4.3 Implementac¸˜ao do Algoritmo . . . . 49
4.3.1 Introdu¸c˜ao . . . 49 4.3.2 Caracteriza¸c˜ao do n´umero de utilizadores para Voz e PS R99 . . . 50 4.3.3 Caracteriza¸c˜ao do n´umero de utilizadores para HSDPA . . . 53 4.3.4 Configura¸c˜ao da Curva de Admiss˜ao . . . 57 4.3.5 Determina¸c˜ao do tr´afego recolhido estat´ısticamente . . . 59
Neste cap´ıtulo, come¸ca-se por explicar o modelo usado para definir a curva de admiss˜ao que trata de especificar a capacidade m´axima de uma c´elula 3G. De seguida mostram-se os m´etodos e algoritmos usados para determinar os parˆametros de entrada para aplicar o modelo.
4.1
Introdu¸c˜ao
A curva de admiss˜ao ´e definida num sistema de eixos cartesiano, onde cada eixo representa o tr´afego de cada servi¸co, em Erlang, sendo a dimens˜ao do sistema definida pelo n´umero de servi¸cos que se pretende representar. Existem v´arios m´etodos de controlo de admiss˜ao poss´ıveis de serem usados no algoritmo, contudo, nem todos s˜ao capazes de considerar multiservi¸cos. Havendo uns m´etodos demasiado simplistas e/ou pouco p´essimistas na determina¸c˜ao da capacidade de um sistema, tendo em conta a utiliza¸c˜ao de v´arios servi¸cos. Estudos anteriores mostram que um bom m´etodo para ser aplicado no algoritmo ´e o Muldimensional de Erlang B, excluindo modelos como o Reduced Load Approximation, Single Resource Intersection e Reduced Load Approximation with Erlang Fixed Point, [38].
Para introduzir o modelo Multidimensional de Erlang B ´e necess´ario definir asvari´aveis que servir˜ao de inputs, seja:
- K, Capacidade m´axima de uma c´elula, em unidades adimensionais. - S, N´umero de servi¸cos.
- Mj, Unidades de capacidade, em unidades adimensionais, ocupadas por utilizador que usa o
servi¸co j.
- δj, Probabilidade de bloqueio de QoS do servi¸co j (tipicamente, definido pelo operador).
4.2
Modelo Multidimensional Erlang B
O modelo Multidimensional Erlang B surgiu com a necessidade de se determinar a probabilidade de bloqueio de um grupo de fluxos independentes, tendo por base o modelo de Erlang B, usado no dimensionamento de redes de servi¸cos de voz (PSTN, GSM, etc.). Nesta abordagem considera-se um grupo de canais l´ogicos numa c´elula e assume-se que todos os fluxos de tr´afego (novos utilizadores ou handovers, de todos os servi¸cos) s˜ao bem modelados com o processo de Poisson. Define-se λn,j e
λh,j como a taxa de chegada de utilizadores novos e de handovers, respetivamente, µn,j e µh,j como
a taxa de sa´ıda de utilizadores e de handovers de cada servi¸co j. Adicionalmente, assume-se uma distribui¸c˜ao exponencial para a dura¸c˜ao do fluxo em cada servi¸co. Posto isto, o processo de chegada de utilizadores (novos e handovers), na sua totalidade, ´e uma sobreposi¸c˜ao de processos de Poisson dos v´arios servi¸cos, [39]. Significa que tamb´em ´e um processo de Poisson com taxa de chegada total, na c´elula, dada por
λ =
S
X
j=1
(λn,j + λh,j). (4.1)
hiper-exponencial, sendo definido por: f (t) = S X j=1 λn,j + λh,j PS
i=1(λn,i+ λh,i)
(µn,j + µh,j)e−(µn,j+µh,j)t= S X j=1 λj λµje −µjt (4.2)
onde λj = λn,j+ λh,j e µj = µn,j + µh,j s˜ao as taxas de chegada de utilizadores e a taxa de sa´ıda de
utilizadores do servi¸co j, respetivamente. O valor m´edio do tempo total de espera pode ser determinado por: Tcelula,total= S X j=1 λj λ 1 µj = PS j=1 λj µj λ = PS j=1Aj λ = A λ (4.3)
onde Aj ´e o tr´afego oferecido pelo servi¸co j, enquanto que A ´e o tr´afego total oferecido na c´elula, que inclui todos os servi¸cos. Este modelo tem como objetivo calcular a probabilidade de bloqueio para cada servi¸co, tendo em conta o tr´afego oferecido em cada um. Para tal, s˜ao definidos estados dependentes do n´umero de utilizadores em cada servi¸co e calculadas as probabilidades de ocorrˆencia desses estados, a partir de um diagrama de Markov (Figura 4.1), [39]. Seja Nj o n´umero m´aximo de
utilizadores no servi¸co j, um estado definido como (i, m), para dois servi¸cos, e o incremento de 1, em i ou m, indica que outro utilizador est´a a utilizar um servi¸co na c´elula. Quer isto dizer que para o estado (1,2) existe um utilizador a usar o servi¸co 1 e dois utilizadores a usar o servi¸co 2.
