Trƣờng hợp 3: (Ngƣời đi bộ B, SISO, MIMO (2x2), Best CQI, thuật tốn lập lịch trình mới và thuật tốn lập lịch Round Robin
Hình 4.38 hiển thị các thơng lƣợng cho các chƣơng trình lập lịch khác nhau. Hơn nữa hệ thống SISO và MIMO đƣợc xem xét. Tổng số ngƣời sử dụng là cố định 100. Đây là loại kênh dành cho ngƣời đi bộ B. TTI là cố định đến 100. Chúng ta so sánh các thơng lƣợng di động cho các thuật tốn lập lịch khác nhau đĩ là: Best CQI, lập kế hoạch mới đƣợc đề xuất và lập lịch Round Robin. Chúng ta cĩ thể quan sát thấy các thơng lƣợng di động của lập lịch trình Best CQI là cao nhất trong ví dụ này. Thơng lƣợng của các thuật tốn lập lịch trình mới đƣợc đề xuất cao hơn so với thơng lƣợng của Round Robin. Hơn nữa, rõ ràng là hệ thống MIMO làm tăng thơng lƣợng.
SNR[dB]
Thr
oughp
u[Mb/s]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Hình 4.38 SNR so với thơng lƣợng cho nhiều ngƣời dùng.
* Tổng hợp kết quả
Qua phân tích số liệu về thơng lƣợng và SNR của từng cell và từng UE theo các thuật tốn khác nhau, việc đảm bảo độ cơng bằng kết hợp giảm thiểu lỗi gĩi thuộc về các kỹ thuật Maxmin và PF, cịn RR chỉ đảm bảo cơng bằng đơn thuần về thời gian truy nhập của UE nhƣng khơng quan tâm lỗi BLER. Về thơng lƣợng thì Max Throughput và Best CQI là cao nhất, đối với cell cũng nhƣ UE, nhƣng khơng cĩ độ cơng bằng giữa các UE. Vì thế, qua đánh giá các kỹ thuật lập lịch, cĩ thể xếp hạng các thuật tốn nhƣ sau:
Về thơng lƣợng: Best CQI, Max Throughput, PF, Maxmin, RoundRobin Về độ cơng bằng: Maxmin, PF, Round Robin, Max Throughput, Best CQI. Tổng hợp các thơng số về cơng bằng, thơng lƣợng và BLER: PF, Maxmin, Best CQI, Max Throughput, Round Robin.
4.7. Thách thức về chất lƣợng và dịch vụ trong mạng LTE.
Trong các mạng vơ tuyến, chất lƣợng dịch vụ đƣợc dựa trên đo lƣờng hiệu quả của một hệ thống đƣợc phản ánh từ chất lƣợng truyền dẫn tới các dịch vụ đang cĩ (ví dụ 4G LTE yêu cầu độ tin cậy đạt tới 99,99%). QoS trong mạng LTE phải đối mặt với rất nhiều khĩ khăn. Khi xem xét QoS phải quan tâm tới rất nhiều yếu tố trong mạng
Cell throughput, PedB, Best CQI, RR(7), New Scheduling
Thr
oughp
u[Mb/s]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
LTE nhƣ: đặc tính kênh tốc độ biến thiên, ấn định băng tần, mức độ dung sai lỗi và hỗ trợ chuyển giao giữa các mạng vơ tuyến khác nhau,… Hỗ trợ QoS xuất hiện trong đĩng gĩi, truyền dẫn, định tuyến và tại cấp độ mạng. QoS cĩ thể khác nhau tại các cấp độ hoạt động khác nhau. Các đặc tính kênh tốc độ thích ứng cho các ứng dụng thực tế LTE cĩ độ rộng băng và các yêu cầu truyền dẫn khác nhau. Theo yêu cầu cung cấp một mạng vững chắc cho truy nhập tới các ứng dụng 4G hỗ trợ đã đề cập ở phía trên, mạng LTE phải đƣợc thiết kế trên cả hai phƣong diện mềm dẻo và quy mơ. Các tính chât kênh tốc độ thay đổi phải đƣợc xem xét trên hiệu năng ngƣời sử dụng yêu cầu và đảm bảo quản lý mạng hiệu quả.
