Geri Dön

Kablosuz sistemlerde kayıt sinyal trafiğini en aza indirmek için optimum bölge alanı tasarım tekniği

Optimal location area design technique to minimize registration signalling traffic in wireless systems

  1. Tez No: 143020
  2. Yazar: ÜMİT ASLIHAK
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. FEZA BUZLUCA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2003
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 115

Özet

Bu tez çalışmasında önce, Kişisel İletişim Ağlan (KİA), GSM Ağı (Global System for Mobile communications) ve SS7 Ağı (Signalling System No.7) yapılan hakkında kısa bilgiler verilmiştir. Bu farklı ağ yapılan içinde bölge güncelleme ve çağrı dağıtma işlemlerinin nasıl gerçekleştirildiği özetlenmiştir. Daha sonra detaylı olarak mevcut bölge güncelleme ve arama stratejileri tanıtılmış, bu çalışmanın ana konusu olan Trafik Tabanlı Bölge Alam Tasarım tekniği v.l (TT-BAT v.l) üzerinde özellikle durulmuş, ve bu teknik ile GSM ağlarında kullanılmakta olan Yakınlığa Dayalı Bölge Alam Tasarım (YD-BAT) tekniği, ağ üzerinde neden olduklan maliyet açısından karşılaştmlmıştır. Sonuç olarak TT-BAT v.l tekniği geliştirilerek TT-BAT v.2 olarak açıklanmıştır. Bu çalışmada, yem" bir statik bölge yönetimi tekniği olan Trafik Tabanlı Bölge Alam Tasanm Yöntemi (TT-BAT) v.2 geliştirilmiştir. Bu teknik TT-BAT v.l tekniği temel alınarak elde edilmiştir. TT-BAT v.2, TT-BAT v.l ve Yakınlığa Dayalı Bölge Alam Tasanm Yöntemi, Sayısal Harita benzetim programı kullanılarak, 1000,1500,...5000 m yançaplı hücreler için ve izlenen 56 kişinin toplam 5622 hareketi modellenerek toplam maliyet açısından karşılaştmlmıştır. Bu karşılaştırmalarda adil olabilmek için, algoritmaların üçünde de blanket tarama algoritması (arama genel yaym veya tek aşamalı işlem ile yapılır) kullanılmıştır. Çalışmalar bir simülasyon programı ile simüle edilmiş ve TT-BAT v.2 tekniğinin, yaygm olarak kullanılan YD-BAT tekniğinden her zaman, TT-BAT v.l tekniğinden ise genellikle daha iyi sonuç verdiği görülmüştür. Kablosuz bant-genişliği doğasmdan dolayı kısıtlı bir kaynaktır ve gezgin iletişim için kullanılabilecek kablosuz kanallann sayısı çok sınırlıdır. Oldukça az sayıdaki kablosuz kanalla, büyük sayılardaki abonelere hizmet verebilmek için, mevcut KİA ve GSM ağlan hücresel bir mimari kullanırlar. Hizmet alam coğrafi durumuna göre (her birine bir baz istasyonuyla hizmet verilen) hücrelere bölünür ve her hücreye bir miktar kablosuz kanal atanır. Her hücredeki etkin bağlantıların sayısı o hücreye atanmış kullanılabilir kanallann sayışım geçemez. Gezgin kullanıcılar ve istasyonlan ağa baz istasyonlan üzerinden bağlanırlar. Hücreler değişik büyüklüklerde olabilirler: Pico- hücreler (birkaç yüz metre çapmda) genellikle merkezi, kalabalık bölgelerde; Micro- hücreler (birkaç kilometre çapmda) şehir içlerinde; Macro-hücreler (on kilometre ve daha büyük çaplı) ise kırsal kesimde ve otoyollan kapsamak için kullanılır. Küçük hücreler iletişim için daha az güç kullanırlar ve daha fazla frekans tekrar kullanımına izin verirler. Birkaç baz istasyonu bir Baz İstasyon Kontrolcü'süne (BİK) ve belli bir sayıdaki BİK' ler de bir Gezgin Anahtarlama Merkezine (GAM) bağlanırlar.KİA, sabit bir kablolu ağ bileşeni ve birçok gezgin istasyondan oluşur. Kablosuz bant-genişliğini korumak için, gezgin istasyonlar kablolu ağa sürekli bağlı değillerdir. Gezgin istasyon meşgul olmadığı sürece ağdan tamamen ayrılır ve sadece gerektiğinde ona kanal tahsis edilir. Bu yüzden bir çağrı geldiği zaman gezgin istasyonun bölgesini belirleyecek bir yönteme ihtiyaç vardır. Bölge yönetimi, çağrı aralarında ağm, kullanıcıların ve istasyonların bölgesini izlemesini sağlar. Kullanıcılar kapsama alam içerisinde hereket edebileceklerinden, ağ, kullanıcının sadece yaklaşık bölgesini saptayabilir. Belli bir kullanıcı için bölge bilgisi gerektiğinde, ağ tarafından, kullanıcının hücre peteğindeki tam bölgesi saptanmalıdır. Gezgin bir kullanıcının belli bir andaki bölgesinin ağa bildirilme işlemine bölge güncellemesi (location update) veya bölge kaydı (location registration), gezgin kullanıcının bölgesinin saptanması işlemine de paging ya da çağrı dağıtımı (arama) denir. Bölge güncellemeleri kablosuz bant-genişliği kullanırlar ve kablosuz ağa ek yük getirirler. Bununla birlikte bölge güncellemesi sırasında alman bilgiler ağm tarama alanının büyüklüğünü kısıtlayarak, ek tarama yükünü azaltır. Bölge güncelleme algoritmaları iki ana gruba ayrılabilir: sabit ve değişken. Sabit algoritmalarda, bir Bölge Alam (BA) kendisine sabit olarak atanmış olan bir grup hücreden oluşur ve bütün Gezgin İstasyonlar (Gİ) için aynıdır. Değişken algoritmalarda ise, bölge güncellemesi kullanıcının arama ve hareket alışkanlıklarına dayanır ve bölge güncelleme parametreleri değişken olarak seçilebildiği için bölge yönetiminden kaynaklanan sinyal trafiğini düşürür. Bu çalışmada, hücreler arası trafik tahmini ve trafik tabanlı hücre gruplamasma dayanan yeni bir bölge alam tasarım tekniği üzerinde durulmuştur. Bu teknikte, bölge alanlarının tespitinde, en iyi hücre kümesinin seçilebilmesi için, hücreler arası trafik tahmini ve trafik tabanlı hücre gruplaması yöntemi kullanılır. Gİ' lerin hücreler arası tahmini hareketleri izlenir ya da hesaplanır. Hücreler, trafik tabanlı hücre gruplaması tekniği uygulanarak BA' larma bölünür. Bu bölünmede, aralarındaki tahmini trafik yüksek olan hücre çiftleri aynı BA' mnda gruplamr. Bu algoritmada, bir bölge alanında olması gereken en uygun hücre sayışım belirlemek yerine her sabit bölge alam için en uygun hücre grubunu seçmek