Desempenho do HSDPA e HSUPA nas bandas 900/2000 MHz

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Marco Antônio Carrilho
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1 2º Congresso do Comité Português da URSI Desempenho do HSDPA e HSUPA nas bandas 900/2000 MHz João Pedro Roque Instituto Superior Técnico Universidade Técnica de Lisboa 20 Outubro 2008

2 1. Introdução 2. Aspectos fundamentais 3. Simulador 4. Análise de resultados 5. Conclusões

Motivação Crescimento dos serviços de dados nas comunicações

3 Motivação Crescimento dos serviços de dados nas comunicações móveis. Cobertura HSDPA e HSUPA limitada e baixos débitos binários disponíveis em zonas rurais e interior de edifícios na banda de 2000 MHz. Perdas de propagação inferiores e aumento de cobertura na banda de 900 MHz face àde 2000 MHz. SOLUÇÃO Utilização de HSDPA e HSUPA nas bandas 900 MHz e 2000 MHz, simultaneamente. Slide 2

4 Objectivos Avaliar a performance do HSDPA e HSUPA nas bandas 900/2000 MHz: Desenvolver um modelo que simule o desempenho do HSDPA e HSUPA num cenário de múltiplos utilizadores. Desenvolver estratégias para a gestão de tráfego entre as duas bandas, num cenário de Estações de Base (Node Bs) co localizados. Slide 3

5 1. Introdução 2. Aspectos fundamentais 3. Simulador 4. Análise de resultados 5. Conclusões

6 Aspectos Fundamentais HSDPA Modulação 16 QAM; Spreading Factor fixo: 16; 5, 10 e 15 códigos HS PDSCH; HSUPA Modulação BPSK; Soft Handover Medida de desempenho: Ec/N0. Medida de desempenho: SINR. UMTS 900 Reduz a densidade de Node Bs em 60%; Área celular: 7 a 8 Km 2 ; Separação de portadoras: 5 MHz. Slide 5

7 1. Introdução 2. Aspectos fundamentais 3. Simulador 4. Análise de resultados 5. Conclusões

8 Estrutura do Simulador Topologia da Rede Geração de Geração de Utilizadore Utilizadores s HSDPA 900 MHz HSUPA 900 MHz Módulo HSDPA Gestão de Tráfego Módulo HSUPA Gestão de Tráfego HSDPA 2000 MHz HSUPA 2000 MHz Slide 7

9 Topologia da Rede (1) Node Bs 900 MHz co localizados com Node Bs 2000 MHz. Cálculo do raio máximo das células de 900 MHz e 2000 MHz: o o EIRP[dBm] Pr + G [dbm] r M [dbi] [db] LCOST231 Raio da célula 2000 MHz: 0.3 km. [db] R = 10 [km] 20+ k Raio da célula 900 MHz: 0.6 km. d Slide 8

10 Topologia da Rede (2) Área analisada: 2000 x 2000 m. Node Bs 2000 MHz alternadamente co localizados com os Node Bs 900 Mhz. Slide 9

11 Geração de Utilizadores Geração de utilizadores de acordo com o número total de utilizadores introduzido e percentagens dos serviços considerados. É considerada a prioridade dos utilizadores, de acordo com a lista de prioridades ( QoS priority list ). Os serviços considerados neste simulador não incluem voz, já que o HSDPA e o HSUPA são maioritariamente usados para a transmissão de dados. Slide 10

12 Módulos HSDPA e HSUPA (1) 1. Obtenção do débito binário dado pela distância física a que o utilizador se encontra do Node B. Se o débito binário for menor que o mínimo do serviço, o utilizador édescartado. 2. Soma de todos os débitos pedidos pelos utilizadores no instante de tempo considerado. Sistema Débito Binário Máximo [Mbps] HSDPA 5 códigos HS-PDSCH 3.0 HSDPA 10 códigos HS- PDSCH HSDPA 15 códigos HS- PDSCH HSUPA 1.22 Slide 11

13 Módulos HSDPA e HSUPA (2) i. Se a soma de todos os débitos pedidos for menor que o débito binário máximo permitido pela célula, os utilizadores são todos servidos. ii. Caso a soma dos débitos binários exceda o débito binário máximo da célula, proceder se á à redistribuição de utilizadores através duas estratégias de gestão de tráfego e da estratégia de redução QoS reduction. Slide 12

