Ứng dụng công nghệ d2d trong hệ thống IOV

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Ứng dụng công nghệ D2D hệ thống IOV NGUYỄN VĂN CẢNH Canh.NVCB180167@sis.hust.edu.vn Ngành: Điện tử - Viễn thông Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Ngọc Văn Viện: Điện tử - Viễn thông HÀ NỘI, 06/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Ứng dụng công nghệ D2D hệ thống IOV NGUYỄN VĂN CẢNH Canh.NVCB180167@sis.hust.edu.vn Ngành: Điện tử - Viễn thông Giảng viên hướng dẫn: Viện: TS Nguyễn Ngọc Văn Điện tử - Viễn thơng HÀ NỘI, 06/2020 Chữ ký GVHD CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn : Nguyễn Văn Cảnh Đề tài luận văn: Ứng dụng công nghệ D2D hệ thống IOV Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông (KH) Mã số SV: CB180167 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 06 tháng 07 năm 2020 với nội dung sau: - Thêm phần cam đoan - Viết lại phần chương 3, làm rõ IOV luận văn - Kết luận chương Ngày 10 tháng 07 năm 2020 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Văn Cảnh, mã số học viên CB180167, học viên lớp 18BKTVT.KH, khóa 2018B Người hướng dẫn TS Nguyễn Ngọc Văn Tôi xin cam đoan tồn nội dung trình bày luận văn Ứng dụng công nghệ D2D hệ thống IOV kết trình tìm hiểu nghiên cứu Các liệu nêu luận văn hồn tồn trung thực Mọi thơng tin trích dẫn tuân thủ quy định sở hữu trí tuệ, tài liệu tham khảo liệt kê rõ ràng Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm với nội dung viết luận văn Hà Nội, ngày 10 tháng 07 năm 2020 Người cam đoan Nguyễn Văn Cảnh LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ cách hoàn chỉnh trọn vẹn, phấn đấu nỗ lực thân, giảng dạy, hướng dẫn nhiệt tình Thầy, Cơ, cộng với ủng hộ gia đình bạn bè suốt thời gian học tập nghiên cứu thực luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn đến TS Nguyễn Ngọc Văn, người hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn cách chi tiết cẩn thận để hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn tồn thể q thầy Viện Điện tử - Viễn thông - Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội năm học vừa qua truyền đạt kiến thức quý báu, kinh nghiệm thực tế tạo điều kiện thuận lợi để học viên hồn thành tốt chương trình học Học viên Nguyễn Văn Cảnh TĨM TẮT LUẬN VĂN Nội dung luận văn trình bày ba chương, giới thiệu tổng quát hệ thống thông tin di động công nghệ quan trọng theo thời kì phát triển Đặc biệt sâu vào công nghệ D2D giải vấn đề tối ưu tài nguyên vô tuyến tăng cường D2D mạng V2V, cụ thể: Chương luận văn giới thiệu số công nghệ tiên tiến theo lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động Các công nghệ đời thực mục tiêu mở rộng dung lượng hệ thống, tối ưu hóa nguồn tài nguyên vô tuyến, tăng tốc độ truyền liệu, hạn chế nhiễu Trong đó, D2D đề xuất công nghệ quan trọng hỗ trợ mạng di động hệ Chương luận văn trình bày kỹ thuật quan trong mạng D2D Phát thiết bị gần chức cốt lõi hệ thống D2D, cho phép thiết bị thụ động liên tục tìm kiếm thiết bị người dùng khác khoảng cách vật lý định trước đưa chế lựa chọn kết nối Cơ chế lựa chọn định thiết bị giao tiếp phương thức truyền thống, giao tiếp phương thức trực tiếp phù hợp với yêu cầu người dùng Trong chương vấn đề quản lý tài nguyên vô tuyến đưa thảo luận Chương đưa số đề suất giải vấn đề tối ưu tài nguyên vô tuyến tăng cường D2D mạng V2V Trước tiên trình bày phương pháp để chuyển đổi yêu cầu độ trễ độ tin cậy thực tế truyền thông V2V thành ràng buộc tối ưu hóa tính tốn từ CSI Tuy nhiên, cần phải sửa đổi để phục vụ cho yêu cầu cụ thể V-UEs Hơn nữa, đề xuất thuật tốn SOLEN để giải vấn đề tối ưu hóa hiệu suất VUEs C-Ues mạng Cuối chương kết mô đánh giá hiệu suất đạt trường hợp khác HỌC VIÊN Nguyễn Văn Cảnh THESIS ABSTRACT The main content of the thesis is presented in three chapters, giving an overview of the mobile information