Dynamic and Persistent Scheduling for Voice over IP Traffic in the Long-Term Evolution Uplink

Abstract

Tässä diplomityössä vertaillaan käyttäjän liikennesuoritetta joustavalla ja joustamattomalla aikataulutuksella VoIP-liikenteen tapauksessa. Simulaatiot tehtiin tietokoneohjelmalla simuloidussa Long-Term Evolution (LTE)-verkossa. LTE on aikaisempien 3G-teknologioiden, kuten WCDMA:n, seuraaja. LTE-teknologian yksityiskohtia määritellään parhaillaan 3GPP:n standardointiorganisaatiossa. Suositusten odotetaan valmistuvan syyskuuhun 2007 mennessä, ja ensimmäisten kaupallisten LTE matkapuhelinverkkojen odotetaan avautuvan vuosina 2009-2010.

Voice over IP (VoIP) on teknologia, joka käyttää IP-protokollaa puheen siirtämiseen käyttäjien välillä kuljetuskerroksessa. Puhe muutetaan digitaaliseen muotoon, ja siirretään IP-paketteina vastaanottajalle pakettikytkentäisen verkon yli.

Tukiasemassa sijaitsevan nousevan siirtotien resurssienjakaja (scheduler) jakaa matkapuhelinverkon resursseja käyttäjille signalointikanavaa pitkin kulkevilla lähetysluvilla. Joustavassa aikataulutuksessa lähetyslupa annetaan kerrallaan vain yhden millisekunnin ajaksi. Teoreettiset laskelmat osoittavat, että signalointikuorman määrää verkossa voitaisiin vähentää joustamattomalla aikataulutuksella. Tällöin käyttäjälle annettaisiin yhdellä lähetysluvalla pidempi lähetysaika. Tämä lähetyslupa voisi olla voimassa joko yhtenäisen tai jaksoittaisen ajan osoittaen käyttäjälle tietyn resurssin tietyssä taajuustasossa. Myös modulaatio ja koodausmenetelmä olisivat samat koko lähetysluvan ajan.

Simulaatiot tehtiin yhden solun verkossa, jossa yksi käyttäjä kerrallaan liikkui VoIP- puhelun aikana hitaasti ympäri solua. Tämän diplomityön kirjoittaja lisäsi simulaattoriin simulaatioissa käytetyn joustamattoman aikataulutuksen mallin.

Kummankin aikataulutuksen suorituskykyä tarkasteltiin kolmen parametrin avulla: HARQ uudelleenlähetysten lukumäärä, viive ja taajuustasossa käytettyjen osakaistojen (sub-frequency band) lukumäärä. Tulokset osoittivat, että joustavasti aikataulutetun verkon laatu oli kaikilla parametreilla mitattuna parempi kuin joustamattomasti aikataulutetun verkon. Linkin laadun sopeutumattomuus osoittautui suurimmaksi ongelmaksi joustamattoman aikataulutuksen verkossa.