กลไกการปรบระยะเวลา Timeout เพอควบคมความคบคงและ ลดจ านวนสญญาญควบคมในโครงขายเคลอนทยคท 3

พงศกร ดวงเกษม

วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวศวกรรมคอมพวเตอรและโทรคมนาคม คณะวศวกรรมศาสตร

มหาวทยาลยธรกจบณฑตย พ.ศ. 2556

DPU

Adaptive RRC Timeout Mechanism for Congestion Control and Signaling Storm Reduction in 3G Network

Pongsakorn Duangkasem

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering

Department of Computer and Telecommunication Faculty of Engineering, Dhurakij Pundit University

2013

DPU

ค

หวขอวทยานพนธ กลไกการปรบระยะเวลา Timeout เพอควบคมความคบคงและลดจ านวน

สญญาญควบคมในโครงขายเคลอนทยคท 3

ชอผเขยน พงศกร ดวงเกษม

อาจารยทปรกษา อาจารย ดร.ชยพร เขมะภาตะพนธ

อาจารยทปรกษารวม อาจารย ดร.ธนญ จารวทยโกวท

สาขาวชา วศวกรรมคอมพวเตอรและโทรคมนาคม

ปการศกษา 2556

บทคดยอ

การใชงานโทรศพทเคลอนทแบบสมารทโฟนมการเตบโตอยางรวดเรว สงผลให

ผใหบรการเครอขายโทรศพทเคลอนท ประสบปญหา Signaling Storm อนเปนผลมาจากพฤตกรรมในการใชงาน Data service อยางตอเนอง และกลไก fast dormancy ทมงลดการใชพลงงานของเครองสมารทโฟน จะเปลยนสถานะ Radio Resource Control Protocol (RRC) เพอลดอตราการบรโภคพลงงานจากแบตเตอรของเครองสมารทโฟน สงผลใหเกดการเปลยนสถานะของ RRC บอยครงขน ซงในการเปลยนสถานะนน จะมการสรางสญญาณควบคมจ านวนมาก

จากการศกษา พบวาสมารทโฟนทซงใชระบบปฏบตการ Android มจ านวนการสรางสญญาณควบคมจ านวนมากกวาสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS งานวจยนน าเสนอกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของการเปลยนสถานะของโพรโตคอล RRC ใหเหมาะสม โดยพจารณาจากปรมาณความคบคงของเครอขายและชนดของระบบปฏบตการของสมารทโฟน โดยจะก าหนดระยะเวลา Timeout ใหนานขน เมอเครอขายมความคบคงมาก เพอใหสมารทโฟนคงอยในสถานะ RRC นานขน ลดการเปลยนแปลงสถานะของโพรโตคอล RRC ท าใหสญญาณควบคมลดจ านวนลง โดยระบบจะพจารณาระบบปฏบตการของสมารทโฟนเพอปรบระยะเวลา Timeout ทนานกวาใหแกระบบปฏบตการทมการสรางสญญาณมากกวา อยางไรกตามเทคนคทน าเสนอจะเพมการอตราการบรโภคพลงงานของแบตเตอรของเครองสมารทโฟน

จากแบบจ าลองการท างานพบวากลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของโพรโตคอล RRC ชวยลดปรมาณสญญาณในเครอขายลงได 29.74 - 37.08 เปอรเซนต ท าใหชวยลดโอกาสทจะเกดความคบคงของสญญาณควบคมในเครอขายได แตจะเพมการใชพลงงานของเครองโทรศพทเคลอนทขน 30.76 - 58.25 เปอรเซนต

ฆ

DPU

ง

Thesis Title Adaptive RRC Timeout Mechanism for Congestion Control and Signaling Storm Reduction in 3G Network Author Pongsakorn Duangkasem Thesis Advisor Chaiyaporn Khemapatapan, Ph.D Co-Thesis Advisor Tanun Jaruvitayakovit, Ph.D Department Computer and Telecommunication Engineering Academic Year 2013

ABSTRACT

The rapid growth of smartphone usage causes the mobile network operators face a

signaling storm problem. As a result of the behavior of continuous use the data service and the

fast dormancy mechanisms that aim to reducing the power consumption of smartphone with fast

RRC state demotion. However it makes more often state transition and generates more control

signaling, causing congestion of network signal.

Research results indicated that smartphones Android’s generates more signaling than

iOS’s smartphone. This paper presents a mechanism to dynamically adjust the timeout of RRC

state transition by considering the overall load of the network and take into account the operating

system of smartphones. If the network congested, system will set the longer RRC timeout to

smartphones. In order to let smartphones remained in the active state to reduce the transition of

state, as the result the signaling will be decreased. The operating system of a smartphone that

generated more signals will adjust the longer timeout period than the operating system that

generated less signals. However, this technique will increase the battery power consumption of

the smartphones.

Simulation result found that the proposed mechanism can reduce the amount of signal

by 29.74 - 37.08 percent. As the result, the congestion of signaling could be reduced. However,

the battery consumption will increase 30.76 - 58.25 percent.

DPU

จ

กตตกรรมประกาศ

วทยานพนธฉบบนสามารถส าเรจลลวงไดอยางสมบรณ ดวยความกรณาเปนอยางยงจาก อาจารย ดร.ธนญ จารวทยโกวท อาจารยทปรกษารวมวทยานพนธรวม ทคอยใหค าแนะน า ค าปรกษา ตลอดจนแนวทางในการแกไขปญหาตางๆ และขอขอบคณ อาจารย ดร.ชยพร เขมะภาตะพนธ อาจารยทปรกษาวทยานพนธทใหขอคดเหนและค าแนะน าทเปนประโยชนตองานวจย และเอาใจใสนกศกษาเสมอมา

ขอขอบคณ อาจารย ดร.ประศาสน จนทราทพย และ อาจารย ดร.ณรงคเดช กรตพรานนท กรรมการสอบวทยานพนธ ทสละเวลามาเปนกรรมการสอบวทยานพนธและใหค าแนะน าทเปนประโยชนตองานวจย อกทง ขอขอบคณอาจารยผประสทธประสาทวชาความรทกทานทไมไดเอยนามมา ณ ทน และขอบคณเจาหนาททกทานทชวยด าเนนเรองตางๆ ใหเปนอยางด

ขอขอบคณผบงคบบญชา และเพอนรวมงานของผวจย ทคอยใหการสนบสนนและใหความอนเคราะหอปกรณทใชในการวจย

ขอขอบคณเพอนๆ พๆ นองๆ วศวกรรมคอมพวเตอรและโทรคมนาคม ทกๆ คน ทคอยชวยเหลอกนมาตลอด

ขอขอบคณมหาวทยาลยธรกจบณฑตย ทายสดนขอขอบคณ คณพอ คณแม ตลอดจนทกคนในครอบครวของผวจย ทคอยให

ก าลงใจ และสนบสนนผวจยในทกๆ ดาน ตลอดระยะเวลาการศกษาจวบจนส าเรจการศกษา

พงศกร ดวงเกษม

DPU

ฉ

สารบญ

หนา บทคดยอภาษาไทย …………………………………………………………………………. ฆ บทคดยอภาษาองกฤษ………………………………………………………………………. ง กตตกรรมประกาศ………………………………………………………………………….. จ สารบญตาราง.……....……………………………………………………………………… ซ สารบญภาพ…………………..………………………………………………………….…. ฌ บทท 1. บทน า………………………………………………………………………..……… 1 1.1 ทมาและความส าคญของปญหา..…………………………………………….. 1 1.2 วตถประสงคของงานวจย...………………………………………………….. 4 1.3 ขอบเขตของงานวจย…………………………………………………………. 5 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ...………………………………………………... 5 1.5 เครองมอทใชในงานวจย…………………………………………………….. 6 1.6 แผนการด าเนนงาน...……………………………………………………….. 8 2. แนวคด ทฤษฎ และผลงานวจยทเกยวของ…………..……………………………… 9 2.1 ระบบโทรศพทเคลอนท…...………………………………………………… 9 2.2 สถาปตยกรรมของเทคโนโลยไวดแบนดซดเอมเอ……………...…………… 11 2.3 โปรโตคอลอารอารซ………………………………………………………… 13 2.4 กลไกฟาสดอรมแมนซ…………………………………………………….… 14 2.5 โปรแกรม AT&T Application Resource Optimizer (ARO) ……….………. 18 2.6 งานวจยทเกยวของ…………………………………………………………… 22 3. ระเบยบวธวจย……………………………………………………………………… 28 3.1 แนวทางการวจยและพฒนา………………………………………………….. 28 3.2 ภาพรวมของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซ……….. 29 3.3 การวเคราะหพฤตกรรมการสรางสญญาณของระบบปฏบตการ…..……..….. 30 3.4 แบบจ าลองการวเคราะหการก าหนดสถานะอารอารซ…..…..……………….. 36 3.5 การปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซในระหวางการใชงาน….…. 49

DPU

ช

สารบญ (ตอ)

บทท หนา 3.6 แบบจ าลองการท างานของระบบ……………………..…………………..….. 59 4. ผลการทดลอง….…………………………………………………………………… 63 4.1 ขอก าหนดและตวแปรทใชในการจ าลองระบบ……………………..……….. 63 4.2 การวเคระหผลของกลไกทน าเสนอเมอเปรยบเทยบกบกลไกแบบคงท

ในกรณทระบบมสดสวนของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการตางๆ แตกตางกน…………………………………………………………………..

65 4.3 การวเคระหผลของกลไกทน าเสนอเมอเปรยบเทยบกบกลไกแบบคงท

ในกรณทระบบมความคบคงของสมารทโฟนทใชงานทแตกตางกน….……..

72 5. สรปผล และขอเสนอแนะ…..……………………………………………………… 79 5.1 สรปผลการวจย………………………………………………………….…... 79 5.2 ปญหาอปสรรคและขอจ ากดของระบบ……………………………………… 81 5.3 ขอเสนอแนะ………………………………..……………………………….. 81 บรรณานกรม……………………………………………………………………………….. 83 ภาคผนวก…………………………………………………………………………………… 86

ก การตรวจสอบความถกตองของแบบจ าลองในการวเคราะหการก าหนดสถานะ อารอารซ………......................………......................………….....................…

87

ข การตรวจสอบความถกตองของการท างานของระบบโครงขายโทรศพทเคลอนท ยคท 3 ……………………...……………………………………………………

88

ประวตผเขยน…………………………………………………………………………..…… 91

DPU

ซ

สารบญตาราง

ตารางท หนา 1.1 แผนการด าเนนงานวจย………………………………………………………….. 7 2.1 การก าหนดคาตวแปรจ านวนสญญาณควบคมทเกดขนจากการเปลยน

สถานะตางๆ……….……………………………………………………………

17 2.2 การใชพลงงานของยอในระหวางใชงานในสถานะอารอารซตางๆ……………… 18 2.3 เปรยบเทยบคณสมบตของงานวจยทเกยวของกบงานวจยทน าเสนอ……….....… 27 3.1 การกรองขอมลทไมตองการส าหรบระบบปฏบตการ iOS …..………………….. 37 3.2 การกรองขอมลทไมตองการส าหรบระบบปฏบตการ Android .............……….. 37 3.3 การก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงทในแตละสถานะ………..……………... 43 3.4 จ านวนการเปลยนสถานะอารอารซโดยเฉลยของระบบปฏบตการตางๆ ……….. 46 3.5 จ านวนสญญาณควบคมจากการเปลยนสถานะอารอารซโดยเฉลยใ……..………... 47 3.6 การก าหนดระดบของระยะเวลา Timeout……………………………………….. 55

3.7 การก าหนดระยะเวลา Timeout ตามเกณฑความคบคง.………..………..……..… 55 3.8 การก าหนดระดบของระยะเวลา Timeout กรณความคบคงของระบบต ากวาเกณฑ 56 3.9 การก าหนดระดบของระยะเวลา Timeout กรณความคบคงของระบบมากกวา

เกณฑระดบท 1………..………..……..…………………………………………

56 3.10 การก าหนดระดบของระยะเวลา Timeout กรณความคบคงของระบบมากกวา

เกณฑระดบท 2………..………..……..…………………………………………

57 4.1 สรปผลการทดลองเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน…… 71 4.2 สรปผลการทดลองเครอขายทมความคบคงแตกตางกน…………………….…… 78

DPU

ฌ

สารบญภาพ

ภาพท หนา 1.1 สถานะอารอารซในระบบเครอขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 …………………… 2 1.2 สถานะอารอารซในกลไกฟาสดอรมแมนซ……………………………………... 3 2.1 สถาปตยกรรมของระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 …………………………….. 11 2.2 สถานะอารอารซและการเปลยนแปลงสถานะ…………………………………... 13 2.3 สถานะอารอารซและการเปลยนแปลงสถานะในกลไกฟาสดอรมแมนซ……….. 16 2.4 หนาจอของโปรแกรม AT&T ARO Data Collector……..……………………... 19 2.5 หนาจอของโปรแกรม AT&T ARO Data Analyzer ……………………........... 21 2.6 ขนตอนการท างานของกลไกการจดการทรพยากรคลนวทย…………………….. 24 3.1 ภาพรวมของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซ..…………. 29 3.2 การเชอมตอ iPhone กบ MacBook Pro…………………………………………. 33 3.3 UDID ของ iPhone จากโปรแกรม Xcode……………………………………….. 33 3.4 ตวอยางการตรวจวด Traffic จากสมารทโฟน iPhone…………………………… 34 3.5 ตวอยางการตรวจวด Traffic จากสมารทโฟน Android………………………….. 35 3.6 การกรองขอมลทไมตองการในโปรแกรม WireShark………………………….. 38 3.7 การแสดงขอมลทราฟฟกในโปรแกรม WireShark………………………………. 38 3.8 การ Export ขอมลไปเปนไฟล Plain text………………………………………... 39 3.9 การก าหนดคาเพอ Export ขอมลไปเปนไฟล Plain text…………………………. 39 3.10 ขอมลทราฟฟกในรปแบบไฟล Plain text……………………………………… 40 3.11 ตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการใชงานทองเวบไซต…………………. 40 3.12 ตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการเลนเกมส Angry Birds……………… 41 3.13 ตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการใชงานเครอขายสงคมออนไลน…….. 41 3.14 ตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการใชงานอเมลล……………………….. 42 3.15 ตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการดวดโอผานอนเทอรเนต……………. 42 3.16 การก าหนดคาระยะเวลา Timeout ของโปรแกรม AT&T Application Resource

Optimizer……………………………………………………………………….

43 3.17 ขนตอนการพจารณาสถานะอารอารซจากขอมลทราฟฟก……………………... 45

DPU

ญ

สารบญภาพ (ตอ)

ภาพท หนา 3.18 เปรยบเทยบจ านวนสญญาณควบคมจากการใชงานแอพลเคชนตางๆ บน

สมารทโฟน…………………………………………………………………….

48 3.19 ผลการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลดซเอช……………………… 52 3.20 ผลการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลเอฟเอซเอช…………………. 53 3.21 ผลการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลพซเอช………………………. 54 3.22 ขนตอนการพจารณาก าหนดระยะเวลา Timeout ใหแกยอ…………………….. 58 4.1 ผลการทดสอบผลรวมสญญาณควบคมทเกดขนในเครอขายทมสดสวนของ

iOS และ Android แตกตางกน……………………...……………………….…...

66 4.2 ผลการทดสอบผลรวมการใชพลงงานทเกดขนในเครอขายทมสดสวนของ

iOS และ Android แตกตางกน……………………...…………………………...

67 4.3 ผลการทดสอบจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอทเกดขนในเครอขายทม

สดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน……………………...………………

68 4.4 ผลการทดสอบการใชพลงงานเฉลยตอยอทเกดขนในเครอขายทมสดสวนของ

iOS และ Android แตกตางกน……………………...…………………………...

69 4.5 ผลการทดสอบการควบคมการรองขอการใชงานและการยตยอทเชอมตออยกบ

ระบบในเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน……………….

70 4.6 ผลการทดสอบผลรวมสญญาณควบคมทเกดขนในเครอขายทมความคบคง

แตกตางกน……………………...……………………...………………………...

73 4.7 ผลการทดสอบผลรวมการใชพลงงานทเกดขนในเครอขายทมความคบคง

แตกตางกน……………………...……………………...………………………...

74 4.8 ผลการทดสอบจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอทเกดขนในเครอขายทม

ความคบคงแตกตางกน……………………...…………………….......................

75 4.9 ผลการทดสอบการใชพลงงานเฉลยตอยอทเกดขนในเครอขายทมความคบคง

แตกตางกน……………………...……………………...………………….….....

76 4.10 ผลการทดสอบการควบคมการรองขอการใชงานและการยตยอทเชอมตออยกบ

ระบบในเครอขายมความคบคงแตกตางกน……………………...........................

77

DPU

บทท 1 บทน า

1.1 ทมาและความส าคญของปญหา โทรศพทเคลอนทเปนอปกรณสอสารทมการใชงานอยางแพรหลายในปจจบน โทรศพทเคลอนทไดเขามามบทบาทตอการใชชวตประจ าวนของมนษยมากขน โดยเฉพาะอยางยงโทรศพทเคลอนทแบบสมารทโฟน ทมความสามารถมากมายทชวยอ านวยความสะดวกใหกบผใชงาน เชน การสงขอความสนเอสเอมเอส ปฏทน นาฬกาปลก ตารางนดหมาย เกม การใชงานอนเทอรเนต บลทธ อนฟราเรด กลองถายภาพ เอมเอมเอส วทย เครองเลนเพลง และ จพเอส เปนตน ในปจจบนผใชนยมใชงานสมารทโฟนมากขน ในประเทศไทยมยอดจ าหนายสมารทโฟนเพมขนอยางรวดเรว ในขณะทยอดจ าหนายโทรศพทเคลอนทแบบฟทเจอรโฟนนนลดลง เชนเดยวกบยอดจ าหนายของสมารทโฟนทวโลกทเพมขนและมแนวโนมทจะมจ านวนสมารทโฟนมากกวาฟทเจอรโฟนในอนาคตอนใกลน นอกจากนยงมอปกรณพกพาอนๆ ทก าลงไดรบความนยมในปจจบนและมแนวโนมเพมขนในอนาคตดวย เชนกน อาทเชน คอมพวเตอรแทบเลต โดยในระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 (3G : Third Generation) จะใชชอเรยกแทนโทรศพทเคลอนทและอปกรณพกพาเหลานวายอ (UE : User Equipment) การใชงานบรการขอมลในระบบเครอขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 ระหวางยอและอารเอนซ (RNC : Radio Network Controller) มโพรโตคอลอารอารซ (RRC : Radio Resource Control) ใชในการก าหนดความสามารถในการรบ-สงขอมลของยอ จ ากดปรมาณทรพยากรของระบบทยอจะสามารถใชไดในระหวางทก าลงใชงานบรการขอมล โดยการก าหนดสถานะทแตกตางกนใหแกยอ สถานะตางๆ ของโพรโตคอลอารอารซ ประกอบไปดวยสถานะเซลลดซเอช (Cell_DCH) เซลลเอฟเอซเอช (Cell_FACH) และสถานะวาง (Idle) ดงภาพท 1.1 โดยสถานะทสามารถรบ-สงขอมลไดเรวทสดคอสถานะเซลลดซเอชจะใชทรพยากรของระบบอยางเตมท (ตามทไดรบการจดสรรไว)แตกตองใชพลงงานแบตเตอรสงเชนกน สวนสถานะทรบ-สงขอมลไดทความเรวต าคอสถานะเซลลเอฟเอซเอชซงมการใชทรพยากรรวมกบสมารทโฟนเครองอนๆ กจะใชพลงงานแบตเตอรนอยลง และสถานะทไมสามารถรบ-สงขอมลไดคอสถานะวางนนใชพลงงานนอยมาก โดยสมารทโฟนจะมการเปลยนแปลงสถานะจากสถานะเซลลดซเอชมาเปนสถานะเซลลเอฟเอซเอชกตอเมอไมมการรบ-สงขอมลและคงอยในสถานะเซลลดซเอช ตามระยะเวลาทก าหนดไว เพอเปนการลดการใช

DPU

2

พลงงานแบตเตอรของยอและเปลยนสถานะจากสถานะเซลลเอฟเอซเอชไปเปนสถานะวางตามระยะเวลาทก าหนดไวเชนเดยวกน แตถามความตองการใชบรการขอมลความเรวสงอกครงจะมการเปลยนแปลงสถานะไปเปนสถานะเซลลดซเอชอกครง ในการเปลยนแปลงสถานะอารอารซ ในแตละครงจะมการสงสญญาณควบคม (Signaling Control) ระหวางยอกบอารเอนซเพอควบคมการเปลยนแปลงสถานะนนๆ เมอมการเปลยนแปลงสถานะบอยครงกยงเพมจ านวนสญญาณควบคมในระบบมากยงขน อกทงในปจจบนมยอจ านวนมากจงสรางสญญาณควบคมจ านวนมหาศาล จงเปนภาระใหแกอารเอนซทตองจดการกบสญญาณควบคมท งหมดทเกดขนในระบบสงผลใหประสทธภาพโดยรวมของระบบลดลงเนองจากตองประมวลผลสญญาณควบคมมากเกนไป มการตงชอปรากฏการนวา พายสญญาณ (Signaling Strom)1

ภาพท 1.1 แสดงสถานะอารอารซในระบบเครอขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 ทมา: Nokia Siemens Networks (2011, p. 7) ในการน าไปใชงานจรง ผใหบรการเครอขายโทรศพทเคลอนทมกจะก าหนดระยะเวลาคงอยในสถานะแบบคงท โดยก าหนดระยะเวลาแตกตางกนไปหรอก าหนดตามคาเรมตนของ

1 Yang, C (2011). Weather the signaling storm . Huawei Communicate. SEP 2011.

ISSUE 61. (pp. 18 - 20).

DPU

3

อปกรณตามทผผลตอปกรณก าหนดไว แตระยะเวลาเหลานนมกเปนระยะเวลาทไมเหมาะสมกบพฤตกรรมการใชบรการขอมลของผใชในปจจบนทนยมใชบรการขอมลอยางตอเนอง เนองจากมบางแอพพลเคชนทผใชใชงานอยมการเชอมตอแบบตลอดเวลา (Always on) สงผลใหยอคงอยในสถานะเซลลดซเอชอยางตอเนอง ท าใหสนเปลองพลงงานเปนจ านวนมาก จงมการพฒนากลไกการลดระยะเวลาการคงอยในสถานะลง เรยกวาฟาสดอรมแมนซ (Fast Dormancy)2 ทมการก าหนดใหระยะเวลาการคงอยสนลงและเพมสถานะทมการใชพลงงานนอยใกลเคยงกบสถานะวางแตสามารถเปลยนไปเปนสถานะเซลลดซเอชไดอยางรวดเรว เรยกวาสถานะเซลลพซเอช (Cell_PCH) ดงภาพท 1.2 แตการก าหนดระยะเวลาคงอยในสถานะยงคงเปนแบบคงทเชนเดม มการพยายามหาคาระยะเวลาคงอยในแตละสถานะทเหมาะสมแตกยงไมสามารถลดปรมาณสญญาณควบคมจ านวนมากในระบบลงได

ภาพท 1.2 แสดงสถานะอารอารซในกลไกฟาสดอรมแมนซ

ทมา: Nokia Siemens Networks (2011, p. 7)

2 Nokia Siemens Networks, Signals Research Group. (2010). Smartphones and a 3G

network: Reducing the impact of smartphone-generated signaling traffic while increasing the battery life of the phone through the use of network optimization techniques. N.P.: Author.

