後卓越計畫進度報告楊舜仁老師實驗室 2007.08.13. 2 overlapping ra scheme reduce the...

後卓越計畫進度報告

楊舜仁老師實驗室2007.08.13

2

Overlapping RA Scheme Reduce the RAU cost caused by the ping-pong effect

In overlapping RA scheme, one cell may belong to two or more RAs

MS MS

RA1

# of RAU = 2 # of RAU = 1

RA2 RA1 RA2

Non-overlapping Overlapping

Each cell has a corresponding RAC list The first one in the RAC list is called the default RA

C (DRAC) The others are called the overlapping RACs (ORAC

s) RAC distribution: Every RAC list consists of an RA

C distribution for MSs Express the proportion for MSs registering to RA i

0,0 0,1 0,2

1,0 1,1 1,2

2,0 2,1 2,2

0,3 0,4 0,5

1,3 1,4 1,5

2,3 2,4 2,5

RA 1 RA 4

RAC distribution = {RAC(4)/0.68,RAC(1)/0.32}

RAC list = {RAC(1)} RAC list = {RAC(4)}

RAC list = {RAC(4),RAC(1)} DRAC = RAC(4)ORAC = {RAC(1)}

distributed value

3

2,2 2,3 2,4 2,5

3,1 3,2

4,1 4,2

5,1 5,2

3,3 3,4 3,5

4,3 4,4 4,5

5,3 5,4 5,5

3,6

4,6

5,6

6,2

7,2

6,3 6,4 6,5

7,3 7,4 7,5

8,3 8,4 8,5

6,6

7,6

RA i

6,1

7,1

8,2

2,2 2,3 2,4 2,5

3,1 3,2

4,1 4,2

5,1 5,2

3,3 3,4 3,5

4,3 4,4 4,5

5,3 5,4 5,5

3,6

4,6

5,6

6,2

7,2

6,3 6,4 6,5

7,3 7,4 7,5

8,3 8,4 8,5

6,6

7,6

RA i

6,1

7,1

8,2

Propose Scheme

We propose a dynamic RA adjustment algorithm for with overlapping RA configuration According to user mobility and call

The cells are included in initial RA i Be referred to as the core cells of

RA i Never be removed from RA I

The RA adjustment algorithm only includes or excludes those cells at RA boundaries External boundary, Internal boundary,

Internal boundary

External boundary

3,3 3,4 3,5

4,3 4,4 4,5

5,3 5,4 5,5

RA i

Core cells

4

Network Loads Assumption

: the number of MSs moving from cell (x,y) to cell (x’,y’)

: the RAU probability of the MSs from cell (x,y) to cell (x’,y’) e.g.

: the number of incoming call arrivals to cell j

: the number of cells in RA i

: the distributed value for RAC(i) RAU load :

# of MSs performing the RAU RAU load from cell (x,y) to cell (x’,y’)

Paging load # of MSs in RA i

Paging load of cell j to RA i

0,0 0,1 0,2

1,0 1,1 1,2

2,0 2,1 2,2

0,3 0,4 0,5

1,3 1,4 1,5

2,3 2,4 2,5

RA 1 RA 4

RAC distribution = {RAC(4)/0.68, RAC(1)/0.32}

RAC distribution = {RAC(4)/1.0}

32.0)3,0(),3,1( P

)','(),,(*)','(),,()','(),,( yxyxPyxyxNyxyxLu the number of incoming call

arrivalsthe number of incoming call

arrivals

5

Adjustment Algorithm

Select the next RA i to adjust

Determine if any cell j in SI,B(i)-Sk(i) should

be removed from RA i

Determine if any cell k in SE,B(i) should be

added into RA i

Checks if the state is stable?