system of important technologies for each developing period; especially, going into D2D technology and solving the problem of optimizing radio resources when enhancing D2D in V2V network Details as below: Chapter introduced some advanced technologies according to the development history of mobile communication systems These technologies were introduced to expand system capacity, optimize radio resources, increase data transmission speed, limit interference In which, D2D is proposed as an important technology supported by the next generation mobile networks Chapter presented the key techniques in the D2D network Device detection is almost a basic and core function in a D2D system, it allows a passive device to search for other user devices over a certain physical distance constantly before giving the mechanism of choice and connection The choice mechanism will determine when devices communicate in traditional mode or in direct mode is appropriate to user requirements In this chapter, radio resource management is also discussed Chapter offered some suggestions for radio resource optimization when enhancing D2D in a V2V network Firstly, it presented a method to convert the actual lags and reliability requirements of V2V communication into optimization constraints that can be calculated from CSI However, it needs to be modified to serve for the specific requirements of V-Ues Moreover, we have proposed a SOLEN algorithm to solve the problem of optimizing the performance of both VUes and C-Ues in the network At the end of this chapter is the result of simulation that evaluate the performance achieved in different cases HỌC VIÊN Nguyễn Văn Cảnh MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Hệ thống thông tin di dộng 1.2 Các công nghệ mạng thông tin di động 1.2.1 Công nghệ tƣơng tự AMPS hệ thứ (1G) 1.2.2 Công nghệ GSM hệ thứ hai (2G) 1.2.3 Công nghệ MIMO-OFDM hệ thứ ba (3G) 1.2.4 Công nghệ D2D hệ thứ tƣ (4G) 11 1.3 Nội dung nghiên cứu 20 1.4 Kết luận chƣơng 21 CHƢƠNG CÁC CÔNG NGHỆ QUAN TRỌNG TRONG D2D 22 2.1 Giới thiệu chung 22 2.2 Phát thiết bị 22 2.2.1 Yêu cầu kịch ứng dụng 23 2.2.2 Tiến trình tiêu chuẩn hóa 23 2.2.3 Phát thiết bị tăng cƣờng D2D có mạng LTE-A hỗ trợ 24 2.3 Cơ chế lựa chọn cách kết nối D2D mạng 33 2.3.1 Cơ chế lựa chọn 33 2.3.2 Các cách kết nối D2D mạng 36 2.4 Quản lý nguồn tài nguyên 37 2.5 Kết luận chƣơng 39 CHƢƠNG TỐI ƢU TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN KHI TĂNG CƢỜNG D2D TRONG MẠNG V2V 40 3.1 Giới thiệu chung 40 3.2 Mơ hình hệ thống 44 3.2.1 Mơ hình chung hệ thống 44 i 3.2.2 Quy mô thời gian thu hút kênh cho RRM 46 3.3 Yêu cầu V-UE C-UE 47 3.3.1 Yêu cầu V-UE 47 3.3.2 Yêu cầu C-UE 50 3.4 Các phƣơng trình tốn học 50 3.5 Các giải pháp quản lý tài nguyên vô tuyên 52 3.5.1 Thuật toán đƣợc đề xuất SOLEN 53 3.5.2 Áp dụng [54] cho V2V dựa D2D 59 3.6 Đánh giá hiệu suất 59 3.6.1 Kịch thông số 59 3.6.2 Đo lƣờng hiệu suất phƣơng pháp đƣờng 61 3.6.3 Kết mô 62 3.7 Kết luận chƣơng 67 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 ii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Kết nối liên tục mạng Hình 2: Dải tần hệ thống GSM Hình 3: Các chế độ MIMO LTEAdvanced Hình 4: Các chế độ truy nhập kênh vô tuyến 10 Hình 5: Các trƣờng hợp sử dụng D2D 13 Hình 6: Truyền thơng D2D băng ngồi băng 14 Hình 7: Thủ tục chuyển giao kênh 16 Hình 1: Minh họa phát thiết bị liên lạc D2D hệ thống LTEAdvanced 22 Hình 2: Cơ chế phân bổ tài nguyên đƣợc đề xuất 28 Hình 3: Giải pháp truyền sóng DDP mới, (a) Giải pháp truyền sóng I≥J DDP (b) Giải pháp truyền sóng I≤J DDP 31 Hình 4: Phƣơng pháp phát thiết bị đề xuất 32 Hình 5: Phân bổ SINR truyền thông với phƣơng thức khác L=5m 34 Hình 6: Phân bổ SINR truyền thơng với phƣơng thức khác L=15m 34 Hình 7: Phân bổ SINR truyền thông với phƣơng thức khác L=30m 35 Hình 8: Phân