Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập cuôc gọi trong ttdđ cdma đa dịch vụ sử dụng logic mờ,đề tài nckh sinh viên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI CƠ SỞ II KHOA: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: THÔNG TIN-VIỄN THÔNG Đề tài: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ BĂNG THÔNG HIỆU DỤNG PHỤC VỤ ĐIỀU KHIỂN THÂM NHẬP CUỘC GỌI TRONG TTDĐ CDMA ĐA DỊCH VỤ SỬ DỤNG LOGIC MỜ GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN SVTH : HUỲNH VĂN HẬU PHẠM TRẦN CHUNG LỚP : Kỹ Thuật Viễn Thông 44 Tp.HCM , Tháng 05/2008 LỜI NÓI ĐẦU Hiện công nghệ viễn thông tiến bước dài trình hoàn thiện phát triển Sự phát triển khoa học kỹ thuật tạo sản phẩm công nghệ tiên tiến, hình thành môi trường dịch vụ hoàn hảo, đáp ứng đầy đủ nhu cầu người dùng Những tiện ích cho sống thay đổi theo chiều hướng tiện lợi hơn, đại dễ vận hành Trong công nghệ viễn thông, thông tin di động xem công nghệ phát triển mạng viễn thông, đặc biệt hệ thông tin di động CDMA Hệ thống CDMA có khả cung cấp dịch vụ với chất lượng cao nhờ vào việc thiết kế tối ưu nó, đặc điểm mà CDMA linh hoạt môi trường hoạt động, dù phương tiện chuyển động ô tô hay tàu hỏa, đường phố hay nhà CDMA tạo đặc tính trội Trong hệ thống thông tin ngày vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) hiệu kinh tế quan tâm mạng viễn thông Để giải phần vấn đề em xin trình bày đề tài: “nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi thông tin di động CDMA đa dịch vụ” Mặc dù cố gắn kiến thức thời gian giới hạn nên tránh khỏi sai sót, mong quý thầy cô bạn góp ý để em hoàn thành đề tài tốt LỜI CẢM ƠN Sau năm học tập mái trường Đại Học Giao Thông Vận Tải giúp đỡ tận tình quý thầy cô bạn, em hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài “ Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi thông tin di động CDMA đa dịch vụ” Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý thầy cô Khoa Điện- Điện Tử, đặc biệt thầy cô Bộ Môn Kỹ Thuật Viễn Thông truyền đạt kiến thức quý báo cho chúng em khóa học giúp chúng em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy Võ Trường Sơn hết lòng quan tâm hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đề tài Em xin gởi lời cảm ơn đến Cha Mẹ người thân gia đình động viên em suốt trình học tập thời gian làm đồ án Tôi muốn gởi lời cảm ơn đến tất bạn lớp Viễn Thông K44 giúp đỡ đóng góp ý kiến quý báo thời gian học tập làm đồ án TP.HCM, ngày 15 tháng 05 năm 2008 Huỳnh Văn Hậu Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG I.1 Lịch sử phát triển thông tin di động Điện thoại di động đời từ năm 1920, điện thoại di động sử dụng phương tiện thông tin đơn vị cảnh sát Mỹ Mặc dù khái niệm tổ ong, kó thuật trải phổ, điều chế số công nghệ vô tuyến số đại khác biết đến 50 năm trước đến năm 1960 xuất dạng sử dụng Các hệ thống thông tin di động có dung lượng thấp tiện lợi hệ thống ngày Cuối hệ thống điện thoại tổ ong sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) xuất vào năm 1980 Cuối năm 1980 người ta nhận thấy hệ thống tổ ong tương tự đáp ứng nhu cầu ngày tăng cao kỉ sau không loại bỏ hạn chế cố hữu Giải pháp để loại bỏ hạn chế phải chuyển sang sử dụng kó thuật thông tin số cho thông tin di động với kó thuật