DPU

4

งานวจยนน าเสนอกลไกเพอลดสญญาณทเกดขนระหวางการเปลยนสถานะอารอารซ ทจะชวยลดความคบคงของสญญาณในระบบเครอขายลง โดยการพจารณาพฤตกรรมในการสรางสญญาณควบคมจากการใชงานจรงของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการแตกตางกนและใชเปนขอมลในการปรบระยะเวลาคงอยของสถานะอารอารซตามเกณฑความคบคงของระบบเครอขาย เมอระบบเครอขายมปรมาณสญญาณนอยและไมมปญหาความคบคงของสญญาณในระบบ อารเอนซจะก าหนดระยะเวลาคงอยของสถานะอารอารซตามกลไกปกตใหแกยอ แตเมอระบบเครอขายมความคบคงของสญญาณในระบบเกนเกณฑความคบคงของสญญาณทก าหนดไว อารเอนซจะก าหนดระยะเวลาคงอยของสถานะอารอารซแกยอทใชระบบปฏบตการของสมารทโฟนทมพฤตกรรมในการสรางสญญาณควบคมจ านวนมากในระหวางการใชงานใหมระยะเวลาทนานขนเพอลดการเปลยนแปลงสถานะอารอารซ ทงนสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการทมพฤตกรรมในการสรางสญญาณควบคมจ านวนมากจะมการใชพลงงานเพมขนในขณะทสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการอนยงคงใชพลงงานเทาเดมเนองจากใชการก าหนดระยะเวลาคงอยของสถานะอารอารซตามกลไกปกต และเมอระบบเครอขายมความคบคงของสญญาณในระบบเกนเกณฑความคบคงของสญญาณในระดบสง อารเอนซจะก าหนดระยะเวลาคงอยของสถานะอารอารซแกยอทงหมดใหนานขน โดยทระยะเวลาคงอยของสถานะอารอารซของระบบปฏบตการของสมารทโฟนทมพฤตกรรมในการสรางสญญาณควบคมจ านวนมากจะมระยะเวลาทนานกวาระบบปฏบตการของสมารทโฟนทมพฤตกรรมในการสรางสญญาณควบคมจ านวนเลกนอย เพอเปนการควบคมการเปลยนแปลงสถานะอารอารซใหนอยลง จะชวยใหผใหบรการไมตองลงทนจ านวนมากเพอขยายความจสงสดของระบบเครอขายโดยไมจ าเปน และผใชบรการสามารถใชงานไดอยางทวถงและตอเนอง 1.2 วตถประสงคของงานวจย วทยานพนธฉบบนมวตถประสงคของงานวจยดงน

1. เพอศกษาพฤตกรรมของการเปลยนแปลงสถานะอารอารซจากการใชงานขอมลในระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 ดวยโทรศพทเคลอนทแบบสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS เวอรชน 7.0.3 และ Android เวอรชน 4.3.1

2. เพอน าเสนอกลไกทสามารถลดจ านวนสญญาณควบคมจากการเปลยนแปลงสถานะอารอารซในระบบเครอขายโทรศพทเคลอนทยคท 3

3. เพอเปรยบเทยบผลการท างานของกลไกทน าเสนอกบผลการท างานของกลไกการควบคมการเปลยนแปลงสถานะอารอารซแบบคงทหรอแบบดงเดม

DPU

5

1.3 ขอบเขตของงานวจย วทยานพนธฉบบนมขอบเขตของงานวจยดงน

1. ตรวจวดพฤตกรรมการเปลยนแปลงสถานะอารอารซจากการใชงานขอมลในระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 ดวยโทรศพทเคลอนทแบบสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS เวอรชน 7.0.3 และ Android เวอรชน 4.3.1

2. สรางแบบจ าลองของการเปลยนแปลงสถานะระบบอารอารซของสมารทโฟนบน คอมพวเตอรดวยโปรแกรมแมทแลบ (MATLAB) และตรวจสอบความถกตองของแบบจ าลองกบบทความวจยในระดบนานาชาต

3. วเคราะหการใชพลงงานและปรมาณสญญาณควบคมทเกดขนระหวางการใชงานจากการเปลยนแปลงสถานะอารอารซตามแบบจ าลองคอมพวเตอรทสรางขน

4. น าเสนอแนวทางการปรบระยะเวลา Timeout ทสามารถลดความคบคง และลดจ านวนสญญาณควบคมของสมารทโฟนในระบบโครงขายเคลอนทยคท 3 โดยเครองสมารทโฟนจะมการใชพลงงานจากแบตเตอรเพมขนในระดบทยอมรบได

5. ทดสอบการใชงานขอมลดวยกลไกทน าเสนอในแบบจ าลองคอมพวเตอรเปรยบเทยบกบการใชงานของระบบเดม เพอเปรยบเทยบปรมาณสญญาณควบคมและการใชพลงงานจากแบตเตอรของเครองสมารทโฟนทเปลยนแปลงไป 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ ประโยชนทคาดวาจะไดรบจากวทยานพนธฉบบนมดงน

1. ไดทราบถงการท างานของระบบเครอขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 ในสวนของยทราน (UTRAN: Universal Terrestrial Radio Access) และโพรโตคอลอารอารซ

2. ชวยลดจ านวนสญญาณควบคมทเกดจากการเปลยนแปลงสถานะอารอารซในระบบเครอขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 ผใหบรการเครอขายโทรศพทเคลอนทไมจ าเปนตองขยายความจของเครอขายเพอรองรบปรมาณสญญาณทมากเกนไป

3. ระบบเครอขายโทรศพทเคลอนทสามารถใหบรการไดอยางตอเนอง ระบบไมลมเนองจากการทมสญญาณในระบบมากเกนไปหรอเกดปญหาพายสญญาณ

DPU

6

1.5 เครองมอทใชในงานวจย 1. ฮารดแวร ทใชในงานวจยมดงน

1.1 คอมพวเตอรโนตบค (ใชระบบปฏบตการ Microsoft Windows7) ในการเขยนโปรแกรมในการสรางแบบจ าลอง

1.2 โทรศพทเคลอนทแบบสมารทโฟน Samsung GalaxyS2 ในการตรวจวดพฤตกรรมการเปลยนแปลงสถานะอารอารซจากการใชงานขอมลของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการแอนดรอยด

1.3 โทรศพทเคลอนทแบบสมารทโฟน iPhone 4S ใชในการตรวจวดพฤตกรรมการเปลยน แปลงสถานะอารอารซจากการใชงานขอมลของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการไอโอเอส

1.4 ซมการดซงสามารถใชงานบรการขอมลบนเครอขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 1.5 คอมพวเตอรโนตบค (MacBook Pro) ใชในการตรวจวดการจราจรของขอมลในการใช

งานสมารทโฟน iPhone 2. ซอรฟแวร ทตดตงบนคอมพวเตอรโนตบคมดงน

2.1 โปรแกรมแมทแลบ (MATLAB) ใชในการเขยนโปรแกรมในการสรางแบบจ าลอง 2.2 โปรแกรม WireShark เวอรชน 1.8.3 ใชในการวเคราะหไฟลการจราจรของขอมล (data

traffic) ทตรวจวดไดจากการใชงานสมารทโฟน 2.3 โปรแกรม AT&T Application Resource Optimizer (ARO) ใชวเคราะหสถานะ อารอาร

ซจากไฟลการจราจรของสมารทโฟนทตรวจวดไดจากการใชงานสมารทโฟน 3. ซอรฟแวร ทตดตงบนสมารทโฟน Samsung Galaxy S2 มดงน

3.1 ระบบปฏบตการ Android เวอรชน 4.3.1 Jelly Bean 3.2 โปรแกรม Shark for Root เวอรชน 1.0.2 เพอใชในการตรวจวดการจราจรของขอมล

(data traffic) ในระหวางการใชงานขอมลของสมารทโฟน 3.3 โปรแกรม Angry Birds เวอรชน 3.3.1 เพอใชในการตรวจวดการจราจรของขอมลใน

ระหวางการเลนเกม 3.4 โปรแกรม Android Web browser ใชในการตรวจวดการจราจรของขอมลในการเรยกด

เวบไซต 3.5 โปรแกรม Mail ใชในการตรวจวดการจราจรของขอมลในการใชงานอเมลล 3.6 โปรแกรม Facebook เพอใชในการตรวจวดการจราจรของขอมลในการใชงานสงคม

ออนไลน

DPU

7

3.7 โปรแกรม Youtube ใชในการตรวจวดการจราจรของขอมลในการชมวดโอผานบรการอนเทอรเนต

4. ซอรฟแวร ทตดตงบนสมารทโฟน iPhone 4S มดงน 4.1 ระบบปฏบตการ iOS เวอรชน 7.0.3 4.2 โปรแกรม Angry Birds เวอรชน 3.3.1 เพอใชในการตรวจวดการจราจรของขอมลใน

ระหวางการเลนเกม 4.3 โปรแกรม Safari ใชในการตรวจวดการจราจรของขอมลในการเรยกดเวบไซต 4.4 โปรแกรม Mail ใชในการตรวจวดการจราจรของขอมลในการใชงานอเมลล 4.5 โปรแกรม Facebook ใชในการตรวจวดการจราจรของขอมลในการใชงานสงคมออน

ไลน 4.6 โปรแกรม Youtube ใชในการตรวจวดการจราจรของขอมลในการชมวดโอผานบรการ

อนเทอรเนต 5. ซอรฟแวร ทตดตงบนคอมพวเตอรโนตบค (MacBook Pro) มดงน

5.1 โปรแกรม Tcpdump ส าหรบการตรวจวด traffic ทเกดขน 5.2 โปรแกรม Xcode ส าหรบเรยกดรหสเพอระบตวตนของสมารทโฟน iPhone ทเชอมตอ

กบคอมพวเตอรน 5.3 เครองมอ rvictl ส าหรบสราง remote virtual interface (RVI) ส าหรบสมารทโฟนแบรน

iPhone ในการตรวจวด Traffic

DPU

8

1.6 แผนการด าเนนงาน ในงานวจยนไดวางแผนการด าเนนงานดงตอไปน ตารางท 1.1 แผนการด าเนนงานวจย

การด าเนนงาน ระยะเวลา(เดอน)

ก.พ.56 ม.ค.56 เม.ย.56 พ.ค.56 ม.ย.56 1. ศกษาทฤษฎและงานวจยทเกยวของกบหวของานวจย

2. ศกษาเครองมอทใชในการตรวจวดการจราจรเครอขายและเครองมอในการวเคราะหสถานะอารอารซจากการจราจรเครอขาย

3. ตรวจวดการจราจรเครอขายของอปกรณเคลอนททตองการศกษาพฤตกรรมการเปลยนแปลงสถานะอารอารซ

4. ออกแบบกลไกควบคมการเปลยนแปลงสถานะอารอารซ และวธการน าไปใชงานรวมกบกลไกอนๆ

5. ศกษาเครองมอทใชในการพฒนาแบบจ าลองส าหรบทดสอบการท างาน

6. พฒนาแบบจ าลองส าหรบทดสอบการท างาน

7. ทดสอบการท างานและประเมนผล 8. สรปผลการวจย ขอเสนอแนะ และจดท ารปเลมวทยานพนธ

DPU

บทท 2

แนวคด ทฤษฎ และผลงานวจยทเกยวของ

ในบทนจะก ลาว ถงทฤษ ฎ ทน ามาใชในงานวจย ซ งประกอบไปดวยระบบโทรศพทเคลอนท สถาปตยกรรมของระบบเครอขายโทรศพทเคลอนท โพรโตคอลอารอารซ กลไกฟาสดอรมแมนซ และงานวจยทเกยวของ 2.1 ระบบโทรศพทเคลอนท 1 ระบบโทรศพทเคลอนท เปนระบบโทรคมนาคมภาคพนดนทสามารถใชตดตอสอสารกนไดทกททกเวลา โดยอาศยการสงสญญาณผานคลนวทยระหวางสถานฐานและโทรศพทเคลอนทของผใชงาน คลนวทยทใชงานในระบบโทรศพทเคลอนทนนไดถกก าหนดชวงความถส าหรบการใชงานโดยสหภาพโทรคมนาคมระหวางประเทศ (ITU: International Telecommunication Union) และไดรบการจดสรรคลนความถใหแกผใหบรการเครอขายโทรศพทเคลอนทโดยหนวยงานของรฐในแตละประเทศทมหนาทรบผดชอบ ส าหรบประเทศไทยหนวยงานทมหนาทจดสรรคลนความถ คอ คณะกรรมการกจการกระจายเสยง กจการโทรทศน และกจการโทรคมนาคมแหงชาต หรอชอยอวา ก.ส.ท.ช. ในปจจบนมการใชงานโทรศพทเคลอนทกนอยางแพรหลาย เพราะความสามารถในการตดตอสอสารผานคลนวทยและเครอขายโทรศพทเคลอนทท าใหผใชงานสามารถตดตอสอสารไดทกททกเวลา นอกจากนโทรศพทเคลอนทในปจจบนยงมความสามารถในการอ านวยความสะดวกใหแกผใชงาน เชน การสงขอความสน (SMS: Short Message Service) ปฏทน นาฬกาปลก ตารางนดหมาย เกม การใชงานอนเทอรเนต บลทธ อนฟราเรด กลองถายภาพ เอมเอมเอส (MMS: Multimedia Messaging Service) วทย เครองเลนเพลง และ จพเอส (GPS: Global Positioning System) เปนตน จงท าใหจ านวนโทรศพทเคลอนทเพมขนอยางรวดเรวและมความตองการใชงานบรการทหลากหลายมากยงขน

1 From 3G wireless demystified, by Harte, L., Kitka, R., & Levine, R., 2002, NY:

McGraw-Hill.

DPU

10

ระบบโทรศพทเคลอนทถกพฒนาอยางตอเนองเพอรองรบความตองการของผใชทเพมจ านวนขนอยางตอเนอง และเพอใหตอบสนองตอรปแบบการใชงานทเปลยนแปลงไปตามยคสมย สามารถแบงระบบโทรศพทเคลอนทไดเปน 4 ยค ดงน 2.1.1 ระบบโทรศพทเคลอนทยคท 1 เปนเทคโนโลยระบบอนาลอก โดยไดรบการพฒนาขนเพอใหสามารถใหบรการดานเสยงเทาน น และยงมขอจ ากดดานประสทธภาพของเครอขาย เทคโนโลยการสอสารในระบบโทรศพทเคลอนทยคท 1 เชน ระบบเอเอมเอส (AMPS: Advanced Mobile Phone Service) และระบบทเอซเอส (TACS : Total Access Communications System) เปนตน 2.1.2 ระบบโทรศพทเคลอนทยคท 2 เปนยคทเรมมเทคโนโลยดจตอล โดยมการใหบรการขอ มลควบคไปกบการใหบรการเสยงสนทนา แตผใชงานไมสามารถใชงานบรการทงสองแบบพรอมกนได และในยคนยงมการพฒนาเทคโนโลยเพอเพมความเรวในการรบ-สงขอมลซงอาจเรยกไดวาเปน ระบบโทรศพทเคลอนทยคท 2.5 2.1.3 ระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 เปนยคของการสอสารแบบดจตอล โดยเนนการสอสารมลตมเดย ผใชงานสามารถใชงานทงบรการขอมลและบรการเสยงสนทนาควบคไปพรอมกนได รองรบการใชงานหลากหลายรปแบบ มความเรวในการรบ-สงขอมลสง จงมการน าไปใชในการพฒนาการใหบรการเนอหาออนไลนและบรการตางๆอกมากมาย เปนเทคโนโลยทมการใชงานกนอยในปจจบน ในประเทศไทยไดมการน าเทคโนโลยระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 มาใหบรการเชงพาณชยแลว แตอาจจะยงไมครอบคลมพนททวทงประเทศ 2.1.4 ระบบโทรศพทเคลอนทยคท 4 เปนเทคโนโลยใหมทมความเรวในการรบ-สงขอมลสงมาก มการเปลยนไปใชวธการแบบแพคเกตสวช ทงการใหบรการเสงสนทนาและบรการขอมล มการลดการใชอปกรณเครอขายในระบบเพอลดระยะเวลาในการตดตอสอสารกนระหวางอปกรณและจะเปนมาตรฐานของระบบโทรศพทเคลอนทในอนาคต ซงในปจจบนในประเทศไทยยงไมมการน ามาใชงานในเชงพาณชย แตมผใหบรการโทรศพทเคลอนทบางรายพยายามทดลองการใหบรการระบบโทรศพทเคลอนทยคท 4 บางแลว วทยานพนธน สนใจการท างานในระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 เนองจากมการใชงานอยางแพรหลายในหลายประเทศ อกทงมการใชงานอยในประเทศไทยในปจจบน และมการท างานทเปนพนฐานทจะน าไปประยกตใชในระบบโทรศพทเคลอนทยคท 4 ในอนาคตได

DPU

11

2.2 สถาปตยกรรมของเทคโนโลยไวดแบนดซดเอมเอ 2 เทคโนโลยไวดแบนดซดเอมเอ (WCDMA) เปนเทคโนโลยระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 ทไดรบความนยมและมการใชงานอยางแพรหลายในหลากหลายประเทศ ซงเปนมาตรฐานทพฒนาโดยสามจพพ ซงเปนการรวมกลมกนของผพฒนาเทคโนโลยจากปะเทศตางๆในทวปยโรป ในงานวจยนจะสนใจการท างานในระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 ดวยเทคโนโลยไวดแบนดซดเอมเอ ซงเปนระบบทมการใชงานในประเทศไทยอยในปจจบน โดยระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 มสถาปตยกรรมโครงสรางของระบบ ดงภาพท 2.1

ภาพท 2.1 สถาปตยกรรมของระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 ทมา: Holma, H., & Toskala, A. (2001, p. 52)

จากภาพท 2.1 สถาปตยกรรมของระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 ประกอบไปดวย อปกรณตางๆ ทท าหนาทในการตดตอสอสาร ควบคมการท างานของระบบ เกบขอมลของผใชงาน โดยแบงออกกลมของอปกรณไดเปน 2 กลม คอ กลมยทราน (UTRAN) และกลมคอรเนตเวรค

2 From WCDMA for UMTS : Radio access for third generation mobile communications ,

by Holma, H., & Toskala, A. (Ed.), 2001, NY: John Wiley & sons.

DPU

12

(Core Network) โดยอปกรณตางๆ ในกลมยทรานจะมหนาทในการตดตอสอสารกลบอปกรณของผใชงานหรอยอ ตลอดจนควบคมการรบ-สงสญญาณผานชองสญญาณ จดการการใชชองสญญาณ อปกรณในกลมคอรเนตเวรคจะมหนาทในการสงผานขอมลและคนหาเสนทางในการสงขอมลไปยงปลายทางทงในระบบโทรศพทเคลอนทและระบบเครอขายอนเทอรเนต นอกจากนยงมอปกรณในการเกบขอมลตางๆ ดวย โดยอปกรณตางๆ ทส าคญในระบบ มดงตอไปน 2.2.1 โหนดบ (NodeB) เปนสถานรบ-สงสญญาณ ประกอบไปดวยสายอากาศ power amplifiers, digital signal processors และ backup batteries ท าหนาทรบ-สงสญญาณผานคลนวทยกบยอโดยตรง โดยจะสามารถรบ-สงสญญาณกบยอทอยในรศมครอบคลมเทานน จงตองมการตดตงโหนดบจ านวนมากไวตามบรเวณตางๆ ใหครอบคลมพนทใหมากทสด 2.2.2 อารเอนซ (RNC: Radio Network Controller) เปนอปกรณควบคมการตดตอสอสาร โดยอารเอนซมฟงกชนในการจดการทรพยากรคลนวทย (Radio Resource Management) และควบคมการยายการเชอมตอของยอกบโหนดบหนงไปยงอกโหนดบหนง อารเอนซหนงเครอง จะเชอมตออยกบโหนดบหลายสถาน เพอเปนศนยควบคมและบรหารจดการการตดตอสอสารโดยการรบ-สงสญญาณผานคลนวทยของโหนดบกบยอ อารเอนซยงเชอมตอกบเอสจเอสเอน (SGSN) และ เอมจดบบว (MGW) เพอสงขอมลไปย งปลายทางผานเครอขายแบบแพค เกตสวตซและ เซอรกตสวตซตอไป 2.2.3 เอสจเอสเอน (SGSN: Serving GPRS Support Node) เปนชมสายโทรศพทเคลอนททมการเชอมตอแบบแพกเกตสวตช ท าหนาทคลายกบอปกรณเอมเอสซ (MSC : Mobile Service Switching Center) คอ ท าหนาทเปนอปกรณหลกในการเชอมตอเครอขายสถานฐานและอปกรณชมสายเกตเวย จจเอสเอนเพอเชอมตอกบเครอขายภายนอกในสวนของการสอสารขอมลตอไป มการรวมใชอปกรณ วแอลอาร (VLR : Visitor Location Register) กบชมสายอปกรณเอมเอสซ ทไดรบการก าหนดใหบรการในพนทเดยวกน 2.2.4 จจเอสเอน (GGSN: Gateway GPRS Support Node) เปนชมสายแบบแพกเกตสวตช เชน เดยวกบเอสจเอสเอน แตมหนาทบรหารจดการเชอมตอกบเครอขายสอสารขอมลภายนอก ไมวาจะเปนเครอขายอนเทอรเนต เครอขายไอพ หรอแมกระทงเครอขายทเชอมตอเฉพาะกบองคกรอนๆ เชน ลกคาแบบองคกร (Corporate Customer) นอกจากนน GGSN ยงมบทบาทในการก าหนดและบรหารจดการกลไกการสรางชองสอสารเพอรบสงขอมลไปยงอปกรณเอสจเอสเอน อกดวย

DPU

13

2.3 โพรโตคอลอารอารซ3 โพรโตคอลอารอารซ เปนโพรโตคอลทมการใชงานโดยอารเอนซ เพอก าหนดสถานะการเชอมตอของยอทเชอมตออยกบโหนดบเพอใชงานบรการขอมล โดยสถานะตางๆ ของอารอารซ จะมการก าหนดปรมาณชองสญญาณทยอสามารถใชงานไดแตกตางกนออกไป รวมถงความเรวในการรบ-สงขอมลทถกจ ากดดวยชองสญญาณทสถานะนนๆ สามารถใชงานได เพอเปนการควบคมการใชชองสญญาณและแบงปนชองสญญาณทมอยอยางจ ากดใหแกยอเครองอนๆ ในระบบไดใชบรการขอมลรวมกน ตามมาตรฐานของสามจพพไดก าหนดสถานะอารอารซและการเปลยนแปลงสถานะแสดงดงภาพท 2.2

ภาพท 2.2 สถานะอารอารซและการเปลยนแปลงสถานะ ทมา: Nokia Siemens Networks (2011, p. 7)

จากภาพท 2.2 สามารถอธบายการแบงสถานะอารอารซออกเปน 3 สถานะ ดงน

3 From Radio Resource Control (RRC) Protocol specification (Release 8) TS 25.331

version 8.18.0, by The 3rd Generation Partnership Project , 2012. Valbonne Sophia Antipolis, France.

DPU

14

2.3.1 สถานะเซลลดซเอช เปนสถานะทยอเชอมตอกบระบบเครอขายและสามารถรบ-สงขอมลได มการจองและใชงานชองสญญาณจ านวนมากทสดทระบบเครอขายอนญาตใหยอใชงานได จงมความเรวในการรบ-สงขอมลสงทสด ขนอยกบการก าหนดคาระบบเครอขายของผใหบรการแตละราย และมการใชพลงงานในการคงอยในสถานะนมากทสด 2.3.2 สถานะเซลลเอฟเอซเอช เปนสถานะทยอเชอมตอกบระบบเครอขายและสามารถรบ-สงขอมลได โดยมความเรวในการรบ-สงขอมลเรวกวาในสถานะเซลลพซเอชแตต ากวาในสถานะเซลลดซเอช ขนอยกบการก าหนดคาระบบเครอขายของผใหบรการแตละราย โดยมการใชพลงงานในการคงอยในสถานะนมากกวาการใชพลงงานในสถานะวางและในสถานะเซลลพซเอช โดยใชพลงงานประมาณครงหนงของการใชพลงงานในสถานะเซลลดซเอช มการจองและใชชองสญญาณประมาณครงหนงของสถานเซลลดซเอช 2.3.3 สถานะวาง เปนสถานะทยอเชอมตอกบระบบเครอขายแตไมมการรบ-สงขอมล ไมมการจองชองสญญาณส าหรบการรบ-สงขอมล มการใชพลงงานนอยมากในการคงอยในระบบเพอคอยอพเดตขอมลกบอารเอนซ ในการควบคมการท างาน โดยเมอผใชงานตองการใชงานบรการขอมลยอจะท าการสงสญญาณควบคมไปยงอารเอนซเพอรองขอการเปลยนสถานะไปยงสถานะอนๆ ทสามารถรบ-สงขอมลได โดยเมอยออยในสถานะเซลลดซเอช แลวไมมการรบ-สงขอมล จะมการเรมจบเวลาการคงอยในสถานะนน โดยเมอครบก าหนดระยะเวลาแลวไมมการรบ-สงขอมลอก ระบบจะท าการสงสญญาณควบคมเพอรองขอการเปลยนแปลงสถานะไปยงสถานะทมการใชพลงงานนอยลงกวาเดม โดยมล าดบการเปลยนแปลงสถานะ ดงน เซลลดซเอช , เซลลเอฟเอซเอช , เซลลพซเอช และสถานะวาง แตหากในขณะทจบเวลาอยมการรองขอการรบ-สงขอมลเกดขนระบบจะพจารณาปรมาณขอมลทจะรบ-สง และความเรวในการรบ-สงขอมลทเหมาะสมเพอท าการเปลยนแปลงสถานะอารอารซใหเหมาะสมกบขอมลนนๆ จากภาพท 2.2 กระบวนการเปลยนแปลงสถานะอารอารซเรมตนขนเมอเรมเปดเครองยอ จะมกระบวนการเชอมตอยอเขากบระบบเครอขาย หลงจากนนอารเอนซจะก าหนดสถานะวางใหแกยอ เพอรอคอยการเรยกใชงานขอมล เมอผใชงานตองการใชงานขอมลยอจะสงสญญาณไปยงอารเอนซเพอรองขอทรพยากรในการใชงาน ซงอารเอนซจะพจารณาทรพยากรทมอยโดยจะมการเปลยนสถานะไปเปนสถานะเซลลดซเอชเพออนญาตใหยอนนใชงานขอมลได เมอยอไมมการรบ-สงขอมลระบบจะท าการรอเปนระยะเวลา T1 หากยอยงไมมการรบ-สงขอมลในชวงระยะเวลาน อารเอนซจะก าหนดสถานะเซลลเอฟเอซเอชใหแกยอเพอเปนการคนทรพยากรตางๆใหแกระบบเพอใหยออนๆ ไดใชงานตอไปอกทงยงเปนการประหยดพลงงานแบตเตอรของยอ เนองจากในการ

DPU

15

คงอยในสถานะเซลลเอฟเอซเอชยอจะมการใชพลงงานแบตเตอรประมาณ 100 มลลแอมแปร ในขณะท สถานะเซลลดซเอชยอจะมการใชพลงงานแบตเตอรประมาณ 200 มลลแอมแปร ซงมากกวาสถานะเซลลเอฟเอซเอชถง 2 เทา ตอมาเมอยอไมมการรบ-สงขอมลระบบจะท าการรอเปนระยะเวลา T2 หากยอยงไมมการรบ-สงขอมลในชวงระยะเวลาน อารเอนซจะก าหนดสถานะวางใหแกยอเพอคนทรพยากรทงหมดใหแกระบบ แตถายอมการรบสงขอมลในระหวางระยะเวลา T2 อารเอนซจะก าหนดสถานะเซลลดซเอชใหแกยอเพอใหสามารถใชงานขอมลได จะเหนไดวายงยอคงอยในสถานะเซลลดซเอชนานกจะยงสนเปลองพลงงานแบตเตอร ในระหวางการเปลยนแปลงสถานะอารอารซจะมการสงสญญาณควบคมระหวางอารเอนซและยอเพอเปนการตดตอแลกเปลยนขอมลกนและรวมถงการก าหนดการตงคาสถานะตางๆ เพอใชงานดวย ซงในการเปลยนแปลงสถานะตางๆ กจะมการสงสญญาณควบคมในปรมาณทแตกตางกนไป เชน ในการเปลยนสถานะจากสถานะวางไปเปนสถานะเซลลดซเอช จะมการสงสญญาณควบคมระหวางอารเอนซและยอจ านวนประมาณ 30 สญญาณ ในขณะทในการเปลยนสถานะจากสถานะเซลลเอฟเอซเอชไปเปนสถานะเซลลดซเอช จะมการสงสญญาณควบคมระหวางอารเอนซและยอจ านวนประมาณ 3 สญญาณ จะเหนไดวาถายอมการเปลยนสถานะวางไปเปนสถานะเซลลดซเอชบอยครงกจะมการสรางสญญาณจ านวนมากขนในระบบเครอขาย ในการใชงานจรงนนผใหบรการเครอขายโทรศพทเคลอนทจะก าหนดระยะเวลาการคงอยในสถานะอารอารซแบบคงทหรอใชคาเรมตนจากโรงงานผผลตอปกรณอารเอนซ ซงอาจจะเปนระยะเวลาทไมเหมาะสมกบพฤตกรรมการใชงานขอมลขงผใชงานในระบบเครอขายนนๆ อาจกอใหเกดปญหาความคบคงของสญญาณขนในระบบหรอยอมการใชพลงงานอยางสนเปลองมากเกนไปได 2.4 กลไกฟาสดอรมแมนซ (Fast dormancy)4 กลไกฟาสดอรมแมนซ เปนกลไกการลดระยะเวลาการคงอยในสถานะอารอารซลง มการก าหนดใหระยะเวลาการคงอยในสถานะอารอารซสนลงและเพมสถานะทมการใชพลงงานนอยใกลเคยงกบสถานะวาง แตสามารถเปลยนไปเปนสถานะเซลลดซเอชไดอยางรวดเรวกวาและมการสรางสญญาณควบคมทนอยกวาการสรางสญญาณควบคมของการเปลยนสถานะจากสถานะวางไป

4 From Smartphones and a 3G network : Reducing the impact of smartphone-generated

signaling traffic while increasing the battery life of the phone through the use of network optimization techniques, by Nokia Siemens Networks, Signals Research Group, 2010, N.P.

