Trong phương pháp thứ 4 này, tất cả các gói tin sẽ đến đích mà không có bất cứ gói nào bị loại bỏ và không có trễ. Việc thực hiện lý tưởng đó là không có trễ khi UE tách từ ô cũ và gắn vào ô mới. Chuyển đổi đường truyền cũng được thực hiện ngay lập tức.
4.5.4. Lƣợng dữ liệu đƣợc chuyển tiếp đi qua liên kết Un
Trong phương pháp thứ nhất là phương pháp mặc định, lượng dữ liệu tham gia và quá trình chuyển tiếp được truyền qua lại qua liên kết Un. Truyền qua lại dữ liệu tạo ra trễ lớn và chiếm tài nguyên Un. Trong phần này khảo sát lượng dữ liệu được
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 52 truyền qua lại trong liên kết Un bằng cách sử dụng phương pháp tối ưu và phương pháp mặc định.
Trong mục này, lượng dữ liệu được chuyển tiếp trong phương pháp mặc định và phương pháp tối ưu với tốc độ, độ lớn của các file là khác nhau. Trong phương pháp tối ưu, chỉ các gói được đệm ở RN trong thời gian ngắt được truyền trong đường lên backhaul. Trong phương pháp mặc định ngoài những gói tin này thì cũng có những gói mới từ cổng gateway tới RN được truyền qua lại trong backhaul. Những gói tin mới trong mô hình mặc định vượt qua kết nối backhaul và trong mô hình tối ưu được gửi một lần nữa tới đích mà không được gửi trong backhaul.
Trong hình 4.6 chỉ ra lượng dữ liệu đã chuyển tiếp sử dụng phương pháp tối ưu và mặc định cho độ lớn file là 1MB và tốc độ là 50km/h. Toàn bộ dữ liệu được chuyển tiếp khoảng 92,5% là dữ liệu mới từ cổng gateway tới RN. Còn lại 7,5% là dữ liệu được chuyển tiếp từ RN tới DeNB trong đường lên. Vì vậy bằng cách sử dụng mô hình tối ưu có thể giảm 92,5% lượng dữ liệu chuyển tiếp cần phải đi qua backhaul. Toàn bộ lượng dữ liệu được chuyển tiếp trong trường hợp này được tính là 22,9% của file dữ liệu 1MB. Vì vậy sử dụng phương pháp tối ưu, chúng ta có thể tránh 21,2% lượng dữ liệu truyền qua lại trong liên kết Un.
Trong hình 4.7, độ lớn của file cũng lại là 1MB nhưng tốc độ tăng lên 120 km/h. Hình vẽ chỉ ra lượng dữ liệu được chuyển tiếp bằng phương pháp tối ưu và phương pháp mặc định. Trong kịch bản này, 19,9% độ lớn file cần được chuyển tiếp. 17,2% là các gói được đệm trong RN. Với tốc độ này và bằng cách sử dụng phương pháp tối ưu, lượng dữ liệu được chuyển tiếp có thể giảm xuống 86,4%.
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 53 Dữ liệu được chuyển tiếp, mô hình mặc định và tối ưu, độ lớn file 1MB, tốc độ 50km
1 2 1 2 Dữ liệu (Byte) x105
Hình 4.6. CDF cho dữ liệu được chuyển tiếp với phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file 1MB, tốc độ di chuyển 50km/h
Dữ liệu được chuyển tiếp, mô hình mặc định và tối ưu, độ lớn file 1MB,tốc độ 120km/h
Dữ liệu (Byte) x105
1 2 1
2
Hình 4.7. CDF cho dữ liệu được chuyển tiếp với phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file 1MB, tốc độ di chuyển 120km/h
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 54 Trong hình 4.8 mô tả lượng dữ liệu được chuyển tiếp với tốc độ 50km/h và độ lớn của file là 40MB. Trong kịch bản này các gói tin mới từ cổng gateway tới RN gồm 91% toàn bộ dữ liệu được chuyển tiếp và dữ liệu được đệm tại RN, còn lại là 9% lượng dữ liệu được chuyển tiếp. Ở tốc độ 50km/h việc tải dữ liệu với kích cỡ 40 MB, phương pháp tối ưu giúp tránh 91% toàn bộ dữ liệu được chuyển tiếp bị truyền qua lại trong backhaul.
Dữ liệu được chuyển tiếp, mô hình mặc định và tối ưu, độ lớn file 40MB,tốc độ 50km/h
1
2
1 2
Dữ liệu (Byte) x105
Hình 4.8. CDF cho dữ liệu được chuyển tiếp với phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file 40MB, tốc độ di chuyển 50km/h.