bổ SINR truyền thông với phƣơng thức khác L=45m 35 Hình 9: Các giao tiếp D2D chuẩn 3GPP 37 Hình 1: RB hai chiều cho RRM 45 Hình 2: Giao thoa V2V tế bào di động 46 Hình 3: CDF giới hạn 63 Hình 4: Tổng tỷ lệ C-UEs F = 4, M^'=1, E_(m^')^'=4, K^'=2 E_(k^' )=2 63 Hình 5: F=100, M^'=5, E_(m^')^'=20, K^'=10 E_(k^' )=2 (a) tổng tỷ lệ CUEs (b) CDF bits đƣợc truyền vòng ms cho V-UE 64 Hình 6: Tổng tỷ lệ C-UEs so với số lƣợng V-UEs F=100, M^'=5, E_(m^')^'=20, E_(k^' )=2 (a) Tổng tỷ lệ C-UEs (b) phóng to 64 Hình 7: Cơng suất truyền trung bình UE so với số lƣợng V-UEs F=100, M^'=5, E_(m^')^'=20, E_(k^' )=2 (a) Cơng suất truyền trung bình V-UE (b) Cơng suất truyền trung bình C-UE 65 iii Cuối cùng, đơn vị thời gian lên kế hoạch (tức là, khoảng thời gian RB) 0,5 ms thang thời gian RRM 100 ms 3.6.2 Đo lƣờng hiệu suất phƣơng pháp đƣờng Chúng đánh giá dựa bốn số liệu:  Tỷ lệ tổng C-UEs bỏ qua SSF, tức là, giá trị mục tiêu (3.12)  Truyền công suất V-UE C-UE  Hàm phân phối tích lũy (CDF) tỷ lệ tổng C-UEs  CDF bit đƣợc truyền V-UE vòng ms, tức LHS bất đẳng thức bên trong (3.1) Hai số liệu cuối đƣợc đánh giá xem xét SSF mô Hơn nữa, so sánh SOLEN V2V- [54] với phƣơng pháp sau 1) Sửa đổi- [50] Trong [50] eNB chọn C-UE có mức tăng kênh mong muốn cao để chia sẻ RB với V-UE chịu nhiễu thấp từ C-UE Phƣơng thức đƣợc thực thi với công suất tối đa Để phù hợp với sơ đồ vào khung chúng tôi, trƣớc tiên sử dụng khái niệm Sub-C-UE Sub-V-UE thay C-UE V-UE Ngoài ra, để đáp ứng ràng buộc SINR cho Sub-V-UE, cần giảm công suất phát C-UE tƣơng ứng ràng buộc SINR đƣợc thỏa mãn 2) Sửa đổi- [54] Trong [54] sơ đồ ba bƣớc đƣợc rút để tối đa hóa tốc độ tổng C-UEs V-UEs Ở đây, thay C-UEs V-UEs phụ C-UE Sub-V-UE tƣơng ứng 3) SRBP [46] Trong [46] trƣớc tiên, đƣợc xuất phát từ giới hạn xác suất ngừng hoạt động (3.1) sử dụng thông tin kênh thay đổi chậm Hơn nữa, tƣơng tự nhƣ SOLEN, đƣợc đề xuất sơ đồ SRBP hai giai đoạn, kế hoạch phân tách phân bổ RB kiểm sốt cơng suất Tuy nhiên, giai đoạn phân bổ RB, công suất đƣợc phân bổ cho V-UE C-UE RB đƣợc sử dụng 4) Giải pháp tối ƣu cho vấn đề (3.12), đạt đƣợc cách trƣớc tiên tiến hành tìm kiếm tồn diện tất khả phân bổ RB, sau thực 61 phân bổ công suất tối ƣu cho kết phân bổ RB Do độ phức tạp tăng theo cấp số nhân nó, chúng tơi mơ giải pháp tối ƣu cho F = Kết mô 3.6.3 Dựa yêu cầu đƣợc định METIS [39], chúng tơi có , nghĩa độ tin cậy truyền 99,999%) (nghĩa yêu cầu độ trễ ms) Nhƣ phân tích mục 3.3.1, mối quan hệ ̅ đƣợc suy từ (3.8) thơng qua phƣơng pháp MC Sau đƣợc tính tốn thơng qua (3.10) Theo cách này, số giá trị có ̅ [ ] {2, 32.6}, {3, 23.2}, {4, 18.2} , {5, 14.9}, {6, 12.5}, {7, 10.8}, {8, 9.3}, {8, 9.3} {10, 7.2} Hãy nhớ lại ràng buộc (3.10) có đƣợc dựa bổ đề Do trƣớc tiên đánh giá độ chật căng giới hạn đƣợc đƣa bổ đề Để làm nhƣ vậy, so sánh CDFs biến ngẫu nhiên ∑ ∑ in (1), tƣơng ứng với xác suất điện thực tế, ̅| | {| | } đƣợc đƣa giới hạn (3.3), giới hạn đƣợc đề xuất [46] Kết số đƣợc hiển thị hình 3.3 cho thấy tính hợp lệ ràng buộc xuất phát từ bổ đề cải thiện so với ràng buộc có đƣợc trình bày [46] Hình 3.4 so sánh tỷ lệ tổng C-UEs sơ đồ khác F = 4, đƣợc vẽ để hiển thị khoảng cách hiệu suất với giải pháp tối ƣu Các số nhãn biểu thị tỷ lệ đạt đƣợc SSF không đƣợc tính đến Nói cách khác, tốc độ kiến thức kênh đƣợc sử dụng bốn phƣơng pháp RRM khớp với kênh thực tế mơ Ngồi ra, đƣờng cong CDF hiển thị tốc độ tổng C-UEs SSF tham gia vào kênh mô Có thể thấy chƣơng trình RRM dài hạn không phát sinh khác biệt lớn hiệu suất trung bình đƣợc áp dụng cho kênh thực tế với hiệu ứng SSF Liên quan đến việc đánh giá phƣơng pháp khác nhau, hiệu suất SOLEN SRBP đạt đƣợc giải pháp tối ƣu thiết lập V2V- [54] thể giảm nhẹ Mặt khác, Sửa đổi- [50] Sửa đổi- [54] mang lại tỷ lệ tổng xấu đáng kể, 62 điều cho thấy không hiệu việc áp dụng trực tiếp sơ đồ D2D vào truyền