2.2.1 Mạng truyền thơng truyền thống
Một mơ hình truyền thơng thường có dạng như Hình 2.5. Trong mạng truyền thông này các kết nối có dạng điểm-điểm, tức là tín hiệu được truyền thẳng từ nguồn phát đến thiết bị nhận hay cịn gọi là truyền thơng tầm nhìn thẳng (Light of Sight-LoS). Vì thế mà nó có một số nhược điểm lớn là: khơng đảm bảo được kênh truyền nếu tầm nhìn thẳng từ nguồn đến đích hạn chế. Do đó, một số kỹ thuật đã được nghiên cứu như mạng phân tập diện rộng (macro diversity), phân tập diện hẹp (micro diversity)… và được ứng dụng để
này. cải thiện chất lượng truyền thông. Gần đây kỹ thuật MIMO với những ưu điểm vượt trội đã được nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong các mạng truyền thông. Tuy nhiên việc triển khai các mạng truyền thông nêu trên khá phức tạp và tốn kém.
BTS USER USER USER USER USER
19
Bên cạnh đó một mạng truyền thông cũng được đề xuất và nghiên cứu khá nhiều là mạng truyền thông hợp tác. Mạng truyền thông hợp tác sử dụng các thiết bị riêng lẻ để tạo ra một mô hình phân tập ảo. Trong đó các thiết bị tạo thành một mạng hợp tác để thu tín hiệu và truyền thơng qua lại giúp cải thiện đáng kể chất lượng nhưng ít tốn kém hơn. Gần đây, một kỹ thuật mới cũng mang lại sự cải thiện chất lượng hệ thống đáng kể nhưng ít tốn kém hơn là mạng truyền thông chuyển tiếp. Trong mạng truyền thơng này, tín hiệu được được tái truyền lại bởi một nút chuyển tiếp vì thế kênh truyền thơng sẽ được cải thiện hơn dẫn đến chất lượng tốt hơn.
2.2.2 Mạng truyền thông chuyển tiếp
Với mạng truyền thông, việc tăng cường dung lượng, mở rộng phạm vi phủ sóng và giảm chi phí vận hành là mục tiêu của các nhà quản lý mạng viễn thông. Một số kỹ thuật để nâng cao dung lượng và mở rộng phạm vi phủ sóng, phân tập... Kỹ thuật chuyển tiếp được giới thiệu là một công nghệ tiên tiến đã được giới thiệu như giải pháp đa anten MIMO, truyền dẫn đa điểm phối hợp đáp ứng và thỏa mãn được những yêu cầu này.
20
Mạng chuyển tiếp gồm một nút nguồn, một nút đích và một hay nhiều nút chuyển tiếp, mơ hình chuyển tiếp có thể chia thành nhiều dạng dựa trên các khía cạnh khác nhau như: theo số chuyển tiếp gồm mạng đơn chuyển tiếp như Hình 2.6 và mạng đa chuyển tiếp như Hình 2.7; theo chức năng gồm mạng cải thiện chất lượng và mạng mở rộng phạm vi hoạt động như mô tả chuyển tiếp trong Hình 2.6. Trong mạng truyền thơng chuyển tiếp, tín hiệu từ nguồn sẽ được truyền đến đích thơng qua các nút chuyển tiếp. Nút chuyển tiếp có nhiệm vụ thu tín hiệu từ nguồn, sau đó xử lý và chuyển tín hiệu đã xử lý đến đích.
Hình 2.7: Mơ hình chuyển tiếp đa chặng
Nhờ vào nguyên lý hoạt động như vậy mà mạng truyền thơng chuyển tiếp có một số ưu nhược điểm như sau:
Ưu điểm:
Lợi ích về hiệu suất: lợi ích hiệu suất trong hệ thống lớn, có thể đạt được bởi độ lợi suy hao đường truyền cũng như sự phân tập và độ lợi ghép kênh. Điều đó dẫn đến năng lượng truyền dẫn giảm xuống, dung lượng cao hơn hoặc vùng phủ sóng tốt hơn.
21
Chất lượng cân bằng của dịch vụ: trong mạng truyền thông thơng thường, chất lượng tại các rìa hay những khu vực bị che khuất có thể bị suy giảm. Nhưng với sự chuyển tiếp cho phép cân bằng chất lượng như nhau tại mọi nơi.
Ít tổn hao về việc triển khai cơ sở hạ tầng: việc triển khai các nút chuyển tiếp cho phép mở rộng phạm vi hay chất lượng tín hiệu mà khơng cần đầu tư các trang thiết bị truyền thơng mắc tiền.
Chi phí giảm: để đạt được một mức chất lượng dịch vụ thì việc xây dựng một hệ thống chuyển tiếp được xem đỡ tốn kém hơn là xây dựng một hệ thống truyền thơng đầy đủ và chi phí cho việc bảo trì và vận hành nó cũng thấp hơn.
Nhược điểm: một số nhược điểm chính của việc sử dụng chuyển tiếp được đưa ra
như sau:
Lập lịch trình phức tạp: việc bảo dưỡng trong một hệ thống gồm nhiều nút chuyển tiếp và nhiều người dùng thách thức việc lập lịch trình cho việc chuyển tiếp phức tạp hơn rất nhiều. Không chỉ về lưu lượng của người dùng khác nhau mà còn về lưu lượng chuyển tiếp. Bất kỳ lợi ích do việc chuyển tiếp lớp vật lý mang lại đều bị lãng phí nếu khơng có xử lý đúng tại lớp mạng và lớp truy cập.
Chi phí phụ gia tăng: sự vận hành một hệ thống hồn chỉnh thì yêu cầu về chuyển giao, đồng bộ hóa, bảo mật… điều này dẫn đến một chi phí phụ tăng thêm so với một hệ thống không sử dụng giao thức chuyển tiếp.
Việc lựa chọn đối tác: để quyết định việc chuyển tiếp tối ưu và đối tác để hợp tác là một công việc khá phức tạp.
Nhiễu gia tăng: việc sử dụng các nút chuyển tiếp chắc chắn sẽ tạo ra một lượng nhiễu thêm vào tại các nút, điều này sẽ làm hiệu suất hệ thống giảm đi.
Thời gian chờ điểm- điểm gia tăng: việc chuyển tiếp thường liên quan đến việc nhận và giải mã của tồn bộ dữ liệu gói trước khi nó có thể được tái truyền lại, vì thế mà thời gian chờ cũng tăng lên. Để loại bỏ thời gian trễ này thì phương pháp truyền đơn giản hay phương pháp giải mã cần được sử dụng.
Đồng bộ hóa phức tạp: việc đồng bộ hóa chặt chẽ nhìn chung cần được duy trì để thúc đẩy việc hợp tác. Điều này lần lượt cần có những phần cứng đắt tiền và
22
chi phí phụ về kỹ thuật lớn vì các nút chuyển tiếp cần được đồng bộ thường xuyên bằng cách sử dụng một số hình thức báo hiệu hoặc những kỹ thuật khả thi khác.
Ước tính kênh truyền nhiều hơn: việc sử dụng các nút chuyển tiếp làm tăng hiệu quả số lượng của các kênh truyền vơ tuyến. Điều này địi hỏi việc ước tính cho nhiều hệ số kênh truyền hơn và vì vậy nhiều ký tự thí điểm cần phải được cung cấp nếu như việc điều chế nhất quán được sử dụng.