Đảm bảo chất lượng trong LTE

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOANLỜI CẢM ƠNMỤC LỤCDANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮTDANH MỤC CÁC BẢNGDANH MỤC CÁC HÌNHMỞ ĐẦU1CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE4(Long term evolution)41.1.Giới thiệu chương.41.2.Giới thiệu về công nghệ LTE 1, 2, 3, 441.3.So sánh công nghệ LTE với công nghệ Wimax7Tổng kết chương:9CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC MẠNG VÀ GIAO THỨC112.1.Giới thiệu chương112.2.Kiến trúc mạng LTE 1, 3, 4112.2.1.Tổng quan về cấu hình kiến trúc cơ bản hệ thống112.2.2.Thiết bị người dùng ( UE)112.2.3.EUTRAN NodeB (eNodeB)112.2.4.Thực thể quản lý tính di động (MME)132.2.5.Cổng phục vụ ( SGW)142.2.6.Cổng mạng dữ liệu gói( PGW)152.2.7.Chức năng chính sách và tính cước tài nguyên ( PCRF)162.2.8.Máy chủ thuê bao thường trú (HSS)172.2.Các giao diện và giao thức trong kiến trúc cơ bản của hệ thống 1172.3.Giao thức trạng thái và chuyển tiếp trạng thái 1, 3, 4212.4.Kiến trúc hệ thống phát quảng bá đa điểm 1, 4, 5222.5.Kiến trúc miền thời gian toàn phần(Overall time domai structure)242.6.Hệ thống kênh truyền trong LTE 24262.6.1 Hệ thống kênh đường xuống 24272.6.2. Hệ thống kênh đường lên 24282.7.Các thủ tục lớp vật lý. 1282.7.1.Thủ tục HARQ 1282.7.2.Ứng trước định thời 1302.7.3.Điều khiển công suất 1312.7.4.Nhắn tin 1312.7.5.Thủ tục báo cáo phản hồi kênh 1322.7.6.Hoạt động chế độ bán song công 1322.7.7.Các lớp khả năng của UE và các đặc điểm được hỗ trợ 133Tổng kết chương:34CHƯƠNG III: TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE353.1.Giới thiệu chương353.2.Kỹ thuật đa truy nhập cho đường xuống OFDMA. 1, 4, 5353.2.1.OFDM353.2.2.Các tham số OFDMA 1373.2.3.Truyền dẫn dữ liệu hướng xuống 1393.3.Kỹ thuật đa truy nhập cho đường lên LTE SCFDMA. 1, 2, 3413.3.1.SCFDMA413.3.2.Các tham số SCFDMA433.3.3.Truyền dẫn dữ liệu hướng lên443.4.Truy nhập ngẫu nhiên45Tổng kết chương.49CHƯƠNGIV: CƠ CHẾ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG LTE.504.1.Giới thiệu chương504.2.Giới thiệu về QoS. 14504.3.Các thuộc tính của QoS554.4.Kiến trúc QoS…………………………………………………………… ..594.5.Cơ chế nâng cao và đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng LTE. 23 ... ………..614.5.1.Lập lịch và quản lý tài nguyên vô tuyến trong môi trường OFDMA TDD614.5.2.Quản lý tài nguyên vô tuyến 23624.5.3.Cơ chế lập lịch 23724.5.4.Các yêu cầu lập lịch và báo cáo trạng thái bộ đệm764.5.5.Các kỹ thuật lập lịch trong LTE 24784.6. Phân tích và đánh giá kết quả mô phỏng. 11, 17, 18, 19, 23914.6.1.Giới thiệu chương trình LTE System Level Simulation924.6.2 Thiết lập mô phỏng924.6.3. Đánh giá kết quả và phân tích. 11934.7.Thách thức về chất lượng và dịch vụ trong mạng LTE.1124.8.Bảo mật dịch vụ trong mạng LTE.113Tổng kết chương115KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ117TÀI LIỆU THAM KHẢO119

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE (Long term evolution) 1.1 Giới thiệu chương 1.2 Giới thiệu công nghệ LTE [1], [2], [3], [4] 1.3 So sánh công nghệ LTE với công nghệ Wimax Tổng kết chương: CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC MẠNG VÀ GIAO THỨC 11 2.1 Giới thiệu chương 11 2.2 Kiến trúc mạng LTE [1], [3], [4] 11 2.2.1 Tổng quan cấu hình kiến trúc hệ thống 11 2.2.2 Thiết bị người dùng ( UE) .11 2.2.3 E-UTRAN NodeB (eNodeB) 11 2.2.4 Thực thể quản lý tính di động (MME) 13 2.2.5 Cổng phục vụ ( S-GW) 14 2.2.6 Cổng mạng liệu gói( P-GW) 15 2.2.7 Chức sách tính cước tài nguyên ( PCRF) 16 2.2.8 Máy chủ thuê bao thường trú (HSS) 17 2.2 Các giao diện giao thức kiến trúc hệ thống [1] 17 2.3 Giao thức trạng thái chuyển tiếp trạng thái [1], [3], [4] 21 2.4 Kiến trúc hệ thống phát quảng bá đa điểm [1], [4], [5] 22 2.5 Kiến trúc miền thời gian toàn phần(Overall time domai structure) .24 2.6 Hệ thống kênh truyền LTE [24] 26 2.6.1 Hệ thống kênh