文摘gydF4y2Ba

我们提出一个简单的分析方法,IEEE 802.16 e移动WiMAX网络的能力评价。各种管理费用影响的解释能力和方法来减少这些开销。一个简单的模型的优点是,每一个决策的影响和对各种参数的敏感性可以轻易看到。我们说明了模型估计的能力三个示例applications-Mobile电视、网络和数据。分析过程有助于解释IEEE 802.16 e移动WiMAX的各种特征。结果表明,正确使用的开销减少机制和适当的安排可以让一个数量级差异表现。这种能力评价方法也可以用来验证仿真模型。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

IEEE 802.16 e移动WiMAX标准(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba为宽带无线接入(BWA)(高速)在一个大都市。许多世界各地的运营商部署移动WiMAX基础设施和设备。互操作性测试,几个WiMAX概要文件由WiMAX论坛。gydF4y2Ba

这些供应商的关键问题是有多少用户,他们可以支持各种类型的应用程序在给定的环境中或值应该用于各种参数。这常常需要详细的模拟,可以耗费时间。此外,研究结果对各种输入值的灵敏度要求的多个运行仿真进一步增加的成本和复杂性分析。因此,在本文中,我们提出一个简单的分析方法估算移动WiMAX系统上的用户数量。这个模型已经开发和广泛用于WiMAX论坛(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

本文有四个目标。首先,我们希望提供一个简单的方法来计算用户支持各种各样的应用程序的数量。输入参数可以很容易地改变允许服务提供者和用户看到参数变化的影响,研究各种参数的敏感性。第二,我们解释所有影响性能的因素。特别是,有几个开销。如果不采取措施来避免这些,性能结果可能非常误导。注意这些开销减少标准指定方法;然而,他们并不经常模仿。第三,适当的安排可以让一个数量级差异的能力,因为它可以改变明显破裂的数量和相关的管理费用。第四,该方法也可以用来验证仿真模型可以处理更复杂的配置。gydF4y2Ba

本文组织如下。节gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,我们现在移动WiMAX物理层的概述(体育)。理解这一点很重要的性能建模。节gydF4y2Ba3gydF4y2Ba、移动WiMAX系统和配置参数进行了讨论。关键输入任何容量规划和评价运动是工作负载。我们提出三个示例工作负载组成的移动电视、网络语音和数据应用程序部分gydF4y2Ba4gydF4y2Ba。我们的分析一般可用于其他应用程序工作负载。部分gydF4y2Ba5gydF4y2Ba解释了上下两层管理费用和减少这些开销的方法。支持的用户数量的三个工作负载终于提出了部分gydF4y2Ba6gydF4y2Ba。结果表明,通过适当的安排,可以明显改善能力。既无错的完美和不完美的通道的结果也提出了频道。最后,结论部分gydF4y2Ba7gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

2。移动WIMAX PHY的概述gydF4y2Ba

过去十年的一个关键的发展领域的无线宽带的实际应用和成本有效实施正交频分多址(OFDMA)。今天,几乎所有即将到来的宽带接入技术,包括移动WiMAX和其竞争对手使用OFDMA。性能建模的移动WiMAX,重要的是理解OFDMA。因此,我们提供一个非常简短的解释,帮助我们介绍的条款使用后在我们的分析。对于进一步的细节,我们参考读者的好书之一和调查移动WiMAX [gydF4y2Ba3gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

不像WiFi和许多蜂窝技术使用固定宽度的通道,移动WiMAX允许使用任何可用的频谱宽度。允许从1.25 MHz带宽不同频道28 MHz。通道分为许多等距的副载波。例如,10 MHz频道分为1024副载波其中一些用于数据传输,而另一些则留给监测通道的质量(飞行员副载波),提供安全地带(卫队副载波)之间的通道,或使用作为参考频率(DC =副载波)。gydF4y2Ba

数据和飞行员副载波调制使用mcs之一(调制和编码方案)。正交相移键控(QPSK)和正交幅度调制(QAM)调制方法的示例。编码指的是前向纠错(FEC)位。因此,QAM - 64表明1/3的MCS 6-bit(64)组合QAM调制符号和纠错位占据2/3的部分只剩下1/3的数据。gydF4y2Ba

