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技术

Wi-Fi vs欧盟LBT:休斯敦,我们有个问题

乔伊Padden

乔伊Padden
卓越的技术专家,无线技术

2014年11月17日

使用LTE的许可辅助接入是一种新兴的LTE技术,它将蜂窝信号放入未经许可的频谱中。它的简称是LAA-LTE或LTE-U。大家都说,闪电战是为了尽快将这项新技术推向战场。ntt docomo.verizon.已经宣布他们的测试LTE-U。此外,在3GPP(移动标准机构)中的努力批准的研究项目在10月初斯洛文尼亚卢布尔雅那的RAN1 78bis开赛后,他的速度非常快。

“许可证辅助”绰号是一个独特的东西的指示:虽然它使用未经许可的频谱,但它实际上与许可频谱相关联。这是移动运营商通过整合未许可频谱来补充其网络的技术。未经许可的频谱将“辅助”许可LTE。

已经决定保留该链接到许可网络,3GPP现在将注意力转化为实施。在创建LAA-LTE时,3GPP致辞的关键问题是如何修改LTE,以便它可以使用其他技术公平地共享频谱。无线上网。有人指出(见博客1博客2.Blog3.,最近博客4.) LTE-U最终将如何与Wi-Fi兼容仍是一个激烈的争论。

到目前为止,三种共存方法通常出现在3GPP的贡献中;频道选择,循环LTE信号的某种形式的职责,并倾听谈话。结合频道选择和LBT也非常受欢迎。这篇文章将是第一个系列中的第一系列,在每个方法的利弊中更密切地看。

我们认为直接进入“先听后说”的圣杯会很有趣。

讲话前

在三种方法中,聆听前谈话或缩短的LBT,被认为是最繁重的实施,也是最有可能与Wi-Fi提供公平共存的。毕竟,根据Wi-Fi复古,Wi-Fi是否为分布式协调功能(DCF)或增强的分布式信道访问(EDCA)进行了自身的LBT。有关这些LBT计划如何工作,请参阅这个伟大的解释从思科。

现在,一些监管区域为例如。这欧洲联盟和日本要求未经许可的频谱用户使用LBT来访问某些频谱频带。但是,如果您密切关注欧盟规定,它们为LBT方案提供了两种选择。选项1是使用Wi-Fi标准中定义的DCF / EDCA。其他选项是在上面链接的文档中定义的两个方案,负载基础设备或帧的设备中的一种。基于加载的设备(LBE)的规则(对不起缩略词汤!)类似于Wi-Fi LBT。与帧基础设备替代方案相比,对最近的3GPP捐款的审查确认更多的公司指向LBE规则。图1描绘了LBE的退避过程。


图1  - 基于欧盟的装载设备LBT规则
图1 - 基于欧盟的装载设备LBT规则

Wi-Fi LBT和EU LBE LBT之间的关键差异是退避过程。

在欧盟LBE中,它被称为扩展CCA。EU LBE使用0 ~ q个槽位,每个槽位为20个µs。对于给定的产品,q值是固定的,即扩展的CCA范围总是相同的大小。

相比之下,Wi-Fi使用9μs插槽,并且称为指数退避。这意味着当Wi-Fi客户端确定发生冲突时,它会加倍用于下一次尝试的范围(该参数称为争用窗口)。

为了帮助可视化静态退避范围与指数退避的影响,我们创建了一个蒙特卡罗模拟器。在模拟器中,我们创建了一组遵循Wi-Fi规则的节点,以及使用eu lbe规则的第二组节点。然后,我们在共享频道上模拟了一百万的传输机会。随着时间的推移,客户端正在绘制随机数,或计算其定时器,或赢得种族并发送数据包,或者在某些情况下与其他客户端共享随机数,并发生碰撞。图2绘制了这看起来的简单网络图。

图2  - 模拟网络拓扑

图2 - 模拟网络拓扑

模拟器的结果表明,静态与指数退避产生了很大的差异。

图3显示了3个方案的传输成功率增益或损耗。这里的传输成功率被定义为每个客户端可以成功完成CCA的可能性,然后在没有冲突的情况下发送突发。在此绘图中,LAA客户端以Q = 32实现欧盟LBE,或者最大允许的退避范围i.e.最有可能提供良好的共存。

以下三种情况下面列出:

  1. 操作员A = Wi-Fi,操作员B = Wi-Fi
  2. 运营商A = Wi-Fi,运营商B = LAA-LBT, 15个设备/运营商
  3. 操作员A = Wi-Fi,操作员B = LAA-LBT,20个设备/操作员

在显示结果时,我们用例1作为基线进行比较。

在情况2中,当操作员B使用EU LBE部署LAA网络时,您可以看到共存行为很差。运营商B的LAA客户端传输成功率增加,而运营商A的Wi-Fi客户端传输成功率下降77%。

如果3,共存仍然更糟糕。只有20个网络上的20个设备,运营商A网络上的Wi-Fi设备显示出88%的传输成功。

图3中没有显示客户机数量较低时的情况。在类似的情况下,2和3,但每个操作符有4个或更少的设备,这似乎是很好的共存;Wi-Fi和LAA客户端都看到了比Wi-Fi到Wi-Fi情况的改进,情况1。

还要记住,这是为了使用欧盟LBE客户端的Q = 32的最共存友好案例。如果减少Q值,则LAA都使用欧盟LBE客户端和Wi-Fi性能受到影响。

仿真假设:全缓冲流量,CCA范围内的所有节点相互,单个20 MHz通道,共同信道操作,客户端和APS / eNB是静止的,Wi-Fi STA使用EDCA,BE AC(AIFS = 3,CWMIN =15)


图3.

休斯顿,我们有一个问题

在整个LAA-LTE开发过程中,有兴趣确保Wi-Fi与Laa之间的公平共存的公司一直在展望欧盟LBT规定作为一个安全的避风港。“我们可以采用欧盟LBT规则”良好的案例,我们将安全地表达出来。

但是在仔细看来,欧盟LBT规则看起来不是我们正在寻找的圣杯。

关键贡献因素是欧盟LBE的有限和非自适应退避范围。当客户数量上升时,由于有限和非自适应退避范围,更多的客户可能选择相同的退避。结果增加了碰撞和降低的性能,因为我们在上面的图中看到。

看起来它回到绘图板上找到了欧盟规则的补充,以帮助减轻这些问题。

Joey Padden -

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