Оскільки в мережах LTE використовують динамічне управління ресурсом, планувальник також відноситься до класу динамічних (Dynamic Packet Scheduler - динамічний пакетний планувальник). Як було показано в гл.3, виділення ресурсних блоків (РБ) виробляють для кожного субкадрах тривалістю в 1 мс. Відповідно до вказівок планувальника для всіх переданих потоків рівень МАС починає виставляти у вигляді блоків на передачу пакети різних потоків даних. При цьому МАС визначає формати транспортних блоків (число виділених ресурсних блоків і типи модуляційно-кодують схем). Рішення про розподіл канального ресурсу планувальник приймає на основі встановлених динамічних пріоритетів передач і повідомлень CQI, переданих абонентськими станціями. При неприйняття пакетів, використовуючи технологію HARQ, планувальник вирішує, чи передати наступний блок даних абоненту або повторити неприйнятий. Комбінацію цих варіантів в одному субкадрі не допускають.
Для збільшення пропускної спроможності системи використовують технологію планування передачі пакетів в частотної області FDPS (Frequency Domain Packet Scheduling). Принцип FDPS проілюстрований рис. 8.4.
Рис.8.4. Виділення канального ресурсу в частотної області
Відповідно до постійно надходить інформації про якість прийому (CQI), переданої вгору активними UE, планувальник виділяє абонентам ресурсні блоки в тих частинах робочої смуги, де умови прийому найкращі. При використанні FDPS можливий 40% -ий виграш в пропускній здатності при низьких швидкостях переміщення UE, але при збільшенні швидкостей руху абонентів виграш зменшується. Останнє обумовлено тим, що радіоканал не може бути точно відстежено в реальному часі через затримки на лінії вгору при передачі CQI. При повільних переміщеннях абонента планувальник може відстежувати швидкі селективні завмирання на різних частотах робочої смуги і вибирати для безлічі активних абонентів оптимальні варіанти розподілу канального ресурсу від субкадрах до субкадрах.
Складніше виглядає ситуація з розподілом канального ресурсу між сусідніми базовими станціями, зокрема між базовими станціями, обслуговуючими сектора одного eNB. Для зниження рівня соканальних перешкод при малому завантаженні системи загальний канальний ресурс може бути поділений між сусідніми сотами відповідно до навантаження в цих сотах (рис. 8.5). Такий розподіл РБ називають дробовим (fractional).
Рис.8.5. Планування в частотної області при дробовому розподілі канального ресурсу
Однак на практиці при навантаженні в мережі, близькою до граничної, таке просте розподіл канального ресурсу не є оптимальним. Для мереж LTE розроблені різні механізми управління рівнем соканальних перешкод в сусідніх сотах ICIC (Inter-Cell Interference Control). Механізми ICIC засновані на динамічному розподілі канального ресурсу між сотами і управлінні потужністю передачі. За інтерфейсів Х2, що з'єднує сусідні eNB, йде обмін повідомленнями про рівні соканальних перешкод та іншою інформацією в рамках команд Х2-АР (рис. 2.3). Кожен eNB повідомляє сусідні eNB про те, як він збирається використовувати канальний ресурс для своїх абонентів. При цьому він враховує інформацію, отриману від планувальників сусідніх eNB по інтерфейсів Х2. На практиці можуть бути реалізовані комбінації різних сценаріїв розподілу канального ресурсу.
При жорсткому дробовому розподілі канального ресурсу весь ресурс розбивають на 3 частини (коефіцієнт повторного використання частот дорівнює 3) - ріс.8.6. При суцільному покритті території використовують трисекторна структури eNB (ріс.8.7), де для простоти шестикутні сектора замінені ромбами, а канальний ресурс порівну розподілений між 3-ма секторами. На ріс.8.7 показані траєкторії, що дозволяють визначити відношення сигнал / сумарна перешкода для абонентської станції в точці М, максимально віддаленої від обслуговуючого eNB (точка О на рис. 8.7). У точці М ставлення сигнал / сумарна перешкода буде найгіршим (мінімальним), але при жорсткому дробовому розподілі канального ресурсу воно в залежності від умов поширення радіохвиль може перевищувати 8 - 10 дБ.
Мал. 8.6. Метод жорсткого повторного використання частотного ресурсу
Мал. 8.7. До визначення відносини сигнал / перешкода при жорсткому повторному використанні частотного ресурсу
Однак жорстке дробове розподіл канального ресурсу різко знижує трафік в кожному секторі, а отже і в мережі в цілому. Тому на практиці реалізують м'яке повторне використання частот (рис. 8.8).