DPU

16

เปนสถานะเซลลดซเอช โดยเรยกสถานะทเพมเขามานวา สถานะเซลลพซเอช เปนสถานะทยอเชอมตอกบระบบเครอขายและสามารถรบ-สงขอมลไดเลกนอย ขนอยก บการก าหนดคาระบบเครอขายของผใหบรการแตละราย และรองรบการรบ-สงขอมลทมขนาดเลก เชนการอพเดตสถานะตางๆ ตามรอบระยะเวลา โดยมการใชพลงงานในการคงอยในสถานะนมากกวาการใชพลงงานในสถานะวางเพยงเลกนอย แตเมอผใชงานตองการใชงานบรการขอมล จ านวนสญญาณควบคมทยอจะท าการสงไปยงอารเอนซเพอรองขอการเปลยนสถานะจะนอยกวาการเปลยนแปลงสถานะจากสถานะวาง ในกลไกฟาสดอรมแมนซมการก าหนดระยะเวลาคงอยในสถานะยงคงเปนแบบคงทเชนเดมแตระยะเวลาคงอยในสถานะจะสนลงกวาการเปลยนแปลงสถานะแบบดงเดม มการพยายามหาคาระยะเวลาคงอยในแตละสถานะทเหมาะสมแตกยงไมสามารถลดปรมาณสญญาณควบคมจ านวนมากในระบบลงได

ภาพท 2.3 สถานะอารอารซและการเปลยนแปลงสถานะในกลไกฟาสดอรมแมนซ ทมา: Nokia Siemens Networks (2011, p. 7) จากภาพท 2.3 กระบวนการเปลยนแปลงสถานะอารอารซทมการเพมสถานะเซลลพซเอชเขามาดวย โดยเมอเปดเครองยอจะมกระบวนการเชอมตอยอเขากบระบบเครอขาย หลงจากนนอารเอนซจะก าหนดสถานะวางใหแกยอ เพอรอคอยการเรยกใชงานขอมล เมอผใชงานตองการใช

DPU

17

งานขอมลยอจะสงสญญาณไปยงอารเอนซเพอรองขอทรพยากรในการใชงาน ซงอารเอนซจะพจารณาทรพยากรทมอยโดยจะมการเปลยนสถานะไปเปนสถานะเซลลดซเอช และจะเปลยนสถานะไปยงสถานะเซลลเอฟเอซเอชหลงจากรอเปนระยะเวลา T1 เชนเดม หากแตเมออยในสถานะเซลลเอฟเอซเอชแลวไมมการรบ-สงขอมลเปนระยะเวลา T2 อารเอนซจะก าหนดใหยอเปลยนไปเปนสถานะเซลลพซเอช ซงจะมการใชพลงงานแบตเตอรนอยกวาการใชงานในสถานะเซลลเอฟเอซเอช หากผใชตองการใชงานขอมลในระหวางทอยในสถานะเซลลพซเอชน อารเอนซจะก าหนดใหยอเปลยนสถานะไปเปนเซลลดซเอชเพอใชงานขอมลไดโดยมการสรางสญญาณควบคมนอยกวาการเปลยนสถานะจากสถานะวางไปเปนสถานะเซลลดซเอช ทงนในขณะทยออยในสถานะเซลลพซเอชเปนระยะเวลา T3 โดยไมมการรบ-สงขอมลใดๆ อารเอนซจะก าหนดใหยอเปลยนสถานะไปเปนสถานะวางเชนเดยวกน จากทกลาวมา การใชงานบรการขอมลของโทรศพทเคลอนทในเครอขายระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 โดยการใชงานแบบตอเนองตลอดเวลา กอใหเกดปรมาณสญญาณควบคมจ านวนมากในระบบเครอขายอนเนองมาจากการเปลยนแปลงสถานะอารอารซ ถงแมวาจะมการใชกลไกฟาสดอรมแมนซเพอชวยลดปรมาณสญญาณควบคมแลว กยงไมสามารถแกไขปญหาดงกลาวได ผใหบรการเครอขายโทรศพทเคลอนทยงคงประสบปญหาพายสญญาณอย ในการเปลยนสถานะอารอารซจากสถานะหนงไปสสถานะอนน นจะมการสรางสญญาณควบคมขนในระบบ เพอใชในการตดตอสอสารกนระหวางยอและอารเอนซ สามารถสรปจ านวนสญญาณควบคมทเกดขนจากการเปลยนสถานะตางๆ ไดดงตารางท 2.1

ตารางท 2.1 การก าหนดคาตวแปรจ านวนสญญาณควบคมทเกดขนจากการเปลยนสถานะตางๆ

การเปลยนสถานะ จ านวน signaling message IDLE -> Cell_DCH 30 Cell_PCH -> Cell_DCH 12 Cell_FACH -> Cell_DCH 6 Cell_DCH -> Cell_FACH 4 Cell_FACH -> Cell_PCH 4 Cell_PCH -> IDLE 22 Cell_PCH -> Cell_FACH 3

ทมา: Nokia Siemens Networks (2011, p. 7)

DPU

18

ยอมการใชพลงงาน (เฉพาะการใชพลงงานของสถานะ RRC เทานน ไมไดรวมการใชพลงงานในสวนอนๆ เชน จอภาพ ล าโพง เปนตน ) ในระหวางใชงานบรการขอมลในสถานะ อารอารซตางๆ ตารางท 2.2 ตารางท 2.2 การใชพลงงานของยอในระหวางใชงานในสถานะอารอารซตางๆ

Cell_DCH Cell_FACH Cell_PCH Idle การใชพลงงาน

(mA) 5 5 100 200

ทมา: Nokia Siemens Networks (2011, p. 7) 2.5 โพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer (ARO)5 โพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer หรอ ARO เปนชดของโพรแกรมทพฒนาโดย AT&T Labs ทสามารถเกบขอมลพฤตกรรมการรบ-สงขอมลของสมารทโฟน และวเคราะหประสทธภาพการท างาน ความเรว ผลกระทบตอเครอขาย และการใชพลงงานของสมารทโฟนได ซงเปนโพรแกรมทเปดใหใชงานไดฟร รวมทงเปนโพรแกรมโอเพนซอรซทผใชสามารถน าไปปรบปรงแกไขการท างานเพมเตมได โดยในชดของโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer ประกอบไปดวยโพรแกรมยอย 2 โพรแกรมทมฟงชนกการท างานแตกตางกน ดงน 2.5.1 AT&T ARO Data Collector เปนโพรแกรมส าหรบเกบขอมลทราฟฟกของสมารทโฟน ในสวนของการใชงานขอมลผานระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 ของแอพพลเคชนทตองการ ซงขอมลทไดนจะถกเกบไวในรปแบบ trace file และสามารถน าไปใชวเคราะหประสทธภาพในดานตางๆ ของแอพพลเคชนของสมารทโฟนดวยโพรแกรม AT&T ARO Data Analyzer ได การน าโพรแกรม AT&T ARO Data Collector ไปใชงานจะตองท าการตดตงโพรแกรมไปยงอปกรณทตองการตรวจจบทราฟฟกกอน โดยดาวนโหลดไฟลโพรแกรม (นามสกล .apk) ไดจาก

5 From AT&T Developer Program Application Resource Optimizer (ARO) User Guide,

by AT&T Intellectual Property, 2013. Retrieved Oct 5, 2013, from http://developer.att.com/developer/forward.jsp?passedItemId=10500023

DPU

19

เวบไซตของ AT&T และตดตงไปยงอปกรณเปาหมายทตองการ เมอเปดการใชงานโพรแกรมจะท าการเกบขอมล packet ทมการรบ-สงระหวางอปกรณทตรวจจบกบเครอขายทเชอมตออย แลวบนทกขอมลทตรวจจบไดในรปแบบ Trace file หรอไฟลนามสกล .PCAP ไวในหนวยความจ าของอปกรณ ในปจจบนโพรแกรม AT&T ARO Data Collector รองรบการตรวจจบทราฟฟกของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android เทานน หากตองการทจะตรวจจบทราฟฟกของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการอนๆ จ าเปนจะตองใชการเชอมตอผาน Wifi Hotspot ของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android แลวใชสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android เครองนนเปน Gateway ในการเชอมตออนเตอรเนตผานระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 และท าการตรวจวด ทราฟฟกจากการใชงาน โดยตวอยางหนาจอของโพรแกรมแสดงดงรป

ภาพท 2.4 หนาจอของโพรแกรม AT&T ARO Data Collector

ทมา: AT&T (2013) จากภาพท 2.4 แสดงหนาจอของโพรแกรม AT&T ARO Data Collector ทตดตงไวในสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android ในการใชงานโพรแกรมเพอตรวจจบทราฟฟกสามารถ

DPU

20

เลอกปม Start Collector เพอเรมการตรวจจบทราฟฟก จากนนกดปม Home เพอไปเลอกแอพพลเคชนของสมารทโฟนทตองการใชงาน ท าการใชงานแอพพลเคชนทตองการใชงานและตรวจจบทราฟฟกตามปกต โพรแกรม AT&T ARO Data Collector จะท างานอยเบองหลงคอยตรวจจบ packet ระหวางการใชงาน เมอตองการยตการตรวจจบทราฟฟกสามารถท าไดโดยเปดโพรแกรม AT&T ARO Data Collector อกครงหนงแลวเลอกปม Stop Collector เพอหยดการท างาน 2.5.2 AT&T ARO Data Analyzer เปนโพรแกรมทสามารถวดและว เคราะหการใชทรพยากรและพลงงานของแอพพลเคชนทท างานอยบนอปกรณเคลอนท โดยจะสามารถวเคราะหขอมลเบองตน Trace file ซงเปนขอมลจากจากการใชงานขอมลผานอปกรณเคลอนท ซงตรวจจบจากโพรแกรม AT&T ARO Data Collector หรอโพรแกรมอนๆ ทมการท างานในลกษณะเดยวกนน เมอท าการเปดโพรแกรมและน าเขาขอมล Trace file ทตองการจะวเคราะหแลวระบบจะแสดงผลดงภาพท 2.5

DPU

21

ภาพท 2.5 หนาจอของโพรแกรม AT&T ARO Data Analyzer ทมา: AT&T (2013) จากภาพท 2.5 แสดงหนาจอการแสดงผลการวเคราะหขอมลจาก Trace file ทตองการ ประกอบดวย Throighput, Packets Uplink, Packet Downlink, Bursts, User Input และ RRC States Timeline ซงโพรแกรม AT&T ARO Data Analyzer รองรบการวเคราะหสถานะอารอารซ 3 สถานะ ไดแก สถานะเซลลดซเอช เซลลเอฟเอซเอช และสถานะวาง เทานน แตไมรองรบการท างานของสถานะเซลลพซเอช โดยการแสดงสถานะตางๆ ในหนาจอการแสดงผลการวเคราะหขอมล ในสวนของ RRC States Timeline นนจะแทนดวยสของกราฟทแตกตางกนตามชวงระยะเวลาตางๆ เพอใหเหนวาในชวงเวลานนๆ ยออยในสถานะใด ซงในงานวจยนจะน าขอมลการวเคราะห RRC States

DPU

22

Timeline น น า ไ ป ใช เ พ อ เ ป น ต น แ บบ ในก า ร ว เ ค ร า ะ ห ก า ร เ ป ล ย น แ ปล ง สถ าน ะ อารอารซในแบบจ าลองตอไป นอกจากนโพรแกรมยงสามารถสรปผลการวเคราะหในลกษณะของรายงานทจะแสดงภาพรวมของการใชพลงงาน การก าหนดสถานะอารอารซตางๆ ใหแกยอ ตลอดจนประสทธภาพของแอพพลเคชนทใชงานผานอปกรณเคลอนทได 2.6 งานวจยทเกยวของ ในการศกษาคนควากลไกในการลดปรมาณสญญาณควบคมทเกดจากการเปลยนแปลงสถานะอารอารซ มงานวจยทเกยวของ ดงน 2.6.1 งานวจย The effect of unwanted internet traffic on cellular phone energy consumption.6 งานวจยนสนใจการลดการใชพลงงานแบตเตอรของโทรศพทเคลอนททเกดขนจากการใชงานขอมลในโทรศพทเคลอนทยคท 3 โดยมการแบงการใชพลงงานในการรบ-สงขอมลเปน 3 สวน คอ พลงงานสวนหว ส าหรบเรมการเชอมตอ, พลงงานทสงขอมล ส าหรบใชสงขอมลทแทจรง และพลงงานสวนหาง ส าหรบยตการเชอมตอ ในโทรศพทเคลอนทยคท 3 ยอใชพลงงานและเวลาสวนมากไปกบพลงงานสวนหาง ประมาณรอยละ 60 สวนทเหลออกรอยละ 40 เปนของพลงงานสวนหวและพลงงานทสงขอมลรวมกน ผวจยไดวดสญญาณทเกดขนในระบบเครอขายจากการใชงานระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 ในเครอขายของผใหบรการรายหนงของประเทศฟนแลนด พบวาพลงงานสวนหางนนเกดจากการคงอยในสถานะอารอารซ (งานวจยนสนใจการเปลยนสถานะเซลลพซเอชไปเปนสถานะเซลลดซเอช) เพอรอการรบ-สงขอมลครงตอไปทนานเกนไป แตหากระบบมการก าหนดระยะเวลาในการคงอยในสถานะอารอารซนอยเกนไปจะท าใหเกดการเปลยนสถานะอารอารซบอยครงขน ซงกอใหเกดสญญาณซงใชในการรองขอและการควบคมการเปลยนสถานะมากขน ผวจยจงท าแบบจ าลองเพอหาการก าหนดระยะเวลาคงอยในสถานะอารอารซใหเหมาะสมทสด โดยมการลดการใชพลงงานของโทรศพทเคลอนทใหมากทสดเทาทจะเปนไปไดในขณะทลดการรองขอการเปลยนสถานะในระบบใหนอยลงดวย ผลการทดลองพบวาระยะเวลาทเหมาะสมทสดคอ 3.5 วนาทส าหรบทกๆ สถานะอารอารซโดยลดการใชพลงงานไดถงรอยละ 50

6 Puustinen, I., & Nurminen, J.K. (2011). The effect of unwanted internet traffic on

cellular phone energy consumption. Proceeding of the Fourth IFIP International Conference on New Technologies, Mobility and Security (pp. 1 - 5). Paris: University of Sorbonne.

DPU

23

และลดจ านวนการเปลยนสถานะเซลลพซเอช -> เซลลดซเอชใหนอยกวารอยละ 10 ของจ านวนการเปลยนสถานะจากการวดการจราจรของสญญาณ 2.6.2 งานวจย TOP: Tail optimization protocol for cellular radio resource allocation.7 ผวจยไดน าเสนอโพรโตคอลทมชอวาทโอพ (TOP : Tail Optimization Protocol) เพอใชก าหนดการเปลยนสถานะอารอารซจากโทรศพทเคลอนท มอลกอรทมทใชท านายการเรยกใชงานการรบ-สงขอมลครงตอไปวาจะเกดขนในเวลาใด โดยเปนการค านวณมาจากการใชงานการรบ-สงขอมลครงกอนหนา และเปรยบเทยบกบเกณฑทก าหนดไว ถาระยะเวลาทท านายสนกวาเกณฑแสดงวาจะมการใชงานการรบ-สงขอมลในเวลาอนใกลจงคงสถานะเดมไวเพอรอการรบ-สงขอมล แตถาระยะเวลาทท านายนานเกนกวาเกณฑทก าหนดไวแสดงวายงไมมการรองขอเพอรบ-สงขอมลในเวลาอนใกลน ใหสงสญญาณไปยงอารเอนซเพอรองขอการเปลยนสถานะลงไปยงสถานะทใชพลงงานนอยกวา เพอเปนการประหยดพลงงานแบตเตอรของโทรศพทเคลอนท โดยระยะเวลาเกณฑทก าหนดนนสมมตใหเปนระยะเวลาทเหมาะสมทสดทจะก าหนดใหคงอยในสถานะตางๆ ทท าใหมการใชพลงงานแบตเตอรนอยทสดในขณะทมสญญาณในระบบเครอขายนอยทสดเทาทจะเปนไปไดดวย ผวจยจงท าแบบจ าลองเพอแสดงผลของการท างานของโพรโตคอลทโอพจากพฤตกรรมการใชตามสญญาณทวดมา ผลการทดลองเมอเปรยบเทยบระบบเครอขายทมการใชโพรโตคอลทโอพเทยบกบระบบเครอขายทมกลไกฟาสดอรมแมนซในการควบคมสถานะอารอารซพบวามจ านวนสญญาณลดลงประมาณรอยละ 49 และลดการใชพลงงานแบตเตอรของโทรศพทเคลอนทไดประมาณรอยละ 10 และยงพบวาการท านายระยะเวลาทจะใชงานการรบ-สงขอมลส าหรบโพรแกรมทมคาบในการรบ-สงขอมล เชน แพนโดรา(Pandora Radio Streaming) นนมความแมนย า ในขณะทการท านายการใชงานการรบ-สงขอมลส าหรบโพรแกรมทไมมคาบในการรบ-สงขอมล เชน เวบเบราเซอร นนยงไมแมนย าพอทจะน าไปใชงานได เนองจากการใชงานแตละเวบไซตและผใชงานแตละคนอาจมเวลาคงอยในหนาเวบเพจแตกตางกน กอนทจะมการกดลงคเพอเปลยนหรอรองขอขอมลของหนาเวบเพจอนๆ 2.6.3 งานวจย Adaptive Radio Resource Management Scheme for UMTS Packet Data.8 ผวจยไดน าเสนอกลไกการจดการทรพยากรคลนวทย โดยมการแบงการท างานออกเปน

7 Qian, F., Wang, Z., Gerber, A., Mao, Z.M., Sen, S., & Spatscheck, O. (2010). TOP:

Tail optimization protocol for cellular radio resource allocation. Proceeding of ICNP 2010 (pp. 285 - 294). Kyoto, Japan: n.p.

DPU

24

4 ขนตอน ไดแก การควบคมการรองขอการใชงาน การควบคมความคบคง การระบยอทตองการเปลยนสถานะ และการปรบระยะเวลา Timeout โดยจะมการตรวจสอบความคบคงของระบบเครอขายจากทรพยากรระบบ 3 ประเภท คอ Radio Resource, Code Resource และ Signal Processing Resource หรอการประมวลผลสญญาณ เพอใชบอกปรมาณความคบคงของระบบเครอขาย ดงภาพท 2.6

ภาพท 2.6 ขนตอนการท างานของกลไกการจดการทรพยากรคลนวทย

8 Brosch, C. & Mitschele-Thiel, A. (2005), Adaptive Radio Resource Management

Scheme for UMTS Packet Data. In Wireless Conference 2005 – Next Generation Wireless and Mobile Communications and Services (European Wireless), 11th European (pp. 1 - 7). Nicosia, Cyprus: n.p.

