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

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Đặng Hồng Long CHUYỂN GIAO CỨNG TRONG THƠNG TIN DI ĐỘNG KHI XÉT ĐẾN TRỄ LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà nội- 2008 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU .8 CHƢƠNG I CƠ BẢN HỆ THỐNG GSM 10 1.1 Vài nét hệ thống tổ ong 10 1.1.1 Lý thuyết dung lượng hệ thống tái sử dụng tần số .10 1.1.1.1 Dung lượng hệ thống tế bào .10 1.1.1.2 Tái sử dụng tần số khoảng cách tái sử dụng tần số .11 1.1.2.1 Các loại mẫu tái sử dụng tần số 12 1.1.2 Cơ sở Lưu lượng hiệu suất hệ thống .13 1.1.2.1 Hiệu suất sử dụng kênh .13 1.1.2.2 Hiệu suất phổ tần: .14 1.1.2.3 Lưu lượng 14 1.1.2.4 Xác suất nghẽn - Cấp độ phục vụ GoS .16 1.1.2.5 Lưu lượng kênh logic 16 1.1.2.6 Các tham số hiệu suất O&M 17 1.2 Tổng quan hệ thống Thông tin Di động GSM .18 1.2.1 Cấu trúc tổng quan hệ thống GSM 20 1.2.1.1Trạm di động (MS) .20 1.2.1.2 Phân hệ trạm gốc (BSS) 21 1.2.1.3 Phân hệ chuyển mạch (SS) 21 1.2.1.4 Phân hệ vận hành, khai thác bảo dưỡng (OSS) .22 1.2.2 Giao tiếp vô tuyến GSM 23 1.2.2.1 Tổ chức tần số cấu trúc kênh vật lý .23 1.2.2.2 Các kênh logic 25 1.2.2.2.1 Các kênh lưu lượng 25 1.2.2.2.2 Các kênh báo hiệu - điều khiển 25 1.2.3 Các giao diện .26 1.2.4 Các phương pháp truy nhập GSM 29 1.2.4.1 đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) .29 1.2.4.2 Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA 30 1.2.5 Báo hiệu GSM 31 1.2.5.1 Nhiệm vụ báo hiệu lớp: 31 1.2.5.1.1 Lớp báo hiệu 32 1.2.5.1.2 Lớp báo hiệu 33 1.2.5.1.3 Lớp báo hiệu 33 1.2.5.2 Một số giao thức báo hiệu: 34 1.2.5.2.1 Phần truyền tin MTP .34 1.2.5.2.2 Phần điều khiển nối thông báo hiệu( SCCP) 34 1.2.5.2.3 Phần ứng dụng khả giao dịch TCAP 35 1.2.5.2.4 Phần ứng dụng hệ thống trạm gốc BSSAP 36 1.2.5.2.5 Phần ứng dụng di động MAP .36 1.2.6 Một số thủ tục GSM 36 1.2.6.1 Cập nhật vị trí .36 1.2.6.2 Tìm gọi 37 1.2.6.3 Chuyển giao 37 1.2.6.4 Sự định thời sớm điều khiển công suất 37 CHƢƠNG CHUYỂN GIAO TRONG MẠNG DI ĐỘNG KHƠNG DÂY .39 2.1 Vai trị chuyển giao: .39 2.2 Các kiểu chuyển giao: 39 2.3 Khởi tạo chuyển giao: 40 2.3.1 Cường độ tín hiệu tương đối: 41 2.3.2 Cường độ tín hiệu tương đối so với ngưỡng: 41 2.3.3 Cường độ tín hiệu tương đối kể đến trễ: 42 2.3.4 Cường độ tín hiệu tương đối kể đến trễ ngưỡng: 42 2.3.5 Những phương pháp dự đoán: 42 2.4 Quyết định chuyển giao: 43 2.4.1 Chuyển giao điều khiển mạng: 43 2.4.2 Chuyển giao hỗ trợ mởi MS: 43 2.4.3 Chuyển giao điều khiển MS: .43 2.5 Các sơ đồ chuyển giao: 44 2.5.1 Mơ hình lưu lượng: 44 2.5.1.1 Mơ hình lưu lượng Hong Rappaport ( Two-Dimensional): 44 2.5.1.2 Các mơ hình lưu lượng El-Dolil et al (một chiều) 45 2.5.1.3 Mô hình Steele Nofat (hai chiều): 46 2.5.1.4 Mơ hình lưu lượng Xie Kuek (một hai chiều): 47 2.5.1.5 Mơ hình lưu lượng xấp xỉ Zeng đồng