1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Output file

72 4 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nghiên Cứu, Đánh Giá Hiệu Suất Một Số Thuật Toán Quản Trị Tài Nguyên Trong Mạng Không Dây
Tác giả Giáp Thị Hường
Người hướng dẫn PGS.TS. Vũ Duy Lợi
Trường học Đại Học Quốc Gia Hà Nội
Chuyên ngành Công Nghệ Thông Tin
Thể loại Luận Văn Thạc Sĩ
Năm xuất bản 2007
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 72
Dung lượng 1,4 MB

Nội dung

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIÁP THỊ HƢỜNG NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT MỘT SỐ THUẬT TOÁN QUẢN TRỊ TÀI NGUYÊN TRONG MẠNG KHƠNG DÂY Ngành: Cơng nghệ thơng tin Mã số : 1.01.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Vũ Duy Lợi Hà Nội - 2007 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Mục lục DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƢƠNG – TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG TẾ BÀO 10 1.1 Lịch sử phát triển mạng di động 10 1.2 Kiến trúc mạng di động tế bào 13 1.3 Vấn đề gán kênh 15 1.3.1 Các chiến lược gán kênh 15 1.3.2 Tiêu chí đánh giá chiến lược gán kênh 18 CHƢƠNG - CHIẾN LƢỢC MƢỢN KÊNH CÓ CHỌN LỌC TRÊN CƠ SỞ CÂN BẰNG TẢI ĐỘNG 20 2.1 Mơ hình mạng định nghĩa 20 2.1.1 Lược đồ phân phối cố định sử dụng mơ hình mẫu 20 2.1.2 Chiến lược thuê kênh 21 2.1.3 Lược đồ phân phối tần số có cân tải 22 2.2 Kiến trúc cân tải 23 2.2.1 Phân lớp tế bào 23 2.2.2 Phân lớp thuê bao bên tế bào 24 2.3 Nguyên tắc mƣợn kênh có chọn lọc (LBSB) 25 2.3.1 Chiến lược thuê kênh 27 2.3.2 Nguyên tắc chiến lược mượn kênh 28 2.3.3 Chiến lược gán kênh 32 2.3.3.1 Phân lớp yêu cầu kênh 32 2.3.3.2 Thuật toán gán kênh 33 2.4 Đánh giá hiệu suất hoạt động chiến lƣợc mƣợn kênh 34 2.4.1 Mơ hình Markov 34 2.4.2 Tính tốn thơng số h 37 2.4.3 Kết thực nghiệm 37 CHƢƠNG - CHIẾN LƢỢC GÁN KÊNH ĐỘNG 47 3.1 Đặt vấn đề 47 3.2 Phƣơng thức trao đổi thông tin di động 49 3.2.1 Cấu trúc liệu 49 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3.2.2 Kiểu thông điệp hàm hệ thống 50 3.2.3 Các thủ tục hàm 51 3.3 Thuật toán gán kênh thích nghi 58 3.3.1 Mơ tả thuật tốn 58 3.3.2 Tính đắn thuật toán 62 3.3.3 Hiệu suất thuật toán 64 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt FCC Tiếng Anh Federal Tiếng Việt Communication Uỷ ban truyền thông liên Commission AMPS Advanced bang (Mỹ) Phone Hệ thống điện thoại di động Mobile Systems tiên tiến ES Expanded Spectrum Trải phổ mở rộng NES Non-Expanded Spectrum Trải phổ không mở rộng FDMA Frequency Multiple Đa truy nhập chia theo tần Division số Access TACS Total Access Communications Hệ thống viễn thông truy System nhập tổng NMT Nordic Mobile Telephone Hãng điện thoại Nordic NTT Nippon Telegraph Telephone Corporation TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập chia theo thời gian NATDMA North American TDMA Chuẩn đa truy nhập chia theo thời gian khu vực and Cơng ty Điện tín Điện thoại Nippon (Nhật bản) Bắc Mỹ D-AMPS Digital – AMPS Hệ thống điện thoại di động tiên tiến - kỹ thuật số Đa truy nhập chia theo mã CDMA Code Division Multiple Access GSM Global System Communications ETSI European Telecommunication Viện tiêu chuẩn viễn thông Standards Institute Châu Âu PDC Personal Digital Cellular PCN Personal for Mobile Hệ thống thơng tin di động tồn cầu Hệ thống tế bào số cá nhân Communication Mạng viễn thông cá nhân Network UMTS Universal System Mobile Telephone Hệ thống điện thoại di động phổ thông TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com FPLMTS Future Public Mobile Hệ thống thông tin di động Land Telecommunication System ITM mặt đất tương lai Mobile Hệ thống viễn thông di International Telecommunications động quốc tế MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển mạch di động MTSO Mobile Telephone