Steuerung der Datenübertragung in öffentlichen zellularen Funknetzen im Kontext telemedizinischer Anwendungen:
Gespeichert in:
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|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Potsdam
Univ. Potsdam
2013
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 MOTIVATION UND THESEN 2
1.2 AUSRICHTUNG DER ARBEIT 4
1.3 GLIEDERUNG DER ARBEIT 6
2 GRUNDLAGEN 7
2.1 SELBSTADAPTIVE SYSTEME 8
2.2 GRUNDLEGENDE MODELLE FUER KOMMUNIKATIONSNETZE 9
2.2.1 HORIZONTALE SCHICHTUNG DES PROTOKOLLSTAPELS 9
2.2.2 HORIZONTALE UND VERTIKALE SCHICHTUNG DES PROTOKOLLSTAPELS 10
2.3 KOMMUNIKATION IN OEFFENTLICHEN ZELLULAREN FUNKNETZEN 11
2.3.1 ARCHITEKTUR DER PAKETVERMITTELTEN DOMAENE 11
2.3.2 VERWALTUNGSEINHEITEN IN ZELLULAREN FUNKNETZEN 12
2.3.3 KENNUNGEN INNERHALB ZELLULARER FUNKNETZE 13
2.3.4 PROTOKOLLE DER NUTZERSCHNITTSTELLE 14
2.3.4.1 GPRS-MOBILITAETSMANAGEMENT 15
2.3.4.2 RRC-PROTOKOLL IM UTRAN 16
2.3.5 AUSWAHL VON ZELLEN IM NETZWERK 18
2.3.5.1 GSM-NETZ 18
2.3.5.2 UMTS-NETZ 19
2.3.5.3 HANDOVER 20
2.4 WELLENAUSBREITUNG 20
2.4.1 AUSBREITUNGSERSCHEINUNGEN 20
2.4.2 AUSBREITUNG VON WELLEN IN DER LUFT 21
2.4.3 STOERUNGEN BEIM EMPFANG 21
2.5 ERMITTLUNG VON UEBERTRAGUNGSPARAMETERN 22
2.5.1 DEFINITION RELEVANTER BEGRIFFE 22
2.5.2 KLASSIFIZIERUNG VON METHODEN FUER MESSUNGEN IN NETZWERKEN 23
2.5.3 MODELL DES UEBERTRAGUNGSPFADES 24
2.5.4 ABSTAND AUFEINANDERFOLGENDER DATENPAKETE 25
2.5.5 MESSUNG MIT PAKETPAAREN 27
2.6 WAHRSCHEINLICHKEITSRECHNUNG UND STATISTIK 29
2.6.1 BEGRIFFE UND DEFINITIONEN 29
2.6.2 MITTELWERTE VON STICHPROBEN 29
2.6.3 QUANTILE VON STICHPROBEN 30
2.6.4 EXPONENTIELLE GLAETTUNG 32
2.6.5 LINEARE REGRESSION 33
V
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INHALTSVERZEICHNIS
3 MODELLBASIERTE STEUERUNG DER DATENUEBERTRAGUNG 35
3.1 DAS FONTANE PROJEKT 36
3.2 SYSTEMANALYSE 38
3.2.1 DATENUEBERTRAGUNG IN TELEMEDIZINSYSTEMEN 38
3.2.2 KOMMUNIKATIONSSTRUKTUR IM FONTANE PROJEKT 38
3.2.3 MEDIZINISCHE DATEN UND IHRE PRIORISIERUNG 40
3.2.4 SYSTEMARCHITEKTUR FUER DAS FONTANE PROJEKT 41
3.3 SYNCHRONISATION DER DATENUEBERTRAGUNG INNERHALB EINES ENDGERAETES 42
3.3.1 ANWENDUNG DES MAPE-K-MODELLS 42
3.3.2 AUFTEILUNG DER VERFUEGBAREN UEBERTRAGUNGSRATE 43
3.3.3 UEBERWACHUNG DER DATENUEBERTRAGUNG 44
3.3.3.1 UEBERWACHUNG DES FUNKMODEMS 44
3.3.3.2 UEBERWACHUNG DES PROTOKOLLSTAPELS 46
3.3.3.3 UEBERWACHUNG DES UEBERTRAGUNGSPFADES 46
3.3.4 KOMMUNIKATIONSMODELL 47
3.3.4.1 MODELL DES FUNKMODEMS 47
3.3.4.2 MODELL DES PROTOKOLLSTAPELS 48
3.3.4.3 MODELL DES UEBERTRAGUNGSPFADES 49
3.3.4.4 ZUSAMMENFUEHRUNG DER TEILMODELLE 51
3.3.5 IMPLEMENTIERUNG 52
3.4 SYNCHRONISATION DER DATENUEBERTRAGUNG VON ENDGERAETEN IM NETZWERK 55
