ANÁLISIS DE DESEMPEÑO DE LOS ALGORITMOS RR, PF, MR Y DE-PS EN LA PLANIFICACIÓN DE PAQUETES DEL ENLACE DE BAJADA DE LTE SOBRE HARDWARE FPGA
Enviado por J Tumal • 4 de Septiembre de 2017 • Documentos de Investigación • 5.025 Palabras (21 Páginas) • 211 Visitas
ANÁLISIS DE DESEMPEÑO DE LOS ALGORITMOS RR, PF, MR Y DE-PS EN LA PLANIFICACIÓN DE PAQUETES DEL ENLACE DE BAJADA DE LTE SOBRE HARDWARE FPGA
Jeyson Andrés Tumal Molina Ricardo Javier Palacios Torres
Programa de Ingeniería Electrónica Programa de Ingeniería Electrónica
Institución Universitaria CESMAG Institución Universitaria CESMAG
Pasto, Colombia. Pasto, Colombia.
E-mail: Jeyson.tumal.molina@hotmail.com E-mail: javierpalacios_pra@hotmail.com
Resumen— El presente documento muestra la simulación de los algoritmos RR, PF, MR y DE-PS en la planificación de paquetes del enlace de bajada de LTE sobre hardware FPGA; algoritmos los cuales se ejecutan mediante un código en Matlab, y se pasaron a lenguaje VHDL, para ser ejecutados en la FPGA, que es el que este hardware utiliza, de esta manera las variables tales como frecuencia, ancho de banda, cantidad de usuarios por nodo y velocidad de usuarios son otorgadas por Matlab y luego pasa sus valores al hardware para que este ejecute el algoritmo determinado y al final los valores resultantes de justibilidad de cada algoritmo se muestren en Matlab, de esta forma se pudo realizar el análisis de desempeño de estos bajo la FPGA.
Palabras Clave— DE-PS, FPGA, justibilidad, LTE, MR, PF, RR, VHDL.
Abstract— The present paper shows the simulation of the algorithms RR, PF, MR and DE-PS in the planning of packages of the LTE downlink on FPGA hardware; Algorithms that are executed by means of a code in Matlab, and they were passed to VHDL language, to be executed in the FPGA, that is the one that this hardware uses, of this way the variables such as frequency, bandwidth, amount of users by Node and speed of users are granted by Matlab and then passes its values to the hardware so that it executes the algorithm determined and in the end the resulting values of justibility of each algorithm are shown in Matlab, in this way it was possible to perform the performance analysis of These under the FPGA.
Keywords— DE-PS, FPGA, justibility, LTE, MR, PF, RR, VHDL.
- INTRODUCCIÓN
Las redes de Evolución de Largo Termino (LTE, Long Term Evolution) se están constituyendo en una de las principales opciones de comunicaciones móviles celulares. Buscando siempre una gran eficiencia en cuanto a gama de aplicaciones, servicio de diferente naturaleza y las elevadas tasas de transferencia; sin mencionar que es más flexible que tecnologías anteriores, es capaz de garantizar calidad de servicios y lo más importante, LTE ofrece un aumento en las velocidades de transmisión de datos (una menor latencia y una mejora en la eficiencia espectral).
Esta mejora al ser el auge actual de la tecnología móvil celular provoca una mayor demanda en los recursos haciendo que los operadores móviles incorporen en sus redes estrategias para gestionarlos de una manera eficaz.
La planificación de paquetes está a cargo de la asignación de porciones de espectro entre los usuarios, para lo cual realiza una selección de los Equipos de Usuario (UE, User Equipment), y les asigna los recursos determinados a través de la aplicación de un algoritmo de planificación de paquetes, que persigue maximizar la eficiencia espectral a través de una política de asignación de recursos eficaz, con el fin de evitar los cuellos de botella que se pueden generar en el momento que varios usuarios quieran hacer uso de los recursos de la red.
La planificación de paquetes persigue maximizar la eficiencia espectral a través de una política de asignación de recursos eficaz.
Como LTE está orientado a la transmisión de datos y cada una de las transmisiones se lleva a través de canales compartidos, la forma como se realice la planificación impacta directamente en el desempeño de la red.
Con base en lo anterior, se propone mediante un hardware FPGA un análisis y una evaluación del impacto que tiene la planificación de paquetes sobre el desempeño del enlace de bajada de LTE.
- MARCO TEORICO
Tecnología LTE:
Los sistemas LTE según Capozzi[1] están basados en una arquitectura compuesta por dos partes, la red núcleo conocida como Núcleo de Paquetes Evolucionado (EPC, Evolved Packet Core) y la Red de Acceso Radio Terrestre UMTS Evolucionada (EUTRAN, Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network), tal como se muestra en la figura 1.
Dentro EUTRAN se encuentran el Equipo de Uusario (UE, User Equipment) y el Nodo B Evolucionado (ENB, Evolved Node B) que a diferencia de las redes de tercera generación, se encarga directamente de la Gestión de Recursos de Radio (RRM, Radio Resource Management) cuyo objetivo es garantizar la calidad del servicio ante la variabilidad que presenta el canal y la demanda de tráfico de los usuarios.
Una de las más importantes funciones que se establece en RRM para LTE, es la Planificación de Paquetes, que es responsable de seleccionar los paquetes de los usuarios, organizarlos y trasmitirlos de forma inteligente haciendo uso eficiente de los recursos de radio y satisfaciendo sus requerimientos de QoS.
Figura 1 Arquitectura de LTE.
[pic 1]
FUENTE: CAPOZZI, F. Downlink Packet Scheduling in LTE Celular Networks: Key Design Issues and a Survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2011.
Planificación de Paquetes en LTE:
Según Orobio y Cano[2] en las redes de telecomunicaciones, uno de los mecanismos para lograr una asignación eficiente de los recursos y que esté acorde a los requerimientos de los usuarios es la planificación de paquetes. La planificación de paquetes es una funcionalidad de la RRM que se encarga de decidir cuál es el próximo paquete a transmitir y a que usuario corresponde.
La planificación de paquetes desempeña un papel fundamental en la administración de los recursos del sistema, la forma en que se lleve a cabo determina en gran medida el desempeño de la red, especialmente en una que presente alta carga de tráfico.
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