Switching Cơ vụ điện thoại di động Office FCA Fix Channel Assignment Gán kênh cố định DCA Dynamic Channel Assignment Gán kênh động FlCA Flexible Channel Assignment Gán kênh linh hoạt CBWL Channel Borrowing Without Mượn kênh khơng khố Locking CBWL/C R Channel borrowing with Mượn kênh bị khố có Locking/ channel rearrangement điều chuyển kênh BS Base Station Trạm điều khiển RSS Received Signal Strength Cường độ tín hiệu thu LBSB Load Balancing With Selective Mượn kênh có chọn lọc Borrowing sở cân tải động MSS Mobile Service Station Trạm dịch vụ di động TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 – Phân bố dải tế bào 10 Hình 1.2 – Kiến trúc mạng di động tế bào Hình 2.1 – Kiến trúc Manager/Agent tổng quan Hình 2.2 – Phân lớp thuê bao tế bào 14 21 24 Hình 2.3 – Thuật toán gán kênh cho thuê bao tế bào 34 Hình 2.4 – Mơ hình Markov tế bào 34 Hình 2.5 – Sự biến thiên xác suất khố gọi 39 Hình 2.6 – Xác suất khoá gọi theo tỷ lệ biến thiên h 41 Hình 2.7 – Xác suất khố gọi theo λ với giá trị biến thiên 42 C Hình 2.8 – Xác suất khố gọi kích thước mơ hình mẫu 43 Hình 2.9 – So sánh xác suất khoá gọi lược đồ 45 Hình 3.1 – Tế bào i yêu cầu kênh 53 Hình 3.2 – Hàm thu nhận kênh r 54 Hình 3.3 – Tế bào i nhận yêu cầu từ tế bào j 56 Hình 3.4 – Tế bào i tiếp nhận thông điệp thay đổi phương thức từ 56 tế bào j Hình 3.5 – Tế bào i nhận thơng điệp từ tế bào j Hình 3.6 – Tế bào i nhận thơng điệp giải phóng kênh từ tế bào j Hình 3.7 – Tế bào i phân phối lại kênh r 57 57 58 Hình 3.8 - Tế bào i thay đổi phương thức 59 Hình 3.9 - Hàm xác định tế bào lân cận có khả cho tế bào i 60 mượn kênh Bảng – Thông báo thời gian trễ lần lặp thuật 31 toán Bảng – Đánh giá giá trị b, λ1, λ2 38 Bảng – So sánh xác suất khoá gọi lược đồ phân 44 phối kênh Bảng - Sự khác lược đồ phân phối kênh Bảng - Sự khác thuật toán với tải nhẹ Bảng - Giới hạn thuật toán 66 67 67 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỞ ĐẦU Ngày nay, dịch vụ không dây lĩnh vực truyền thông phát triển mạnh mẽ Trên giới Việt Nam, số lượng thiết bị không dây sử dụng khai thác nguồn tài nguyên mạng tăng lên nhanh chóng số lượng, vậy, đồng hành với số lượng, nhà nghiên cứu tìm thuật tốn, giải pháp tối ưu để sử dụng nguồn tài nguyên mạng hiệu Các lược đồ phân phối kênh động thu hút quan tâm đặc biệt nhà nghiên cứu, ví dụ phương pháp để khai thác hiệu nguồn tài nguyên sẵn có mạng không dây Sự kết hợp rộng rãi thành phần như: nhiệm vụ kênh cố định, mượn kênh, chia sẻ kênh, điều hành kênh, phân bố lại nhiệm vụ kênh, điều chỉnh động tham số yêu cầu Các sách phân phối kênh động giúp mở rộng khái niệm nêu dịch vụ tích hợp hệ thống khơng dây tương lai Nghiên cứu vấn đề phân phối nguồn tài nguyên tối ưu mạng không dây, có tài nguyên quý giá (băng thông) phải sử dụng hiệu chia sẻ công người sử dụng So với mạng có dây truyền thống, tính chất đặc trưng mạng không dây đặt cho nhiều thử thách mới, ngăn chặn ứng dụng lặp phương pháp phân phối nguồn tài nguyên sẵn có Nghiên cứu phân loại lược đồ phân phối kênh động phạm vi luận văn trả lời câu hỏi: o Khi chấp nhận tín hiệu truy nhập? o Kênh có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu truy nhập? o Khi làm cách để phân lại nhiệm vụ cho kênh tín hiệu truy nhập tồn tại? Luận văn chia làm ba phần tương ứng với ba chương:  Chƣơng 1- Tổng quan Mạng di động tế bào: Chương trình bày lịch sử phát triển, giới thiệu số hệ thống mạng di động ứng dụng giới Các khái niệm TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com mạng di động tế bào, quan trọng khái niệm tái sử dụng tần số, giới thiệu số chiến lược cấp phát kênh tiêu chí đánh giá hiệu suất chiến lược cấp phát  Chƣơng - Chiến lược mượn kênh có chọn lọc sở cân tải động: Chương trình bày kỹ thuật cân tải đơn giản môi trường tế bào di động để giải