Dienste- und Mobilitäts-modellierung für Mobilfunknetze ITG – Fachgruppe 5.2.4 Dienste- und Mobilitäts-modellierung für Mobilfunknetze Mathias Schweigel Lehrstuhl Telekommunikation Technische Universität Dresden E-Mail: Mathias.Schweigel@ifn.et.tu-dresden.de 20./21. Juni 2001

Inhalt Analyse und Simulation von Mobilfunknetzen Vor- und Nachteile einheitlicher Modelle ETSI-Modelle + Ansätze zur Verbesserung Dienstemodelle Web-Modell Bewegungsmodelle Geradlinige Bewegung Arbeitsvorschlag ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 2

Komplexität der Mobilfunksysteme Variables Verkehrsangebot Verkehrsangebot (Dienst) Bewegung (Ort, Geschwindigkeit, Richtung) Wechselnde Übertragungsbedingungen Komplexe Ressourcenkontrolle Zugangskontrolle Mobilitätskontrolle Analyse & Simulation ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 3

Untersuchung von Mobilfunknetzen Aussagekraft bzw. Zuverlässigkeit komplexere Modelle Ergebnisse Simulation härtere Annahmen Analyse ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 4

Verbesserung der Ergebnisse Verbesserung der Analyse Generierung/Nutzung analysierbarer Modelle Abschätzungen (Min, Max, Tendenzen) Nutzung komplexer Modelle in verschiedenen Simulationsumgebungen Test der Modelle Test der Simulationsumgebung ETSI proposal for test environments and deploy- ment models (TR 101 112) ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 5

Einheitliche Modelle Vorteile: Nachteile: Auf ETSI-Vorschlag bezogen: Vergleichbarkeit der Ergebnisse Einfache Handhabung Nachteile: Modelle i.A. an Probleme angepaßt Standard-Modelle für Standard-Probleme Auf ETSI-Vorschlag bezogen: Anwendbarkeit der Modelle z.T. eng begrenzt Vorhandene Modellvorschläge bieten Raum für Verbesserungen Neue Modelle für neue Problemstellungen ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 6

ETSI Dienstemodelle ETSI UMTS QoS-Klassen Realtime Sprache (2-Zustands-Modell) CBR Streaming Non-Realtime Web Modell Interactive ? Background ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 7

ETSI Web Modell (1) The instants of packet arrivals to base station buffer Reading Time DL Packet Call (Web Page) Web Session ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 8

ETSI Web Modell (2) Parameter Nachteile: Geringe Verkehrslast Mittl. Anzahl von Paketen pro Packet Call: 25 à 480 Byte Mittlere Datenmenge pro Packet Call: 12 kBytes Mittlere Lesezeit: 412 s Anzahl der Packet Calls pro Web Session: 5 Nachteile: Geringe Verkehrslast mittlere Datenrate pro Verbindung: ca. 0.03 kbit/s Kein Uplink-Verkehr (DL als Engpaß) ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 9

Verbessertes Modell Uplink Downlink Web session start Web session end Page Download Page Reading Time HTML Source Request File Request File Request Uplink HTML Source Response File Response File Response Downlink Processing Delay ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 10

ETSI Bewegungsmodelle Manhattan Grid Fußgänger Brownsche Bewegung T = Wahrscheinlichkeit des Richtungswechsels Indoor Fußgänger Aufenthaltswahrschein-lichkeiten für die Räume Bewegung mit kurzen Pausen T/2 Büro 1-T Flur T/2 ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 11

ETSI Bewegungsmodelle (2) Geradlinige Bewegung Fahrzeuge Richtungsänderung alle 20 m mit vorgegebener Wahrscheinlichkeit Simulation Geradlinige Bewegung Reflexion an Zellgrenzen Richtung konstant Messung des Verkehrs-angebotes pro Quadrat Zelle 1 Zelle 2 Zelle 2 Zelle 3 Quadrat ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 12

Geradlinige Bewegung Ziel Ergebnis Systemsimulation (Netzabdeckung) Zellen mit unterschied-lichem Verkehrsangebot Ergebnis Annähernde Gleich-verteilung des Verkehrs-angebotes ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 13

Gradientenmodell Geradlinige Bewegung Aktivierung entsprechend Verkehrsangebot Bewegung unabhängig vom Verkehrsangebot Einfluss d. Aktivierungs-ortes sinkt mit steigender Lebensdauer Gradientenmodell Aktivierung entsprechend Verkehrsangebot Bewegung abhängig vom Verkehrsangebot Gerichtet Routing schrittweise ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 14

Gradientenmodell Routing Auswahl der Zielrichtung zum Startzeitpunkt Bewegung entsprechend der Verkehrswerte Quadrat Zielrichtung Bewegung Verkehrswert ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 15

Mobilitätsmodelle für Mobile IP Modellierung auf höheren Protokollebenen Annahme: Verbindungsqualität durch jeweiliges System gewährleistet Handover-Modelle notwendig Abhängig von Systemaufenthaltsdauer in heterogenen Netzen ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 16

Modellierungsebenen Interworking Unit Verbindungsebene Protokollebene Handovermodelle Interworking Unit GSM LAN Verbindungsebene Geradlinige Bewegung Systemebene Gradientenbewegungsmodell ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 17

Arbeitsvorschlag Generierung einer Sammlung von Mobilitäts- und Dienstemodellen Basierend auf ETSI Vorschlag Nutzung der vorhandenen Modelle Generierung neuer bzw. weiterentwickelter Modelle Beachtung der unterschiedlichen Modellierungsebenen ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 18

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? ITG-Fachgruppe 5.2.4 20./21 Juni 2001 Mathias Schweigel 19