在传统的蜂窝网络中,downlink-Base站(BS)移动电台(MS),上行(BS)女士使用不同的频率。这就是所谓的频分双工(FDD)。移动WiMAX允许不仅FDD时分双工(TDD)的下行(DL)和上行(UL)共享相同频率但轮流一次。传播包括帧,如图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。DL子帧和UL子帧由TTG(传输传输差距)和轮胎式龙门吊(接收传输的差距)。帧显示在二维频率沿垂直轴沿水平轴和时间。gydF4y2Ba

在OFDMA,每个女士都是只有一个子集的副载波分配。可用的副载波分为几个子信道和一个或更多的子信道分配女士指定数量的符号。从逻辑子通道到多个物理副载波映射过程称为排列。基本上,有两种类型的排列:分布式和邻边。分布式副载波排列适合手机用户虽然相邻排列固定(固定)的用户。其中,部分使用Subchannelization (PUSC)是最常见的用于移动无线环境(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba]。其他包括充分利用Subchannelization (FUSC)和自适应调制和编码(band-AMC)。在PUSC,副载波形成子通道选择随机从所有可用的副载波。因此,副载波形成子通道可能不相邻的频率。gydF4y2Ba

用户分配一个变量的数量gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba 下行和上行。槽的确切定义取决于subchannelization方法和方向的传输(DL或UL)。数据gydF4y2Ba2gydF4y2Ba和gydF4y2Ba3gydF4y2Ba显示PUSC槽形成。在上行(图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba),槽由6gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba 其中每个瓷砖由4副载波/ 3次象征。在瓷砖的12 subcarrier-symbol组合,4用于试点和8用于数据。因此,槽由24副载波/ 3次象征。24副载波辅助通道。因此,在1024年10 MHz,副载波形式35 UL子信道。槽形成下行是不同的,如图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。在下行,槽由2集群,每个集群由14副载波/ 2次象征。因此,槽由28副载波在两次象征。群28副载波被称为子通道导致30 DL子信道从1024年副载波在10 MHz。gydF4y2Ba

移动WiMAX DL子帧,如图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,从序言symbol-column之一。除了序言,正如上面所讨论的所有其他传输使用槽。第一个字段在DL子帧序言是24位帧控制头(FCH)。高可靠性、FCH传播最健壮的MCS (QPSK 1/2)和重复4次。下一个字段是DL-MAP指定了破裂的DL子帧中所有用户爆发。DL-MAP固定部分总是传播和可变部分取决于破裂在DL子帧的数量。这是紧随其后的是UL-MAP指定为UL子帧中所有的爆发破裂概要文件。它还包括一个固定部分和可变部分。DL图和UL地图都是使用QPSK 1/2 MCS传播。gydF4y2Ba

3所示。移动WiMAX配置参数和特点gydF4y2Ba

总结了移动WiMAX PHY关键参数表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba列出了OFDMA参数不同的通道宽度。注意,副载波间距和FFT大小的乘积等于信道带宽和采样因子的乘积。例如,对于一个10 MHz频道,gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba kgydF4y2Ba HgydF4y2Ba zgydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba HgydF4y2Ba zgydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 。这个表显示,10 MHz OFDMA符号时间是102.8微秒,所以有48.6符号在5毫秒内。其中,1.6符号用于TTG和轮胎式龙门吊47个符号。如果gydF4y2Ba gydF4y2Ba 这些都是用于DLgydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba −gydF4y2Ba gydF4y2Ba 可用于上行。自DL槽占据2符号和UL的位置占据3符号,最好是把这些47个符号gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba −gydF4y2Ba gydF4y2Ba 是3的倍数,gydF4y2Ba gydF4y2Ba 的形式gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。对于一个gydF4y2Ba DgydF4y2Ba lgydF4y2Ba ∶gydF4y2Ba UgydF4y2Ba lgydF4y2Ba 的比例gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ∶gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ,这些因素会导致DL 29符号和UL子帧的子帧18符号。在这种情况下,DL副框架将包含gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 或420插槽。将由UL子帧gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 或210插槽。gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba列表数据的数量、飞行员和卫队副载波为各种通道宽度。一个PUSC subchannelization认为,这是最常见的subchannelization [gydF4y2Ba3gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba3gydF4y2Ba列出了每槽各种MCS值的字节数。对于每个MCS,数量的字节数=(比特/符号gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 编码率gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 48每槽/ 8位数据副载波和符号)。注意,对于UL,最大MCS水平QAM-16 2/3 (gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

