Chuyển giao cứng trong thông tin di động khi xét đến trễ

TR I H C QU C GIA HÀ N I NG I H C CỌNG NGH ng Hoàng Long CHUY N GIAO C NG TRONG THỌNG TIN DI NG KHI XÉT N TR LU N V N TH C S HƠ n i- 2008 L IC M N Em mu n c m n sâu s c t i PGS.TS Nguy n Vi t Kính– th y giáo h Th y t n tình h ng d n ng d n, g i ý cho em hoàn thành lu n v n th c s C m n nh ng l i nh n xét quý giá c a th y Em xin c m n chân thành t i th y cô giáo Tr ng i h c Công ngh - i h c Qu c Gia Hà N i giúp đ , góp ý cho em trình th c hi n lu n v n Em xin c m t i toàn th thành viên c a l p K11 – Tr ng đ i h c Công ngh t o u ki n giúp đ có nh ng l i khuyên b ích giúp đ em trình th c hi n đ tài Em xin g i l i c m n t i gia đình b n bè, nh ng ng i có nhi u đ ng viên, khuy n khích em cu c s ng c ng nh h c t p Cu i cùng, em mu n g i l i c m n t i t t c nh ng ng i h tr giúp đ em trình hòan thành quy n lu n v n th c s Hà N i, tháng n m 2007 ng Hoàng Long M CL C DANH M C CỄC CH VI T T T DANH M C CỄC HỊNH V M CH U ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED NG I C B N H TH NG GSMERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.1 VƠi nét v h th ng t ong Error! Bookmark not defined 1.1.1 Lý thuy t dung l ng h th ng tái s d ng t n s Error! Bookmark not defined 1.1.1.1 Dung l ng h th ng t bào Error! Bookmark not defined 1.1.1.2 Tái s d ng t n s kho ng cách tái s d ng t n s Error! Bookmark not defined 1.1.2.1 Các lo i m u tái s d ng t n s Error! Bookmark not defined 1.1.2 C s v L u l ng hi u su t h th ng Error! Bookmark not defined 1.1.2.1 ải u su t s d ng kênh Error! Bookmark not defined 1.1.2.2 ải u su t ph t n: Error! Bookmark not defined 1.1.2.3 L u l ng Error! Bookmark not defined 1.1.2.4 Xác su t ngh n - C p đ ph c v GoS Error! Bookmark not defined 1.1.2.5 L u l ng kênh logic Error! Bookmark not defined 1.1.2.6 Các tham s hi u su t c b n c a O&MError! Bookmark not defined 1.2 T ng quan v h th ng Thông tin Di đ ng GSMError! Bookmark not defined 1.2.1 C u trúc t ng quan h th ng GSM Error! Bookmark not defined 1.2.1.1Tr m di đ ng (MS) Error! Bookmark not defined 1.2.1.2 Phân h tr m g c (BSS) Error! Bookmark not defined 1.2.1.3 Phân h chuy n m ch (SS) Error! Bookmark not defined 1.2.1.4 Phân h v n hành, khai thác b o d ng (OSS)Error! Bookmark not defined 1.2.2 Giao ti p vô n GSM Error! Bookmark not defined 1.2.2.1 T ch c t n s c u trúc kênh v t lý Error! Bookmark not defined 1.2.2.2 Các kênh logic Error! Bookmark not defined 1.2.2.2.1 Các kênh l u l ng Error! Bookmark not defined 1.2.2.2.2 Các kênh báo hi u - u n Error! Bookmark not defined 1.2.3 Các giao di n Error! Bookmark not defined 1.2.4 Các ph ng pháp truy nh p GSM Error! Bookmark not defined 1.2.4.1 đa truy nh p phân chia theo t n s (FDMA) Error! Bookmark not defined 1.2.4.2 a truy nh p phân chia theo th i gian TDMA Error! Bookmark not defined 1.2.5 Báo hi u GSM Error! Bookmark not defined 1.2.5.1 Nhi m v báo hi u l p: Error! Bookmark not defined 1.2.5.1.1 L p báo hi u Error! Bookmark not defined 1.2.5.1.2 L p báo hi u Error! Bookmark not defined 1.2.5.1.3 L p báo hi u Error! Bookmark not defined 1.2.5.2 M t s giao th c c b n báo hi u:Error! Bookmark not defined 1.2.5.2.1 Ph n truy n b n tin MTP Error! Bookmark not defined 1.2.5.2.2 Ph n u n n i thông báo hi u( SCCP)Error! Bookmark not defined 1.2.5.2.3 Ph n ng d ng kh n ng giao d ch TCAPError! Bookmark not defined 1.2.5.2.4 Ph n ng d ng h th ng tr m g c BSSAP Error! Bookmark not defined 1.2.5.2.5 Ph n ng d ng di đ ng MAP Error! Bookmark not defined 1.2.6 M t s th t c GSM Error! Bookmark not defined 1.2.6.1 C p nh t v trí Error! Bookmark not defined 1.2.6.2 Tìm g i Error! Bookmark not defined 1.2.6.3 Chuy n giao Error! Bookmark not defined 1.2.6.4 S đ nh th i s m u n công su tError! Bookmark not defined CH NG CHUY N GIAO TRONG M NG DI BOOKMARK NOT DEFINED NG KHỌNG DỂYERROR! 