Figura 4.1: Diagrama de estados de Markov para dois servi¸cos. [39].
Seja p(n1, n2, ..., nj) o estado de probabilidade dum sistema com n1 utilizadores no servi¸co 1, n2
utilizadores no servi¸co 2, ... , nS utilizadores no servi¸co S. Dada a independˆencia dos utilizadores de
diferentes servi¸cos, a probabilidade de cada estado ´e calculada, para cada servi¸co individualmente, uma vez que o n´umero m´aximo de utilizadores em cada servi¸co pode n˜ao ser igual. Sendo calculada
da seguinte forma: p(n1, n2, ..., nS) = p(n1)p(n2)...p(nS) = S Y j=1 Qj Anjj nj! (4.4)
com Qj a constante de normaliza¸c˜ao de cada servi¸co, que se consegue obter a partir de uma expans˜ao
binomial da distribui¸c˜ao de Poisson, obtendo-se para o servi¸co j:
Qj = 1 Pnj i=0( Ai j i! ) . (4.5)
Para calcular a probabilidade de bloqueio para cada servi¸co, dependente do n´umero de utilizadores em cada servi¸co, ´e necess´ario considerar a capacidade dispon´ıvel na c´elula. Al´em disso, diferentes tipos de servi¸cos requerem diferentes unidades de capacidade (largura de banda, Erlang, canais l´ogicos, potˆencia, etc.). Assim, uma chamada de voz pode exigir apenas uma unidade de capacidade, enquanto que uma transmiss˜ao multim´edia pode exigir v´arias unidades, em simultˆaneo. No entanto, a capacidade m´axima da c´elula ser´a igual para todos os servi¸cos. Sendo Mj o n´umero de unidades de capacidade exigidas por um utilizador a usar o servi¸co j e K a capacidade m´axima da c´elula, ent˜ao ´e necess´ario respeitar as seguintes limita¸c˜oes:
S
X
j=1
Mjnj ≤ K. (4.6)
Tendo estas limita¸c˜oes em conta e assumindo que n˜ao s˜ao reservadas unidades de capacidade para handovers, pode-se calcular a probabilidade de bloqueio para o servi¸co j, pela Equa¸c˜ao 4.7.
PB,j = n1 X i=1 n2 X m=1 ... nS X z=1 p(i, m, ..., z). (4.7)
Contudo, apenas s˜ao somados os valores das probabilidades de estado que cumprem a seguinte restri¸c˜ao:
K − Mj+ 1 ≤ iM1+ mM2+ ... + zMS ≤ K. (4.8)
Se for pretendido reservar unidades de capacidade para handovers, a probabilidade de bloqueio calcula-se da mesma forma, a partir da Equa¸c˜ao 4.7, contudo a restri¸c˜ao a aplicar depende do n´umero de unidades que se pretende reservar w, sendo:
K − (1 + w)Mj + 1 ≤ iM1+ mM2+ ... + zMS≤ K. (4.9)
Ap´os o c´alculo da probabilidade de bloqueio para cada servi¸co, dependendo do tr´afego oferecido por cada, ´e comparada a probabilidade de bloqueio calculada, PB,j, com a probabilidade de bloqueio definida como QoS, δj, sendo admiss´ıveis apenas as probabilidades de bloqueio que s˜ao inferiores
ou iguais `a probabilidade de bloqueio de QoS (PB,j ≤ δj). Uma vez que se estiverem acima, n˜ao
se cumpre a QoS especificada para aquele servi¸co. Quer isto dizer que o tr´afego de cada servi¸co, em Erlang, determina-se quando todas as probabilidades de bloqueio calculadas sejam superiores `a probabilidade de bloqueio de QoS (PB,1 > δ1 ∧ PB,2 > δ2∧ ... ∧ PB,S > δS). Significando que se
encontrou a primeira viola¸c˜ao dos inputs de QoS.