这种分析方法可以用于任何允许通道宽度,任何帧持续时间,或任何subchannelization。我们假设一个10 MHz移动WiMAX TDD系统5-millisecond帧持续时间、PUSC subchannelization模式,和一个gydF4y2Ba DgydF4y2Ba lgydF4y2Ba ∶gydF4y2Ba UgydF4y2Ba lgydF4y2Ba 的比例gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ∶gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。这是推荐的默认值移动WiMAX论坛系统评价方法,在实践中也常用值。DL和UL插槽的数量配置计算如表所示gydF4y2Ba4gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

4所示。交通模型和工作负载特征gydF4y2Ba

输入任何容量规划运动的关键是工作负载。特别是,所有陈述支持的用户数量假设为订阅者特定的工作负载。主要的问题在于,工作负载类型的用户广泛变化,类型的应用程序,和时间的一天。简单的分析方法的一个优点提出了工作负载可以很容易地改变和各种参数的影响可以看到几乎瞬间。仿真模型,每一个变化都需要几个小时的模拟重播。在本节中,我们提出三个示例工作负载组成的移动电视、网络和数据的应用程序。我们使用这些工作负载来演示各种步骤估算能力。gydF4y2Ba

VoIP的工作负载是对称的,DL数据速率等于UL数据速率。它由非常小的数据包定期生成。数据包大小和时间取决于所使用的声码器。G723.1附件是用于我们的分析和结果的数据率5.3 kbps, 20个字节语音数据包每30毫秒。注意,也可用其他声码器参数和表中列出gydF4y2Ba5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

移动电视工作负载取决于质量和大小的显示。在我们的分析中,样品测量在一个小屏幕移动电视设备生产平均每30毫秒导致数据包大小为984字节平均数据速率为350.4 kbps [gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba12gydF4y2Ba]。注意,移动电视的工作负载是高度不对称,几乎所有的交通会下行。表gydF4y2Ba6gydF4y2Ba还显示了其他类型的移动电视工作负载。gydF4y2Ba

对于数据的工作量,我们选择了超文本传输协议(HTTP)推荐的工作负载第三代合作伙伴计划(3 gpp) [gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。总结了HTTP负载参数表gydF4y2Ba7gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

的特点,总结了三个工作表gydF4y2Ba8gydF4y2Ba。在这个表中,我们还包括更高层次标题,也就是说,IP、UDP和TCP,头压缩机制。详细的解释小灵通(有效载荷头抑制)和ROHC(健壮的头压缩)在下一小节中介绍。鉴于ROHC,数据速率和更高级别的标题(gydF4y2Ba gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba tgydF4y2Ba hgydF4y2Ba HgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba )计算gydF4y2Ba

gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba tgydF4y2Ba hgydF4y2Ba HgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba =gydF4y2Ba gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba DgydF4y2Ba UgydF4y2Ba +gydF4y2Ba HgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba )gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba DgydF4y2Ba UgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

在这里,gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba DgydF4y2Ba UgydF4y2Ba MAC信号分配装置的大小和吗gydF4y2Ba gydF4y2Ba 是应用程序数据速率。考虑到gydF4y2Ba gydF4y2Ba 每帧的字节数,每个用户可以来自gydF4y2Ba gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba tgydF4y2Ba hgydF4y2Ba HgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba ×gydF4y2Ba fgydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba egydF4y2Ba _gydF4y2Ba dgydF4y2Ba ugydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ogydF4y2Ba ngydF4y2Ba 。例如,对于移动电视,983.5字节的MAC应用程序数据的信号分配装置的大小和350 kbps, ROHC 1型,MAC信号分配装置大小头gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 字节,因此,标题的数据率是350.4 kbps,导致每帧216字节。gydF4y2Ba

5。开销分析gydF4y2Ba

在本节中,我们详细考虑上下两层管理费用。gydF4y2Ba

5.1。上层的开销gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba7gydF4y2Ba列出我们移动电视的特性,网络电话,工作负载和数据包括所使用的传输层的类型:实时传输协议(RTP)或TCP。这影响了上层协议开销。RTP / UDP / IPgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba )gydF4y2Ba 或TCP / IPgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba )gydF4y2Ba 每个包的,可以导致40头开销字节。这是重要的,会严重降低任何无线系统的能力。gydF4y2Ba

