SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 51 Theo phân phối điều chế cho theo bảng 2.3 và dùng cơng thức tính tốn sau ngun băng thơng của kênh đường DL:
BWRAW = 𝐹𝐹𝑇𝑢𝑠𝑒. ∑(%𝑃.𝑘.𝑂𝐶𝑅)
𝑇𝑠 (3.1)
Trong đó, FFTuse là số các sóng mang con mang dữ liệu, nó phụ thuộc vào các băng thơng kênh truyền, hướng và hốn đổi dự án.
% P là tỷ lệ phần trăm (trọng lượng), k cho số bit trên một ký tự (symbol) và OCR cho tỷ lệ mã hóa tổng thể, tương ứng đối với từng loại điều chế có thể được tìm thấy trong Bảng 3.3. Ts có thể có được từ cơng thức(1.4) và trong khi phương trình cần có một giá trị G như là một đầu vào cho giá trị mào đầu tuần hoàn- Cyclic Prefix đặc trưng của symbol OFDM.
Chú ý rằng, chất lượng của FFTuse trong mỗi hướng dựa trên chế độ hốn vị (permutation model). Như mơ tả hở phần 2.3.3, các câu lệnh của chế độ hoán vị trong chuẩn WiMAX là PUSC. Ngồi ra, từ mơ hình cluster trong đường DL và ốp lát trong UL được thực hiện dựa trên các cấu trúc khác nhau số lượng sóng mang con có thể sử dụng được là khác nhau trong mỗi hai hướng cho mỗi băng thông chung chung.
Hơn nữa, như những gì được đề cập ở trên, trong 1 frame TDD tổng băng thơng sẵn có được chia sẻ cho đường subframe DL và UL. Cũng với mục đích để đạt được ngun băng thơng trong mỗi hướng phân vùng thời gian này phải được xem xét. Ví dụ: nếu DLBW RAW được tính với 1 kênh truyền độ rộng 5MHz, giá trị FFTuse dùng PUCS là 360 cần được xem xét trong công thức (3.1), trong khi kết quả nên được mở rộng đến 𝐷𝐿
𝑇𝑜𝑡𝑎,. Mặt khác, cho ULBW raw, FFTUSE =272 cho PUSC 5MHz trong khi kết quả phải mở rộng đến 𝐷𝐿
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 trong đó total = DL + UL.
3.3 PHÂN PHỐI ỨNG DỤNG
Một yếu tố quan trọng trong quy hoạch mạng lưới là để ước tính số lượng người sử dụng mỗi BS có thể hỗ trợ. Để có một ý tưởng về số lượng tối đa của các th bao là một BS điển hình có thể phục vụ các thơng tin của các loại lưu lượng truy cập có thể có khác nhau và các thơng số của chúng là rất cần thiết. Tuy nhiên, kể từ khi các mạng WiMAX di động đã được triển khai nhưng trong một quy mô lớn, xu hướng thị trường và nhu cầu người sử dụng không được xác định rõ ràng. Mặt khác, ứng dụng hỗn hợp các mạng dữ liệu gói có là khó xử lý với các phương pháp thống kê cho trường hợp chung. Kỹ thuật đường truyền băng thông được phân bổ cho các
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 52
hoạt động kết nối khác nhau thường cịn lại để cấu hình nhà điều hành và khơng có trong tiêu chuẩn.
Trong tài liệu này, đã cố gắng để kiểm tra và giới thiệu các lớp ứng dụng khác nhau của WiMAX và để xác định một xấp xỉ đáng tin cậy cho các thông số mong muốn và tỷ lệ sử dụng liên quan đến từng ứng dụng.
3.3.1 HỖ TRỢ LUỒNG DỮ LIỆU- SERVICE FLOWS
Trong phần 2.4.4, bài báo cáo xem xét các hỗ trọ luồng dữ liệu được hỗ trợ bởi WiMAX di động. Trong phần này, chúng ta sẽ nhìn vào các thơng số được trình bày trước đây trong một điểm kỹ thuật đường tryền. Trong dòng dịch vụ tổng hợp liên quan đến mỗi ứng dụng có thể được xác định với hai loại tốc độ đường truyền thông dụng phân bổ: The Reserved Traffic Rate và The Sustained Rate.
Tốc độ dự trữ đường truyền- The Reserved Trafic Rate: đó là thơng tin tốc độ cam kết cho luồng dữ liệu. Tốc độ dữ liệu được vơ điều kiện dành riêng cho dịng chảy và do đó có thể được trực tiếp trừ khỏi các kích thước kênh có sẵn người sử dụng để xác định dung lượng còn lại. Tốc độ duy trì đường truyền- The Sustained Trafic Rate: đó là đỉnh cao nhất của tốc độ dữ liệu mà hệ thống cho phép. Đường truyền, được đề trình bởi một trạm phân phối tốc độ ở mức giới hạn bởi mức giá tối thiểu và tối đa, được xử lý bởi các trạm cơ sở trên cơ sở không đảm bảo.