2.1 Vai trò c a chuy n giao: Error! Bookmark not defined 2.2 Các ki u chuy n giao: Error! Bookmark not defined 2.3 Kh i t o chuy n giao: Error! Bookmark not defined 2.3.1 C ng đ tín hi u t ng đ i: Error! Bookmark not defined 2.3.2 C ng đ tín hi u t ng đ i so v i ng ng:Error! Bookmark not defined 2.3.3 C ng đ tín hi u t ng đ i k đ n tr : Error! Bookmark not defined 2.3.4 C ng đ tín hi u t ng đ i k đ n tr ng ng: Error! Bookmark not defined 2.3.5 Nh ng ph ng pháp d đoán: Error! Bookmark not defined 2.4 Quy t đ nh chuy n giao: Error! Bookmark not defined 2.4.1 Chuy n giao đ c u n b i m ng: Error! Bookmark not defined 2.4.2 Chuy n giao đ c h tr m i MS: Error! Bookmark not defined 2.4.3 Chuy n giao đ c u n b i MS: Error! Bookmark not defined 2.5 Các s đ chuy n giao: Error! Bookmark not defined 2.5.1 Mô hình l u l ng: Error! Bookmark not defined 2.5.1.1 Mô hình l u l ng ảong Rappaport ( Two-Dimensional): Error! Bookmark not defined 2.5.1.2 Các mô hình l u l ng El-Dolil et al (m t chi u).Error! Bookmark not defined 2.5.1.3 Mô hình Steele Nofat (hai chi u): Error! Bookmark not defined 2.5.1.4 Mô hình l u l ng c a Xie Kuek (m t hai chi u):Error! Bookmark not defined 2.5.1.5 Mô hình l u l ng x p x c a Zeng đ ng nghi p (b t k chi u nào): Error! Bookmark not defined 2.5.2 S đ chuy n giao h th ng đ n l u l ng:Error! Bookmark not defined 2.5.2.1 S đ không u tiên: Error! Bookmark not defined 2.5.2.2 S đ u tiên: Error! Bookmark not defined 2.5.2.3 S đ hàng đ i cho cu c g i chuy n giao: Error! Bookmark not defined 2.5.2.4 S đ hàng đ i cu c g i chuy n giao cu c g i kh i th o:Error! Bookmark not defined 2.5.3 S đ chuy n giao h th ng đa l u l ng (d ch v ):Error! Bookmark not defined 2.5.3.1 S đ chuy n giao quy n u tiên tr c:Error! Bookmark not defined 2.5.3.2 S đ chuy n giao có quy n u tiên: Error! Bookmark not defined CH NG THU T TOỄN CHUY N GIAO C NG V I C S B NH TH I HI U QU CAO TRONG M NG T ONG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.1 Gi i thi u: Error! Bookmark not defined 3.2 Thu t toán chuy n giao d a hi n t ng tr Error! Bookmark not defined 3.2.1 Mô hình truy n : Error! Bookmark not defined 3.2.2.Trung bình theo s m Error! Bookmark not defined 3.2.3 n đ nh Cell: Error! Bookmark not defined 3.3 Thu t toán chuy n giao d a b đ nh th i Error! Bookmark not defined 3.3.1 Trung bình c c b Error! Bookmark not defined 3.3.2 B đ nh th i gian r t cu c g i Error! Bookmark not defined 3.4 Phơn tích hi u qu chuy n giao Error! Bookmark not defined 3.4.1 Vi c gán cell xác su t chuy n giao Error! Bookmark not defined 3.4.2 S đo hi u n ng trình chuy n giao Error! Bookmark not defined 3.4 K t qu tính toán s Error! Bookmark not defined K T LU N .ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED TÀI LI U THAM KH O 11 DANH M C CỄC CH VI T T T Tên vi t t t A ARFCN AGCH ABIS AUC AMPS B BER BCCH BSS BCH Tên ti ng Anh Tên ti ng Vi t Absolute Radio Frequency Channel Number Access Grant Channel Basic Abis interface and protocol Authentication Center Advanced mobile phone service S kênh t n t đ i Bit Error Rate Broadcast control channel Base Station Susystem Broadcast Channel T s l i bít Kênh thông tin báo hi u qu ng bá Phân h tr m g c Kênh qu ng bá Kênh cho phép truy c p Th t c thâm nh p đ ng truy n Trung tâm nh n th c H th ng n tho i di đ ng tiên ti n BTS BSIC BSSAP BS C CCCH CCS7 CM D DUP E ETSI EIR E-GSM F FDMA Base Tranceiver Station Base Station Identity Code Base Station System Application Part Base Station Tr m thu phát g c Mã nh n d ng tr m g c Ph n ng d ng h th ng tr m g c Common Control Channel Common Channel Signaling Connection Management Kênh u n chung H th ng báo hi u kênh chung L p qu n lý n i thông Data User Part Ph n ng Eutopean Telecommunication Standardisation Institute Equipment Identity Register Extended Global System for Mobile Communications Vi n chu n hoá vi n thông Châu Âu Thanh ghi nh n d ng thi t b GSM m r ng Frequency Division Multiple Access Tr m c s i s d ng s li u a truy nh p phân chia theo t n s Kênh hi u ch nh t n s FCCH Frequency Common Control Channel FACCH Fast Associated Cotrol Channel Kênh u n liên k t nhanh FIFO G GoS GSM First In First Out Gi i thu t vào tr Grade of Service Global System for Mobile Communications C p đ ph c v H th ng thông tin di đ ng toàn c u Home Location Register Thanh ghi đ nh v th Integrated Servises Digital M ng s đa d ch v H HLR I ISDN c tr c ng trú Network IMEI ISUP L LAPD M International Mobile Equipment Identity ISDN User Part S nh n di n ph n c ng c a thi t b di đ ng Ph n ng i s d ng ISDN Link Access Procedures on the D channel Th t c truy c o liên k t kênh D MAC Media Access Control MS MSC Mobile station Mobile Services Switching Center Mobile Asisted Handover MAHO MAP MM MTP O OSS OMC OSI P PSTN PLMN PIN PCH R RACH RR S SE SS SIM SCH SACCH SDCCH SCCP T TDMA TCH TS Mobile Application Part Mobile Management Message Transfer Protocol L p u n truy nh p ph ng ti n Tr m di đ ng Trung tâm chuy n m ch d ch v di đ ng Chuy n giao có tr giúp thi t b di đ ng Ph n ng d ng di đ ng L p qu n lý di đ ng Ph n truy n b n tin Operation Station Susystem Phân h khai thác b o d ng Operation and Maintenance Trung tâm khai thác b o d ng Center Open Systems Interconnection Mô hình l p Public Switched Telephone Network M ng n tho i chuy n m ch công c ng Public Land Mobile Network Personal Identity Number Paging Channel M ng di đ ng m t đ t công c ng S nh n d ng cá nhân Kênh tìm g i Random Access Channel Kênh truy c p ng u nhiên L p qu n lý tài nguyên vô n Radio Regulation Spectrum efficiency Switching Subsystem Subcriber identification module Synchronization Channel Slow Associated Cotrol Channel Stand alone Dedicated Control Channel Signaling Connection Control Part Hi u su t ph Phân h chuy n m ch Modul nh n d ng thuê bao Time Division Multiple Access a truy nh p phân chia theo th i gian Kênh l u l ng Khe th i gian Traffic Channel Time Slot Kênh đ ng b Kênh u n liên k t ch m Kênh báo hi u thi t l p cu c g i Ph n u n n i thông báo hi u TCH/F TCH/H TDM TUP TCAP TACS U UP V VLR Kênh toàn t c Kênh bán t c Ghép kênh phân chia theo th i gian Telephone User Part Ph n ng i s d ng n tho i c đ nh Transaction Capabilities Ph n ng d ng kh n ng giao Application Part d ch Total Access