Performance analysis and modeling of two-tier cellular networks with queuing handoff calls

Abstract

IV IKI KATMANLI ŞEBEKELERİN HANDOFF ARAMALARINDA KUYRUK KULLANARAK PERFORMANS ANALİZİ VE MODELLENMESİ Tara SALİH Yüksek Lisans Tezi - Bilgisayar Mühendisliği Şubat 2003 Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Kemal FIDANBOYLU OZ Hücresel şebekelerin performansnıı arttırmanın bir yolu, var olan tek katmanın (microcell) üzerine ikinci bir katman (macrocell) oluşturmaktır. Çok katmanlı hücresel şebekeler, yüksek hızlı ve düşük hızlı kullanıcılara mobil çözümler sağlar. Bir kullanıcının konuşma anında hücre değiştirmesiyle hattan düşmesi istenmeyen bir durumdur. Bu problemin çözümüyle ilgili daha önceki araştırmalarda bir kaç yöntem sunulmuştur. Hücresel şebekelerde, bu problem, handoff-aramalann bir kanal elde edene kadar bekletilmesiyle çözülmektedir. Burada ise hattan düşme problenıinin çözümü için tek ve iki katmanlı hücresel şebekelerde yeni Markov modelleri sunulmuştur. Bütün modellerde FIFO (ilk giren ilk çikar) kuyrukları kullamlmıştır. İki katmanlı modellerde her kullanıcı için kuyrukta kalma zamanı farklıdır. Bu tez, çözümleri, performans analizlerim ve önceki yapılmış araştırmalar ile burada sunulan modellerin karşılaştırmalarım içerir. Sonuç olarak, sunulan iki katmanlı modellerin, tek katmanlı modele göre daha üstün olduğu gösterilmiştir. Anahtar Kelimeleri: İki Katmanlı Hücresel Şebekeler, Handoff Araması, Markov Chains, FIFO Kuyruğu, Bloklama İhtimali.

Ill PERFORMANCE ANALYSIS AND MODELING OF TWO-TIER CELLULAR NETWORKS WITH QUEUING HANDOFF CALLS Tara SALİH M. S. Thesis - Computer Engineering February 2003 Supervisor: Prof. Dr. Kemal FIDANBOYLU ABSTRACT One way of improving the performance of a cellular network is to build a second tier (layer) called the macrocell on top of the existing single-tier (microcell). Multi-tier cellular networks provide mobility solutions to both the high speed and low speed users. Since dropping an ongoing call when a mobile user moves from one cell to another is an undesirable event, several techniques have been previously proposed to solve this problem. In a cellular network, this problem can be solved by delaying the handoff call using a queue, until it's able to maintain a channel. In this thesis, new Markov models are proposed for single and two-tier cellular networks to solve the call dropping problem. All the proposed models have a FIFO queue with a different queue time for each type of user. The thesis presents the solutions, performance analysis and comparisons of the proposed models with previously done work. Furthermore, it's shown that the proposed two-tier models have superior performance over the single-tier model. Keywords: Two-Tier Cellular Networks, Handoff Calls, Markov Chains, FIFO Queue, Blocking Probability.