3.3.3.2 Vượt Tỷ lệ đăng ký- Over Subscription Ratio (OSR)
OSR là tỷ lệ nhu cầu của tổng số thuê bao vượt quá khả năng dung lượng tham chiếu của các trạm cơ sở có tính đến điều chế thích nghi. Dung lượng tham chiếu của các trạm cơ sở tương ứng với tốc độ bit có sẵn của điều chế thấp nhất phục vụ với BS đó. Theo Bảng 2.3 mức điều chế thấp nhất là BPSK 1 / 2. Đề cập đến công thức (1.3) công suất tham chiếu cho hệ thống của chúng tơi có thể thu được như sau:
𝐶𝑟𝑒𝑓 = 𝐹𝐹𝑇𝑢𝑠𝑒
2𝑇𝑠 (3.2)
Trong đó: giá trị của FFTuse và TS dựa trên băng thông kênh truyền và tần số tiền tố yếu tố tương ứng. Các giá trị có thể cho cả hai của các tham số này được ghi trên Bảng 2.1. Nó nên được đề cập rằng luận án này chủ yếu tập trung vào 5 và 10 MHz băng thông kênh, kể từ khi chúng được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm WiMAX di động được chứng nhận bởi diễn đàn WiMAX Forum.
Khả năng nhu cầu của tổng số thuê bao liên quan đến phân vùng lại của các thuê bao dựa trên loại hình dịch vụ của họ. Hãy xem xét hai lớp thuê bao cũ được giới thiệu trong phần cuối cùng.
Giả sử rằng lớp dân cư (residential class) chiếm 58% của người sử dụng dưới đọ che phủ của trạm cơ sở trong khi lớp người dùng doanh nghiệp (business class)
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 57 được giới hạn đến 42%. Trong trường hợp này, tổng công suất cho OSR tính tốn sẽ là:
Ctot = N. (58%. 512 + 42%. 1000) OSR = 𝐶𝑡𝑜𝑡
𝐶𝑟𝑒𝑓
⁄ (3.3)
Trong đó: N tương ứng với số user có kết nối với trạm cơ sở.
Như được đề cập trước khi OSR là một biện pháp của QoS trong việc lập kế hoạch cell. Một trao đởi giữa OSR và CR của mơ hình kênh truyền sẽ cung cấp cho chúng tôi với một biện pháp tốt của kiểm soát QoS. Điều này là do thực tế là các CR giúp chúng ta có một mơ hình thực tế sử dụng trong lưu lượng truy cập dựa trên sự phân bố điều chế của các thuê bao trong vùng phủ sóng, trong khi OSR cho chúng ta một ý tưởng về nhu cầu đường truyềb mà các nhà điều hành đã cam kết
3.3.4 PHÂN PHỐI ỨNG DỤNG VÀ XU HƯỚNG THỊ TRƯỜNG
Kể từ khi hồ sơ điện thoại di động của công nghệ WiMAX đã không được triển khai với quy mô lớn, một nghiên cứu thống kê đầy đủ bao gồm về xu hướng thị trường khơng có sẵn. Nhưng có một số cơng nghệ của đối thủ cạnh tranh, chẳng hạn như UMTS-HSPA hiện đang được sử dụng bởi các nhà khai thác GSM điện thoại di động cũ, được dự định để cung cấp các ứng dụng giống như WiMAX di động. Vì vậy, nghiên cứu nhu cầu giao thông của các nhà cung cấp dịch vụ hiện tại có thể cung cấp cho chúng ta một ý tưởng về phân phối có thể áp dụng thuê bao trong khi sử dụng các dịch vụ băng thông rộng không dây đô thị (metropolitan broadband wireless services).
Thật tốt để đề cập đến đó, một số lợi thế như tỷ lề data và các cơ sở dữ liệu quan trọng cao hơn khả năng tương tác làm cho WiMAX di động công nghệ vượt trội so với UMTS-HSPA. Ngoài ra, được so sánh với sự phát triển sắp tới của UMTS (LTE), những lợi ích WiMAX di động lợi thế thời gian được dự kiến sẽ triển khai hàng loạt ít nhất 2 năm sớm hơn so với LTE.
Các thơng tin có sẵn [5] được chiết xuất từ một nhà điều hành điện thoại di động châu Âu trên tổng số 12 triệu thuê bao. Hình 2.3 minh họa việc phân phối ứng dụng của nhà cung cấp dịch vụ UMTS-HSPA vào tháng hai và tháng 10 năm 2007. Dịch vụ này được cung cấp dựa trên một giá không đổi không giới hạn mỗi tháng, trong khi mạng tổng thể thơng lượng rộng đã được ước tính là khoảng 580 Mbps vào cuối năm 2007.