Trong hình 4.9, chúng ta có độ lớn của file là 40MB và tốc độ là 120km/h. Toàn bộ dữ liệu được chuyển tiếp gồm các gói mới từ cổng gateway tới trạm chuyển tiếp với khoảng 85% toàn dữ liệu đã chuyển tiếp và dữ liệu được đệm tại RN, còn lại 15% là dữ liệu được chuyển tiếp. Sử dụng phương pháp tối ưu trong kịch bản này, 85% dữ liệu chuyển tiếp được tránh phải qua backhaul.
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 55 Dữ liệu được chuyển tiếp, mô hình mặc định và tối ưu, độ lớn file 40MB,tốc độ 120km/h
Dữ liệu (Byte) x105
1
2
1 2
Hình 4.9. CDF cho dữ liệu được chuyển tiếp với phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file 49MB, tốc độ di chuyển 120km/h.
Ở tất cả các trường hợp thì hơn 80% dữ liệu cần chuyển tiếp có thể được giảm để truyền qua lại ở kết nối backhaul. Giảm lượng dữ liệu được chuyển tiếp có tác dụng lớn trong việc giảm sử dụng tài nguyên backhaul và trễ. Ngoài ra khi tăng tốc độ thì lượng gói tin mới đến từ giao diện S1 sẽ giảm. Điều này là do tốc độ cao hơn, tốc độ bit của liên kết vô tuyến thì lại thấp hơn. Sự tắc nghẽn cửa sổ TCP giới hạn tốc độ nguồn để phù hợp với tốc độ kết nối cơ bản.
Xét 4 kịch bản lại một lần nữa và thấy trễ giảm có được bằng cách sử dụng phương pháp tối ưu.
4.5.5. Thời gian gián đoạn trong mặt phẳng ngƣời dùng
Chuyển tiếp một lượng lớn các gói có thể tăng trễ trong quá trình tải file. Đặc biệt truyền gói trong đường lên làm tăng thêm trễ. Áp dụng phương pháp tối ưu là cách hợp lý để giảm trễ chuyển tiếp. Trong phần này chỉ ra trễ có thể được giảm bao nhiêu bằng phương pháp tối ưu và phương pháp mặc định.
Thời gian gián đoạn trong mặt phẳng người dùng là hậu quả của chuyển tiếp dữ liệu. eNB đích sẽ chờ dữ liệu được chuyển tiếp để nhận trước khi nó truyền dữ liệu được chuyển tiếp hoặc dữ liệu mới tới UE. Đường lên là nút cổ chai để truyền dữ liệu,
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 56 do đó dữ liệu truyền ở đường lên mất nhiều thời gian hơn dữ liệu ở đường xuống. Gửi một lượng lớn dữ liệu qua lại trong đường truyền backhaul dẫn đến trễ lớn. Ngoài ra nếu đường lên bị nghẽn, các gói này ở một hàng đợi trước khi được phục vụ thì sẽ làm tăng trễ. Trong các phần trước điều này đã được chỉ ra, sử dụng phương pháp tối ưu có thểm giảm gói bị truyền qua lại, do đó hy vọng phương pháp tối ưu có thể giảm thời gian ngắt trong mặt phẳng người dùng.
Trong hình 4.10, thời gian gián đoạn trong mặt phẳng người dùng khi tốc độ của UE là 50km/h và khi UE đang tải một file với kích cỡ 1MB. Phương pháp được đưa ở đây là phương pháp mặc định và phương pháp tối ưu. Trong kịch bản này, so sánh giữa hai phương pháp kết quả đo được cho thấy trễ giảm 94%. Hình 4.11 cho thấy thời gian gián đoạn trong mặt phẳng người dùng với tốc độ 120km/h và kích cỡ file 1MB. Trong kịch bản này phương pháp tối ứu chỉ ra giảm 91% trễ so với phương pháp mặc định. Trong hình 4.12, mô tả thời gian gián đoạn trong mặt phẳng người dùng với tốc độ 50km/h và kích cỡ file 40MB. Trong kịch bản này sử dụng phương pháp tối ưu có thể suy luận ra trễ khoảng 89% so với phương pháp mặc định. Trong hình 4.13, thời gian gián đoạn với tốc độ 120km/h và kích cỡ file 40MB. Trong kịch bản này, phương pháp tối ưu có thể giảm trễ 83% so với phương pháp mặc định.
Độ lớn file 1MB, tốc độ di chuyển 50km/h Thời gian(giây) 1 2 1 2
Hình 4.10. CDF cho thời gian gián đoạn trong mặt bằng người dùng với phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file 1MB, tốc độ di chuyển 50km/h
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 57 Độ lớn file 1MB, tốc độ di chuyển 120km/h Thời gian(giây) 1 2 1 2
Hình 4.11. CDF cho thời gian gián đoạn trong mặt bằng người dùng với phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file 1MB, tốc độ di chuyển 120km/h.
