TBS / 332_53_УП_Технологии беспроводных сетей

Периодически генерировать управляющие транзакты

Рис. 3.5. Модель базовой станции

3.6.3. Модель граничного узла

Рассмотрим на рис. 3.6 модель граничного узла (ГУ). С каждым из ГУ связано q МС. При передаче по каналу связи от базовой станции к граничному узлу («БС-ГУ») пакеты должны ожидать освобождения канала

ввыходном буфере соответствующей БС. Аналогично, при передаче по каналу связи от граничного узла к корпоративной сети («ГУ-ВС») собранные с разных БС пакеты должны ждать освобождения канала связи

вбуфере.

111

Рис. 3.6. Модель граничного узла

3.6.4.Параметры имитационной модели

Вимитационной модели должны быть заданы следующие параметры.

Время моделирования (в секундах). Этим параметром можно определить, в течение какого модельного времени следует осуществлять моделирование. Чем больше это время, тем более точными получаются статистические результаты.

Параметры каждого из потоков УП, АП и ВП:

∙битовая скорость поступления (Мбит/с);

∙средний размер пакета (байт);

∙закон распределения времени между поступлением пакетов;

∙закон распределения размера пакетов.

Общее число мобильных станций (до 100). Общее число базовых станций (до 100). Общее число граничных узлов (до 100).

Матрица М1, устанавливающая связи МС и БС. Например: пусть в моделируемой сети 5 МС, 3 БС а матрица М1 такова, что M1T = (1,1,2,3,1). Это означает, что первая, вторая и пятая МС подсоединены к первой БС, третья МС подсоединена ко второй БС, и четвертая МС подсоединена к третьей БС.

Пропускные способности радиоканалов каждой из БС (Мбит/с). Матрица М2, устанавливающая связи БС и ГУ. Например: пусть в

моделируемой сети 3 МС, 2 ГУ а матрица М2 такова, что M2T = (2,1,1). Это означает, что первая БС подсоединена ко второму ГУ, а вторая и третья БС подсоединены к первому ГУ.

Пропускные способности каналов связи между каждой БС и ГУ (Мбит/с).

112

Пропускные способности каналов связи между ГУ и корпоративной сетью (Мбит/с).

Размер накладных расходов MAC-уровня WiMAX (задается в байтах). Это размер заголовков и иных служебных данных, включаемых в передаваемый по радиоинтерфейсу пакет.

Размер буферной память МС (задается в байтах). Если в буферной памяти накопится число пакетов большего суммарного размера, то все вновь входящие пакеты будут отброшены. Используются два значения: общий размер БП и ограничение БП для МП.

Период отправки управляющих транзактов УТ1, УТ2, УТ3 (см. рис. 3.5) – задается в миллисекундах. Уменьшение периода ведет к улучшению характеристик передачи пакетов.

Длительность кадра физического уровня (в миллисекундах) при

TDD.

Доля времени от длительности передачи кадра физического уровня, которая выделена для UL-передачи (задается в долях единицы).

3.7. Имитационные эксперименты на базовой модели

Зададим в табл.3.3 параметры имитационной модели так, чтобы структура сети соответствовала рис.3.3. Заметим, что законы распределения параметров потоков задаются для агрегированных потоков, поэтому законы распределения отдельных потоков (полученных в результате детерминированного разрежения агрегированных потоков) отличаются от заданных. Например, если закон распределения между поступлением пакетов УП является экспоненциальным и используется 5 мобильных станций, то поток пакетов УП в каждую из станций будет иметь закон распределения поступления пакетов Эрланг 5-го порядка (с коэффициентом вариации 5-0.5≈0.45).

113

114

поэтому стоит вести этот расчет только для одной-двух мобильных станций. На рис. 3.8 приведены гистограммы распределения времен задержки для потоков, идущих из 1-й и 2-й мобильных станций.

а)б)в)

г)д) е)

Рис. 3.8. Результаты имитационного эксперимента для: а) АП мобильной станции №1; б) УП мобильной станции №1; в) ВП мобильной станции №1; г) АП мобильной станции №2; д) УП мобильной станции №2; е) ВП мобильной станции №2.