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đồi Trang 58
Như có thể thấy trong hình 2.3 sử dụng quan trọng nhất thuộc về các ứng dụng trình duyệt web HTTP. Trong khi tỷ lệ phần trăm tổng số các dịch vụ p2p là gần 60% lưu lượng truy cập tất cả trong tháng hai, do áp dụng giới hạn băng thông trên p2p trong tháng Mười giảm xuống cịn 14%. Luồng giao thơng tăng từ 1,24% trong tháng Hai đến 12,5% trong tháng Mười chủ yếu là do trình của truyền hình di động- mobile TV.
Hai đồ thị của hình 3.3 được sử dụng để mơ hình phân phối ứng dụng của chúng tơi dựa trên các lớp ứng dụng WiMAX Forum được mô tả trong phần 3.3.2. Bảng 3.4 tóm tắt mơ hình này là sự phân bố cuối cùng sẽ được đưa vào xem xét trong thuật tốn tính tốn năng lực của chúng tôi. Lưu ý rằng tỷ lệ sử dụng VoIP như vậy là thấp trong các đồ thị. Đó là bởi vì thực tế là các nhà điều hành UMTS đã được cung cấp dịch vụ thoại truyền thống. Vì vậy, khơng phải là một nhu cầu để sử dụng lưu lượng thoại gói dựa trên. Nhưng chúng tơi đã phân bổ một cách sử dụng 10% ứng dụng VoIP và Video hội nghị trong mơ hình phân phối của chúng tôi.
Application Data rate (Kbps) Weight Multiplayer interactive gaming 50 25.0 % VoIP and Video Conference 32 10.0 %
Streaming Media 64 12.5 %
Web browsing and instant messaging Nominal 32.5 % Media Content Downloading BE 20.0 %
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 59 (a) Tháng 2- 2007
(b) tháng 10- 2007
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 60
Bây giờ tất cả các ứng dụng các thông số phân phối được xác định hồn tồn, băng thơng tối thiểu địi hỏi của đường truyền có thể được tính tốn. Nhu cầu tối thiểu cụm từ ở đây có nghĩa rằng chúng tơi chỉ dựa vào tỷ lệ dữ liệu dành tối thiểu cần thiết cho các ứng dụng bao gồm cả đảm bảo băng thông. Thực tế này cho phép chúng tơi để lấy được cơng suất tối đa có thể hỗ trợ của một khu vực chung. Trong thuật toán của chúng tôi, nhu cầu giao thông được phân loại thành 2 lớp thuê bao. Cộng các lớp thêm là một nhiệm vụ dễ dàng và sẽ khơng thay đổi thuật tốn. Các mối quan hệ bên dưới với công thức (3.4) thực hiện đường truyền nhu cầu tính tốn đường dẫn cho các thuê bao lớp dân cư và doanh nghiệp và nhu cầu tổng thể đường truyền về DL.
Dreserved = 25% .50 + 10%.32 + 12.5%.64
Dshared-R = 32.5%.BWR + 20%.[BWR – (50+32+64)] Dshared-B = 32.5%.BWB + 20%.[BWB – (50+32+64)] TrafficR = N.(%NR).[DDeserved + (Dshared-R/CRR)] TrafficB = N.(%NB).[DDeserved + (Dshared-B/CRB)]
TrafficTotal = TrafficR + TrafficB (3.4) Các thông số tương ứng như sau:
Dreserved : giá trị dự trữ nhỏ nhất (Đảm bảo) tốc độ dữ liệu cho ứng dụng CBR/ Dshared-R : tốc độ chia sẻ dữ liệu dành cho lớp dân cư với ứng dụng BE
Dshared-B : tốc độ chia sẻ dữ liệu dành cho lớp doanh nghiệp với ứng dụng BE BWR : tốc độ dữ liệu phân phối cho lớp dân cư dựa trên thỏa thuận người sử dụng
BWB : tốc độ dữ liệu phân phối cho lớp doanh nghiệp dựa trên thỏa thuận sử dụng
N: tổng số user kết nối với khu vực
%NR : Tỷ lệ phần trăm thuê bao lớp dân cư trong 1 khu vực nghiên cứu CRR : Tỷ lệ tranh chấp (contention ratio) cho các thuê bao lớp dân cư
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 61 CRB : Tỷ lệ tranh chấp (contention ratio) cho các thuê bao lớp doanh nghiệp. Theo như các thủ tục yêu cầu ở trên của mỗi hướng có thể đạt được dựa trên các thông tin đầu vào. Trong thực tế, từ các thông số lưu lượng truy cập trong DL dễ đạt tới nhu cầu DL được tính tốn và một Tỷ lệ đường truyền DL/UL để đạt được nhu cầu đường UL.