Мал. 8.8. Метод м'якого повторного використання частотного ресурсу
Ідея методу полягає в тому, що для UE, що знаходяться поблизу eNB, використовують весь частотний ресурс (коефіцієнт повторного використання частот дорівнює 1), але передавачі в цьому випадку працюють із зниженою потужністю. Для станцій, розташованих на кордоні сот, коефіцієнт повторного використання частот дорівнює 3, і в кожному секторі для обслуговування таких станцій виділяють 1/3 загального канального ресурсу. Помехового ситуація для даного варіанту проілюстрована рис. 8.9. Області, де коефіцієнт повторного використання частот дорівнює 1, зафарбовані темним кольором. Для UE на кордоні стільники (в точці М) відношення сигнал / сумарна перешкода буде гірше, ніж при жорсткому використанні канального ресурсу (рис. 8.7). Однак, оскільки це ставлення буде динамічно змінюватися в часі, кожен eNB може адаптивно змінювати області повного і часткового використання канального ресурсу, змінювати використовувані при передачі модуляційно-кодують схеми, досягаючи максимуму переданого в мережі трафіку.
Мал. 8.9. До визначення відносини сигнал / перешкода при м'якому повторному використанні частотного ресурсу
Як було сказано в гл.4, вибір блоків на передачу, вибір модуляційно-кодує схеми і виділення ресурсних блоків здійснює ПО рівня МАС. Весь цей процес відбувається в реальному часі під керівництвом планувальника (scheduler). Планувальник є програмний продукт, що розробляється і поставляється виробником апаратури. Призначення планувальника полягає в максимізації пропускної здатності окремих сот і мережі в цілому. Швидкості, з якими йде обмін даними між eNB і абонентськими терміналами, залежать від ставлення сигнал / перешкода на входах відповідних приймачів. Планувальник збирає дані про швидкостях передачі, запитуваних різними UE, і вирішує, які термінали будуть обслуговуватися в кожному конкретному субкадрі і з якими швидкостями.
У кожному субкадрі планувальник призначає пріоритети різним призначеним для користувача каналах трафіку, на основі яких йде виділення (або невиділення) канального ресурсу конкретним абонентам. Основним алгоритмом роботи планувальника є пропорційно-справедливий алгоритм.
Пріоритет m -го призначеного для користувача каналу для n -го субкадрах розраховують за формулою
де Rm (n) - швидкість передачі даних, що визначається вибором модуляційно-кодує схеми в залежності від відношення сигнал / перешкода на вході відповідного приймача,
Tm (n) - зважений обсяг раніше переданої інформації з даного з'єднанню. Значення Tm (n + 1) для (n + 1) -го субкадрах визначають як
. якщо в субкадрі n була передача,
. якщо в субкадрі n не було передачі.
Величину tc називають вікном передачі: це тривалість передачі, виражена числом субкадрах. Зменшуючи tc. можна підвищувати пріоритет з'єднань, що передаються в квазіреальність часу (потоковий трафік). Для з'єднань, які не критичні до затримок (tc велике), планувальник вибирає для передачі ті субкадри, в яких може бути забезпечена максимальна швидкість Rm (n).
Якщо для всіх з'єднань встановлений великий tc (в межі ∞), то пропорційно-справедливий алгоритм максимізує функцію.
11. Стандарт IEEE 802.16 # 8210; WiMAX. Основні характеристики
Розвиток стандарту WiMAX
На фізичному рівні в стандарті WiMAX використовують 2 принципово різні технології. Дані можна передавати, модулюючи одну несучу частоту (SC - Single Carrier) або безліч піднесуть - технологія OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) .При в режимі SC до радіоканалах пред'являють ті ж вимоги, що і в радіорелейних мережах: використання тільки прямих променів і застосуванням вузько антен, придушення всіх відображених променів з метою усунення межсимвольной інтерференції. Тому технологію SC неможливо застосовувати в мережах масового користування з багатопроменевим поширенням радіохвиль в каналах зв'язку.
В даний час завершується робота над новим варіантом стандарту WiMAX - 802.16m. Він призначений для організації мереж з пропускною спроможністю понад 100 Мбміт / с і для підтримки ряду нових перспективних послуг. Етапи розвитку стандарту WiMAX представлені в табл. 11.1.