Dựa trên các cơ sở về phương pháp tốc độ đường truyền ta có 3 hỗ trợ luồng dữ liệu có thể được định nghĩa để hỗ trợ cho các ứng dụng trong hệ thống WiMAX di động. Các hỗ trợ được thể hiên như sau:
CBR (Constant Bit Rate Service- Hỗ trợ cố định tốc độ Bit) hỗ trợ giá trị lớn nhất tốc độ dữ trữ đường truyền. Hỗ trợ này phù hợp cho các ứng dụng với giá trị nghiêm ngạch về độ trễ và ràng buộc thông lượng và tạo ra một dịng ổn định của các gói kích thước cố định như VoIP.
VBR (Variable Bit Rate Service- Hỗ trợ biến đổi tốc độ Bit) hỗ trợ giá trị nhỏ nhất về dự trữ- reserved tốc độ đường truyền và lớn nhất về duy trì tốc độ đường truyền. các loại hỗ trợ luồng dữ liệu này phù hợp với các ứng dụng tạo ra tải lưu lượng dao động bao gồm cả video nén.
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 53 BE (Best Effort Service- Hỗ trợ nội lực tốt nhất) được dành cho hỗ trợ luồng dữ liệu với yêu cầu chất lương dịch vụ QoS chặt chẽ nhất về độ trễ truy cập kênh và khơng có sự đảm bảo băng thơng. Dịch vụ nỗ lực tốt nhất phù hợp cho các ứng dụng như duyệt web và chuyển tập tin đó có thể chịu đựng bị gián đoạn liên tục và làm giảm thơng lượng mà khơng có hậu quả nghiêm trọng. Dành cho các hỗ trợ dữ liệu luồng tốt nhất, đường truyền bị tác động được gửi như dung lượng dư thừa đó là có sẵn sau khi đáp ứng các loại hình dịch vụ khác đảm bảo.
Hình 3.1 cho thấy một sơ đồ băng thơng có sẵn, được phân chia dựa trên 3 hỗ trợ luồng dữ liệu được nêu ở trên.
Hình 3.1- Chia phần trong băng thơng kênh truyền
Dựa trên phương pháp phân vùng trình bày băng thông, với mỗi cái trong số các ứng dụng mong muốn (sẽ được giải thích trong phần tiếp theo) có thể được chỉ định với dữ luồng mong muốn dựa trên các thơng số QoS u cầu của nó. Như đã đề cập trước khi các thủ tục thực hiện các nhiệm vụ này không bao gồm trong tiêu chuẩn và mỗi nhà cung cấp phải thực hiện nó sử dụng các quy trình lập kế hoạch đường truyền thích hợp cho thời gian và phân bổ kênh tần số. Lập kế hoạch kiểm soát trực tiếp của từng trạm gốc (Base Station).
3.3.2 CÁC THÔNG SỐ VỀ CÁC ỨNG DỤNG
Khi thực hiện quy hoạch, phân tích về 1 khu vực muốn phủ sóng cần quan tâm rất nhiều đến các thông số về ứng dụng u cầu cần có. Việc phân tích rồi chia các loại ứng dụng và tính năng yêu cầu của chúng được xây dựng đưa lên thành các thông
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 54
số riêng biệt để nhập vào hệ thống tính tốn. Có nhiều ứng dụng được xác định dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.16e-2005. Diễn đàn WiMAX (WiMAX Forum) đã chia các ứng dụng đó vào năm lớp chính:
1- Multiplayer interactive gaming 2- VoIP and Video Conference 3- Streaming Media
4- Web browsing and instant messeging 5- Media Content Downloading
Để thực hiện yêu cầu kỹ thuật chất lượng dịch vụ QoS của mỗi ứng dụng của một số thông số quan trọng phải được đáp ứng. Những thông số là: tỷ lệ lỗi bit (Bit Error Rate-BER), jitter- chập chờn, độ trễ-latency và thông lượng tối thiểu- minimum throughput. Danh sách trên được sắp xếp theo một thứ tự giảm dần độ nhạy sự chậm trễ. Độ nhạy sự trễ cho một ưu tiên phân bổ cho các ứng dụng.
Theo các loại dịch vụ nghiên cứu trong phần cuối, nhóm ứng dụng đầu tiên có thể được phân loại trong các dịch vụ VBR. Vì mục tiêu của bài luận này là quyết định công suất tối đa của một trạm gốc thông thường, chúng tôi sẽ tập trung vào tỷ lệ tối thiểu dữ liệu dự trữ của từng dịch vụ VBR và để lại tốc độ dữ liệu tối đa duy trì các thủ tục lập kế hoạch nâng cao hơn. Theo Diễn đàn WiMAX xuất bản cho các ứng dụng Mobile Profile lớp ứng dụng đầu tiên (Interactive Gaming) cần tốc độ dữ liệu tối thiểu dự trữ của 50 kbps cho mỗi user.