3.5 VERBESSERUNG DER EFFIZIENZ IM PROTOKOLLSTAPEL 57
3.5.1 EFFIZIENTE KOMMUNIKATION 57
3.5.2 BETRACHTUNG DER EFFIZIENZ AM BEISPIEL VON TCP 58
3.5.3 ANSATZ ZUR VERBESSERUNG DER EFFIZIENZ AM BEISPIEL VON TCP 60
3.6 ZUSAMMENFASSUNG 61
4 TESTUMGEBUNG 63
4.1 VERWENDETE HARDWARE 64
4.2 VERWENDETE SOFTWARE 65
4.3 GENAUIGKEIT DER ZEITMESSUNGEN 66
4.3.1 EIGENSCHAFTEN DER ZEITMESSUNG 66
4.3.2 EINFLUSS DER PRIORITAET DER ANWENDUNG AUF DIE ZEITMESSUNG 68
4.3.3 EINFLUSS DER LEISTUNGSREGLUNG DES PROZESSORS AUF DIE ZEITMESSUNG
... 70
4.4 MESSUNGEN MIT VERSCHIEDENEN TRANSPORTPROTOKOLLEN 71
4.5 REFERENZMESSUNG 72
4.5.1 INFORMATIONEN AUS DEM PROTOKOLLSTAPEL 72
4.5.2 EIGENSCHAFTEN DER BERECHNETEN DATENUEBERTRAGUNGSRATEN 73
5 ANALYSE DER INFORMATIONEN VOM FUNKMODEM 77
5.1 ZUGRIFFSTECHNOLOGIE UND UEBERTRAGUNGSVERFAHREN 78
5.2 ERKENNUNG VON ZELLWECHSELN 79
5.2.1 ZELLWECHSEL INNERHALB DES GSM-NETZES 79
5.2.2 ZELLWECHSEL INNERHALB DES UMTS-NETZES 81
5.2.3 ZELLWECHSEL ZWISCHEN GSM- UND UMTS-NETZ 83
5.2.4 ERGAENZENDE BEOBACHTUNGEN 84
5.2.5 ERGEBNIS DER ANALYSE 86
5.3 VORHERSAGE VON ZELLWECHSELN 89
5.3.1 DIFFERENZEN DER SIGNALLEISTUNG UND DER SIGNALQUALITAET 90
VI
INHALTSVERZEICHNIS
5.3.1.1 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN PEGELDIFFERENZEN UND ZELL
WECHSELN . 90
5.3.1.2 EIGENSCHAFTEN DER DIFFERENZEN DES CL-KRITERIUMS IM GSM-NETZ 90
5.3.2 VORHERSAGE VON ZELLWECHSEL IM GSM-NETZ 92
5.3.2.1 EIGENSCHAFTEN DER FUER DIE VORHERSAGE VERWENDETEN PEGELDIF
FERENZEN 92
5.3.2.2 MODELLE ZUR VORHERSAGE VON ZELLWECHSELN IM GSM-NETZ ... 93
5.4 KONTROLLMESSUNG 94
5.4.1 ERKENNUNG VON ZELLWECHSELN 94
5.4.2 VORHERSAGE VON ZELLWECHSELN IM GSM-NETZ 96
5.5 ZUSAMMENFASSUNG 99
6 ANALYSE DER INFORMATIONEN VOM PROTOKOLLSTAPEL 101
6.1 AUFBAU EINER VERBINDUNG 102
6.2 ABBAU EINER VERBINDUNG 102
6.3 WIEDERHERSTELLUNG EINER VERBINDUNG 103
6.4 KLASSIFIZIERUNG DER BEOBACHTETEN PROBLEME 105
6.5 WEITERE BEOBACHTUNGEN 106
6.6 ZUSAMMENFASSUNG 106
7 ANALYSE DER ENDE-ZU-ENDE MESSUNGEN DER DATENUEBERTRAGUNGSRATE 109
7.1 EINFACHE ENDE-ZU-ENDE MESSUNGEN 110
7.1.1 MESSAUFBAU 110
7.1.2 ERSTES EXPERIMENT 112
7.1.2.1 ZEITLICHE DARSTELLUNG DER MESSUNGEN 112
7.1.2.2 VERTEILUNG DER MESSWERTE 114
7.1.2.3 AUSWERTUNG 118
7.1.3 FUENFTES EXPERIMENT 119
7.1.3.1 ZEITLICHE DARSTELLUNG DER MESSUNGEN 119
7.1.3.2 VERTEILUNG DER MESSWERTE 119
7.1.3.3 AUSWERTUNG 125
7.2 VERBESSERTE ENDE-ZU-ENDE MESSUNGEN 125
7.2.1 MESSAUFBAU 125
7.2.2 EIGENSCHAFTEN DER MESSWERTE 127
7.2.2.1 ZEITLICHER VERLAUF DER MESSWERTE 127
7.2.2.2 VERTEILUNG DER MESSWERTE 128
7.2.2.3 DIFFERENZEN ZWISCHEN AUFEINANDERFOLGENDEN MESSUNGEN .... 129
7.2.2.4 UMLAUFZEITEN 131
7.2.2.5 GUELTIGKEITSDAUER DER EINZELNEN MESSWERTE 132