nghiệp (bất kỳ chiều nào): 47 2.5.2 Sơ đồ chuyển giao hệ thống đơn lưu lượng: .48 2.5.2.1 Sơ đồ không ưu tiên: 49 2.5.2.2 Sơ đồ ưu tiên: 50 2.5.2.3 Sơ đồ hàng đợi cho gọi chuyển giao: 52 2.5.2.4 Sơ đồ hàng đợi gọi chuyển giao gọi khởi thảo: 55 2.5.3 Sơ đồ chuyển giao hệ thống đa lưu lượng (dịch vụ): .60 2.5.3.1 Sơ đồ chuyển giao khơng có quyền ưu tiên trước: .61 2.5.3.2 Sơ đồ chuyển giao có quyền ưu tiên: 66 CHƢƠNG THUẬT TOÁN CHUYỂN GIAO CỨNG VỚI CƠ SỞ BỘ ĐỊNH THỜI HIỆU QUẢ CAO TRONG MẠNG TỔ ONG 69 3.1 Giới thiệu: 69 3.2 Thuật toán chuyển giao dựa tƣợng trễ .72 3.2.1 Mơ hình truyền : .72 3.2.2.Trung bình theo số mũ 73 3.2.3 Ấn định Cell: .73 3.3 Thuật toán chuyển giao dựa định thời 74 3.3.1 Trung bình cục 74 3.3.2 Bộ định thời gian rớt gọi .76 3.4 Phân tích hiệu chuyển giao 76 3.4.1 Việc gán cell xác suất chuyển giao 77 3.4.2 Số đo hiệu trình chuyển giao 79 3.4 Kết tính tốn số .79 KẾT LUẬN .85 TÀI LIỆU THAM KHẢO .87 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt A ARFCN AGCH ABIS AUC AMPS B BER BCCH BSS BCH BTS BSIC BSSAP BS C CCCH CCS7 CM D DUP E ETSI EIR E-GSM F FDMA FCCH Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt Absolute Radio Frequency Channel Number Access Grant Channel Basic Abis interface and protocol Authentication Center Advanced mobile phone service Số kênh tần tuyệt đối Bit Error Rate Broadcast control channel Base Station Susystem Broadcast Channel Base Tranceiver Station Base Station Identity Code Base Station System Application Part Base Station Tỷ số lỗi bít Kênh thơng tin báo hiệu quảng bá Phân hệ trạm gốc Kênh quảng bá Trạm thu phát gốc Mã nhận dạng trạm gốc Phần ứng dụng hệ thống trạm gốc Common Control Channel Common Channel Signaling Connection Management Kênh điều khiển chung Hệ thống báo hiệu kênh chung Lớp quản lý nối thông Data User Part Phần người sử dụng số liệu Eutopean Telecommunication Standardisation Institute Equipment Identity Register Extended Global System for Mobile Communications Viện chuẩn hố viễn thơng Châu Âu Thanh ghi nhận dạng thiết bị GSM mở rộng Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần số Kênh hiệu chỉnh tần số Frequency Common Control Channel Kênh cho phép truy cập Thủ tục thâm nhập đường truyền Trung tâm nhận thực Hệ thống điện thoại di động tiên tiến Trạm sở FACCH Fast Associated Cotrol Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh FIFO G GoS GSM First In First Out Giải thuật vào trước trước Grade of Service Global System for Mobile Communications Cấp độ phục vụ Hệ thống thơng tin di động tồn cầu Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú Integrated Servises Digital Mạng số đa dịch vụ H HLR I ISDN Network IMEI ISUP L LAPD M MAC MS MSC MAHO MAP MM MTP O OSS OMC OSI P PSTN PLMN PIN PCH R International Mobile Equipment Identity ISDN User Part Số nhận diện phần cứng thiết bị di