đường xuống [24] 27 2.6.2 Hệ thống kênh đường lên [24] 28 2.7 Các thủ tục lớp vật lý [1] 28 2.7.1 Thủ tục HARQ [1] 28 2.7.2 Ứng trước định thời [1] 30 2.7.3 Điều khiển công suất [1] 31 2.7.4 Nhắn tin [1] .31 2.7.5 Thủ tục báo cáo phản hồi kênh [1] 32 2.7.6 Hoạt động chế độ bán song công [1] 32 2.7.7 Các lớp khả UE đặc điểm hỗ trợ [1] 33 Tổng kết chương: 34 CHƯƠNG III: TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE 35 3.1 Giới thiệu chương 35 3.2 Kỹ thuật đa truy nhập cho đường xuống OFDMA [1], [4], [5] 35 3.2.1 OFDM 35 3.2.2 Các tham số OFDMA [1] 37 3.2.3 Truyền dẫn liệu hướng xuống [1] 39 3.3 Kỹ thuật đa truy nhập cho đường lên LTE SC-FDMA [1], [2], [3] 41 3.3.1 SC-FDMA 41 3.3.2 Các tham số SC-FDMA 43 3.3.3 Truyền dẫn liệu hướng lên 44 3.4 Truy nhập ngẫu nhiên 45 Tổng kết chương 49 CHƯƠNGIV: CƠ CHẾ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG LTE 50 4.1 Giới thiệu chương 50 4.2 Giới thiệu QoS [14] 50 4.3 Các thuộc tính QoS 55 4.4 Kiến trúc QoS…………………………………………………………… 59 4.5 Cơ chế nâng cao đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng LTE [23] ……… 61 4.5.1 Lập lịch quản lý tài nguyên vô tuyến môi trường OFDMATDD61 4.5.2 Quản lý tài nguyên vô tuyến [23] 62 4.5.3 Cơ chế lập lịch [23] 72 4.5.4 Các yêu cầu lập lịch báo cáo trạng thái đệm 76 4.5.5 Các kỹ thuật lập lịch LTE [24] 78 4.6 Phân tích đánh giá kết mô [11], [17], [18], [19], [23] 91 4.6.1 Giới thiệu chương trình LTE System Level Simulation 92 4.6.2 Thiết lập mô 92 4.6.3 Đánh giá kết phân tích [11] 93 4.7 Thách thức chất lượng dịch vụ mạng LTE 112 4.8 Bảo mật dịch vụ mạng LTE 113 Tổng kết chương .115 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 4.4 Kiến trúc QoS 59 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 3GPP Dự án đối tác hệ thứ ba ACK ACLR ACS ADSL Third Generation Partnership Project Analog Channel Filter Adjacent Channel Interference Rejection Acknowledgement Adjacent Channel Leakage Ratio Adjacent channel selectivity Asymmetric Digital Subscriber Line AM AMBR AMC ARQ AMPS AMD AMR Acknowledged Mode Aggregate Maximum Bit Rate Adaptive Modulation and Coding Automatic Repeat Request Advanced Mobile Phone Sytem Acknowledged Mode Data Adaptive Multi-Rate Sự báo nhận Tỉ lệ dò kênh lân cận Chọn lọc kênh lân cận Đường dây thuê bao số không đối xứng Chế độ báo nhận Tốc độ bít tối đa cấp phát Mã hóa điều chế đáp ứng Giao thức tự động truyền lại Hệ thống điện thoại di động tiên tiến Dữ liệu chế độ báo nhận Đa tốc độ thích ứng AMR-NB AMR-WB ARP ATB AMPS BCCH BCH BER BLER BPSK BS BSC BSR BTS BW CBR CCE CCCH CDD CDF CDM CDMA CIR CP CPICH CQI Adaptive Multi-Rate Narrowband Adaptive Multi-Rate Wideband Allocation Retention Priority Adaptive Transmission Bandwidth Advanced Mobile Phone Sytem Broadcast Control Channel Broadcast Channel Bit Error Rate Block Error Rate Binary Phase Shift Keying Base Station Base Station Controller Buffer Status Report Base Transceiver Station Bandwidth Constant Bit Rate Control Channel Element Common Control Channel Cyclic Delay Diversity Cumulative Density Function Code Division Multiplexing Code Division Multiple Access Carrier to Interference Ratio Multiple Cyclic Prefix Common Pilot Channel Channel Quality Information Băng hẹp đa tốc độ thích ứng Băng rộng đa tốc độ thích ứng Ưu tiên trì cấp phát Băng thơng truyền dẫn thích nghi Hệ thống điện thoại di động tiên tiến Kênh điều khiển phát quảng bá Kênh phát quảng bá Tỉ lệ lỗi bít Tỉ lệ lỗi khối Khóa dịch pha nhị phân Trạm gốc Điều khiển trạm gốc Báo cáo tình trạng đệm Trạm thu phát gốc Dải thơng Tốc độ bít khơng đổi Phần tử kênh điều khiển Kênh điều khiển chung Phân tập trễ vòng Chức mật độ tích lũy Ghép kênh phân chia theo mã Đa truy nhập phân chia theo mã Tỷ số sóng mang tập âm Tiền tố vòng Kênh điều khiển chung Thông tin chất lượng kênh ACF ACIR Bộ lọc kênh tương tự Loại bỏ nhiễu kênh lân cận DFT Discrete Fourier Transform DL Downlink NodeB enhanced Node B E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access FDD Frequency Division Duplex FDM Frequency Division Multiplexing EPS Evolved Packet System FFT FDMA GSM GTP HARQ HSDPA HSPA HSUPA IP ISI LTE MAC MCS MBMS MIMO MS MME PAPR PF PCRF PRB PC PCCPCH P-GW PCFICH PDCP PDN PMIP PHY PN Fast Fourier Transform Frequency Division Multiple Access Global System for Mobile Communication GPRS Tunneling Protocol Hybrid Automatic Repeat Request High Speed Downlink Packet Access High Speed Packet Access High Speed Uplink Packet Access Internet Protocol Inter-Symbol Interference Long Term Evolution Medium Access Control Modulation and Coding Scheme Multimedia Broadcast Multicast System Multiple Input Multiple Output Mobile Station Mobility Management Entity Peak to Average Power Ratio Proportional Fair Policy and Charging Resource Function Physical Resource Block Power Control Primary Common Control Physical Channel Packet Data Network Gateway Physical Control Format Indicator Channel Packet Data Convergence Protocol Packet Data Network Proxy Mobile IP Physical Layer Phase Noise Phép biến đổi Fourier rời rạc Đường xuống NodeB nâng cao Truy nhập vơ tuyến mặt đất tồn cầu phát triển Song công phân chia tần số Ghép kênh phân chia tần số Hệ thống chuyển mạch gói phát triển Phép biến đổi Fourier nhanh Đa truy nhập phân tần số Thông tin di động thếhệthứ hai Giao thức đường hầm GPRS Giao thức tự động truyền lại ghép lai Truy cập gói tốc độ cao đường xuống Truy cập gói tốc độ cao Truy cập gói tốc độ cao đường lên Giao thức Internet Xuyên nhiễu symbol Cải tiến dài hạn Lớp điều khiển truy cập Kỹ thuật mã hóa điều chế Hệ thống phát quảng bá đa điểm đa phương tiện Kỹ thuật anten đa thu đa phát Thiết bị đầu cuối Phần tử quản lý tính di động Hệ số cơng suất đỉnh trung bình Thuật tốn cơng tương xứng Chức tính cước tài nguyên sách Khối tài nguyên vật lý Điều khiển công suất Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp Cổng mạng liệu gói Kênh thị dạng điều khiển vật lý Giao thức hội tụ liệu gói Mạng liệu gói IP di động ủy nhiệm Lớp vật lý Tiếng ồn pha PRACH PRB PS PUCCH PUSCH QAM QoS QPSK OFDM OFDMA RAN RB RLC RNC RR RRC RTP SAE SCFDMA SINR SNR SISO S-GW TB TDD TTI UE UDP UL UMTS UTRAN WCDMA Physical Random Access Channel Physical Resource Block Packet Switched Physical Uplink Control Channel Physical Uplink Shared Channel Quadrature Amplitude Modulation Quality of Service Quadrature Phase Shift Keying Orthogona Frequency Division Multiplexing Orthogonal Frequency Division Multiple Access Radio Access Network Resource Block Radio Link Protocol Radio Network Controller Round Robin Radio Resource Control Real-time Transport Protocol System Architecture Evolution Single Carrier Frequency Division Multiple Access Signal to Interference Noise Ratio Signal to Noise Ratio Single Input Single Output Serving Gateway Transport Block Time Division Duplex Transmission Time Interval User Equipment Unit Data Protocol Uplink Universal Mobile Telecommunications System UMTS Terrestrial Radio Access Network Wideband Code Division Multiple Access Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý Khối tài nguyên vật lý Chuyển mạch gói Kênh điều khiển hướng lên vật lý Kênh chia sẻ hướng lên vật lý Điều chế QAM Chất lượng dịch vụ Điều chế QPSK Ghép kênh phân tần sốtrực giao Đa truy cập phân chia tần số trực giao Mạng truy cập vô tuyến Khối tài nguyên Giao thức liên kết vô tuyến Điều khiển mạng vơ tuyến Thuật tốn Round Robin Điều khiển tài nguyên vô tuyến Giao thức truyền thời gian thực Hệ thống mạng lõi LTE Đa truy cập phân tần số đơn sóng mang Tỉ lệ tín hiệu xun nhiễu Tỉ lệ tín hiệu nhiễu Kỹ thuật anten thu phát Cổng phục vụ Khối vận chuyển Ghép phân thời gian Khoảng thời gian truyền Thiết bị người dùng Giao