3.2.2.1 Những yêu cầu cho quá trình tái cấu hình
Về mặt hệ thống
Các kỹ thuật chia sẻ phổ nâng cao
Sự phân phối phổ hiện tại không khai thác được hết sự linh động của những khái niệm vô tuyến có khả năng tái cấu hình. Bởi lẽ chúng được dành cho các hệ thống radio với các tiêu chuẩn tần số đã được xác định cứng trước mà không thể chia sẻ nguồn phổ một cách dễ dàng. Quan trọng là sự tác động của việc chia sẻ tài nguyên lên hiệu suất hệ thống của các kĩ thuật khác nhau cho việc chia sẻ phổ. Các ngữ cảnh bao gồm: nhiều vùng phổ tần số với một người điều hành mạng sử dụng nhiều công nghệ mạng, hoặc là với nhiều người điều hành mạng chia sẻ cùng một vùng tần số.
Việc xác định mode thay thế
Để lựa chọn mode trong các thiết bị đầu cuối radio có khả năng tái cấu hình, đầu tiên cần phải xác định các mode nào là sẵn sàng với thiết bị đầu cuối đó. Các kĩ thuật xác định và giám sát có thể được phân loại thành “bị che” hoặc “được trợ giúp”. Phương pháp “bị che” đặt một khối lượng công việc lớn lên các thiết bị cuối, để chúng tự thực hiện một cách hoàn toàn mà không cần sự hỗ trợ bên ngoài. Trong khi đó thì phương pháp “được trợ giúp” lại đơn giản hơn vì thiết bị đầu cuối được hoạt động với thông tin nào đó về môi trường.
Các kết luận rút ra từ dự án 3GPP/ETSI làm việc trên các kênh dẫn đường chỉ ra rằng sự giống nhau của một kênh hay một tập hợp kênh quốc tế đang được cung cấp là rất thấp. Điều này không phải do bất kì giới hạn kĩ thuật nào mà là do những lý do thương mại và chính trị [8].
Xem xét các điểm trên cho thấy các cách hỗ trợ chủ yếu để tăng cường sự chấp nhận rộng rãi đó là các phương pháp thông tin đại chúng và các dịch vụ quảng bá mode thay thế. Đây là những phương pháp mà thiết bị cuối có thể cập nhật thông tin về các vị trí tần số và việc triển khai hệ thống trong khi đang trong phiên phục vụ. Điều này yêu cầu hỗ trợ bởi các phần tử mạng, chịu trách nhiệm đầu tiên là thu thập và sau đó là vận chuyển thông tin theo yêu cầu của thiết bị cuối.
Việc chuyển mode
Việc chuyển mode bao gồm các tiêu chuẩn cần thiết để chuyển từ một mode này sang mode khác. Vì yêu cầu của người sử dụng phải được cân nhắc kĩ lưỡng nên việc lựa chọn mode phải tính đến các dữ liệu đã có trước đó, hoạt động của người sử dụng, các mode sẵn sàng và các dịch vụ mang theo, cũng như các mức tín hiệu được đo lường trong quá trình giám sát.
Các tham số dịch vụ mang trong hồ sơ dịch vụ người sử dụng nên dựa trên những khái niệm sẽ được kiểm chứng trong tương lai (ví dụ như các lớp UMTS QoS). Điều này sẽ cho phép vận chuyển các dạng khác nhau của dữ liệu với các yêu cầu QoS (Quality of Service) khác nhau đảm bảo sự làm việc tương tác thích hợp giữa tất cả các công nghệ mạng đang tồn tại.
VHE (Virtual Home Environment) là một khái niệm quan trọng cho việc chuyển mode vì mục đích cuối cùng của radio tái cấu hình là cung cấp dịch vụ trong suốt cho người dùng cuối không phụ thuộc vào hệ thống mạng mà thiết bị đầu cuối kết nối vào. Những người sử dụng thậm chí không cần biết thiết bị cuối đã được tái cấu hình để hoạt động trong giao diện vô tuyến mới và đang sử dụng các dịch vụ từ một mạng mới.
Ở đó nên có cơ chế kiểm tra/ báo cáo khả năng và sự thể hiện của các module đã được tái cấu hình liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ được yêu cầu. Sự trao đổi đàm phán giữa khả năng và nội dung được yêu cầu trong MexE (Mobile Execution Environment) có thể được mở rộng ra phục vụ cho quá trình đàm phán giữa tính tương thích và khả năng giữa module phần mềm đã được download và thành phần phần cứng tương ứng của nó.
