlang SDCCH频道可以支持的用户数量比陆地通信。

相同数量的用户考虑卫星abi和陆地abi 200用户。每次启动一个女士电话,呼叫建立期间会有延迟,也在谈话。因为每个消息信号和流量将被推迟,同时发送卫星频道,认为在呼叫建立阶段用户需要提供40消息,消息持续时间3秒。因此谈话一次秒。在卫星的abi,通话时间将增加到129.6秒。因此山鸟每用户将会增加。图4显示比较卫星abi和陆地abi上述所描述的场景。这表明支持相同数量的交通的SDCCH需要和业务信道频道在卫星abi的场景。这个计算将TRX或TS所需的数量相同数量的交通。

4所示。模拟

4.1。模拟描述和参数

模拟的OSI堆栈使用NS 2.33版本了。洛杉矶警察局的一代是基于源代码的发现在其余的OSI堆栈。在模拟,两信号帧从嗯接口通道连接请求和应答消息。SABM帧二元同步通信建立信号二元同步通信和BTS之间的联系和发送UDP / IP DVB-S2框架。相应的BTS UA帧将被送到。当洛杉矶警察局建立链接,Chan_Req消息转发和连续27命令响应帧被发送在两个方向上模拟呼叫建立的场景。收到确认帧时调用建立连接。表1显示仿真参数。

模拟了不同场景的配置从1 TRX 12 TRX BTS多样。每个场景考虑不同数量的用户和数据率abi接口和卫星频道。只被认为是在模拟CS流量固定DVB-S2帧。仿真完成监控abi接口的封装效率/ IP / DVB-S2平台。

4.2。仿真结果

三种情况被认为是与不同的计时器200年(11]200 ms和900 ms的价值观和通道误差概率理解abi界面的性能。图5显示了在NS2仿真生成的跟踪文件ms。

和平后跟踪文件显示abi在卫星的性能女士:+排队,出列,收到,1 - BTS, 0 -卫星,2 -二元同步通信。跟踪文件描述了以下序列。

帧状态-时间-从洛杉矶警察局字节-通过源-目标- N (S) - N (R) -经度,纬度框架

是由调用设置时间 :命令和响应我的帧数,=卫星延迟+处理延迟。典型的值从模拟获得,msec,相当于秒。

图6显示,计时器值较低,连续传输可能会导致链接拥堵,将推迟安装时间为女士和对于Tms。

因此T200一样重新传输计时器的最佳值必须设置根据实际网络延迟(卫星+处理)有经验。

调用设置时间延迟由于失去了我框架是由 :失去了I-frame的数量。

呼叫建立时间的一般方程可以写成

图7显示生成的跟踪在NS2下通道误差概率为7%。从图可以得出结论,连续传输会导致高链路拥塞,和服务可用性将降低总胆固醇呼叫建立时间不会显著增加。这是因为转播的框架将得到响应的第一个发送我。然而,在通道错误,电话安装时间增加由于I帧的实际损失。表2下面给呼叫建立时间获得各种场景下的仿真。

4.2.1。准备比较不同的网络场景和网络优化

不同的场景被认为寻找最优的网络配置abi DVB-S2平台表3。硫氧还蛋白的数量是不同的从1到21岁。随后,用户的数量和数据率abi接口和卫星频道是改变。在模拟选举委员会的3/4。

数据率评价完成不同数据速率下定义。(1)abi数据率。abi数据速率对应于空闲时间槽消除后的数据速率。这取决于硫氧还蛋白数量。(2)有用的数据速率。这是被占领的TS abi数据由一个用户。这对应于一个被占领的语音频道每个订阅者。(3)卫星数据率。这是连续发送DVB-S2帧之间的时间间隔。DVB-S2框架是16200位。,例如,发送DVB-S2帧,每40毫秒会给405 Kbps卫星数据率。

从图8,我们可以观察到的配置一个硫氧还蛋白将可怜的封装效率。abi的增加数据速率封装效率改善和数据速率的不同而变化。图9显示封装效率和有用的数据速率DVB-S2长帧。

相比DVB-S2短帧,帧长几乎相同的封装效率。一个缺点DVB-S2长帧延迟高。

图10显示了DVB-S2延迟和有用的数据率短期和长期框架。

从图10,我们可以看到,对于一个硫氧还蛋白和一个占用业务信道之间的延迟转移DVB-S2女士将达到200帧长和短帧数50微秒。传输DVB-S2帧之间的延迟将减少与增加的数据速率卫星频道和abi接口。

5。链路预算估计DVB-S2平台

链路预算估计考虑GSAT-3 (http://www.isro.org/)卫星参数。DVB-S2平台有28个调制编码(ModCode)模式。表4显示每个符号传播所需的能量(dB)从计算机模拟获得的图。

从(9),需要为每个ModCode可以计算 在哪里频谱效率。

总可以找到从(10)。 是信息速率(比特/秒)。

DVB-S2平台可以支持三辊因素模式0.35,0.25和0.20。在链路预算估计,值为0.25。

不同的场景与不同数量的评估BTS BTS和硫氧还蛋白的。表5显示所有三种情况。

链路预算估计完成考虑空闲时间槽消除技术。

5.1。结果和分析

表6显示了所有DVB-S2调制模式结果与选举委员会的3/4,单一BTS连接的点对点SCPC链接。

图11给出了一个比较两个场景考虑10到50 BTS DVB-S2平台。

卫星的带宽成本为每月4000美元/ 1 MHz (12]。由于卫星距离不敏感,这成本将常数,相比陆地场景,成本2.048 Mbps E1通道是军事。

图12说明了单一的每月带宽成本BTS配置不同数量的硫氧还蛋白。

图13显示了一个比较不同场景的10到50 BTS配置3在每个BTS硫氧还蛋白。

6。结论

abi接口的研究期间,发现该接口的一个弱点是没有网络层服务数量的bts位于不同区域内的网络,通过地球同步卫星连接。

流量和用户密度的计算表明,更多数量的SDCCH和业务信道渠道应该配置为相同数量的女士在陆地场景中。

从上面的结果,可以得出结论,洛杉矶警察局的连续传输帧将导致高链路拥塞是由于小的价值200年。损失将帧延迟调用安装时间。从仿真,可以看出往返延迟DVB-S2短帧数将达到334 ms。建议设置的计数器N200最大值在abi卫星克服损失卫星频道。可以看出增加数量的硫氧还蛋白和有用的数据率将提高封装效率,将更有效地利用和卫星资源在使用DVB-S2平台。也观察到DVB-S2长帧并不合适,因为更高的重发之间的延迟。当硫氧还蛋白的数量达到10 MS的数量75封装效率达到80%,延迟之间传输DVB-S2短帧将达到8女士为卫星环境是可以接受的。

DVB-S2封装上的仿真结果表明,不同ModCode模式会给不同的封装效率。高效的封装成DVB-S2框架,应该选择适当的ModCode模式;然而,ModCode依赖于渠道的选择消失。得出DVB-S2将提供几个优点如改善碾轧的因素,不同的功率和带宽效率调制模式。高效利用频谱等参数填充效率和整体封装效率应该评估。

目前3 g和4 g系统的发展在世界市场表明,新的服务要求和更高的数据速率将增长。3 g (WCDMA / UMTS)提供2米每用户的数据速率是一个很好的网关在数据和互联网的世界。因此重要的是要知道这些技术可能提供的偏远地区一天24小时有效。

纸只解决GSM技术。未来的3 g, 4 g技术应该做。

引用

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