Analytical method of calculating blocking probability in 3G networks with spreading spectrum and a finite number of traffic sources

• Autorzy: Stasiak M. , Wiśniewski A. , Zwierzykowski P.

Warianty tytułu

PL

Analityczna metoda obliczeń prawdopodobieństwa blokady w sieciach 3G z rozproszonym widmem i skończoną liczbą źródeł ruchu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Admission control in wireless networks with the WCDMA radio interface admits or blocks new calls depending on a current load situation both in the access celi and in neighboring cells. A new cali is rejected if the predicted load exceeds particular thresholds set by radio network planning. This article presents a new blocking probability calculation method in cellular systems with the WCDMA radio interface for the uplink and the downlink directions. The model considers a finite and an infinite source population of users. In the model we use the load factor to estimate whether a new cali can be admitted or blocked. In the proposed calculation method the corresponding value of the load factor in the neighboring celi is based on the Okumura-Hata propagation model. The results of the analytical calculations arę com-pared with the results of the simulation experiments, confirming the accuracy of the proposed method. The proposed scheme can be applicable for a cost-effective radio resource management in 3G mobile networks and can be easily applied to network capacity calculations.

PL

W artykule zaproponowano nową metodę wyznaczania prawdodobieństwa blokady w sieciach komórkowych z interfejsem radiowym WCDMA. Prezentowana metoda jest rozszerzeniem modelu analitycznego omawianego przez autorów w wielu wcześniejszych pracach tj. [5, 6, 21, 22, 23]. W modelu po raz pierwszy rozważono możliwość obsługi skończonej i nieskończonej liczby użytkowników rozmieszczonych w grupie komórek oraz założono, że użytkownicy mogą wykorzystywać interfejs radiowy sieci 3G w obu kierunkach. W celu określenia poziomu interferencji wnoszonych do komórek sąsiednich przez zgłoszenia pojawiające w komórce dostepowej zastosowano model propagacyjny Okumura-Hatty [14, 15].W metodzie analitycznej założono, że modelem interfejsu radiowego WCDMA w obu kierunkach będzie wiązka pełnodostępną obsługującą mieszaninę ruchu zintegrowanego typu PCT l i PCT 2. Przyjęto również, że zjawisko ograniczenia szumowego pojemności łącza "w górę", wynikające z interferencji towarzyszących obsłudze zgłoszeń w sąsiednich komórkach, można uwzględnić stosując metodę ustalonego punktu [12]. Metodę tę wykorzystano również do określenia wzajemnej zależności procesów obsługi zgłoszeń poszczególnych klas ruchu oferowanych łączom w kierunkach "w górę" i "w dół". Porównanie wyników analitycznych z rezultatami symulacji potwierdziło dokładność proponowanej metody obliczeniowej. Uzyskane wyniki uzasadniają możliwość zastosowania metody do szacowania pojemności sieci 3G na etapie projektu.

Słowa kluczowe

EN

UMTS; WCDMA; blocking probability

• Wydawca: Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Theoretical and Applied Informatics
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 19, No. 4
• Strony: 297--314
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys.

Twórcy

autor

Stasiak M.

autor

Wiśniewski A.

autor

Zwierzykowski P.

• Chair of Communications and Computer Networks, Poznań University of Technology, ul. Polanka 3, Poznań 60-965, Poland,