thơng V2V Hình 3: CDF giới hạn Bây xem xét kịch thực tế với F = 100 Ở xác định tải lƣu lƣợng số lƣợng V-UE Đối với tình tải thấp, tức là, hình 3.5(a) hình 3.5(b) minh họa hiệu suất C-UEs V-UEs tƣơng ứng Hình 4: Tổng tỷ lệ C-UEs F = 4, M^'=1, E_(m^')^'=4, K^'=2 E_(k^' )=2 Trong hình 3.5(a), tỷ lệ tổng CDFs C-UEs đƣợc đánh giá Bằng cách so sánh số nhãn đƣờng cong CDF, lần chứng minh kế hoạch RRM dài hạn mang lại kết hiệu có hiệu ứng SSF Ngồi ra, so với V2V- [54], SRBP SOLEN, đƣợc thay đổi- [50] đƣợc thay đổi [54] rõ ràng làm giảm hiệu suất không phù hợp 63 mơ hình chúng truyền thơng V2V dựa D2D Hơn nữa, SOLEN cho thấy vƣợt trội chút so với SRBP V2V- [54] Hình 5: F=100, M^'=5, E_(m^')^'=20, K^'=10 E_(k^' )=2 (a) tổng tỷ lệ C-UEs (b) CDF bits đƣợc truyền vòng ms cho V-UE Hình 3.5(b) hiển thị CDF bit đƣợc truyền vịng 5ms cho V-UE Có thể thấy ràng buộc xác suất ngừng hoạt động thể yêu cầu QoS V-UE đƣợc đáp ứng cho tất năm sơ đồ Chúng nhấn mạnh thực tế không cần vƣợt yêu cầu V-UE Thật vậy, thực tế Sửa đổi- [50] Đƣợc thay đổi- [54] thực điều mức độ cao V2V- [54], SRBP SOLEN giải thích tỷ lệ tổng C-UE họ hình 3.5(a) Hình 6: Tổng tỷ lệ C-UEs so với số lƣợng V-UEs F=100, M^'=5, E_(m^')^'=20, E_(k^' )=2 (a) Tổng tỷ lệ C-UEs (b) phóng to Tiếp theo, tốc độ tổng C-UEs đƣợc vẽ hình 3.6 liên quan đến tải khác mạng lƣới, tức là, giá trị khác K' Nhƣ đƣợc biểu thị hình 3.6(a), so với thuật toán đƣợc đề xuất cho mạng D2D truyền thống (tức là, Sửa đổi- [50] Sửa đổi- [54]), SOLEN đƣợc đề xuất cho 64 thấy cải thiện hiệu suất đáng kể độ bền tốt cho tải mạng Kết lần cho thấy cần thiết phải xem xét cẩn thận áp dụng mạng D2D vào giao tiếp truyền thông Hơn nữa, ba thuật toán đƣợc thiết kế cho truyền thơng V2V dựa D2D đƣợc đánh giá hình 3.6(b), SOLEN thể vƣợt trội nhẹ Ngoài ra, SOLEN hoạt động tốt có độ phức tạp tính tốn cao V2V- [54] SRBP phân bổ công suất giai đoạn thứ hai, vấn đề phân bổ công suất đƣợc phân tách thành tốn đƣợc giải song song Hơn nữa, K' thay đổi từ 10 đến 50, thỏa mãn yêu cầu V-UE không bị ảnh hƣởng Đặc biệt, đƣờng cong CDF bit đƣợc truyền vòng 5ms cho V-UE tƣơng tự nhƣ đƣờng cong đƣợc hiển thị hình 3.5(b), khơng đƣợc bao gồm giới hạn không gian Lý coi yêu cầu QoS V-UE ràng buộc vấn đề tối ƣu hóa (3.12) khiến chúng có mức độ ƣu tiên cao so với tốc độ tổng C-UE Hình 7: Cơng suất truyền trung bình UE so với số lƣợng V-UEs F=100, M^'=5, E_(m^')^'=20, E_(k^' )=2 (a) Cơng suất truyền trung bình V-UE (b) Cơng suất truyền trung bình C-UE Hình 3.7(a) hình 3.7(b) cho thấy cơng suất truyền trung bình theo K' V-UE C-UE, tƣơng ứng Đầu tiên, từ hình 3.7(a), thấy cơng suất truyền V-UE Sửa đổi- [54] Sửa đổi- [46] đạt mức tối đa, tức 24dBm, với tất Trong đó, cơng suất truyền V-UE sơ đồ RRM V2V- [54], SRBP [46] SOLEN nhỏ 24 dBm, thuật tốn SOLEN đề xuất mang lại công suất thấp Do năm sơ đồ có u cầu QoS V-UEs, nên cơng suất truyền V-UE thấp hàm ý hiệu 65 lƣợng tốt Ngồi ra, cơng suất truyền V2V- [54] SRBP [46] thay đổi đôi chút so với giá trị khác K', công suất SOLEN gần nhƣ không đổi so với K' tăng, cho thấy độ mạnh tải mạng Thứ hai, nói đến cơng suất truyền trung bình C-UEs, nhƣ đƣợc biểu thị hình 3.7(b), V2V- [54], SRBP [46] SOLEN đạt đƣợc công suất tối đa chúng, tức 24dBm Điều có nghĩa tổng tỷ lệ C-UE ba thuật tốn đƣợc tối đa hóa nhiều tốt Tuy nhiên, Sửa đổi- [54] Sửa đổi- [50] thể cơng suất truyền tải chút Điều C-UEs hai sơ đồ phải hy sinh công suất phát để đảm bảo yêu cầu V-UE, lần cho thấy tính khơng hiệu phần mở rộng khơng phức tạp áp dụng phƣơng thức D2D vào truyền thơng V2V Hình 8: CDF cơng suất phát V-UE so với số lƣợng V-UEs F=100, M^'=5, E_(m^')^'=20, K^'=30 E_(k^' )=2 Ngồi ra, CDF cơng suất truyền V-UE, đƣợc hiển thị hình 3.8 cho K'= 30 Nhƣ đƣợc hiển thị hình 3.8, cơng suất truyền V-UE cho sơ đồ RRM Sửa đổi- [54] Sửa đổi- [50] liên tục 24dBm, CDF