đa truy nhập Hệ thống thông tin di động số sử dụng kó thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) giới đời châu Âu có tên gọi GSM GSM phát triển từ năm 1982 nước Bắc Âu gởi đề nghị tới CEPT (Conference of European Postal and Telecommunications Administrations) để quy định dịch vụ viễn thông chung châu Âu băng tần 900Mhz Lúc đầu vào năm 1982-1985 người ta bàn luận nên chọn hệ thống số hay tương tự Năm 1985 hệ thống số chọn Bước chọn lựa giải pháp băng rộng hay băng hẹp Tháng năm 1986, giải pháp TDMA băng hẹp lựa chọn Ở VIệt Nam, hệ thống thông tin di động số GSM đưa vào từ năm 1993 Ở Mỹ, hệ thống AMPS tương tự sử dụng phương thức FDMA triển khai vào năm 1980, vần đề dung lượng phát sinh Mỹ có chiến lược nâng cấp hệ thống thành hệ thống số: chuyển tới hệ thống TDMA, hội liên hiệp công nghiệp viễn thông TIA (Telecommunications Industry Association) kí hiệu IS-54 Cuối IS-54 gây thất vọng nhiều hãng Mỹ lạnh nhạt với TDMA AT&T hãng lớn sử dụng TDMA Hãng phát triển phiên mới: IS-136 Không giống IS-54, GSM đạt thành công Có lẽ thành công chỗ nhà phát triển hệ thống GSM dám thực hi sinh lớn để tìm thị trường châu Âu châu Á họ không thực GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ tương thích giao diện vô tuyến GSM AMPS Nhờ hãng Ericsson Nokia trở thành hãng dẫn đầu sở hạ tầng vô tuyến số, bỏ lại hai hãng Motorola Lucent Tình trạng tạo điều kiện cho nhà nghiên cứu Mỹ tìm phương án thông tin di động số mới, người ta nghiên cứu công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA: Code division multiple access) Công nghệ dùng kó thuật trải phổ trước có ứng dụng quân Đươc thành lập vào năm 1985, Qualcom phát triển công nghệ CDMA cho thông tin di động nhận nhiều phát minh lónh vực Lúc đầu công nghệ đón nhận cách dè dặt quan niệm truyền thống vô tuyến thoại đòi hỏi kênh vô tuyến Đến công nghệ trở thành công nghệ thống trị Bắc Mỹ Qualcom đưa phiên CDMA gọi IS-95A Các mạng CDMA thương mại đưa vào sử dụng Hồng Kông, Hàn Quốc CDMA đưa vào nhiều nước như: Ác-hen-ti-na, Bra-xin, Chi-lê, Trung Quốc, Đức, Thái Lan, Pê-ru, Phi-lip-pin Nhật Bản Hiện nay, Việt Nam có nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ CDMA Để tăng dung lượng cho hệ thống thông tin di động nói trên, tần số hệ thống chuyển từ vùng 800-900Mhz vào vùng 1,81,9Ghz Một số nước đưa vào dùng hai tần số Song song với phát triển hệ thống thông tin di động tổ ong nói hệ thống thông tin di động hạn chế cho mạng nội hạt sử dụng máy cầm tay không dây số nghiên cứu phát triển Hai hệ thống điển hình cho loại thông tin là: DECT (digital enhanced cordless telecommunications) châu Âu PHS (personal handyphone system) Nhật Bản đưa vào thương mại Hiện nay, để đáp ứng nhu cầu ngày tăng dịch vụ vễn thông mới, hệ thống thông tin di động tiến tới hệ thống thông tin di động hệ thứ Ở hệ này, hệ thống thông tin di động có xu hướng hoà nhập thành tiêu chuẩn có khả phục vụ tốc độ bit lên tới 2Mb/s Để phân biệt với hệ thống thông tin băng hẹp trước đây, hệ thống thông tin di động hệ thứ gọi hệ thống thông tin di động băng rộng GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ I.2 Xu hướng phát triển công nghệ trải phổ Tần số vô tuyến tài nguyên thiên nhiên quan trọng quốc gia Việc bảo vệ sử dụng hiệu