ABSTRACT – CAN. J. ELECT. COMPUT. ENG., VOL. 30, NO. 2, PP. 115–123

Predictive call admission control for multimedia streaming in CDMA cellular environments

Contrôle prédictif de l’admission des appels pour la lecture multimédia en transit dans les environnements cellulaires CDMA

Ehab S. Elmallah and Mrinal Mandal

Third-generation (3G) wireless networks based on code-division multiple access (CDMA) have been engineered to provide mobile users with voice as well as advanced packet data services. Support of Internet-based multimedia streaming services is considered a critical factor for future deployment of such networks. Provisioning streaming services in a dependable way, however, requires supporting data transmission at relatively high data rates while maintaining session quality during both intracell and intercell user movements. In this paper, an adaptive bandwidth allocation and admission control scheme is proposed for managing network resources for a streaming service. Streaming requests are assumed to be served by an adaptive server capable of choosing suitable video streaming parameters (e.g., video resolution, frame rate, and encoding parameters) in response to possible requests from the wireless network to vary the currently allocated bandwidth. The devised admission control scheme exploits a priori knowledge of user mobility patterns to minimize the risk of running into an overload condition after acceptance of a new multimedia streaming connection. The obtained simulation results show that, compared to a nonpredictive admission control scheme, the proposed scheme achieves a lower forced-termination probability and higher throughput, while consuming less base-station transmission energy.

Les réseaux sans fils de troisième génération (3G) basé sur l’accès multiple en division de code (AMDC) ont été conçus pour donner aux usagers des services de transport de la voix ainsi que des services avancés de transfert de données. Le support de services de lecture multimédia en transit à partir d’Internet est considéré comme un facteur clé du déploiement futur de tels réseaux. Fournir de tels services de façon sécuritaire nécessite toutefois le support de la transmission de données à des taux assez élevés tout en maintenant la qualité du lien durant les mouvements de l’usager à l’intérieur d’une cellule et entre deux cellules. Dans cet article, l’on propose un schème d’allocation adaptative de la bande passante et de contrôle de l’admission afin de gérer les ressources du réseau pour les services de lecture en transit. L’on assume que les requêtes de lecture en transit sont traitées par un serveur adaptatif capable de choisir les paramètres appropriés pour la lecture de vidéo en transit (e.g., résolution vidéo, le taux des trames et les paramètres d’encodage) lors de demandes possibles du réseau sans fil de variations de la bande passante présentement allouée. Le schème de contrôle conçu exploite la connaissance a priori des patrons de mobilité des usagers afin de minimiser le risque d’entrer dans une condition de surcharge après avoir accepté une nouvelle connexion de lecture multimédia en transit. Les résultats de simulation obtenus montrent que, comparativement à un schème non prédictif de contrôle de l’admission, le schème proposé a une probabilité d’arrêt forcé plus basse et un débit plus haut tout en consommant moins d’énergie à la station de base.

Keywords: adaptive bandwidth allocation, call admission control, streaming QoS class, 3G/4G Internet services

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