toán lưu lượng tải điểm nóng Mục tiêu quan trọng mà ta cần đạt làm giảm bớt nhu cầu kênh tế bào nóng cách thuê kênh từ tế bào lạnh thích hợp có phân phối hợp lý kênh hoạt động số lượng thuê bao khổng lồ Lược đồ phân phối kênh cố định thuận lợi để khởi đầu, thuật toán cân tải chạy định kỳ theo u cầu phục thuộc vào tính tốn tải hệ thống Một mơ hình chuỗi Markov cho tế bào hệ thống giải pháp để đánh giá ngưỡng nhằm xác định tế bào nóng hay lạnh Các ví dụ mơ để đánh giá hiệu chiến lược cho thấy lược đồ gán kênh làm giảm đáng kể số lượng gọi bị khoá hệ thống tải với lượng lớn tế bào nóng  Chƣơng - Chiến lược gán kênh động Các lược đồ cấp phát kênh động hỗ trợ tốt điều kiện lưu lượng tải dù thời gian thu nhận kênh lớn phải bổ sung thơng điệp điều khiển Chương trình bày lược đồ gán kênh với trạm chuyển mạch làm cân lưu lượng mà không phụ thuộc vào trạm khác vùng giao thoa, mục tiêu làm giảm thiểu tỷ lệ gọi bị rớt, thời điểm trì thời gian thu kênh trung bình độ phức tạp thơng điệp nhỏ Ngồi ba chương chính, bố cục luận văn cịn có phần Mở đầu, Kết luận Tài liệu tham khảo Phần kết luận nêu tóm tắt vấn đề trình bày chương, đánh giá kết đạt chưa đạt được, đồng thời đưa định hướng nghiên cứu, phát triển Mặc dù cố gắng, song khn khổ thời gian có hạn nên luận văn hạn chế định, tác giả mong nhận góp ý để vấn đề nghiên cứu ngày hoàn thiện TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 10 CHƢƠNG – TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG TẾ BÀO 1.1 Lịch sử phát triển mạng di động Năm 1974, FCC cấp dải băng 40 MHz dải tần 800-900 MHz cho lĩnh vực truyền thông tế bào Chuẩn AMPS (Advance Mobile Phone Systems) giới thiệu vào năm 1979 FCC công nhận, lĩnh vực hoạt động chia làm dải: dải A dải B Truyền thông tế bào song công băng tần chia làm đường truyền: 25MHz cấp cho đường định hướng đường downlink, đường truyền từ máy phát tín hiệu ban đầu tới trạm thu tín hiệu đầu cuối Đường truyền thứ hai chủ yếu đường uplink đường đổi chiều theo chiều ngược lại với đường thứ Hai đường truyền chia dải băng an toàn 45MHz để tránh tượng giao thoa kênh phát thu Hình 1.1 mơ tả giới hạn dải phổ AMPS quản lý Hình 1.1: Phân bố dải tế bào Mỗi dải A B chiếm giữ 12.5MHz, 10MHz phổ khơng mở rộng (NES) 2.5MHz phổ mở rộng ES Mỗi dải 12.5MHz chia thành kênh 30kHz, tạo thành tổng số 416 kênh/dải 21 kênh số sử dụng cho thủ tục riêng là: phân phối kênh, xác định vị trí, gửi thơng điệp,… chúng gọi kênh điều khiển Các kênh lại dùng để giao tiếp gọi kênh hội thoại Trong AMPS, kênh tần tương đương với sóng mang tần số (sóng tần) trạm di động phân phối kênh Do đó, AMPS FDMA (truy nhập đa tần) hệ thống tế bào tương tự Hệ thống tế bào sử dụng phổ biến Châu TACS (Hệ thống viễn thông truy nhập tổng) NMT (hãng điện thoại di động Nordic) TACS giới thiệu Anh vàp năm 1982, hệ thống hoạt động với dải 900MHz, đường truyền có dải băng 25MHz băng thông kênh TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 11 25KHz Tại Ả Rập, Tây Ban Nha xây dựng hệ thống NMT hoạt động với dải 450MHz 900MHz, tổng băng thông 10MHz với băng thông kênh 25KHz 200 kênh Cả hệ thống có khả chuyển giao roaming Tuy nhiên, mạng tế bào quốc gia không tương thích với quốc gia phân phối dải tần khác Trong tương lai, hạn chế dịch vụ mạng tế bào khắc phục phải xây dựng hệ thống mạng tế bào đa quốc gia Tại Nhật, tập đoàn NTT phát triển hệ thống dải 800MHz tương tự AMPS Tokyo xây dựng hệ thống điện thoại di động vào năm 1979 Năm 1985, hệ thống hoạt động dải 30MHz với 600 kênh băng thông kênh 25kHz Hệ thống viễn thông di động hệ thứ 2, hệ thống tế bào số phát triển mạnh mẽ vào năm 1990 Tại Bắc Mỹ, chuẩn mở giới thiệu cho hệ thống tế bào số có sử dụng dải tần AMPS Những chuẩn tích hợp thêm kỹ thuật đa truy nhập tạo thành FDMA NA-TDMA D-AMPS chuẩn IS-54 tích