DPU

25

จากภาพท 2.6 กลไกการจดการทรพยากรคลนวทยของงานวจย Adaptive Radio Resource Management Scheme for UMTS Packet Data มขนตอนดงน ขนตอนการตรวจสอบความคบคงของระบบ จะมการตรวจสอบการใชทรพยากรระบบ ไดแก Radio Resource, Code Resource และ Signal Processing Resource แลวน าทรพยากรทง 3 มาเปรยบเทยบคาทมากทสด ใชเปนในการพจารณาความคบคงของระบบเครอขาย ซงคาความคบคงของระบบนจะถกน าไปใชในในขนตอนตอไป ขนตอนการควบคมการรองขอการใชงาน (Call Admission Control) จากการตรวจสอบความคบคงของระบบ เมอระบบมความคบคงมากกวาเกณฑของกลไกการควบคมการรองขอการใชงานทก าหนดไว ซงมความคบคงทมากกวา 75 เปอรเซนต อารเอนซจะพจารณาปดกนยอทก าลงรองขอการเชอมตอเขาสระบบ เพอไมใหยอเหลานนเขามาใชทรพยากรและเพมความคบคงของระบบเครอขายใหมากขน โดยจะยงคงอนญาตใหยอทมการเชอมตอและใชงานอยในระบบยงคงใชงานตอไปได ขนตอนการควบคมความคบคง (Congestion Control) จากการตรวจสอบความคบคงของระบบ เมอระบบมความคบคงมากกวาเกณฑของการควบคมความคบคงทก าหนด ซงมความคบคงทมากกวา 90 เปอรเซนต อารเอนซจะพจารณายตยอทเชอมตออยกบระบบแตไมไดมการใชงานขอมลมานานออกจากระบบกอน เพอลดปรมาณของยอทเชอมตออยกบเครอขายและลดโอกาสท ยอเหลานนจะสรางสญญาณขนมาในระบบ แตหากยอทถกยตไปแลวตองการจะใชงานบรการขอมล กจะตองท าการเชอมตอกบเครอขายใหม ขนตอนการระบยอทตองการเปลยนสถานะ ระบบจะท าการตรวจสอบยอทใชงานอยในระบบวามยอใดทก าลงตองการเปลยนสถานะอารอารซ เพอจะท าการพจารณาก าหนดสถานะและระยะเวลา Timeout ใหแกยอเหลานนในขนตอนตอไป ขนตอนการปรบระยะเวลา Timeout สถานะอารอารซซงเปนขนตอนสดทาย ระบบจะพจารณาการเปลยนสถานะอารอารซใหแกยอ และก าหนดระยะ Timeout ของสถานะนนๆ โดยพจารณาจากยอทมระยะเวลา Timeout เกนขอบเขตของเวลานานทสดทเปนไปได ปจจบนโทรศพทแบบสมารทโฟนมการใชงานอยางกวางขวางและมแนวโนมเพมขนอยางตอเนอง ซงรปแบบการใชงานสมารทโฟนในการใชงานขอมลผานระบบเครอขายโทรศพทเคลอนทนน กอใหเกดปญหาความคบคงของการจราจรในระบบเครอขาย และอปกรณอารเอนซ ตองท าการประมวลผลขอมลจ านวนมากทเกดขนจากสญญาณจ านวนมากในระบบเครอขาย ปญหาดงกลาวเกดขนจากการใชงานขอมลของสมารทโฟนซงมกลไกการควบคมทรพยากรคลนวทยทควบคมสถานะการรบ-สงขอมล ซงสถานะเซลลดซเอชทสามารถรบ-สงขอมล

DPU

26

ไดเรวทสดจะใชพลงงานสง สวนสถานะวางทไมสามารถรบ-สงขอมลแตรอการรองขอการรบ-สงขอมลนนจะใชพลงงานต า เพอการประหยดพลงงานของสมารทโฟน จงมกลไกเพอใหสมารทโฟนทอยในสถานะเซลลดซเอชเปลยนสถานะไปเปนสถานะวางใหเรวขน แตเมอตองการรบ-สงขอมลอกครงจ าเปนตองเปลยนสถานะกลบไปเปนสถานะเซลลดซเอช เพอรบ-สงขอมล ซงในการเปลยนสถานะแตละครงจะมการสงสญญาณควบคมจ านวนหนงระหวางสมารทโฟนและระบบเครอขาย เพอแกปญหาดงกลาว งานวจยนไดวเคราหพฤตกรรมการสรางสญญาณจากการเปลยนสถานะอารอารซของระบบปฏบตการตางๆ จากการใชงานบรการขอมลและน าเสนอกลไกการท างานของอารเอนซทจะชวยลดปรมาณสญญาณทเกดจากการเปลยนสถานะอารอารซ โดยใหอารเอนซท าการก าหนดระยะเวลา Timeout ทแตกตางกนใหแกยอ ทใชระบบปฏบตการทแตกตางกน โดยใชความคบคงของสญญาณในระบบเครอขายในขณะนนเปนเกณฑในการพจารณาระยะเวลา Timeout ทเหมาะสม ตามพฤตกรรมในการสรางสญญาณควบคมทแตกตางกนของระบบปฏบตการ ผลทคาดวาจะไดรบจากกลไกในการควบคมการเปลยนสถานะนคอ จ านวนสญญาณควบคมทเกดจากการเปลยนแปลงสถานะอารอารซในระบบเครอขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 ลดลง ท าใหผใหบรการเครอขายโทรศพทเคลอนทไมตองปรบปรงระบบเครอขายเพอรองรบปรมาณสญญาณทมากเกนไป

DPU

27

ตารางท 2.3 เปรยบเทยบคณสมบตของงานวจยทเกยวของกบงานวจยทน าเสนอ

คณสมบต งานวจย 1 งานวจย 2 งานวจย 3 งานวจยทน าเสนอ

1. มงลดสญญาณควบคมเปนส าคญ

2. มงลดการใชพลงงานของยอเปนส าคญ

3. มการวดสญญาณจากการใชงานจรง

4. มการปรบเปลยนระยะเวลา Timeout แบบไมคงท

5. มการท านายชวงเวลาทจะเรยกใชงานครงตอไป

6. มการตดตงโพรแกรมทยอ 7. ใชปรมาณโหลดของระบบเครอขายเปนเกณฑในการปรบระยะเวลา Timeout

8. มการพจารณาพฤตกรรมการสรางสญญาณทแตกตางกนของระบบปฏบตการตางๆ

หมายเหต.

งานวจย 1 คอ งานวจย The effect of unwanted internet traffic on cellular phone energy consumption.

งานวจย 2 คอ งานวจย TOP: Tail optimization protocol for cellular radio resource allocation. งานวจย 3 คอ งานวจย Adaptive Radio Resource Management Scheme for UMTS Packet Data.

DPU

บทท 3

ระเบยบวธวจย

ในบทนจะกลาวถงแนวทางการวจยและพฒนา กลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซทน าเสนอ การศกษาพฤตกรรมการสรางทราฟฟกของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการตางๆ และการทดสอบผลการท างานดวยแบบจ าลองการท างาน 3.1 แนวทางการวจยและพฒนา ผวจยไดท าการคนควาและศกษาขอมลเกยวกบพฤตกรรมการเปลยนสถานะอารอารซจากการใชงานบรการขอมลดวยโทรศพทเคลอนทแบบสมารทโฟน ซงเปนสาเหตทกอใหเกดปญหาพายสญญาณขนในระบบเครอขายโทรศพทเคลอนท อนเนองมาจากการเปลยนแปลงสถานะอารอารซบอยครงเกนไป โดยงานวจยทผานมาไมไดมงเนนในการแกปญหานแตกลบมงเนนในการแกไขปญหาการใชพลงงานแบตเตอรของโทรศพทเคลอนทเปนส าคญ จงยงกอใหเกดปญหาพายสญญาณมากขน เพอเปนการแกไขปญหาความคบคงของสญญาณในระบบเครอขายโทรศพทเคลอนท ผวจยไดน าเสนอกลไกการท างานของอารเอนซทจะชวยลดปรมาณสญญาณทเกดจากการเปลยนสถานะอารอารซ เนองจากอารเอนซเปนอปกรณทท าหนาทบรหารจดการและควบคมแอรอนเตอรเฟสทงหมด โดยมโหนดบเปนตวกระจายสญญาณใหแกยอซงการรบ-สงขอมลจากยอไปส คอรเนตเวรค และสญญาณจากคอรเนตเวรคกลบไปสยอจะตองผานอารเอนซทงหมด อกทงอารเอนซยงเปนผก าหนดสถานะอารอารซทเหมาะสมใหแกยอแตละเครองอกดวย ซงในงานวจยนจะสนใจยอทเปนโทรศพทเคลอนทแบบสมารทโฟนเทานน กลไกนท างานโดยใหอารเอนซก าหนดระยะเวลา Timeout ทแตกตางกนใหแกยอทใชระบบปฏบตการทแตกตางกน โดยใชความคบคงของสญญาณในระบบเครอขายในขณะนนเปนเกณฑในการพจารณาระยะเวลา Timeout ทเหมาะสม ตามพฤตกรรมในการสราง signaling traffic ทแตกตางกนของระบบปฏบตการ เพอเปนการศกษาวาโทรศพทเคลอนทแบบสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการทแตกตางกนจะมพฤตกรรมในการสราง signaling traffic ทแตกตางกน จงไดออกแบบการทดลองโดยตรวจวดทราฟฟกทเกดขนระหวางการใชงานบรการขอมลของโทรศพทเคลอนทแบบสมารทโฟนท

DPU

29

ใชระบบปฏบตการตางๆ และน าทราฟฟกทไดไปวเคราะหการเปลยนสถานะอารอารซเพอศกษาและเปรยบเทยบพฤตกรรมในการสราง signaling traffic ของระบบปฏบตการตางๆ ในการทดสอบประสทธภาพการท างานของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซ ทน าเสนอน ผ ว จยไดสรางการจ าลองการท างานของระบบเค รอขายโทรศพทเคลอนท เพอแสดงใหเหนถงจ านวนปรมาณสญญาณทกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซนจะสามารถชวยลดลงได ตลอดจนแสดงใหเหนถงผลกระทบทจะเกดขนเมอมการใชกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซน 3.2 ภาพรวมของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซ ผวจยไดออกแบบกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซ โดยพจารณาจากความคบคงท งหมดในระบบ ภายในขอบเขตการควบคมของอารเอนซนนๆ เพอก าหนดระยะเวลาคงอยในสถานะอารอารซตางๆ ใหเหมาะสม โดยทปรมาณสญญาณควบคมทจะเกดขนจากการใชงานบรการขอมลจะมปรมาณไมมากจนเกนความสามารถสงสดทอารเอนซจะสามารถควบคมได โดยมการพจารณาปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซใหเหมาะสมกบพฤตกรรมการสรางสญญาณของระบบปฏบตการตางๆ ดวย ภาพรวมของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซน แสดงดงภาพท 3.1

Timeout

ภาพท 3.1 ภาพรวมของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซ

จากภาพท 3.1 กลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซจะแบงออกไดเปน 2 สวน คอ การวเคราะหพฤตกรรมการสรางสญญาณของระบบปฏบตการ และการปรบ

DPU

30

ระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซในระหวางการใชงาน โดยการวเคราะหพฤตกรรมการสรางสญญาณของระบบปฏบตการนนจะเปนการศกษาพฤตกรรมการสรางสญญาณของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการตางๆ ทมอยในทองตลาดหรอเปนระบบปฏบตการทมผใชอยเปนจ านวนมากในระบบเครอขาย เพอจ าแนกกลมของระบบปฏบตการวาระบบปฏบตการใดทมการสรางสญญาณจ านวนมากหรอระบบปฏบตการใดมการสรางสญญาณในปรมาณทนอยกวา น าขอมลพฤตกรรมการสรางสญญาณของระบบปฏบตการทไดจากการวเคราะหไปใชในการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซในระหวางการใชงาน โดยจะปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซใหแกสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการทสรางสญญาณมากใหนานกวาสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการทสรางสญญาณนอยกวา ในการก าหนดระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซทยาวนานขนน จะสงผลใหสมารทโฟนคงอยในสถานะอารอารซแตละสถานะนานขน ท าใหลดการเปลยนแปลงสถานะทมการสรางสญญาณในระบบลง จงเปนการลดจ านวนของสญญาณทจะถกสรางขนมาในระบบลง ซงการก าหนดระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซใหแกสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการทสรางสญญาณมากใหนานกวาสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการทสรางสญญาณนอยกวาเปนการลดปรมาณสญญาณจากสมารทโฟนกลมทมแนวโนมทจะสรางสญญาณในระบบจ านวนมากกวากอนนนเอง 3.3 การวเคราะหพฤตกรรมการสรางสญญาณของระบบปฏบตการ 3.3.1 รปแบบพฤตกรรมการใชงานสมารทโฟน เนองจากระบบปฏบตการของสมารทโฟนแตละระบบมพฤตกรรมการสรางสญญาณจากการเปลยนแปลงสถานะอารอารซแตกตางกน1 เพอเปนการศกษาพฤตกรรมการเปลยนสถานะอารอารซของโทรศพทเคลอนทแบบสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการทแตกตางกน ซงสงผลใหมพฤตกรรมในการสรางสญญาณควบคมทแตกตางกน เนองจากไมสามารถตรวจด traffic ในระหวางการใชงานจากระบบเครอขายโทรศพทเคลอนทจรงได เพอเปนการศกษาพฤตกรรมการเปลยนสถานะอารอารซของโทรศพทเคลอนทจากขอมลจรง จงไดออกแบบการทดสอบโดยการตรวจวดทราฟฟกจากการใชงานจรงดวยโทรศพทเคลอนทแบบสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการตางๆ ซงเปนระบบปฏบตการทมการใชงานอยางกวางขวางอยในปจจบน ดงน

1 Nokia Siemens Networks. (2011). Understanding smartphone behavior in the network

white paper (Research report). Finland: Author.

DPU

31

1) ระบบปฏบตการ Android เวอรชน 4.3.1 Jelly Bean 2) ระบบปฏบตการ iOS เวอรชน 7.0.3 โดยในแตละระบบปฏบตการไดเลอกศกษาพฤตกรรมการใชงานสมารทโฟนทมความนยมใชงานในปจจบนจ านวน 5 รปแบบ ไดแก การทองเวบไซต การเลนเกมส การใชงานอเมลล การใชงานเครอขายสงคมออนไลน และการดวดโอผานอนเทอรเนต เลอกโพรแกรมทมการใชงานอยางกวางขวางและไดรบความนยมในปจจบนเปนตวแทนพฤตกรรมการใชงานสมารทโฟนในรปแบบตางๆ โดยมรายละเอยดในการตรวจจบ traffic ในแตละรปแบบ ดงน 3.3.1.1 การทองเวบไซต โดยใชโพรแกรมเวบเบราเซอรพนฐานของระบบปฏบตการ iOS และ Android คอ โพรแกรม safari และ Native Android browser ตามล าดบ เขาสเวบไซตหนงสอพมพไทยรฐ (http://www.thairath.co.th) เพอจ าลองการอานขาวจากเวบไซตระยะเวลาทงสน 600 วนาท โดยจะท าการกดลงขาวเพออานรายละเอยดของขาวตามตารางเวลาทก าหนดไวในวนาทตางๆ ดงน วนาทท 10, 150, 180, 240, 360, 420, 450, 480, 470, 570 และ 585 ตรวจวด traffic ระบบปฏบตการละ 3 ครง รวมตรวจวด traffic จากการทองเวบไซตทงหมด 6 ครง 3.3.1.2 การเลนเกมส โดยใชโพรแกรมเกมส Angry Birds เวอรชน 3.3.1 บนระบบปฏบตการ iOS และ Android โดยท าการเปดบรการขอมลบนเครอขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 ไวตลอดการเลนเกมสระยะเวลาทงสน 600 วนาท ตรวจวด traffic ระบบปฏบตการละ 3 ครง รวมตรวจวด traffic จากการเลนเกมส Angry Birds ทงหมด 6 ครง 3.3.1.3 การใชงานอเมลล โดยใชโพรแกรมรบ-สงอเมลลพนฐานของระบบปฏบตการ iOS และ Android โดยตงคาบญชผใชเดยวกน โดยก าหนดใหมการรบ-สงขอมลผานพอรต 443 และท าการเปดบรการ Push service ของโพรแกรมรบ-สงอเมลลไว เมอไดรบการแจงเตอนอเมลลเขาแลวจะท าการเปดดเนอหาอเมลลนนทนท ตรวจวด traffic ระยะเวลาท งสน 600 วนาท ก าหนดใหมการสงอเมลลจากบญชผใชอนๆ เขามายงสมารทโฟนทท าการตรวจวด traffic ตามตารางเวลาทก าหนดไวในวนาทตางๆ ดงน วนาทท 60, 240, 420 และ 570 ตรวจวด traffic ระบบปฏบตการละ 3 ครง รวมตรวจวด traffic จากการใชงานอเมลลทงหมด 6 ครง 3.3.1.4 การใชงานเครอขายสงคมออนไลน โดยใชโพรแกรม Facebook ส าหรบระบบปฏบตการ iOS และ Android โดยตงคาบญชผใชเดยวกน ตรวจวด traffic ในการใชงาน Facebook ระยะเวลาทงสน 600 วนาท ในการใชงานจะโหลดขอมลใหมตามตารางเวลาทก าหนดไวในวนาทตางๆ ดงน วนาทท 10, 150, 180, 240, 360, 420, 450, 480, 470, 570 และ 585 ซงขอมลทมาใหมอาจจะมปรมาณไมเทากนในแตละครง ขนอยกบจ านวนโพสทมผใชงานอนทเปน Friend

DPU

32

ท าการเพมเขามาในขณะนน ตรวจวด traffic ระบบปฏบตการละ 3 ครง รวมตรวจวด traffic จากการใชงานเครอขายสงคมออนไลนทงหมด 6 ครง 3.3.1.5 การดวดโอผานอนเทอรเนต โดยใชโพรแกรม Youtube ส าหรบระบบปฏบตการ iOS และ Android เปดดวดโอทมความยาวมากกวา 10 นาท จ านวน 3 เรอง แตละเรองตรวจวด traffic ระยะเวลาทงสน 600 วนาท เปดดวดโอยาวตลอดทงเรองและใชวดโอเรองเดยวกนท าการตรวจวด traffic ทง iOS และ Android ตรวจวด traffic ระบบปฏบตการละ 3 ครง(วดโอละครง) รวมตรวจวด traffic จากการดวดโอผานอนเทอรเนตทงหมด 6 ครง

3.3.1.6 ไมมการใชงานขอมล โดยรปแบบนจะใชในการตรวจสอบการรบ-สงขอมลทเกดขนในขณะทไมมการใชงานโพรแกรมใดๆ เลย ซงอาจมโพรแกรมบางโพรแกรมทท างานอยเบองหลงและไมสามารถปดการท างานได และจะไดน าไปใชเปนขอมลในการกรอง Packet ทไมเกยวของกบโพรแกรมทตองการออกไดในขนตอนตอไป โดยจะท าการปดโพรแกรมและ Service ตางๆ ทไมเกยวของกบโพรแกรมทก าลงจะตรวจจบ Traffic เปดบรการขอมลของสมารทโฟนทงไว ตรวจจบ Traffic โดยวางสมารทโฟนไวเฉยๆ เปนเวลา 10 นาท 3.3.2 การวดทราฟฟกของระบบปฏบตการ iOS การตรวจวด Traffic จากการใชงานสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS ผวจยไดใชวธการสราง remote virtual interface ตามวธการของ Manbolo Team 2 โดยมรายละเอยดดงน 1) เชอมตอ iPhone ทจะใชบรการขอมลผานเครอขายโทรศพทเคลอนท เขากบคอมพวเตอรโนตบค (MacBook Pro) ผานสายสญญาณ USB ดงภาพท 3.2

2 Manbolo Team. (2013). Analysing iOS App Network Performances on Cellular/Wi-Fi.

Retrieved Oct 26, 2013, from http://blog.manbolo.com/2013/02/22/analysing-ios-app-network-performances-on-cellularwifi#1

DPU

33

ภาพท 3.2 การเชอมตอ iPhone กบ MacBook Pro 2) สราง remote virtual interface โดยเปด Terminal จากนนพมพค าสง rvictl-s abcdef01234563e91f1f2f8a8cb0841d2dafeebbc ระบบจะสรางอนเตอรเฟส rvi0 ขนมาโดยท abcdef01234563e91f1f2f8a8cb0841d2dafeebbc คอ Unique Device Identifier (UDID) ซงใชระบตวตนของเครอง iPhone แตละเครอง โดยสามารถเรยกด UDID ไดจากโพรแกรม Xcode ทตดตงไว ดงภาพท 3.3

ภาพท 3.3 UDID ของ iPhone จากโพรแกรม Xcode

DPU

34

3) เมอสรางอนเตอรเฟส rvi0 เรยบรอยแลว กจะสามารถตรวจจบ Traffic ทเกดขนจากการใชงานอนเตอรเนตของเครอง iPhone ไดโดยใชค าสง tcpdump -i rvi0 -n -s 0 -w dumpFile.pcap โดยท dumpFile คอชอไฟลทตองการบนทกขอมล Traffic ทเปนไฟลนามสกล .PCAP นนเอง 4) ใชงานสมารทโฟนตามรปแบบทก าหนดไวในระหวางการตรวจวด Traffic จนครบตามระยะเวลาทก าหนด จากนนกดปม Ctrl และ Z เพอหยดการตรวจวด Traffic

ภาพท 3.4 ตวอยางการตรวจวด Traffic จากสมารทโฟน iPhone จากภาพท 3.4 แสดงตวอยางการตรวจวด Traffic จากสมารทโฟน iPhone ดวยวธการขางตน ตงแตขนตอนการสราง remote virtual interface การตรวจสอบอนเตอรเฟส และการใชโพรแกรม tcpdump ในการตรวจจบ Traffic แลวบนทกไวทไฟลทก าหนดไว 3.3.2 การวดทราฟฟกของระบบปฏบตการ Android การตรวจวด Traffic จากการใชงานสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android ผวจยไดใชโพรแกรม Wireshark ส าหรบสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android โดยมชอวา Shark for Root 3 ส าหรบการเกบขอมลทราฟฟกทมการรบ-สงระหวางสมารทโฟนและโหนดบ ซงมการท างานเชนเดยวกนกบโพรแกรม AT&T ARO Data Collector ตามหวขอท 2.5.1 ซงโพรแกรมนจะ

3 int0x90. (2012). Capturing Network Traffic using the WiFi Pineapple, tcpdump and Android. Retrieved Oct 26, 2013, from http://blog.intninety.co.uk/2012/08/capturing-network-traffic-using-the-wifi-pineapple-tcpdump-and-android/

DPU

35

ท างานบนสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android และตรวจจบ Traffic ทเกดขนจากการใชงานขอมลของสมารทโฟนเครองนนไดโดยตรง ซงจะไดขอมล Traffic เปนไฟลนามสกล .PCAP โดยกดปม “Start” เพอเรมการตรวจจบ Traffic จากนนกดปม Home เพอไปเปดโพรแกรมทตองการใชงาน ใชงานจนครบตามระยะเวลาทก าหนดแลวแลวกลบเขาสโพรแกรม Shark for Root กดปม “Stop” เพอยตการตรวจจบ Traffic ดงตวอยางการตรวจวด Traffic จากการใชงานสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android ในภาพท 3.5

ภาพท 3.5 ตวอยางการตรวจวด Traffic จากสมารทโฟน Android จากภาพท 3.5 แสดงหนาจอของโพรแกรม Shark for Root ซงเปนตวอยางการตรวจวด Traffic จากสมารทโฟน Android ตามวธการขางตน 3.3.3 พฤตกรรมการสรางสญญาณของระบบปฏบตการตางๆ เพอใหกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซสามารถพจารณาปรบระยะเวลาทเหมาะสมใหแกยอทใชระบบปฏบตการตางๆในระหวางการใชงานได ตองมการวเคราะหเพอเปนขอมลเกบไวในระบบลวงหนากอนการใชงาน ซงจะสามารถเรยกดไดอยางรวดเรว หากใชการเกบขอมลจากยอทกเครองในระหวางการใชงานมาเปนขอมลในการพจารณาจะท าใหอารเอนซท างานหนกในการประมวลผลพฤตกรรมการใชงานของยอ และตองใชพนทในการ

DPU

36

เกบรวบรวมขอมลการใชงานของยอจ านวนมาก จงตองวดพฤตกรรมการสรางสญญาณจากการเปลยนสถานะอารอารซของระบบปฏบตการตางๆ จากอปกรณตวอยางซงเปนตวแทนของระบบปฏบตการนนๆ และน าผลทไดจากการวดมาวเคราะหพฤตกรรมในการสรางสญญาณของระบบปฏบตการ จากนนจงจดหมวดหมใหแกระบบปฏบตการวาเปนระบบปฏบตการทมการสรางสญญาณมากหรอนอยเพยงใด 3.4 แบบจ าลองการวเคราะหการก าหนดสถานะอารอารซ เพอเปนการวเคราะหพฤตกรรมในการสรางสญญาณของระบบปฏบตการ ผวจยจงท าแบบจ าลองทางคอมพวเตอร เพอจ าลองการวเคราะหการก าหนดสถานะอารอารซในระหวางการใชงานบรการขอมลของสมารทโฟน จากไฟลประเภท Packet Capture ดวยโพรแกรม MATLAB ตามแบบการวเคราะหการก าหนดสถานะอารอารซของโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer (ARO)4 ซงเปนเครองมอวเคราะหการก าหนดสถานะอารอารซในระหวางการใชงานบรการขอมลของสมารทโฟน จากไฟลประเภท Packet Capture เชน ไฟลนามสกล .PCAP เปนตน ซงจะท าใหทราบวาในชวงเวลาทใชงานสมารทโฟนนนมการใชสถานะอารอารซในชวงเวลาใดบาง และมการเปลยนแปลงสถานะไปยงสถานะอารอารซอนๆ เมอใด เพอน าไปใชวเคราะหพฤตกรรมในการเปลยนแปลงสถานะอารอารซของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการตางๆ ได แตโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer ไมรองรบการท างานของสถานะเซลลพซเอชโดยมวธการดงน 3.4.1 การเตรยมไฟลขอมลทราฟฟก การปรบขอมลทราฟฟกซงเปนไฟลนามสกล .PCAP ทตรวจวดไดจ ากการใชงานขอมลของสมารทโฟนดวยระบบปฏบตก าร ตางๆ ตาม หวขอท 3.3.1 ใหสามารถน าไปใชเปนขอมลทจะน าไปวเคราะหพฤตกรรมดวยแบบจ าลองการวเคราะหการก าหนดสถานะอารอารซ มขนตอนดงน 1) เปดไฟลขอมลทราฟฟกนามสกล .PCAP ดวยโพรแกรม WireShark

2) กรองขอมล Packet ทไมตองการออก จากขอมล Traffic ทตรวจวดโดยไมมการใชงานจอมลเลยตามหวขอท 3.3.1.6 ไดพบวาเปน Packet ของ Service ตางๆ ทไมสามารถปดไดหมด และไมใช packet จากโพรแกรมทตองการศกษาพฤตกรรม โดยไดน าหมายเลขไอพไปคนหาในเวบไซต http://who.is เพอระบเจาของและทมาของ Packet นนๆ โดยจะน าขอมลจาก Packet

4 AT&T. (2012). AT&T Application Resource Optimizer (ARO). Retrieved Nov 10,

2012, from http://developer.att.com/developer/legalAgreementPage.jsp?passedItemId=9700312.