Как видно из рис. 3.8 при невысокой нагрузке на базовые станции характеристики потоков всех типов примерно одинаковы. Однако при повышении нагрузки во второй базовой в два раза вызывает соответствующее изменение характеристик RTPS-потоков (в приведенном случае среднее время ожидания увеличилось в 7 раз). При этом характеристики потоков UGS практически остаются низменными, т.к. пакеты этих потоков имеют более высокий приоритет, и поэтому их

116

продвижение по сети в минимальной степени зависит от мультимедийных потоков RTPS.

3.7.1. Варьирование законов распределения

Рассмотрим эффект от изменения в базовом варианте модели законов распределения интервалов поступления пакетов с экспоненциального на равномерный с коэффициентом вариации 0,3. Таким образом, все параметры остаются такими же, как в табл. 3.3, за исключением параметров №4, 7, 10. Полученные результаты показаны на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Результаты имитационного эксперимента «Варьирование законов распределения»

Как видим, выбор законов распределения имеет большое значение (разница в результатах достигает 160% от базового варианта модели), поэтому крайне важно определить их наиболее точно до начала моделирования.

3.7.2. Варьирование числа мобильных станций

Определим максимальное число мобильных станций, которые могут работать одновременно в рассматриваемой сети. При заданных исходных данных для базовой модели было получено, что в рассматриваемом случае максимальное число мобильных станций равно 8. Приведем, однако, для большей наглядности на рис.3.10 результаты моделирования для случая,

117

когда в сети 9 мобильных станций. Все параметры модели такие же, как в табл.3.3, кроме параметра №11, который равен 9, и параметра №14, который равен (1; 1; 2; 2; 3; 3; 4; 4; 4). Это означает, что к базовым станциям 1, 2, 3 присоединено по две мобильных станции, а к базовой станции 4 подсоединено три мобильных станции. Как видно из результатов, почти половина пакетов, идущих от мобильной станции 4, отбрасываются в результате переполнения буферной памяти в этой станции. Все остальные мобильные станции хотя и обходятся без потерь, но их характеристики только с небольшим запасом находятся в пределах нормы. Отличие результатов для мобильной станции 2 объясняется тем, что хотя число поступающих в нее потоков не изменилось, но изменился коэффициент вариации времени между приходом пакетов (был равен 5-0.5 ≈ 0.45, а стал равен 9-0.5 ≈ 0.33), т.к. имело место детерминированное разрежение простейшего потока.

Рис. 3.10. Результаты имитационного эксперимента «Варьирование числа мобильных станций»

118

При интерпретации результатов экспериментов нужно, прежде всего, обращать внимание на процент отброшенных пакетов. Если он ненулевой, то требований QoS для данного типа потока наверняка не выполняются.

3.7.3. Изменение соотношения UL/DL

Проведем эксперимент с измененным соотношением UL/DL. Для этого оставим параметры модели такими же, как в табл.3.3, и лишь параметр № 22 присвоим значение 0,66. В результате на передачу в направлении UL будет выделено две трети всего кадра физического уровня WiMAX. Остальное время выделено на передачу в направлении DL. Результаты моделирования представлены на рис. 3.11.

Сравнивая эти результаты с результатами экспериментов на базовой модели (см. рис. 3.7), видим, что характеристики потоков от мобильных станций 2 и 3 стали существенно лучше (среднее время задержки уменьшилось более чем в 5 раз). Этот эффект был ожидаем, т.к. в результате увеличения соотношения UL/DL мы уменьшили нагрузку на радиоканал связи. И если в прочих мобильных станциях это почти не сказалось на результате (т.к. в них загрузка уже и без того была достаточно низка), то в более загруженных станциях проявился эффект гиперболичности роста задержек с ростом загрузки.

3.8. Имитационное моделирование БТС КС

Целью моделирования является исследование временных характеристик беспроводной транспортной сети в составе корпоративной (ведомственной) сети заданной конфигурации (БТС КС). Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1)установка параметров в разработанной ранее универсальной (базовой) имитационной модели (РРУИМ) так, чтобы получаемая модель соответствовала заданной конфигурации;

2)планирование экспериментов, которые бы позволили выявить особенности работы моделируемой сети;

3)анализ полученных результатов.

Рассмотрим на рис. 3.12 конфигурацию сети, предложенную для имитационного анализа. Каждая из трех базовых станций (БС) может независимо обслуживать 3 сегмента. Всего в пределах досягаемости каждой из БС присутствует 3 мобильные станции (МС).

119