động Phần người sử dụng ISDN Link Access Procedures on the D channel Thủ tục truy cậo liên kết kênh D Media Access Control Lớp điều khiển truy nhập phương tiện Trạm di động Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động Chuyển giao có trợ giúp thiết bị di động Phần ứng dụng di động Lớp quản lý di động Phần truyền tin Mobile station Mobile Services Switching Center Mobile Asisted Handover Mobile Application Part Mobile Management Message Transfer Protocol Operation Station Susystem Phân hệ khai thác bảo dưỡng Operation and Maintenance Trung tâm khai thác bảo dưỡng Center Open Systems Interconnection Mơ hình lớp Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Public Land Mobile Network Personal Identity Number Paging Channel Mạng di động mặt đất công cộng Số nhận dạng cá nhân Kênh tìm gọi RACH RR S SE SS SIM SCH SACCH SDCCH SCCP T TDMA TCH TS TCH/F TCH/H TDM TUP TCAP TACS U UP V VLR Random Access Channel Radio Regulation Spectrum efficiency Switching Subsystem Subcriber identification module Synchronization Channel Slow Associated Cotrol Channel Stand alone Dedicated Control Channel Signaling Connection Control Part Kênh truy cập ngẫu nhiên Lớp quản lý tài nguyên vô tuyến Hiệu suất phổ Phân hệ chuyển mạch Modul nhận dạng thuê bao Kênh đồng Kênh điều khiển liên kết chậm Kênh báo hiệu thiết lập gọi Phần điều khiển nối thông báo hiệu Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian Traffic Channel Kênh lưu lượng Time Slot Khe thời gian Full-rate channel Kênh toàn tốc Half-rate channel Kênh bán tốc Time Division Multiple Ghép kênh phân chia theo thời gian Telephone User Part Phần người sử dụng điện thoại cố định Transaction Capabilities Phần ứng dụng khả giao Application Part dịch Total Access Communications Hệ thống thơng tin truy cập tồn Systems diện User part Phần người sử dụng Visiting Location Register Thanh ghi định vị tạm trú DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình vẽ Tên hình vẽ Số trang Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Mẫu tái sử dụng tần số K=3 K=4 Quan hệ loại lưu lượng Cấu trúc tổng quan hệ thống GSM Tổ chức tần số thời gian GSM 900MHz Đa truy nhập phân chia theo tần số Đa truy nhập phân chia theo tần số Phân lớp báo hiệu GSM 12 15 20 23 24 29 30 Hình 1.8 Hoạt động MS chế độ truyền thoại số liệu dùng TS Hoạt động MS chế độ truyền thoại số liệu dùng TS Chuyển giao cứng MS BSs Khả chuyển giao phụ thuộc vào cường độ tín hiệu độ trễ hai trọng số liền kề Mơ hình hệ thống chuyển giao thơng thường 32 Hình 1.9 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Sơ đồ chuyển đổi trạng thái Mơ hình hệ thống với chuyển giao có ưu tiên Hình 2.6 Sơ đồ chuyển đổi trạng thái Hình 2.7 Mơ hình hệ thống với ưu tiên hàng đợi cho chuyển giao Hình 2.8 Sơ đồ chuyển đổi trạng thái Hình 2.9 Mơ hình hệ thống Hình 2.10 Sơ đồ chuyển