tƣơng ứng chúng hàm bƣớc với 'bƣớc' 24dBm Ngoài ra, nhƣ đƣợc minh họa đƣờng cong CDF, SOLEN đƣợc đề xuất thể hiệu lƣợng tốt Trên thực tế, đánh giá CDF công suất truyền V-UE, cho K' khác nhau, tức là, 10 ≤ ≤ 50, thu đƣợc kết mô gần nhƣ giống hệt với trƣờng hợp K' = 30 Do chúng tơi bao gồm hình 3.8 làm ví dụ 66 Hình 3.9 cho thấy tác động RRM Hãy nhớ lại tăng việc thực kế hoạch khác cho ̅ khác Nói chung, việc gây cơng suất truyền V-UE RBs đƣợc sử dụng ̅ bị giảm, dẫn đến tốc độ tăng RB C-UE tƣơng ứng Mặt khác, tăng ngụ ý nhiều RBs C-UEs phải chịu can thiệp V- UEs Do đó, khơng rõ ràng giá trị mang lại hiệu suất tốt tốc độ tổng C-UEs, thay đổi dựa tham số hệ thống khác Tuy nhiên, điều đƣợc biểu thị hình 3.9(a) SOLEN thống trị sửa đổi- [50] sửa đổi- [54] dƣới nhiều khả khác Hơn nữa, nhƣ đƣợc minh họa hình 3.9(b), so sánh với V2V- [54], SRBP SOLEN mạnh mẽ thay đổi Cuối nhƣng không phần quan trọng, SOLEN vƣợt trội tất đề án khác cho thấy kết hứa hẹn Hình 9: Tốc độ tổng C-UEs so với số RBs V-UE F=100, M^'=5, E_(m^')^'=20, K^'=10 (a) Tổng tỷ lệ C-UEs (b) phóng to 3.7 Kết luận chƣơng Do tƣơng đồng yêu cầu QoS ứng dụng V2V lợi ích giao tiếp D2D, liên kết D2D trực tiếp yếu tố hứa hẹn cho truyền thông V2V miễn RRM đƣợc tiến hành cách cẩn thận Trong chƣơng này, trƣớc tiên trình bày phƣơng pháp để chuyển đổi yêu cầu độ trễ độ tin cậy thực tế yêu cầu truyền thông V2V thành ràng buộc tối ƣu hóa đƣợc tính tốn từ CSI thay đổi chậm Việc chuyển đổi cho phép áp dụng số sơ đồ D2D định cho truyền thông V2V Tuy nhiên, cần phải đƣợc 67 sửa đổi để phục vụ cho yêu cầu cụ thể V-UEs Hơn nữa, xây dựng vấn đề để tối ƣu hóa hiệu suất V-UEs C-UEs đề xuất thuật toán SOLEN để giải vấn đề Bằng cách đó, tốc độ tổng C-UEs đƣợc tối đa hóa điều kiện thỏa mãn ràng buộc V-UEs Kết số xác nhận thiết kế RRM cẩn thận cần thiết áp dụng mạng D2D vào giao tiếp V2V Hơn nữa, chƣơng trình SOLEN đề xuất cho thấy hiệu suất đầy hứa hẹn Trong tƣơng lai, nới lỏng hạn chế cách cho phép nhiều V-UE chia sẻ RB chung Bằng cách đó, số lƣợng V-UE đƣợc hỗ trợ đƣợc cải thiện Tuy nhiên, tính khơng trực giao có VUE yêu cầu thiết kế RRM phức tạp 68 KẾT LUẬN Nội dung luận văn trình bày số vấn đề quan trọng mà gặp phải triển khai công nghệ D2D mạng di động Một số công nghệ tiên tiến theo lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động đƣợc giới thiệu Các công nghệ đời thực mục tiêu mở rộng dung lƣợng hệ thống, tối ƣu hóa nguồn tài ngun vơ tuyến, tăng tốc độ truyền liệu, hạn chế nhiễu, đáp ứng nhu cầu số lƣợng, chất lƣợng dịch vụ di động ngày gia tăng ngƣời sử dụng Trong D2D đƣợc đề xuất nhƣ cơng nghệ quan trọng đƣợc hỗ trợ mạng di động hệ Các kỹ thuật quan trọng công nghệ D2D đƣợc giới thiệu nhƣ phát thiết bị gần, chế lựa chọn đặc biệt vấn đề quản lý tài nguyên vô tuyến Các đề suất để giải vấn đề tối ƣu tài nguyên vô tuyến tăng cƣờng D2D mạng V2V nội nội dung luận văn đƣợc trình bày chƣơng ba Trong chƣơng này, trƣớc tiên trình bày phƣơng pháp để chuyển đổi yêu cầu độ trễ độ tin cậy thực tế truyền thông V2V thành ràng buộc tối ƣu hóa đƣợc tính tốn từ CSI thay đổi chậm Việc chuyển đổi cho phép áp dụng số sơ đồ D2D định cho truyền thông V2V Tuy nhiên, cần phải đƣợc sửa đổi để phục vụ cho yêu cầu cụ thể V-UEs Thuật toán SOLEN đƣợc đề suất để tối ƣu hóa hiệu suất V-UEs C-UEs Kết mô cho thấy tốc độ tổng C-UEs đƣợc tối đa hóa điều kiện thỏa mãn ràng buộc V-UEs Vấn đề để tối ƣu hóa hiệu suất VUEs C-Ues đƣợc đề suất từ thuật toán SOLEN cho thấy kết đầy hứa hẹn, hạn chế đƣợc mức độ ảnh hƣởng nhiễu, công suất truyền ổn định Trong tƣơng lai, nới lỏng hạn chế cách cho phép nhiều V-UE chia sẻ RB chung Bằng cách đó, số lƣợng V-UE đƣợc hỗ trợ đƣợc cải thiện Tuy nhiên, tính khơng trực giao có V-UE yêu cầu thiết kế RRM phức tạp 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Phạm Công Hùng, Nguyễn Hoàng