Phổ là một tài nguyên hữu hạn. Trong các hệ thống vơ tuyến hiện tại cấp phép tần sốvà quản lý phổ hiệu quả là vấn đề mấu chốt. Với các hệ thống LTE, ấn định độ rộng băng tần vẫn cịn là một sự quan tâm lớn. Sự quan tâm khác là đồng hợp tác giữa các kỹ thuật báo hiệu đƣợc định hƣớng sử dụng trong LTE (ví dụ 3xRTT, W-CDMA). So sánh với mạng 2G và 2.5G hiện tại, LTE cĩ nhiều khả năng khắc phục lối nhƣ chấp nhận hay loại trừ khi mạng sự cố, vùng phủ kém, rớt cuộc gọi. Kỹ thuật tiền 4G hứa hẹn cải thiện QoS nhờ sử dụng các kỹ thuât chuẩn đốn và các cơng cụ báo hiệu. Tiền 4G sẽ hỗ trợ tốt hơn roaming và chuyển giao giữa các mạng khác nhau. LTE thậm chí cĩ thể hỗ trợ roaming giữa các mạng cĩ cơng nghệ khác nhau nhờ sử dụng kỹ thuật báo hiệu LAS-CDMA. Một giải pháp khác là vơ tuyến định nghĩa bằng phần mềm cũng cĩ thể hỗ trợ roaming giữa các mạng áp dụng cơng nghệ khác nhau.
Phần lớn các thách thức về QoS trong tiền 4G đều đang đƣợc nghiên cứu và các giải pháp đang đƣợc phát triển. Các nhà nghiên cứu rất tin tƣởng cơng nghệ tiền 4G sẽ tạo ra chất lƣợng dịch vụ hơn hẳn mạng 2G và 2.5G, 3G hiện tại.
4.8. Bảo mật dịch vụ trong mạng LTE.
Khách hàng/ thuê bao cần phải cĩ tính riêng tƣ trong mạng và các dịch vụ đƣợc cung cấp, bao gồm cả việc tính cƣớc. Thêm vào đĩ, họ yêu cầu dịch vụ phải cĩ tính sẵn sàng cao, cạnh tranh lành mạnh và bảo đảm sự riêng tƣ của họ.
+ Các nhà vận hành mạng, các nhà cung cấp dịch vụ, các nhà cung cấp truy nhập đều cần phải bảo mật để bảo vệ hoạt động, vận hành và kinh doanh của họ, đồng thời cĩ thể giúp họ phục vụ tốt khách hàng cũng nhƣ cộng đồng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
+ Các quốc gia khác nhau yêu cầu và địi hỏi tính bảo mật bằng cách đƣa ra các hƣớng dẫn và tạo ra các bộ luật để đảm bảo tính sẵn sàng của dịch vụ, cạnh tranh lành mạnh và tính riêng tƣ.
+ Sự gia tăng rủi ro do sự thay đổi trong tồn bộ các quy định và các mơi trƣờng kỹ thuật càng nhấn mạnh sự cần thiết ngày càng gia tăng về tính bảo mật trong mạng.
Các vấn đề cần bảo mật
Các vấn đề này đƣợc thực hiện trong mọi dạng cấu hình LTE tiền 4G, bao gồm các dạng truyền dẫn khác nhau và xử lý các nguy cơ sau đây:
+ Từ chối dịch vụ: Nguy cơ này tấn cơng vào các thành phần mạng truyền dẫn bằng cách liên tục đƣa dồn dập dữ liệu làm cho các khách hàng khác khơng thể sử dụng tài nguyên mạng.
+ Nghe trộm: Nguy cơ này ảnh hƣởng đến tính riêng tƣ của một cuộc nĩi chuyện bằng cách chặn đƣờng dây giữa ngƣời gửi và ngƣời nhận.
+ Giả dạng: Thủ phạm sử dụng một mặt nạ để tạo ra một đặc tính giả. Ví dụ anh ta cĩ thể thu đƣợc một đặc tính giả bằng cách theo dõi mật mã và ID của khách hàng, bằng cách thao tác khởi tạo tin nhắn hay thao tác địa chỉ vào/ra của mạng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Truy nhập trái phép: Truy nhập vào các thực thể mạng phải đƣợc hạn chế và phù hợp với chính sách bảo mật. Nếu kẻ tấn cơng truy nhập trái phép vào các thực thể mạng thì các dạng tấn cơng khác nhƣ từ chối dịch vụ, nghe trộm hay giả dạng cũng cĩ thể xảy ra. Truy nhập trái phép cũng là kết quả của các nguy cơ kể trên.
+ Sửa đổi thơng tin: Trong trƣờng hợp này, dữ liệu bị phá hỏng hay làm cho khơng thể sử dụng đƣợc do thao tác của hacker. Một hậu quả của hành động này là những khách hàng hợp pháp khơng truy xuất vào tài nguyên mạng đƣợc.