đổi trạng thái Hình 2.11 Mơ hình hệ thống với 02 hàng đợi cho chuyển giao Hình 3.1 Đường cong xác suất gán Hình 3.2 Đường cong xác suất chuyển giao Hình 3.3 Số chuyển giao trung bình theo giá trị trễ Hình 3.4 Các điểm chuyển giao theo tham số trễ Hình 3.5 Sự kết hợp điểm chuyển giao theo tham số trễ môi trường micro cell 38 40 42 49 49 51 51 53 54 55 56 61 80 81 82 82 84 MỞ ĐẦU Hệ thống thông tin di động khơng dây phát triển cách nhanh chóng năm gần, với quy mơ phủ sóng lượng khách hàng sử dụng Đối với công nghệ GSM, chuyển giao yếu tố quan tâm để đảm bảo chất lượng phục vụ khách hàng Thực tế cho thấy nhiều lý ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu, việc sử dụng người sử dụng Chính chuyển giao đem lại cảm giác liên tục cho thuê bao giải vấn đề lớn kỹ thuật để đảm bảo cho tồn hệ thống di động GSM hệ thống di động khác Di động đặc tính quan trọng hệ thống thông tin tổ ong không dây Thông thường, dịch vụ trì việc hỗ trợ chuyển giao từ ô đến ô khác Chuyển giao trình thay đổi kênh (tần số, khe thời gian, mã trải phổ, kết hợp chúng) với việc thay đổi kết nối thời trình thực gọi Điều thường xảy thuê bao qua vùng biên có suy giảm chất lượng tín hiệu kênh thời Chuyển giao chia làm hai loại rõ ràng, chuyển giao cứng mềm Chúng đặc trưng đặc tính “ cắt thiết lập gọi” “thiết lập trước cắt gọi” Trong chuyển giao cứng Tài nguyên sử dụng giải phóng trước tài nguyên sử dụng Đối với chuyển giao mềm, tài nguyên thời tài nguyên sử dụng trình chuyển giao Sơ đồ chuyển giao thiết kế không hiệu tạo lưu lượng báo hiệu lớn, làm giảm sút mạnh chất lượng dịch vụ Nguyên nhân chuyển giao vấn đề “sinh tử” hệ thống tổ ong ô cạnh dùng tập hợp tần số khác Việc thương lượng phải thực MS trạm sở BS phục vụ trạm sở có khả chuyển giao Các vấn đề liên quan khác định thực chuyển giao, chiến lược ưu tiên tải, ảnh hưởng lớn đến toàn thể hiệu mạng Chuyển giao cách trì gọi người sử dụng di chuyển khỏi vùng phủ sóng tế bào phục vụ Cuộc gọi phải chuyển mạch tới cell thay để cung cấp dịch vụ cách tự động không làm dịch vụ Đây q trình phức tạp địi hỏi đồng hoá kiện MS mạng Đặc biệt, việc cần định tuyến gọi tới cell trước chuyển giao bị ảnh hưởng Phải trì kết nối cũ kết nối báo thành cơng Thủ tục q trình chặt chẽ thời gian, đòi hỏi hoạt động phải diễn trước liên kết vô tuyến bị suy giảm đến mức gọi Mục đích luận án nghiên cứu chuyển giao thông tin di động không dây giải thuật chuyển giao cứng, vai trị to lớn hệ thống thơng tin di động nói chung hệ thống tổ ong GSM nói riêng Luận án bao gồm nội dung sau đây: Chương : Cơ hệ thống GSM Chương : Chuyển giao mạng di động khơng dây Chương 3: Thuật tốn chuyển giao cứng với sở định thời hiệu cao mạng tổ ong 76 Kết cho phép Ta phân tích hiệu thuật tốn chuyển giao sử dụng phép lấy trung bình cục theo mẫu Yi  k   Yi  kTs  cường độ tín hiệu thơ Trên thực tế trình xử lý Yi  k  chuỗi Markov bậc phát triển phần 3.4 suy quy trình tính số xác cho việc đánh giá hiệu thuật toán chuyển giao 3.3.2 Bộ định thời gian rớt gọi Khi dùng phép lấy trung bình cục bộ, cường độ tín hiệu sử lý tương đối, tính theo cơng thức: X  k   X i  k   X j  k  Một chuyển giao thuê bao di chuyển từ BSi đến trạm BSj cường độ tín hiệu xử lý xuống thấp giá trị đường trễ h j Ngược lại chuyển giao từ BSj đến BSi xuất X[k] vượt giá đường trị trễ hi Hiệu thuật toán chuyển giao dùng phép lấy trung bình cục thay cho trung bình theo hàm mũ tốt đáng kể có hiệu ứng góc Tuy nhiên để đạt số trung bình lần chuyển giao theo quỹ đạo cho trước phải dùng giá trị đường trễ cao dùng phép lấy trung bình cục Trong thực tế, dải động cường độ tín hiệu tương đối thường nhỏ giá trị trễ yêu cầu cho thuật toán, để thực định chuyển giao Để giải vấn đề này, ta giới thiệu định thời gian rớt gọi cho thuật tốn chuyển giao sở với trung bình cục Với thuật toán chuyển giao dựa định thời gian rớt gọi Khoảng định thời sử dụng số nguyên M Chú ý MS gán với BSi thời điểm k-1, chuyển giao đến BSj xuất thời điểm k X i l   j với l  k  M  1, , k Mặt khác chuyển giao đến BSj cường độ tín hiệu xử lý thấp giá trị ngưỡng trễ - h j với M khe thời gian liên tiếp Tương tự, lưu ý MS gán cho BSj thời điểm k-1, chuyển giao đến BSi xuất thời điểm k X l   l với l  k  M  1, , k 3.4 Phân tích hiệu chuyển giao 77 Trong phần này, ta suy biểu thức số đo hiệu chuyển giao, Các biểu thức tính tốn theo phương pháp số theo quy trình đệ quy 3.4.1 Việc gán cell xác suất chuyển giao Gọi Pi k  Pj k  xác suất mà MS gán với BSi BSj thời điểm k tương ứng Tương tự gọi xác suất chuyển giao thời điểm k từ BSi đến BSj từ BSj đến BSi Pij k  Pji k  Tiếp theo chúng phát triển quy trình đệ quy để phân tích thuật tốn chuyển giao dựa định thời nêu Quy trình thực tế có độ phức tạp tính tốn tính tốn chuyển giao thơng thường với phép lấy trung bình theo hàm mũ đề cập [26] Đầu tiên Ta giới thiệu tập hợp toán tử định nghĩa không gian hàm g : R  R  sau:  ( y)   g ( x) f k ( y / x)dx, I kg  J kg kg (3.10) ( y)   g ( x) f k ( y / x)dx, H ( y)   g ( x) f k ( y / x)dx, J (3.11) (3.12) Ở f k ( y | x) mật độ có điều kiện Y k  cho trước Y k 1  x Có thể chứng minh mật độ mật độ Gauss [26], [19] Lưu ý hiệu chuyển giao phép lấy trung bình cục phân tích cách xem xét dẫy cường độ tín hiệu thơ Y k  Đó chuỗi Markov bậc Ta định nghĩa tập hợp đệ quy hàm sau: hk , I m ( y)  I k hk , I m 1 ( y),  m  M , k  1, Với hk , I ( y)  f k ( y), k 1 Ở f k  y  mật độ biên Y k  , Ta định nghĩa: 78 ~ ~ hk , I m ( y)  I k hk 1, I m 1 ( y), ~ ~ hk , J m ( y)  J k hk 1, J m 1 ( y), 1 m  M, Với M ~ hk , I ( y)  H kqk ( y )   J kg m  ( y), k 1, J m 1 M ~ hk , J ( y)  hk , I M ( y )  H kqk ( y)   I kg m  ( y ), k 1, I m 1 M M q k ( y)  hk 1, I M ( y)   I kg m  ( y),   J kg m  ( y), Ở m 1 k 1, I m 1 k 1, I Hàm g km,I  y  g km, J  y  định nghĩa đệ quy sau: g kM, I  ( y)  J kg M 1 ( y k )  H kqk 1 ( y) k 1, J g kM, J  ( y)  I kg M 1 ( y k )  H kqk 1 ( y)  H k hk 1, I M ( y) k 1, I Và g kM, I  ( y)  I kg m 1 ( y k )  J kg m 1 ( y k ) k 1, I k 1, J g kM, J  ( y)  J kg m 1 ( y k )  I kg m 1 ( y k ) k 1, J k 1, I Với k  m  m  M Với định nghĩa này, ta thu xác suất gán cell Pi k  xác suất chuyển giao Pij k  Tóm lại Ta dùng kết sau đây: Bổ đề 1: M 1 M 1 Pi k     hk*, I m ( y)dy   qk ( y)dy    hk*, J m ( y)dy m 1 I H m 1 J k 1 Bổ đề 2: Pij k    hk*, J M ( y)dy , J k2 Xác suất gán Pj  k  đạt từ Pj  k  =1- Pi  k  xác suất chuyển giao Pji  k  đạt cách đảo ngược vai trò I J định nghĩa hàm đệ quy gán 79 3.4.2 Số đo hiệu trình chuyển giao Một tiêu chuẩn để đánh giá hiệu chuyển giao điểm chuyển giao C Nó định nghĩa điểm đường thẳng quỹ đạo nối BSi BSj xác suất MS gán đến BSi thấp 0,5 C d S arg min1  k  K ; Pi k   0,5, (3.13) Ở K số mẫu dọc theo chiều dài quỹ đạo Điểm giao cắt mức độ tốt kế hoạch chuyển giao, điều khiển độ linh động người sử dụng để giữ cỡ cell nhỏ Chuyển giao gây trễ điển hình dẫn đến xác suất ngừng lớn Do điểm chuyển giao xa vị trí lý tưởng có nhiều gọi bị rớt nhiều hơn, can nhiễu đưa vào mạng Tiêu chuẩn quan trọng thứ để đánh giá hiệu chuyển giao số trung bình chuyển giao xuất MS di chuyển dọc theo quỹ đạo ấn định Số trung bình chuyển giao số thị cho biết số lượng báo hiệu cần thiết để trì kết nối MS di chuyển Gọi N ho số lần chuyển giao xẩy MS di chuyển theo quỹ đạo gán cho Với trạm tham gia chuyển giao BSi BSj số lượng trung bình chuyển giao tính tốn bởi:   K E N h0   ( Pij k  Pji k ).K (3.14) K 1 3.5 Kết tính tốn số Hình 3.1- 3.4 trình bầy kết hiệu suất chuyển giao cho thí dụ mạng tổ ong ([25],[26]) Những cell mạng xếp theo cấu trúc lục giác khoảng cách trạm gần kề D=2000m Các tham số truyền tín hiệu thiết lập sau: i  30dB, vi  0dB,  w  6dB, d0  20, d s  1m MS giả sử di chuyển dọc theo i quỹ đạo đường thẳng trạm BSi BSj với tốc độ không đổi 2m/s Khoảng lấy mẫu  s = 0.5 s Theo chuẩn GSM, khoảng cách lấy mẫu tương ứng d s  1m 80 Hình 3.1 3.2 trình bầy xác suất gán cell chuyển giao cho MS ứng dụng thuật toán chuyển giao dựa định thời di chuyển dọc theo đường thẳng ấn định Trong trường hợp tham số bộ định thời rớt gọi thiết lập M=10 Nhận xét đường cong xác suất gán cell thu từ việc phân tích Ta gần xác với kết từ mơ Cách tiếp cận theo cách giải tích Ta đạt không bao gồm phương thức xấp xỉ Nó thực thay phương pháp mơ Đặc biệt kiện ta quan tâm xuất với xác suất nhỏ Hình 3.2 minh họa điều này, xác suất chuyển giao đạt từ phép tích giải tích 95% khoảng tin cậy đạt từ mơ Trong trường hợp này, số lượng lớn mô yêu cầu để đạt độ tin cậy hình vẽ 81 Hình 3.3 3.4 đường cong hiệu chuyển giao thuật toán chuyển giao dựa định thời gian với giá trị khác tham số thời gian rớt gọi Ví dụ M=7,9,10,12,15 Để so sánh với đường cong hiệu thuật tốn chuyển giao thơng thường với thuật tốn trung bình theo hàm số mũ trình bầy trường hợp hệ số suy hao cửa sổ trung bình theo hàm mũ thiết lập dav  10m Hình 3.3 đường cong số trung bình chuyển giao theo tham số trễ Như mong đợi, số trung bình chuyển giao giảm tham số M định thời tăng Do số trung bình nhỏ chuyển giao đạt cách tăng giá trị tham số M tốt tăng mức trễ Đại lượng thường xuyên bị ràng buộc giới hạn thực tế cường độ tín hiệu, hình 3.4 điểm chuyển giao theo tham số trễ Trở lại, ta lưu ý việc xác định điểm chuyển giao hiệu chỉnh cách thay đổi tham số M thay đổi mức trễ Đặc biệt với M=7 thuật toán chuyển giao dựa sở định thời đạt điểm chuyển giao lớn 30m nhỏ thuật toán chuyển giao cứng thơng thường sử dụng trung bình theo hàm số mũ Điểm chuyển giao (m) 82 83 Độ lợi hiệu đạt từ việc sử dụng kỹ thuật trung bình cục có hiệu mơi trường vi tế bào cỡ tế bào nhỏ MS di chuyển với tốc độ cao Hình 3.5 cân nhắc số trung bình chuyển giao điểm chuyển giao mơi trường vi tế bào tầm nhìn thẳng chuyển giao khơng tầm nhìn thẳng Trong bối cảnh này, trạm gốc tách biệt khoảng cách 500m theo cấu hình kiểu nhà cao tầng, thuê bao di động di chuyển với vận tốc không đổi 14m/s Đối với trường hợp LOS chuyển giao, th bao di động ln ln trì LOS với trạm phục vụ trạm thay Ngược lại, NLOS chuyển giao xuất thuê bao di động LOS với trạm phục vụ trạm thay có thành phần LOS từ trạm gốc thứ NLOS chuyển giao xuất gọi hiệu ứng góc Khi thuê bao di động di chuyển quanh góc cạnh môi trường vi tế bào đô thị, tín hiệu suy giảm từ 20-30 dN khoảng cách 10m Ở hình 3.5, ta nhận thấy với thuật toán chuyển giao kinh điển, khoảng cách điểm cắt ngang tương ứng đạt nhỏ 302m cho NLOS chuyển giao 318m cho LOS chuyển giao Khi tính trung bình cụ thực hiện, điểm cắt gần với chỗ ngoặt đường cong chuyển giao khoảng 255m trường hợp Điều cho thấy có cải thiện đáng kể việc trễ chuyển giao gần trì số lượng chuyển giao bình quân Trong hình 3.5, tham số thời gian rớt đặt =1 để mô tả trị số độ lợi đạt kỹ thuật trung bình cục Sử dụng thuật toán chuyển giao dựa số thời gian đề xuất, việc cân nhắc điểm cắt số lượng trung bình chuyển giao điều chỉnh việc tinh chỉnh cỡ thông số M thời gian rớt gọi M Điểm chuyển giao (m) Điểm chuyển giao (m) 84 Tóm tắt: Phần giới thiệu thuật toán chuyển giao cứng sử dụng trung bình cục thời gian rớt gọi Trung bình cục cải thiện đáng kể thực chuyển giao môi trường vi tế bào việc làm giảm tầm ảnh hưởng hiệu ứng góc Bằng việc sử dụng thời gian rớt gọi, ưu điểm trung bình cục đạt mà không cần thiết phải sử dụng giá trị trễ lớn 85 KẾT LUẬN Trong hệ thống thông tin di động không dây, chuyển giao yếu tố sống cịn với cơng nghệ di động khơng ngoại trừ cơng nghệ GSM Thuật tốn chuyển giao cứng đóng vài trị to lớn giải việc cải tiến chất lượng mạng lưới hài