V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: 1 TS Nguyễn Đình Long
3 PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT DÙNG PHÂN CỤM VÀ PHÂN BỔ
1.4 Mơ hình UDN [4]
Macrocell là những BS giống mạng thông thường hoạt động ở chế độ mở (cho phép tất cả người dùng trong phạm vi có thể kết nối) và có bán kính bao phủ lên đến vài Km. Chúng giúp đảm bảo tốc độ dữ liệu tối thiểu phục vụ UE với các ràng buộc về độ trễ tối đa và xác suất dừng (outage probability) cho phép. Macro cell sử dụng công suất lớn hơn nhiều so với small cell để phục vụ số lượng lớn UE. Khác với việc thiết lập BS ở trung tâm cell của cấu trúc mạng thông thường, các MBS trong UDN thường được phân bố dựa trên nhu cầu lưu lượng ở các khu vực khác nhau.
Các small cell trong UDN được chia thành hai loại là SBS chức năng (microcell, picocell và femtocell) và điểm truy cập mở rộng (macro-extension access node) (relay
node và RRH) [35]. SBS chức năng thực hiện các chức năng của macrocell sử dụng công suất thấp trong một phạm vi bao phủ nhỏ. Trong khi đó, điểm truy cập mở rộng thực hiện một số chức năng của lớp vật lý được thêm vào các macrocell để tăng độ bao phủ của tín hiệu. Bảng 1.3 mơ tả đặc điểm của các loại small cell [26].
Bảng 1.3: Đặc điểm của các loại small cell trong UDN
Đặc điểm Microcell Picocell Femtocell Relay
node RRH
Vị trí Ngồi trời Ngồi trời/
trong nhà Trong nhà Ngoài trời/trong nhà Ngoài trời Bao phủ 250m -
1km <100m -300m <10m -50m 300m Vài km Lắp đặt Nhà mạng Nhà mạng Khách
hàng Nhà mạng Nhà mạng Mơ hình lắp
đặt hoạchCó kế Có kếhoạch Khơng kếhoạch hoạchCó kế Có kếhoạch Chế độ truy
cập Mở Mở Mở/đóng/hỗn hợp Mở Mở
Cơng suất
truyền 30 - 43dBm 23 - 30dbm <23 dBm 30dBm 46 dBm
Microcell là những SBS chỉ sử dụng phục vụ UE ngồi trời với bán kính bao phủ khoảng từ 250 m đến 1000 msử dụng công suất từ 30 dBm đến 43 dBm.
Picocell là những SBS bao phủ một khu vực diện tích nhỏ trong bán kính từ nhỏ hơn 100 m đến 300 m. Các picocell được thiết kế để phục vụ mật độ người dùng cực cao tại các điểm nóng với độ trễ thấp và giúp giảm lưu lượng từ các macrocell. Công suất truyền của picocell từ 23 dBm đến 30 dBm ở mơi trường trong nhà và ngồi trời.
Femtocell là những SBS được người dùng triển khai ở các địa điểm trong nhà như phòng họp, văn phòng, nhà ở để phục vụ số lượng nhỏ người. Mỗi femtocell sử dụng công suất nhỏ hơn 23 dBm để bao phủ khu vực có bán kính khoảng từ
dưới 10 m đến 50 m. Do đó, các femtocell sẽ đáp ứng hầu hết lưu lượng dữ liệu vì đa số các hoạt động truyền nhận diễn ra trong nhà (mục 1.1). Femtocell có ba chế độ truy cập là trạng thái mở (tất cả người dùng trong phạm vi có thể kết nối), trạng thái đóng (giới hạn một nhóm người dùng đã đăng ký có thể kết nối) và trạng thái hỗn hợp (tất cả người dùng có thể kết nối với sự ưu tiên một nhóm người dùng).
Relay nodelà điểm truy cập giúp tăng cường khả năng bao phủ của mạng ở các khu vực chết (khu vực khơng nhận tín hiệu từ các macrocell) và giúp cải thiện hiệu suất của macrocell. Các relay node nhận tín hiệu từ các macrocell, sau đó truyền đến người dùng tại các khu vực chết và ngược lại nhận tín hiệu từ người dùng và truyền đến macrocell. Chúng sử dụng cơng suất khoảng30 dBm để phục vụ UE trong bán kính 300 m
RRH là những thiết bị vô tuyến được xây dựng trong mạng để tăng khả năng truyền tín hiệu từ các BS trung tâm đến vị trí xa, mở rộng khả năng bao phủ của macrocell. Các RRH được sử dụng ngồi trời tiêu thụ cơng suất khoảng 46 dBm với bán kính bao phủ khoảng vài km.
Việc truyền dữ liệu thông qua liên kết backhaul (liên kết giữa mạng truy cập - access network và mạng lõi - core network) đến từng SBS dùng kết nối Internet băng rộng hoặc bằng cáp là một thách thức lớn vì giá thành cao và khó triển khai mạng trong mơi trường đơ thị. Bên cạnh đó, UDN trong 5G sử dụng cơng nghệ mmWave với tần số cực cao làm cho các BS bị giới hạn khoảng cách truyền không dây. Trong trường hợp này, người ta sử dụng những liên kết nhiều bước (multi-hop links) để truyền lặp lại dữ liệu qua nhiều SBS liền kề nhau đến các cổng đã thiết kế [5]. Các cổng này liên kết với mạng lõi thông qua liên kết FTTC (fiber to the cell). Dựa trên số lượng cổng trong mỗi macrocell, UDN được chia thành hai loại:
1. UDN với cấu trúc đơn cổng:Với cấu trúc này, mỗi macrocell chỉ có duy nhất một cổng thường đặt tại MBS như mơ tả trong hình 1.5(a). Lưu lượng cần truyền qua liên kết backhaul từ mỗi SBS được chuyển tiếp qua các SBS liền kề nhau đến cổng. Để hình thành liên kết mmWave giữa hai SBS liền kề thì khoảng các
(a)
(b)