Cần phải nghiên cứu môi trường đặc biệt dành cho trao đổi đàm phán mặc dù xu hướng hiện nay là ủy thác những quá trình nặng như vậy cho các thành phần thông minh đã được đặt tại phần hệ thống cố định. Do đó, những tiền yêu cầu để cung cấp khả năng chuyển đổi liền mạch dựa vào tính thông minh của thiết bị đầu cuối giữa thiết bị và mạng; các thành phần proxy (ví dụ như PRM) trở thành những bổ sung kiến trúc đích. Hơn thế nữa, chúng có thể được tăng lên với các hệ thống tổ chức để cho phép thực hiện các hoạt động không kết nối và không đồng bộ đã được ủy quyền.
Tài nguyên vô tuyến cho việc download
Việc tải phần mềm xuống thông qua giao diện vô tuyến đòi hỏi những cơ chế mà có thể hỗ trợ một cách hiệu quả chức năng này. Điều đó cho phép sử dụng các cơ chế như nhau trên các công nghệ Mạng truy nhập vô tuyến khác nhau, ví dụ như GSM hoặc HIPERLAN/2. Người ta đã xem xét hai khía cạnh của việc download là những hệ quả của việc download đối với lưu lượng người dùng bình thường và những cơ chế để đảm bảo hiệu quả download. Các thuật toán Quản lý tài nguyên vô tuyến thích ứng (RRM-Adaptive Radio Resource Management), các kĩ thuật nén và các giao thức tối ưu hóa không dây cần được phát triển để giảm thiểu những hệ quả năng lực mạng của việc tái cấu hình thiết bị đầu cuối. Ảnh hưởng của việc download phần mềm lên những người dùng khác cũng cần được nghiên cứu để xác định những cơ chế thích hợp.
Do đó, khả năng ứng dụng của những bộ phận Quản lý tài nguyên vô tuyến liên kết (JRRM-Joint Radio Resource Management) tạo nên sự tăng về dung lượng hệ thống và chất lượng dịch vụ cung cấp cho người dùng. Các kiến trúc kết hợp trong lĩnh vực này là phần bổ trợ cho việc chia sẻ phổ, nhằm tăng việc sử dụng các nguồn tài nguyên radio như đã trình bày trước đây. Thêm vào đó, một phương pháp để giảm độ rộng băng thông được yêu cầu là ưu tiên và lập kế hoạch download một cách hiệu quả cùng với rất nhiều tham số. Giải pháp này tận dụng một phương pháp mở rộng những quan điểm RRM cho việc giảm băng thông, nơi mà các quá trình tương tác giữa bộ phận quản lí cấu hình và các thành phần JRRM cần phải tính toán đến phần mềm nào sẵn sàng trong thiết bị đầu cuối, nhằm mục đích tối thiểu hóa việc nâng cấp với những mở rộng nhỏ.
Quản lý cấu hình
Quản lý cấu hình nhằm định vị những vấn đề tăng lên do sự cùng tồn tại của những phiên bản kết hợp đa phần cứng và phần mềm. Rõ ràng là tầm quan trọng của việc quản lý cấu hình tăng đáng kể khi thiết bị đầu cuối có khả năng tái cấu hình tốt hơn với sự kết hợp gần như không giới hạn của phần mềm và ứng dụng hệ thống.
Việc sử dụng một môi trường xử lí được phân bố chung tạo điều kiện cho sự độc lập về nền platform trong thiết bị đầu cuối tái cấu hình. Tuy nhiên, trong khi những
vấn đề nào đó được đơn giản đi thì những vấn đề khác lại tăng lên, ví dụ như việc sử dụng phần mềm trung gian trong một môi trường bị giới hạn về hiệu suất, bộ nhớ và băng thông. Cần thực hiện nhiều việc hơn trên phần mềm trung gian đã được tối ưu hóa cho các môi trường wireless, thời gian thực và hệ thống nhúng.