thức đơn vị liệu Đường lên Hệ thống thơng tin di động tồn cầu Hệ thống truy cập vô tuyến UMTS Đa truy cập phân chia mã băng rộng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các đặc điểm cơng nghệ LTE Bảng 1.2 Tiến trình phát triển chuẩn 3GPP Bảng 1.3 LTE WiMax .9 Bảng 2.2 Tóm tắt giao thức giao diện cấu hình kiến trúc hệ thống .21 Bảng 2.2 Các loại thiết bị LTE [1] .34 Bảng 3.1 Số lượng khối tài nguyên cho băng thông LTE khác .39 Bảng 3.2 Tham số cấu trúc khung đường xuống ( FDD & TDD ) 39 Bảng 3.3 Hiển thị thông số cấu hình tổng quan 44 Bảng 4.1 Các tham số QoS mạng LTE 58 Bảng 4.2 Các ký hiệu sử dụng thuật toán E-WFQ .87 Bảng 4.3 Các ký hiệu sử dụng mơ hình tốn học [23] .89 Bảng 4.4 Các tham số mô RR 93 Bảng 4.5 Bảng Các tham số mô CQI 93 Bảng 4.6 Tóm tắt thiết lập mơ thiết yếu thông số sử dụng cho kịch mô khác 93 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Lộ trình phát triển LTE cơng nghệ khác Hình 2.2 Kiến trúc hệ thống cho mạng có E-UTRAN [1] .11 Hình 2.2 eNodeB kết nối tới nút logic khác chức [1] 12 Hình 2.3 MME kết nối tới nút logic khác chức [1] .14 Hình 2.4 Các kết nối S-GW tới nút logic khác chức [1] 15 Hình 2.5 P-GW kết nối tới node logic khác chức [1] 16 Hình 2.6 PCRF kết nối tới nút logic khác & chức [1] .17 Hình 2.7 Kiến trúc phân lớp LTE [1] 17 Hình 2.8 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển EPS [1] 18 Hình 2.9 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng người dùng EPC [1] .20 Hình 2.20 Các ngăn xếp giao thức mặt phẳng điều khiển mặt phẳng người dùng cho giao diện X2 [1] 21 Hình 2.21 Trạng thái UE chuyển tiếp trạng thái [1] 22 Hình 2.22 Khu vực dịch vụ eMBMS khu vực MBSFN [1] 23 Hình 2.23 Kiến trúc logic eMBMS [1] 24 Hình 2.24 Kiến trúc mặt phẳng người dùng eMBMS cho đồng nội dung 24 Hình 2.25 Cấu trúc miền thời gian LTE [1] 25 Hình 2.26 Các ví dụ định khung phụ đường lên/ đường xuống trường hợp TDD so sánh FDD [1] 26 Hình 2.27 Kênh truyền đường xuống [24] 27 Hình 2.28 Kênh truyền đường lên [24] 29 Hình 2.29 Vận hành LTE HARQ với tiến trình [1] 30 Hình 2.20 Định thời LTE HARQ cho gói tin đường xuống [1] 30 Hình 2.21 Điều khiển định thời hướng lên [1] 30 Hình 2.22 Cơng suất hướng lên LTE với thay đổi tốc độ liệu [1] .31 Hình 2.23 Thủ tục báo cáo thông tin trạng thái kênh (CSI) [1] 32 Hình 3.1 Biểu diễn tần số-thời gian tín hiệu OFDM [1] 35 Hình 3.2 Sự tạo ký hiệu OFDM có ích sử dụng IFFT [1] 36 Kịch Cell throughtput, Best CQI, B=20MHz, 100 TTI, VehA, SISO Trường hợp 1: Người xe A, Thuật toán Round Robin, SISO nhiều người sử dụng Kịch mô cho nhiều người dùng SNR so với thông lượng Thông lượng cho hệ thống SISO xem xét Các thuật toán lập lịch Round Robin thiết lập CQI Thời gian mô thiết lập 100 TTI, băng thơng 20 MHz, mơ hình kênh sử dụng người xe cộ A Hình 4.34 mô tả SNR so với thông lượng cho hệ thống MIMO (2x2) Các thuật toán lập lịch Round Robin, thiết lập CQI Chúng ta quan sát thấy thơng lượng cho khác người sử dụng (10 người, 25 người, 50 người 100 người sử dụng) gần giống 100 RBS băng thông 100 MHz có 10 người, người dùng dự kiến gấp 10 lần vòng Cho 20 người dùng, người dùng xếp lần vòng Cho 50 người dùng, người dùng xếp lần Cho 100 người sử dụng, người dùng xếp thời gian Thông lượng di động tối đa 12 Mb/ s Throughtpu [Mb/s] Cell throughput, VehA, Round Robin,CQI=7, 100 TTI , B=20MHz, SISO SNR [dB] Hình 4.34 SNR so với thông lượng cho nhiều người dùng Trường hợp 2: Người xe A, thuật toán Round Robin (CQI = 7) cơng nghệ MIMO (2x2) nhiều người sử dụng Một lần nhiều người dùng minh họa Thông lượng cho hệ thống MIMO (2x2) xem xét Các thuật tốn lập lịch trình Round Robin CQI thiết lập Hơn giả định điều kiện kênh hồn hảo Thời gian mơ thiết lập 100 TTI, độ rộng băng tần 20 MHz, mơ hình kênh sử dụng người xe A Hình 4.35 cho thấy thơng lượng hệ thống MIMO (2x2) so với SNR Các thuật toán lập kế hoạch