hợp kỹ thuật TDMA, sử dụng chia thời gian chia sẻ cho thuê bao di động (thực tế có thuê bao) Năm 1994, chuẩn IS-95 giới thiệu kỹ thuật CDMA Kỹ thuật dựa điều biến trải phổ cho phép nhiều thuê bao truy nhập tới dải băng Mỗi thuê bao di động phân phối mã trực giao gọi mã Walsh Dải băng 12.5MHz chia thành 10 dải băng CDMA, dải 1.25MHz Mỗi dải CDMA hỗ trợ 64 mã Walsh Mỗi dải CDMA cung cấp gấp lần so với khả hệ thống tương tự [Gar00] Tại Châu Âu, hệ thống viễn thơng di động tồn cầu GSM, chuẩn hệ thống điện thoại di động số Pan-European Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) xác lập, giới thiệu vào năm 1982 Đây hệ thống TDMA hoạt động dải 890 - 915 MHz với đường uplink 935 960 MHz với đường downlink Băng thông tần số sóng mang 200MHz chia sẻ cho thuê bao di động có sử dụng chia thời gian TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 59 if((modei = 0)  (next  l)) then modei = 1; send CHANGE_MODE(1,i) to each node j Є INi; else if ((modei = 1)  (next ≥ h)) then modei = 0; send CHANGE_MODE(0,i) to each node j Є INi; end Func; Hình 3.8: Tế bào i thay đổi phương thức Một tế bào phương thức mượn quay trở phương thức địa phương tỷ lệ sử dụng kênh giảm đến giá trị cho số lượng kênh rỗi vượt ngưỡng фh tế bào tạo kết nối đến tế bào khác (фl < фh) Giá trị ngưỡng phụ thuộc vào trạng thái gây chuyển đổi phương thức mượn phương thức địa phương nhằm ngăn chặn tình tế bào chuyển chuyển lại hai phương thức Khi nhận thông điệp CHANGE_MODE từ tế bào i, tế bào tập INi ghi số tế bào vào tập UpdateSi gửi thông tin tới tế bào i Tế bào i sử dụng UpdateSi để thông báo cho tế bào INi phương thức mượn thay đổi thông tin trạng thái kênh Việc làm cho phép tế bào phương thức mượn xác định kênh chưa sử dụng vùng giao thoa Trong phương thức mượn, tế bào cố gắng mượn kênh từ tế bào lân cận nằm vùng giao thoa mà tất kênh sử dụng hết Để mượn kênh, tế bào i lựa chọn kênh rỗi r dựa thơng tin mà có từ tập Usei tập kênh sử dụng tế bào lân cận Ii Tế bào i gửi thông điệp hỏi tế bào lân cận cho phép sử dụng kênh r, r thu nhận tế bào từ thời điểm cập nhật cuối mà tế bào i nhận Tế bào i mượn TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 60 kênh r thành cơng nhận thông điệp chấp nhận từ tế bào INi Nếu tế bào i nhận thông điệp RESPONSE từ chối từ tế bào INi tế bào i khơng thu nhận kênh r, gửi thông điệp RELEASE( r) tới tế bào INi Để khả mượn kênh thành công lớn nhất, tế bào i cố gắng mượn kênh từ tế bào nằm vùng giao thoa cho tế bào có số tế bào lân cận phương thức mượn Hàm Best() nhằm xác định tế bào lân cận mơ tả hình 3.9 Function Best(); Begin NotBorrowing = INi – UpdateSi; Free = Spectrum – (Usei  Ii); Min_id = -1; Min_bn = ∞; For each j Є NotBorrowing If (Free  ( Spectrum Uj) ỵ) then Common_bn = |UpdateSi INj|; If (min_bn > common_bn) then {min_id = j; min_bn = common_bn;} End for; Return(min_id); End Func; Hình 3.9: Hàm xác định tế bào lân cận có khả cho tế bào i mượn kênh Để giới hạn phép thử mà tế bào tạo để thu nhận kênh, tế bào tham gia vào phương thức tìm cách mượn sau α vịng, α tham số biểu diễn số lượng tối đa phép thử mà tế bào tạo theo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 61 phương thức cập nhật mượn (tức modei = 2) Trong phương thức tìm mượn (modei = 3), tế bào yêu cầu kênh với tem thời gian ts sau có thơng điệp phản hồi tới kênh có tem thời gian cao ts nhận kênh s Để trả lời cho thông điệp REQUEST tế bào phương thức tìm mượn, tế bào gửi tập kênh sử dụng tới tế bào vùng giao thoa Nhờ việc nhận tập kênh sử dụng từ tế bào nằm vùng giao thoa, tế bào tính tốn tập kênh rỗi lựa chọn kênh tập Do vậy, tính liên tục yêu cầu đưa vùng giao thoa với tế bào lân cận tế bào phương thức tìm mượn đảm bảo ln thu nhận kênh rỗi có Một tế bào i phương thức tìm mượn gửi thơng điệp u cầu tế