3.2.2.2 Quá trình tái cấu hình
Những yêu cầu được đặt lên quá trình tái cấu hình kết hợp trong một tập tổng quát các chức năng tuần tự. Dưới đây là một khung ngữ cảnh tái cấu hình [8]:
Hình 3.4 Khung ngữ cảnh tái cấu hình
Hình 3.5 Kiến trúc chức năng
Module xác định và giám sát mode (MIMM-Mode Identification and Monitoring Module)
Module này phát hiện, xác định và giám sát các mode thay thế đang tồn tại trong các giới hạn được đặt ra bởi các tài nguyên/những khả năng của thiết bị đầu cuối và bởi mode hiện tại. Trong suốt quá trình dò, thiết bị đầu cuối sẽ phải quét các băng tần khác nhau với mục đích là dò các mode có thể sử dụng trong môi trường xung quanh người dùng. Do đó, bộ thu cao tần phải cung cấp cách xử lý động chính xác, ví dụ như có thể đồng bộ và khôi phục mà không gây ra các bức xạ giả không cho phép trong phổ cao tần. Việc dò các mode thay thế rất phức tạp vì kết quả của các giới hạn đặt ra do mode hiện tại và các khả năng của thiết bị đầu cuối, theo nghĩa là lượng thời gian rỗi sẵn sàng. Hơn thế nữa, nếu thiết bị đầu cuối đang trong phiên làm việc thì dịch vụ nhất
thiết không được gây ảnh hưởng trong suốt quá trình dò tìm kia, do đó tổng thời gian sẵn sàng thậm chí còn bị giới hạn hơn nữa.
Sau khi kết thúc quá trình dò và các mode được xác định, việc giám sát các mode là cực kì quan trọng để đảm bảo rằng một mức dịch vụ và chất lượng liên kết vừa đủ đang được cung cấp trước khi mode đó có thể được coi như là một đích roaming tiềm năng. Ở đây, giới hạn thời gian nghiêm ngặt được đặt ra do mode hiện tại và bất cứ dịch vụ đang hoạt động nào. Nếu như thiết bị đầu cuối có trợ giúp bởi một thành phần ngoại vi nào đó (ví dụ như bộ proxy, các thiết bị đầu cuối khác, đối tượng thứ3...) thì sau đó các yêu cầu đặt lên thiết bị đầu cuối do những hành động dò tìm và giám sát có thể được giảm bớt xuống một mức xác định mặc dù không phụ thuộc hoàn toàn vào những trợ giúp từ bên ngoài.
MIMM cần phải xác định sự trợ giúp từ bên ngoài nào là sẵn sàng (nếu có), và các giới hạn của mode hiện thời từ thông tin được cung cấp bởi module quản lý việc tái cấu hình. Thêm nữa, từ các thông tin được cho bởi module quản lý hệ thống tài nguyên, MIMM cũng cần phải xác định xem liệu thiết bị đầu cuối có nguồn tài nguyên đầy đủ hay không (công suất pin, công suất quá trình xử lý, bộ nhớ,...) để có thể tiến hành việc dò tìm và giám sát mode được yêu cầu mà không gây ảnh hưởng tới mức dịch vụ trong mode hiện thời.
Module thỏa thuận và chuyển mode (MNSM-Mode Negotiation and Switching Module)
Module này hướng dẫn quá trình thỏa thuận mode. Nó kiểm tra lại sự sẵn sàng về dịch vụ trong mạng RAN đích, thỏa thuận các dịch vụ mang và chắc chắn thiết bị đầu cuối có thể cung cấp mức hiệu suất mong muốn trong mode đích, liên quan đến tải của hệ thống và chất lượng liên kết. Toàn bộ quá trình dựa theo nền kiến thức đã có về các mode có sẵn. Do đó, một quá trình lọc sẽ tạo ra một dãy thứ hạng được suy ra từ hồ sơ người dùng, trạng thái thiết bị đầu cuối và sự kiện kích hoạt. Tiếp đó sẽ quyết định có chuyển mode đích hay không. Khi đưa ra quyết định, quan trọng là phải xác định các yêu cầu của người dùng được lưu trong hồ sơ cơ sở dữ liệu, chất lượng bậc liên kết được cung cấp bởi module xác định và giám sát mode, độ phức tạp của việc tái cấu
hình bởi module quản lý cấu hình, thời gian dự kiến để tải phần mềm thu được từ module tải phần mềm và ảnh hưởng của nó trong các dịch vụ đang hoạt động nếu có; độ sẵn sàng về mặt tài nguyên và tương tác với người sử dụng khi hồ sơ người dùng không được thiết lập chi tiết.
Các kết quả của những thỏa thuận được lưu trong các bảng tra, được sử dụng cho các truy cập tương tai cho cùng mode và cùng mạng. Chúng sẽ tiết kiệm thời gian và tài nguyên.
