Технические науки/ 6.Электротехника и радиоэлектроника

К.т.н., доц. Герасіна О.В., Довгаль О.А.

ДВНЗ «Національний гірничий університет», Україна

Дослідження тривалості передачі даних та втрати пакетів від швидкості мобільної станції у системах WiMAX

Технологія мобільного WiМAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) може забезпечити швидкість в десятки мегабіт в секунду для основних конфігурацій базових станцій, реалізованих відповідно до системи стандартів бездротового зв'язку IEEE 802.16. Висока швидкість дозволяє ефективно мультиплексувать дані і зменшити затримки за часом при їх передачі. Архітектура, що нарощується, висока продуктивність при передачі даних й низька, порівняно з іншими системами, вартість послуг роблять мобільний WiМAX лідером бездротових широкосмугових послуг. [1-3].

Для переключення мобільної станції з однієї базової станції на іншу стандартом IEEE 802.l6е реалізовані три методи – жорсткий хендовер ННО (Hard Handover), швидке перемикання базової станції FBSS (Fast Base Station Switching) і хендовер з макроразнесенням MDHO (Маcro Diversity Handover). З них, ННО – обов'язковий, а FBSS і MDHO –необов'язкові режими.

Для забезпечення процедури хендовера необхідно забезпечити час процедури передачі виклику не більше ніж 50 мс. Дослідження залежності тривалості хендовера та втрати пакетів даних від швидкості мобільної станції у системі мобільного WiМAX проводилось за допомогою стандартних та розроблених програм у середовищі Matlab.

Моделювання було зроблено для швидкості мобільної станції від 1 до 32 м/с з кроком в 1 м/с. Для кожної швидкості, час початку для мобільної станції встановлюється довільно і моделювання з відповідною швидкістю проходить 10 разів. Для багатьох додатків, таких як VoIP (Voice over IP), передача повинна бути виконана плавно без помітної затримки або втрати пакетів. Для підтримки цих додатків, WiMAX вимагає повної мобільності, до 120 км/год, час очікування на передачу має бути менше 50 мс. Втрата з відповідною втратою пакетів, що становить менше 1 %. Швидкість мобільної станції 32 м/с дорівнює 115 км/год, що трохи нижче зазначеної 120 км/год для плавного перемикання каналів.

Як показано на рис. 1, час очікування на передачу спочатку базується в районі 40 мс і не перетинає межі нижче 50 мс, поки швидкість мобільної станції не досяг 20 м/с (крім кількох винятків, які перевищили ліміт усього на декілька мс). Далі спостерігається стійке зростання часу передачі даних (до 150 мс) при швидкості мобільної станції до 32 м/с. Рис. 1 також показує, що затримки передачі для різних співвідношень сигнал/шум (Signal/Noise Ratio (SNR)) – 7 дБ і 3 дБ, різні. Тобто, для підтримки більш високого SNR, мобільна станція вимагає більшого часу для сканування каналів.

Рис. 1. Залежність тривалості хендовера від швидкості мобільної станції в системі WiMAX

На рис. 2 показано залежність середньої втрати пакетів, що змінюється від швидкості мобільної станції для різних порогових рівнів. Зі збільшенням швидкості втрата пакетів неухильно зростає. Також втрата пакетів пропорційна SNR (чим вище SNR, тим більше може бути втрачено пакетів).

Рис. 2. Залежність середньої втрати пакетів від швидкості мобільної станції в системі WiMAX

Література:

1. Берлин А.Н. Цифровые сотовые системы связи. / А.Н. Берлин. – М.: Эко-Трендз, 2007. – 296 с. – ISBN 978-5-88405-087-7.

2. Sweeney D. WiMAX Operator's Manual: Building 802.16 Wireless Networks / D. Sweeney //Apress. – 2005. – Р. 210.

3. Ahson S., Ilyas M. WiMAX: Technologies, Performance Analysis, and QoS / S. Ahson, M. Ilyas //CRC Press. – 2007. – Р. 296.