amaçlanmıştır. BA-içi gezgin trafiği arttırarak, daha az sayıda bölge kaydı yapılması anlamına gelen, BA' lan arasındaki trafiği düşürmek mümkündür. Bu çalışmada, en iyi sayısal sonucun alındığı hücre yarıçapının veya BA' ndaki hücre sayısının kaç olması gerektiğinin tespit edilmesi üzerinde değil, fakat aynı şartlar altında mevcut ve kullanılan statik tekniğe göre daha iyi sonuç veren yeni bir statik teknik ve onun daha iyileştirilmesi üzerinde yoğunlaşılmıştır. TT-BAT v.l tekniğinde hücreler komşu hücreleriyle yarattıkları hücre sının geçiş sayışma göre büyükten küçüğe doğru sıralı olarak bir listede tutulmaktachr. BA' lanna hücreler dahil edilirken dikkat edilen husus hücre sının geçiş sayısı ve önceden belirlenmiş olan ve bir BA' na dahil edilebilecek azami hücre sayışım ifade eden bir üst değerdir (ijmax). BA' lanna hücreler oluşturduklan hücre sının geçiş sayışma bakılarak ve ijmax 'ı geçmeyecek şekilde dahil edilir. xiiiTT-BAT v.2 tekniğinde ise, hücreler yine komşu hücreleriyle yarattıkları hücre sınırı geçiş sayısına göre büyükten küçüğe doğru sıralı olarak bir listede tutulmaktadır, fakat başlangıçta bütün hücrelerde oluşan trafik bir grafik üzerinde çizilerek izlenir, ve verilen hücre yarıçapı r' ye göre normal yoğunluklu trafik durumunun alt ve üst sınır değerleri tespit edilir. Bunu yapmaktaki amaç oluşan trafiği yoğun, normal ve az yoğun olarak üç gruba ayırmaktır. BA' lanna hücreler dahil edilirken, verilen üst değer (tjmax) normal yoğunluktaki gruba dahil olan hücreler için kullanılır. Trafiğin yoğun olduğu grup için üst değerden iki fazla Olmax +2), az yoğun olduğu grup için ise iki eksiği (ijmax -2) üst değer olarak alınır. Bu çalışma açısından (tjmax) ± 2 ya da başka bir sayı alınması önemli değildir, burada amaç, trafiğin yoğunluğuna göre, fakat farklı sayıda maksimum hücre olacak şekilde BA' larını oluşturmaktır. Buna ihtiyaç duyulmasının nedeni ise, trafiğin yoğun olduğu hücrelerde abonelerin daha fazla kalacağı ve bundan dolayı aranma olasılığının daha yüksek olacağıdır. Bu, sonuç olarak daha az sayıda bölge güncellemesi yapılması demektir. TT-BAT v.l ve öngörülen TT-BAT v.2 teknikerinin, ağ üzerinde oluşan toplam trafik yükü (gönderilen toplam mesaj sayısı veya boyutu) bakımından mevcut YD-BAT tekniğine göre ciddi oranda bir performans artışı sağladığı görülmüştür. Ancak bu tekniğin uygulanabilmesi için bir takım verilere ihtiyaç vardır. Herşeyden önce tekniğin uygulanacağı bölgenin bütün yollan da kapsayacak şekilde sayısal olarak haritasına ihtiyaç vardır. Ayrıca tipi, yüzey tipi ve şerit sayısı vb. ayrıntılı yol bilgilerinin mevcut olması gereklidir. En önemli ve zaman alabilecek gereksinim ise bu yollar üzerindeki trafiğe ait bilgilerdir. Hangi yol üzerinde, araç sayısı / dakika olarak ne kadar trafik vardır? Bu uzun süreli bir gözlem gerektirebilir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, first, some knowledge about Personnel Communications Network (PCN), GSM Network (Global System for Mobile communications) and SS7 Network (Signalling System No.7) Architectures was given. How the location update and call paging processes are handled in these different network types, was summarized. Then detailed knowledge was given about present location tracking and paging strategies, focusing on the Traffic Based Location Area Design Technique v.l (TB-LAD v.l) which is the main subject of this work, and this technique and the Proximity Based Location Area Design Technique (PB-LAD) which is used in the GSM Network were compared from the view of cost they caused on the network. And at the end the TB-LAD v.l was optimized and presented as TB-LAD v.2. In this thesis, we developed a new and static location management technique TB-LAD v.2. This technique was obtained on the base of TB-LAD v.l. TB-LAD v.2, TB-LAD v.l and Proximity Based Location Area Design Technique (PB-LAD) were compared by using a Map Digitizer Simulation program and for the cell diameters of 1000,1500...5000 ms and by modeling totally 5622 moves of 56 people by the view of total cost they caused on the network. In order to be fair to the algorithms, we used blanket paging algorithm (paging is accompolished through a broadcast or one step procedure) in the three algorithms. We simulated our study by a simulation program and it was seen that, TB-LAD v.2 always gave better results than PB-LAD, and it gave at least the same results with TB-LAD v. 1. Wireless bandwidth is inherently a scarce resource and the number of wireless channels available for mobile communications is very limited. In order to support a large number of subscribers with a relatively small number of wireless channels, the current PCNs and GSMs use a cellular architecture. In this architecture, the geographical coverage area is partitioned into cells, each served by a base station and each cell is assigned a number of wireless channels. The number of active connections within each cell can not exceed the number of channels available. Mobile users and their terminals are connected to the network via the base stations. Cells can have varying sizes : picocells (a few hundred meters in diameter) are commonly used in indoor envirenments; microcells (a few kilometers in diameter) are used within cities; macrocells (ten kilometers or more in diameter) are used in rural areas and to cover highways. Smaller cells use less power for transmission and allow greater frequency reuse. Several base stations are connected to a Base Station Controller (BSC), and a number of BSCs are then connected to a Mobile Switching Center (MSC).A Personel