phổ tần vô tuyến việc làm quan trọng phổ tần vô tuyến có hạn tái sử dụng Các tiến kó thuật ngày mở rộng dải tần sử dụng Nhưng vấn đề chỗ ngày có nhiều công nghệ dịch vụ thông tin tranh chiếm đoạt phần phổ tần giá trị này, đặc biệt từ nhu cầu phổ tần vô tuyến tăng nhanh, chủ yếu cho dịch vụ dịch vụ thông tin cá nhân Quản lí việc sử dụng phổ tần nhiệm vụ phức tạp tính đa dạng dịch vụ công nghệ liên quan Trước việc giải việc cấp phát băng hay khối phổ tần cho dịch vụ khác như: thông tin quảng bá, di động, nghiệp dư… Mới xuất phương pháp khác để giải vấn đề Phương pháp dựa khả số phương pháp điều chế dùng chung tần số mà không gây mức độ nhiễu đáng kể Phương pháp gọi điều chế trải phổ (SS: Spread spectrum), đặc biệt sử dụng kết hợp với kó thuật đa truy nhập phân chia theo mã CDMA gọi kó thuật đa thâm nhập trải phổ SSMA (Spread spectrum multiple access) SS/CDMA trải qua chặng đường phát triển dài Nó có khứ trước chiến thứ II, Mỹ châu Âu (đặc biệt Đức) Các hoàn thiện thực sau chiến thứ II Mới SS/CDMA xem xét lại xem phương tiện hấp dẫn việc định vị xe cộ nhờ khả mở rộng vùng phủ sóng đồng thời sử dụng kênh thông tin Ngoài cung cấp giải pháp cho vấn đề ứ nghẽn phổ tần điện thoại di động mở rộng cách nhanh chóng Ta nhận thấy tính thương phẩm công nghệ trải phổ quan tâm lớn Trải phổ sử dụng đề xuất để sử dụng nhiều lónh vực ứng dụng như: mạng thông tin cá nhân PCN (personal communication network), mạng vùng nội hạt vô tuyến WLAN (wireless local area network), tổng đài nhánh tư nhân vô tuyến WPBX (wireless private branch exchange) Điều chế trải phổ có nhiều tính hấp dẫn Các tính hấp dẫn là: GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ - - Chống lại nhiễu vô tình hay cố tình, tính quan trọng cho thông tin cho vùng bị ứ nghẽn Có khả loại trừ hay giảm bớt ảnh hưởng truyền sóng đa tia gây trở ngại lớn thông tin đô thị Có khả dùng chung băng tần với người dùng khác nhờ đặc trưng tín hiệu giống tạp âm Được phép hoạt động không cần giấy phép lónh vực: công nghiệp, y khoa, khoa học với công suất đến 1W băng tần: 902-928Mhz; 2,42,4835Ghz 5,725-5,85Ghz Có thể sử dụng cho thông tin vệ tinh cấp phép chế độ CDMA Đảm bảo mức độ tư hữu định nhờ sử dụng mã trải phổ giả ngẫu nhiên nên khó bắt trộm tín hiệu Trải phổ công nghệ truyền dẫn tín hiệu nghiên cứu đưa vào ứng dụng nửa kỉ qua Các ứng dụng công nghệ trải phổ vào thông tin di động đổi tăng thêm quan tâm lý thuyết ứng dụng công nghệ Trong lónh vực rada, từ năm 1931 có phát minh phát tín hiệu nhảy tần Đến cuối chiến thứ II, Đức phát triển hệ thống rada điều tần tuyến tính với tên gọi Kugelschale Ngay từ thời chí họ khai thác tượng mở rộng độ rộng băng tần không co hẹp xung mà bảo đảm phân giải thời gian tốt Phần tử hệ thống trải phổ chuỗi giả ngẫu nhiên Có thể coi Sol Golom người dành nhiều nghiên cứu toán học cho vấn đề công trình ông vào năm 1950 Ý niệm đa thâm nhập trải phổ (CDMA) R.Price P.E.Green trình bày báo cáo năm 1958 Vào năm 1970, nhiều báo hệ thống CDMA đạt dung lượng lớn hệ thống TDMA Các hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp xây dựng vào năm 1950 áp dụng thông tin quân từ năm 1960 Trong lónh vực thông tin di động vệ tinh ngày có nhiều hệ thống tiếp nhận sử dụng công nghệ CDMA Các hệ thống thông tin