Hải, Tạ Vũ Hằng, Vũ Thị Minh Tú, Đỗ Trọng Tuấn, Vũ Đức Thọ, Nguyễn Văn Đức , Giáo trình thơng tin di động, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội,2007 [2] PGS.TS Phạm Hồng Liên, Giáo trình thơng tin di động, Nhà xuất Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh,2015 [3] Phan Thái Hằng, Đồ án tốt nghiệp : Hệ thống thông tin di động hệ thứ theo công nghệ LTE LTE phát triển [4] Nguyễn Tuấn Anh, Nghiên cứu hệ thống thông tin di động tiền 4G LTE (Long Term Evolution) [5] Luận văn tốt nghiệp, Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật MIMO-OFDM 3G+, Ngô Quốc Chính Tài liệu nƣớc ngồi [6] Doppler, K., Rinne, M., Wijting, C., Ribeiro, C., Hugl, K.: Device-to-device communication as an underlay to LTE-advanced networks IEEE Commun Mag 47(12), 42-49 (2009) [7] Basagni, S., Conti, M., Giordano, S., Stojmenovic, I.: Mobile Ad Hoc Networking, pp 69-116 Wiley-IEEE Press, New York (2004) [8] Yu, C.-H., Tirkkonen, O., Doppler, K., Ribeiro, C.: On the performance of device-to-device underlay communication with simple power control In: Proceedings of IEEE Vehicular Tech- nology Conference 2009-Spring, Barcelona, April 2009 [9] Zhang, J., de la Roche, G.: Femtocells: Technologies and Deployment John Wiley & Sons Ltd., New York (2009) [10] Koskela, T., Hakola, S., Chen, T., Lehtomaki, J.: Clustering concept using device-to-device communication in cellular system In: Proceedings of IEEE Wireless Communications and Networking Conference, Sydney, April 2010 [11] Yu, C.-H., Doppler, K., Ribeiro, C., Tirkkonen, O.: Performance impact of fading interference to Device-to-Device communication underlaying cellular 70 networks In: IEEE 20th International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, pp 858-862, Tokyo, September 2009 [12] K Doppler, M Rinne, C Wijting, C Ribeiro, K Hugl, Device-to device communication as an underlay to LTE-advanced networks IEEE Commun Mag 47(12), 42–49 (2009) [13] K Doppler, M Rinne, P Janis, C Ribeiro, and K Hugl, “Deviceto-device communications; functional prospects for LTE-advanced networks,” IEEE International Conference on Communications Workshops, Dresden, Jun 2009 [14] D Gesbert et al.(2003), From Theory to Practice: An Overview of MIMO Space-Time Coded Wireless Systems, IEEE Journal Selected Areas in Communications, Volume: 21 , Issue: 3, pp 281–302 [15] D Tsolkas, E Liotou, N Passas, L Merakos, A graph-coloring secondary resource allocation for D2D communications in LTE networks in The 17th IEEE International Workshop on Computer-Aided Modeling Analysis and Design of Communication Links and Networks (IEEE CAMAD 2012), Barcelona, Spain, Sept 2012 [16] Qualcomm Technologies Inc, LTE direct the case for device-to-device proximate discovery, (2013) http://www.qualcomm.com/research/projects/ltedirect [17] Alcatel-Lucent, „„Discussion of D2D discovery methods, Alcatel-Lucent Shanghai Bell,‟‟ 3GPP doc R1-132068, RAN1, mtg #73, Fukuoka, Japan, May (2013) ftp://ftpp.3gp.org [18] 3GPP TR 22.803, Feasibility study for Proximity Services (ProSe), V12.2.0, (2013) [19] LG Electronics Device discovery in network coverage Paper presented at 3GPP doc R1-132248, mtg #73, Fukuoka, Japan, May 2013 ftp://ftp.3gpp.org [20] Apparatus and Method for Transmitter Power Control for Device-toDevice Communications in A Communication System, US 2012/0028672 A1 [21] Qualcomm, 3GPP RP-122009, 3GPP work item description: study on LTE device to device proximity services 71 [22] 3GPP TR 23.703 V0.3.0, Study on architecture enhancements to support Proximity Services (ProSe) (Release 12), V0.4.1, (2013) [23] 3GPP TR 22.803 v12.1.0, Feasibility study for proximity services (ProSe), 2013 [24] C.