Modellierung von netzwerksteuerbaren Gerätezur-Geräte-Kommunikationen in SimuLTE

In der Long Term Evolution-Advanced (LTE-A) ermöglichen netzwerkgesteuerte Gerätezur-Geräte (D2D) Kommunikationen, dass Benutzergeräte (UEs) direkt kommunizieren, ohne dass der Evolved Node-B in die Datenweiterleitung einbezogen wird, während letzterer weiterhin die Kontrolle über die Ressourcenallokation behält. Das oben genannte Paradigma ermöglicht reduzierte Latenzen für die UEs und eine erhöhte Ressourceneffizienz für den Netzwerkbetreiber und wird daher als Unterstützung für mehrere Dienste, von Maschinenkommunikation bis hin zu Fahrzeugkommunikationen, angesehen. D2D-Kommunikationen bringen Forschungsherausforderungen mit sich, die die Leistung von Anwendungen und Protokollen auf höheren Ebenen beeinträchtigen könnten. Daher stellen Simulationen ein wertvolles Werkzeug zur Bewertung dieser Aspekte dar. Die Simulation von D2D-Funktionen kann jedoch zusätzliche Rechenlast für die Simulationsumgebung verursachen. Zu diesem Zweck ist eine sorgfältige Modellierung erforderlich, um den Rechenaufwand zu reduzieren. In diesem Papier beschreiben wir unsere Modellierung von netzwerksteuerbaren D2D-Kommunikationen in SimuLTE, einer systemweiten LTE-A-Simulationsbibliothek, die auf OMNeT++ basiert. Wir beschreiben die Kernmodellierungsentscheidungen von SimuLTE und zeigen, wie diese eine einfache Erweiterung auf D2D-Kommunikationen ermöglichen. Darüber hinaus beschreiben wir im Detail die Modellierung spezifischer Probleme, die bei D2D-Kommunikationen auftreten, wie z. B. Zeitplanung mit Frequenzwiederverwendung, Wechsel der Verbindungsart und Broadcast-Übertragung. Wir dokumentieren die rechnerische Effizienz unserer Modellierungsentscheidungen und zeigen, dass die Simulation von D2D-Kommunikationen nicht komplexer ist als die Simulation klassischer zellularer Kommunikationssysteme vergleichbarer Größenordnung. Die Ergebnisse zeigen, dass die größte Rechenlast der D2D-Kommunikation in der Schätzung der Qualität des Sidelink-Kanals liegt. Wir zeigen, dass SimuLTE es ermöglicht, das Zusammenspiel zwischen D2D-Kommunikation und der End-to-End-Leistung von UDP- und TCP-basierten Diensten zu bewerten. Darüber hinaus bewerten wir die Genauigkeit der Verwendung eines binären Interferenzmodells zur Frequenzwiederverwendung und evaluieren den Kompromiss zwischen der Ausführungsgeschwindigkeit und der Genauigkeit bei der Modellierung der Empfangswahrscheinlichkeit.