di động tổ ong số gian đoạn chuyển sang hệ thứ Để đáp ứng nhu cầu ngày tăng dịch vụ thông tin di động, từ năm đầu thập niên 90, người ta nghiên GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ cứu hoạch định cho hệ thống thông tin di động hệ thứ Ở ITU-R, người ta tiến hành công tác tiêu chuẩn cho hệ thống di động toàn cầu IMT-2000 Hệ thống làm việc băng tần 2Ghz Nó cung cấp nhiều loại hình dịch vụ bao gồm từ dịch vụ thoại số liệu tốc độ thấp dịch vụ số liệu tốc độ cao, video, truyền thanh… Tốc độ cực đại người dùng đạt 2Mb/s Tốc độ cực đại có pico nhà, dịch vụ với tốc độ 14,4kb/s đảm bảo cho di động thông thường Người ta tiến hành nghiên cứu hệ thống vô tuyến hệ thứ có tốc độ lớn 2Mb/s Ở hệ thống di động băng rộng MBS dự kiến nâng tốc độ người dùng lên đến STM-1 (155,54 Mb/s) Đối với MBS, sóng mang sử dụng bước sóng mm độ rộng băng tần 64Ghz Một số yêu cầu cho hệ thống di động hệ thứ 3: - - Mạng phải băng rộng có khả truyền thông đa phương tiện Nghóa mạng phải đảm bảo tốc độ bit người dùng lên đến 2Mb/s Mạng phải có khả cung cấp độ rộng băng theo yêu cầu Mạng phải cung cấp thời gian truyền dẫn theo yêu cầu Chất lượng dịch vụ không thua chất lượng dịch vụ mạng cố định, thoại Mạng phải có khả sử dụng toàn cầu, nghóa bao gồm phần thông tin vệ tinh Thế giới nỗ lực nghiên cứu đề xuất tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động Nhìn chung xu hướng phát triển thông tin di động giới cho thấy hệ thống di động tương lai sử dụng công nghệ CDMA sử dung công nghệ lai ghép mà chủ yếu kết hợp CDMA TDMA I.3 Giới thiệu công nghệ trải phổ Kỹ thuật trải phổ xuất vào năm 1950, ứng dụng trực tiếp lý thuyết thông tin Shanon Do có nhiều ưu việt nên trở nên quan trọng hệ thống thông tin Có hai kỹ thuật trải phổ là: trải phổ chuỗi trực tiếp trải phổ nhảy tần Trong hai kỹ thuật có sử dụng chuỗi xung giả ngẫu nhiên có tần số cao đóng vai trò quan trọng, định phần lớn thông số kỹ thuật GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ tín hiệu trải phổ Các chuỗi giả ngẫu nhiên có phía phát phía thu biết bảo mật thông tin Trải phổ kỹ thuật thực cách điều chế lần hai tín hiệu điều chế bình thường nhằm tạo dạng sóng mang mà nhiễu tín hiệu khác hoạt động băng tần Ngày công nghệ trải phổ sử dụng rộng rãi, đặc biệt hệ thống thông tin quân khả bảo mật nhiều ưu điểm khác mà mang lại Kết nghiên cứu công nghệ trải phổ sử dụng hệ thống thông tin di động CDMA, mang lại loạt ứng dụng như: giảm mật độ lượng, độ định vị cao… Cùng với cách mạng khoa học kỹ thuật công nghệ trải phổ ngày phát triển, kích thước công suất tiêu thụ thiết bị giảm đáng kể, nhiên giá thành thiết bị trải phổ vấn đề lớn Và trở ngại quan trọng việc sử dụng rộng rãi kỹ thuật trải phổ thiếu thoả thuận quốc tế phân bố sử dụng dải tần số Để khắc phục trở ngại phải nghiên cứu kó tác động lẫn hệ thống thuộc dãy tần khác nhau, hệ thống trải phổ với hệ thống thường I.3.1 Nguyên lý kỹ thuật trải phổ Trải phổ kỹ thuật mà dạng sóng điều chế điều chế hai lần để tạo thành tín hiệu có độ rộng băng tần trải rộng Tín hiệu không gây nhiễu đáng kể cho tín hiệu khác Nhờ phương thức điều chế lần thứ hai với tín hiệu giả ngẫu nhiên PN, bề rộng băng tần trải rộng Phương pháp điều chế lần hai không phụ thuộc vào tín hiệu thông tin Ở