DPU

37

เหลานนไประบเงอนไขในการกรอง Filter ส าหรบระบบปฏบตการ iOS สามารถวเคราะหขอมลทตองกรองออกไดดงตารางท 3.1 ตารางท 3.1 การกรองขอมลทไมตองการส าหรบระบบปฏบตการ iOS

ล าดบ เงอนไขการกรอง หมายเลข IP เจาของ 1. !(ip.addr == 17.0.0.0/8) 17.0.0.0/8 Apple Inc. 2. !(ip.addr == 74.125.0.0/16) 74.125.0.0/16 Google Inc. 3. !(ip.addr == 124.40.224.0/12) 124.40.224.0/12 DTAC Network

ส าหรบระบบปฏบตการ Android กรองขอมล Packet ทไมตองการออก จากขอมล Traffic ทตรวจวดโดยไมมการใชงานจอมลเลยตามหวขอท 3.3.1.6 ไดพบวาเปน Packet ของ Service ตางๆ ทไมสามารถปดไดหมด และไมใช packet จากโพรแกรมทตองการศกษาพฤตกรรม โดยระบเงอนไขในการกรอง Filter ส าหรบระบบปฏบตการ Android สามารถวเคราะหขอมลทตองกรองออกไดดงตารางท 3.2 ตารางท 3.2 การกรองขอมลทไมตองการส าหรบระบบปฏบตการ Android

ล าดบ เงอนไขการกรอง หมายเลข IP เจาของ 1. !(ip.addr == 74.125.0.0/16) 74.125.0.0/16 Google Inc. 2. !(ip.addr == 124.40.224.0/12) 124.40.224.0/12 DTAC Network 3. !(ip.addr == 184.72.0.0/15) 184.72.0.0/15 Amazon.com, Inc. 4. !(ip.addr == 23.20.0.0/14) 23.20.0.0/14 Amazon.com, Inc. 5. !(ip.addr ==68.67.152.0/23) 68.67.152.0/23 Appnexus Inc. 6. !(ip.addr ==68.67.176.0/23) 68.67.176.0/23 Appnexus Inc.

จากตารางท 3.1 และ 3.2 ระบเงอนไขในการกรองในชอง Filter จากนนกดปม Apply เพอด าเนนการกรองขอมล ดงภาพท 3.6

DPU

38

ภาพท 3.6 การกรองขอมลทไมตองการในโพรแกรม WireShark เลอกแสดงขอมลในคอลมน No. , Time และ Length เทานน ดงภาพท 3.7

ภาพท 3.7 การแสดงขอมลทราฟฟกในโพรแกรม WireShark

DPU

39

Export ขอมลไปเปนไฟล Plain text (นามสกล .TXT) โดยใชค าสง File -> Export Packet Dissections -> as “Plain Text” file ดงภาพ 3.8

ภาพท 3.8 การ Export ขอมลไปเปนไฟล Plain text

ตงชอไฟลตามดวยนามสกล .txt เลอกประเภทของไฟลทตองการบนทก (Save as type) เปน “Plain text(*.txt)” และในสวนของ Packet Format เลอก Packet summary lineดงภาพท 3.9 ซงจะไดไฟลขอมลทราฟฟกในรปแบบไฟล Plain text ดงภาพท 3.10 โดยท าเชนนกบไฟลขอมลทกไฟลทตองการน าไปวเคราะห

ภาพท 3.9 การก าหนดคาเพอ Export ขอมลไปเปนไฟล Plain text

DPU

40

ภาพท 3.10 ขอมลทราฟฟกในรปแบบไฟล Plain text 3.4.2 ตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดไดจากการใชงานขอมลของสมารทโฟนดวยระบบ ปฏบตการตางๆ ตามหวขอท 3.3.1 ทผานการแปลงขอมลเปนขอมลทราฟฟกในรปแบบไฟล Plain text ตามวธการในหวขอท 3.4.1 ตามการใชงานในรปแบบตางๆ บนระบบปฏบตการ iOS และ Android แสดงไดดงน

ภาพท 3.11 ตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการใชงานทองเวบไซต จากภาพท 3.11 แสดงตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการใชงานทองเวบไซต โดยพบวาระบบปฏบตการ Android นนมการรบ-สงขอมลบอยกวา และมปรมาณขอมลจ านวนมากกวาระบบปฏบตการ iOS

DPU

41

ภาพท 3.12 ตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการเลนเกมส Angry Birds จากภาพท 3.12 แสดงตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการเลนเกมส Angry Bird โดยพบวาระบบปฏบตการ Android นนมการรบ-สงขอมลบอยกวา และมปรมาณขอมลจ านวนมากกวา ในขณะทระบบปฏบตการ iOS นนแทบจะไมมการรบ-สงขอมลเลย อนเนองมาจากเกมส

Angry Bird ระบบปฏบตการ iOS จะมโฆษณาเฉพาะตอนเรมเลนเกมสและกดปมหยดเลนชวคราวเทานน ในขณะทบนระบบปฏบตการ Angry Bird นนมโฆษณาตอนเรมเลนเกมส กดปมหยดเลนชวคราว และในระหวางการเลนเกมสในทกๆ ดาน

ภาพท 3.13 ตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการใชงานเครอขายสงคมออนไลน จากภาพท 3.13 แสดงตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการใชงานเครอขายสงคมออนไลนโดยพบวาระบบปฏบตการ iOS นนมการรบ-สงขอมลบอยกวาเลกนอย แตมชวงเวลาระหวางการรบ-สงแตละครงไมแตกตางกนมาก ในขณะทระบบปฏบตการ Android มชวงเวลาระหวางการรบ-สงแตละครงไมเทากนและยาวนานกวาระบบปฏบตการ iOS

DPU

42

ภาพท 3.14 ตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการใชงานอเมลล จากภาพท 3.14 แสดงตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการใชงานอเมลล โดยพบวาระบบปฏบตการ iOS และระบบปฏบตการ Android นนมความถในการรบ-สงขอมลเปนชวงๆ เทาๆ กน และชวงระหวางการรบ -สงขอมลในแตละชดใกลเคยงกน ในชวงทมการรบ -สงระบบปฏบตการ iOS มการรบ-สงขอมลตดตอกนมากกวาระบบปฏบตการ Android

ภาพท 3.15 ตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการดวดโอผานอนเทอรเนต จากภาพท 3.15 แสดงตวอยางขอมลทราฟฟกทตรวจวดจากการดวดโอผานอนเทอรเนตพบวาระบบปฏบตการ iOS และระบบปฏบตการ Android นนมความถในการรบ-สงขอมลสม าเสมอตลอดการใชงาน แตระบบปฏบตการ Android มการรบ-สงขอมลขนาดใหญกวาระบบปฏบตการ iOS

DPU

43

3.4.3 แบบจ าลองดวยโพรแกรม MATLAB การท างานของแบบจ าลองในการวเคราะหการก าหนดสถานะอารอารซ มขนตอนดงน 1) น าเขาขอมลทราฟฟกโดยการอานขอมลจากไฟลขอมลทราฟฟกในรปแบบ Plain text ทได จากหวขอท 3.4.1 2) รวบรวมปรมาณขอมลทใชงานในแตละวนาท ตงแตวนาทแรกจนถงวนาทท 600 (รวมทงสน 10 นาท) เพอดวาในแตละวนาทมการรบ-สงขอมลปรมาณเทาใด 3) ก าหนดคาตวแปรระยะเวลา Timeout แบบคงทในแตละสถานะตามโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer ดงภาพท 3.16

ภาพท 3.16 การก าหนดคาระยะเวลา Timeout ของโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer เนองจากโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer ไมรองรบการท างานของสถานะเซลลพซเอช ผวจยจงก าหนดระยะเวลา Timeout ในแตละสถานะเพอใหแบบจ าลองมการท างานของสถานะทง 4 อยางครบถวน ดงตารางท 3.3 ตารางท 3.3 การก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงทในแตละสถานะ

DCH -> FACH FACH -> PCH PCH -> Idle ระยะเวลา

Timeout (วนาท) 4 10 25

ก าหนดใหระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลดซเอช เปน 4 วนาท ตามโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer ก าหนดใหระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลเอฟเอซเอช เปน 10 วนาท ตามสถานะเซลลเอฟเอซเอช->สถานะวางในโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer เพมการก าหนดระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลพซเอช->สถานะวาง โดยอางองขอมล

DPU

44

การก าหนดระยะเวลา Timeout จากงานวจย Adaptive Radio Resource Management Scheme for UMTS Packet Data 5 ทก าหนดระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลดซเอช 10 วนาท เซลลเอฟเอซ-เอช 50 วนาท และเซลลพซเอช 240 วนาท ซงจะเหนไดวาในแตละสถานะจะมคามากกวาสถานะกอนหนาอยประมาณ 5 เทา จงพจารณาการก าหนดระยะเวลา Timeout ของโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer ในสถานะเซลลเอฟเอซเอชทมากกวาสถานะเซลลดซเอชอย 2.5 เทา ดงนนจงก าหนดระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลพซเอชโดยการคณระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลล-เอฟเอซเอชดวย 2.5 ซงเทากบ 25 วนาท 4) วนลปเพอพจารณาสถานะอารอารซจากขอมลทรวบรวมปรมาณขอมลไวแลว ตามแบบโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer ในการวเคราะหสถานะอารอารซจากขอมลทราฟฟก ซงจะพจารณาปรมาณขอมลทรบ-สงในแตละวนาท โดยพจารณาวามการรบ-สงขอมลมากกวาเกณฑทตองเปลยนสถานะหรอไม หรอไมมการรบ-สงขอมลเปนเวลานานกวาระยะเวลา Timeout ทก าหนดไวหรอไม โดยมรายละเอยดของขนตอนการพจารณาสถานะอารอารซจากขอมลทราฟฟก ดงภาพท 3.17

5 Brosch, C. & Mitschele-Thiel, A. (2005). Adaptive Radio Resource Management

Scheme for UMTS Packet Data. In Wireless Conference 2005 – Next Generation Wireless and Mobile Communications and Services (European Wireless), 11th European (pp. 1 - 7). Nicosia, Cyprus: n.p.

DPU

45

ภาพท 3.17 ขนตอนการพจารณาสถานะอารอารซจากขอมลทราฟฟก ภาพท 3.17 แสดงขนตอนวธในการพจารณาสถานะอารอารซจากขอมลทราฟฟกของการใชงานสมารทโฟนตามแบบโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer 3.4.3 การเปลยนสถานะ RRC ของระบบปฏบตการ วเคราะหพฤตกรรมในการสรางสญญาณของระบบปฏบตการ จากไฟลทราฟฟกของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS และ Android จ านวน ระบบปฏบตการละ 15 ไฟล โดยแบงเปนทราฟฟกจากการใชเวบเบราเซอร จ านวน 3 ไฟล จากการเลนเกมส Angry Bird จ านวน 3 ไฟล จากการใชงานเครอขายสงคมออนไลน จ านวน 3 ไฟล จากการใชงานอเมลล จ านวน 3 ไฟล และจากการดวดโอผานอนเทอรเนต จ านวน 3 ไฟล ทไดตรวจวดไวตามหวขอท 3.3 แลวหาคาเฉลยของทราฟฟกแตละแบบไดผลดงน

DPU

46

ตารางท 3.4 จ านวนการเปลยนสถานะอารอารซโดยเฉลยของระบบปฏบตการตางๆ IDLE

->DCH DCH

->FACH FACH ->PCH

PCH ->IDLE

FACH ->DCH

PCH ->DCH

PCH ->FACH

iOS Web 4.67 13.67 10.00 4.67 6.33 2.67 2.67 Angry Bird 0.33 2.00 1.67 1.33 0.33 0.33 0 Facebook 2.67 19.33 13.67 2.67 7.33 9.33 1.67 email 3.00 6.67 4.67 3.67 2.00 0.67 0.33 Youtube 0 6.00 0.33 0.33 5.33 0 0

Android Web 1.33 17.67 10.67 1.33 10.67 5.00 4.33 Angry Bird 1.67 23.33 11.33 1.67 13.33 7.67 1.67 Facebook 3.00 21.67 12.67 3.00 12.00 5.67 3.67 email 4.33 9.67 9.67 4.33 1.00 3.67 1.33 Youtube 1.00 3.00 1.00 1.00 1.33 0 0

หนวย : ครง

จากตารางท 3.4 แสดงจ านวนครงในการเปลยนสถานะอารอารซของสมารทโฟน ทมการตรวจจบทราฟฟกจากการใชงานเวบเบราเซอร และการเลนเกมส Angry Bird ของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS และ Android พบวาสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android มการเปลยนสถานะจาก IDLE -> DCH , FACH -> PCH , PCH -> IDLE และ PCH -> DCH จ านวนมากกวาการเปลยนสถานะของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS ในขณะทสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android มการเปลยนสถานะ FACH -> DCH นอยกวาสมารทโฟนทใช iOS และสมารทโฟนทงสองระบบมการเปลยนสถานะ DCH -> FACH ใกลเคยงกน เมอน าคาเฉลยของการเปลยนสถานะอารอารซจากตารางท 3.4 มาค านวณหาปรมาณสญญาณควบคมทสมารทโฟนแตละเครองจะสรางขนระหวางการใชงานนน ดงแสดงในตารางท 3.5

DPU

47

ตารางท 3.5 จ านวนสญญาณควบคมจากการเปลยนสถานะอารอารซโดยเฉลย IDLE

->DCH DCH

->FACH FACH ->PCH

PCH ->IDLE

FACH ->DCH

PCH ->DCH

PCH ->FACH

Total

(message)

Signaling 30 4 4 22 6 12 3 - iOS

Web 140.00 54.67 40.00 102.67 38.00 32.00 8.00 415.33 Angry Bird 10.00 8.00 6.67 29.33 2.00 4.00 0 60.00 Facebook 80.00 77.33 54.67 58.67 44.00 112.00 5.00 431.67 email 90.00 26.67 18.67 80.67 12.00 8.00 1.00 237.00 Youtube 0 24.00 1.33 7.33 32.00 0 0 64.67

Average iOS 241.73 Android

Web 40.00 70.67 42.67 29.33 64.00 60.00 13.00 319.67 Angry Bird 50.00 93.33 45.33 36.67 80.00 92.00 5.00 402.33 Facebook 90.00 86.67 50.67 66.00 72.00 68.00 11.00 444.33 email 130.00 38.67 38.67 95.33 6.00 44.00 4.00 356.67 Youtube 30.00 12.00 4.00 22.00 8.00 0 0 76.00

Average Android 319.80 หนวย : messages

จากตารางท 3.5 แสดงพฤตกรรมการสรางสญญาณของระบบปฏบตการตางๆ โดยระบบปฏบตการ Android นนมพฤตกรรมในการสรางสญญาณจากการเปลยนแปลงสถานะ อารอารซจ านวนมาก ในขณะทระบบปฏบตการ iOS มพฤตกรรมในการสรางสญญาณ จากการเปลยนแปลงสถานะอารอา รซจ านวนนอยกวา ซงสอดคลองกบบทความของ Nokia Siemens Networks6 ทระบวาสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android มการสรางสญญาณมากกวาสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS จงเกดแนวคดในการปรบระยะเวลา

6 Nokia Siemens Networks. (2011). Understanding smartphone behavior in the network white paper (Research report). Finland: Author.

DPU

48

Timeout ของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการทในกลมทสรางสญญาณมากซงคอระบบปฏบตการ Android จะถกก าหนดระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซทนานกวายอทใชระบบปฏบตการในกลมทมการสรางสญญาณนอยคอระบบปฏบตการ iOS ซงขอมลกลมของระบบปฏบตการนจะตองถกบนทกเกบไวในระบบ เพอใชในการพจารณาการก าหนดระยะเวลา Timeout ใหแกยอทใชระบบปฏบตการตางๆ ตอไป

ภาพท 3.18 เปรยบเทยบจ านวนสญญาณควบคมจากการใชงานแอพลเคชนตางๆ บนสมารทโฟน จากตารางท 3.18 แสดงการเปรยบเทยบจ านวนสญญาณควบคมจากการใชงานแอพลเคชนตางๆ บนสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS และ Android โดยพบวา การใชงานแอพพลเคชน Facebook , Angry Birds , email , และ Youtube สมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android มการสรางสญญาณควบคมจ านวนมากกวา สมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS โดยเฉพาะเกมส Angry Birds เนองจากเกมส Angry Birds บนระบบปฏบตการ iOS นนมโฆษณาในระหวางการเลนเกมสนอยกวา โดยมโฆษณาการลงทะเบยนกบผผลดเกมส โฆษณาระหวางการกดปมหยดการเลนชวคราว เทานน ซงในการตรวจจบ Traffic ในงานวจยน มการกดหยดเลนชวคราวในตอนเรมตนและยตการตรวจจบ Traffic เมอครบระยะเวลาทก าหนดเทานน แตเกมส Angry Birds บนระบบปฏบตการ Android จะมโฆษณาในลกษณะ Popup ระหวางการเลนเกมสในดานตางๆ ดวย ซงระบบของเกมสจะสมโฆษณาขนมาแสดงดานบนขวาของหนาจอ เกมส Angry Birds บนระบบปฏบตการ Android จงมการใชงานขอมลบอยกวาเกมส Angry Birds บนระบบปฏบตการ

DPU

49

iOS แตการทองเวบไซตดวยโพรแกรมเวบเบราเซอร สมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS มการสรางสญญาณควบคมจ านวนมากกวา สมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android 3.5 การปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซในระหวางการใชงาน 3.5.1 กลไกปองกนความคบคงของระบบเครอขาย ในการท างานของอารเอนซในการควบคมความคบคงของระบบนน จะมกลไกในการควบคม 2 กลไก คอ การควบคมการรองขอการใชงาน และการควบคมความคบคง ตามทไดกลาวไวในหวขอ 2.6.3 งานวจยนน าเสนอกลไกการลดความคบคงของระบบโดยการลด Signal Processing Resource ทเกดจากการเปลยนสถานะอารอารซ ดวยวธการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซตามความคบคงของระบบเครอขาย เนองจากตองการใหกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซนเรมท างานกอนทระบบจะมความคบคงเกนกวาเกณฑการควบคมการรองขอการใชงาน และการควบคมความคบคง เมอระบบมความคบคงเกนกวา 75 เปอรเซนต และ 90 เปอรเซนต ตามล าดบ จงก าหนดเกณฑความคบคงเพอปรบระยะเวลา Timeout ตามกลไกนไว 2 ระดบ คอระดบท 1 เมอระบบมความคบคงเกนกวา 55 เปอรเซนต และระดบท 2 เมอระบบมความคบคงเกนกวา 70 เปอรเซนต เมอระบบมความคบคงมากกวาเกณฑของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทก าหนดไวในระดบท 1 อารเอนซจะพจารณาระยะเวลา Timeout ของโพรโตคอลอารอารซในสถานะตางๆ ทนานกวาปกตใหแกยอ และเมอระบบมความคบคงมากกวาเกณฑของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทก าหนดไวในระดบท 2 อารเอนซจะพจารณาระยะเวลา Timeout ของโพรโตคอล อารอารซในสถานะตางๆ ทนานกวาระยะเวลา Timeout ในระดบท 1 ใหแกยอ ในการก าหนดระยะเวลา Timeout ในระดบท 1 และระดบท 2 นนจะพจารณารวมกบพฤตกรรมการสรางสญญาณของระบบปฏบตการดวย ซงจะไดกลาวถงรายละเอยดในหวขอถดไป 3.5.2 การพจารณาระยะเวลา Timeout ทเหมาะสม 3.5.2.1 การก าหนดคาตวแปรตางๆ ของแบบจ าลอง ในการก าหนดระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซในระดบท 1 และระดบท 2 ผว จยไดสรางแบบจ าลองทางคอมพวเตอร เพอจ าลองการท างานของระบบเครอขายโทรศพทเคลอนท โดยแบบจ าลองทางคอมพวเตอรทสรางขนนทไดตรวจสอบความถกตองของแบบจ าลองตามตวอยางงานวจย Adaptive Radio Resource Management Scheme for UMTS Packet Data โดยมการปรบเปลยนตวแปรตางๆ เพอใหสอดคลองกบสภาพแวดลอมในการท างานของระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 เพมเตม ดงน

DPU

50

1) จ าลองการท างานของอารเอนซในการควบคมโหนดบจ านวน 17 โหนด ซงแตละโหนดม 3 cell sectors รวมทงสน 51 cell sectors แตละ cell sector มการก าหนดตวแปรตางๆ ตามงานวจย Adaptive Radio Resource Management Scheme for UMTS Packet Data 2) ก าหนดคาตวแปรทส าคญส าหรบเซอรกตสวทชในแบบจ าลองทใชในการทด สอบดงน

2.1) ระยะเวลาใชงานบรการสนทนาเฉลย 120 วนาท 2.2) มการตอบสนองระหวางการใชงานเปนเวลา 3 วนาท และหยดการ

ตอบสนองชวคราวเปนเวลา 3 วนาท สลบกนไปตลอดระยะเวลาใชงาน 2.3) ยอแตละเครองไดรบการจดสรรใหใช Code Resource จ านวน 2 โคด 2.4) มการใชทรพยากรคลนวทยในระหวางการใชงานเฉลยในขณะทมการ

ตอบสนองระหวางการใชจ านวน 1.94 เปอรเซนต และในขณะหยดการตอบสนองชวคราวจ านวน 0.39 เปอรเซนต 3) ก าหนดคาตวแปรทส าคญส าหรบแพกเกตสวตชในแบบจ าลองทใชในการทด สอบดงน

3.1) ระยะเวลาใชงานบรการขอมลเฉลย 412 วนาท 3.2) ยอแตละเครองไดรบการจดสรรใหใช Code Resource จ านวน 8 โคด 3.3) การทดสอบการท างานนไดจ าลองการท างานของอารเอนซในการควบคม

โหนดบจ านวน 17 โหนด ซงแตละโหนดม 3 cell sectors รวมทงสน 51 cell sectors มากกวาแบบจ าลองทใชตรวจสอบความถกตองอย 51 เทา จงไดก าหนดคาตวแปรการใชทรพยากรคลนวทยในระหวางการใชงานเฉลยใขณะอยในสถานะ Cell_DCH (ระหวางก าลงใชงาน) จ านวน 7.61/51 เทากบ 0.1492 เปอรเซนต, สถานะ Cell_DCH (ไมมการใชงาน) จ านวน 1.52/51 เทากบ 0.0298 เปอรเซนต, สถานะ Cell_FACH จ านวน 0.06/51 เทากบ 0.0011 เปอรเซนต และสถานะ Cell_PCH จ านวน 0.006/51 เทากบ 0.000117 เปอรเซนต 4) ก าหนดคาตวแปรจ านวนสญญาณควบคมทเกดขนจากการเปลยนสถานะตางๆ ตามตารางท 2.1 ซงจะใชในการค านวณหาปรมาณสญญาณควบคมทเกดขนระหวางการใชงานและใชส าหรบตรวจสอบความคบคงของสญญาณเทยบกบเกณฑทก าหนดไว

5) การก าหนดคาตวแปรระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซตางๆ ส าหรบการคงอยในสถานะหลงจากไมมการใชงานขอมล ซงเปนคาระยะเวลาของการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท ตามตารางท 3.3

DPU

51

6) ส าหรบพฤตกรรมในการใชงานบรการขอมลและพฤตกรรมในการเปลยน แปลงสถานะอารอารซจากการใชงานนนจะใชทราฟฟกทตรวจวดไดจากหวขอ 3.3.1 ในการก าหนดพฤตกรรมในการใชงานบรการขอมลของยอแตละเครองโดยจะสมเลอกทราฟฟกทตรวจวดไดของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS และสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android ในอตราสวนทเทากน และก าหนดใหยอมระยะเวลาใชงานเฉลย 412 วนาท การทดลองนก าหนดใหยอทเชอมตอกบเครอขายจะสามารถใชงานไดจนกวาจะครบระยะเวลาใชงานหรอถก Drop เนองจากเครอขายมความคบคงของสญญาณมากเทานน 7) ก าหนดคาตวแปรส าหรบเกณฑทจะใหกลไกการควบคมการรองขอการใชงาน ใหเรมควบคมการเชอมตอเขาสระบบ โดยระบบจะท าปดกนยอทก าลงรองขอการเชอมตอเขาสระบบเครอขายกตอเมอมคาตวแปรใดตวแปรหนงใน 3 ตวเทากบหรอมากกวาเกณฑทก าหนดไวดงน

7.1) ปรมาณการใช Radio Resource เทากบ 75 เปอรเซนต 7.2) มจ านวน Code Resource ทถกใชงาน 195 x 51 เทากบ 9,945 โคด 7.3) มจ านวนสญญาณควบคม 400 x 51 เทากบ 20,400 สญญาณตอวนาท

8) ก าหนดคาตวแปรส าหรบเกณฑทจะใหกลไกการควบคมความคบคง ใหเรมยตการใชงานของยอบางสวน ดงน

8.1) ปรมาณการใช Radio Resource เทากบ 90 เปอรเซนต 8.2) มจ านวน Code Resource ทถกใชงาน 244 x 51 เทากบ 12,444 โคด 8.3) มจ านวนสญญาณควบคม 500 x 51 เทากบ 25,500 สญญาณตอวนาท

3.5.2.2 การประมวลผลแบบจ าลองเพอพจารณาผลของการปรบระยะเวลา Timeout ทเพมขน โดยแบบจ าลองทมการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท โดยในการประมวลผลในแตละรอบ จะเพมระยะเวลา Timeout จากคา 4 วนาท ทใชโดย AT&T ตามตารางท 3.3 ไปเรอยๆ ตงแต 1 วนาทไปจนถง 600 วนาท จากผลการทดสอบพจารณาผลลพธในดานทสามารถลดลงได ไดแก ผลรวมสญญาณควบคมทลดลง จ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอทลดลง จ านวนการยตยอทเชอมตออยกบระบบทลดลง และผลกระทบในดานทเพมมากขน ไดแก ผลรวมการใชพลงงานทเกดขนในเครอขายทเพมขน ปรมาณการใชพลงงานเฉลยตอยอทเพมขน จ านวนการควบคมการรองขอการใชงานทเพมขน โดยมการใหน าหนกแกผลลพธแตกตางกนดงน