有两种方法可以减少上层开销和提高支持的用户数量。这些载荷头抑制(小灵通)和健壮的报头压缩(ROHC)。小灵通是移动WiMAX的特性。不允许发送方发送固定的部分标题,可以减少40-byte头开销降至3个字节。ROHC,指定的互联网工程任务组(IETF),是另一个更高的层压缩方案。它可以减少1到3层越高开销字节。在我们的分析中,我们使用ROHC-RTP数据包类型0与R-0模式。在这种模式下,所有RTP序列号功能已知的减压装置。这导致净更高一层的开销只是1个字节(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba14gydF4y2Ba,gydF4y2Ba15gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

对于小数据包大小的工作负载,如VoIP、头压制和压缩可以对能力产生巨大的影响。我们已经看到一些已发表的研究,使用未压缩头导致显著降低性能将在实践中并非如此。gydF4y2Ba

小灵通或ROHC可以显著提高的能力,应该用于任何容量规划或估计。gydF4y2Ba

注意VoIP交通的选择之一是如果可以增加实现VoIP的沉默抑制能力的分数的倒数时间用户活跃的(不是沉默)。在这个分析结果,给定一个沉默抑制选项,支持的用户数量的两倍,如果没有这个选项。gydF4y2Ba

5.2。底层架空gydF4y2Ba

在本节中,我们分析了MAC层和物理层层上的开销。基本上,有6-byte MAC头和可选几个2字节subheaders。PHY开销可分为DL开销和UL开销。这三个费用后面讨论。gydF4y2Ba

5.2.1。MAC的开销gydF4y2Ba

在MAC层,最小单位是MAC协议数据单元(MPDU)。如图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,每个PDU至少有6个字节的MAC头和一个可变长度负载组成的可选subheaders,数据,和一个可选的4字节的循环冗余校验(CRC)。可选subheaders包括破碎、包装、网格、和一般subheaders。这些是2字节。gydF4y2Ba

除了通用的MAC pdu,带宽请求pdu。这些都是6个字节的长度。带宽请求也可以搭载数据pdu上作为一个2字节的副标题。注意,在这个分析,我们不考虑轮询和/或其他带宽请求的影响机制。gydF4y2Ba

考虑分裂和包装subheaders。如表所示gydF4y2Ba9gydF4y2Ba在下行,用户每帧字节219,3.5,和9.1字节为移动电视,VoIP,分别和网络。在每一帧,一个2字节碎片小标题需要所有类型的流量。包装不用于简单的调度器使用。gydF4y2Ba

然而,在增强的调度器,给定一个期限的变化,包装多个信号分配装置是可能的。表gydF4y2Ba9gydF4y2Ba时也显示了一个示例的最后期限是考虑。在这个分析中,移动电视的最后期限,VoIP,和网络流量设置为10,60岁,250毫秒。因此,437.9,42.0,和454.9字节分配每个用户。这些配置的结果在一个2字节碎片开销移动电视和网络流量,但两个2字节包装费用没有VoIP的碎片。表gydF4y2Ba9gydF4y2Ba也显示了分裂的详细说明和包装费用在下行。注意,上行的计算是非常相似的。gydF4y2Ba

5.2.2。下行开销gydF4y2Ba

在DL子帧,开销由序言、FCH DL-MAP, UL-MAP。映射条目会导致大量的开销,因为他们是重复的4倍。WiMAX论坛建议使用压缩映射(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba),这减少了开销DL-MAP条目11字节包括4个字节的CRC (gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。固定UL-MAP与一个可选的4字节的CRC 6个字节长。的重复代码4和QPSK,固定DL-MAP和UL-MAP 16插槽。gydF4y2Ba

DL-MAP的变量部分包含一个条目/破裂,需要60位/条目。同样,UL-MAP的变量部分由一个条目/破裂,需要52位/条目。这些都是重复4次,只使用QPSK MCS。应该指出,重复包含重复插槽(而不是字节)。因此,DL和UL映射条目也占用16位每人破裂。gydF4y2Ba

方程(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)显示的细节UL和DL地图开销计算:gydF4y2Ba

gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba (gydF4y2Ba bgydF4y2Ba ygydF4y2Ba tgydF4y2Ba egydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba )gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba #gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba (gydF4y2Ba bgydF4y2Ba ygydF4y2Ba tgydF4y2Ba egydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba )gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba #gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba lgydF4y2Ba ogydF4y2Ba tgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba )gydF4y2Ba =gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba lgydF4y2Ba ogydF4y2Ba tgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba )gydF4y2Ba =gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