Round Robin CQI thiết lập Một lần nữa, lịch trình Round Robin mơ LTE luôn mô với giá trị CQI thiết lập file LTE_sim_batch.mas cqi_i Do chúng tơi thiết lập cqi_i đến Rõ ràng thông lượng di động cho thiết lập khác người sử dụng (10 người, 25users, 50 người 100 người sử dụng) gần giống Thông lượng di động tối đa 22 Mb / s cao trường hợp Trước hai lần Cell throughput, VehA, Round Robin,CQI=7, 100TTI , B=20MHz, MIMO (2x2) Throughpu[Mb/s] SNR[dB] Hình 4.35 SNR so với thơng lượng cho nhiều người dùng Kịch Trường hợp : Người xe cộ A, thuật toán lập lịch trình mới, SISO nhiều người sử dụng Ở minh họa nhiều người sử dụng Thông lượng cho hệ thống SISO xét Các thuật toán lập lịch lập lịch đề xuất Thời gian mô thiết lập 100 TTI, băng thông 20 MHz, mơ hình kênh sử dụng người xe A Hình 4.36 cho thấy SNR so với thông lượng hệ thống SISO Thông lượng di động tối đa 36 Mb/s Throughput [Mb/s] Cell throughput, VehA, New Scheduling and SISO SNR[dB] Hình 4.36 SNR so với thông lượng cho nhiều người dùng Trường hợp 2: Người xe A, Lập kế hoạch mới, công nghệ MIMO (2x2) nhiều người sử dụng Nhiều người sử dụng mô Thông lượng cho hệ thống MIMO (2x2) xem xét Các thuật tốn lập lịch trình thuật tốn lập lịch trình đề xuất Thời gian mô thiết lập để 100 TTI, băng thơng 20 MHz, mơ hình kênh sử dụng xe cộ A Hình 4.37 cho thấy hệ thống thông lượng công nghệ MIMO (2x2) so với SNR Các thông lượng tăng so với SNR Thông lượng di động tối đa cao trường hợp SISO 70 Mb/s gần lần Cell throughput, VehA, New Scheduling, MIMO (2x2) Throughpu[Mb/s] SNR[dB] Hình 4.37 SNR so với thông lượng cho nhiều người dùng Trường hợp 3: (Người B, SISO, MIMO (2x2), Best CQI, thuật tốn lập lịch trình thuật tốn lập lịch Round Robin Hình 4.38 hiển thị thơng lượng cho chươngtrình lập lịch khác Hơn hệ thống SISO MIMO xem xét Tổng số người sử dụng cố định 100 Đây loại kênh dành cho người B TTI cố định đến 100 Chúng ta so sánh thông lượng di động cho thuật tốn lập lịch khác là: Best CQI, lập kế hoạch đề xuất lập lịch Round Robin Chúng ta quan sát thấy thơng lượng di động lập lịch trình Best CQI cao ví dụ Thơng lượng thuật tốn lập lịch trình đề xuất cao so với thông lượng Round Robin Hơn nữa, rõ ràng hệ thống MIMO làm tăng thông lượng Throughpu[Mb/s] Cell throughput, PedB, Best CQI, RR(7), New Scheduling SNR[dB] Hình 4.38 SNR so với thơng lượng cho nhiều người dùng * Tổng hợp kết Qua phân tích số liệu thơng lượng SNR cell UE theo thuật toán khác nhau, việc đảm bảo độ công kết hợp giảm thiểu lỗi gói thuộc kỹ thuật Maxmin PF, RR đảm bảo cơng đơn thời gian truy nhập UE không quan tâm lỗi BLER Về thơng lượng Max Throughput Best CQI cao nhất, cell UE, khơng có độ cơng UE Vì thế, qua đánh giá kỹ thuật lập lịch, xếp hạng thuật tốn sau: Về thông lượng: Best CQI, Max Throughput, PF, Maxmin, RoundRobin Về độ công bằng: Maxmin, PF, Round Robin, Max Throughput, Best CQI Tổng hợp thông số công bằng, thông lượng BLER: PF, Maxmin, Best CQI, Max Throughput, Round Robin 4.7 Thách thức chất lượng dịch vụ mạng LTE Trong mạng vô tuyến, chất lượng dịch vụ dựa đo lƣờng hiệu hệ thống phản ánh từ chất lượng truyền dẫn tới dịch vụ có (ví dụ 4G LTE yêu cầu độ tin cậy đạt tới 99,99%) QoS mạng LTE phải đối mặt với nhiều khó khăn Khi xem xét QoS phải quan tâm tới nhiều yếu tố mạng LTE như: đặc tính kênh tốc độ biến thiên, ấn định băng tần, mức độ dung sai lỗi hỗ trợ chuyển giao mạng vô tuyến khác nhau,… Hỗ trợ QoS xuất đóng gói, truyền dẫn, định tuyến cấp độ mạng QoS khác cấp độ hoạt động khác Các đặc tính kênh tốc độ thích ứng cho ứng dụng thực tế LTE có độ rộng băng yêu cầu truyền dẫn khác Theo yêu cầu cung cấp mạng vững cho truy nhập tới ứng dụng 4G hỗ trợ đề cập phía trên, mạng LTE phải thiết kế hai phƣong diện mềm dẻo quy mơ Các tính chât kênh tốc độ thay đổi phải xem xét hiệu người sử dụng yêu cầu đảm bảo quản lý mạng hiệu Phổ tài nguyên hữu hạn