O cenário 1 apresenta o desempenho do escalonador PFLR em comparação ao PF e MLWDF para verificar a capacidade de alocação dos UEs no sistema. Com base no modelo, o sistema deverá fornecer alocação dos blocos de recursos para aproximadamente 13 UEs para um atraso de 0,2s e largura de banda de 5MHz. Como a taxa física do meio varia de acordo com a eficiência espectral, o sistema pode acabar alocando alguns UEs a mais ou a menos referente a qualidade do canal do UE, o que pode ser visto no Gráfico 23 onde é alocado 14 UEs.
O Gráfico 23 apresenta o delay com 14 UEs escalonado no sistema com o atraso so- licitado de 0,2s e velocidade de 0 km/h. Observa-se que o sistema conseguiu escalonador mais um UE no sistema, devido a eficiência espectral do UE. Neste caso como o resultado do modelo é a média oferecia pelo sistema para alocar 13 UEs, o UE 14 pode ser alocado, mas em função disso o delay de todos os UEs no sistema sofrem alteração aumentando consideravelmente.
Gráfico 23 – Delay com 14 UEs à 0 km/h no sistema
O Gráfico 24 evidencia o delay com 15 UEs no sistema com atraso solicitado de 0,2s à 0 km/h. Nota-se que 3 UEs excedem o atraso solicitado de 0,2s. Como visto no Gráfico 23 o sistema consegue alocar mais um UE além do recomendado pelo modelo, mas quando o sistema tenta alocar 15 UEs, observa-se que o atraso solicitado de 0,2s é excedido.
Gráfico 24 – Delay com 15 UEs à 0 km/h no sistema
Fonte: Autoria Própria
Como visto no cenário 1, foram apresentados os resultados de desempenho do esca- lonador PFLR para verificar a capacidade de alocação dos UEs com a banda larga do sistema de 5Mhz e o atraso solicitado de 0,2s. Foi possível avaliar a capacidade de alocação com 14 e 15 UEs. O escalonador PFLR consegue alocar um UE à mais do calculado pelo modelo que é 13 UEs para o atraso solicitado de 0,2s, mas como explicado anteriormente o delay de todos os UEs aumentam. Já com 15 UEs no sistema o escalonador PFLR consegue alocar os UEs, mas excedendo o atraso solicitado de 0,2s.
4.2.3.2 Cenário 2
O Cenário 2 apresenta os resultados dos UEs com diferentes atrasos solicitados. Esta simulação foi feita para avaliar o comportamento do escalonador PFLR com diferentes atrasos solicitados comparado ao PF e MLWDF que não considera o atraso solicitado para a alocação dos blocos de recursos.
O Gráfico 25 apresenta o delay com 13 UEs à 120 km/h escalonados no sistema. Para esta simulação dois atrasos diferentes foram avaliados. Os UEs de 1 a 6 solicitaram um atraso de 0,2s, enquanto os UEs de 7 a 13 solicitaram um atraso de 0,3s. Observa-se que o escalonador PFLR é capaz de alocador os UEs com diferentes médias de delay para cada atraso solicitado. Os UEs de 1 a 6 apresentaram um delay médio de aproximadamente 0,004s, enquanto os UEs de 7 a 13 detém um delay médio de 0,016s. Quando compara-se com os escalonadores PF e MLWDF o escalonador PFLR consegue tratar diferentes atrasos solicitado pelo UE, já o PF e
MLWDF não conseguem tratar usuários com diferentes atrasos solicitados. Os valor do PF e MLWDF são os mesmos do Gráfico 10.
Gráfico 25 – Delay com 13 UEs à 120 km/h no sistema
Fonte: Autoria Própria
O cenário 2 apresentou os resultados de desempenho do escalonador PFLR com dois atrasos diferentes. Foi possível principal vantagem do escalonador PFLR que se destaca dos demais escalonadores, oferecendo alocação dos UEs com diferentes atrasos. Nota-se que os UEs de 1 à 6 solicitaram um atraso de 0,2s, seus delays são inferiores aos delays dos UEs de 7 à 13 pelo fato do atraso solicitado ser de 0,3s. Os demais escalonadores não conseguem tratar os UEs com atrasos diferentes.
4.2.3.3 Cenário 3
O cenário 3 apresenta os resultados das simulações com os 26 e 27 UEs no sistema. Esta avaliação de desempenho destaca o comportamento do escalonador PFLR com a largura de banda de 10Mhz no sistema. A partir do cálculo feito pelo modelo com a largura de 10Mhz do sistema, foi oferecido a capacidade de alocação de 26 UEs para um atraso de 0,2s. Se o modelo é capaz de alocar 13 UEs com a largura de banda igual 5MHZ, se dobrar a largura de banda para 10Mhz a capacidade de alocação dos blocos de recursos pelo sistema também dobra de tamanho como vista no Quadro 6.