kỹ thuật trải phổ, nhiều người sử dụng chiếm kênh vô tuyến để tiến hành liên lạc cách đồng thời Những người sử dụng phân biệt nhờ dùng mã đặc trưng khác mã giả ngẫu nhiên PN Ta xét nguyên lý kỹ thuật trải phổ phía phát phía thu: GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ I.3.1.1 Ở phía phát Dòng liệu gốc mã hóa điều chế hai lần để tạo thành tín hiệu dải thông rộng có tần số cao (tần số tần số chuỗi giả ngẫu nhiên PN) Sau tín hiệu phát lên môi trường vô tuyến để truyền đến phía thu Nguồn liệu gốc Phát chuỗi giả ngẫu nhiên PN Bản tin A XOR Bộ điều chế máy phát Mã PN B Hình 2.1: Phía phát I.3.1.2 Ở phía thu Tín hiệu thu nén phổ lại để trả liệu gốc, mã trải phổ PN sử dụng máy thu phải xác giống hệt mã PN tương ứng máy phát Nếu mã PN máy thu mã PN tương ứng máy phát có khác biệt không đồng tín hiệu tin tức truyền thu nhận hiểu máy thu Máy thu giải điều chế Phát chuỗi giả ngẫu nhiênPN XOR Bản tin gốc phục hồi Hình 2.2: Phía thu Đối với kỹ thuật trải phổ, việc tạo chuỗi PN đầu phát đầu thu đồng với vấn đề quan trọng, định chất lượng hệ thống trải phổ Người ta sử dụng cộng module XOR để thực việc cấy chuỗi giả ngẫu nhiên PN vào dòng liệu GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ Cuộc gọi chuyển giao đến ( H A ) số lượng gọi chuyển giao mềm kết nối đến Cell lần cập nhật sau giá trị ngưỡng Trong FLS định nghóa tối đa cho 20 gọi chuyển giao đến hai lần cập nhật giá trị ngưỡng Biến H A đặt vào hệ thống logic mờ diễn tả hàm thuộc gồm sáu tam giác hình thang Bảng 6.2: Điểm gãy hàm thuộc cho biến đầu vào H A Hình 6.12 Băng thông hiệu dụng cho biến đầu vào H A GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang 105 Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ Cả hai giá trị đầu vào tính toán trước lần cập nhật giá trị ngưỡng Tài nguyên có sẵn Cell tính toán xử lý trước, giá trị nghóa băng thông trống Cell, Giá trị nghóa kết nối tích cực Cell ( Tất băng thông điều rãnh) Kết nối chuyển giao đến bao gồm tất kết nối chuyển giao chấp nhận rớt gọi b Giá trị đầu ra: Biến đầu hệ thống logic mờ giá trị có tên Change Giá trị Change nằm khoảng xem giá trị phần trăm(%) ngưỡng Giá trị ngưỡng tính sau: TN = T + Change * T Trong : TN : Là giá trị ngưỡng T : Là giá trị ngưỡng Change: Là giá trị đầu FLS Biến đầu Change hệ thống FLS mô tả hàm thuộc gồm bảy tam giác Giá trị đầu đưa đến điều khiển thâm nhập gọi (CAC), giá trị ngưỡng cuối tính toán cho : Bảng 6.3: Điểm gãy hàm thuộc cho biến đầu Change GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang 106 Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ Hình 6.13:Băng thông hiệu dụng cho biến Change c Luật hợp thành mờ: Luật hợp thành hệ thống logic mờ gồm 42 luật hợp thành, Luật hợp thành liệt kê tất trường hợp xảy từ tất giá trị đầu vào( giá trị C A giá trị H A ) CA Rất thấp Rất thấp Thấp Thấp Thấp trung bình Thấp trung bình Cao trung bình Cao Cao Rất cao Rất cao HA Kết nối And Rất thấp And Cao trung bình And Thấp And High And Thấp trung bình And Rất cao And Điểm And Cao And Cao And Thấp trung bình And Rất cao Bảng 6.4: Luật hợp thành FLS GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Change Giảm Giảm trung bình Giảm Giảm trung bình Không thay đổi Giảm trung bình Không thay đổi Tăng trung bình