LTE teknolojisinde makineler arası iletişim için rastgele erişim algoritması tasarımı
Random access algorithm design for M2M communication in LTE network
Yazar: ABDULLAH BALCI
Danışman: DOÇ. DR. RADOSVETA İVANOVA SOKULLU
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
İnternet üzerinden birbirleriyle bağlantı kurabilen, bilgi alışverişi yapabilen akıllı cihazların yaygınlaşması sonucu, Makineler Arası İletişim (Machine-to-Machine Communication, M2M) olarak adlandırılan yeni teknoloji doğmuştur. M2M iletişim için en uygun şebeke yapısı olarak LTE şebekesi görülmektedir. Bu şebeke insanlar arası iletişim (Human-to-Human Communication, H2H) için tasarlandığından, az sayıda cihazın iletişim kurması sorun yaratmamaktadır. Ancak M2M iletişimin karakteristiği, H2H iletişimden farklıdır. M2M iletişimde çok fazla sayıda M2M cihazı şebekeye erişmek istediğinde, LTE teknolojisinde ilk erişimde kullanılan rastgele erişim prosedürü yüksek çarpışma oranına maruz kalmaktadır. Bu çarpışma erişim başarı oranında ciddi düşüşlere yol açmaktadır. 3GPP tarafından LTE rastgele erişim prosedüründe yaşanan sorunlara getirilen çözüm önerilerinden erişim sınıfı kısıtlama (ESK) algoritması erişim başarı oranı açısından en etkili olanıdır. Ancak bu algoritma erişim başarı oranını artırırken, ortalama erişim gecikmesinide artırmaktadır.
Bu tezde verimliliği teorik olarak maksimum düzeye çekmek için ESK ölçütlerini kontrol eden algoritma tasarlanmıştır. Önerilen yöntem, rastgele erişim prosedürü başında M2M cihaz sayısını öngörerek ESK ölçütlerini öngörülen M2M cihaz sayısına bağlı ayarlanması temeline kurulmuştur. Sonuçlar, önerilen yöntemin ortalama erişim gecikmesi açısından %70'e yakın iyileşme sağladığını ve verimliliğin teorik olarak maksimum olduğu değere çok yaklaştığını göstermektedir.

Abstract:
The proliferation of smart devices that can connect and exchange information over the internet has given rise to a new technology, Machine-to-Machine (M2M) communications. The most viable option of implementing M2M communications is over LTE network. This network is designed for Human-to-Human (H2H) communications, which is not faced with a problem with the connection between the small number of users. However, M2M communication has a different characteristics. When the enormous number of M2M devices is introduced, the random access procedure, which is used by the users to initiate a connection, exposed to high collision rate. 3GPP has proposed some solutions to overcome the congestion during the random access procedure. Access class barring (ACB) is the most efficient method which increase the access success rate, but it has a disadvantage in terms of access delay.
In this thesis, the algorithm is proposed to control the ACB parameters adaptively in order to maximize the efficiency. This method is based on predicting the number of accessing devices at the beginning of random access slot and the adjusting the ACB parameters accordingly. The results Show that, the proposed scheme improves access delay up to nearly 70% and converges to theoretical maximum throughput.