Latency-rate downlink packet scheduler para redes LTE
The Long Term Evolution (LTE) standard is the currently leading technology used in 4G mobile networks around the world. Its basic architecture consists of three main components: a network core, base station, and user devices. User devices can request services available on the Internet, such as voice...
| Autor principal: | Franco, Fabian Maurice Malheiros |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2019
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3844 |
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riut-1-38442019-02-22T06:00:39Z Latency-rate downlink packet scheduler para redes LTE Latency-rate downlink packet scheduler for LTE networks Franco, Fabian Maurice Malheiros Wille, Emílio Carlos Gomes http://lattes.cnpq.br/7042348032717400 Foronda, Augusto http://lattes.cnpq.br/7103296555987124 Wille, Emílio Carlos Gomes Fonseca, Mauro Sergio Pereira Albini, Luiz Carlos Pessoa Sistemas de comunicação móvel Comutação por pacotes (Transmissão de dados) Alocação de recursos Multiplexação Simulação (Computadores) Telecomunicações - Tráfego Mobile communication systems Packet switching (Data transmission) Resource allocation Multiplexing Computer simulation Telecommunication - Traffic CNPQ::ENGENHARIAS Engenharia Elétrica The Long Term Evolution (LTE) standard is the currently leading technology used in 4G mobile networks around the world. Its basic architecture consists of three main components: a network core, base station, and user devices. User devices can request services available on the Internet, such as voice services, video and other not continuous data transmission services as Web pages. The access to these services are managed by the base station, which has the function of performing the resource scheduling, with a multiple access network technology and guarantee the quality of service to the user. Therefore, one of its main challenges is the support to services that require low latency and bandwidth. Among these, we highlight the video services for their constant growth related to the data consumption in mobile networks. Inside this context, this work presents the Latency-Rate Downlink Packet Scheduler (LR-DPS) for the traffic scheduling of downlink resources to guarantee the maximum delay requirements for variable rate traffic. Considering that the resource allocation in LTE networks is a complex optimization problem, the main contribution of the work is a new scheduling architecture with QoS for maximum delay. Three hierarchical steps introduce the proposal and formulation of the problem. In the first step, a token bucket bound the traffic. In the second step, the total time allocation (TTA) problem is solve, resulting in a total time for data transmission and the individual rates for guarantee the requested maximum delay. The third step allocates the data to resource blocks into a balanced way, meeting the requirements of the previous step. The performance evaluation carried out in the network simulator ns-3, with realistic scenarios that explore LTE network features and the LR-DPS model. In order to evaluate the performance, was employed the Round Robin and Channel and QoS Aware schedulers. The results of the simulations performed with different variable rate video (VBR) traffic presenting that the LR-DPS met the QoS requirements when the other schedulers exceeded the requested maximum delay by up to 90%. O padrão Long Term Evolution (LTE) é a principal tecnologia utilizada em redes móveis 4G atualmente em todo o mundo. Sua arquitetura consiste basicamente em três componentes principais: um núcleo de rede, estação base e dispositivos de usuário. Os dispositivos de usuário podem requisitar serviços disponíveis na Internet, tais como serviços de voz, vídeo entre outros serviços de dados de transmissão não continua como páginas Web. O acesso a esses serviços são gerenciados pela estação base, a qual tem o papel de realizar o escalonamento de recursos, por meio de uma tecnologia de rede de acesso múltiplo, garantindo a qualidade de serviço ao usuário. Assim, um de seus principais desafios está relacionado ao atendimento de serviços que exigem baixas latências e largura de banda. Entre estes, destaque-se os serviços vídeo por seu constante crescimento em termos de consumo de dados em redes móveis. Neste contexto este trabalho apresenta o Latency-Rate Downlink Packet Scheduler (LR-DPS) para o escalonamento de recursos de tráfego downlink visando atender os requisitos de atraso máximo para tráfegos de taxa variável. Considerando que o escalonamento de recursos em redes LTE é um problema de otimização complexo, a principal contribuição do trabalho é uma nova arquitetura de escalonamento com provisão de