1) ผลรวมสญญาณควบคม น าหนก 50 เปอรเซนตของผลลพธทลดลงได 2) จ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอ น าหนก 20 เปอรเซนตของผลลพธทลดลงได

DPU

52

3) จ านวนการยตยอทเชอมตออยกบระบบ น าหนก 30 เปอรเซนตของผลลพธทลดลงได

4) ผลรวมการใชพลงงานทเกดขนในเครอขาย น าหนก 20 เปอรเซนตของผลลพธทเพม ขน

5) ปรมาณการใชพลงงานเฉลยตอยอ น าหนก 50 เปอรเซนตของผลลพธทเพมขน 6) จ านวนการควบคมการรองขอการใชงาน น าหนก 30 เปอรเซนตของผลลพธทเพม

ขน โดยน ามาเปรยบเทยบเปนเปอรเซนต ก าหนดใหผลการทดสอบดวยแบบจ าลองในดานทสามารถลดลงไดมากทสดเปน 100 เปอรเซนต และผลลพธในดานทลดลงไดนอยทสดเปน 0 เปอรเซนต น ามาพลอตกราฟ และก าหนดใหผลรวมในดานทเพมขนมากทสดเปน 100 เปอรเซนต และและผลลพธในดานทลดลงนอยทสดเปน 0 เปอรเซนต น ามาพลอตกราฟ พจารณาจดทเปอร เซนตของผลลพธในดานทลดลงไดสมดลกบเปอรเซนตของผลลพธทเพมมากขนในแตละสถานะอารอารซ ไดผลลพธดงน

1) ผลของการเพมระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลดซเอช โดยระยะเวลา Timeout ของสถานะอนๆ คงท ไมมการเพมระยะเวลา ปรากฏดงภาพท 3.19

ภาพท 3.19 ผลการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลดซเอช จากผลลพธของการเพมระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลดซเอชตามภาพท 3.19 พบวาเมอระยะเวลาเพมขน จ านวนสญญาณควบคมโดยรวมในระบบเครอขายจะมแนวโนมลดลง

DPU

53

เนองจากเมอระยะเวลา Timeout เพมมากขนยอจะคงอยในสถานะเซลลดซเอชนานขนกวาเดมจงมจ านวนครงในการเปลยนสถานะนอยลง เปนผลใหมการสรางสญญาณควบคมจากการเปลยนสถานะลดลง ในขณะทการใชพลงงานของยอมแนวโนมเพมขน เนองจากเมอระยะเวลา Timeout เพมมากขนยอจะคงอยในสถานะเซลลดซเอชนานขน ซงการคงอยในสถานะนตองใชพลงงานมากกวาสถานะอนๆ ปรมาณพลงงานทถกใชจงเพมมากขน โดยจดทระบบมเปอรเซนตผลลพธในดานทสามารถลดลงไดสมดลกบเปอรเซนตผลลพธในดานทเพมขน คอเมอเพมระยะเวลา Timeout 35 วนาท เมอรวมกบระยะเวลา Timeout แบบคงทตามตารางท 3.3 จะได 39 วนาท 2) ผลของการเพมระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลเอฟเอซเอช โดยระยะเวลา Timeout ของสถานะอนๆ คงท ไมมการเพมระยะเวลา ปรากฏดงภาพท 3.20

ภาพท 3.20 ผลการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลเอฟเอซเอช จากผลลพธของการเพมระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลเอฟเอซเอชตามภาพท 3.20 พบวาเมอระยะเวลาเพมขน จ านวนสญญาณควบคมโดยรวมในระบบเครอขายมการปรบขนและลงในบางชวงเวลา เชนเดยวกนกบการใชพลงงาน แตเมอดแนวโนมของกราฟจะพบวาจ านวนสญญาณควบคมโดยรวมในระบบเครอขายจะมแนวโนมลดลง และการใชพลงงานมแนวโนมเพมมากขน โดยจดทระบบมเปอรเซนตผลลพธในดานทสามารถลดลงไดสมดลกบเปอรเซนตผลลพธในดานทเพมขน คอเมอเพมระยะเวลา Timeout 35 วนาท เมอรวมกบระยะเวลา Timeout แบบคงทตามตารางท 3.3 จะได 45 วนาท

DPU

54

3) ผลของการเพมระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลพซเอช โดยระยะเวลา Timeout ของสถานะอนๆ คงท ไมมการเพมระยะเวลา ปรากฏดงภาพท 3.21

ภาพท 3.21 ผลการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลพซเอช จากผลลพธของการเพมระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลพซเอชตามภาพท 3.21 พบวาเมอระยะเวลาเพมขน จ านวนสญญาณควบคมโดยรวมในระบบเครอขายมการปรบขนและลงในบางชวงเวลา เชนเดยวกนกบการใชพลงงาน แตเมอดแนวโนมของกราฟจะพบวาจ านวนสญญาณควบคมโดยรวมในระบบเครอขายจะมแนวโนมลดลง และการใชพลงงานมแนวโนมเพมมากขน โดยจดทระบบมเปอรเซนตผลลพธในดานทสามารถลดลงไดสมดลกบเปอรเซนตผลลพธในดานทเพมขน คอเมอเพมระยะเวลา Timeout 30 วนาท เมอรวมกบระยะเวลา Timeout แบบคงทตามตารางท 3.3 จะได 55 วนาท และเมอเพมระยะเวลา Timeout มากขนการลดลงของจ านวนสญญาณควบคมโดยรวมและการเพมการใชพลงงานมแนวโนมใกลเคยงกน จากภาพท 3.19 – 3.21 จะพบวาระยะเวลา Timeout ทเพมขนจะท าใหปรมาณสญญาณควบคมลดลงอยางตอเนอง แตจะเพมการใชพลงงานของยอมากขนเรอยๆ ผวจยจงเลอกระยะเวลา ทสมดลระหวางการลดปรมาณสญญาณควบคมและการเพมขนของการใชพลงงาน ซงกคอ จดตดกนของกราฟ ซงจะไดคาระยะเวลาทนานทสดทจะใชในกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ดงตารางท 3.6

DPU

55

ตารางท 3.6 การก าหนดระดบของระยะเวลา Timeout

ระยะเวลา Timeout (วนาท)

ระดบเวลา Cell_DCH Cell_FACH Cell_PCH ระดบปกต 4 10 25 ระดบท 1 16 22 35 ระดบท 2 39 45 55

ตารางท 3.6 แสดงระยะเวลาทก าหนดไวตามกลไกการปรบระยะเวลา Timeout โดยจะก าหนดใหระดบเวลาระดบท 2 มการเพมระยะเวลา Timeout ตามระยะเวลาทเหมาะสมตามหวขอท 3.5.2.2 และก าหนดใหระดบเวลาระดบท 1 มการเพมระยะเวลา Timeout เปนหนงในสามของการเพมระยะเวลา Timeout ในระดบเวลาระดบท 2 ซงการก าหนดระดบระยะเวลา Timeout ในระดบท 2 จะสามารถชวยลดสญญาณควบคมไดมากกวาแตกจะมการใชพลงงานมากกวาการก าหนดระดบระยะเวลา Timeout ระดบเวลาระดบท 1 3.5.3 การพจารณาเลอกระดบเวลาจากความคบคงของระบบ อารเอนซจะพจารณาเลอกระดบระยะเวลา Timeout ทจะใชในแตละชวงเวลาจากความคบคงของระบบเครอขายโดยก าหนดระยะเวลา Timeout ของโพรโตคอลอารอารซดงตารางท 3.6 ซงการก าหนดระยะเวลา Timeout ของโพรโตคอลอารอารซในสถานะตางๆ ตามระดบความคบคงของระบบเครอขาย โดยระยะเวลาระดบปกต จะเปนระยะเวลาพนฐานทอารเอนซจะก าหนดใหแกยอในระหวางการใชงาน มระยะเวลาเทากบการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท สวนระยะเวลาระดบท 1 และระดบท 2 จะเปนการเพมระยะเวลา Timeout ของโพรโตคอลอารอารซใหนานยงขนในทกสถานะตามความคบคงของระบบเครอขายในขณะนน ซงตารางการก าหนดระยะเวลา Timeout ตามเกณฑความคบคงในระดบตางๆ จะน าไปใชในการพจารณาเลอกระดบเวลาจากความคบคงของระบบ

DPU

56

ตารางท 3.7 การก าหนดระยะเวลา Timeout ตามเกณฑความคบคง

ระยะเวลา Timeout

ความคบคงของระบบ Android iOS อนๆ (ถาม) ต ากวาเกณฑ ( < 55%) ระดบปกต ระดบปกต ระดบปกต เกณฑระดบท 1 ( >= 55%) ระดบท 1 ระดบปกต ระดบปกต

เกณฑระดบท 2 ( >= 70%) ระดบท 2 ระดบท 1 ระดบปกต จากตารางท 3.7 การก าหนดระยะเวลา Timeout ตามเกณฑความคบคง แสดงการก าหนดระยะเวลา Timeout ของโพรโตคอลอารอารซของอารเอนซตามกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซทน าเสนอ โดยถาระบบเครอขายมความคบคงนอยหรออยในเกณฑปกตหรอมคานอยกวา 55 เปอรเซนต อารเอนซจะก าหนดระยะเวลา Timeout ใหแกยอดวยระยะเวลาในระดบปกตเชนเดยวกนทกระบบปฏบตการตามแตละสถานะอารอารซทยอมการเปลยนแปลง ซงระยะเวลาในระดบปกตนเปนระยะเวลา ดงตารางท 3.8 ตารางท 3.8 การก าหนดระดบของระยะเวลา Timeout กรณความคบคงของระบบต ากวาเกณฑ

ระบบปฏบตการ ระดบเวลา ระยะเวลา Timeout (วนาท) Cell_DCH Cell_FACH Cell_PCH

iOS ระดบปกต 4 10 25 Android ระดบปกต 4 10 25

ในกรณทระบบเครอขายมความคบคงมากกวาเกณฑระดบท 1 คอมคามากกวาหรอเทากบ 55 เปอรเซนต แตนอยกวา 70 เปอรเซนต อารเอนซจะก าหนดระยะเวลา Timeout ใหแกยอแตกตางกนออกไป โดยยอทใชระบบปฏบตการ Android จะมการก าหนดระยะเวลา Timeout ในระดบท 1 ซงมระยะเวลายาวนานกวาการก าหนดระยะเวลา Timeout ใหแกยอทใชระบบปฏบตการ iOS และระบบปฏบตการอนๆ (ถาม) ระยะเวลา Timeout ในระดบปกต เนองจากตองการใหยอทใชระบบปฏบตการ Android นนคงอยในสถานะอารอารซแตละสถานะนานขน ลดจ านวนสญญาณจากการเปลยนแปลงสถานะลง ดงตารางท 3.9

DPU

57

ตารางท 3.9 การก าหนดระดบของระยะเวลา Timeout กรณความคบคงของระบบมากกวาเกณฑระดบท 1

ระบบปฏบตการ ระดบเวลา ระยะเวลา Timeout (วนาท) Cell_DCH Cell_FACH Cell_PCH

iOS ระดบปกต 4 10 25 Android ระดบท 1 16 22 35

ในกรณทระบบเครอขายมความคบคงมากกวาเกณฑระดบท 2 คอมคามากกวาหรอเทากบ 70 เปอรเซนต อารเอนซจะก าหนดระยะเวลา Timeout ใหแกยอทใชระบบปฏบตการ Android จะมการก าหนดระยะเวลา Timeout ในระดบท 2 ซงมระยะเวลายาวนานกวาการก าหนดระยะเวลา Timeout ใหแกยอทใชระบบปฏบตการ iOS ซงมการก าหนดระยะเวลา Timeout ในระดบท 1 ดงตารางท 3.10 ตารางท 3.10 การก าหนดระดบของระยะเวลา Timeout กรณความคบคงของระบบมากกวาเกณฑระดบท 2

ระบบปฏบตการ ระดบเวลา ระยะเวลา Timeout (วนาท) Cell_DCH Cell_FACH Cell_PCH

iOS ระดบท 1 16 22 35 Android ระดบท 2 39 45 55

เมอระบบเครอขายมความคบคง กลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซทน าเสนอน จะปรบระยะเวลา Timeout ของโพรโตคอลอารอารซใหนานขน โดยจะมการปรบระยะเวลา Timeout ใหแกยอทใชระบบปฏบตการ Android ยาวนานกวาระบบปฏบตการ iOS อนเปนผลมาจากระบบปฏบตการ Android มพฤตกรรมการสรางสญญาณจากการเปลยนแปลงสถานะอารอารซมากกวาระบบปฏบตการ iOS มขนตอนการท างานของอารเอนซในการเลอกพจารณาก าหนดระยะเวลา Timeout ใหแกยอทใชงานในระบบ ทงน อารเอนซจะมการเกบขอมลของระบบปฏบตการของยอทเชอมตอกบระบบเครอขายในขณะทท าการลงทะเบยนเพอขอเขาใชงานขอมลกบระบบเครอขาย แลวตรวจสอบ

DPU

58

หมายเลขอมของยอเพอน าไปคนหาในฐานขอมลอมวาเปนอปกรณสมารทโฟนทผลตจากบรษทผ ผลตรายใด เปนสมารทโฟนรนใด เพอท าใหทราบวายอน นเปนสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการใด เมอทราบระบบปฏบตการของสมารทโฟนแลวจะท าการบนทกเกบไวเปนขอมลระบบปฏบตการของสมารทโฟนในระบบ เพอใชในการก าหนดระยะเวลา Timeout ใหแกยอตามระบบปฏบตการตอไป ซงมขนตอนการท างานในการก าหนดระยะเวลา Timeout ใหแกยอตามระบบปฏบตการดงภาพท 3.12

ภาพท 3.22 ขนตอนการพจารณาก าหนดระยะเวลา Timeout ใหแกยอ

DPU

59

จากภาพท 3.22 แสดงขนตอนการพจารณาก าหนดระยะเวลา Timeout ใหแกยอทใชระบบปฏบตการตางๆ เมอยอมการรองขอการเปลยนสถานะอารอารซ ไมวาจะเปนในกรณทยอตองการเชอมตอกบระบบเพอขอใชงานขอมล (Idle -> Cell_DCH) หรอยอไมมการใชงานขอมลในชวงระยะเวลาหนงจนหมดเวลา Timeout ของสถานะอารอารซใดสถานะหนงแลวตองเปลยนสถานะไปเปนสถานะอน อารเอนซจะพจารณาความคบคงของระบบเครอขายเทยบกบเกณฑความคบคงของระบบระดบท 2 กอน ถาระบบมความคบคงมากเกนกวาเกณฑความคบคงระดบท 2 คอมคามากกวาหรอเทากบ 70 เปอรเซนต อารเอนซจะท าการตรวจสอบระบบปฏบตการของยอ จากขอมลระบบปฏบตการของสมารทโฟนในระบบทมการรวบรวมไว จากนนอารเอนซจะตรวจสอบวายอนนใชระบบปฏบตการ Android หรอไม ถาใชกจะก าหนดระยะเวลาของสถานะอารอารซนนตามระยะเวลา Timeout ในระดบท 2 ตามตารางท 3.10 แตถายอนนไมไดใชระบบปฏบตการ Android อารเอนซจะตรวจสอบวายอนนใชระบบปฏบตการ iOS หรอไม ถาใชกจะก าหนดระยะเวลาตามระยะเวลา Timeout แตละสถานะในระดบท 1 ตามตารางท 3.10 แตถายอนนไมไดใชระบบ ปฏบตการ iOS ระบบอาจตรวจสอบระบบปฏบตการอนเพมเตมถามการวเคราะหพฤตกรรมการสรางสญญาณของระบบปฏบตการนนๆ ไว ในกรณอารเอนซจะพจารณาความคบคงของระบบเครอขายแลวพบวาระบบมความคบคงมากเกนกวาเกณฑความคบคงระดบท 1 คอมคามากกวาหรอเทากบ 55 เปอรเซนต แตนอยกวา 70 เปอรเซนต อารเอนซจะท าการตรวจสอบระบบปฏบตการของยอ จากขอมลระบบปฏบตการของสมารทโฟนในระบบทมการรวบรวมไวเชนเดยวกนกบกรณทระบบมความคบคงมากเกนกวาเกณฑความคบคงระดบท 2 จากนนอารเอนซจะตรวจสอบวายอนนใชระบบปฏบตการ Android หรอไม ถาใชกจะก าหนดระยะเวลาของสถานะอารอารซนนตามระยะเวลา Timeout ในระดบท 1 ตามตารางท 3.9 แตถายอนนไมไดใชระบบปฏบตการ Android อารเอนซจะตรวจสอบวายอนนใชระบบปฏบตการ iOS หรอไม ถาใชกจะก าหนดระยะเวลาตามระยะเวลา Timeout แตละสถานะในระดบทปกต ตามตารางท 3.9 แตถายอนนไมไดใชระบบปฏบตการ iOS ระบบอาจตรวจสอบระบบปฏบตการอนเพมเตมถามการวเคราะหพฤตกรรมการสรางสญญาณของระบบปฏบตการนนๆ ไว ในกรณอารเอนซจะพจารณาความคบคงของระบบเครอขายแลวพบวาระบบมความคบคงนอยกวาเกณฑความคบคงระดบท 1 คอมคานอยกวา 55 เปอรเซนต อารเอนซจะก าหนดระยะเวลา Timeout ใหแกยอดวยระยะเวลาในระดบปกตเชนเดยวกนทกระบบปฏบตการ ตามตารางท 3.8 ตามแตละสถานะ

DPU

60

3.6 แบบจ าลองการท างานของระบบ เพอเปนการทดสอบการท างานของระบบเครอขายโทรศพทเคลอนท ทมใชกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของโพรโตคอลอารอารซทน าเสนอ จงไดสรางแบบจ าลองทางคอมพว เตอรขน ดวยโพรแกรม MATLAB โดยมขนตอนการท างานของโพรแกรม ดงน

DPU

61

FOR each second Initialize Current radio resource to 0. Initialize Current code resource to 0. Initialize signaling message to 0. FOR each active UE IF UE has usage time > max duration time Set UE to inactive. ENDIF ENDFOR FOR each active UE Current state = Determine current state from traffic. Current radio resource = Determine current state from Current state. Current signaling message = Determine signaling message from Current state. ENDFOR Current code resource = Calculate from number of Active UEs. % of radio resource = Calculate the percentage of current radio resource. % of code resource = Calculate the percentage of current code resource. % of signaling message = Calculate the percentage of current signaling message. Criteria = The largest value of % of radio resource , % of code resource and % of signaling message. IF Criteria > Threshold 2 Set RRC timeout Level 2 ELSE IF Criteria > Threshold 1 Set RRC timeout Level 1. ELSE Set RRC timeout to Normal. ENDIF IF Current radio resource <= radio Threshold Lv 1 and code resource<= code Threshold Lv 1 and signaling message<= signaling Threshold Lv 1 Add new UEs to Active UEs list (number of new UE up to TPS value).

DPU

62

DO Set Inactive UE to Active (Recall). code resource = Calculate from number of Active UEs. UNTIL code resource > code Threshold Lv 1 ELSE IF Current radio resource <= radio Threshold Lv 2 and code resource<= code Threshold Lv 2 and signaling message<= signaling Threshold Lv 2 Discard any new UE call (Blocking). ELSE FOR each active UE in the list IF Current state is Cell_PCH or IDLE Set UE to inactive. (Dropping) ENDIF ENDFOR ENDIF FOR each active UE in the list Random to set some UEs to inactive (Handover). ENDIF ENDFOR Calculate the energy consumption.

จาก Pseudo Code ขางตน การท างานของโพรแกรมแบบจ าลองการท างานจะพจารณาการท างานของระบบในแตละวนาทจนครบตามระยะเวลาทก าหนด โดยในแตละวนาทจะท าการก าหนดคา Current radio resource , Current code resource และ signaling message ใหกบ 0 เพอใชในการพจารณาความคบคงในแตละวนาท จากนนพจารณาก าหนดคาใหยอทมระยะเวลาการใชงานนานกวาระยะเวลาใชงานสงสดทก าหนดไวใหเปนสถานะไมมการใชงาน พจารณายอทก าลงใชงานอยวาใชงานสถานะอารอารซใดจากขอมล Traffic ดวยขนตอนวธตามหวขอท 3.4.3 พจารณา Current radio resource และ signaling message จากสถานะอารอารซปจจบน และพจารณา Current code resource จากจ านวนยอทมการใชงานอย ค านวณหา radio resource , code resource และ signaling message โดยคดเปนเปอรเซนตโดยเทยบกบคาสงสดทระบบจะสามารถรองรบได เปรยบเทยบโดยน าคาทมากทสดมาใชเปนเกณฑในการพจารณาความคบคง พจารณาความคบคงของระบบเทยบกบเกณฑในระดบตางๆ ทก าหนดไวแลวก าหนดระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซตามความคบคงของระบบตามหวขอท 3.5.3 จากนนถาพจารณาความคบคงของระบบแลวปกต ท าการเพมยอใหมเขาสระบบตามจ านวน Transaction per Second ทก าหนดไว แตหากระบบม

DPU

63

ความคบคงมากกวากรอเทากบเกณฑการควบคมการรองขอการใชงาน ท าการปดกนยอทก าลงรองขอการเชอมตอเขาสระบบ แตหากระบบมความคบคงมากกวาหรอเทากบเกณฑการควบคมความคบคง พจารณายตยอทอยในสถานะวางและเซลลพซเอชออกจากระบบ พจารณาก าหนดสถานะยอจ านวนหนงใหเปนสถานะไมมการใชงาน ตามเปอรเซนตการ Handover ทก าหนดไว และสดทายค านวณการใชพลงานของยอจากสถานะอารอารซทงหมดในระหวางการใชงาน

DPU

บทท 4

ผลการทดลอง

ในบทนจะกลาว ถงว ธการทดสอบการท างานของระบบดวยแบบจ าลองทางคอมพวเตอร และผลการทดสอบการท างานของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของโพรโตคอลอารอารซ ทน าเสนอ เปรยบเทยบกบผลการท างานของกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท 4.1 ขอก าหนดและตวแปรทใชในการจ าลองระบบ

ในการทดสอบการท างานของระบบเครอขายโทรศพทเคลอนท ผวจยไดสรางแบบจ าลองทางคอมพวเตอรดวยโพรแกรม MATLAB เพอจ าลองการท างานของระบบโครงขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 ในสวนของยทราน โดยแบบจ าลองทางคอมพวเตอรทสรางขนนทไดตรวจสอบความถกตองของแบบจ าลองตามตวอยางงานวจย Adaptive Radio Resource Management Scheme for UMTS Packet Data1 เชนเดยวกนกบแบบจ าลองการท างานของระบบเพอพจารณาระยะเวลา Timeout ทเหมาะสมในหวขอท 3.5.2.1 แบบจ าลองมขอก าหนดดงน

1) จ าลองการท างานของอารเอนซในการควบคมโหนดบจ านวน 17 โหนดซงแตละโหนดม 3 cell sectors รวมทงสน 51 cell sectors แตละ cell sector มการก าหนดตวแปรตางๆ ตามงานวจย Adaptive Radio Resource Management Scheme for UMTS Packet Data

2) จ าลองการท างานของอารเอนซในการควบคมความคบคงของระบบและการก าหนดสถานะของโพรโตคอลอารอารซใหแกยอ เปนระยะเวลา 3,600 วนาท หรอเทากบ 1 ชวโมง

3) แบบจ าลองมการเพมยอเขาสระบบในแตละรอบเวลา โดยมการก าหนดจ านวนยอทจะเพมเขามาในระบบตามจ านวน Transaction per second (TPS) คอมการรองขอการใชงานใหมจ านวนกครงใน 1 วนาท และในการเพมยอใหมเขาสระบบจะใชทราฟฟกทตรวจวดไดจากหวขอ 3.3.1 ในการก าหนดพฤตกรรมในการจ าลองการใชงานบรการขอมลของยอแตละเครอง โดยจะสมเลอกทราฟฟกของสมารทโฟนจากทราฟฟกทตรวจวดไดจ านวน 30 ไฟล ดงตอไปน

1 Brosch, C. & Mitschele-Thiel, A. (2005). Adaptive Radio Resource Management Scheme for UMTS

Packet Data. In Wireless Conference 2005 – Next Generation Wireless and Mobile Communications and Services (European Wireless), 11th European (pp. 1 - 7). Nicosia, Cyprus: n.p.

