Modeling and performance analysis of a linear cellular network with vehicle interactions

Abstract

ÖZET DOĞRUSAL BİR HÜCRESEL AĞIN TAŞIT ETKİLEŞİMLERİ DİKKATE ALINARAK MODELLENMESİ VE BAŞARIM ANALİZİ Emrah Tomur Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü Yüksek Lisans Tez Yöneticisi: Yrd. Doç. Dr. Murat Alanyalı Eylül 2001 Bu tezde, otoyollar üzerinde kurulmuş hücresel iletişim sistemleri için bir tele- trafik modeli ve başarım analizi belirleme yöntemi sunulmaktadır. Önceden kullanılan yöntemlerden farklı olarak, taşıt etkileşimleri, parçalı-olasılıksal bir trafik modeli ile göz önünde bulundurulmaktadır. Bu model temel olarak kapalı kuyruksal bir ağdır. Her kuyruğun servis hızı öndeki kuyrukta bulunan taşıtların sayısıyla ters orantılıdır. Bu trafik modeline her taşıtta telefon görüşmesi yapılan veya yapılmayan zamanların üstel biçimde dağıldığı varsayımı eklenerek önerilen teletrafik modeli oluşturulmuştur. Bu model altında, hücresel ağın başarım göstergelerinin tahmin edilmesi için yaklaşık yöntemler önerilmiştir. Hem benze tim yoluyla hem de söz edilen yaklaşık yöntemlerle bazı sayısal örneklemeler gerçekleştirilmiş ve önerilen yaklaşık yöntemlerin doğruluğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, elde edilen sayısal sonuçlar, önceden kullanılan yöntemlerin reddedilme olasılıklarını olduğundan fazla tahmin ettiğini göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Hücresel ağlar, kanal aktarımı, taşıtsal etkileşimler, teletrafik modeli, başarım analizi, reddedilme ve zorunlu sona erdirilme olasılıkları. iv

ABSTRACT MODELING AND PERFORMANCE ANALYSIS OF A LINEAR CELLULAR NETWORK WITH VEHICLE INTERACTIONS Emrah Tomur M.S. in Electrical and Electronics Engineering Supervisor: Assist. Prof. Dr. Murat Alanyalı September 2001 In this thesis work, a teletraffic model and performance evaluation method for highway deployed cellular communication- systems are presented. Different from standard methods, vehicle interactions are taken into account with a discrete stochastic traffic model. This is a closed network of queues where exponentially distributed service rate in one queue depends inversely on the number of vehicles in next queue. Calling pattern of subscribers is embedded into this model such that each vehicle either has an ongoing call or has no calls, both with random exponential durations. Approximate methods are developed to estimate per formance parameters of the cellular network under the described model. Some numerical experiments are performed via simulation and by proposed approxi mate methods, and accuracy of approximations is confirmed. The results show that standard methods, when employed under the proposed model, overestimate the blocking and dropping probabilities. Keywords: Cellular networks, handoff, vehicular interactions, teletraffic model, performance analysis, blocking and forced termination probabilities. m