bào nằm vùng giao thoa với i phương thức cập nhật mượn địa phương cố gắng thu nhận kênh Khi tế bào phương thức cập nhật mượn nhận thơng điệp REQUEST tìm kiếm với tem thời gian lớn từ tế bào i, trì hỗn u cầu tế bào i lại u cầu riêng hồn thành Tương tự vậy, tế bào i trì hỗn tất u cầu tìm kiếm cập nhật mà có tem thời gian lớn Điều đảm bảo u cầu có hình ảnh quán tập kênh sử dụng vùng giao thoa tế bào muốn lựa chọn kênh để thu nhận Để thu nhận kênh thơng qua tìm kiếm, tế bào gửi đến tế bào vùng giao thoa thơng điệp ACQUISITION, tất tế bào j INi cập nhật tập kênh giao thoa Ij nhận thông điệp Một tế bào phương thức địa phương trì hỗn u cầu nội vùng với tem thời gian lớn nhận thông điệp ACQUISITION u cầu tìm kiếm có tem thời gian thấp (tức đến waitingi = 0) Do đó, tất yêu cầu từ tế bào vùng giao thoa xếp liên tục theo ưu tiên tem thời gian tế bào tham gia vào phương thức tìm kiếm Ngay tế bào phương thức mượn chưa sử dụng hết kênh mà có tế bào phương thức tìm kiếm nhận kênh định dựa tập kênh sử dụng tế bào Điều đảm bảo khơng có u cầu khơng đáp ứng có kênh trạng thái rỗi TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 62 3.3.2 Tính đắn thuật tốn Định lý 1: Một kênh r không thu nhận hai tế bào nằm khoảng cách tái sử dụng ngắn Chứng minh: (phương pháp mâu thuẫn) Thừa nhận kênh r thu nhận tế bào i i, tức i Є INj Do i Є INj, tức có tế bào, giả sử i, tế bào thứ yếu r, tức r Є Spectrum - PRi Hơn nữa, tế bào i thu nhận kênh r thơng qua việc sử dụng lược đồ tìm kiếm cập nhật Nhận thấy tế bào i yêu cầu kênh với tem thời gian nhỏ tế bào j Do đó, ta có tình sau: 1, Tế bào i thu nhận r theo phương thức tìm mượn: a, Nếu tế bào j phương thức tìm mượn u cầu bị hoãn lại tế bào i hồn thành việc phân phối kênh Bất kỳ kênh thu nhận tế bào i, giải sử kênh r, nằm tập Usei tập mà tế bào i gửi tới tế bào j sau hồn tất việc tìm kiếm Do đó, tế bào j không nhận kênh r mà tế bào i thu nhận b, Nếu tế bào j phương thức cập nhật mượn có yêu cầu kênh r, tế bào i trì hỗn thơng điệp tế bào j lại thu nhận kênh r sau gửi tập kênh mà tế bào i sử dụng tới tế bào j Do vậy, tế bào j thu nhận kênh r c, Nếu tế bào j phương thức địa phương thì: i, Nếu yêu cầu tế bào i kết thúc trước yêu cầu tế bào j gửi đến, tế bào j đợi thơng điệp ACQUISITION(1,r,i) từ tế bào i Vì vậy, tế bào j nhận kênh r ii, Nếu yêu cầu tế bào i đến sau tế bào j thu nhận xong kênh r, sau tế bào j gửi cho tế bào i tập kênh sử dụng tế bào i thu nhận kênh r iii, Nếu thông điệp yêu cầu kênh tế bào j đến khoảng thời gian sau tế bào gửi thông điệp phản hồi cho yêu cầu tìm kiếm tế bào i trước nhận thông điệp ACQUISSITION từ i, tế bào j đợi nhận thông điệp ACQUISITION điều TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 63 đảm bảo tế bào j không thu nhận tế bào i nhận kênh r 2, Tế bào i thu nhận kênh r theo phương thức cập nhật mượn a, Yêu cầu tế bào i có tem thời gian nhỏ so với tem thời gian tế bào j: Nếu tế bào j phương thức tìm mượn u cầu bị hỗn lại tế bào i hoàn tất thủ tục phân phối kênh Nếu tế bào i thu nhận kênh r, gửi tập kênh sử dụng tới tế bào j, tế bào khơng thể thu nhận kênh r b, Nếu tế bào j phương thức cập nhật mượn yêu cầu kênh r, tế bào i gửi đến tế bào j thông điệp RESPONSE từ chối tế bào i thu nhận kênh r c, Nếu tế bào j phương thức địa phương kênh r nằm tập kênh giao thoa Ij phản hồi thông điệp RESPONSE đồng ý Do đó, tế bào j khơng thể thu nhận kênh r tế bào i gửi thông điệp RELEASE(i,r) tới tế bào j Định lý 2: Thuật tốn thực (The algorithm is deadlock free) Chứng minh: Ta thấy thuật tốn khơng có thời gian chờ quay vịng thông qua việc sử dụng tem thời gian Nếu tất tế bào nằm vùng giao thoa phương thức địa phương u cầu thực song song khơng có trở ngại Nếu tế bào phương thức cập nhật yêu cầu kênh yêu cầu tế bào bị hỗn lại tế bào khác