+ Từ chối khách hàng: Một hay nhiều khách hàng trong mạng cĩ thể bị từ chối tham gia vào một phần hay tồn bộ mạng với các khách hàng/ dịch vụ/server khác. Phƣơng pháp tấn cơng cĩ thể là tác động lên đƣờng truyền, truy nhập dữ liệu hay sửa đổi dữ liệu. Mã hĩa trong mọi trƣờng hợp cần lƣu ý rằng các hệ thống vận hành trong các thành phần của mạng LTE cần phải bảo vệ cấu hình nhƣ một biện pháp đối phĩ cơ bản:
− Tất cả các thành phần khơng quan trọng (chẳng hạn nhƣ các cổng TCP/UDP) phải ở tình trạng thụ động.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
− Các đặc tính truy nhập từ xa cho truy nhập trong và truy nhập ngồi cũng phải thụ động. Nếu các đặc tính này đƣợc đăng nhập, tất cả các hoạt động cần đƣợc kiểm tra.
− Bảng điều khiển dịch vụ để điều khiển tất cả các đặc tính vận hành của hệ thống cần đƣợc bảo vệ. Tất cả các hệ thống vận hành cĩ một vài đặc tính đặc biệt để bảo vệ bảng điều khiển này.
− Hệ thống hồn chỉnh cĩ thể đăng nhập và kiểm tra. Các log file cần phải đƣợc giám sát thƣờng xuyên. Thêm vào đĩ, cần phải nhấn mạnh rằng mạng tự nĩ phải cĩ cách bảo vệ cấu hình. Ví dụ nhƣ nhà vận hành phải thực hiện các cơng việc sau:
Tổng kết chương
Chƣơng này là cái nhìn tổng quan về QoS, các tham số, chỉ tiêu, kiến trúc của QoS. Nghiên cứu các cơ chế bảo bảo chất lƣợng dịch vụ QoS. Tìm hiểu cơ chế quản lý tài nguyên vơ tuyến, cơ chế lập lịch và kỹ thuật lập lịch trong mạng LTE từ đĩ phân tích đánh giá quá trình mơ phỏng của các thuật tốn lập lịch.
Kết quả mơ phỏng đã kiểm nghiệm đƣợc các nhận định ban đầu từ phần lý thuyết. Nhƣ vậy các thuật tốn đảm bảo đƣợc các tiêu chí mà nĩ hƣớng tới. Mặc dù thơng số đánh giá vẫn chƣa bao quát hết nhƣng trong phạm vi luận văn này, vẫn cĩ đủ yếu tố để nhận xét về ảnh hƣởng của các thuật tốn đối với hê thống LTE.
Nếu hệ thống cần thơng lƣợng lớn thì nên chọn Best CQI, PF, Max Throughput. Nếu hệ thống cần độ cơng bằng thì nên chọn Maxmin, PF, Round Robin. Nếu chọn một thuật tốn đảm bảo vừa thơng lƣợng hiệu quả vừa độ cơng bằng thì ta nên chọn PF, Maxmin.
Khi thiết kế hệ thống mạng di động, dựa vào số liệu thực tế mạng lƣới nhƣ số thuê bao, vùng phủ sĩng, lƣu lƣợng truy cập của thuê bao và các yêu cầu cần đạt đến về chất lƣợng dịch vụ của mạng nhằm đáp ứng dịch vụtốt nhất cho khách hàng, việc chọn lựa thuật tốn lập lịch cho eNodeB sẽ đƣợc tiến hành. Việc lựa chọn này cĩ thể là cho tồn mạng hoặc mang tính cục bộ, theo vị trí địa lý nhƣ thành thị, nơng thơn, khu dân cƣ đơng đúc, khu cao ốc văn phịng, bởi mỗi nơi sẽ cĩ yêu cầu khác nhau.
Nhƣ vậy là luận văn đã trình bày xong chƣơng 4 là chƣơng chính nĩi về QoS và kiểm nghiệm các kết quả nghiên cứu lý thuyết về kỹ thuật lập lịch trong LTE. Trong nội dung chƣơng này, luận văn đã trình bày đƣợc kết quả mơ phỏng cần thiết và phân
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
tích các số liệu để đề xuất thuật tốn lập lịch phù hợp. Tiếp theo luận văn sẽ trình bày phần kết luận và hƣớng phát triển, khi đĩ phần kết luận sẽ cụ thể hơn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận:
Cơng nghệ LTE, đƣợc hiểu là cơng nghệ di động thế hệ thứ 4, hiện nay đã đƣợc triển khai ở vài nƣớc trên thế giới và cĩ lẽ là sự lựa chọn của các mạng tại Việt Nam, Mặc dù chƣa đƣợc thƣơng mại hĩa nhiều nhƣng LTE hứa hẹn sẽ làm ngƣời dùng rất hài lịng bởi sự vƣợt trội hơn nữa của cơng nghệ này so với thế hệ thứ 3.