在这里,gydF4y2Ba gydF4y2Ba 重复因子和吗gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba 槽大小(字节)吗gydF4y2Ba gydF4y2Ba 调制和编码方案。注意,基本上QPSK1/2用于计算UL和DL地图。gydF4y2Ba

5.2.3。上行的开销gydF4y2Ba

UL子帧也有固定和可变部分(见图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。范围和争用的固定部分。它们的大小是由网络管理员定义的。这些区域分配单元槽但在单位gydF4y2Batransmission_opportunitiesgydF4y2Ba。例如,在CDMA初始测距,6子信道和2符号*就是一个绝佳的机会。gydF4y2Ba

其他固定部分信道质量指示医院药学部()和确认(ack)。这些区域也由网络管理员定义的。显然,更多的固定部分分配;少数量的插槽可以为用户工作负载。在我们的分析中,我们分配了三个OFDMA符号列固定区域。gydF4y2Ba

每个UL爆发始于UL序言。通常,一个OFDMA符号用于短暂的序言和两个长序言。在这个分析中,我们并不认为一个短的符号(槽)的一小部分;然而,用户可以添加一个适当大小的这个符号的分析。gydF4y2Ba

6。陷阱gydF4y2Ba

许多移动WiMAX分析忽略部分中描述的开销gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,即UL-MAP DL-MAP, MAC开销。在本节中,我们表明,这些费用产生重大影响的用户数量的支持。因为这些开销取决于用户的数量,调度程序需要意识到这个额外的需要而承认和调度用户(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。我们现在两个案例研究。第一个假定一个错误通道而第二个结果扩展到一个案例中,不同的用户有不同的错误率由于信道条件。gydF4y2Ba

6.1。案例研究1:无错的通道gydF4y2Ba

考虑到用户工作负载特征和管理费用到目前为止所讨论的,它是简单的计算系统容量为任何给定的工作负载。使用槽容量显示在表gydF4y2Ba3gydF4y2Ba对各种mcs,我们可以计算出支持的用户数量。gydF4y2Ba

计算用户的数量的一个方法是简单地将用户所需的字节通道容量的有效载荷和开销gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。这是显示在表gydF4y2Ba10gydF4y2Ba。表假设QPSK 1/2 MCS为所有用户。这对其他mcs可以重复。最终结果如图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba。支持不同的用户数量从2到82根据工作负载和MCS。gydF4y2Ba

用户的数量取决于可用的能力依赖于地图开销,进而由用户的数量决定。为了避免这种递归,我们使用(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba),给一个很好的近似使用上限函数支持的用户数量:gydF4y2Ba

gydF4y2Ba #gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba lgydF4y2Ba ogydF4y2Ba tgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba =gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba +gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba +gydF4y2Ba #gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba +gydF4y2Ba gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba +gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba +gydF4y2Ba #gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba gydF4y2Ba +gydF4y2Ba #gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba )gydF4y2Ba #gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba lgydF4y2Ba ogydF4y2Ba tgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba =gydF4y2Ba #gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba )gydF4y2Ba gydF4y2Ba =gydF4y2Ba gydF4y2Ba +gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba hgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ugydF4y2Ba bgydF4y2Ba hgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

在这里,gydF4y2Ba gydF4y2Ba 每帧数据大小(),包括管理费用,gydF4y2Ba gydF4y2Ba 是每帧字节,gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba hgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba 是6个字节。Subheaders碎片和包装Subheaders,每个如果存在2字节。gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba 是下行和上行地图信息元素的大小。请注意,gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba 地图是固定部分和字节。再一次,gydF4y2Ba gydF4y2Ba 重复因子和吗gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba 槽大小(字节)吗gydF4y2Ba gydF4y2Ba tgydF4y2Ba hgydF4y2Ba 调制和编码方案。gydF4y2Ba ngydF4y2Ba ugydF4y2Ba 米gydF4y2Ba bgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba 是没有序言和DL插槽的总数gydF4y2Ba ngydF4y2Ba ugydF4y2Ba 米gydF4y2Ba bgydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba UL插槽的总数是没有包括,ACK, CQICH。gydF4y2Ba