Module quản lý cấu hình (CMM- Configuration Management Module)
Module này điều khiển những cấu hình hiện tại và dự kiến của thiết bị đầu cuối. Mục đích là cho phép cấu hình kết hợp các phần khác nhau trong lõi phần mềm và phần cứng của thiết bị đầu cuối mà không cần giới hạn độ linh động trong triển khai, do vậy người ta đã đề ra kiến trúc quản lý cấu hình với các miền nhiệm vụ khác nhau. Hai dạng thực thể được giới thiệu để cho phép tương tác giữa các miền nhiệm vụ, gọi là những bộ quản lý miền và các tác nhân thiết bị đầu cuối.
Bộ quản lý miền chịu trách nhiệm điều khiển tương tác giữa các tác nhân thiết bị đầu cuối trong các miền khác nhau và cung cấp thông tin cấu hình khái quát được yêu cầu bởi tất cả các tác nhân thiết bị đầu cuối. Các tác nhân thiết bị đầu cuối chịu trách nhiệm thực hiện các phương thức quản lý việc tái cấu hình cụ thể, bao gồm sự khôi phục thông tin chi tiết liên quan đến cấu hình thiết bị đầu cuối hiện tại và tương lai, điều khiển việc tái cấu hình của các phần riêng biệt của phần mềm và phần cứng của thiết bị đầu cuối.
Các tác nhân thiết bị đầu cuối tương tác với module quản lý hệ thống tài nguyên nhằm thu thông tin liên quan đến tài nguyên sẵn có trước khi tiến hành việc tái cấu hình. Từng tác nhân thiết bị đầu cuối cũng chịu trách nhiệm cho việc đưa ra yêu cầu (thông qua những bộ quản lý miền) những cấu hình khác được kích hoạt, tắt hoạt động và thông tin tới các tác nhân thiết bị đầu cuối khác về bất cứ sự thay đổi nào trong trạng thái cấu hình được điều khiển bởi thiết bị đầu cuối. Thêm vào đó, các tác nhân thiết bị đầu cuối hình thành các chức năng quản lý việc tái cấu hình cần thiết theo một cách thích hợp. Ví dụ, một tác nhân thiết bị đầu cuối có thể chịu trách nhiệm cho vùng
băng tần cơ sở và có thể tạo ra các chuỗi bộ thu phát tích cực, thụ động và điều khiển việc chuyển đổi giữa hai chuỗi; trong khi đó thì tác nhân thiết bị đầu cuối khác lại có thể chịu trách nhiệm cho vùng phần cứng RF.
Hơn thế nữa, tác nhân thiết bị đầu cuối chịu trách nhiệm cho thành phần ngăn xếp giao thức có thể thuộc miền nhiệm vụ của người điều hành mạng và điều khiển các phần khác nhau của phần mềm giao thức liên lạc; trong khi đó, những tác nhân khác chịu trách nhiệm về các giao thức lớp vận chuyển và lớp cao hơn có thể thuộc miền nhiệm vụ của nhà cung cấp dịch vụ.
CMM cũng cung cấp thông tin liên quan đến các mode hiện tại và dự kiến cho module chuyển mode và các module thiết bị đầu cuối khác. Nhờ đó, nó cung cấp sơ đồ liên kết giữa các mode và các cấu hình hỗ trợ cho các mode đó. Điều này bao gồm công suất tiêu thụ ước tính cho một mode cụ thể, nó có thể trở thành một tiêu chí quan trọng khi đưa ra quyết định trong quá trình chuyển mode.
Module tải phần mềm (SDM- Software Download Module)
SDM bao hàm cả module quản lý băng thông (BMM-Bandwidth Management Module). BMM là module dựa vào một giá trị thay đổi, nó tính toán ra chiến lược download tối ưu và gửi tới SDM. Sau đó SDM chú ý quan tâm tới hoặc là việc tải phần mềm từ một thực thể xác định trong mạng, tạo ra hầu hết những cơ chế download phân tán, hoặc là gọi nó ra từ các bảng tra cứu mà có thể chứa các module được yêu cầu từ những lần tái cấu hình trước đó. Nó cũng có trách nhiệm xác định đối tượng nào có thể khởi đầu, cho phép hoặc không cho phép việc tải phần mềm.
Bộ phận quản lý chất lượng dịch vụ
Bộ quản lý chất lượng dịch vụ (QoS) quan tâm đến các vấn đề sau; thứ nhất là việc ánh xạ các tham số QoS từ yêu cầu của người dùng/ứng dụng cho tới bậc của các thành phần công nghệ bên dưới mà được hình thành bởi hệ điều hành và các thành phần giao tiếp; và thứ hai là lấy các tài nguyên từ các thành phần đã kể trên. Thêm nữa, nó giám sát trạng thái dịch vụ (nếu có) liên quan đến mức độ đáp ứng yêu cầu người