Communications H th ng thông tin truy c p toàn Systems di n Full-rate channel Half-rate channel Time Division Multiple User part Ph n ng i s d ng Visiting Location Register Thanh ghi đ nh v t m trú DANH M C CÁC HÌNH V Hình v Tên hình v S trang Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 M u tái s d ng t n s K=3 K=4 Quan h gi a lo i l u l ng C u trúc t ng quan h th ng GSM T ch c t n s th i gian GSM 900MHz a truy nh p phân chia theo t n s a truy nh p phân chia theo t n s Phân l p báo hi u GSM 12 15 20 23 24 29 30 Hình 1.8 Ho t đ ng c a MS ch đ truy n tho i ho c s li u dùng TS Ho t đ ng c a MS ch đ truy n tho i ho c s li u dùng TS 32 Hình 1.9 38 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Chuy n giao c ng gi a MS BSs Kh n ng chuy n giao ph thu c vào c ng đ tín hi u đ tr gi a hai tr ng s li n k Mô hình h th ng chuy n giao thông th ng 40 42 49 S đ chuy n đ i tr ng thái 49 51 Mô hình h th ng v i chuy n giao có u tiên Hình 2.6 S đ chuy n đ i tr ng thái 51 Hình 2.7 Mô hình h th ng v i u tiên hàng đ i cho chuy n 53 giao Hình 2.8 S đ chuy n đ i tr ng thái 54 Hình 2.9 Mô hình h th ng 55 Hình 2.10 S đ chuy n đ i tr ng thái 56 61 Hình 2.11 Mô hình h th ng v i 02 hàng đ i cho chuy n giao Hình 3.1 ng cong xác su t gán 80 Hình 3.2 ng cong xác su t chuy n giao 81 Hình 3.3 S cu c chuy n giao trung bình theo giá tr tr 82 Hình 3.4 Các m chuy n giao theo tham s tr 82 Hình 3.5 S k t h p m chuy n giao theo tham s tr 84 môi tr ng micro cell Hình 2.4 Hình 2.5 TÀI LI U THAM KH O Tài li u ti ng Vi t: V c Th (1997), “Thông tin di đ ng s Cellular” Nguy n Ph m Anh D ng (1999), “Thông tin Di đ ng GSM” Tài li u ti ng Anh: M Gudmundson, “Analysis of handover algorithms”, Proc IEEE VTC ’91, pp 537– 542, May 1991 V Kapoor, G Edwards, and R Snkar, “Handoff criteria for personal communication networks”, Proc IEEE ICC ’94, pp 1297–1301, May 1994 G P Pollini, “Trends in handover design”, IEEE Commun Magazine, pp 82–90, March 1996 N D Tripathi, J H Reed, and H F Vanlandingham, “Handoff in Cellular Systems”, IEEE Personal Commun, December 1998 D Hong and S S Rappaport, “Traffic model and performance analysis for cellular mobile radio telephone systems with prioritized and nonprioritized handoff procedures”, IEEE Trans Veh Technol., Vol VT-35, No 3, pp 448–461, August 1986 S A El-Dolil, W C Wong, and R Steele, “Teletraffic performance of highway microcells with overlay macrocell”, IEEE J Select Areas in Commun., Vol 7, No 1, pp 71–78, January 1989 R Steele and M Nofal, “Teletraffic performance of microcellular personal communication networks”, IEE PROCEEDINGS-I, Vol 139, No 4, August 1992 10 H Xie and S Kuek, “Priority handoff analysis”, Proc IEEE VTC ’93, pp 855–858, 1993 11 Q-A Zeng, K Mukumoto, and A Fukuda, “Performance analysis of mobile cellular radio systems with two-level priority reservation handoff procedure”, IEICE Trans Commun., Vol E80-B, No 4, pp 598–604, April 1997 12 S Tekinay and B Jabbari, “A measurement-based prioritization scheme for handovers in mobile cellular networks”, IEEE J Select Areas in Commun., Vol 10, No 8, Oct 1992 13 Q-A Zeng, K Mukumoto, and A Fukuda, “Performance analysis of mobile cellular radio systems with priority reservation handoff procedures”, Proc IEEE VTC ’94, Vol 3, pp 1829–1833, June 1994 14 R B Cooper, “Introduction to Queueing Theory”, 2nd ed New York: Elsevier North