例如,考虑与QPSK 1/2 VoIP(槽大小= 6字节)和四个重复。方程(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba结果35用户下行。推导过程如下:gydF4y2Ba

=gydF4y2Ba gydF4y2Ba #gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba lgydF4y2Ba ogydF4y2Ba tgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba +gydF4y2Ba #gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba gydF4y2Ba +gydF4y2Ba gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba +gydF4y2Ba #gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba +gydF4y2Ba #gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

上行,从(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)和(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba87年),UL用户的数量是:gydF4y2Ba

#gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba _gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba lgydF4y2Ba ogydF4y2Ba tgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba =gydF4y2Ba #gydF4y2Ba gydF4y2Ba gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

最后,通过计算对DL和UL支持的用户数量,支持用户的总数是最低的两个数字。在这个例子中,支持用户的总数是35,(最低35和87)。在这种情况下,下行的瓶颈主要是由于大开销。一起沉默抑制,绝对可以支持的用户数量gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 用户。图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba展示了各种mcs支持的用户数量。gydF4y2Ba

上面的分析提出的主要问题是,它假定每个用户将在每一帧。因为每个破裂是一个重大的开销,这种类型的分配会导致太多的开销和太少的能力。也,因为每包(信号分配装置)是支离破碎,一个2字节的碎片小标题添加到每个MAC PDU。gydF4y2Ba

我们上面所讨论的是一个常见的陷阱。分析假设一个愚蠢的调度器。智能调度程序将尝试为每个用户总载荷,从而减少的数量。我们称之为增强的调度器。它的工作原理如下。鉴于gydF4y2Ba gydF4y2Ba 用户与任何特定的工作负载,我们把用户gydF4y2Ba gydF4y2Ba 组gydF4y2Ba gydF4y2Ba /gydF4y2Ba gydF4y2Ba 每个用户。第一组被安排在第一帧;第二组被安排在第二个框架,等等。循环重复每一个gydF4y2Ba gydF4y2Ba 帧。当然,gydF4y2Ba gydF4y2Ba 应该选择匹配的延迟需求的工作量。gydF4y2Ba

例如,VoIP用户,生成一个VoIP包每30毫秒,但假设60毫秒是一个可接受的延迟,我们可以安排一个VoIP用户每一个gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba tgydF4y2Ba hgydF4y2Ba 移动WiMAX框架(回想一下,每个移动WiMAX帧是5毫秒)和发送两个网络数据包在一帧相比之前的调度器将发送gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba tgydF4y2Ba hgydF4y2Ba 网络数据包的每一帧,从而加重小载荷的问题。两个2字节包装头在MAC添加载荷以及两个sdu。gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba11gydF4y2Ba显示了三个工作负载的能力分析与QPSK 1/2 MCS和增强的调度器。为其他mcs可以同样的计算结果。这些结果绘制在图gydF4y2Ba6gydF4y2Ba。注意,支持的用户数量大幅上升。对比图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,有能力改善1到20倍根据工作负载和MCS。gydF4y2Ba

适当的调度可以通过一个数量级变化的能力。使少但更大的分配可以显著降低开销。gydF4y2Ba

这个调度程序支持的用户数量是来自相同的方程,使用简单的调度器。然而,加强调度分配尽可能大尺寸的最后期限。例如,对于移动电视10毫秒的最后期限,而不是219字节,调度程序分配437.9字节在单一框架和VoIP 60毫秒的最后期限,而不是3.5字节每帧,它分配42个字节,结果2包装费用,而不是1碎片开销。gydF4y2Ba

在表gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,支持VoIP用户的数量是228。这个数字是基于42个字节每隔60毫秒为每个用户分配:gydF4y2Ba

gydF4y2Ba #gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba lgydF4y2Ba ogydF4y2Ba tgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba _gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ugydF4y2Ba bgydF4y2Ba fgydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba egydF4y2Ba gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba #gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba lgydF4y2Ba ogydF4y2Ba tgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba _gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba ggydF4y2Ba ggydF4y2Ba rgydF4y2Ba egydF4y2Ba ggydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba tgydF4y2Ba egydF4y2Ba dgydF4y2Ba _gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba rgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba dgydF4y2Ba lgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ngydF4y2Ba egydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba lgydF4y2Ba lgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba egydF4y2Ba cgydF4y2Ba ogydF4y2Ba ngydF4y2Ba dgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba )gydF4y2Ba

