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 dịch vụ gửi một hoặc nhiều điểm thông báo kết thúc ở đường truyền cũ để chỉ ra cho eNB nguồn rằng không có dữ liệu sẽ được gửi trong đường đó. Mặt khác, khi eNB nguồn chuyển tiếp dữ liệu tới eNB đích, điểm thông báo kết thúc chỉ ra chuyển tiếp dữ liệu đã kết thúc hay chưa. Nhưng khi một chuyển giao Intra-DeNB xảy ra ( RN nguồn và đích đều được phục vụ bởi cùng một DeNB), sau đó MME và cổng dịch vụ không thể tìm bất cứ thay đổi nào trong đường truyền bởi vì eNB phục vụ không thay đổi. Do đó, cổng dịch vụ không thể gửi bất cứ lệnh PATH SWITCH và thông báo kết thúc nào. Sau đó, DeNB và RN không thể thông báo kết thúc của quá trình tải cũng như chuyển tiếp dữ liệu. Để giải quyết vấn đề này, DeNB có thể gửi một điểm thông báo kết thúc tới RN trong liên kết Un. Điểm kết thức gửi bởi Donor eNodeB có cùng định dạng với điểm kết thúc do cổng dịch gửi. Như đã đề cập ở trên cho chuyển giao Intra-DeNB, DeNB và RN không thể thông báo rằng sắp có một chuyển mạch đường truyền từ CN, nhưng khi DeNB nhận yêu cầu chuyển giao từ RN, nó có thể dự báo chuyển mạch đường sắp xảy ra. Dự báo này sẽ được tự thực hiển bởi DeNB. Vì vậy khi DeNB nhận một yêu cầu chuyển giao, nó gửi một thông báo điểm kết thúc tới RN và DeNB thay đổi đường truyền tới eNB đích. Rõ rang đường truyền giữa cổng dịch
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 47 vụ và eNB sẽ không bị thay đổi, và thậm chí sau khi chuyển giao, cổng dịch vụ sẽ không biết chuyển giao xảy ra.
Hai vấn đề được đề cập đến nhiều là thừa khi chuyển tiếp dữ liệu từ DeNB tới RN và lại từ RN tới DeNB được giải quyết. Như đã đề cập ở trước những vấn đề này làm tăng trễ dữ liệu người sử dụng và lãng phí tài nguyên vô tuyến. Một vài nguồn tài nguyên sẽ bị lãng phí do không cần thiết trên đường lên và xuống để truyền dữ liệu. Công suất RN thì nhỏ đó là lý do tại sao xác suất chuyển giao sẽ rất cao. Càng nhiều chuyển giao gây ra càng nhiều dữ liệu được chuyển tiếp và do đó sẽ lãng phí tài nguyên Un nhiều hơn. Do đó một ý tưởng để tránh vấn đề dữ liệu được truyền đi rồi quay trở lại một lần nữa được đề xuất. DeNB gửi một thông báo “Start marker for Relay”, SM-R, và sau đó bắt đầu đệm dữ liệu cũng như truyền dữ liệu tới RN khi nó nhận yêu cầu chuyển giao. Sau đó khi HO xảy ra, RN gửi báo cáo trạng thái HO để thông báo DeNB về những gói đã nhận bởi UE và những gói không được nhận.
4.4.6. Lƣợng dữ liệu qua lại trong liên kết Un
Lượng dữ liệu chuyển tiếp trong liên kết Un được ước tính sử dụng phương pháp gần đúng. Trước tiên đưa ra lượng dữ liệu được chuyển tiếp trong liên kết Un. Lượng dữ liệu đã chuyển tiếp có thể được tính toán bằng cách nhân tốc độ dữ liệu với thời gian mà dữ liệu được chuyển tiếp. Tốc độ dữ liệu trung bình trong liên kết Un và Uu có thể được giả đinh là tương đương như nhau bởi vì việc sử dụng điều khiển lưu lượng tại lớp ứng dụng. Vì vậy có thể ước tính tốc độ dữ liệu trong Un dùng tốc độ dữ liệu tại cạnh tế bào và từ đó đạt được tốc độ của Un. Tốc độ dữ liệu tại cạnh rất chậm. Giả 0sử hiệu suất phổ là 0.06bps/Hz/ người dùng, 10 người dùng trong tế bào, hệ thống hoạt động ở tần số 10MHz và tốc độ dữ liệu trung bình sẽ là 600Kbps.Giả sử rằng khoảng thời gian giữa thời điểm khi DeNB nhận yêu cầu chuyển giao cho đến khi chuyển mạch đường truyền khoảng 81,3 ms. Từ những giá trị này lượng dữ liệu bằng tốc độ dữ liệu nhân với khoảng thời gian có thể được tính toán bằng 600Kbpsx81.3ms=48780 bit.
Cho toàn bộ tế bào, hiệu suất phổ được giả sử là 0,19bps/Hz/người dùng, do đó
toàn bộ lượng dữ liệu trong truyền tải sẽ là bit. Chia hai giá trị này cho nhau được tỉ lệ phần trăm dữ liệu được phát trong Un
trong thời gian chuyển giao so với toàn bộ dữ liệu phát trong Un. Nó nhỏ hơn 1%. Dựa trên những giả thiết và tính toán cho thấy lượng dữ liệu trong suốt quá trình chuyển giao thì nhỏ so với toàn bộ lượng dữ liệu truyền trên Un. Với các giá trị tính toán trung bình ở trên và những giả thiết đơn giản được áp dụng, mà lượng dữ liệu được chuyển tiếp có thể khác nhau rất nhiều dựa vào nhiều yếu tố chẳng hạn như kích thước bộ đệm, tồn tại AQM, vị trí chuyển tiếp, tắc nghẽn mạng và có hiện tượng thắt cổ chai tại kết nối Un và Uu. Xem xét các tình huống và thực hiện mô phỏng cho việc tính toán các giá trị của dữ liệu chuyển tiếp trong công cụ mô phỏng, một giải pháp cho vấn đề dữ liệu truyền đi rồi quay trở lại là cần thiết. Mặt khác, tài nguyên Un sẽ bị lãng phí và có một số người sử dụng sẽ phải chịu do trễ chuyển tiếp dài.
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 48 Với cách thực hiện tính toán tương tự và những giá trị tròn. Và giả thiết lại cùng với hệ thống có băng thông 10MHz và 10 người dùng hoạt động cùng tốc độ trong Uu và Un. Kết quả tính toán được theo tỉ lệ phần trăm dữ liệu đang trên kết nối Un so với toàn bộ lượng dữ liệu trong tế bào. Giả sử hiệu suất phổ trung bình là 0.24bps/Hz/người dùng và thông lượng trung bình của cạnh tế bào là 0.07bps/Hz /người dùng. Họ xác định lượng thời gian là bị giảm từ thời điểm DeNB nhận chuyển giao ACK cho tới khi chuyển mạch đường truyền. Giả sử thời gian này khoảng 100ms. Lượng dữ liệu trong liên kết Un là 70kbit và lượng dữ liệu của toàn bộ tế bào là 2.4MBit cho mỗi một giây. Phép chia của 2 đại lượng này được giá trị 2,9 % là một số nhỏ nên có thể kết luận tài nguyên dùng cho những gói chuyển tiếp dư thừa là tương đối nhỏ. Độ trễ cũng là vấn đề mà chuyển tiếp dữ liệu gây ra, có những ý kiến cho rằng tối ưu chuyển giao không có lợi khi so với việc tăng chi chí và độ phức tạp.
4.5. Phân tích kết quả mô phỏng
4.5.1. Tổng quan về mô phỏng
Đánh giá hiệu năng trong mạng bao gồm có nhiều tế bào là một nhiệm vụ phức tạp. Do đó cần xây dựng một môi trường trường giống như thực tế với tất cả các yêu tố và giao thức có thể được sử dụng để đánh giá hiệu năng của hệ thống. Môi trường này gọi là môi trường mô phỏng và chúng sẽ tạo ra các kịch bản khác nhau. Chạy các chương trình mô phỏng không chỉ cho thấy những đánh giá khác nhau từ hệ thống trước khi đi đến thực tế mà nó còn là một cách làm tốt để tránh được việc tính toán phức tạp.
Mô phỏng một mạng gồm có nhiều tế bào hơn nữa các node được bố trí hợp lý trong mạng với các giao thức cần thiết đều được thực hiện. Nếu mô phỏng là mô phỏng động, UE đến và di chuyển trong mạng. Hoặc nếu mô phỏng là tĩnh thì UE sẽ có trạng thái ngẫu nhiên. Trong mô phỏng động UE di chuyển toàn bộ mạng thông qua một tuyến ngẫu nhiên hoặc được định trước, thực hiện các phép đo, tải dữ liệu, đối mặt với hiện tượng phadinh nhanh và chậm, chịu nhiễu, thực hiện ngay chuyển giao khi cần thiết. Trong mô phỏng trạng thái của các node có thể được đăng nhập và quan sát tương tự như đối với mạng thực.
Trong mô phỏng có thể thực hiện được các lớp khác nhau với các giao thức của chúng. Trong mỗi lớp cụ thể các yếu tố trong giao thức được xác định để xem xét với các bản ghi. Cho ví dụ với lớp MAC, trạng thái hoạt động có thể được hiển thị hoặc ở lớp TCP, trạng thái nghẽn có thể được quan sát trên màn hình. . Các bản ghi được hiển thị không chỉ giúp chúng ta so sánh hiệu năng của các phương pháp khác nhau mà còn giúp chúng ta biết vấn đề có thể xảy ra trong các bộ phận khác của mạng. Ví dụ gặp phải mất gói, trong biểu đồ trên màn hình cho chúng ta thấy đã gặp phải hiện tượng mất gói trong liên kết vô tuyến.
Mục tiêu của chạy chương trình mô phỏng là để xác minh và so sánh các giải pháp cho vấn đề. Sau khi xem xét các phương pháp khác nhau có thể xác định phương
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 49 pháp nào là tốt nhất so với các phương pháp còn lại. Trong bước tiếp theo, các kết luận chỉ ra lợi ích ,tính phức tạp và chi phí. Phương pháp được lựa chọn có thể được thực hiện trong các mạng thực sau khi đã được đánh giá về tiêu chuẩn. Khi chuẩn hóa, các công ty khác nhau đưa ra các đề xuất của họ và sau khi trao đổi, một trong số các đề xuất thuyết phục nhất sẽ được lựa chọn.
Chương trình mô phỏng sử dụng trong đồ án này là chương trình mô phỏng động với đầy đủ giao thức. Sử dụng mô phỏng này, việc chuyển giao thực hiện trong các mạng LTE có chứa chuyển tiếp có thể được nghiên cứu kĩ hơn. Vấn đề dữ liệu truyền đi rồi quay lại được nghiên cứu tỉ mỉ. Các đề xuất khác nhau được thực hiện trong chương trước cũng được mổ phỏng và so sánh với nhau. Phần còn lại của chương được xắp xếp như sau: diễn giải chương trình mô phỏng trong. Hai phần tiếp theo là các phương pháp khác nhau được sử dụng cho mô phỏng và kết quả mô phỏng. Cuối cùng, đánh giá hiệu năng và so sánh giữa các mô hình được thực hiện.
4.5.2. Mô phỏng mô hình
Mô phỏng được thực hiện trong một mạng có 3 Donor eNodeB và 9 trạm chuyển tiếp. Vì vậy chúng ta có tất cả 12 tế bào. Mạng là một ô hình 6 cạnh và cho mỗi khu vực DeNB có 1 trạm chuyển tiếp. Tương tự như các DeNB, các trạm chuyển tiếp cũng có 3 sector. Trong hình 4.5 mô tả một mạng di động tế bào.Như được thể hiện trong hình cả các trạm chuyển tiếp và các DeNB có 3 sector. Các mô phỏng thực hiện