Lớp ứng dụng thứ 2 thuộc loại dịch vụ CBR với tỷ lệ trung bình là dữ liệu dành riêng 32 kbps cho mỗi user.
Lớp ứng dụng Streaming Media có thể có thể được phân loại vào dịch vụ VBR với tốc độ dữ liệu dành riêng của 64 kbps.
Hai lớp ứng dụng cuối có thể được xem như loại dịch vụ BE. Nhóm ứng dụng lướt Web có thể được đăng ký với tốc độ dữ liệu thông thường của user và lớp FTP được hỗ trợ với hỗ trợ với cơng suất cịn lại được gán cho mỗi th bao có sẵn sau khi đáp ứng các loại hình dịch vụ khác đảm bảo.
Tuy nhiên, yếu tố quan trọng khác để ước lượng dung lượng của một trạm gốc điển hình là nhu cầu người dùng và xu hướng của từng loại người dùng. Trong các
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 55 phần tới một bản phân phối ứng dụng kịch bản và hai quy mô quan trọng để thực hiện theo các xu hướng thị trường được trình bày.
3.3.3 MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG TRUYỀN VÀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QOS VỤ QOS
Kích thước một mạng WiMAX cần phải giữ vị trí quan trọng trong các nhu cầu lưu lượng truy cập của người dùng và các ứng dụng sử dụng để mật độ của các trạm gốc và kích thước mạng chính có thể đáp ứng nhu cầu. Một nhiệm vụ quan trọng khác trong việc cung cấp dịch vụ là hỗ trợ các tham số QoS của mỗi kết nối trên băng thơng u cầu. Trong thuật tốn hiện tại của chúng tôi, chúng tôi được hưởng lợi 2 biện pháp OSR và CR để áp dụng QoS điều khiển đường truyền dự kiến sẽ được giải thích trong phần này.
3.3.3.1 CONTENTION RATIO
Khi cơ sở khách hàng đang tăng lên, thì phải có một biện pháp đồng thời của người sử dụng yêu cầu tốc độ bit từ trạm cơ sở vì hầu hết người dùng sẽ khơng yêu cầu dữ liệu cùng một lúc. Trong đơn giản, nó có nghĩa rằng, nhu cầu cao điểm tuyệt đối về tài nguyên chia sẻ hiếm khi xảy ra. Đồng thời người sử dụng được xác định bởi một tham số chúng ta gọi là tỷ lệ tranh chấp- contention ratio. Mặt khác, nhiều người trong số các thuê bao được kết nối sẽ yêu cầu dữ liệu mà các gói tin có thể được gửi giả định một số giá trị chờ hay độ trễ (ít ưu tiên).
Theo như phần 2.3.1, các kênh băng thơng có sẵn có thể được phân chia đến các user cách đảm bảo hoặc khơng đảm bảo dựa trên các ứng dụng. Nói chung, áp dụng một CR cho đảm bảo băng thông là một thực tế mà các nhà khai thác nên cách tiếp cận thận trọng vì khách hàng của họ tự nhiên hy vọng rằng các thỏa thuận dịch vụ của họ sẽ luôn luôn được tôn trọng. Trong thuật tốn được nêu ra, khơng có Contention Ratio được áp dụng trên các phân vùng được bảo đảm của băng thông kênh.Tuy nhiên, trong sự phát triển trong tương lai chỉ định một CR trên băng thông dành tương ứng với xác suất lỗi hoặc xác suất ngăn chặn của mỗi ứng dụng sẽ cho kết quả trong một mơ hình đường truyền chính xác hơn. Theo các thuật toán tiến hành trong luận án này, hai tỷ lệ tranh chấp- Contention Ratio được xác định cho các phân vùng không đảm bảo băng thơng. Giá trị tiêu biểu cho tỷ lệ tranh có thể được khoảng 30 cho người dùng dân cư (ít ưu tiên) lên đến 10 cho các người dùng doanh nghiệp (ưu tiên cao hơn và thông lượng). Trong trường hợp này, nếu một lớp dân cư (Residential Class) và một lớp ký kinh doanh (Business Class) đã ký hợp đồng một dịch vụ downlink BE của tỷ lệ 512 kbps và 1Mbps tương ứng, 512/30 = 17 kbps và 1000/10 = 100 kbps là những dữ liệu thực tế tỷ lệ phải được xem xét trong tính tốn
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 56
hệ thống tổng công suất. Điều này là trong khi tốc độ dữ liệu của các dịch vụ với sự đảm bảo băng thơng (CBR, VBRMR) sẽ vẫn bị ảnh hưởng. Hình 2.2 minh họa phân phối trên toàn thế giới của hai lớp dịch vụ khác nhau trong năm 2007.
Hình 3.2- Triển khai WiMAX trên tồn cầu với các loại người dùng đầu cuối
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 cơng 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 tơi với một biện pháp tốt của kiểm sốt 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