Không thay đổi Tăng trung bình Tăng Trang 107 Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ Ví dụ: If C A cao H A thấp then Change tăng trung bình VI.2.2 Sự mô kết luận: Tham số dùng mô - Thời gian vận hành T= 1200s - Tổng số lượng băng thông hiệu dụng Cell L= 25 - Ngưỡng cố định THR =20 - Độ dài trung bình kết nối TN - Độ dài trung bình kết nối chuyển giao mềm TH - Thời gian đến trung bình kết nối λN - Thời gian trung bình kết nối chuyển giao λH Giá trị ngưỡng định nghóa số lượng băng thông hiệu dụng Cell chia cho hai kết nối kết nối chuyển giao mềm, kích thước băng bảo vệ tính : L − THR - Mô Cell với kết nối lớp : Bảng 6.4: Xác suất chặn/ Rớt kết nối với giá trị ngưỡng cố định Bảng 6.5: Xác suất Chặn/ Rớt kết nối với ngưỡng thay đổi Các giá trị dùng mô - Số lượng băng thông hiệu dụng cho kết nối b =3 - λN = 0.085connection / s GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang 108 Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ - λH = 0.075connection / s - TN = 75s - TH = 90 s Trong kết mô môi trường matlab ta nhận thấy với với giá trị ngưỡng logic mờ xác xuất chặn gọi ( Pb ) giảm so với giá trị ngưỡng cố định, xác xuất rớt gọi chuyển giao - Mô thứ hai với hai lớp kết nối : Bảng 6.6: Xác suất chặn / Rớt gọi với ngưỡng cố định Bảng 6.7: Xác suất chặn / Rớt gọi với ngưỡng thay đổi Các giá trị dùng mô với lớp kết nối: - Số băng thông hiệu dụng cho kết nối b1 = 3, b2 = - λN = 0.095connection / s, λN = 0.063connection / s - λH = 0.075connection / s, λH = 0.105connection / s - TN = 115s, TN = 65s - TH = 98s, T H = 75s Trong phần mô với lớp kết nối ta thấy với ngưỡng sử dụng logic mờ cải thiện xác suất rớt gọi , xác suất chặn gọi tăng GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang 109 Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ lên 1.2% Trong trường hợp sử dụng ngưỡng logic mờ có độ ưu tiên cho gọi chuyển giao Cell Hình 6.14: CAC với lớp kết nối với giá trị ngưỡng cố định Hình 6.15: CAC với lớp kết nối với giá trị ngưỡng thay đổi GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang 110 Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ Hình 6.16: CAC với lớp kết nối với giá trị ngưỡng cố định Hình 6.17: CAC với lớp kết nối với giá trị ngưỡng thay đổi GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang 111 Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ VI.3 Mô thay đổi giá trị ngưỡng băng thông dùng logic mờ Hình 6.18: Hệ thống fuzzy logic mô matlab Hai biến đầu vào : - Nguồn tài nguyên sẵn có C A gọi handoff H A đưa qua xử lý mờ hiển thị kết phần trăm thay đổi ngưỡng kết hiển thị sau: Hình 6.19: Giá trị đầu vào Ca(phần trăm nguồn tài nguyên sẵn có) Hình 6.20: Cuộc gọi handoff Ha GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang 112 Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ Hình 6.21: Phần trăm giá trị Change VII TỔNG KẾT, ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI: Trong mô hình mô môi trường matlab ( mô Cell với lớp kết nối , hai lớp kết nối) kết : - Mô lớp kết nối : Mô hình thâm nhập gọi với giá trị ngưỡng thích nghi dùng logic mờ làm giảm nhẹ số lượng kết nối bảo đảm xác suất rớt gọi chuyển giao, để đảm bảo chất lượng dịch vụ hướng đến thoải mái cho người sử dụng - Mô hai