Lisanssız LTE-LAA ve Wi-Fi birlikte varoluş sorunları ve çözüm yaklaşımı

Abstract

Long Term Evolution-License Assisted Access, Uzun Süreli Evrim-Lisansı Destekli Erişim (LTE-LAA), hücresel verilerin boşaltılması için en iyi çözümlerden birisi ve aynı zamanda hızla büyüyen hücresel ağ trafiği talebine uygun bir teknolojidir. LTE-LAA, LTE'nin lisanssız spektrumuna uzantısıdır. Lisanssız spektrum ise kullanıcılara yüksek hızlı veri sağlamak için ikincil kaynak olarak kullanılır. LTE-LAA, Wi-Fi gibi diğer bazı teknolojiler tarafından işgal edilmiş 5GHz'lik lisanssız bant genişliğinde çalışmaktadır. Mevcut Wi-Fi kanal erişim mekanizması, "Carrier Sense Multiple Access/ Collision Avoidance, Çarpışmadan Kaçınma ile Taşıyıcı Algılama Çoklu Erişim" (CSMA/CA) mekanizmasına dayalıdır. Yani kullanıcı kanalın meşgul olduğunu ya olmadığını belirlemek için kanalı ilk olarak algılar. Ayrıca iletim kanalında çarpışmayı önlemek için rastgele geri çekilme mekanizması kullanılır. Diğer taraftan, LTE-LAA "Listen Before Talk, Konuşmadan Önce Dinle" (LBT), LTE-LAA kullanıcının ilk önce verileri göndermeden önce kanalı dinlediği, CSMA/CA (Wi-Fi kanal erişim mekanizması) kanal erişim mekanizmasına benzer bir mekanizma kullanır. Ancak, bu iki teknolojinin (LTE-LAA ve Wi-Fi) aynı 5GHz kanalında çalıştığı durumlarda bu 5GHz kanalının dengesiz/uyumsuz bir şekilde paylaşma sorunuyla karşı karşıya geleceklerdir. Bu tez çalışması, bu sorunu iyileştirmek için Wi-Fi ve LTE-LAA kullanıcıları arasındaki uygun "birlikte-varoluşu" sağlamak adına uygun bir mekanizmayı "Hybrid Automatic Repeat Request and Channel Monitoring based Collision Probability" (HCmbp) önermektedir. Daha özellikli olarak, eNB, HCmbp'nin mekanizmasına dayalı çarpışma olasılığını gözlemleyecektir. Ayrıca, kanalda çarpışma olduğu veya olmadığı zaman çekişme, pencerenin artması ve azalması HCmbp mekanizmasına dayalıdır. Simülasyon sonuçları, önerilen HCmbp mekanizmasının, mevcut LBT mekanizmasına kıyasla daha iyi bir "birlikte-varoluş" sağladığını göstermektedir.

Long Term Evolution-License Assisted Access (LTE-LAA) which is one of the best solution for offloading the cellular networks data and also a suit respond to the rapidly growing cellular network traffic demand. LTE-LAA is the extension of LTE to the unlicensed bandwidth, in which unlicensed spectrum is used as secondary resource for providing high speed data to the users. Since LTE-LAA operates in 5GHz unlicensed bandwidth where it is already in used by Wi-Fi. The current channel access mechanism of Wi-Fi is based on Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA) where the station first sense the channel to specify if the channel is busy or free. And a random back-off is used to prevent the collision in transmission channel. From other hand LTE-LAA uses Listen Before Talk (LBT) a CSMA/CA (Wi-Fi channel access mechanism) like channel access mechanism where a LTE-LAA user first will listen to the channel before sending the data. However, there is a fair coexistence issue when these two technologies (LTE-LAA and Wi-Fi) share the same 5GHz channel. To overcome this coexistence issue in this thesis study we propose a joint, "Hybrid Automatic Repeat Request and Channel Monitoring based Collision Probability" (HCmbp) channel access mechanism to bring the fairness between LTE-LAA and Wi-Fi stations. More specifically, the eNB will observe the collision probability based on HCmbp mechanism. The contention window is updated based on HCmbp mechanism. Based on simulation results the proposed HCmbp mechanism brings a better fairness compared to the current mechanism of LBT.