دانلود شبیه سازی مقاله تخصیص منبع برای ارتباطات ماشین به ماشین در شبکه سلولار

ارتباطات M2M در شبکه سلولی موبایل

ارتباطات ماشین به ماشین (M2M)، شامل ارتباطات مساحت گسترده داده های حسگری با یک برنامه کاربردی یا کاربرد مبتنی بر اینترنت، به عنوان یک الگوی مهم در شبکه های سلولی موبایل، رو به گسترش است. اپراتورهای شبکه های موبایل، با کاهش درآمدها از تماس های تلفنی عادی، بیش از پیش بر خدمات دیتا اتکا کرده اند تا درآمد خود را افزایش دهند و M2M یکی از زمینه های عمده مورد توجه در زمینه خدمات دیتا می باشد. پیش بینی های رشد دستگاه های ارتباطاتی M2M از 24 میلیارد تا 50 میلیارد در دهه بعد متغیر می باشند و انتظار می رود بیش از 2 میلیارد دستگاه M2M مستقیماً در این زمان، به شبکه سلولی متصل شود. ارتباطات M2M، در چندین صنعت عمودی مانند حمل و نقل، مراقبت سلامت، خدمات شهری (برق، آب و گاز و غیره)، خرده فروشی، نظارت بر صنایع، بانکداری و اتوماسیون خانه گسترش دارند و شامل یک سری کاربردها درون هر کدام از عمودی ها می باشد. ترافیک M2M، معمولاً متمایز از ترافیک مصرف کننده است و مشخصه آن تعداد زیاد معاملات و تراکنش های بارهای (payload) کوتاه می باشد. برای مثال، یک برنامه مدیریت ناوگان حمل و نقل می تواند شامل ارسال مکان هر وسیله نقلیه در هر 20 ثانیه به سرور کاربرد مرکزی باشد که هر مبادله شامل کمتر از 500 بایت است. بطور مشابه، گزارشگری داده های سلامت مانند فشار خون یا ضربان قلب بوسیله ادوات پزشکی شامل حجم بار کمتر از 200 بایت است. از سوی دیگر، شبکه های سلولی موبایل، شامل «تکامل درازمدت» (LTE) نسل چهارم، برای مدیریت کاربردهای ارتباطات مصرف کننده، مانند استریمینگ صوت، فیلم، کنفرانس ویدئویی، مرور وب و انتقال فایل، که در اینجا جلسات کاری، عمر واقعاً طولانی دارند، طراحی شده اند. بنابراین، یک جلسه (کاری) عادی شامل برقراری «حامل های رادیویی» (radio bearers) با ابتدا استفاده از یک «کانال دسترسی تصادفی» (RACH) مشترک برای ارسال اطلاعات کنترلی مرتبط مانند هویت ادوات و پس از آن انتقال عملی پیام های سیگنال دهی لایه بالاتر و سپس داده های کاربردی برروی منابع اختصاصی برنامه ریزی شده، می باشد. این شفافیت، باعث مقدار غیرمتناسب بزرگ ترافیک سیگنال دهی نسبت به ترافیک داده ها می شود اگر فنآوری ارتباطات سلولی فعلی، مثل کاربردهای M2M استفاده شود.

در این پروژه، مسئله تخصیص منابع توان آپلینک (uplink) بهینه هم برای TDMA و FDMA در دامنه پارامتری مورد نظر برای ارتباطات M2M مبتنی بر شبکه سلولی، را مطالعه کردیم. به صورت تحلیلی نشان دادیم که:

• FDMA از یک مرتبه اندازه بار بالاتر نسبت به TDMA، پشتیبانی می کند،
• ارزش یا مقدار تخصیص منابع بهینه در سیستم M2M، قابل توجه نیست و استراتژی های ساده ای مانند تخصیص منابع برابر به عملکرد واقعاً خوبی دست پیدا می کنند.

این کار، تعمیم های متعددی دارد، برای مثال، نیاز است این حقیقت را در نظر بگیریم که محدودیت هایی برای راهکار «فقط-FDMA» وجود دارد هنگامی که مدت شیار (slot) بسیار زیاد باشد، زیرا پهنای باند ارتباطات بسیار کوچک می شود و نمی تواند عملی شود. همچنین طراحی RACH را که انتظار می رود به میزان قابل توجهی از سیستم LTE فعلی بخاطر تعداد زیاد انتقال های همزمان پیش بینی شده در کاربردهای M2M، زیاد باشد را مورد ملاحظه قرار ندادیم.

این شبیه سازی با استفاده از نرم افزار متلب (MATLAB) انجام شده و در ادامه نیز تعدادی از نتایج خروجی آن قرار داده شده است: