Các thủ tục chuyển giao đã được em trình bày trong chương 2, nó được miêu tả trong hình 9, một phần của thủ tục chuyển giao là chuyển tiếp dữ liệu. Bằng cách chuyển tiếp dữ liệu có nghĩa chúng ta gửi dữ liệu từ nguồn tới đích tại khoảng thời gian chuyển giao để tránh mất dữ liệu hoặc phát dữ liệu 2 lần. Trong chương 3, các nghiên cứu về dữ liệu chuyển tiếp và mốc dữ liệu chuyển tiếp đạt được được thảo luận trong mạng LTE. Cũng trong chương đó, các nghiên cứu về thủ tục chuyển giao trong mạng LTE có chuyển tiếp được giới thiệu. Nghiên cứu đã kết luận những thay đổi trong thủ tục chuyển giao để làm cho chuyển giao được tin cậy hơn. Trong các mạng LTE có chuyển tiếp, nghiên cứu trong các khu vực khác nhau đã được tiến hành như trong chương 3 và 4. Tuy nhiên, không nghiên cứu nào được báo cáo về dữ liệu chuyển tiếp trong LTE bao gồm có chuyển tiếp.
Sau khi đề xuất ý tưởng của việc sử dụng chuyển tiếp trong mạng LTE, một số lượng lớn các nghiên cứu đã được thực hiện trong những khu vực khác nhau được gắn với chuyển tiếp để xác minh ảnh hưởng của chúng trong mạng, đề xuất những giải pháp và tìm ra hiệu năng của các đề xuất. Tính di động luôn là một thách thức trong các mạng, sau khi đề suất chuyển tiếp trong LTE, tính di động được nghiên cứu một cách kỹ lưỡng. Một trong những thử thách của di động triển khai các trạm chuyển tiếp trong LTE đó là việc phối hợp dữ liệu chuyển tiếp trong khi thời gian thực hiện chuyển giao. Xuất hiện các vấn đề tại UE được phục vụ bởi một trạm chuyển tiếp thực hiện chuyển giao. Để có chuyển giao không tổn thất, trong thời gian chuyển giao dữ liệu sẽ được chuyển tới đích và từ đích đến UE
Trong đường xuống, dữ liệu được gửi từ Donor eNodeB tới RN và từ RN tới UE. Trong thời gian chuyển giao, dữ liệu không được xác nhận bởi UE sẽ được truyền lại về Donor từ RN và sau đó từ Donor eNodeB nó sẽ được gửi tới đích. Trong hình 4.1 miêu tả điều này. Nó cho thấy dữ liệu dược gửi giữa Donor eNodeB và RN theo 2 chiều. Khi UE tách rời trạm chuyển tiếp phục vụ thì dữ liệu sẽ được truyền lại tới Donor eNode B. Ngoài ra một số dữ liệu đang truyền từ Donor eNodeB tới UE không thể được nhận bởi UE. Vì vậy, số dữ liệu này sẽ được truyền lại về Donor eNB để được truyền tới đích. Dữ liệu truyền đi từ Donor eNodeB tới RN và một lần nữa quay trở lại Donor eNodeB thì được gọi là vấn đề chuyển tiếp dữ liệu qua lại. Nó làm lãng phí tài nguyên của Un. Vì dữ liệu chuyển đến sẽ được phát ở đường lên của kết nối không dây backhaul từ RN đến Donor, nó gây ra trễ lớn hơn trong hệ thống bởi vì là truyền dẫn trên đường lên. Trễ này làm giảm tốc độ bit nhận được bởi UE. Do đó, chuyển tiếp dữ liệu theo 2 chiều dẫn đến 2 vấn đề chính đó là lãng phí tài nguyên Un và tăng trễ.
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 41 DeNB 1 S-GW/MME DeNB 2 RN 1 RN2 UE UE
Chuyển tiếp dữ liệu qua 2 lần
UE thực hiện chuyển giao
Hình 4.1. Dữ liệu truyền đi truyền lại
Sự truyền đi truyền lại đã được đề cập cùng các phương pháp để giải quyết vấn đề mà nó gây ra. Tuy nhiên, không có nghiên cứu chính xác sử dụng mô phỏng và cho đến này cũng chưa có báo cáo nào về vấn đề này.
Trong phần còn lại của chương, chúng ta xem xét kỹ hơn về vấn đề chuyển tiếp dữ liệu qua lại 2 chiều. Sau đó sẽ thảo luận về các giải pháp khác nhau để giải quyết những rắc rối gặp phải và đề cập đến ưu và nhược điểm của chúng.
4.2. Các trƣờng hợp chuyển giao khác nhau
Xuất hiện các trạm chuyển tiếp trong LTE, xảy ra các tình huống chuyển giao khác nhau có thể dựa trên node mà UE được kết nối và node được xử lý chuyển giao. Có tất cả 6 trường hợp có thể xảy ra như sau.
1. Chuyển giao từ RN tới RN khi các trạm chuyển tiếp được phục vụ bởi cùng eNodeB
2. Chuyển giao từ RN tới RN khi các trạm chuyển tiếp được phục vụ bởi các eNodeB khác nhau
3. Chuyển giao từ RN tới eNB mà đang phục vụ cùng RN 4. Chuyển giao từ RN tới eNB mà khác DeNodeB của RN 5. Chuyển giao từ eNB tới RN mà được phục vụ bởi eNB đó 6. Chuyển giao từ eNB tới RN mà được phục vụ bởi eNB khác.
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 42 DeNB 1 S-GW/MME DeNB 2 RN 1 RN3 UE
UE thực hiện chuyển giao
RN2
UE
Chuyển tiếp dữ liệu qua 2 lần
Hình 4.2. Chuyển tiếp dữ liệu trong chuyển giao ở trường hợp 1
DeNB 1 S-GW/MME DeNB 2 RN 1 RN2 UE UE Chuyển tiếp dữ liệu qua 2 lần
UE thực hiện chuyển giao
Hình 4.3. Chuyển tiếp dữ liệu trong chuyển giao trường hợp 3
Như đã đề cập ở trên, vấn đề truyền qua lại chỉ xảy ra nếu UE được kết nối tới RN trước khi chuyển giao, do đó các trường hợp từ 1 đến 4 ở trên là các trường hợp chuyển giao có thể xảy ra vấn đề này.
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 43 Trường hợp 2 được miêu tả trong hình 4.1. Trường hợp 1, 3 và 4 được miêu tả trương hình 4.2, 4.3 và 4.4. Vấn đề truyền qua lại được chỉ ra trong những hình này bằng đường mũi tên nét đứt. Có thể thấy dữ liệu được truyền từ Donor eNB tới RN sẽ được truyền trở lại Donor eNB.
DeNB 1 S-GW/MME DeNB 2 RN 1 RN2 UE UE
Chuyển tiếp dữ liệu qua 2 lần
UE thực hiện chuyển giao
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.4. Chuyển tiếp dữ liệu trong chuyển giao trường hợp 4
4.3 Mục đích nghiên cứu
Một trong những vấn đề mà chuyển tiếp dữ liệu đi sau đó dữ liệu quay trở lại gây ra cho thủ tục chuyển giao là làm tăng trễ ảnh hưởng đến hiệu năng hệ thống. Vì vậy việc tìm kiếm một giải pháp để giảm hoặc loại bỏ sự gia tăng của trễ để tối ưu hiệu năng của hệ thông là điều cần thiết. Điều này đã được đề cập từ các nghiên cứu trong chương 3, một trong những yếu tố chính có thể cải thiện hiệu năng chuyển giao là có một thời gian gián đoạn nhỏ nhất có thể trong trong mặt phẳng người sử dụng. Dữ liệu truyền đi và trở lại trạm chuyển tiếp trong thời gian gián đoạn kéo dài khi mạng bị tắc nghẽn, phải mất thời gian cho các gói tin chuyển từ nguồn tới đích vì các gói tin sẽ được nằm trong hàng đợi.
Trong thời gian chuyển giao dữ liệu từ nguồn eNB được chuyển tới eNB đích thông qua một kết nối X2, nhưng trong các mạng không triển khai trạm chuyển tiếp, khi UE được kết nối tới RN, các gói tin đầu tiên được truyền trong đường lên của kết nối không dây backhaul giữa RN và Donor eNodeB. Tại đó hay xảy ra hiện tượng nghẽn cổ chai vì tốc độ bít đường lên nhỏ hơn đường xuống và nó là nguyên nhân gây ra trễ. Vấn đề thứ hai là sử dụng các nguồn tài nguyên có sẵn trong kết nối Un và
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 44 chiếm trong khi không cần thiết. Do đó cần phải tối ưu hóa những nguồn tài nguyên này.
Hiểu rõ các vấn sẽ giúp chúng ta đưa ra ý tưởng để giải quyết chúng. Lượng dữ liệu được truyền đi và quay về cần được tránh hoàn toàn hoặc làm giảm ở mức nhỏ nhất có thể. Ví dụ, việc loại bỏ tất cả dữ liệu thì việc dữ liệu truyền đi và quay lại có thể giải quyết toàn bộ vấn đề, mặt khác, có một câu hỏi cho toàn bộ quá trình chuyển tiếp dữ liệu là ảnh hưởng đến tốc độ tải dữ liệu của người sử dụng như thế nào. Trong phần còn lại của chương này, em xin trình bày một số giải pháp và so sánh các giải pháp với nhau.
4.4. Các giải pháp
4.4.1. DeNB có đệm PDCP SDU
Trong 3GPP, một giải pháp đó là DeNB có đệm các PDCP SDU cho đến khi chúng được xác nhận bởi UE. Ý tưởng này không được đề cập ở đây. Chúng ta có thể thấy rằng ý tưởng này có thể giải quyết vấn đề dữ liệu truyền đi rồi quay trở lại. Cốt lõi của vấn đề có thể là Donor eNodeB không biết được trạng thái của UE.
Nếu DeNB biết trạng thái của UE, đặc biệt nếu nó biết các gói dữ liệu đã không được xác nhận bởi UE thì vấn đề truyền dữ liệu đi và quay trở về sẽ được giải quyết. Nếu Donor eNodeB giữ các PDCP SDU cho đến khi chúng được xác nhận bởi UE và sau đó sẽ hủy chúng đi, nếu trong thời gian ngắt chuyển giao một số gói tin không được nhận bởi UE, Donor eNodeB có thể thực hiện chuyển tiếp một cách đơn giản những gói đó tới eNB đích để được phát tới UE ngay sau khi UE gắn với eNB đích. Cách tiếp cận này có thể giải quyết vấn đề nhưng xuất hiện những câu hỏi Donor eNodeB có thể biết trạng thái UE khi UE được kết nối tới một RN.
Ngoài những ý tưởng đã được đề xuất có những cách có thể như Donor eNodeB có thể biết trạng thái UE. Như đã thảo luận ở trên DeNB có thể chuyển tiếp các gói tin không được xác nhận bởi UE tới eNB đích. Trong RLC-AM, DeNB có thể loại bỏ các PDCP SDU chỉ khi chúng được nhận bởi UE và RLC-UM khi chúng được gửi đến UE. Và để cho DeNB nhận biết UE và có khả năng ACK/NACK giữa UE và Donor eNB:
1. RN có thể gửi bản tin thông báo trạng thái PDCP định kỳ tới DeNB và thông báo cho nó về các PDCP PDU đã nhận được từ UE.
2. Một chuỗi số PDCP SN được ghép trong các liên kết Un và Uu có thể được sử dụng. Hiện tại trong việc thiết kế trạm chuyển tiếp, các giao thức sẽ khác nhau cho các giao diện Uu và Un. Một ví dụ, kết nối Un là giao diện giữa DeNB và RN có chuỗi số PDCP SN1 cho một gói tin , trong khi, ở kết nối Uu là giao diện giữa UE và RN có chuỗi số PDCP SN2. Hai chuỗi PDCP này có thể được ghép với những cái khác.
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 45
4.4.2. Dự đoán chuyển giao
Ý tưởng thứ hai để giải quyết vấn đề dữ liệu truyền đi và quay trở lại là dự đoán xảy ra chuyển giao. Sau đó DeNB có thể dừng gửi những gói tin tới RN dựa trên đoán. Bởi vậy tính chính xác của dự đoán thì rất quan trọng. Nếu việc chuyển giao xảy ra sớm hơn so với dự báo xảy ra vấn đề dữ liệu truyền đi và trở lại thì dự báo sẽ tránh được sự cố này. Còn nếu chuyển giao muộn hơn dự báo, một vài gói tin không được chuyển tới UE, bởi vì truyền phát từ DeNB tới RN đã ngừng. Các gói tin sẽ chuyển tiếp tới tế bào đích và sẽ được giao cho UE khi nó tới tế bào đích.
4.4.3. Đệm dữ liệu đƣờng xuống khi nhận yêu cầu chuyền giao
Giải pháp thứ 3 được đề cập trong khi DeNB nhận được yêu cầu chuyển giao từ RN, nó ngừng phát dữ liệu tới RN và bắt đầu đệm dữ liệu đường xuống. Ý tưởng này sẽ tạo ra sự thay đổi nhỏ cho thủ tục chuyển giao. Khi DeNB nhận được yêu cầu chuyển giao từ RN nó ngừng phát dữ liệu tới RN và bắt đầu đệm dữ liệu đường xuống với UE có liên quan. Sau đó, Donor eNodeB gửi xác nhận tới RN yêu cầu chuyển giao và thủ tục chuyển giao có thể bắt đầu. Sau đó, các gói tin đó được gửi tới UE và chưa được xác nhận sẽ được chuyển đến Donor eNodeB, Donor eNodeB thực hiện sắp xếp các gói này, chúng được đệm và gửi chúng tới tế bào đích. Mặc dù vấn đề chuyển tiếp dữ liệu đi và về được giải quyết hoàn toàn, các gói trong RN tại thời gian chuyển giao, trong bất kỳ trường hợp nào sẽ được truyền tới eNodeB đích thông qua Donor eNodeB. Rõ ràng các gói đến RN từ Donor và sẽ được phát lại đến Donor eNodeB. Do đó, vấn đề chuyển tiếp dữ liệu qua lại vẫn còn tồn tại, nhưng ý tưởng này làm giảm số lượng các gói tin chuyển đi rồi quay trở lại.
4.4.4. Đệm dữ liệu đƣờng xuống khi nhận yều chuyển giao cũng nhƣ truyền dữ liệu tới RN
Giải pháp thứ 4 được trình bày đó là Donor eNodeB không ngừng việc phát các gói tin tới trạm chuyển tiếp khi nó nhận yêu cầu chuyển giao. Phương pháp này là sự kết hợp của đệm các gói và phát chúng tại cùng một thời điểm. Khi Donor eNodeB nhận yêu cầu chuyển giao được gủi bởi RN, nó gửi báo hiệu tới RN làm tham khảo để đồng bộ và sau đó bắt đầu đềm và gửi cùng một lúc. Gửi báo hiệu bắt đầu thì cần thiết bởi vì nó được xem như là điểm bắt đầu, do đó nó có thể được sử dụng như một điểm tham chiếu cho các gói được nhận trong RN và các gói này được đệm trong Donor eNodeB theo đó đánh số liên quan đến điểm tham chiếu. Sau đó, khi UE tách RN, trạm chuyển tiếp có thể gửi báo cáo trạng thái tới DeNodeB và thông báo cho nó về các gói được xác nhận bởi UE cũng như những gói không được xác nhận bởi UE. Vì vậy DeNodeB có thể tìm được những gói chưa được xác nhận từ bộ đệm của nó và gửi chúng tới eNodeB đích.
Trong phương pháp này sẽ không thiết phải gửi những gói đã chuyển trong Un. Do đó, vấn đề chuyển tiếp dữ liệu đi và về hoàn toàn được giải quyết trừ các gói trong đường xuống Uu khi tới UE trong thời gian tách. Rõ ràng các gói này có thể không
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 46 được xác nhận bởi UE và chúng sẽ được truyền lại tới Donor eNodeB. Điều này có thể đúng với ý tưởng thứ 3. Trong ý tưởng trước một nhu cầu về việc gửi báo cáo trạng thái ở đường lên từ RN tới eNodeB đích là sử dụng nguồn tài nguyên Un. Vấn đề khác là đệm dữ lieuj trong Donor eNodeB. Nếu nhiều người dùng muốn thực hiện chuyển giao cùng lúc, điều này có thể gây ra đệm nhiều gói tin và cần nhiều bộ đệm lớn.
4.4.5. Thảo luận
Trong giải pháp thứ nhất đó là ánh xạ 1-1 trong chuỗi số của các PDCP PDU trên giao diện Un và Uu. RN gửi một bản báo cáo trạng thái tới DeNB để giao cho DeNB thông tin về trạng thái UE. Áp dụng giải pháp này, DeNB có thể biết được các gói đã nhận bởi UE và các gói không được nhận bởi UE. Trong giải pháp thứ 2, DeNB sẽ ngừng phát tới RN ngay sau khi nhận yêu cầu chuyển giao. Sử dụng 2 giải pháp này có thể làm giảm hoặc loại bỏ hoàn toàn vấn đề dữ liệu truyền đi và quay lại.
So sánh giải pháp thứ 3 và giải pháp đề ra, trong các giải pháp thứ 3 nguồn tài nguyên Un không được sử dụng toàn bộ ( tất cả dữ liệu trong DeNB trong thời gian tách sẽ được truyền tới RN và từ RN quay trở lại eNB). Không cần gửi điểm thông báo bắt đầu hoặc kết thúc, bởi vì sẽ không phải đồng bộ cho các gói dữ liệu đã phát và đệm. Nhược điểm của giải pháp thứ 3 có thể là mức độ trễ mà nó tạo ra. Nếu chúng ta xem xét các giải pháp đề ra, vì nhiều gói tin được truyền tới UE từ DeNB hơn trước khi UE tách, nó sẽ là ít trễ hơn. Hai nhược điểm của 4 phương pháp là thứ nhât gửi điểm thông báo bắt đầu để bắt đầu đồng bộ và gửi thông báo kết thúc để chỉ ra là đã kết thúc quá trình truyền phát cũng như gửi bản tin trạng thái của chuyển giao. Bất lợi khác đó là làm lãng phí nguồn tài nguyên Un
Cần phải sử dụng một điểm thông báo kết thúc. Khi chuyển mạch đường, cổng