3 Đảm bảo an ninh và tính sẵn sàng của dịch vụ đáp ứng QoS
2.1 Kiến trúc hạ tầng mạng di động không dây
Trong đó, mạng lõi gồm các tổng đài thông tin di động (Mobile Switching Centers-MSC), nút phục vụ gói dữ liệu (Packet Data Serving Nodes-PDSN) và bộ theo dõi (Home agents-HA). Phân hệ trạm gốc gồm các trạm di động (Mobile Station-MS), trạm thu phát gốc (Base Transceiver Station-BTS) và bộ điều khiển trạm gốc (Base Station Controller-BSC). Tương ứng với 3 loại kết nối từ MS tới BTS bao gồm các liên kết vô tuyến hai chiều, kết nối từ BTS đến BSC được gọi là quá trình truyền dẫn, và kết nối từ BSC tới MSC. Giải pháp phát triển mạng NGN dựa trên việc kết hợp cơ sở hạ tầng cũ và mới là một bài toán khó vì việc nâng cấp tài nguyên mạng rất tốn kém nhưng chỉ đáp ứng được một giới hạn nào đó. Tuy nhiên, đây lại là giải pháp thu hút được nhiều sự quan tâm vì khả năng tận dụng lại cơ sở hạ tầng đã có. Vấn đề tối ưu quy hoạch mạng được biết đến với 2 bài toán điển hình là xác định các thiết bị đầu cuối (Terminal Assignment-TA) [29] nhằm tối thiểu chi phí kết nối từ một tập thiết bị đầu cuối (Terminal) đến tập các tổng đài (Concentrator) thỏa mãn điều kiện ràng buộc về dung lượng yêu cầu và khả năng đáp ứng và bài toán thứ đặt các trạm điều khiển cơ sở (Optimal location of controllers) [34].
Mục tiêu của quy hoạch mạng hướng đến là nâng cao hiệu quả sử dụng cơ sở hạ tầng nhờ tối ưu vùng phủ sóng và dung lượng. Khi triển khai chia sẻ cơ sở hạ tầng giữa các nhà mạng chúng ta cần quy hoạch lại vị trí các trạm BTS theo hướng quản lý tập trung thống nhất và đồng bộ các trạm BTS đã có bằng cách thiết lập các trạm BSC. Tối ưu vị trí đặt các trạm BSC trong thiết kế mạng không dây là rất quan trọng bởi nó quyết định đến chất lượng và giá thành các dịch vụ được cung cấp. Bên cạnh đó, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các dịch vụ viễn thông đòi hỏi những nhà cung cấp dịch vụ phải không ngừng nâng cấp, phát triển cơ sở hạ tầng và mở rộng quy mô cũng như dung lượng mạng nhằm đáp ứng các yêu cầu của khách hàng. Mục tiêu hướng đến của các mạng không dây là cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao, tối ưu QoS cho các ứng dụng đa phương tiện và thời gian thực dựa trên mạng Internet. Do đó, việc tối ưu mở rộng dung lượng mạng không dây hiện có bằng cách nâng cấp cơ sở hạ tầng hiện có lên mạng không dây thế hệ mới (Next Generation Wireless Networks-NGWN) đang nhận được rất nhiều sự quan tâm. Trong mục này, luận án sẽ tập trung đề xuất thuật toán đàn kiến để giải quyết bài toán tối ưu trên. Để giải quyết vấn đề này, chúng ta cần xem xét 2 bài toán: tối ưu quy hoạch hạ tầng mạng theo hướng chia sẻ tài nguyên và mở rộng dung lượng mạng hiện có nhằm đáp ứng được yêu cầu của các dịch vụ mới bằng cách lựa chọn các vị trí tiềm năng tối ưu.
2.1.1 Mô hình bài toán
Trong [12], Basole cùng các cộng sự đã mô hình hóa bài toán mở rộng dung lượng mạng không dây (MRDL) với kiến trúc gồm m trạm MS, n trạm BTS và p trạm BSC.