phương thức tìm mượn yêu cầu có tem thời gian thấp Trong trường hợp này, việc tìm kiếm kênh khơng thể bị khoá tế bào thực việc cập nhật có tem thời gian cao so với thơng điệp tìm kiếm Do đó, việc tìm kiếm tiếp diễn khơng có trở ngại u cầu tìm kiếm tế bào i bị hoãn lại tế bào j tế bào thực tìm kiếm cập nhật với tem thời gian thấp hơn, bị hoãn lại tế bào l mà tế bào phương thức địa phương có yêu cầu nội vùng chờ với tem thời gian thấp hơn, tức tsi > tsl Điều xảy tế bào l gửi tập kênh tới tế bào p phương TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 64 thức tìm kiếm mà tế bào cố gắng thu nhận kênh không nhận thông điệp ACQUISITION Vì vậy, yêu cầu tế bào l sinh sau gửi phản hồi tới tế bào p, nghĩa tsl > tsp Do tsi > tsl > tsp, tức khơng thể có chờ đợi vòng tròn Trong tất trường hợp khác khơng có thơng điệp bị hỗn lại, thuật tốn hồn tồn thực 3.3.3 Hiệu suất thuật toán Một số đánh giá sơ hiệu suất lược đồ phân phối kênh thích nghi trình bày dạng thời gian thu nhận kênh độ phức tạp thông điệp so sánh với lược đồ sử dụng thực tế dựa phương thức cập nhật tìm kiếm Một số ký hiệu: N: Số tế bào nằm vùng giao thoa Nborrow: Số lượng trung bình tế bào phương thức mượn Nsearch: số lượng trung bình tế bào phương thức tìm kiếm/cập nhật α: Số lượng lớn phép thử tế bào sử dụng lược đồ cập nhật để mượn kênh, sau α lần thử, tế bào sử dụng lược đồ tìm kiếm m: số lượng phép thử sử dụng lược đồ cập nhật ζ1 : v uhK ực thu nhận kênh tế bào phương thức địa phương ζ2 : Khu vực thu nhận kênh tế bào phương thức mượn sử dụng lược đồ cập nhật ζ3 : Khu vực thu nhận kênh tế bào phương thức mượn sử dụng lược đồ tìm kiếm (ζ1 + ζ2 + ζ3 = 1) np: Số lượng tế bào nằm vùng giao thoa với tế bào c thu nhận kênh r Một số đánh giá: a) Khi tế bào yêu cầu kênh địa phương, phải thay đổi thơng điệp Nborrow ACQUISITION Nborrow RELEASE Do đó, TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 65 để thu nhận kênh chính, độ phức tạp thông điệp 2Nborrow, thời gian thu nhận kênh b) Đối với phương thức mượn, nhận thấy kênh thu nhận sau m phép thử sử dụng lược đồ cập nhật Với phép thử, thông điệp N REQUEST, N RESPONSE N RELEASE phải trao đổi, vậy, thời gian thu nhận kênh 2mT độ phức tạp thông điệp 3mN c) Nếu tế bào phương thức cập nhật mà thu nhận kênh sau α phép thử tế bào chuyển sang phương thức tìm kiếm Ta nhận thấy rằng, tem thời gian yêu cầu vào thời điểm nhỏ so với phép tìm kiếm đồng khác Nsearch-1, thời gian thu nhận kênh (2α + Nsearch + 1)T độ phức tạp thơng điệp 3αN + 4N (Trong lược đồ tìm kiếm, thông điệp REQUEST, RESPONSE RELEASE phải gửi tới tất tế bào lân cận vùng giao thoa) Kết hợp đánh giá trên, ta thấy thời gian thu nhận kênh trung bình lược đồ thích hợp là: {2mζ2 + (2α + Nsearch + 1)ζ3 }T Và độ phức tạp trung bình thơng điệp là: 2ζ1 Nborrow + 3ζ1 mN + ζ3 (3α + 4)N Bảng đánh giá độ phức tạp thông điệp thời gian thu nhận kênh lược đồ tìm kiếm bản, cập nhật bản, cập nhật cải tiến TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 66 Thuật tốn Độ phức tạp thơng điệp Thời gian thu nhận kênh Tìm kiếm 2N (Nsearch + 1)T Cập nhật 2mN + 2N 2Tm Cập nhật cải tiến (1 - ζ1)(2np m + np(m-1) (1 - ζ1)2Tm + 2N Thích nghi 2ζ1 Nborrow + 3ζ3 mN + {2mζ2 + (2α + Nsearch + 1)ζ3 2ζ3 (α + 2)N }T Bảng 4: Sự khác lược đồ phân phối kênh Trong lược đồ cập nhật bản, lần phân phối kênh, tế bào trao đổi với thông qua thông điệp, không phụ thuộc tải Trong lược đồ thích nghi, tế bào phương thức địa phương hỏi tế bào khác trước phân phối kênh cần gửi thông điệp ACQUISITION tới tế bào lân cận phương thức mượn Do vậy, thời điểm tải nhẹ, khơng có thơng điệp trao đổi Lược đồ thích nghi lựa chọn kênh để mượn phụ thuộc vào tiêu chuẩn mượn tiêu chuẩn mà có tính tốn đến số lượng tế bào lân cận có khả cho mượn kênh nhằm giảm khả xảy xung đột, điều hạn