lớp kết nối : Trong mô hình thâm nhập gọi với giá trị ngưỡng cố định xác suất chặn gọi thấp xác suất rớt gọi chuyển giao cao hơn, sử dụng ngưỡng logic mờ thay đổi làm cho số lượng rớt gọi chuyển giao chặn gọi cao Tuy nhiên hạn chế ngưỡng thích ứng trường hợp quán tính tăng logic mờ, nơi mà giá trị ngưỡng dựa tham số lưu lượng cũ Điều nguyên nhân vài trường hợp nguồn tài nguyên bị hạn chế gọi chuyển giao đến Để khắc phục hạn chế trình thực này, ta tìm hệ thống dự đoán gọi chuyển giao đến giá trị ngưỡng điều chỉnh cách phù hợp Thông qua việc dùng logic mờ điều khiển băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi giải vấn đề QoS hệ thống, ứng dụng tối ưu hoá hệ thống thông tin di động CDMA xây dựng phần mềm cho điều khiển thâm nhập gọi hệ thống CDMA c¿d GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang 113 Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG I.1 Lịch sử phát triển thông tin di động .1 I.2 Xu hướng phát triển công nghệ trải phổ I.3 Giới thiệu công nghệ trải phổ I.3.1 Nguyên lý kỹ thuật trải phổ I.3.1.1 Ở phía phaùt .7 I.3.1.2 Ở phía thu I.3.2 Ưu điểm ứng dụng kỹ thuật trãi phổ I.3.2.2 Ứng dụng kỹ thuật trãi phổ .10 I.3.3 Các hệ thống trải phổ .11 I.3.3.1.Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp (DS/SS) 11 I.3.3.2 Hệ thống trải phổ nhảy tần (FH/SS) 14 I.3.3.3 Hệ thống trải phổ nhảy thời gian (TH/SS) 14 CHƯƠNG II: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA 16 II.1 Tổng quan công ngheä CDMA 16 II.2 Thủ tục thu / phát tín hiệu .16 II.3 Cấu hình hệ thống CDMA 2000-1x .18 II.4 Chuyeån giao CDMA .21 II.4.1 Sự cần thiết chuyển giao thông tin di động 21 II.4.2 Tiêu chuẩn thực chuyển giao 22 II.4.3 Khái niệm chung chuyển giao .22 II.4.4 Chuyển giao cứng 23 II.4.5 Chuyển giao mềm (Soft handover) 24 II.4.6 Chuyển giao mềm (Softer handover) 25 II.4.7 Quaù trình định chuyển giao 26 II.5 Điều khiển công suất CDMA .29 II.5.1 Khaùi niệm chung điều khiển công suất 29 II.5 Điều khiển công suất hướng lên (MS đến BS) 30 II.5.2.1 Điều khiển công suất hướng lên vòng hở 30 II.5.2.2 Điều khiển công suất hướng lên vòng kín 32 II.5.3 Điều khiển công suất hướng xuống (BS đến MS) .33 II.5.3.1 Điều khiển công suất ảnh hưởng lên dung lượng hệ thống: 34 II.6 Độ lợi xử lý 35 II.7 Đồng 36 GVHD : Ths VOÕ TRƯỜNG SƠN Trang 114 Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN THÂM NHẬP CUỘC GỌI (CAC) 38 III.1 Giới thiệu chung .38 III.2 Mô hình hệ thống .44 III.3 Moâ hình lưu lượng 46 III.4 Mô hình di chuyển 48 III.5 Băng thông hiệu dụng cell lieân cell (Intracell and Intercell effective bandwidth) 49 III.6 Hai thuật toán điều khiển thâm nhập gọi CDMA 52 III.6.1 Global Call Admission Control 52 III.6.1.1 Mô hình mô 52 III.6.1.2 Thông lượng mạng (Network Throughput) 56 III.6.1.3 Xác suất chặn goïi (Blocking probability) 56 III.6.2 Local Call Admission Control 57 III.6.2.1 Mô hình mô 57 III.7 CAC dựa dung lượng mạng .59 III.7.1 Giới thiệu chung 59 III.7.2 Mô hình hệ thống 60 III.7.3 Công thức dung lượng .61 III.7.4 Caùch thức thâm nhập gọi đánh giá hiệu hệ thống 64 III.7.4.1 Cách thức thâm nhập gọi ưu tiên gọi chuyển giao (Handoff prioritized call admission policy) 64 III.7.4.2 Moâ hình giả định mô hình xấp xỉ (Assumptions and approximate Model) 