O Gráfico 26 mostra os resultados do delay com os 26 UEs escalonados no sistema. Nas simulações anteriores o sistema com 5Mhz oferecia 25 blocos de recursos para a alocação dos 13 UEs. Agora o sistema com 10Mhz oferece 50 blocos de recursos para a alocação enquanto a taxa física do meio aumenta. No Gráfico 26 observa-se que os resultados do escalonador PFLR se mantém semelhante aos resultados anteriores. Os UEs alocados pelo escalonador PFLR apre- sentam um delay inferior a 0,2s, ao contrario do escalonador PF que apresenta um delay superior a 0,2.
Gráfico 26 – Delay com 26 UEs à 0 km/h no sistema
Fonte: Autoria Própria
O Gráfico 27 exibe os resultados do throughput dos UEs escalonadores no sistema. Como explicado no Gráfico 11 o throughput se comporta semelhante devido o tempo de trans- missão do tráfego de entrada ter sido moldado pelo token bucket.
Gráfico 27 – Throughput com 26 UEs à 0 km/h no sistema
Fonte: Autoria Própria
O Gráfico 28 apresenta os resultados do delay com os 27 UEs alocados no sistema. Nota-se que o escalonador PFLR aloca os 27 UEs no sistema, mas dois UEs excedem o atraso solicitado de 0,2s. A capacidade de alocação do sistema com o atraso solicitado de 0,2s só é possível para 26 UEs, quando o escalonador PFLR tenta alocar mais um UE o delay aumenta comportando-se semelhante aos resultados do Gráfico 24.
O Gráfico 29 exibe os resultados do throughput dos 27 UEs escalonadores no sistema. Os resultados do throughput comportam-se semelhantes aos demais resultado, já que o escalo- nador PFLR fornece um throughput balanceado, mas menor se comparado aos outros escalona-
Gráfico 28 – Delay com 27 UEs à 0 km/h no sistema
Fonte: Autoria Própria
dores, pelo fato do tráfego de entrada ser moldado pelo token bucket. Gráfico 29 – Throughput com 27 UEs à 0 km/h no sistema
Fonte: Autoria Própria
O cenário 3 apresentou os resultados de desempenho do escalonador PFLR a fim de avaliar a capacidade de alocação dos UEs com a largura de banda do sistema de 10Mhz. Nota-se que o sistema é capaz de alocar 26 UEs para garantir o atraso solicitado de 0,2s. Estas simu- lações são semelhantes as dos Gráficos 7 e 11, já que a quantidade de blocos de recursos é o dobro quando a largura de banda do sistema é de 5Mhz. Importante notar que o sistema conse- gue escalonar os 27 UEs, mas excede o atraso solicitado de 0,2s, como visto nos resultados do Gráfico 24.
5 CONCLUSÃO
Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um novo algoritmo escalonador de pacotes em downlink para garantir o atraso solicitado do usuário escalonado na rede LTE, utilizando o token bucket e o servidor latency rate.
A tecnologia LTE foi proposta para fornecer alto desempenho na transferências de da- dos, porém a 3GPP deixa em aberto qual escalonador de pacotes utilizar em diferentes tipos de aplicações, já que existe uma gama de escalonadores com diferentes características na literatura. Foi possível notar as características dos escalonadores específicos em diferentes tipos de apli- cações. Cada escalonador de pacotes foi desenvolvido com o objetivo de oferecer melhorias de QoS na rede LTE, tais como, delay, throughput, perda de pacotes e fairness.
O desenvolvimento do escalonador PFLR deu-se inicio com a adaptação do modelo genérico (LR) para a rede LTE. Com o modelo adaptado foi possível obter os dois parâmetros de saída, tais como, a taxa de serviço do usuário e a quantidade de usuário suportado pelo sistema para garantir o atraso solicitado. A partir dos parâmetros de saída do modelo, a taxa de serviço do usuário foi adicionada como parâmetro ao algoritmo do token bucket para moldar o tracet de vídeo do tráfego de entrada que o simulador de eventos LTE-Sim utiliza para realizar as simulações.