chế số lần thử Khi tải hệ thống tăng lên, lược đồ cập nhật khơng sử dụng được, lược đồ cập nhật ln ln có khả xảy xung đột hầu hết yêu cầu kênh độ trễ khơng giới hạn Lược đồ thích nghi chuyển sang phương thức tìm mượn số lượng lần thử để nhận kênh phương thức mượn vượt qua giới hạn hệ thống cung cấp dịch vụ phù hợp cho tế bào Tại thời điểm tải hệ thống thấp, kênh thu nhận mang tính địa phương, tức ζ1 = 1, m = 0, Nsearch = Nborrow = Bảng mô tả hiệu thuật toán điều kiện khác nhau, tải hệ thống biến đổi, giá trị max thuật tốn trình bày bảng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 67 Thuật toán Độ phức tạp thông điệp Thời gian thu nhận kênh Tìm kiếm 2N 2T Cập nhật 4N 2T Cập nhật cải tiến 2N 0 Thích nghi Bảng 5: So sánh khác thuật toán dựa tải nhẹ Thuật toán Độ phức tạp thông điệp Min Thời gian thu nhận kênh Max Min Max Tìm kiếm 2N 2N 2T (N+1)T Cập nhật 2N  2T    2αN + 4N (2αN + 1)T Cập nhật cải N tiến Thích nghi Bảng 6: Giới hạn thuật toán Một số đánh giá: Thuật tốn phân phối kênh thích nghi sử dụng mạng khơng dây, lược đồ thích nghi hoạt động tốt hầu hết tải hệ thống Sau số nhận xét:  Lược đồ thích nghi lược đồ tốt lưu lượng tải hệ thống thấp, tất tế bào phương thức địa phương khơng có thơng điệp u cầu Tải hệ thống khơng cân có điểm nóng bao quanh điểm lạnh, lược đồ thích hợp cho trường hợp lược đồ cập nhật; thuật toán ghi lại số lượng thông điệp ACQUISITION gửi tới tế bào láng giềng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 68  Thuật toán đắn  Độ phức tạp thuật toán thấp tính chất phân phối tạo cân  Thuật toán hỗ trợ tốt dịch vụ cho tế bào Lược đồ thích nghi giải số vấn đề tồn lược đồ cập nhật cải tiến, lược đồ ghi lại thông tin cách gửi thông điệp yêu cầu tới tế bào ((NP(c,r)), đồng thời tế bào vùng giao thoa thu kênh Các kết so sánh cho thấy, lược đồ thích nghi chuyển giao kênh theo vịng thơng điệp hiệu tương đương với lược đồ tìm kiếm điều kiện lưu lượng tải TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 69 KẾT LUẬN Ngày nay, dịch vụ không dây lĩnh vực truyền thông phát triển mạnh mẽ Trên giới Việt Nam, số lượng thiết bị không dây sử dụng khai thác nguồn tài nguyên mạng tăng lên nhanh chóng số lượng, vậy, đồng hành với số lượng, nhà nghiên cứu tìm thuật tốn, giải pháp tối ưu để sử dụng nguồn tài nguyên mạng hiệu Một số nội dung kết đạt luận văn:  Tổng quan mạng tế bào, mạng không dây mô tả số chiến lược gán kênh mạng không dây  Các chiến lược gán kênh tần, thí nghiệm mơ thuật tốn, tính tốn, đánh giá xác suất khố gọi thơng qua thơng số có liên quan số lượng tế bào, ngưỡng, số mẫu, … Và qua cách đánh giá gián tiếp này, ta đánh giá hiệu suất hoạt động chiến lược gán kênh  Chiến lược gán kênh động, nguyên tắc hoạt động thuật tốn gán kênh thích nghi, đánh giá hiệu hoạt động thuật toán gán kênh Định hƣớng nghiên cứu phát triển tiếp theo: Tốc độ phát triển hệ thống truyền thông di động ngày tăng nhanh cách đáng kinh ngạc, phân phối có hiệu kênh truyền thơng nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng hệ thống mạng tế bào với dung lượng băng tần có hạn Các giải pháp kỹ thuật để sử dụng linh hoạt nguồn tài nguyên vô tuyến quản lý dịch vụ viễn thông hỗ trợ cho hệ viễn thông di động Hướng nghiên cứu phát triển lược đồ phân phối kênh có sử dụng tác tử phần mềm thông minh hệ thống di động tế bào, cung cấp khả tự điều chỉnh đến trạm gốc, khả làm tăng tính linh hoạt hệ thống trường hợp lưu lượng tăng cao TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 70 Các tác tử phần mềm thông minh hoạt động linh hoạt hỗ trợ hệ thống đa tác tử cải thiện hiệu suất hệ thống mạng tế bào, phân phối điều hành hợp lý nguồn tài nguyên vô tuyến Hệ thống đa tác tử chứng minh tính khả thi hiệu Sự dàn xếp thông minh tác tử đặc tính quan trọng hệ thống nhằm cải tiến