DPU

65

3.1) ทราฟฟกของระบบปฏบตการ iOS มจ านวน 15 ไฟล 3.2) ทราฟฟกของระบบปฏบตการ iOS จ านวน 15 ไฟล

4) ใชแบบจ าลองการวเคราะหการก าหนดสถานะอารอารซตามหวขอท 3.4 ส าหรบจ า ลองการท างานของอารเอนซในการก าหนดสถานะอารอารซใหแกยอตามพฤตกรรมระหวางการใชงานบรการขอมลของยอ

5) จ านวนสญญาณควบคมทเกดขนจากการเปลยนสถานะอารอารซจากสถานะหนงไป สสถานะอนๆ จะใชคาตามตารางท 2.1

6) ยอมการใชพลงงาน (เฉพาะการใชพลงงานของสถานะอารอารซ เทานน ไมไดรวมการใชพลงงานในสวนอนๆ เชน จอภาพ ล าโพง เปนตน) ในระหวางใชงานบรการขอมลในสถานะอารอารซตางๆ จะใชคาตามตารางท 2.2

7) ยอมระยะเวลาใชงานบรการขอมลเฉลย 600 วนาท 8) ก าหนดระยะเวลา Timeout ของกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท ใช

ระยะเวลาตามโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer ตามตารางท 3.1 9) ก าหนดระยะเวลา Timeout ของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอในระ

ดบตางๆ ใชระยะเวลาตามตารางท 3.6 10) ก าหนดเกณฑความคบคงของระบบทใชในการพจารณาการปรบระยะเวลา Time

out ในระหวางการท างานของระบบตามตารางท 3.7 11) ก าหนดเกณฑความคบคงของระบบทใชในการพจารณาปดกนยอทก าลงรองขอการ

เชอมตอเขาสระบบ ตามกลไกการควบคมการรองขอการใชงาน เมอระบบมความคบคงมากกวา 75 เปอรเซนต

12) ก าหนดเกณฑความคบคงของระบบทใชในการพจารณายตยอทเชอมตออยกบระ บบแตไมไดมการใชงานขอมลมานานออกจากระบบ ตามกลไกการควบคมความคบคง เมอระบบมความคบคงมากกวา 90 เปอรเซนต 4.2 การวเคระหผลของกลไกทน าเสนอเมอเปรยบเทยบกบกลไกแบบคงทในกรณทระบบมสดสวนของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการตางๆ แตกตางกน

การทดสอบท 1 ผลของการใชกลไกการปรบระยะเวลา Timeout กบระบบทมสดสวนของสมารทโฟนท

ใชระบบปฏบตการตางๆ ทแตกตางกน

DPU

66

วตถประสงค 1) เพอทดสอบวากลไกการปรบระยะเวลา Timeout สามารถลดปรมาณสญญาณ

ควบคมทเกดจากการเปลยนแปลงสถานะอารอารซในระบบเครอขายโทรศพทเคลอนทได 2) เพอทดสอบวากลไกการปรบระยะเวลา Timeout สามารถลดปรมาณสญญาณ

ควบคมทเกดจากการเปลยนแปลงสถานะอารอารซในระบบเครอขายโทรศพทเคลอนททมสดสวนของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android จ านวนมากกวาสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS ไดดกวาระบบเครอขายโทรศพทเคลอนททมสดสวนของสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS จ านวนมากกวาสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android

ทดสอบโดยการใชแบบจ าลองทางคอมพวเตอรทจดท าขนตามหวขอท 4.1 จ าลองการท างานระบบโครงขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 ทมยอทใชงานดวยระบบปฏบตการ iOS หรอ Android เทานน ซงจะประมวลผลระบบทมสดสวนของจ านวนยอทใชระบบปฏบตการ iOS ตอจ านวนยอทใชระบบปฏบตการ Android ทแตกตางกน โดยก าหนดจ านวนยอคดเปนเปอรเซนตของจ านวนยอทงหมดในระบบ (iOS/Android) ตงแตระบบทมยอทใชระบบปฏบตการ iOS ทงหมด หรอ (100/0) เปอรเซนต และลดสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ iOS ลงเรอยๆ ในขณะทเพมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ Android ขนเรอยๆ ดงน (80/20), (75/25), (66/33), (50/50), (33/66), (25/75), (20/80) ไปจนถงระบบทมยอทใชระบบปฏบตการ Android ทงหมด หรอ (0/100) เปอรเซนต

ก าหนดการเพมยอเขาสระบบจ านวน 50 Transaction per second (TPS) และก าหนดใหมการก าหนดระยะเวลา Timeout ของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ระดบเดยวกนทงยอทใชระบบปฏบตการ Android และยอทใชระบบปฏบตการ iOS ประมวลผลแบบจ าลองจ านวน 3 ครง แลวหาคาเฉลย ไดผลลพธดงแสดงในภาพท 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 และภาพท 4.5

DPU

67

ภาพท 4.1 ผลการทดสอบผลรวมสญญาณควบคมทเกดขนในเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน จากภาพท 4.1 แสดงผลการทดสอบผลรวมสญญาณควบคมทเกดขนในเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน พบวาเมอใชกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท ระบบทมยอทใชระบบปฏบตการ iOS 100 เปอรเซนต มผลรวมของสญญาณควบคมทเกดจากจากการเปลยนสถานะอารอารซนอยกวา ระบบทมยอทใชระบบปฏบตการ Android 100 เปอรเซนต โดยมแนวโนมของผลรวมของสญญาณควบคมจากการเปลยนสถานะอารอารซเพมขนเรอยๆ เมอระบบมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ iOS ลดลงและสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ Android เพมขน และมผลรวมของสญญาณควบคมจากการเปลยนสถานะอารอารซมากทสดเมอระบบมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการAndroid 100 เปอรเซนต เนองจากยอทใชระบบ ปฏบตการ Android นนมการเปลยนสถานะอารอารซโดยเฉลยบอยกวายอทใชระบบปฏบตการ iOS ดงนน ยงระบบมจ านวนยอทใชระบบปฏบตการ Android มากกยงจะสรางสญญาณควบคมจากการเปลยนสถานะอารอารซมากขนนนเอง ส าหรบกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอ พบวามผลรวมของสญญาณควบคมจากการเปลยนสถานะอารอารซนอยกวากลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงทในทกๆ ระบบทมสดสวนของระบบปฏบตการแตกตางกน โดยจะมผลรวมของสญญาณควบคมจาก

DPU

68

การเปลยนสถานะอารอารซนอยทสดเมอระบบมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ iOS 100 เปอรเซนต และมแนวโนมเพมขนจนถงระบบสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ Android 100 เปอรเซนต เมอเปรยบเทยบผลรวมของสญญาณควบคมของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอกบกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท เทยบเปนเปอรเซนต พบวาสามารถลดสญญาณควบคมได 48.84 - 55.21 เปอรเซนต

ภาพท 4.2 ผลการทดสอบผลรวมการใชพลงงานทเกดขนในเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน จากภาพท 4.2 แสดงผลการทดสอบผลรวมการใชพลงงานทเกดขนในเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน พบวาเมอใชกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท ระบบทมยอทใชระบบปฏบตการ iOS 100 เปอรเซนต มผลรวมการใชพลงงานนอยกวา ระบบทมยอทใชระบบปฏบตการ Android 100 เปอรเซนต โดยมแนวโนมของผลรวมการใชพลงงานเพมขนเรอยๆ เมอระบบมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ iOS ลดลงและสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ Android เพมขน และมผลรวมการใชพลงงานมากทสดเมอระบบมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ Android 100 เปอรเซนต เนองจากยอทใชระบบปฏบตการ Android นนมการเปลยนสถานะอารอารซโดยเฉลยบอยกวาและมการคงอยในสถานะอารอารซทใชพลงงานมากนาน

DPU

69

กวายอทใชระบบปฏบตการ iOS ดงนนยงระบบมจ านวนยอทใชระบบปฏบตการ Android มากกยงจะมผลรวมการใชพลงงานมากขนนนเอง ส าหรบกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอ พบวามผลรวมการใชพลงงานมากกว ากลไกการก าหนดระยะ เวลา Timeout แบบคงทในทกๆ ระบบทมสดสวนของระบบปฏบตการแตกตางกน โดยจะมผลรวมการใชพลงงานนอยทสดเมอระบบมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ iOS 100 เปอรเซนต และมแนวโนมเพมขน จนถงระบบสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ Android 100 เปอรเซนต เมอเปรยบเทยบผลรวมการใชพลงงานของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอกบกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท เทยบเปนเปอรเซนต พบวากลไกทน าเสนอเพมการใชพลงงาน 6.05 - 9.54 เปอรเซนต

ภาพท 4.3 ผลการทดสอบจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอทเกดขนในเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน จากภาพท 4.3 แสดงผลการทดสอบจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอในเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน โดยน าผลรวมสญญาณควบคมทเกดขนในเครอขาย ตามภาพท 4.1 มาหารจ านวนยอทงหมดทใชงานในเครอขาย เพอหาจ านวนสญญาณควบคมโดยเฉลยทยอแตละเครองสรางขน พบวาเมอใชกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท ระบบทมยอทใชระบบปฏบตการ iOS 100 เปอรเซนต มจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอนอยกวา ระบบทมยอทใชระบบปฏบตการ Android 100 เปอรเซนต โดยมแนวโนมของจ านวนสญญาณควบคม

DPU

70

เฉลยตอยอเพมขนเรอยๆ เมอระบบมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ iOS ลดลงและสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ Android เพมขน และมผลรวมของจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอมากทสดเมอระบบมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ Android 100 เปอรเซนต เนองจากยอทใชระบบปฏบตการ Android น น มการ เป ลยนสถานะอารอา ร ซโดยเฉ ลยบอยกว ายอ ท ใชระบบปฏบตการ iOS ดงนน ยงระบบมจ านวนยอทใชระบบปฏบตการ Android มากกยงจะสรางสญญาณควบคมจากการเปลยนสถานะอารอารซมากขนนนเอง ส าหรบกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอ พบวามจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอนอยกวากลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงทในทกๆ ระบบทมสดสวนของระบบปฏบตการแตกตางกน โดยจะมจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอมากทสดเมอระบบทมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ iOS 100 เปอรเซนต และมแนวโนมคงท และเพมขนเพยงเลกนอยเมอระบบมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ Android 100 เปอรเซนต เมอเปรยบเทยบจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอกบกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท เทยบเปนเปอรเซนต พบวาสามารถลดสญญาณควบคมได 30.73 - 45.14 เปอรเซนต โดยลงลงมากทสดในระบบทมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ Android 100 เปอรเซนต

ภาพท 4.4 ผลการทดสอบการใชพลงงานเฉลยตอยอทเกดขนในเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน

DPU

71

จากภาพท 4.4 แสดงผลการทดสอบการใชพลงงานเฉลยตอยอทเกดขนในเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน โดยน าผลรวมการใชพลงงานทเกดขนในเครอขาย ตามภาพท 4.2 มาหารจ านวนยอทงหมดทใชงานในเครอขาย เพอหาการใชพลงงานโดยเฉลยทแตละยอใช พบวาเมอใชกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท ระบบทมยอทใชระบบปฏบตการ iOS 100 เปอรเซนต มการใชพลงงานเฉลยตอยอมากกวาระบบทมยอทใชระบบปฏบตการ Android 100 เปอรเซนต โดยมแนวโนมของการใชพลงงานเฉลยตอยอลดลงเรอยๆ เมอระบบมสดสวนของ ยอทใชระบบปฏบตการ iOS ลดลงและสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ Android เพมขน และมการใชพลงงานเฉลยตอยอมากทสดเมอระบบมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ Android 100 เปอรเซนต

ส าหรบกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอ พบวามการใชพลงงานเฉลยตอยอมากกว ากลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงทในทกๆ ระบบทมสดสวนของระบบปฏบตการแตกตางกน โดยจะมการใชพลงงานเฉลยตอยอมากทสดเมอระบบมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ iOS 100 เปอรเซนต และมแนวโนมลดลงเรอยๆ จนถงระบบสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ Android 100 เปอรเซนต เมอเปรยบเทยบการใชพลงงานเฉลยตอยอของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอกบกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท เทยบเปนเปอรเซนต พบวากลไกทน าเสนอเพมการใชพลงงาน 29.89 - 48.81 เปอรเซนต โดยมการเพมมากทสดในระบบทมสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ iOS 100 เปอรเซนต เมอน ามาเปรยบเทยบระยะเวลาการใชงาน โดยสมมตใหสมารทโฟนมแบตเตอรความจ 1,650 mAh ค านวณเฉพาะการใชพลงงานของสถานะ RRC เทานน ไมไดรวมการใชพลงงานในสวนอนๆ เชน จอภาพ ล าโพง เปนตน ถาใชการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงทซงมการใชพลงงานเฉลย 135.72 mAh จะสามารถใชงานสมารทโฟนไดประมาณ 12.16 ชวโมง แตถาใชกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะ RRC ดวยระบบ ปฏบตการของสมารทโฟน จะมการใชพลงงานเฉลย 188.05 mAh ซงสามารถใชงานสมารทโฟนไดประมาณ 8.77 ชวโมง

DPU

72

ภาพท 4.5 ผลการทดสอบการควบคมการรองขอการใชงานและการยตยอทเชอมตออยกบระบบในเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน

จากภาพท 4.5 แสดงผลทดสอบการควบคมการรองขอการใชงานและการยตยอทเชอมตออยกบระบบในเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน พบวาเมอใชกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท จะมการควบคมการรองขอการใชงานนอยกวาเมอมการใชกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอ เนองจากกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอมการเพมระยะเวลาทยอคงอยในสถานะทสามารถใชงานบรการขอมลนานขน ท าใหยอในระบบใชทรพยากร Code Resource จ านวนมากขน เมอมยอใหมทตองการใชงานรองขอการใชงานกจะถกปฏเสธการใชงานมากขน มการเพมขนโดยเฉลย 2.78 เปอรเซนต ในสวนของการยตยอทเชอมตออยกบระบบนนพบวาเมอใชกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอจะมอตราการยตยอทเชอมตออยกบระบบนอยลงกวาการใชกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท ลดลงโดยเฉลย 65.33 เปอรเซนต เนองจากกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอมการเพมระยะเวลาทยอคงอยในสถานะทสามารถใชงานบรการขอมลนานขนท าใหมการเปลยนสถานะอารอารซนอยครงกวา ระบบมจ านวนสญญาณควบคมนอยกวา จงมอตราการยอทเชอมตออยกบระบบนอยลงกวาการใชกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท

DPU

73

จากผลการทดลองเบองตนสามารถสรปผลในภาพรวม ในเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกนเพอพจารณาผลจากการใชกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอ ดงตารางท 4.1 ตารางท 4.1 สรปผลการทดลองเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน

ผลการทดลองในกรณ คาขอมล (%)

สดสวน OS (iOS/Android)

ดทสด แยทสด ดทสด แยทสด ผลรวมสญญาณควบคมลดลง 55.21 48.84 0/100 80/20 ผลรวมการใชพลงงานเพมขน 6.05 9.54 0/100 100/0 จ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอลดลง 45.14 30.73 0/100 100/0 การใชพลงงานเฉลยตอยอเพมขน 29.89 48.81 0/100 100/0

จากตารางท 4.1 แสดงการสรปผลการทดลองเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน โดยจะเหนไดวาเครอขายทสดสวนของยอทใชระบบปฏบตการ iOS 100 เปอรเซนต มผลการทดลองทแยทสดเกอบทกกรณ ทงผลรวมสญญาณควบคม ผลรวมการใชพลงงาน จ านวนสญญาณควบคมเฉ ลย ตอยอ ในขณะทเครอขายทสด สวนของยอ ทใชระบบปฏบตการ Android มากกวานนจะมผลการทดลองทดกวา สรปไดวา กลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอใชงานไดผลด ในเครอขายทม ยอทใชระบบปฏบตการ Android ในสดสวนทมากกวายอทใชระบบปฏบตการ iOS 4.3 การวเคระหผลของกลไกทน าเสนอเมอเปรยบเทยบกบกลไกแบบคงทในกรณทระบบมความคบคงของสมารทโฟนทใชงานทแตกตางกน

การทดสอบท 2 ผลของการใชกลไกการปรบระยะเวลา Timeout กบเครอขายทมความคบคงแตกตางก วตถประสงค 1) เพอทดสอบวากลไกการปรบระยะเวลา Timeout สามารถลดปรมาณสญญาณ

ควบคมทเกดจากการเปลยนแปลงสถานะอารอารซในระบบเครอขายโทรศพทเคลอนทได

DPU

74

2) เพอทดสอบวากลไกการปรบระยะเวลา Timeout สามารถลดปรมาณสญญาณควบ คมทเกดจากการเปลยนแปลงสถานะอารอารซในระบบเครอขายโทรศพทเคลอนททมอตราการเพมยอเขาสระบบทแตกตางกน เพอเปรยบเทยบผลการท างานของกลไกในสภาวะทเครอขายมความคบคงแตกตางกน

ทดสอบโดยการใชแบบจ าลองทางคอมพวเตอรทจดท าขนตามหวขอท 4.1 จ าลองการท างานระบบโครงขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 ทมยอทใชงานดวยระบบปฏบตการ iOS หรอ Android เทานน ซงจะประมวลผลระบบทมการเพมยอเขาสระบบทแตกตางกน โดยก าหนดจ านวนการเพมยอเขาสระบบเปน Transaction per second (TPS) ตงแต 10 TPS และเพมขนเรอยๆ ทละ 10 ไปจนถง 100 TPS

ก าหนดสดสวนของจ านวนยอ ทใชระบบปฏบตการ iOS ตอจ านวนยอ ทใชระบบปฏบตการ Android ระบบปฏบตการละเทาๆกน เทากบระบบละ 50 เปอรเซนต (50/50) ประมวลผลแบบจ าลองจ านวน 3 ครง แลวหาคาเฉลย ไดผลลพธดงแสดงในภาพท 4.6, 4.7, 4.8, 4.9 และภาพท 4.10

ภาพท 4.6 ผลการทดสอบผลรวมสญญาณควบคมทเกดขนในเครอขายมความคบคงแตกตางกน จากภาพท 4.6 แสดงผลการทดสอบผลรวมสญญาณควบคมทเกดขนในเครอขายมความคบคงแตกตางกน พบวาเมอใชกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท เครอขายทมความ คบคง 10 TPS มผลรวมสญญาณควบคมนอยทสดและมแนวโนมของผลรวมของสญญาณควบคม

DPU

75

จากการเปลยนสถานะอารอารซเพมขนเรอยๆ ไปจนถงเครอขายทมความคบคง 100 TPS ซงมผลรวมสญญาณควบคมมากทสด เนองจากยงเครอขายมยอทเขามาใชงานมาก กจะยงมสญญาณควบคมจากการใชงานของยอจ านวนมากขนดวย ส าหรบกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอ พบวามผลรวมของสญญาณควบคมจากการเปลยนสถานะอารอารซนอยกวากลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงทในทกๆ เครอขายทมความคบคงแตกตางกน โดยจะมผลรวมของสญญาณควบคมจากการเปลยนสถานะอารอารซนอยทสดเมอเครอขายมความคบคง 10 TPS และมแนวโนมเพมขนเรอยจนถงเครอขายทมความคบคง 100 TPS เมอเปรยบเทยบผลรวมของสญญาณควบคมของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอกบกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท เทยบเปนเปอรเซนต พบวาสามารถลดสญญาณควบคมได 29.74 - 37.08 เปอรเซนต โดยลดลงมากทสดในเครอขายมความคบคง 100 TPS และเพมขนมากทสดในเครอขายมความคบคง 10 TPS

ภาพท 4.7 ผลการทดสอบผลรวมการใชพลงงานทเกดขนในเครอขายมความคบคงแตกตางกน จากภาพท 4.7 แสดงผลการทดสอบผลรวมการใชพลงงานทเกดขนในเครอขายมความคบคงแตกตางกน พบวาเมอใชกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท เครอขายทมความ คบคง 20 TPS มผลรวมการใชพลงงานนอยทสด และมแนวโนมของผลรวมการใชพลงงานคงทไปจนถงเครอขายทมความคบคง 100 TPS ซงมผลรวมการใชพลงงานมากทสด เนองจากยงเครอขายมยอทเขามาใชงานมาก ผลรวมการใชพลงงานของยอจ านวนมากขนดวย แตในเครอขายทมความคบคง 10 TPS ไมมการยตยอในระบบเลย ซงแสดงตามภาพท 4.10 จงท าใหมผลรวมการใชพลงงาน

DPU

76

มากกวาเครอขายทมความคบคง 20 TPS ทมการยตยอในระบบเลกนอย ส าหรบกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอ พบวามผลรวมของการใชพลงงานมากกวากลไกการก าหนดระยะ เวลา Timeout แบบคงทในทกๆ เครอขายทมความคบคงแตกตางกน โดยจะมผลรวมมนอยทสดเมอเครอขายมความคบคง 20 TPS และมแนวโนมคงทจนถงเครอขายทมความคบคง 100 TPS เมอเปรยบเทยบผลรวมการใชพลงงานของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอกบกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท เทยบเปนเปอรเซนต พบวากลไกทน าเสนอเพมผลรวมการใชพลงงาน 10.75 -11.86 เปอรเซนต โดยเพมมากทสดในเครอขายมความคบคง 40 TPS และนอยทสดในเครอขายมความคบคง 20 TPS

ภาพท 4.8 ผลการทดสอบจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอทเกดขนในเครอขายมความคบคงแตกตางกน จากภาพท 4.8 แสดงผลการทดสอบจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอทเกดขนในเครอ ขายมความคบคงแตกตางกน พบวาเมอใชกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท เครอขายทมความคบคง 20 TPS มจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอมากทสดและมแนวโนมของจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอลดลงเรอยๆ ไปจนถงเครอขายทมความคบคง 100 TPS ซงมจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอนอยทสด ส าหรบกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอ พบวามจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอนอยกวากลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงทในทกๆ

DPU

77

เครอขายทมความคบคงแตกตางกน โดยจะมจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอนอยทสดเมอเครอขายมความคบคง 10 TPS และเพมขนเมอเครอขายมความคบคง 20 TPS และมแนวโนมคงทจนถงเครอขายทมความคบคง 100 TPS เมอเปรยบเทยบจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอกบกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท เทยบเปนเปอรเซนต พบวาสามารถลดสญญาณควบคมเฉลยได 8.21 - 25.91 เปอรเซนต โดยลดลงมากทสดในเครอขายมความคบคง 10 TPS และลดลงนอยทสดในเครอขายมความคบคง 100 TPS

ภาพท 4.9 ผลการทดสอบการใชพลงงานเฉลยตอยอทเกดขนในเครอขายมความคบคงแตกตางกน จากภาพท 4.9 แสดงผลการทดสอบการใชพลงงานเฉลยตอยอทเกดขนในเครอขายมความคบคงแตกตางกน พบวาเมอใชกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท เครอขายทมความคบคง 10 TPS มการใชพลงงานเฉลยตอยอมากทสด และมแนวโนมของผลรวมการใชพลงงานลดลงเรอยๆ ไปจนถงเครอขายทมความคบคง 100 TPS ซงมการใชพลงงานเฉลยตอยอนอยทสด ส าหรบกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอ พบวามการใชพลงงานเฉลยตอยอมากกวากลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงทในทกๆ เครอขายทมความคบคงแตกตางกน โดยจะมผลรวมมมากทสดเมอเครอขายมความคบคง 10 TPS และมแนวโนมลดลงเรอยๆ จนถงเครอขายทมความคบคง 100 TPS เมอเปรยบเทยบผลรวมการใชพลงงานของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอกบกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท เทยบเปน

DPU

78

เปอรเซนต พบวากลไกทน าเสนอเพมการใชพลงงานเฉลยตอยอ 30.76 - 58.25 เปอรเซนต คดเปนคาเฉลย 49.10 เปอรเซนต โดยเพมขนมากทสดในเครอขายมความคบคง 100 TPS และนอยทสดในเครอขายมความคบคง 10 TPS เมอน ามาเปรยบเทยบระยะเวลาการใชงาน โดยสมมตใหสมารทโฟนมแบตเตอรความจ 1,650 mAh ค านวณเฉพาะการใชพลงงานของสถานะ RRC เทานน ไมไดรวมการใชพลงงานในสวนอนๆ เชน จอภาพ ล าโพง การใชพลงงานของ CPU และ GPU เปนตน ถาใชการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงทซงมการใชพลงงานเฉลย 145.89 mAh จะสามารถใชงานสมารทโฟนไดประมาณ 11.31 ชวโมง แตถาใชกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของสถานะ RRC ดวยระบบ ปฏบตการของสมารทโฟน จะมการใชพลงงานเฉลย 215.31 mAh ซงสามารถใชงานสมารทโฟนไดประมาณ 7.66 ชวโมง

ภาพท 4.10 ผลการทดสอบการควบคมการรองขอการใชงานและการยตยอทเชอมตออยกบระบบในเครอขายมความคบคงแตกตางกน

จากภาพท 4.10 แสดงผลทดสอบการควบคมการรองขอการใชงานและการยตยอทเชอม ตออยกบระบบในเครอขายมความคบคงแตกตางกน พบวาเมอใชกลไกการก าหนดระยะเวลา Time out แบบคงท จะมการควบคมการรองขอการใชงานนอยกวาเมอมการใชกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอ เนองจากกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอมการเพมระยะเวลาทยอคงอยในสถานะทสามารถใชงานบรการขอมลนานขน ท าใหยอในระบบใชทรพยากร Code