3.4 ƯỚC LƯỢNG BĂNG THÔNG SỬ DỤNG
Phần trên báo cáo vừa giới thiệu hai giả định chính dựa trên các trường hợp thực tế để lấy được thuật tốn tính tốn dung lượng khu vực. Đầu tiên chúng ta xác định một mơ hình phân phối điều chế để có được hệ thống nguyên tốc độ dữ liệu. Giả định thứ hai là một mơ hình cho nhu cầu giao thơng của th bao dựa trên phân phối ứng dụng của họ. Bước tiếp theo trong thuật tốn của chúng tơi là xác định dung lượng thực tế của hệ thống bằng cách phát hiện các overhead (phần truyền dẫn chứa thông tin điều khiển/ báo hiệu) và loại bỏ chúng để đạt được độ lợi (có sẵn) tốc độ dữ liệu.
Như đề cập trước đó, trong 5 ms khung- frame TDD các frame con (subframe) đường downlink và uplink được tính theo tỷ lệ với tỷ lệ DL: UL và được tách biệt với một khoảng cách khe thời gian 11,4 µs. Hai subframes có một số overhead riêng biệt và giống hệt nhau. Vì vậy, chúng ta chia tồn bộ khung của chúng tôi vào các phân vùng DL và các phân vùng UL và điều tra băng thơng có sẵn trên mỗi một cách riêng biệt.
Nhưng trước tiên, chúng ta hãy xem qua tín đầu vào ban đầu (initial inputs) thuật toán và bước đầu tiên cần xét đến:
Băng thông kênh truyền- Bandwidth: Kênh đầu vào giai đoạn đầu tiên của
chúng ta cung cấp cho chúng ta với một số thông số quan trọng. Trong luận văn, giá trị 5 và 10 MHz được coi là băng thông chủ yếu được sử dụng. Biết độ rộng kênh, người ta có thể quyết định về số lượng các sóng mang con dữ liệu- data subcarriers (FFTused) và các kênh con- subchannels sử dụng PUSC hoán vị trong mỗi hướng.
Giá trị G (G value): đó là các chỉ số để xác định thời gian chu kì để tính tốn
thời gian ký tự (TS) theo công thức (3.4). Lưu ý rằng trong chứng nhận WiMAX di động thời gian ký tự hữu ích (Tb) là cố định 91,4 ms cho tất cả các băng thơng có thể. Có FFTused và TS và dựa trên giả định phân phối điều chế có thể có được nguyên băng thông kênh theo công thức (3.1).
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 62
Tỷ lệ DL:UL: để đạt mong muốn nguyên băng thông BW trong mỗi hướng
như được giải thích ở phần 3.2 TT cũng được sử dụng để tính tốn trong suốt thời gian khung con- subframe của DL (TDL) bằng cách nhân nó với Tf = 5ms (khung thời gian) và thời gian UL như TUL = UL / (UL+ DL) x Tf.
Tỷ lệ đường truyền UL/DL: như giải thích phần 3.3.4 tỷ lệ đường truyền được dùng để đạt được đường truyền UL yêu cầu dựa trên đường DL yêu cầu, trong khi các thông số của hệ thống của hướng DL luôn sẵn sàng.
Phần tiếp theo, chúng tôi theo 1 thuật tốn để tính tốn băng thơng sử dụng trên hướng UL và UL một cách riêng biệt bằng cách xác định và loại bỏ các overhead. Cuối cùng, các băng thơng có sẵn sẽ được so sánh với những băng thông đã thu được trong phần cuối cùng trong mối liên hệ với nhu cầu thuê bao lưu lượng truy cập. Lưu ý rằng theo công thức (3.4) như số lượng kết nối người sử dụng (N) làm tăng nhu cầu sẽ tăng.
Như vậy, giống như nhu cầu lưu lượng truy cập DL và UL, kiểm tra các
overhead trong các phần sau đây có một đặc tính năng động, trong đó băng thơng có
sẵn cuối cùng giảm khi số lượng kết nối tăng. Thương mại giữa hai tốc độ dữ liệu và số lượng người dùng là chìa khóa để thuật tốn sẽ được giải thích sau này chi tiết hơn.
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 63
3.4.1 DOWNLINK
Các phần này theo từng bước các overhead downlink được loại bỏ được kiểm tra với mục đích giới thiệu băng thơng downlink hữu ích. Với hình 3.4 tóm lược tính tốn gần đúng của kênh hữu dụng DL. Tiếp theo của thuật tốn được giải thích chi tiết
Cột đầu tiên của hình 3.4 được dùng để tính tốn ngun băng thông- raw bandwidth (BW1) dựa trên các thông số yêu cầu của hệ thống từ giá trị ban đầu của đầu vào như giải thích các thủ tục bắt đầu từ phần này.
Imcomplete Symbols: từ cột thứ hai, TDL và TS có thể có các giá trị biến số cản tỷ lệ DL:UL và hệ số CP tương ứng, chúng ta có thể tìm ra nhiều ký tự hồn thành (NS-DL) được nhúng vào các khung con đường downlink (TDL).
NS-DL = [(TDL – TG) / TS] (3.5) Trong đó TDL = 𝐷𝐿
𝐷𝐿+𝑈𝐿 𝑇𝑓 và Tf = 5 ms và Tg = 11.4 ms là những giá trị không đổi trong các ứng dụng của WiMAX di động. Chú ý rằng […] dấu hiệu viết tắt phép tốn làm trịn.
Để biết làm thế nào băng thơng nhiều là lãng phí khơng đầy đủ kết thúc ký tự và tính tốn BW có sẵn ở giai đoạn 8 (stage.8) chúng ta có thể sử dụng phương trình dưới đây:
BW2 = 𝑁𝑆−𝐷𝐿 .𝑇𝑆
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 64
NHẬP BĂNG THÔNG KÊNH BW 1 NHẬP CYCLIC PREFIX 2 NHẬP TỶ LỆ DL:UL 3 NHẬP THÔNG SỐ PHÂN BỐ ĐIỀ CHẾ 4 TÍNH TỐN KHOẢNG OVERHEAD 6 TÍNH TỐN RAW-BW1 5 TÍNH TỐN BỔ SUNG SYMBLOS OVERHEAD TÍNH TỐN RAW-BW2 7 8 TÍNH RAW-BW3 TÍNH FCH OVERHEAD 11 TÍNH DL MAP OVERHEAD 12 TÍNH UL MAP OVERHEAD 13 14
TÍNH PHẦN MÀO ĐẦU Overhead DL 9
NHẬP SỐ KẾT NỐI TRUNG BÌNH PDU 15
NHẬP SỐ PDU TRUNG BÌNH CUM DỮ LIỆU 16 TÍNH PDU OVERHEAD 17 (X) KẾT THÚC BẮT ĐẦU (X) TÍNH BRUST OVERHEAD 18 TÍNH MAU 10 TÍNH DL USEFUL BW 19
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đồi Trang 65
DL Preamble- Mở đầu đường downlink: theo như theo hình 1.6 ký tự đầu tiên
trong các khung phụ DL là dành riêng cho phần mở đầu mà không mang theo bất kỳ dữ liệu nào cho các thuê bao và được sử dụng cho các mục đích đồng bộ hóa. Vì vậy, chúng ta cần phải loại bỏ ký tự này thêm từ băng thơng DL hữu ích của chúng tơi như đã đề cập trong giai đoạn 9:
BW3.1 = (NS-DL -1). BW2 (3.7)
MAU- Minimum Allocation Unit- Đơn vị phân phối nhỏ nhất: Đơn vị phân
bổ tối thiểu đề cập đến lượng tử hai chiều nhỏ nhất của tần số và thời gian có thể được phân bổ cho việc gửi dữ liệu qua kênh. Khi nói đến các ứng dụng cần để gửi dữ liệu số lượng chỉ vài các gói dữ liệu có thể được làm nhỏ như MAU. Khái niệm này làm công nghệ OFDM khá cao và và giúp cho hệ thống để giảm số lượng băng thông lãng phí trong việc gửi các gói tin nhỏ. Cơng thức (3.8) cho thấy làm thế nào MAU có thể được tính bằng byte:
MAU = [(NC . OCR) / NSub-CH ] (3.8) Trong đó, NC kích thước khối mã tính theo byte và OCR là tỷ lệ mã hóa mạnh mẽ nhất trong sử dụng chương trình điều chế, 64-QAM là trường hợp xấu nhất, và NSub-CH là số kênh con dựa trên băng thông kênh của hệ thống bằng cách sử dụng hoán vị PUSC.
Khái niệm MAU có thể được sử dụng trong các lỗi khơng phù hợp gói tin là rất tốt. Nói chung, phương pháp đóng gói (packing) và phân mảnh (Fragmentation) được sử dụng để phù hợp với kích thước của gói tin được gửi đến MAU có sẵn. Tuy nhiên có thể có trường hợp số lượng dữ liệu được gửi trong một cụm được chỉ tràn qua biên MAU. Trong những trường hợp này gần một MAU rỗng được gửi đi, đại diện một đầu kênh truyền. Trong thuật tốn, chúng tơi xét đến lỗi 50% khơng phù hợp bằng cách thêm những bytes MAU/ 2 trên đầu mỗi cụm dữ liệu.
FCH: theo như hình 3.6 sau tiêu đề, tiếp đến là khung điều khiển header -