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通过SMS在GSM网络的WAP协议的性能评估
摘要：移动通信系统努力通过移动终端访问新服务的实施力度广泛扩散推动研究和开
发。这项工作已在欧洲委员会派力奥项目的第五框架研究的框架下进行。它已被考虑，其中每个用户可以直接通过其移动GSM电话以无线应用协议（WAP）的方式访问信息旅游服务。本文研究的是WAP在短消息服务的性能。合适的流量模型已确定和GSM信号配置被选中来在城市提供一级的信息服务。因此它有可能以甲板发送用户所需的延迟来评价WAP。这项研究是特别有趣的，因为它提供了施胶所设想的旅游服务的工具。
1.简介
目前的移动通信系统中所面临的是需要提供到因特网的无线接入。最近出现的解决方案是无线应用协议（WAP）了[ 1 ]，[ 2 ]，允许移动终端有一个小显示屏浏览网页或适当设计的网页中无线标记语言（WML）。WAP协议是独立于空中接口，并允许易于集成多媒体业务和应用customised.dat的。 WAP包含对哪个WML和WML脚本在听筒解释和向用户呈现一个微型gem??的定义。由于移动用户不能使用QWERTY键盘或鼠标，WML文件的结构成一组称为卡的用户交互的明确定义的单元。卡的单个集合称为甲板，所有这一切是内容发送的单元，并由统一资源定位符（URL）识别。装载甲板后，用户代理显示的是第一张卡;然后，用户决定是否继续或者发送下一张不相同的甲板的卡。一些关键方面确实需要通过该服务如下追究：
?频繁分组存在差错的WAP协议的稳健性。 ?超过WAP多媒体服务集成。
?实现服务质量（QoS）的应用在WAP（例如，及时交货请求的WML甲板）取决于使用的移动网络承载业务。
本文重点介绍的最后一个方面，并假定移动通信（GSM）网络采用了全球系统[3]。通过空中接口最小需求，WAP协议也可以在低带宽操作，非IP的GSM承载诸如短消息服
务（SMS），或者非结构化补充服务数据（USSD）信道[4]，[5]。参考到SMS的情况下，特别有趣的是对通过WAP提供的服务的QoS评价是在以下几个方面的基础上：（ⅰ）各SMS消息被限制为最大140字节;（ⅱ）用于传送SMS消息的逻辑信道具有一个慢的吞吐量;（iii）WML甲板被分割在几个连锁短信中;（ⅳ）每个SMS的发送要求设置移动终端和基站之间的连接。因此，这是显而易见的对浏览WML页面与GSM-SMS平均延迟的评价。
这项研究是欧盟委员会5日研究框架之内在HIPS项目内研究的（超互动学习技术的演变ESPRIT的程序的物理空间），它关系到信息社会技术项目被称为个性化访问本地信息和服务，为旅游者（派力奥）。该项目是与意大利的GSM网络运营商合作的。 PALIO旨在为游客提供多媒体服务，促进其在城市的访问。目前，旅游信息，是静态的，主要可通过纸质指南，互联网网站和设在特定的位置信息点获得。派力奥系统建议通过旅游的移动电话的无线接入多媒体进行服务。通过WAP协议的方式，用户将能够通过一个共同的手机获得在城市一级存储在合适的服务器上的所有相关信息。主要实验服务的派力奥考虑游客与位置相关的个性化信息处理系统。
本文代表了相关的多媒体内容，为下一代蜂窝系统以一个有趣的角度对手机浏览进行了初步研究。
2. WAP所考虑的方案
我们设想一个旅游服务支持WAP，WML网页托管在一个合适的WAP服务器在城市层面。最低层的指定是无线WAP协议栈数据报协议（WDP），对应于ISO-OSI参考模型的传输层。因此，WAP可在各种不同的承载业务的网络基础设施支持。让我们再来看在GSM网络的SMS服务;我们已经可以通过所有的GSM网络的支持取得了这样的假设来评估服务在快速部署配置潜能。