-H Yu, K Doppler, C Ribeiro, and O Tirkkonen, “Resource sharing optimization for D2D communication underlaying cellular networks” IEEE Trans Wireless Commmun., vol 10, no 8, pp 2752-2763, Aug 2011 [25] S Basagni, M Conti, S Giordano, and I Stojmenovic, Mobile Ad Hoc Networking, pp 69-116, Wiley-IEEE Press, 2004 [26] C Xu, L Song, Z Han, Q Zhao, X Wang, B Jiao, Interference-aware resource allocation for device-to-device communications as an underlay using sequential second price auction in IEEE International Conference on Communications (ICC), pp 445–449, 10–15 June 2012 [27] M Bakht, J Carlson, A Loeb, R Kravets, United we find: enabling mobile devices to cooperate for efficient neighbor discovery, in Proceedings of the 13th International Workshop on Mobile Computing Systems and Applications (HotMobile) (2012), pp 1–6 [28] F Baccelli, N Khude, R Laroia et al., On the design of device-to-device autonomous discovery, in Fourth International Conference on Communication Systems and Networks (COMSNETS 2012), (2012), pp 1–9 [29] M.S Corson, R Laroia, J Li, Toward proximity-aware internetworking IEEE Wirel Commun 17(6), 26–33 (2010) [30] 3GPP TR 22.803, Feasibility study for Proximity Services (ProSe), V12.2.0, (2013) [31] 3GPP TR 23.703 V0.3.0, Study on architecture enhancements to support Proximity Services (ProSe) (Release 12), V0.4.1, (2013) [32] Qualcomm, WF on D2D metrics US department of commerce, etc., 3GPP R1-131747, (2013) [33] K Stetson, Wi-fi alliance announces groundbreaking specification to support direct wi-fi connections between devices Wi-Fi Alliance press release (PRNewswire), (2009) 72 [34] C Drula, C Amza, F Rousseau, A Duda, Adaptive energy conserving algorithms for neighbor discovery in opportunistic bluetooth networks IEEE J Sel Areas Commun 25(1), 96–107 (2007) [35] A Vigato, L Vangelista, C Measson, X Wu, Joint discovery in synchronous wireless networks IEEE Trans Commun 59(8), 2296–2305 (2011) [36] M Bakht, M Trower, R Kravets, Searchlight: helping mobile devices find their neighbors ACM SIGOPS Oper Syst Rev 45(3), 71–76 (2011) [37] S Xu, Kyung Sup Kwak, Network Assisted Device Discovery for D2D underlying LTEAdvanced Networks, accepted by IEEE 79st Vehicular Technology Conference (VTC 2014- Spring) [38] Renesas Mobile Europe Ltd, ProSe UE discovery design aspects, 3GPP doc R1-132173, RAN1, mtg #73, Fukuoka, Japan, May 2013 ftp://ftp.3gpp.org [39] “Scenarios, requirements and KPIs for 5G mobile and wireless system,” ICT-317669 METIS/D1.1, METIS deliverable D1.1, Apr 2013 [Online] Available: https://www.metis2020.com/documents/deliverables/ [40] C Lottermann, M Botsov, P Fertl, and R Mullner, “Performance evaluation of automotive off-board applications in LTE deployments,” in IEEE Vehicular Networking Conference, Seoul, Korea, Nov 2012, pp 211–218 [41] “3GPP RP-12209, Study on LTE device to device proximity services,” Tech Rep., Dec 2012 [42] G Fodor, E Dahlman, G Mildh, S Parkvall, N Reider, G Miklos, and Z Turanyi, “Design aspects of network assisted device-to-device communications,” IEEE Trans Commun Mag., vol 50, no 3, pp 170– 177, Mar 2012 [43] A Khelil and D Soldani, “On the suitability of device-to-device communications for road traffic safety,” in IEEE World Forum on Internet of Things, Seoul, Korea, Mar 2014, pp 224–229 [44] X Cheng, L Yang, and X Shen, “D2D for intelligent transportation systems: a feasibility study,” IEEE Trans on Intelligent Transportation Systems, vol 16, no 4, pp 1784–1793, Jan 2015 73 [45] M Botsov, M Klugel, W Kellerer, and P Fertl, “Location dependent resource allocation for mobile device-to-device communications,” in IEEE Wireless Communications and Networking Conference, Istanbul, Turkey, Apr 2014, pp 1679 1684 [46] W Sun, E G Străom, F Brăannstrăom, Y Sui, and K C Sou, “D2D-based V2V communications with latency and reliability constraints,” in IEEE Globecom Workshops, Austin, TX, US, Dec 2014, pp 