lòng người sử dụng Việc nghiên cứu chuyển giao cứng mạng di động GSM cần thiết có ý nghĩa thực tiễn cao Chính em chọn đề tài “ Kỹ thuật chuyển giao cứng mạng thông tin di động GSM” Luận văn nghiên cứu số kỹ thuật chuyển giao đề cập sâu tới vấn đề chuyển giao cứng thông tin di động GSM Luận văn trình bầy vấn đề sau:  Giới thiệu hệ thống GSM:  Vài nét hệ thống tổ ong  Tổng quan hệ thống thông tin di động  Chuyển giao mạng động không dây Các khái niệm chuyển giao hệ thống vô tuyến tổ ong di động giới thiệu Một vài mơ hình lưu lượng khác mô tả thảo luận vắn tắt Sơ đồ chuyển giao thông thường hệ thống lưu lượng đơn ví dụ, sơ đồ khơng ưu tiên, sơ đồ ưu tiên, sơ đồ hàng đợi gọi chuyển giao, sơ đồ hàng đợi gọi chuyển giao gọi khởi thảo tóm tắt chương Hai sơ đồ chuyển giao có khơng có thủ tục thực quyền ưu tiên mạng di động không dây cho số liệu thoại  Thuật toán chuyển giao cứng với sở định thời hiệu cao mạng tổ ong Thuật tốn chuyển giao cứng sử dụng trung bình cục thời gian rớt gọi Trung bình cục cải thiện đáng kể thực chuyển giao môi trường vi tế bào việc làm giảm tầm ảnh hưởng hiệu ứng góc Bằng việc sử dụng thời gian rớt gọi, ưu điểm trung bình cục đạt mà không cần thiết phải sử dụng giá trị trễ lớn Vấn đề định 86 cỡ cho thuật toán chuyển giao đề xuất để lựa chọn giá trị trễ khoảng định thời gian rớt gọi để đạt cân nhắc mong muốn điểm cắt số lượng trung bình chuyển giao Điều đơn giản thuật toán chuyển giao truyền thống, thuật tốn địi hỏi việc điều chỉnh tham số trung bình 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt: Vũ Đức Thọ (1997), “Thông tin di đống số Cellular” Nguyễn Phạm Anh Dũng (1999), “Thông tin Di động GSM” Tài liệu tiếng 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 88 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 IEEE 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 Handoff Algorithms,” 89 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 174-179, 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 Stăuber, Principles of Mobile Communication, Kluwer Academic Press, 1996 33 M D Austin and G L Stuber, “Velocity adaptive handoff algorithms for microcellular systems,” IEEE Trans Vehicular Technology, vol 43, pp 549-561, August 1994 90 ... chuyển giao cứng chuyển giao mềm, thông thường chuyển giao cứng chia nhỏ thành hai kiểu chuyển giao khác nhau: chuyển giao ô chuyển giao Chuyển giao mềm phân thành hai dạng khác nhau: chuyển giao mềm... đường chuyển giao mềm Trong chương Ta tập trung chủ yếu vào chuyển giao cứng 40 BS1 MS BS2 a Trước chuyển giao BS1 MS BS2 b Sau chuyển giao Hình 2.1 Chuyển giao cứng MS BSs Một chuyển giao cứng. .. chuyển giao Thời gian chuyển giao định chuyển giao thực chuyển giao GSM chuyển mạch kênh xấp xỉ giây 2.4.3 Chuyển giao điều khi? ??n MS: Trong chuyển giao điều khi? ??n MS, MS hoàn toàn điều khi? ??n q