Call admission control for multimedia �CDMA

Abstract

Third generation mobile communication systems (IMT-2000) will introduce the wide use of multimedia (speech, video, data) services with different characteristics (activity cycle, average bit rate, call duration) and requirements (Eb/No, delay), all accessing a Wideband CDMA air interface. Each of these services will require a portion of the available capacity, which in case of CDMA systems is "soft" and depends on physical layer aspects (generated interference and propagation channel conditions). The work focused on managing this soft capacity in order to support the QoS of the existing connections and at the same time to allocate the system available resources optimally to new connection requests. In order to study effective resource management techniques, it was necessary to understand and define the conditions that limit the cellular capacity (i. e. the maximum number of available channels per cell). These conditions were related to the multimedia services characteristics, the propagation channel variations, the power control operation, the user mobility patterns and the downlink spreading code limitation. All these factors that affect the outage probability of a CDMA connection were included in the system load functions, which were derived for both uplink and downlink. In order to investigate the coverage and capacity in a cellular CDMA system, UMTS WCDMA FDD air interface was chosen. A network and traffic-planning model was developed. This model was also combined with a system level UMTS network simulator, which was used as a platform for testing the proposed CAC algorithms. These call management algorithms considered the system limitations, which involved both networking and physical layer aspects and included priorities to specific calls to adjust the loading and outage conditions, based on the required QoS which is to be provided to the existing connections in the same and other cells._

Στόχος της διατριβής ήταν η μελέτη του θέματος της διαχείρισης εισερχομένων κλήσεων σε συστήματα παλμοκωδικής διαμόρφωσης πολλαπλής προσπέλασης (Code Division Multiple Access CDMA) που παρέχουν υπηρεσίες πολυμέσων (φωνής, video, internet), όπως το UMTS. Το θέμα αυτό ουσιαστικά ανάγεται σε τεχνικές διαχείρισης των παρεμβολών πολλαπλής προσπέλασης (Multiple Access Interference MAI) που δημιουργούν τα σήματα των χρηστών διότι όλοι οι χρήστες χρησιμοποιούν την ίδια συχνότητα σε όλες τις κυψέλες. Στη διατριβή αναλύθηκε ο τρόπος με τον οποίο επηρεάζουν τα χαρακτηριστικά του συστήματος και των χρηστών στη δημιουργία MAI και στην πιθανότητα αποσταθεροποίησης του συστήματος λόγω υπερφόρτωσης (outage probability). Διαφορετικοί τρόποι διαχείρισης των εισερχομένων κλήσεων παρουσιάστηκαν (συγκεντρωτικοί global και τοπικοί local) και με τη χρήση προσομοιώσεων και μαθηματικών μοντέλων διερευνήθηκε η ευαισθησία τους στη μεταβολή παραμέτρων του συστήματος. Από την ανάλυση προέκυψε ότι η πιθανότητα υπερφόρτωσης του συστήματος επηρεάζεται πολύ από το ρυθμό μετάδοσης του κάθε χρήστη, από την απαιτούμενη ποιότητα υπηρεσίας της κάθε σύνδεσης (Quality of Service requirements) και από το ποσοστό συμμετοχής της κάθε υπηρεσίας σε κάθε κυψέλη. Για παράδειγμα, ακόμα και ένα μικρό ποσοστό χρηστών video αυξάνει σημαντικά την πιθανότητα αποσταθεροποίησης του συστήματος. Με τους προτεινόμενους αλγορίθμους μπορεί να παρασχεθεί η εγγύηση της ποιότητας υπηρεσίας των χρηστών που εισέρχονται στο σύστημα.