7.2.2.6 ZUSAMMENHANG VON UMLAUFZEIT UND GUELTIGKEITSDAUER .... 134
7.2.3 FILTERUNG DER EMPFANGENEN MESSWERTE 134
7.2.3.1 EINHALTUNG DER REIHENFOLGE DER MESSUNGEN 135
7.2.3.2 BEGRENZUNG DER MAXIMALEN GUELTIGKEITSDAUER 135
7.2.3.3 BESEITIGUNG VON AUSREISSERN 136
7.2.4 GLAETTUNG DER GEFILTERTEN MESSWERTE 140
7.2.4.1 GLEITENDER ARITHMETISCHER MITTELWERT 143
7.2.4.2 EXPONENTIELLE GLAETTUNG 146
7.2.4.3 EXPONENTIELL GEWICHTETE GLAETTUNG MIT VARIABLEM FAKTOR . . . 148
7.2.5 AUSWERTUNG 153
7.3 KONTROLLMESSUNG 153
VII
INHALTSVERZEICHNIS
7.3.1 EIGENSCHAFTEN DER MESSWERTE 154
7.3.1.1 ZEITLICHER VERLAUF DER MESSWERTE 154
7.3.1.2 VERTEILUNG DER MESSWERTE 154
7.3.1.3 DIFFERENZEN ZWISCHEN AUFEINANDERFOLGENDEN MESSUNGEN .... 156
7.3.1.4 UMLAUFZEITEN 157
7.3.1.5 GUELTIGKEITSDAUER DER EINZELNEN MESSWERTE 158
7.3.1.6 ZUSAMMENHANG VON UMLAUFZEIT UND GUELTIGKEITSDAUER .... 159
7.3.2 FILTERUNG DER EMPFANGENEN MESSWERTE 160
7.4 ZUSAMMENFASSUNG 162
8 SYNCHRONISATION DER ENDGERAETE IM NETZWERK 163
8.1 PROTOKOLL ZUR STEUERUNG DES DATENVERKEHRS 164
8.2 ERMITTLUNG DER SCHWELLWERTE FUER DIE DATENPRIORITAET 166
8.3 SIMULATION DER SYNCHRONISATION DER MOBILEN ENDGERAETE 168
8.4 ZUSAMMENFASSUNG 170
9 VERWANDTE ARBEITEN 171
9.1 TELEMEDIZINSYSTEME UND OEFFENTLICHE ZELLULARE FUNKNETZE 172
9.1.1 ANFORDERUNGEN AN TELEMEDIZINISCHE SYSTEME 172
9.1.2 PRIORISIERUNG MEDIZINISCHER DATEN 173
9.1.3 UEBERTRAGUNG MEDIZINISCHER DATEN IN OEFFENTLICHEN ZELLULAREN NETZEN
. . 174
9.1.4 NUTZUNG VON ORTSINFORMATIONEN IM TELEMEDIZINISCHEN UMFELD 175
9.2 ADAPTIVE SYSTEME 176
9.2.1 AUTONOME DATENVERARBEITUNG 176
9.2.2 SELBSTADAPTIVE SOFTWARE 177
9.2.3 VORHERSAGE DER VERFUEGBARKEIT VON RESSOURCEN 178
9.3 RESSOURCENVERWALTUNG 179
9.4 MODELLIERUNG VON ZELLULAREN NETZWERKEN 180
9.5 MESSUNG DER VERFUEGBAREN UEBERTRAGUNGSRATE IN KOMMUNIKATIONSNETZEN
.... 181
9.5.1 MESSWERKZEUGE 182
9.5.2 VERGLEICH VON METHODEN UND WERKZEUGEN 186
9.5.3 EINFLUSSFAKTOREN, DENEN DIE MESSUNGEN UNTERLIEGEN 187
9.6 EFFIZIENZ IM PROTOKOLLSTAPEL 187
9.6.1 TCP IN FUNKNETZEN DER ZWEITEN UND DRITTEN GENERATION 187
9.6.2 VERBESSERUNG DER EFFIZIENZ VON TCP IN FUNKNETZEN 189
9.6.3 TCP UND NETZWERKKODIERUNG 191
10 ERGEBNISSE DER ARBEIT UND AUSBLICK 195
10.1 ERGEBNISSE DER ARBEIT 196
10.2 THESEN DER ARBEIT 196
10.3 AUSBLICK 197
10.3.1 ANALYSE DER INFORMATIONEN VOM PROTOKOLLSTAPEL 197
10.3.2 KEINE DATENUEBERTRAGUNG TROTZ NETZVERBINDUNG? 198
10.3.3 PRAKTISCHE ERPROBUNG DES SYSTEMS 198
10.3.4 ANWENDUNG DES GPRM 199
LITERATURVERZEICHNIS 201
ABBILDUNGS VERZEICHNIS 213
VIII
INHALTSVERZEICHNIS
TABELLENVERZEICHNIS 217
ALGORITHMENVERZEICHNIS 219
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS 221
|
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