no yes

6

Remove a cell from RA i Selects the cell that has

the highest paging load to RA i

0,0 0,1 0,2

1,0 1,1 1,2

2,0 2,1 2,2

0,3 0,4 0,5

1,3 1,4 1,5

2,3 2,4 2,5

0,6 0,7 0,8

1,6 1,7 1,8

2,6 2,7 2,8

3,0 3,1 3,2

4,0 4,1 4,2

5,0 5,1 5,2

3,3 3,4 3,5

4,3 4,4 4,5

5,3 5,4 5,5

3,6 3,7 3,8

4,6 4,7 4,8

5,6 5,7 5,8

6,0 6,1 6,2

7,0 7,1 7,2

8,0 8,1 8,2

6,3 6,4 6,5

7,3 7,4 7,5

8,3 8,4 8,5

6,6 6,7 6,8

7,6 7,7 7,8

8,6 8,7 8,8

RA 1

RA 2

RA 3

RA 4

RA 5

RA 6

RA 7

RA 8

RA 9

0,0 0,1 0,2

1,0 1,1 1,2

2,0 2,1 2,2

0,3 0,4 0,5

1,3 1,4 1,5

2,3 2,4 2,5

0,6 0,7 0,8

1,6 1,7 1,8

2,6 2,7 2,8

3,0 3,1 3,2

4,0 4,1 4,2

5,0 5,1 5,2

3,3 3,4 3,5

4,3 4,4 4,5

5,3 5,4 5,5

3,6 3,7 3,8

4,6 4,7 4,8

5,6 5,7 5,8

6,0 6,1 6,2

7,0 7,1 7,2

8,0 8,1 8,2

6,3 6,4 6,5

7,3 7,4 7,5

8,3 8,4 8,5

6,6 6,7 6,8

7,6 7,7 7,8

8,6 8,7 8,8

RA 1

RA 2

RA 3

RA 4

RA 5

RA 6

RA 7

RA 8

RA 9

0,0 0,1 0,2

1,0 1,1 1,2

2,0 2,1 2,2

0,3 0,4 0,5

1,3 1,4 1,5

2,3 2,4 2,5

0,6 0,7 0,8

1,6 1,7 1,8

2,6 2,7 2,8

3,0 3,1 3,2

4,0 4,1 4,2

5,0 5,1 5,2

3,3 3,4 3,5

4,3 4,4 4,5

5,3 5,4 5,5

3,6 3,7 3,8

4,6 4,7 4,8

5,6 5,7 5,8

6,0 6,1 6,2

7,0 7,1 7,2

8,0 8,1 8,2

6,3 6,4 6,5

7,3 7,4 7,5

8,3 8,4 8,5

6,6 6,7 6,8

7,6 7,7 7,8

8,6 8,7 8,8

RA 1

RA 2

RA 3

RA 4

RA 5

RA 6

RA 7

RA 8

RA 9



Remove RAC(i) from the RAC list of

cell j

yes

Set RM_cell to 1Set RM_cell to 0

no

Modify SI,B(i) and SE,B(i) accordingly

(2)

(4)

(5)

(6)


added into RA i

(7)

Does such a cell j exist?




cell j

yes


no


(2)

(4)

(5)

(6)


added into RA i

(7)





cell j

yes


no


(2)

(4)

(5)

(6)


added into RA i

(7)





cell j

yes


no


(2)

(4)

(5)

(6)


added into RA i

(7)





cell j

yes


no


(2)

(4)

(5)

(6)


added into RA i

(7)





cell j

yes


no


(2)

(4)

(5)

(6)


added into RA i

(7)


Cell Exclusion

Let cell j be the cell in SI,B(i)-Sk(i) that has the highest

paging load

Compute the paging cost Cp(b)(i)

of RA i before cell j is removed

Ip(i) > Δp and Cu

(a)(i) < Θu?no

Determine that cell j should be removed

from RA i

yes

(2.1)

(2.2)

Predict the location update cost Cu

(a)(i) and paging cost Cp(a)(i)

of RA i after cell j is removed

(2.3)

Compute Ip(i) = Cp

(b)(i)-Cp(a)(i)