Trong hệ thống vô tuyến cấp phép tần sốvà quản lý phổ hiệu vấn đề mấu chốt Với hệ thống LTE, ấn định độ rộng băng tần quan tâm lớn Sự quan tâm khác đồng hợp tác kỹ thuật báo hiệu định hướng sử dụng LTE (ví dụ 3xRTT, W-CDMA) So sánh với mạng 2G 2.5G tại, LTE có nhiều khả khắc phục lối chấp nhận hay loại trừ mạng cố, vùng phủ kém, rớt gọi Kỹ thuật tiền 4G hứa hẹn cải thiện QoS nhờ sử dụng kỹ tht chuẩn đốn cơng cụ báo hiệu Tiền 4G hỗ trợ tốt roaming chuyển giao mạng khác LTE chí hỗ trợ roaming mạng có cơng nghệ khác nhờ sử dụng kỹ thuật báo hiệu LAS-CDMA Một giải pháp khác vô tuyến định nghĩa phần mềm hỗ trợ roaming mạng áp dụng công nghệ khác Phần lớn thách thức QoS tiền 4G nghiên cứu giải pháp phát triển Các nhà nghiên cứu tin tưởng công nghệ tiền 4G tạo chất lượng dịch vụ hẳn mạng 2G 2.5G, 3G 4.8 Bảo mật dịch vụ mạng LTE Khách hàng/ thuê bao cần phải có tính riêng tư mạng dịch vụ cung cấp, bao gồm việc tính cước Thêm vào đó, họ yêu cầu dịch vụ phải có tính sẵn sàng cao, cạnh tranh lành mạnh bảo đảm riêng tư họ + Các nhà vận hành mạng, nhà cung cấp dịch vụ, nhà cung cấp truy nhập cần phải bảo mật để bảo vệ hoạt động, vận hành kinh doanh họ, đồng thời giúp họ phục vụ tốt khách hàng cộng đồng 114 + Các quốc gia khác yêu cầu đòi hỏi tính bảo mật cách đưa hướng dẫn tạo luật để đảm bảo tính sẵn sàng dịch vụ, cạnh tranh lành mạnh tính riêng tư + Sự gia tăng rủi ro thay đổi toàn quy định môi trường kỹ thuật nhấn mạnh cần thiết ngày gia tăng tính bảo mật mạng Các vấn đề cần bảo mật Các vấn đề thực dạng cấu hình LTE tiền 4G, bao gồm dạng truyền dẫn khác xử lý nguy sau đây: + Từ chối dịch vụ: Nguy công vào thành phần mạng truyền dẫn cách liên tục đưa dồn dập liệu làm cho khách hàng khác sử dụng tài nguyên mạng + Nghe trộm: Nguy ảnh hưởng đến tính riêng tư nói chuyện cách chặn đường dây người gửi người nhận + Giả dạng: Thủ phạm sử dụng mặt nạ để tạo đặc tính giả Ví dụ thu đặc tính giả cách theo dõi mật mã ID khách hàng, cách thao tác khởi tạo tin nhắn hay thao tác địa vào/ra mạng + Truy nhập trái phép: Truy nhập vào thực thể mạng phải hạn chế phù hợp với sách bảo mật Nếu kẻ cơng truy nhập trái phép vào thực thể mạng dạng công khác từ chối dịch vụ, nghe trộm hay giả dạng xảy Truy nhập trái phép kết nguy kể + Sửa đổi thông tin: Trong trường hợp này, liệu bị phá hỏng hay làm cho sử dụng thao tác hacker Một hậu hành động khách hàng hợp pháp không truy xuất vào tài nguyên mạng + Từ chối khách hàng: Một hay nhiều khách hàng mạng bị từ chối tham gia vào phần hay toàn mạng với khách hàng/ dịch vụ/server khác Phương pháp cơng tác động lên đường truyền, truy nhập liệu hay sửa đổi liệu Mã hóa trường hợp cần lưu ý hệ thống vận hành thành phần mạng LTE cần phải bảo vệ cấu biện pháp đối phó bản: − Tất thành phần không quan trọng (chẳng hạn cổng TCP/UDP) phải tình trạng thụ động 116 − Các đặc tính truy nhập từ xa cho truy nhập truy nhập phải thụ động Nếu đặc tính đăng nhập, tất hoạt động cần kiểm tra − Bảng điều khiển dịch vụ để điều khiển tất đặc tính vận hành hệ thống cần bảo vệ Tất hệ thống vận hành có vài đặc tính đặc biệt để bảo vệ bảng điều khiển − Hệ thống hoàn chỉnh đăng nhập kiểm tra Các log file cần phải giám sát thường xuyên Thêm vào đó, cần phải nhấn mạnh mạng tự phải có cách bảo vệ cấu hình Ví dụ nhà vận hành phải thực công việc sau: Tổng kết chương Chươngnày nhìn tổng quan QoS, tham số, tiêu, kiến trúc QoS Nghiên cứu chế bảo bảo chất lượng dịch vụ QoS Tìm hiểu chế quản lý tài ngun vơ tuyến, chế lập lịch kỹ thuật lập lịch mạng LTE từ phân tích đánh giá q trình mơ thuật tốn lập lịch Kết mô kiểm nghiệm nhận định ban đầu từ phần lý thuyết Như thuật toán đảm bảo tiêu chí mà hướng tới Mặc dù thông số đánh giá chưa bao quát hết phạm vi luận văn này, có đủ yếu tố để nhận xét ảnh hưởng thuật toán thống LTE Nếu hệ thống cần thơng lượng lớn nên chọn Best CQI, PF, Max Throughput