Communications Network (PCN) consists of a fixed wireline network component and a number of mobile terminals. To conserve wireless bandwidth, mobile terminals are not permanently connected to the wireline network. A mobile terminal is completely detached from the network when it is idle and it is assigned a channel only if necessary. Therefore a method is needed for locating the mobile terminal when an mcomming call arrives. Location management enables the network to track the locations of users and their terminals between call arrivals. Since the users are free to move within the coverage area, the network can only maintain the approximate location of each user. When a location needs to be established for a particular user, the network has to determine the user's exact location within the cell granularity. The operation of informing the network about the current location of the mobile user is known as location update or location registration, and the operation of deterrnining the location of the mobile user is called terminal paging or searching. Location updates consume wireless bandwidth and impose additional overhead to the wireless network. However the information obtained during location update allows the network to limit the size of paging area and thus reduces the paging overhead. Location update algorithms can be divided into two main groups : static and dynamic. In a static algorithm, a Location Area (LA) is consists of a group of cells that are permanently assigned to that LA, and is fixed for all Mobile Terminals (MT). In a dynamic algorithm, location update is based on the user's call and mobility patterns, and it allows dynamic selection of the location update parameters and reduces the signalling traffic due to location management. In this study, we focused on a new location area design technique based on inter-cell traffic prediction and traffic based cell grouping. Inter-cell traffic prediction and traffic based cell grouping are used consecutively to select the best set of cells for location areas. The expected inter-cell movement patterns of mobiles are determined. The cells are partitioned into LAs by applying the traffic-based cell grouping technique. In this partitioning, the cell pairs with higher inter-cell mobile traffic are grouped into the same LA. In this algorithm we aimed selecting the best set of cells for each static location area instead of determining the optimum number of cells in an LA. By increasing the intra-LA mobile traffic, the inter-LA mobile traffic is decreased and this means a reduction in location registration. In this study, we focused on a new static technique which gets better results, under the same conditions than the technique that is in use, instead of focusing on what the cell diameter would be in order to get the best numerical results or deterniining what the optimal number of cells would be in a location area. In TB-LAD v.l technique, the cells are stored in an ordered list according to the number of cell border crossings. While the cells are being assigned to the location areas, the important points are the number of cell border crossings and a predefined number representing the maximum number (rjmax) of cells which can be assigned to the same location area. The cells are assigned to the location areas according to the number of cell border crossings as long as not exceeding the r\max-In TB-LAD v.2 technique, the cells are again stored in an ordered list according to the number of cell border crossings, but at the beginning, the cell border crossings in all cells are watched graphically and the lower and upper bounds of the cells having approximately average traffic density according to the cell diameter r, are determined. The goal for doing such a tiling is to group the cells into three categories according to the traffic density. These categories are the ones which have high density, the ones which have normal (approximately average) density and the ones which have low density. In this technique, while the cells are being assigned to the location areas, the rjmax is used for the cells with normal traffic density. For the cells with high traffic density, rimax +2 is used as the rime*. For the cells with low traffic density, rfmax -2 is used as the r\mca. In this technique, using {rjmax) ± 2 or another number (added / subtracted) has no importance, here the purpose is to design the location areas with different number of maximum cells according to their traffic density. The reason for doing so is the fact that the subscribers will spend much more time in the cells having high traffic density and thus the probability of taking a call will be much higher in these cells, than it is in the others. In our study, we saw that, the TB-LAD v.l and proposed TB-LAD v.2 techniques have a serious performance gain from the point of network traffic (by means of the number or size of the messages sent / received). However in order to use these techniques we need some extra data. First of all, a digitized map of the region which also includes all types of the roads (highways, carriageways, footpaths etc.) is needed. In addition, some detailed information such as the type, the surface type and the number of lanes of the road about each road is needed. The most important and time consuming requirement is the knowledge about the traffic on these roads. On which roads and how much traffic is there? To obtain this information may require a long period of observation.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    522629