Cp(b)(i)

(2.4)

Determine that no cell should be

removed from RA i

(2.5) (2.6)


paging load



Ip(i) > Δp and Cu

(a)(i) < Θu?no


from RA i

yes

(2.1)

(2.2)




(2.3)

Compute Ip(i) = Cp

(b)(i)-Cp(a)(i)

Cp(b)(i)

(2.4)


removed from RA i

(2.5) (2.6)


paging load



Ip(i) > Δp and Cu

(a)(i) < Θu?no


from RA i

yes

(2.1)

(2.2)




(2.3)

Compute Ip(i) = Cp

(b)(i)-Cp(a)(i)

Cp(b)(i)

(2.4)


removed from RA i

(2.5) (2.6)


paging load



Ip(i) > Δp and Cu

(a)(i) < Θu?no


from RA i

yes

(2.1)

(2.2)




(2.3)

Compute Ip(i) = Cp

(b)(i)-Cp(a)(i)

Cp(b)(i)

(2.4)


removed from RA i

(2.5) (2.6)


paging load



Ip(i) > Δp and Cu

(a)(i) < Θu?no


from RA i

yes

(2.1)

(2.2)




(2.3)

Compute Ip(i) = Cp

(b)(i)-Cp(a)(i)

Cp(b)(i)

(2.4)


removed from RA i

(2.5) (2.6)

Paging improvement


paging load



Ip(i) > Δp and Cu

(a)(i) < Θu?no


from RA i

yes

(2.1)

(2.2)




(2.3)

Compute Ip(i) = Cp

(b)(i)-Cp(a)(i)

Cp(b)(i)

(2.4)


removed from RA i

(2.5) (2.6)

7

0,0 0,1 0,2

1,0 1,1 1,2

2,0 2,1 2,2

0,3 0,4 0,5

1,3 1,4 1,5

2,3 2,4 2,5

0,6 0,7 0,8

1,6 1,7 1,8

2,6 2,7 2,8

3,0 3,1 3,2

4,0 4,1 4,2

5,0 5,1 5,2

3,3 3,4 3,5

4,3 4,4 4,5

5,3 5,4 5,5

3,6 3,7 3,8

4,6 4,7 4,8

5,6 5,7 5,8

6,0 6,1 6,2

7,0 7,1 7,2

8,0 8,1 8,2

6,3 6,4 6,5

7,3 7,4 7,5

8,3 8,4 8,5

6,6 6,7 6,8

7,6 7,7 7,8

8,6 8,7 8,8

RA1 RA4

0,0 0,1 0,2

1,0 1,1 1,2

2,0 2,1 2,2

0,3 0,4 0,5

1,3 1,4 1,5

2,3 2,4 2,5

0,6 0,7 0,8

1,6 1,7 1,8

2,6 2,7 2,8

3,0 3,1 3,2

4,0 4,1 4,2

5,0 5,1 5,2

3,3 3,4 3,5

4,3 4,4 4,5

5,3 5,4 5,5

3,6 3,7 3,8

4,6 4,7 4,8

5,6 5,7 5,8

6,0 6,1 6,2

7,0 7,1 7,2

8,0 8,1 8,2

6,3 6,4 6,5

7,3 7,4 7,5

8,3 8,4 8,5

6,6 6,7 6,8

7,6 7,7 7,8

8,6 8,7 8,8

RA1 RA4

Cell Inclusion

Add a cell into RA i Selects the cell that

has the highest RAU load to RA i

Let cell k be the cell in SE,B(i) that has the highest

location update load into RA i

Compute the location update cost Cu

(b)(i) of RA i before cell k is added

Iu(i) > Δu and Cp

(a)(i) < Θp?no

Determine that cell k should be added

into RA i

yes

(7.1)

(7.2)



of RA i after cell k is added

(7.3)

Compute Iu(i) = Cu

(b)(i)-Cu(a)(i)

Cu(b)(i)

(7.4)

Determine that no cell should be added

into RA i

(7.5) (7.6)

Does such a cell k exist?