Holland, 1981 15 J D Wells, “Cellular system design using the expansion cell layout method”, IEEE Trans Veh Technol., Vol VT-33, May 1984 16 H Akimaru and R B Cooper, “Teletraffic Engineering” Ohm, 1985 17 Q-A Zeng and D P Agrawal, “Performance analysis of a handoff scheme in integrated voice/data wireless networks”, Proc IEEE VTC 2000 Fall, Vol 4, pp 1986– 1992, September 2000 18 Q-A Zeng and D P Agrawal, “An analytical modeling of handoff for integrated voice/data wireless networks with priority reservation and preemptive priority procedures”, Proc ICPP 2000 Workshop on Wireless Networks and Mobile Computing, pp 523–529, August 2000 19 R Beck and H Panzer, “Strategies for handover and dynamic channel allocation in micro-cellular mobile radio systems,” in Proc ẤEEE VTC ’89,1989, pp 178-185 20 B Gudmundson and O Grimlund, “Handoff in microcellular based personal telephone systems,” in Proc WINLAB Workshop ’90, East Brunswick, NJ, Oct 1990 21 W.R.Mende, “On the hand-over rate in future cellular systems,” inProc.IEEE VTC ’88, 1998, pp 358-361 22 W.R.Mende, “Evaluation of aproposed handover algorithm for the GSM cellular system,” in Proc IEEE VTC ’90, 1990, pp 264-269 23 R Vijayan and J M Holtzman, “A Model for Analyzing ảandoff Algorithms,” IEEE Trans on Vehicular Technology, vol 42, no 3, pp 351-356, Aug 1993 24 N.ZhangandJ.M.Holtzman, “Analysis of handoff algorithms using both absolute and relative measurements,” IEEE Trans on Vehicular Technology, vol 45, no 1, pp 174179, Feb 1996 25 A E Leu and B L Mark, “Discrete-time Modeling and Analysis of Handoff Algorithms for Cellular Networks: Hard Handoff,” preprint, May 2002 26 A E Leu and B L Mark, “Modeling and Analysis of Fast Handoff Algorithms for Microcellular Networks,” in Proc IEEE MASCOTS ’2002, Fort Worth, Texas, Oct 2002 (to appear) 27 K Pahlavan et al., “Handoff in Hybrid Mobile Data Networks,” IEEE Personal Communications, pp 34-47, April 2000 28 K D Wong and D C Cox, “Handoff in Hybrid Mobile Data Networks”, IEEE J Selected Areas in Comm., vol 18, no 7, pp 1301-1312, July 2000 29 P Harley, “Short distance attenuation measurements at 900 MHz and 1.8 GHz using low antenna heights for microcells,” IEEE J Selected Areas in Comm., vol 7, pp 5-11, January 1989 30 O Grimlund and B Gudmundson, “Handoff strategies in microcellular systems,” in Proc IEEE VTC ’91, 1991, pp 505-510 31 M Gudmundson, “Correlation model for shadowing fading in mobile radio systems,” Electron Letters, vol 27, no 23, pp 2145-2146, Nov.1991 32 G L St¨uber, Principles of Mobile Communication, Kluwer Academic Press, 1996 33 M D Austin and G L Stuber, “Velocity adaptive handoff algorithms for microcellular systems,” August 1994 IEEE Trans Vehicular Technology, vol 43, pp 549-561, ... truy nh p ph ng ti n Tr m di đ ng Trung tâm chuy n m ch d ch v di đ ng Chuy n giao có tr giúp thi t b di đ ng Ph n ng d ng di đ ng L p qu n lý di đ ng Ph n truy n b n tin Operation Station Susystem... n giao theo tham s tr 84 môi tr ng micro cell Hình 2.4 Hình 2.5 TÀI LI U THAM KH O Tài li u ti ng Vi t: V c Th (1997), Thông tin di đ ng s Cellular” Nguy n Ph m Anh D ng (1999), Thông tin Di. .. giao Application Part d ch Total Access Communications H th ng thông tin truy c p toàn Systems di n Full-rate channel Half-rate channel Time Division Multiple User part Ph n ng i s d ng Visiting