QoS para delay máximo. A proposta e formulação do problema são apresentadas em três etapas hierárquicas. Na primeira etapa, o tráfego é condicionado por um balde de fichas. Na segunda etapa, por meio de um modelo analítico, o problema de atribuição de tempo total (ATT) é solucionado e tem-se um tempo total para transmissão de dados e as taxas individuais para atendimento ao delay máximo solicitado. Na terceira, os dados são alocados em blocos de recursos de forma equilibrada atendendo os requisitos da etapa anterior. A avaliação de desempenho utiliza o ns-3 como simulador de rede, com o qual são criados cenários realísticos que exploram características da rede LTE e do modelo LR-DPS. Como parâmetro de comparação, são utilizados os escalonadores Round Robin e Channel and QoS Aware. Os resultados das simulações realizadas com diferentes tráfegos de vídeo com taxa variável (VBR) mostram que o LR-DPS atendeu aos requisitos de QoS quando os demais escalonadores excederam em até 90% o delay máximo solicitado. 2019-02-21T19:15:43Z 2019-02-21T19:15:43Z 2018-08-30 masterThesis FRANCO, Fabian Maurice Malheiros. Latency-rate downlink packet scheduler para redes LTE. 2018. 77 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3844 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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RIUT |
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Português |
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Sistemas de comunicação móvel Comutação por pacotes (Transmissão de dados) Alocação de recursos Multiplexação Simulação (Computadores) Telecomunicações - Tráfego Mobile communication systems Packet switching (Data transmission) Resource allocation Multiplexing Computer simulation Telecommunication - Traffic CNPQ::ENGENHARIAS Engenharia Elétrica |
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Sistemas de comunicação móvel Comutação por pacotes (Transmissão de dados) Alocação de recursos Multiplexação Simulação (Computadores) Telecomunicações - Tráfego Mobile communication systems Packet switching (Data transmission) Resource allocation Multiplexing Computer simulation Telecommunication - Traffic CNPQ::ENGENHARIAS Engenharia Elétrica Franco, Fabian Maurice Malheiros Latency-rate downlink packet scheduler para redes LTE |
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The Long Term Evolution (LTE) standard is the currently leading technology used in 4G mobile networks around the world. Its basic architecture consists of three main components: a network core, base station, and user devices. User devices can request services available on the Internet, such as voice services, video and other not continuous data transmission services as Web pages. The access to these services are managed by the base station, which has the function of performing the resource scheduling, with a multiple access network technology and guarantee the quality of service to the user. Therefore, one of its main challenges is the support to services that require low latency and bandwidth. Among these, we highlight the video services for their constant growth related to the data consumption in mobile networks. Inside this context, this work presents the Latency-Rate Downlink Packet Scheduler (LR-DPS) for the traffic scheduling of downlink resources to guarantee the maximum delay requirements for variable rate traffic. Considering that the resource allocation in LTE networks is a complex optimization problem, the main contribution of the work is a new scheduling architecture with QoS for maximum delay. Three hierarchical steps introduce the proposal and formulation of the problem. In the first step, a token bucket bound the traffic. In the second step, the total time allocation (TTA) problem is solve, resulting in a total time for data transmission and the individual rates for guarantee the requested maximum delay. The third step allocates the data to resource blocks into a balanced way, meeting the requirements of the previous step. The performance evaluation carried out in the network simulator ns-3, with realistic scenarios that explore LTE network features and the LR-DPS model. In order to evaluate the performance, was employed the Round Robin and Channel and QoS Aware schedulers. The results of the simulations performed with different variable rate video (VBR) traffic presenting that the LR-DPS met the QoS requirements when the other schedulers exceeded the requested maximum delay by up to 90%. |
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FRANCO, Fabian Maurice Malheiros. Latency-rate downlink packet scheduler para redes LTE. 2018. 77 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018. |
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