chất lượng dịch vụ cân tải lưu lượng hệ thống TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Scott Jordan, Resource Allocation in Wireless Networks, Department of Electrical Engineering & Computer Science, Northwestern University, 3/1999 [2] D C Cox and D O Reudink, Dynamic channel assignment in twodimensional large-scale mobile radio system, Bell System Technical Journal, 9/1972 [3] L G Anderson, A simulation study of some dynamic channel assignment algorithms in a high capacity mobile telecommunications system, IEEE Transactions on vehicular Technology, 10/1982 [4] S M Elnoubi, R Singh, and S C Gupta, A new frequency channel assignment algorithm in high capacity mobile telecommunications system, IEEE Transactions on vehicular Technology, 8/1982 [5] D Everitt and D Manfield, Performance analysis of cellular mobile communication systems with dynamic channel assignment, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 10/1989 [6] P A Raymond, Performance analysis of cellular Networks, IEEE Transactions on communications, 12/1991 [7] L Cimini, G Foschini, and C L I, Call blocking performance of distributed algorithms for dynamic channel allocation in microcells, In conference record of the International conference on Communications (ICC), IEEE, 1992 [8] D D Dimitrijevic and J Vucetic, Design and Performance analysis of the algorithms for channel allocation in cellular networks, IEEE Transactions on vehicular Technology, 11/1993 [Gar00] Vijay K Garg IS-95 CDMA and CDMA 2000, Cellular/PCS Systems Implementation [Ekl86] Berth Eklundl, Channel Utilisation and Blocking Probability in a Cellular Mobile Telephone System with Directed Retry, IEEE Transactions on Communications, 4/1986 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 72 [KE89] Johan Karlsson and Berth Eklundh, A Cellular Mobile Telephone System with load sharing – an enhancement of directed retry IEEE Transactions and Communications, 5/1989 [TJ91] Sirin Tekinay and Bijan Jabbari, Handover and Channel Assignment in Mobile Cellular Networks IEEE Communications Magazine, 11/1991 [ZY89] Ming Zhang and Tak Shing P Yum., Compasisons of channel Assignment Strategies in Cellular Mobile Telephone Systems, IEEE Transactions on vehicular Technology, 11/1989 [DSJ97] Sajal K.Das, Sanjoy K.Sen and Rajeev Jayaram, A dynamic load balancing strategy for channel assignment using selective borrowing in cellular mobile environment Wireless Networks, 1997 [DSJA97] K.Das, Sanjoy K.Sen and Rajeev Jayaram and Prathima Agrawal, A distributed Load balancing Algorithm for the hot cell problem in a cellular mobile networks 8/1997 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Thank you for evaluating AnyBizSoft PDF Merger! To remove this page, please register your program! Go to Purchase Now>> AnyBizSoft PDF Merger  Merge multiple PDF files into one  Select page range of PDF to merge  Select specific page(s) to merge  Extract page(s) from different PDF and merge into one TIEU LUAN files MOI download : skknchat@gmail.com ... dụng khai thác nguồn tài nguyên mạng tăng lên nhanh chóng số lượng, vậy, đồng hành với số lượng, nhà nghiên cứu tìm thuật tốn, giải pháp tối ưu để sử dụng nguồn tài nguyên mạng hiệu Các lược đồ phân... hoạt, mềm dẻo nguồn tài nguyên vô tuyến Quản lý tần số đề tài nóng hổi từ cách 20 năm giải pháp đề xuất nghiên cứu, cải tiến để hệ thống viễn thông đạt hiệu suất cao 1.2 Kiến trúc mạng di động tế... vi biến thiên giá trị h nhỏ; (ii) Tính tốn tập trung vào việc đánh giá giá trị h Các giá trị tham số toàn cục C (số kênh cố định gán cho tế bào), p (chu vi tế bào), dcavg h tham số K địa phương

Ngày đăng: 27/06/2022, 09:14

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

  • Đang cập nhật ...

TÀI LIỆU LIÊN QUAN