GSM标准的设想各种数据格式的短信。在SMS的有效载荷为140字节（包括，如果存在的话，12-13个字节的首标）[5]，[6]。即使SMS通道提供了一个非常低的通过量，它必须被认为是一个WML卡片组使用基于在WAP二进制XML的紧凑二进制表示（标记化的形式）进行编码（可扩展标记语言）的内容格式[7]，因此减少了空中接口上甲板的尺寸。
移动用户和WAP服务器之间的通信通过短消息服务中心（SMSC），其特异于所考虑的服务中所发生的。系统结构示于图1,特设SMSC和本地WAP服务器，以降低网络的响应时间，并以定制WAP服务器内容在地方一级管理的旅游服务被使用。访问服务时，用户必须在其移动电话上设置的SMSC的数目。
用户可以发送一个关于WML平台和短信[ 2 ]的请求给WAP。WAP服务器响应
再以一个合适的报文发送WML甲板（最大报文长度的支持连接短信是255条短信）。在空中接口上的数据报是通过独立专用控制信道（SDCCH）根据[ 7 ]和压缩被分散在短信发送到移动用户（这里假定不涉及电话）的。
SDCCH是根据一个51多帧结构组织而成的信令信道。特别是在本研究中我们认为，每帧（细胞中只有一个载波上）的第一时隙186是传送以下逻辑的GSM下行链路（即从基站到移动用户）信道：FCCH + SCH + BCCH + BCCH + SDCCH / 4 + SACCH / 4 [3]。此外，我们假设一个配置，其中只有四个SDCCH信道，就在51多帧连续四个帧中。根据GSM信道编码方案[8]，我们考虑每个SDCCH突发传送23个信息字节，使约6 SDCCH脉冲串（在给定的SDCCH信道）都必须在空中接口上传送140字节的短信。
在这项研究中，我们只注重SDCCH通行能力却忽视了SDCCH分配的设置时间传达短信。因此，对于每一个WML卡片请求由用户，WAP服务器尽快发送通过一个给定的SDCCH信道的数据报为可用（我们忽略了由SDCCH运输的任何其它信令消息）。答：首先，输入第一 输出（FIFO）的排队方案已经承担了对SDCCH信道的数据报传输。
3.与WAP的移动浏览流量模型
为了通过GSM-SMS来评估WAP的表现，我们把以下下行流量模型作为每个浏览用户。我们假定用户已经开始了一个浏览会话，并且通过给定的SDCCH信道接收WML甲板。在下文中，我们已经适应了型号[9]中考虑到的所有的情形。每个用户有一个开/关下行链路相关联的（即，当用户请求甲板）的有源周期之间的流量发生器交替和空闲相位（对应于暂停在浏览时用户读取所接收的甲板）。该假设是一个空闲阶段的持续时间与平均值的1 /μid=20秒指数分布。
在一个活跃期间，用户浏览了一些的甲板，这是与平均值钕摆出几何分布。参看我们的基于WAP通过GSM-SMS设想的旅游服务，根据我们的设想，每个活跃期（即，浏览的短周期）有2，3和4的甲板。每个甲板被视为是一个数据报被路由到移动用户。在活动期间的数据报文间隔时间为指数分布与均值假设等于1 /μ1 = 5秒。对于这种类型的源的活性因子是ψW =（钕/μA）/（钕/μ+ 1 /μID）和平均数据报到达率λ=μ一个ψ瓦特数据报/秒。当然，参数μ编号，μa和钕主要取决于浏览用户的行为。
我们认为，每一个甲板的平均卡的数量取决于服务类型和用于WAP承载业务。因此，我们的特点是卡长度的分布以字节为单位的测量来超过1000卡不同的WAP服务器的长度。平均卡长度为567字节，而平均值的平方是401340 bytes2卡。这个在字节的卡长度直方图已配备2分布：伽玛分布和帕累托[ 9 ]。伽玛分布具有以下概率密度函数：
根
据拟合过程，我们获得α=4.4843和β=126.6486。
帕累托分布具有以下概率密度函数：
假定K =80个字节（这大约等于最小测量卡长度），我们已嵌合的平均值（=567字节），因此，我们所获得γ= 1.1。拟合程序和卡长度直方图的结果示于图2.从该曲线图中，我们注意到，Pareto分布不允许良好的嵌合，而Gamma分布显示为它是一个很好的解决方案。