Add RAC(i) into the RAC list of

cell k

yes

Set ADD_cell to 1Set ADD_cell to 0

no


added into RA i



(7)

(8)(9)

(10)

(11)

0,0 0,1 0,2

1,0 1,1 1,2

2,0 2,1 2,2

0,3 0,4 0,5

1,3 1,4 1,5

2,3 2,4 2,5

0,6 0,7 0,8

1,6 1,7 1,8

2,6 2,7 2,8

3,0 3,1 3,2

4,0 4,1 4,2

5,0 5,1 5,2

3,3 3,4 3,5

4,3 4,4 4,5

5,3 5,4 5,5

3,6 3,7 3,8

4,6 4,7 4,8

5,6 5,7 5,8

6,0 6,1 6,2

7,0 7,1 7,2

8,0 8,1 8,2

6,3 6,4 6,5

7,3 7,4 7,5

8,3 8,4 8,5

6,6 6,7 6,8

7,6 7,7 7,8

8,6 8,7 8,8

RA1 RA4



cell k

yes


no


added into RA i



(7)

(8)(9)

(10)

(11)



cell k

yes


no


added into RA i



(7)

(8)(9)

(10)

(11)

Let cell k be the cell in SE,B(i) that has the highest

location update load into RA i

Compute the location update cost Cu

(b)(i) of RA i before cell k is added

Iu(i) > Δu and Cp

(a)(i) < Θp?no

Determine that cell k should be added

into RA i

yes

(7.1)

(7.2)



of RA i after cell k is added

(7.3)

Compute Iu(i) = Cu

(b)(i)-Cu(a)(i)

Cu(b)(i)

(7.4)

Determine that no cell should be added

into RA i

(7.5) (7.6)

RAU improvemen

t



cell k

yes


no


added into RA i



(7)

(8)(9)

(10)

(11)

8

Stable State

Return to step 2 until the adjustment is a stable stable No cells can be added or removed

Check (RM_cell=0 and ADD_cell=0 ? )

Stable RM_cell=0 and ADD_cell=0

Select next RA to adjust

Non-stable RM_cell≠0 or ADD_cell ≠ 0 Continue the next run of cell exclusion and i

nclusion

Select the next RA i to adjust




added into RA i


no yes

9

Prediction of the RAC Distribution

1. Determines respective RAC distributions of cells2. Predicts respective RAC distributions of cells according to the nu

mber of MSs and respective RAC distributions of neighboring cells

3. Repeats step1 to step 2 until becoming stable

0,0 0,1 0,2

1,0 1,1 1,2

2,0 2,1 2,2

0,3 0,4 0,5

1,3 1,4 1,5

2,3 2,4 2,5

RA 1 RA 4


0,0 0,1 0,2

1,0 1,1 1,2

2,0 2,1 2,2

0,3 0,4 0,5

1,3 1,4 1,5

2,3 2,4 2,5

RA 1 RA 4

RAC distribution = {RAC(4)/x,RAC(1)/y}

RAC list = {RAC(4),RAC(1)} DRAC = RAC(4)ORAC = {RAC(1)}

10

Example

Compute the number of neighboring MSs moving to cell (1,3) and registering to RA 1 and RA 4 in cell (1,3)

Then,

0.1*3,1,2,1)1( NS

1.0*3,1,4,11.0*3,1,3,21.0*3,1,3,0)4( NNNS

)4()1(

)1( and

)4()1(

)4(

SS

Sy

SS

Sx

1,2

0,3

1,3 1,4

2,3




RAC distribution = {RAC(1)/1.0}RAC distribution = {RAC(4)/x,RAC(1)/y}

11

Effects of ∆u (Θp=10000,Θu =500 and ∆p=0.2)

Effects of ∆p (Θp=10000,Θu =500 and ∆u=0.02)

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