Com o tráfego de entrada moldado pelo token bucket foi implementado o algoritmo PFLR no simulador LTE-Sim. Na implementação do algoritmo escalonador PFLR foram adici- onadas duas variáveis para seleção do usuário, tais como, a taxa de serviço do usuário fornecida pelo modelo e o parâmetro de controle. A partir dessas duas variáveis foi possível gerar a nova métrica de seleção do usuário em função do algoritmo PF.
Para a obtenção dos resultados de desempenho do escalonador PFLR foram feitas si- mulações utilizando o simulador de eventos LTE-Sim. Foram executadas 2 tipos de simulações para verificar o comportamento e desempenho do escalonador PFLR diante dos escalonadores PF e MLWDF. As simulações de desempenho comparando o tempo e o uso de memória entre os escalonadores a fim de analisar a eficiência em hardware foram executadas no simulador. Foi possível notar que os resultados do escalonador PFLR nas simulações de uso de memória foram semelhantes aos demais escalonadores em função do simulador levar em conta a quantidade de memória necessária para a alocação de cada usuário independente do escalonador utilizado. Para avaliar o consumo de recursos do escalonador PFLR foram executadas as simulações de tempo, cujos resultados revelaram-se semelhantes aos dos demais escalonadores com os 13 usuários.
Com o simulador LTE-Sim foi possível avaliar o desempenho do escalonador PFLR com o usuário em diferentes velocidades. Os resultados de delay do escalonador PFLR com- provam que o modelo garante o atraso solicitado do usuário de 0,2s em todas as simulações com velocidade diferentes. Foi possível observar também que o delay de todos os usuário dimi- nui conforme a velocidade do usuário aumenta em função da melhor eficiência espectral que a
velocidade veicular oferece neste tipo de topologia.
Os resultados de throughput do escalonador PFLR foram menores devido ao tráfego de entrada ter sido moldado pelo token bucket o que altera o tempo para o pacote ser enviado ao usuário, evitando o congestionamento de pacotes que afetam no aumento do delay e ocasiona a perda de pacotes. A perda de pacotes e a fairness comportaram-se semelhantes ao escalonador MLWDF.
A fim de avaliar melhor o desempenho do escalonador PFLR foram executados 3 di- ferentes cenários. O 1o cenário expõe os resultados da simulação para validar a quantidade de usuário necessária para garantir o atraso solicitado de 0,2s do modelo.
O modelo genérico foi adaptado para a rede LTE, mas por ser adaptado à uma limitação por não considerar os parâmetros como cabeçalho e o valor médio da taxa física, pois estes valores se alteram em determinados momentos, como um exemplo claro disso é quando o usuário esta em velocidades diferentes, o valor médio da taxa física varia quando o usuário está à 0 km/h e 120 km/h. Devido a isso este 1o cenário foi executado para avaliar a capacidade de exatidão dos resultados informados pelo modelo para a alocação da quantidade de usuários apresentada pelo mesmo.
No 2o cenário é possível avaliar a característica principal do escalonador PFLR, que é capaz de fazer a alocação dos blocos de recursos para garantir diferentes atrasos solicitados, o que destaca-o dos demais escalonadores. Para finalizar os resultados de desempenho do escalonador PFLR no 3o cenário foi apresentado a fim de comprovar que o escalonador PFLR consegue fornecer alocação de blocos de recursos para uma largura de banda de 10Mhz.
Desta forma, através dos testes executados pode-se concluir que o escalonador PFLR garante o atraso solicitado pelo usuário e tem seu desempenho em hardware semelhantes ao escalonador MLWDF.
5.1 TRABALHOS FUTUROS
Como possíveis melhorias deste trabalho, incluem-se:
∙ Estudo para a obtenção de um melhoramento do modelo mais exato para a rede LTE. O modelo adaptado para a rede LTE deverá sofrer alterações para receber outros 2 parâmetros de entrada como: o tamanho do cabeçalho do pacote de vídeo transmitido para o usuário; o valor médio da taxa física do meio com os usuário em diferentes velocidades e em topologias diferentes das urbanas como simuladas nesta dissertação;
∙ Explorar a capacidade de alocação dos usuários no escalonador de pacotes PFLR utili- zando a estrutura de quadro TDD e em conjunto com transmissão em modo uplink. ∙ Estudo de uma nova métrica de seleção do usuário para garantir o throughput solicitado
pelo usuário. O escalonador deverá alocar os blocos de recursos em função somente da média do throughput de todos os usuários no sistema. Este parâmetro na implementação do escalonador funcionará como o parâmetro de controle do escalonador PFLR, mas sem a necessidade de utilizar a taxa física do meio. Todos os usuários no sistema receberá o mesmo throughput independente da quantidade e velocidade dos usuários.
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