Bibliografia

• [1] Final Report. European Communities, 1999.
• [2] Faruque S.: Cellular Mobile Systems Engineering. Artech House, London, 1997.
• [3] Gajewski S., Kopciuszuk M.: Wplyw interferencji miedzysystemowych na pojemnosc interfejsu radiowegoWCDMA/FDD. In materiały Krajowej Konferecji Radiofonii, Radiokomunikacji i Telewizji, 2002.
• [4] GłąbowskiM., StasiakM.: An approximate model of the full-availability group with multirate traffic and a finite source population. In P. Buchholtz, R. Lehnert, and M. Pióro, editors, Proceedings of 3rd Polish-German Teletraffic Symposium, pp. 195-204, Dresden, Germany, 2004. VDE Verlag.
• [5] Głąbowski M., Stasiak M.,Wis´niewski A., Zwierzykowski P.: Uplink blocking probability calculation for cellular systems with WCDMA radio interface and finite source population. In Proceedings of 2nd International Working Conference on Performance Modelling and Evaluation of Heterogeneous Networks, pp. 80/1-80/10, 2004.
• [6] Głąbowski M., Stasiak M.,Wis´niewski A., Zwierzykowski P.: Uplink blocking probability calculation for cellular systems with WCDMA radio interface, finite source population and differently loaded neighbouring cells. In Proceedings of Asia-Pacific Conference on Communications, pp. 138-142, Perth, Australia, 2005.
• [7] Holma H., Toskala A.: WCDMA for UMTS. Radio Access For Third Generation Mobile Communications. John Wiley & Sons, Ltd., 2000.
• [8] Iversen V.B.: Teletraffic Engineering Handbook. ITU-D, Study Group 2, Question 16/2, Geneva, December 2003.
• [9] Iversen V.B., Benetis V., Trung H.N.: Evaluation of multi-service CDMA networks with soft blocking. In ITC 16th Specialist Seminar on Performance Evaluation of Mobile and Wireless Systems, pp. 212-216, Antwerp, Belgium, 2004.
• [10] Iversen V.B., Epifania E.: Teletraffic engineering of multi-band W-CDMA systems. Network Control and Engineering for QoS, Security and Mobility II, IFIP TC6 / WG6.2 & WG6.7 Conference on Network Control and Engineering for QoS (Net-Con 2003), October 13-15, 2003, Muscat, Oman pp. 90-103, 2003.
• [11] Kaufman J.S.: Blocking in a shared resource environment. IEEE Transactions on Communications, 29(10), pp. 1474-1481, 1981.
• [12] Kelly F.P.: Loss networks. The Annals of Applied Probability, 1(3), pp. 319-378, 1991.
• [13] Laiho J., Wacker A., Novosad T.: Radio Network Planning and Optimization for UMTS. John Wiley & Sons, Ltd., 2006.
• [14] HataM.: Empirical formula for propagation loss in landmobile radio services. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 29, pp. 317-325, August 1980.
• [15] Ohmori E. at al. Okumura Y.: Field strength and its variability in vhf and uhf land-mobile radio service. Review of the Electcrical Communication Laboratory, 16(9), pp. 825-873, 1968.
• [16] Roberts J.W.: A service system with heterogeneous user requirements – application to multi-service telecommunications systems. In G. Pujolle, editor, Proceedings of Performance of Data Communications Systems and their Applications, pp. 423-431, 1981.
• [17] Roberts J.W., Mocci V., Virtamo I., editors.: Broadband Network Teletraffic, Final Report of Action COST 242. Springer, Berlin, 1996.
• [18] Lee J.S., Miller L.E.: CDMA Systems Engineering Handbook. Artech House, Boston, London, 1998.
• [19] Staehle D., Mäder A.: An analytic approximation of the uplink capacity in a UMTS network with heterogeneous traffic. In Proceedings 18th International Teletraffic Congress, pp. 81-91, 2003.
• [20] Stasiak M.,Głąbowski M.: A simple approximation of the link model with reservation by a one-dimensional Markov chain. Performance Evaluation, 41(2-3), pp. 195-208, July 2000.
• [21] Stasiak M., Wiśniewski A., Zwierzykowski P.: Blocking probability calculation in the uplink direction for cellular systems with WCDMA radio interface. In 3rd Polish-German Teletraffic Symposium, pp. 65-74, Germany, 2004.
• [22] Stasiak M., Wi´sniewski A., Zwierzykowski P.: Uplink blocking probability for a cell with WCDMA radio interface and differently loaded neighbouring cells. In Proceedings of Service Assurance with Partial and Intermittent Resources Conference, pp. 402-407, Lisbon, 2005.
• [23] Stasiak M., Wiśniewski A., Zwierzykowski P.: Prawdopodbieństwo blokady dla łącza „w górę” w systemach komórkowych z interfejsem WCDMA. Zeszyty Naukowe Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej, 1(1), pp. 99-102, 2007.
• [24] Stasiak M., Wiśniewski A., Zwierzykowski P.: Uplink and Downlink Blocking Probability Calculation for Cellular Systems with WCDMA Radio Interface and Finite Source Population. In Proceedings of 14th Polish Teletraffic Symposium, Institute of Theoretical and Applied Informatics of the Polish Academy of Sciences, Zakopane, pp. 99-110, 2007.
• [25] Viterbi A.M. and Viterbi A.J.: Erlang capacity of a power controlled CDMA system. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 11(6), pp. 892-900, 1993.
• [26] Wesołowski K.: Mobile Communication Systems. John Wiley & Sons, 2002.
• [27] Holma H., Toskala A.: HSDPA/HSUPA for UMTS: High Speed Radio Access for Mobile Communications. John Wiley & Sons, 2006.