65 III.7.4.3 Phương trình cân đo lường hiệu 66 III.8 CAC dựa chất lượng dịch vụ (QoS) gọi 68 CHƯƠNG IV ĐÁNH GIÁ BĂNG THÔNG HIỆU DỤNG TRONG CAC .74 IV.1 Mô hình hệ thống băng thông hiệu dụng CDMA 74 IV.2 Đánh giá băng thông hiệu dụng : 76 IV.2.1 Hiện tượng che khuất .76 IV.2.2 Băng thông hiệu dụng hiệu ứng shadowing 77 IV.2.3 Băng thông hiệu dụng với hiệu ứng Shadowing chuyển giao mềm78 IV.2.3.1 Người dùng loại 1: 78 IV.2.3.2 Người dùng loại 79 IV.2.3.3 Tính băng thông hiệu dụng 80 CHƯƠNG V ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA 83 V.1 Đánh giá mặt chất lượng 83 V.1.1 Tính đa dạng phân tập 83 V.1.2 Boä mã giải mã có tốc độ số liệu biễn ñoåi 83 GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang 115 Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ V.1.3 Máy di động thực chuyển vùng mềm .84 V.1.4 Thực điều khiển công suất 84 V.1.5 Vùng phủ sóng lớn 85 V.2 Đánh giá mặt dung lượng 85 V.2.1 Dung lượng hệ thống CDMA 85 V.2.2 So sánh dung lượng hệ thống CDMA TDMA 87 V.3 Đánh giá khả cung cấp dịch vụ 90 Chương VI ĐIỀU KHIỂN THÂM NHẬP CUỘC GỌI TRONG TTDĐ CDMA DÙNG LOGIC MỜ 92 A.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LOGIC MỜ 92 VI.1 Giới thiệu logic mờ 92 VI.2 Khái niệm 92 VI.4 Các thuật ngữ logic mờ 93 VI.5 Biến ngôn ngữ 94 VI.6 Các phép toán tập mờ 95 VI.7 Luật hợp thành 95 VI.8 Giải mờ 96 VI.9 Bộ điều kiển mờ .99 VI.9.1.Cấu trúc điều khiển mờ 99 VI.9.2.Nguyên lý điều khiển mờ 99 B ỨNG DỤNG LOGIC MỜ ĐIỀU KHIỂN BĂNG THÔNG PHỤC VỤ THÂM NHẬP CUỘC GỌI TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA 101 VI.1 Giải pháp băng thông bảo vệ 101 VI.2 Ứng dụng logic mờ điều khiển thâm nhập gọi 102 VI.2.1 Hệ thống Logic mờ : 103 a Giaù trị đầu vào: 103 b Giá trị đầu ra: 106 c Luật hợp thành mờ: 107 VI.2.2 Sự mô kết luận: 108 VI.3 Mô thay đổi giá trị ngưỡng băng thông dùng logic mờ 112 VII TỔNG KẾT, ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI: 113 GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang 116 Đề tài: Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng phục vụ điều khiển thâm nhập gọi TTDĐ CDMA đa dịch vụ, sử dụng hệ mờ GVHD : Ths VÕ TRƯỜNG SƠN Trang 117 TÀI LIỆU THAM KHAÛO J S Evans and D Everitt, “Efective Bandwidth based Admission Control for Multi-service CDMA Cellular Networks, year = 1996, Move closer to their values obtained by just considering the F P Kelly, “Effective Bandwidth of Multiclass Queues,” Queueing Systems, vol 9, pp 5–16, 1991 Jun Ye, Xuemin Shen, “ Call Admission Control In Wideband CDMA Cellular Networks by Using Fuzzy Logic” Songsong Sun and Witold A.Krzymien, “Call Admission Policies and Capacity Analysis of a Multi-Service CDMA Personal Communication System with Continuous and Discontinuous Transmission” ŠTUPÁK, J., Control Access with Fuzzy Logic for Next Generation of Mobile Networks, Diploma Thesis, 2005 “Impact of actual interference on capacity and call admissioncontrol in a CDMA network”, asad parvez, b.s “Implementation of Fuzzy Logic in CAC Algorithms” ¼ubomír DOBOŠ, Peter PATLEVIÈ Fuzzy Logic Based Admission Control for Multimedia Streams in the UPnP QoS Architecture “Lý thuyết Điều khiển mờ”ø , Nguyễn Doãn Phước 10 “ Giáo trình thông tin di động” , Ts Nguyễn Phạm Anh Dũng 