feMBMS: System-Level Simulation

Vortrag 28: Lucca Richter - TU Braunschweig

Mobilfunkstandards wie Long Term Evolution Advanced (LTE-A) wurden hauptsächlich für die Verbreitung von benutzerspezifischen Daten mittels Unicast-Übertragungen entwickelt. Durch das immer breiter werdende Angebot von Videodiensten im Internet (z. B. YouTube, klassisches Live-TV und Sportveranstaltungen) steigt das zu übertragende Datenvolumen in Mobilfunknetzen weiter exponentiell an und droht, die Netze zu überlasten.

Mit der LTE-A Erweiterung „evolved Multimedia Broadcast Multicast Service (eMBMS)“ können Broadcast-Dienste über eine zweite Übertragungsschicht basierend auf der bestehenden Low Tower, Low Power Infrastruktur der Mobilfunknetzbetreiber realisiert werden. Dabei werden die beiden Schichten mittels eines „mixed mode“ übertragen, sodass die für die Broadcast-Übertragungen benötigten Ressourcen nicht mehr für Unicast-Übertragungen zur Verfügung stehen.

Zur Entlastung der Mobilfunknetze hatte das Institut für Nachrichtentechnik der TU Braunschweig ursprünglich das „Tower Overlay über LTE-A+ (TOoL+)“- System entwickelt, das die mobilen Netze um eine zusätzlichen Übertragungsschicht erweitert. Diese wird über die aus dem klassischen terrestrischen Broadcast bekannte High Tower High Power Infrastruktur ausgesendet. Viele der Ideen aus dem TOoL+-System sind auch in „further evolved Multimedia Broadcast Multicast Service (feMBMS)“ in LTE Release 14 enthalten. feMBMS ermöglicht die Übertragung von Broadcast-Diensten mittels eines „dedicated mode“ auf einem eigenen Träger.

Um die Leistungsfähigkeit des aus den drei Übertragungsschichten Unicast, eMBMS „mixed mode“ und feMBMS „dedicated mode“ bestehenden Systems zu untersuchen, wurde der ebenfalls am Institut für Nachrichtentechnik entwickelte „Simulator for Mobile Networks (SiMoNe)“ in geeigneter Weise erweitert.

SiMoNe ist ein Link-Level Simulator, der die Evaluation von neuen Algorithmen und Parametervariationen im Kontext realistischer Szenarien ermöglicht. Des Weiteren wurde ein geeignetes realistisches Simulationsszenario eines Mobilfunknetzes, basierend auf dem „COST IC 1004 Urban Hannover Scenario“, geschaffen. Hierfür wurde ein Videodienst definiert, der von den realistisch in der Stadt verteilten Nutzern eines Mobilfunknetzbetreibers angefragt werden kann.

Abhängig von der Popularität des Dienstes, der Verteilung der Nutzer und der Empfangssituation, entscheidet das Netz, welche der drei Übertragungsschichten den einzelnen Nutzer versorgt. Die Auswertung umfasst verschiedene Konfigurationen der verfügbaren Übertragungsschichten und variierende Popularitäten des Videodienstes.

Im Rahmen des Vortrags werden zunächst die grundlegenden Elemente des feMBMS-Systems und des Link-Level Simulators SiMoNe vorgestellt. Zusätzlich werden Aspekte der Integration des feMBMS-Systems in SiMoNe dargelegt und das Simulationsszenario wird eingeführt. Anhand der Simulationsergebnisse wird die Leistungsfähigkeit der einzelnen Übertragungsschichten verdeutlicht.


Über Lucca Richter

Lucca Richter schloss 2015 das Studium der Elektrotechnik an der Technischen Universität Braunschweig ab. In seiner Masterarbeit untersuchte er Kanalschätzungsalgorithmen für LTE-Broadcast-Signale.

Seit seinem Abschluss ist Herr Richter am Institut für Nachrichtentechnik der Technischen Universität Braunschweig als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe von Professor Reimers tätig. Seine Forschungsgebiete umfassen die Themen LTE / 5G Broadcast sowie die Konvergenz von Rundfunk- und Mobilfunknetzen.