Trong luận văn này đƣợc trình bày tổng quan về QoS trong LTE của UMTS. LTE dự kiến sẽ hỗ trợ tốc độ dữ liệu đỉnh cao (100Mb/s đƣờng xuống và 50 Mb/s trong đƣờng lên), để nâng cao năng lực hệ thống và phạm vi bảo hiểm. Nĩ cũng hỗ trợ hiệu quả truyền dữ liệu gĩi... Kỹ thuật OFDM đã đƣợc áp dụng nhƣ các chƣơng trình truyền đƣờng xuống của LTE. LTE là tƣơng lai của điện thoại di động băng thơng rộng. Dự kiến trong năm 2014, 80% ngƣời sử dụng băng thơng rộng sẽ đƣợc thuê bao băng rộng di động và họ sẽ đƣợc phục vụ bởi HSPA và LTE.
Tơi đã nghiên cứu các cơ chế đảm bảo chất lƣợng dịch vụ đĩ là các thuật tốn lập lịch đƣờng xuống LTE. Lập lịch là một yếu tố rất quan trọng của việc đảm bảo chất lƣợn dịch vụ mạng. Việc quản lý tài nguyên vơ tuyến cũng là mọt vấn đề rất đáng quan tâm. Nĩ gán các khối tài nguyên cho ngƣời sử dụng khác nhau. Tơi đã làm việc trên hai thuật tốn lập lịch trình: Best CQI và Round Robin. Tơi đã điều tra tác động của chƣơng trình lập lịch trên thơng lƣợng và sự cơng bằng. Lập kế hoạch Best CQI nhằm tối đa hĩa thơng lƣợng bằng cách lên lịch cho ngƣời dùng với chất lƣợng kênh tốt và lập lịch Round Robin là sự cơng bằng của các thiết bị đầu cuối là nhƣ nhau.
Các thuật tốn lập lịch trình đã đƣợc thực hiện trong một MATLAB dựa trên liên kết Link Level Simulator of the Vienna University. Chúng ta cĩ thể thấy rằng thơng lƣợng của việc lập kế hoạch Best CQI là cao nhất. Các thuật tốn lập lịch trình mới cĩ hiệu suất thơng lƣợng tốt hơn so với thuật tốn Round Robin . Hơn nữa các thuật tốn lập lịch trình mới là cơng bằng hơn so với Best CQI.
Việc áp dụng kỹ thuật lập lịch trong hệ thống di động LTE cần nhiều thơng tin hơn nữa để cĩ thể ứng dụng kỹ thuật lập lịch cho LTE nhƣ lƣu lƣợng hiện tại, lƣu lƣợng tƣơng lai, bố trí mạng lƣới, vị trí địa lý, đặc điểm và thĩi quen truy cập của khách hàng, khả năng đƣờng truyền, khả năng xử lý eNodeB…Rất nhiều yếu tố đƣợc liệt kê cho thấy việc áp dụng kỹ thuật lập lịch rất quan trọng, ảnh hƣởng rất nhiều đến hệ thống di động nhƣ LTE và cả ngƣời dùng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
Hƣớng phát triển:
Nhiều nghiên cứu vẫn cĩ thể đƣợc thực hiện trong lập lịch đƣờng xuống LTE bởi vì nĩ là một lĩnh vực rất thú vị. Bƣớc đầu tiên trong việc tìm kiếm một thoả hiệp giữa thơng lƣợng và tính cơng bằng là thuật tốn lập lịch trình mới đề xuất. Cơng việc trong tƣơng lai cĩ thể đƣợc thực hiện theo thứ tự để tối ƣu hĩa các thơng lƣợng trong các thuật tốn lập lịch trình mới đề xuất.
Tùy thuộc vào mục tiêu của các thuật tốn lập lịch trình chúng ta muốn thiết kế, chúng ta cĩ thể chọn để cải thiện thơng lƣợng, sự cơng bằng hoặc cả hai. Nếu chúng ta muốn ủng hộ thơng lƣợng chúng ta cĩ thể cải thiện việc lập kế hoạch Best CQI và các thuật tốn lập lịch trình mới. Nhƣng nếu chúng tơi ủng hộ sự cơng bằng, chúng ta cĩ thể cải thiện các thuật tốn lập lịch trình mới hoặc lập lịch Round Robin. Cơng nghệ MIMO là một trong những cơng nghệ để tăng thơng lƣợng. Kỹ thuật tiên tiến và phức tạp hơn cũng cĩ thể đƣợc thiết kế với mục tiêu tƣơng tự. Một trong những kỹ thuật này bao gồm việc đặt một chuyển tiếp giữa các trạm gốc và trạm di động.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Harri Holma, Antti Toskala (2009), LTE for UMTS – OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access, John Wiley & Sons Ltd. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[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 Skưld, 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 (LTE). March 18th 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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
[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