在表的配置gydF4y2Ba11gydF4y2Ba支持的用户数量gydF4y2Ba ⌈gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba ⌉gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 用户。以沉默抑制,绝对是支持的用户数量gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 。请注意,DL用户计算使用的数量(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba),(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)和(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba),然后可以应用(9)。移动电视的计算和数据类似于VoIP。gydF4y2Ba

每个用户的开支影响下行容量比上行容量。下行子帧DL-MAP和UL-MAP DL和UL爆发,这些条目的条目可以吸收能力的重要组成部分,所以减少脉冲的数量增加的能力。gydF4y2Ba

注意,是有限度的聚合的载荷和最小化。首先,延迟载荷应满足要求,因此破裂可能要安排即使很小的载荷大小。在这些情况下,多用户破裂载荷为多个用户的聚合在一个相同的DL破裂MCS可以帮助减少破裂。这是所允许的IEEE 802.16 e标准,仅适用于下行破裂。gydF4y2Ba

第二个考虑的是外的载荷不能聚合帧大小。例如,QPSK 1/2,移动电视应用程序将产生足够的负载来填补整个DL子帧每10毫秒或每两帧。这是远小于所需的帧之间的延迟30毫秒。gydF4y2Ba

6.2。案例研究2:不完美的通道gydF4y2Ba

节gydF4y2Ba6.1gydF4y2Ba,我们看到mcs较高的聚合有更多的对性能的影响(允许更高的容量,因此更多的聚合)。然而,这并不总是可能使用这些更高的mcs。MCS是有限的信道质量。因此,我们目前的产能分析假设的混合渠道质量不同导致不同程度的MCS为不同的用户。gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba12gydF4y2Ba列出了用于模拟通道参数Leiba et al。gydF4y2Ba16gydF4y2Ba]。他们表明,在这种情况下,用户的数量在一个细胞能够实现任何特定的MCS是列在表中gydF4y2Ba13gydF4y2Ba。两种情况:列出单天线系统和两个天线系统。gydF4y2Ba

每槽平均字节在每个方向上可以用加法计算产品(百分比用户MCSgydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 每槽的MCS的字节数)。1天线系统这给10.19字节下行和上行8.86字节。2天线系统,得到12.59字节下行和上行11.73字节。gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba14gydF4y2Ba显示了简单的支持的用户数量和增强的调度器。结果表明,提高调度程序仍然会增加用户的数量由一个数量级,尤其是对VoIP和数据用户。gydF4y2Ba

7所示。结论gydF4y2Ba

在这篇文章中,我们解释了如何计算能力的移动WiMAX系统和各种开销。我们说明了方法使用三个示例工作负载组成的移动电视、网络电话和数据用户。分析,如本文中给出的一个可以很容易地在一个简单的程序编程或扩散板和瞬间可以分析各种参数的影响。这可以用于研究各种参数,参数的灵敏度可以通过模拟,详细分析了产生重大影响。这种分析也可以用来验证模拟。gydF4y2Ba

然而,有一些假设的影响等分析带宽请求机制,二维下行映射和slot-based与bytes-based的不精确的计算。此外,我们不考虑(H) ARQ (gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]。此外,支持的用户数量计算,假设只有一个流量类型。最后,固定UL-MAP总是在DL子帧虽然没有UL等交通移动电视(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

我们表明,适当的会计估计的开支是很重要的能力。很多方法可以减少这些开销,这些都应该用于部署。特别是,健壮的报头压缩或负载头压制和压缩映射的例子的方法减少开销。gydF4y2Ba

适当的调度的用户负载可以改变一个数量级的能力。用户应该安排,以便他们数量的爆发是最小化的同时,仍满足延迟约束。这减少了开销明显尤其是小数据包流量如VoIP。gydF4y2Ba

我们还表明,分析可用于无损耗信道以及嘈杂的渠道与损失。gydF4y2Ba

承认gydF4y2Ba

这项工作是赞助的部分资金从应用程序WiMAX论坛工作组。“WiMAX”、“移动WiMAX”、“固定WiMAX,”“WiMAX论坛”“WiMAX认证”,“WiMAX论坛注册,WiMAX论坛logo和WiMAX论坛注册商标的商标WiMAX论坛。gydF4y2Ba