DPU

79

Resource จ านวนมากขน เมอมยอใหมทตองการใชงานรองขอการใชงานกจะถกปฏเสธการใชงานมากขน เพมขนโดยเฉลย 3.70 เปอรเซนต ในสวนของการยตยอทเชอมตออยกบระบบนนพบวาในเครอขายทมความคบคง 10 TPS ไมมการยตยอในระบบเลย แตจะการยตอทเชอมตออยกบระบบมากขนเมอเครอขายมความคบคงเพมมากขน เมอใชกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอจะมอตราการยตยอทเชอมตออยกบระบบนอยลงกวาการใชกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท เนองจากกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอมการเพมระยะเวลาทยอคงอยในสถานะทสามารถใชงานบรการขอมลนานขนท าใหมการเปลยนสถานะอารอารซนอยครงกวา ระบบมจ านวนสญญาณควบคมนอยกวา จงมอตราการยตยอทเชอมตออยกบระบบนอยลงกวาการใชกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท ลดลงโดยเฉลย 81.81 เปอรเซนต จากผลการทดลองเบองตนสามารถสรปผลในภาพรวม เมอเครอขายทมสดสวนของ iOS และ Android แตกตางกน เพอพจารณาผลจากการใชกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน า เสนอ ดงตารางท 4.2 ตารางท 4.2 สรปผลการทดลองเครอขายทมความคบคงแตกตางกน

ผลการทดลองในกรณ คาขอมล (%)

ความคบคงของระบบ (TPS)

ดทสด แยทสด ดทสด แยทสด ผลรวมสญญาณควบคมลดลง 37.08 29.74 100 TPS 10 TPS ผลรวมการใชพลงงานเพมขน 10.75 11.86 20 TPS 40 TPS จ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอลดลง 25.91 8.21 10 TPS 100 TPS การใชพลงงานเฉลยตอยอเพมขน 30.76 58.25 10 TPS 50 TPS

จากตารางท 4.2 แสดงการสรปผลการทดลองเครอขายทมความคบคงของยอแตกตางกน โดยจะเหนไดวาเครอขายทมความคบคง 100 TPS มผลการทดลองทแยทสดในกรณจ านวนสญญาณควบคมเฉลยตอยอ ในขณะทเครอขายทมความคบคง 10 TPS มผลการทดลองทดทสดในกรณดงกลาว ส าหรบในกรณผลรวมสญญาณควบคมและผลรวมการใชพลงงานนน เครอขายทมความคบคง 10 TPS มผลการทดลองแยทสดซงเปนเครอขายทมความคบคงนอย และเครอขายทมความคบคง 100 TPS และ 50 TPS มผลการทดลองดทสดตามล าดบ ถงแมวาจะไมใชเครอขายทมความคบคงมากทสดแตกจดวาเปนเครอขายทมความคบคงคอนขางมาก

DPU

80

เนองจาก ถาผใหบรการมงสนใจผลรวมของเครอขายเปนส าคญ จะพบวากลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอทใชในเครอขายทมความคบคงมากจะชวยลดการสรางสญญาณควบคมรวมไดดทสด และถาผใชงานสนใจการใชพลงงานของสมารทโฟนทตนเองใชอยเปนส าคญ จะพบวาเครอขายทมความคบคงนอยจะเพมการใชพลงงานเฉลยตอยอนอยทสด

DPU

บทท 5

สรปผล และขอเสนอแนะ

ในบทนเปนการอภปรายเพอสรปผลทไดจากการทดสอบงานวจย รวมทงขอก าจดของระบบทพบจากการทดสอบระบบ และขอเสนอแนะส าหรบแนวทางในการพฒนางานวจยนตอไปเพอแกขอบกพรองของระบบใหมประสทธภาพมากขน 5.1 สรปผลการวจย 5.1.1 งานวจยนไดตรวจวดพฤตกรรมการเปลยนแปลงสถานะอารอารซจากการใชงานขอมลในระบบโทรศพทเคลอนทยคท 3 ดวยโทรศพทเคลอนทแบบสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOSและ Android ดวยโพรแกรมการตรวจจบทราฟฟก โดยแบงออกเปนทราฟฟกจากสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOSและ Android ในการใชเวบเบราเซอรทองเวบไซต จ านวน 3ไฟล การเลนเกมส Angry Bird จ านวน 3 ไฟล การใชงานอเมลล จ านวน 3 ไฟล การใชงานเครอขายสงคมออน ไลนโดยใชโพรแกรม Facebook จ านวน 3 ไฟล และการดวดโอผานอนเทอรเนตโดยใชโพรแกรม Youtube จ านวน 3 ไฟล รวมทงสน 30 ไฟล แลวสรางแบบจ าลองทางคอมพวเตอรเพอวเคราะหพฤตกรรมการเปลยนแปลงสถานะอารอารซจากขอมลทราฟฟกทตรวจจบได 5.1.2 ผวจยไดจดท าแบบจ าลองทางคอมพวเตอรดวยโพรแกรม MATLAB เพอจ าลองการแบบจ าลองการวเคราะหการก าหนดสถานะอารอารซของสมารทโฟน และการท างานของระบบโครงขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 ในสวนของยทราน โดยแบบจ าลองทางคอมพวเตอรทสรางขนนทไดตรวจสอบความถกตองของแบบจ าลองตามขอมลของงานวจย Adaptive Radio Resource Management Scheme for UMTS Packet Data 5.1.3 จากการวเคราะหการใชพลงงานและปรมาณสญญาณควบคมทเกดขนระหวางการใชงานจากการเปลยนแปลงสถานะอารอารซดวยแบบจ าลองการวเคราะหการก าหนดสถานะอารอารซของสมารทโฟนทสรางขน พบวาสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android มการใชพลงงานโดยเฉลยมากกวา และมการเปลยนสถานะอารอารซโดยเฉลยบอยกวาสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS 5.1.4 ผวจยไดน าเสนอกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของโพรโตคอลอารอารซ ซงใชการพจารณาความคบคงของระบบควบคกบพฤตกรรมในการสรางสญญาณทแตกตางกนของระบบปฏบตการ โดยเมอระบบมความคบคงมากกวาเกณฑทก าหนดไว จะพจารณาเพมระยะเวลา

DPU

82

Timeout ของโพรโตคอลอารอารซใหยาวนานขนเพอท าใหสมารทโฟนคงอยในสถานะเดมนานขน ลดการเปลยนแปลงสถานะทจะท าใหเกดสญญาณควบคมในระบบ อกทงน าเสนอระยะเวลา Timeout ทเหมาะสม ทสามารถลดสญญาณควบคมในขณะทสมดลกบการใชพลงงานทเพมขนของสมารทโฟน คอ เพมระยะเวลา Timeout ของสถานะเซลลดซเอช เปนเวลา 39 วนาท สถานะเซลลเอฟเอซเอช เปนเวลา 45 วนาท และสถานะเซลลพซเอช เปนเวลา 55 วนาท 5.1.5 ทดสอบการท างานของกลไกทน าเสนอดวยแบบจ าลองคอมพวเตอร ทสรางขนเพอเปรยบเทยบกบกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงท พบวากลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอใชงานไดผลด ในกรณทเครอขายทมสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ Android มาก โดยสามารถลดสญญาณควบคมในระบบเครอขายโดยรวมไดเฉลย 54.40 เปอรเซนต ในขณะทเพมการใชพลงงานของสมารทโฟนโดยรวมทงเครอขายเฉลย 6.87 เปอรเซนต และสามารถลดการสรางสญญาณควบคมตอสมารทโฟนเฉลย 43.97 เปอรเซนต ในขณะทเพมการใชพลงงานตอสมารทโฟนขนเฉลย 31.34 เปอรเซนต ในเครอขายทมสมารทโฟนทใชระบบปฏบตการ iOS จ านวนมากนน สามารถลดสญญาณควบคมในระบบเครอขายโดยรวมไดเฉลย 50.06 เปอรเซนต ในขณะทเพมการใชพลงงานของสมารทโฟนโดยรวมทงเครอขายเฉลย 9.29 เปอรเซนต และสามารถลดการสรางสญญาณควบคมตอสมารทโฟนเฉลย 33.09 เปอรเซนต ในขณะทเพมการใชพลงงานตอสมารทโฟนขนเฉลย 46.41 เปอรเซนต ส าหรบในเครอขายทมความคบคงมาก มอตราการเพมขนของสมารทโฟนในเครอขาย 60 - 100 TPS กลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอสามารถชวยลดสญญาณควบคมในระบบเครอขายโดยรวมไดเฉลย 35.47 เปอรเซนต ในขณะทเพมการใชพลงงานของสมารทโฟนโดยรวมทงเครอขายเฉลย 11.19 เปอรเซนต และสามารถลดการสรางสญญาณควบคมตอสมารทโฟนเฉลย 8.87 เปอรเซนต ในขณะทเพมการใชพลงงานตอสมารทโฟนขนเฉลย 57.04 เปอรเซนต ในเครอขายทมความคบคงนอย มอตราการเพมขนของสมารทโฟนในเครอขาย 10 - 50 TPS สามารถลดสญญาณควบคมในระบบเครอขายโดยรวมไดเฉลย 33.87 เปอรเซนต ในขณะทเพมการใชพลงงานของสมารทโฟนโดยรวมทงเครอขายเฉลย 11.36 เปอรเซนต และสามารถลดการสรางสญญาณควบคมตอสมารทโฟนเฉลย 15.89 เปอรเซนต ในขณะทเพมการใชพลงงานตอสมารทโฟนขนเฉลย 41.84 เปอรเซนต กลไกการปรบระยะเวลา Timeout ทน าเสนอ ชวยลดจ านวนการยตยอทเชอมตออยกบระบบเนองจากระบบมความคบคงสง โดยลดลงโดยเฉลย 81.81 เปอรเซนต ในขณะทเพมจ านวน

DPU

83

การปฏเสธการใชงานของสมารทโฟนใหมทตองการใชงานมากขนโดยเพมขนโดยเฉลย 3.70 เปอรเซนต 5.2 ปญหาอปสรรคและขอจ ากดของระบบ ขอจ ากดของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของโพรโตคอลอารอารซ สามารถแยกขอจ ากดออกเปนขอๆ ไดดงตอไปนคอ 5.2.1 การศกษาพฤตกรรมการเปลยนแปลงสถานะอารอารซของสมารทโฟนนนไมสามารถวดสญญาณจากการใชงานจรงจากอปกรณอาร เอนซในระบบเครอขายจรงได ท าใหตองใชการวเคราะหพฤตกรรมการเปลยนแปลงสถานะอารอารซของสมารทโฟนจากขอมลทราฟฟกในการใชงานของสมารทโฟนทดแทน 5.2.2 ระบบปฏบตการของสมารทโฟนทใชในงานวจยน ไมไดเปนระบบปฏบตการรนใหมลา สด อนเนองมากจากมการพฒนาและเปดตวระบบปฏบตการรนใหมอยางรวดเรว ซงอาจจะท าใหมการเปลยนแปลงพฤตกรรมในการเปลยนแปลงสถานะอารอารซทแตกตางจากรนเดม ซงยงไมมกลไกของอารเอนซทจะท าใหทราบถงรนของระบบปฏบตการทสมารทโฟนใชงานอย ได 5.2.3 งานวจยนยงไมไดครอบคลมถงระบบปฏบตการอนๆ ทพฒนาขนใหมในปจจบนยกตว อยางเชน ระบบปฏบตการวนโดวโฟน 8 (Windows Phone 8) เปนตน 5.2.4 จากผลการทดลองพบวากลไกทน าเสนอ จะเพมการใชพลงงานของสมารทโฟนมากขน อาจตองเพมความจของแบตเตอรของสมารทโฟนใหมากขนเพอรองรบการใชงาน 5.3 ขอเสนอแนะ ของกลไกการปรบระยะเวลา Timeout ของโพรโตคอลอารอารซ สามารถแยกขอจ ากดออกเปนขอๆ ไดดงตอไปนคอ 5.3.1 การศกษาพฤตกรรมการเปลยนแปลงสถานะอารอารซของสมารทโฟนนน ควรจะวดสญญาณจากการใชงานจรงจากอปกรณอารเอนซในระบบเครอขายจรง จะท าใหไดทราบถงพฤตกรรมของการเปลยนแปลงสถานะอารอารซทเกดขนจรงในระบบเครอขาย และทราบถงปรมาณของสญญาณทถกสรางขน 5.3.2 ควรจะมการเพมกลไกในการแยกแยะรนของระบบปฏบตการซงอาจจะท าใหการปรบระยะเวลา Timeout ไดตรงกบพฤตกรรมการสรางสญญาณของระบบปฏบตการรนนนๆ ไดอยางเหมาะสม

DPU

84

5.3.3 มการศกษาพฤตกรรมการสรางสญญาณของระบบปฏบตการของสมารทโฟนใหมๆ เชน ระบบปฏบตการวนโดวโฟน 8

DPU

บรรณานกรม

DPU

86

บรรณานกรม ภาษาตางประเทศ AT&T. (2012). AT&T Application Resource Optimizer (ARO). Retrieved Nov 10, 2012, from http://developer.att.com/developer/legalAgreementPage.jsp?passedItemId=9700312. AT&T Intellectual Property. (2013). AT&T Developer Program Application Resource Optimizer

(ARO) User Guide. Retrieved Oct 5, 2013, from http://developer.att.com/developer/forward.jsp?passedItemId=10500023

Brosch, C. & Mitschele-Thiel, A. (2005). Adaptive Radio Resource Management Scheme for UMTS Packet Data. In Wireless Conference 2005 - Next Generation Wireless and Mobile Communications and Services (European Wireless). 11th European (pp. 1 - 7). Nicosia, Cyprus: n.p. Harte, L., Kitka, R., & Levine, R. (2002). 3G wireless demystified. NY: McGraw-Hill. Holma, H., & Toskala, A. (Ed.). (2001). WCDMA for UMTS : Radio access for third generation mobile communications. NY: John Wiley & sons. int0x90. (2012). Capturing Network Traffic using the WiFi Pineapple, tcpdump and Android. Retrieved Oct 26, 2013, from http://blog.intninety.co.uk/2012/08/capturing-network- traffic-using-the-wifi-pineapple-tcpdump-and-android/ Manbolo Team. (2013). Analysing iOS App Network Performances on Cellular/Wi-Fi. Retrieved

Oct 26, 2013, from http://blog.manbolo.com/2013/02/22/analysing-ios-app-network-performances-on-cellularwifi#1

Nokia Siemens Networks. (2011). Understanding smartphone behavior in the network white paper (Research report). Finland: Author. Nokia Siemens Networks, Signals Research Group. (2010). Smartphones and a 3G network: Reducing the impact of smartphone-generated signaling traffic while increasing the battery life of the phone through the use of network optimization techniques (Research report). N.P.: Author.

DPU

87

Puustinen, I., & Nurminen, J.K. (2011). The effect of unwanted internet traffic on cellular phone energy consumption. Proceeding of the Fourth IFIP International Conference on New Technologies, Mobility and Security (pp. 1 - 5). Paris: University of Sorbonne. Qian, F., Wang, Z., Gerber, A., Mao, Z.M., Sen, S., & Spatscheck, O. (2010). TOP: Tail optimization protocol for cellular radio resource allocation. Proceeding of ICNP 2010, the eighteenth IEEE International Conference on Network Protocols (pp. 285 - 294). Kyoto, Japan: n.p. The 3rd Generation Partnership Project (2012). Radio Resource Control (RRC) Protocol

specification (Release 8). TS 25.331 version 8.18.0. Valbonne Sophia Antipolis, France.

Yang, C. (2011, September). Weather the signaling storm. Huawei Communicate. 61, 18 - 20. DPU

ภาคผนวก

DPU

89

1. การตรวจสอบความถกตองของแบบจ าลองในการวเคราะหการก าหนดสถานะอารอารซ เนองจากในการศกษาพฤตกรรมในการเปลยนแปลงสถานะของโพรโตคอลอารอารซไมสามารถท าการตรวจจบทราฟฟกจรงบนเครอขายโทรศพทเคลอนทจรงได งานวจยนจงศกษาพฤตกรรมในการสรางสญญาณของระบบปฏบตการ ดวยแบบจ าลองทางคอมพวเตอรทมการท างานตามแบบโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer โดยไดตรวจสอบความถกตองของแบบจ าลอง ดวยวธการดงน - น าขอมลทราฟฟกทไดตรวจจบจากการใชงานสมารทโฟนมาประมวลผลดวยแบบจ าลอง ไดผลลพธเปนสถานะอารอารซทสมารทโฟนใชในชวงเวลาตางๆ โดยเรยงจากวนาทแรกไปจนถงวนาทท 600 - น าขอมลทราฟฟกทไดตรวจจบจากการใชงานสมารทโฟนไปเปดดวยโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer แลวบนทกขอมลสถานะอารอารซทสมารทโฟนใชในชวงเวลาตางๆ จากกราฟ RRC States Timeline โดยเรยงจากวนาทแรกไปจนถงวนาทท 600 - น าขอมลทไดจากแบบจ าลอง และโพรแกรม AT&T Application Resource Optimizer ขางตนมาเปรยบเทยบกน โดยจะเปรยบเทยบสถานะอารอารซทสมารทโฟนใชในทกๆ 5 วนาท - น าผลการเปรยบเทยบมาค านวณหาเปอรเซนตของสถานะอารอารซ ในแตละวนาททถกตองตรงกน ไดผลการเปรยบเทยบความถกตองของแบบจ าลอง ดงตารางท 1 ตารางท 1 เปรยบเทยบความถกตองของแบบจ าลองตามขอมลทราฟฟกประเภทตางๆ

iOS Android

WebBrowser AngryBird WebBrowser AngryBird

สถานะตรงกน (%) 85 90 91 90

DPU

90

2. การตรวจสอบความถกตองของการท างานของระบบโครงขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 เนองจากไมสามารถท าการทดลองบนเครอขายโทรศพทเคลอนทจรงได งานวจยนจะศกษาผลการท างานของกลไกทน าเสนอจากการทดลองดวยแบบจ าลองทางคอมพวเตอร โดยไดท าแบบจ าลองการท างานของระบบเครอขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 ในสวนของยทรานใหมการท างานเชนเดยวกนกบกลไกการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงทตามตวอยางงานวจย Adaptive Radio Resource Management Scheme for UMTS Packet Data ท าการจ าลองการท างานของโหนดบทม 1 Cell Sector และเชอมตอไปยงอารเอนซทควบคมการท างานอย โดยจะจ าลองการท างานเมอมยอเขามาเชอมตอกบระบบผานโหนดบน และอารเอนซเปนตวควบคม จดการทรพยากรของระบบใหแกยอในระหวางการใชงาน อกทงคอยตรวจสอบความคบคงของระบบและท าการควบคมความคบคงดวยวธการตางๆ เพอใหระบบสามารถใหบรการหรอท างานตอไปไดอยางปกต ก าหนดคาตวแปรทส าคญส าหรบเซอรกตสวทชในแบบจ าลองการท างานดงน - ระยะเวลาใชงานบรการสนทนาเฉลย 120 วนาท - มการตอบสนองระหวางการใชงานเปนเวลา 3 วนาท และหยดการตอบสนองชวคราวเปนเวลา 3 วนาท สลบกนไปตลอดระยะเวลาใชงาน - ยอแตละเครองไดรบการจดสรรใหใช Code Resource จ านวน 2 โคด - มการใชทรพยากรคลนวทยในระหวางการใชงานเฉลยในขณะทมการตอบสนองระหวางการใชจ านวน 1.94 เปอรเซนต และในขณะหยดการตอบสนองชวคราวจ านวน 0.39 เปอรเซนต

ก าหหนดคาตวแปรทส าคญส าหรบแพกเกตสวตชในแบบจ าลองการท างานดงน - ระยะเวลาใชงานบรการขอมลเฉลย 412 วนาท - ยอแตละเครองไดรบการจดสรรใหใช Code Resource จ านวน 8 โคด - มการใชทรพยากรคลนวทยในระหวางการใชงานเฉลยใขณะอยในสถานะ Cell_DCH (ระหวางก าลงใชงาน) จ านวน 7.61 เปอรเซนต, สถานะ Cell_DCH (ไมมการใชงาน) จ านวน 1.52 เปอรเซนต, สถานะ Cell_FACH จ านวน 0.06 เปอรเซนต และสถานะ Cell_PCH จ านวน 0.006 เปอรเซนต - ก าหนดคาตวแปรจ านวนสญญาณควบคมทเกดขนจากการเปลยนสถานะตางๆ ตามตารางท 2 ซงจะใชในการค านวณหาปรมาณสญญาณควบคมทเกดขนระหวางการใชงานและใชส าหรบตรวจสอบความคบคงของสญญาณเทยบกบเกณฑทก าหนดไว

DPU

91

ตารางท 2 การก าหนดคาตวแปรจ านวนสญญาณควบคมทเกดขนจากการเปลยนสถานะตางๆ

การเปลยนสถานะ จ านวนสญญาณควบคม IDLE -> Cell_DCH 42 Cell_PCH -> Cell_DCH 12 Cell_FACH -> Cell_DCH 6 Cell_DCH -> Cell_FACH 4 Cell_FACH -> Cell_PCH 4 Cell_PCH -> IDLE 22

- การก าหนดคาตวแปรระยะเวลา Timeout ของสถานะอารอารซตางๆ ส าหรบการคงอยในสถานะหลงจากไมมการใชงานขอมล แสดงตามตารางท 3

ตารางท 3 การก าหนดคาตวแปรระยะเวลา Timeout ของสถานะตางๆ

สถานะ ระยะเวลา Timeout (วนาท) Cell_DCH 10 Cell_FACH 50 Cell_PCH 240

การก าหนดคาตวแปรส าหรบกลไกการควบคมความคบคง ในระบบเครอขายโทรศพทเคลอนทยคท 3 จะมกลไกในการควบคมความคบคงของสญญาณ 2 กลไก คอ การควบคมการเชอมตอเขาสระบบโดยการบลอคยอทขอใชงานใหมไมใหเชอมตอเขาสระบบเครอขาย และควบคมความคบคงโดยการดรอปหรอยกเลกการใชงานยอทก าลงเชอมตออยในระบบแตไมมการใชงานในขณะนนออกจากระบบเครอขาย ซงในการจ าลองการท างานนไดก าหนดคาตวแปรส าหรบเกณฑทจะใหกลไกควบคมความคบคงของสญญาณดวยวธการบลอคยอทขอใชงานใหมใหเรมท าการควบคมการเชอมตอเขาสระบบดงน - ปรมาณโหลดของระบบ 75 เปอรเซนต - มจ านวน Code Resource ทถกใชงาน 195 โคด - มจ านวนสญญาณควบคม 400 สญญาณตอวนาท

DPU

92

โดยระบบจะท าการบลอคยอทขอใชงานใหมไมใหเชอมตอเขาสระบบเครอขายกตอเมอมคาตวแปรใดตวแปรหนงใน 3 ตวเทากบหรอมากกวาเกณฑทก าหนดไว และก าหนดคาตวแปรส าหรบเกณฑทจะใหกลไกควบคมความคบคงของสญญาณดวยวธการดรอปยอใหเรมท าการควบคมความคบคงดงน - ปรมาณโหลดของระบบ 90 เปอรเซนต - มจ านวน Code Resource ทถกใชงาน 244 โคด - มจ านวนสญญาณควบคม 500 สญญาณตอวนาท โดยระบบจะท าการดรอปหรอยกเลกการใชงานยอทก าลงเชอมตออยในระบบแตไมมการใชงานในขณะนนออกจากระบบเครอขาย กตอเมอมคาตวแปรใดตวแปรหนงใน 3 ตวเทากบหรอมากกวาเกณฑทก าหนดไว ประมวลผลแบบจ าลองตามคาตวแปรทไดก าหนดไว โดยเปรยบเทยบผลรวมของรอยละของการ Block และ Drop UE ทเกดขนในกรณทระบบมปรมาณโหลดแตกตางกน โดยปรมาณโหลด คอ ระยะเวลาเฉลยทมการรองขอการใชงานจากยอ (เซอรกตสวทชตอแพกเกตสวตช) เชน ระยะเวลาเฉลยทมการรองขอการใชงานจากยอ (12/6) วนาท หมายถง มการรองขอใชงานการสนทนาทกๆ 12 วนาท และมการรองขอใชงานบรการขอมลทกๆ 6 วนาท ท าการประมวลผลเหตการณของแบบจ าลองการท างานของระบบเครอขายเปนระยะเวลารวมทงสนครงละ 60 นาท ท าการประมวลผล 3 ครง และน าผลลพททไดมาหาคาเฉลย ซงน าผลทไดมาเปรยบเทยบกบการก าหนดระยะเวลา Timeout แบบคงทของงานวจย Adaptive Radio Resource Management Scheme for UMTS Packet Data ไดดงภาพ

ภาพท 1 เปรยบเทยบแบบจ าลองกบงานวจยตนแบบ

DPU

93

ประวตผเขยน

ชอ-นามสกล นายพงศกร ดวงเกษม ประวตการศกษา พ.ศ. 2550 วทยาศาสตรบณฑต

สาขาวทยาการคอมพวเตอร มหาวทยาลยเชยงใหม

ต าแหนงและสถานทท างานปจจบน นกวชาการคอมพวเตอรปฏบตการ ส านกงานปลดส านกนายกรฐมนตร ผลงานตพมพเผยแพร กลไกการปรบระยะเวลา Timeout เพอควบคมความคบคง

และลดจ านวนสญญาณควบคมในโครงขายเคลนทยคท 3 The 9th National Confererce on Computing and Information Technology (NCCIT-2013) 9-10 พฤษภาคม 2556 ณ มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

DPU