14 Gestão de Tráfego (1) Carrier 2000 Loading Utilizadores inicialmente conectados aos Node Bs de 2000 MHz; Análise instantânea da capacidade dos Node Bs de 2000 MHz; Se o sistema estiver acima da sua capacidade, os utilizadores são re conectados aos Node Bs de 900 MHz; Análise da capacidade instantânea dos Node Bs de 900 MHz; Se o sistema se mantiver acima da sua capacidade, a estratégia de redução QoS Reduction é aplicada. Slide 13

15 Gestão de Tráfego (2) Priority Service Utilizadores com maior prioridade são inicialmente conectados aos Node Bs de 900 MHz, os restantes aos Node Bs de 2000 MHz; Análise da capacidade instantânea dos Node Bs de 2000 MHz; Se o sistema estiver acima da sua capacidade, os utilizadores são re conectados aos Node Bs de 900 Mhz; Análise da capacidade instantânea dos Node Bs de 900 MHz; Se o sistema se mantiver acima da sua capacidade, a estratégia de redução QoS Reduction é aplicada. Slide 14

16 1. Introdução 2. Aspectos fundamentais 3. Simulador 4. Análise de resultados 5. Conclusões

17 Cenário Referência Características de Serviços 15 códigos HS PDSCH para HSDPA Penetration Quality of Percentage Margem Servicesde Interferência: Service 6 (QoS) db [%] priority Profile utilizadores Web Minimum Maximum Throughput Throughput [Mbps] [Mbps] Service HSDPA HSUPA HSDPA HSUPA Web Estratégia Streaming de redução: 6.2 QoS 2Reduction Streaming Estratégia FTP de gestão 1.0 de tráfego: 4 Carrier FTP Loading Chat Chat P2P P2P Slide 16

18 Resultados Principais HSDPA (1) Débito Binário Instântaneo por utilizador em função da distância Instantaneous User Throughput [Mbps] MHz Carrier Distance [Km] Instantaneous User Throughput [Mbps] MHz Carrier Distance [Km] Cenário de Referência Slide 17

19 Resultados Principais HSDPA (2) Débito Binário Médio por Serviço Grau de Satisfação Médio por Serviço Cenário de referência Slide 18

20 Resultados Principais HSDPA (3) Débito Binário Médio da Rede Grau de Satisfação Médio da Rede Variação do número de códigos HS PDSCH Slide 19

21 Resultados Principais HSDPA (4) Débito Binário Médio da Rede Grau de Satisfação Médio da Rede Variação do número de Utilizadores Slide 20

22 Resultados Principais HSDPA (5) Comparação de Estratégias Carrier 2000 Loading e Piority Service Débito Binário Médio por Serviço Grau de Satisfação Médio por Serviço Variação de Estratégias de Gestão de Tráfego Slide 21

23 Resultados Principais HSUPA (1) Débito Binário Instântaneo por utilizador em função da distância Instantaneous User Throughput [Mbps] MHz Carrier Distance [Km] Instantaneous User Throughput [Mbps] MHz Carrier Distance [Km] Cenário de referência Slide 22

24 Resultados Principais HSUPA (2) Débito Binário Médio por Serviço Grau de Satisfação Médio por Serviço Cenário de referência Slide 23

25 Resultados Principais HSUPA (3) Débito Binário Médio da Rede Grau de Satisfação Médio da Rede Variação do número de Utilizadores Slide 24

26 Resultados Principais HSUPA (4) Comparação de Estratégias Carrier 2000 Loading e Piority Service Débito Binário Médio por Serviço Grau de Satisfação Médio por Serviço Variação de Estratégias de Gestão de Tráfego Slide 25

27 1. Introdução 2. Aspectos fundamentais 3. Simulador 4. Análise de resultados 5. Conclusões

28 Conclusões No cenário de referência com múltiplos utilizadores, o HSDPA e o HSUPA apresentam, respectivamente, um raio médio de 0.3 e 0.23 km. Assumindo as mesmas condições de tráfego, o HSDPA apresenta maior capacidade do que o HSUPA. A estratégia Carrier 2000 Loading têm um melhor desempenho face à Priority Service. A estratégia Priority Service deve ser utilizada quando se pretende garantir um elevado desempenho a um grupo específico de utilizadores. Slide 27

29 Trabalho Futuro Estudar o HSDPA e HSUPA conjuntamente com o GSM nas bandas 900/2000 MHz. Desenvolver estratégias de gestão de tráfego entre as células HSDPA/HSUPA e a células GSM 900 MHz. Cenário de múltiplos utilizadores com terminais móveis com 5, 10 e 15 códigos HS PDSCH para HSDPA. Simular o uso de MIMO e OFDM em HSDPA/HSUPA. Slide 28

30 Agradecimentos Obrigado pela vossa atenção! Slide 29

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