Nếu hệ thống cần độ công nên chọn Maxmin, PF, Round Robin Nếu chọn thuật tốn đảm bảo vừa thơng lượng hiệu vừa độ cơng ta nên chọn PF, Maxmin Khi thiết kế hệ thống mạng di động, dựa vào số liệu thực tế mạng lưới số thuê bao, vùng phủ sóng, lưu lượng truy cập thuê bao yêu cầu cần đạt đến chất lượng dịch vụ mạng nhằm đáp ứng dịch vụtốt cho khách hàng, việc chọn lựa thuật toán lập lịch cho eNodeB tiến hành Việc lựa chọn cho tồn mạng mang tính cục bộ, theo vị trí địa lý thành thị, nơng thơn, khu dân cƣ đơng đúc, khu cao ốc văn phòng, nơi có yêu cầu khác Như luận văn trình bày xong chương4 chươngchính nói QoS kiểm nghiệm kết nghiên cứu lý thuyết kỹ thuật lập lịch LTE Trong nội dung chươngnày, luận văn trình bày kết mơ cần thiết phân tích số liệu để đề xuất thuật toán lập lịch phù hợp Tiếp theo luận văn trình bày phần kết luận hướng phát triển, phần kết luận cụ thể 117 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: 118 Công nghệ LTE, hiểu công nghệ di động hệ thứ 4, triển khai vài nước giới có lẽ lựa chọn mạng Việt Nam, Mặc dù chưa thƣơng mại hóa nhiều LTE hứa hẹn làm người dùng hài lòng vượt trội công nghệ so với hệ thứ Trong luận văn trình bày tổng quan QoS LTE UMTS LTE dự kiến hỗ trợ tốc độ liệu đỉnh cao (100Mb/s đường xuống 50 Mb/s đường lên), để nâng cao lực hệ thống phạm vi bảo hiểm Nó hỗ trợ hiệu truyền liệu gói Kỹ thuật OFDM áp dụng chươngtrình truyền đường xuống LTE LTE tươnglai điện thoại di động băng thông rộng Tôi nghiên cứu chế đảm bảo chất lượng dịch vụ thuật toán lập lịch đường xuống LTE Lập lịch yếu tố quan trọng việc đảm bảo chất lƣợn dịch vụ mạng Việc quản lý tài nguyên vô tuyến mọt vấn đề đáng quan tâm Nó gán khối tài nguyên cho người sử dụng khác Tôi làm việc hai thuật tốn lập lịch trình: Best CQI Round Robin Tơi điều tra tác động chương trình lập lịch thông lượng công Lập kế hoạch Best CQI nhằm tối đa hóa thơng lượng cách lên lịch cho người dùng với chất lượng kênh tốt lập lịch Round Robin công thiết bị đầu cuối Các thuật tốn lập lịch trình thực MATLAB dựa liên kết Link Level Simulator of the Vienna University Chúng ta thấy thơng lượng việc lập kế hoạch Best CQI cao Các thuật tốn lập lịch trình có hiệu suất thơng lượng tốt so với thuật tốn Round Robin Hơn thuật tốn lập lịch trình công so với Best CQI Việc áp dụng kỹ thuật lập lịch hệ thống di động LTE cần nhiều thơng tin để ứng dụng kỹ thuật lập lịch cho LTE lưu lượng tại, lưu lượng tươnglai, bố trí mạng lưới, vị trí địa lý, đặc điểm thói quen truy cập khách hàng, khả đường truyền, khả xử lý eNodeB…Rất nhiều yếu tố liệt kê cho thấy việc áp dụng kỹ thuật lập lịch quan trọng, ảnh hưởng nhiều đến hệ thống di động LTE người dùng 119 Hướng phát triển: Nhiều nghiên cứu thực lập lịch đường xuống LTE lĩnh vực thú vị Bước việc tìm kiếm thoả hiệp thơng lượng tính cơng thuật tốn lập lịch trình đề xuất Cơng việc tươnglai thực theo thứ tự để tối ưu hóa thơng lượng thuật tốn lập lịch trình đề xuất Tùy thuộc vào mục tiêu thuật toán lập lịch trình muốn thiết kế, chọn để cải thiện thơng lượng, cơng hai Nếu muốn ủng hộ thơng lượng cải thiện việc lập kế hoạch Best CQI thuật toán lập lịch trình Nhưng chúng tơi ủng hộ cơng bằng, cải thiện thuật tốn lập lịch trình lập lịch Round Robin Cơng nghệ MIMO công nghệ để tăng thông lượng Kỹ thuật tiên tiến phức tạp thiết kế với mục tiêu tươngtự Một kỹ thuật bao gồm việc đặt chuyển tiếp trạm gốc trạm di động 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Harri Holma, Antti Toskala (2009), LTE for UMTS – OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access, John Wiley & Sons Ltd [2] Agilent Technologies (2009), 3GPP Long Term Evolution: System Overview, Product Development,and Test Challenges [3] Farooq Khan (2009), LTE for 4G Mobile Broadband: Air Interface Technologies and Performance, Cambridge University Press [4] C.Gessner (2008), UMTS Long Term