    Görünür ışık haberleşmesi için yeni nesil fiziksel katman teknikleri

    Novel physical layer techniques for visible light communication

    YASİN ÇELİK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYDIN AKAN

  2. Tez No

    392830

    Study of the scattering based losses in passive optical networks

    PON linklerde saçılma kaynaklı meydana gelen sinyal zayıflamalarının araştırılması

    GÜRKAN KAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Mühendislik BilimleriBahçeşehir Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SARPER ÖZHARAR

  3. Tez No

    881404

    Design of a microprocessor-based embedded fault diagnostic system and an FPGA-based improvement proposal

    Mikroişlemci tabanlı bir gömülü tanı sistemi tasarımı ve FPGA tabanlı bir optimizasyon önerisi

    ONUR BEKAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ECE OLCAY GÜNEŞ

  4. Tez No

    667881

    Navigation based on inertial sensor data using deep learning techniques

    Ataletsel sensör verileriyle derin öğrenme teknikleri kullanılarak navigasyon

    MUHAMMET SERHAT SOYER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET CENGİZ ONBAŞLI

  5. Tez No

    768002

    Active reconfigurable intelligent surface architectures for future wireless networks

    Gelecek kablosuz ağları için aktif yeniden yapılandırılabilir akıllı yüzey mimarileri

    RECEP AKİF TAŞÇI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR

Geri Dön