我们认为，每甲板卡的数量是用几何平均值数控分布的（合理的值通过GSM-SMS一
个交货及时甲板是NC =3或4张卡/台）。根据空中接口上发送每个WML卡组之前执行内容的编码过程中，我们假设的80％的平均甲板长度减少（保守的估计[7]）。
4.性能分析
下行链路性能分析，提出在本节评估的平均延迟的数据报，TDTG，如涉及每SDCCH信道，Mw为WAP浏览的用户数量的功能。 在此研究中，我们认为这是一个数据报中的“数据包”，其中每个的当量数除以分组表示在四个上的SDCCH信道（即，一个时隙发送的信息内容连续的帧）。因此，每个分组传送23x4信息字节。
数据报的流量源对应下行到每个用户的浏览。每个源可以通过2状态马尔可夫调制泊松过程（MMPP）来近似，如果我们作一个假设，那么在活动期和空闲阶段所花费的时间是呈指数在第三部分给出的均值分布的。因此，所得到的交通源的调制处理被示于图3;过渡发生在多帧周期的末尾。因此，我们采取了以下系统模型[10]：2-?MMPP/ D / 1，其中：Σ2-?MMPP代表与2状态MMPP到达过程每个MMdownlink流量来源聚集与特征如前面的部分说明的长度的数据D是确定性的分组业务的时间; “1”意味着只有一个分组可以为每个复帧被发送。
我们已经嵌入模型到多帧结束时刻。因此，我们已修改的方式在文献[10]，由于考虑到该分组具有化合物到达过程中因两个帐户数据报的生成过程和在分组的长度可变。因此，该分组到达处理的特征在于通过以下概率生成矩阵。
得出结论：
μa 是在活动期间的平均数据包到达率
L（z）的为数据报的报文长度的概率母函数（在这种情况下压缩甲板的长度被视为） TMF是多帧持续时间
P12= TMFμa / Nd为源叶中的TMF的活性相的概率 P11=1-P12
P21= TMFμid是源叶中的TMF空闲阶段的概率 P22=1-P21
根据（3）和[10]，我们得到Tdtg以下表达式：
在ρ=λtmfmwld尔朗（LD在分组数据报的长度）是交强度由MW用户和参数λ1”（1）和ξΜW（1）表达式过于复杂被发现在[ 10 ]。稳定的原因交强荷载ρ必须低于1。
5.结果
本节介绍的在交通模型和分析的基础上，得到的结果是在前面的章节中概述的方法。图4显示的平均数据包延迟行为，tdtg，作为一个移动终端，同时决定了浏览WAP功能的多少每信道，MW。这些结果已通过公式（4），并通过根据数控 Nc = 3或三段在分组数据报长度的统计特征使用4卡/甲板（相应地，每个数据包的平均数，即一个甲板，等于4.3，5.5、平均平方值等于29.4，50.8）。此图显示三例为平均数据报每活动期，即数量、Nd＝2，3和4还有平均数据包延迟的增加分子量。当然，更大的 Nd 和Nc数控大平均数据包的延迟（例如，在案例和Nd = 4，我们tdtg接近4的MW = 5 和 Nd =4卡/数控甲板和MW = 8合 Nd = 3卡/甲板）。
值得注意的是，由于tdtg代表的是可用容量的数据包延迟。一个额外的延迟由于连接设置为每个短信的传输数据分割也存在。在考虑网络配置与本地SMSC，我们大致可以估计每个短信的连接建立时间约等于两帧（一多帧的请求和一个响应）和1短信是平均每卡。总之，图4中所示的图可能是有用的，以显示WAP在GSM短消息中可实现的服务质量水平。根据这些结果，它可以设计的旅游服务本研究设想如下：（i）的GSM运营商的GSM号码标注：信令信道具有足够的质量水平提供服务（即，tdtg低于规定价值，例如4秒）；（ii）为服务供应商：定义每一个甲板的卡的数量，使每个用户可以得到的甲板上没有恼人的延误。在图4中所示的结果突出显示了GSM-SMS服务是为了为支持WAP。进一步的研究需要考虑的情况有，通用分组无线服务（GPRS）和相关的分组交换网络元素（GSM阶段2 +）用于传达WAP数据报。。