Evolution (LTE) Technology Introduction, Rohde-Schwarz [5] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld, Per Beming (2007), 3G EVOLUTION: HSPA and LTE FOR for mobile broadband, Academic Press [6] Erik Eriksson (2008), Channel Quality Information Reporting and Channel Quality Dependent Scheduling in LTE [7] Kristoffer Roberg (2010), Simulation of scheduling algorithms for femtocells in an LTE environment [8] Albert Serra Pagès (2009), A Long Term Evolution Link Level Simulator, Universitat Politècnica de Catalunya [9] Roke (2009), LTE eNodeB MAC Scheduler Interface [10] Bilal Sadiq, Ritesh Madan, Ashwin Sampath (2009), Downlink Scheduling for Multi-class Traffic in LTE [11] Tshiteya Dikamba (2011), Downlink Scheduling in 3GPP Long Term Evolution th (LTE) March 18 2011 [12] Raymond Kwan, Cyril Leung, and Jie Zhang (2010), Downlink Resource scheduling in an LTE System [13] Bilal Sadiq, Ritesh Madan, Ashwin Sampath (2009), Downlink Scheduling for Multi-class Traffic in LTE [14] Karthik R.M., Nadeem Akhtar, CEWiT, QoS in LTE and 802.26 [15] R Ludwig, H Ekstrom, P Willars, and N Lundian, “An evolved 3GPP QoS concept,” in IEEE Vehicular Technology Conference, vol 1,May 2006, pp 388–392 [16] H Ekstrom, (2009), “QoS control in the 3GPP evolved packet systems,” IEEE Communications Magazine, vol 47, no 2, pp 76–83, February 120 109 [17] Josep Colom Ikuno, Martin Wrulich, Markus Rupp(2011), Vienna LTE Simulators System Level Simulator Documentation v1.3r427, Institute of Communications and Radio-Frequency Engineering, Vienna University of Technology, Austria [18] Stefan Schwarz, Christian Mehlfuhrer, Markus Rupp (2009), Low Complexity Approximate Maximum Throughput Scheduling for LTE [19] Josep Colom Ikuno, Martin Wrulich, Markus Rupp(2011), Vienna LTE Simulators Link Level Simulator Documentation v1.6r917, Institute of Communications and Radio-Frequency Engineering, Vienna University of Technology, Austria [20] C Mehlfuhrer, M Wrulich, J.C Ikuno, D.Bosanska, and M Rupp, ''Simulating th the long term evolution physical layer,'' in Proc of the 17 European Signal processing conference (EUSIPCO 2009), Glasgow, Scotland, Aug 2009 [21] [Online] Available: http://www.nt.tuwien.ac.at/ltesimulator/ [22] C Mehlfuhrer, M Wrulich, J.C Ikuno, D Bosanska, and M Rupp, August 2009''LTE Link Level Simulator Documentation'', [23] Nguyễn Hữu Thanh, (năm 2010), “Xây dựng chế cung cấp chất lượng dịch vụ QoS) mạng không dây băng thông rộng họ IEEE802, Báo cáo tổng hợp kết khoa học công nghệ nhiệm vụ khoa học công nghệ cấp nhà nước theo nghị định thƣ với nước Khoa Điện tử - Viễn thông, ĐHBK Hà Nội, [24] Nguyễn Quốc Khánh, (2011)“ Nghiên cứu kỹ thuật lập lịch nâng cao chất lượng dịch vụ thông tin di động LTE ” , Đại học Đà Nẵng [25] C.Cicconetti, A.Erta, L.Lenzini and E.Mingozzi, (January 2007),“Performance Evaluation of the IEEE 802.26 MAC for QoS Support”, IEEE Transactions on Mobile Computing, vol.6, no.1, pp.26-38, [26] Y J Zhang and K B Letaief, (Sept 2004),“Multiuser Adaptive Subcarrier-andBit Allocation with Adaptive Cell Selection for OFDM Systems”, IEEE Transactions on Wireless Communications, 110 ... thông tin di động LTE, giao diện vô tuyến LTE, chế đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng LTE Kết hợp lý thuyết nghiên cứu, tiến hành lập mơ hình, cách thức nhằm mơ tính tốn thơng số chất lượng dịch vụ... mạng LTE CHƯƠNGIII: TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE Nội dung chương trình bày cách thức truy nhập vơ tuyến mạng LTE, từ đưa chế quản lý tài nguyên vô tuyến mạng LTE CHƯƠNG IV: CƠ CHẾ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG... “Nghiên cứu chế đảm bảo chất lượng LTE (Long Term Evolution) Mục đích nghiên cứu Trên sở nghiên cứu tổng quan hệ thống thông tin di động LTE, kiến trúc mạng truy nhập vô tuyến mạng LTE với chế lập