1414–1419 [47] P Phunchongharn, E Hossain, and D I Kim, “Resource allocation for device-to device communications underlaying LTE-advanced networks,” IEEE Trans Wireless Commun., vol 20, no 4, pp 91–100, Aug 2013 [48] A Asadi, Q Wang, and V Mancuso, “A survey on device-to-device communcation in cellular networks,” IEEE Commun Surveys & Tutorials, vol 16, no 4, pp 1801 1819, Apr 2014 [49] D Feng, L Lu, Y Yuan-Wu, G Y Li, S Li, and G Feng, “Devicetodevice communications in cellular networks,” IEEE Commun Mag., vol 52, no 4, pp 49–55, May 2014 [50] M Zulhasnine, C Huang, and A Srinivasan, “Efficient resource allocation for device-to-device communication underlaying LTE network,” in IEEE 6th International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications, Niagara Falls, Canada, Oct 2010, pp 368–375 [51] C H Yu, K Doppler, C B Ribeiro, and O Tirkkonen, “Resource sharing optimization for device-to-device communication underlaying cellular networks,” IEEE Trans Wireless Commun., vol 10, no 8, pp 2752–2763, Aug 2011 [52] S Xu, H Wang, T Chen, Q Huang, and T Peng, “Effective interference cancellation scheme for device-to-device communication underlaying cellular networks,” in IEEE Vehicular Technology Conference Fall, Ottawa, Canada, Sep 2010, pp 1–5 [53] C Xu, L Song, Z Han, D Li, and B Jiao, “Resource allocation using a reverse iterative combinatorial auction for device-to-device underlay cellular networks,” in IEEE Globecom, Anaheim, CA, US, Dec 2012, pp 4542–4547 74 [54] D Feng, L Lu, Y Yuan-Wu, G Y Li, G Feng, and S Li, “Devicetodevice communications underlaying cellular networks,” IEEE Trans On Commun., vol 61, no 8, pp 3541–3551, Aug 2013 [55] R Zhang, X Cheng, L Yang, and B Jiao, “Interference-aware graph based resource sharing for device-to-device communications underlaying cellular networks,” in IEEE Wireless Communications and Networking Conference, Shanghai, China, Apr 2013, pp 140–145 [56] R Zhang, X Cheng, Q Yao, C.-X Wang, Y Yang, and B Jiao, “Interference graph based resource sharing schemes for vehicular networks,” IEEE Trans on Vehicular Technology, vol 62, no 8, pp 4028–4039, Oct 2013 [57] G Caire, G Taricco, and E Biglieri, “Optimum power control over fading channels,” IEEE Trans Inf Theory, vol 45, no 5, pp 1468– 1489, Jul 1999 [58] S Sadr, A Anpalagan, and K Raahemifar, “A novel subcarrier allocation algorithm for multiuser OFDM system with fairness: user‟s perspective,” in IEEE Vehicular Technology Conference Fall, Baltimore, MD, US, Sep 2007, pp 1772–1776 [59] M Goemans, “Lecture notes from Michael Goemans class on combinatorial optimization.” 2009, http://math.mit.edu/∼ goemans/18433S09/matching- notes.pdf [60] D P Palomar and M Chiang, “A tutorial on decomposition methods for network utility maximization,” IEEE J Sel Areas in Commun., vol 24, no 8, pp 14391451, Jul 2006 [61] Wanlu Sun, Erik G Străom, Fredrik Brăannstrăom, Kin Cheong Sou, and Yutao Sui, Radio Resource Management for D2D-based V2V Communication” [62] H D Schotten, R Sattiraju, D G Serrano, Z Ren, and P Fertl, “Availability indication as key enabler for ultra-reliable communication in 5G,” in European Conference on Networks and Communications, Bologna, Italy, Jun 2014, pp 1–5 75 ... 1.1 Hệ thống thông tin di dộng 1.2 Các công nghệ mạng thông tin di động 1.2.1 Công nghệ tƣơng tự AMPS hệ thứ (1G) 1.2.2 Công nghệ GSM hệ thứ hai (2G) 1.2.3 Công nghệ. .. dung lƣợng hiệu hệ thống Luận văn ? ?Ứng dụng cơng nghệ D2D mạng IOV? ??, phân tích thay đổi thiết kế hệ thống LTE-A để hỗ trợ giao tiếp D2D, nêu cập nhật chuẩn 3GPP cho công nghệ D2D Đƣa đánh giá... 1.2.4 Công nghệ D2D hệ thứ tƣ (4G) Là hệ thống truyền thông không dây hệ tiếp theo, dự án phát triển hệ thứ ba (3GPP) Long Term Evolution (LTE) cam kết cung cấp công nghệ với tốc độ liệu lực hệ thống