Performance Analysis of an LTE-4G Network Running Multimedia Applications

Abstract

ABSTRACT: An increase in the demand for very low latency and QoS satisfaction of the current bandwidth greedy multimedia applications over cellular and mobile devices is on the rise, which brought about the latest step in the UMTS family to develop LTE by the 3GPP. LTE is a new wave of frequency for the current 4G network that is an All-IP based radio frequency. Meaning that, all applications contending the network have to share the same narrow band IP-based network. In this thesis, we are interested in performances of LTE-4G Network running multimedia applications based on some QoS parameters. Our research was conducted using OPNET Network Simulator. We study the behavior of VoIP and Video Conferencing applications over LTE at static position of the nodes and when the nodes are moving at speed of 30 m/s using a standard Random Waypoint Mobility Model from OPNET We went further in our study to investigate how these multimedia applications respond to different degree of congestions most especially when NGBR applications like Ftp and Http are contending the channel with the GBR bearers. We finally study the various class of ToS defined in the LTE network to see how this can aid the QoS performance of multimedia applications on the network. Our results show that sometimes, mobile nodes give better packet end-to-end delay and Mean Opinion Score than the corresponding static nodes because of the HARQ retransmission given up in the mobile node case for VoIP application. Furthermore, our simulation showed that Video Conferencing application sometimes gives less delay at mobile nodes that static nodes because of accumulation of traffics at the static nodes that lead to poor end-to-end performance and high delay variation. We also found out in our study that the present of best effort traffics in the narrow band LTE network caused VoIP and Video Conferencing applications to give low QoS performances while the LTE traffic classes’ standard in 3GPP improve the QoS of these multimedia applications over LTE network. Keywords: LTE, QoS, GBR, NGBR, VoIP, Video Conferencing.

………………………………………………………………………………………………………………………… OZ: Çok düşük gecikme ve hücresel ve mobil cihazlar üzerinden mevcut bant genişliği açgözlü multimedya uygulamaları QoS memnuniyeti için talep artışı 3GPP tarafından LTE geliştirmek için UMTS ailesinin üzerinde son adımı getirildi. LTE All-IP tabanlı radyo frekans akımı 4G ağ için frekansı yeni bir dalgadır.Ağ yarışma tüm uygulamaları aynı dar bant IP tabanlı ağ paylaşmak zorunda anlamına gelir. Bu tezde, bazı QoS parametrelerine dayalı multimedya uygulamaları çalıştıran LTE-4G Ağı performansları ilgilendirir. Bizim araştırma OPNET Ağ Simülatörü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Biz düğüm statik pozisyonda LTE üzerinden VoIP ve Video Konferans uygulamaları davranışlarını incelemek ve düğümleri OPNET bir standart Rastgele Noktası Hareketlilik Modeli kullanılarak 30 m / s hızında hareket ettirmek için çalıima yaptık. Biz bu multimedya uygulamaları FTP ve HTTP gibi NGBR uygulamalar GBR taşıyıcıları ile kanal yarışma çoğu özellikle tıkanıklığı farklı derecesi nasıl yanıt araştırmak için bizim çalışmamızda da ileri gitti. Biz nihayet bu ağda multimedya uygulamaları QoS performansını nasıl yardımcı olduğunu görmek için LTE ağı tanımlanan ToS çeşitli sınıfını çalışmasını yaptık Bizim sonuçlarımız, mobil düğümler çünkü VoIP uygulaması için mobil düğüm durumda vazgeçmiş HARQ yeniden iletimin daha iyi paket uçtan uca gecikme ve ilgili statik düğümler daha Mean Opinion Score verdiklerini göstermektedir. Ayrıca, simülasyon Video Konferans uygulama bazen mobil düğümleri biraz gecikme.