Độ lớn file 40MB, tốc độ di chuyển 50km/h Thời gian(giây) 1 2 1 2
Hình 4.12. CDF cho thời gian gián đoạn trong mặt phẳng người dùng với phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file là 40MB, tốc độ di chuyển 50km/h
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 58 Độ lớn file 40MB, tốc độ di chuyển 120km/h Thời gian(giây) 1 2 1 2
Hình 4.13. CDF cho được dữ liệu chuyển tiếp với phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file 40MB, tốc độ di chuyển 120km/h
Kết luận, với tất cả các kịch bản áp dụng phương pháp tối ưu thay vì phương pháp mặc định, trễ giảm hơn 80%.
4.5.6. Nhận xét với từng loại chuyển giao
Khi các trạm chuyển tiếp được triển khai trong mạng, nhiều loại chuyển giao khác nhau xuất hiện. Các loại chuyển giao này được phân thành 4 loại và mục đích hoạt động cũng khác nhau. Loại thứ nhất được định nghĩa là loại chuyển giao từ một trạm chuyển tiếp tới trạm chuyển tiếp khác. Loại thứ hai là chuyển từ trạm chuyển tiếp tới eNB. Loại thứ ba từ một eNB tới một trạm chuyển tiếp. Cuối cùng loại thứ 4 được phân biệt cho chuyển giao giữa các eNB. Lý do thực hiện nghiên cứu phần này để chỉ ra rằng mỗi loại chuyển giao có tác dụng với một tốc độ bit.
Người dùng được phục vụ bởi trạm chuyển tiếp thì nhận được tốc độ bit lớn nhất vẫn nhỏ hơn người dùng kết nối trực tiếp với eNB. Điều này là do các trạm chuyển tiếp không có nhiều tài nguyên như eNB. Vì vậy UE dưới trạm chuyển tiếp có thể không bao giờ nhận được tốc độ bit lớn nhất như nó có thể nhận đối với eNB. Ngoài ra như đã đề cập, vấn đề dữ liệu truyền qua lại xảy ra chỉ khi UE lúc đầu được kết nối tới trạm chuyển tiếp. Loại chuyển giao thứ hai, RN-RN và RN-DeNB có thời gian trễ dài hơn khi gặp vấn đề dữ liệu truyền qua lại. Với chuyển giao RN-RN trễ khi dữ liệu truyền qua lại được xem như một ảnh hưởng xấu đến tốc độ bit. Trong khi chuyển giao từ RN tới DeNB, kết nối tới DeNB có thể giúp tốc độ bit tăng nhưng trễ trong chuyển
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 59 tiếp dữ liệu lại là vấn đề. Với chuyển giao từ DeNB tới RN thì không gặp vấn đề dữ liệu truyền qua lại nhưng đích đến là một RN thì tốc độ bit có thể bị giảm.
Kết luận, với chuyển giao RN-RN ta hy vọng tốc độ bít sẽ nhỏ nhất, với eNB- eNB hy vọng tốc độ bít là lớn nhất và 2 loại còn lại thì có thể có nhiều giá trị khác nhau. Trong hình 4.14 cho thấy tốc độ bit với các loại chuyển giao khác nhau. Trong hình này các kết quả đánh giá chứng tỏ chuyển giao RN-RN có tốc độ bít kém nhất và eNB-eNB có hiệu năng cao nhất. Trong phương pháp tối ưu, trễ rất nhỏ là do kết nối tới DeNB. Vì vậy trong chuyển giao RN-DeNB, tốc độ bit thì tốt hơn trong chuyển giao DeNB-RN.
So sánh tốc độ bít với các loại chuyển giao khác nhau, độ lớn file 20MB,tốc độ di chuyển 120km/h Tốc độ bit (kbit/s) 1 2 1 3 4 4 2 3
Hình 4.14. CDF cho tốc độ bit với các loại chuyển giao khác nhau, kích cỡ file 20MB, tốc độ di chuyển 120km/h
4.5.7. So sánh tốc độ bit
Cho đến thời điểm này đồ án đã chỉ ra các phương pháp khác nhau, lượng dữ liệu được chuyển tiếp và trễ của từng phương pháp. Đồ án cũng chỉ ra tác dụng của các loại chuyển giao lên tốc độ bit người dùng. Bây giờ đồ án sẽ nghiên cứu tiếp các phương pháp ảnh hưởng đến tốc độ bit nhận được như thế nào và phương pháp tối ưu cải thiện nó bao nhiêu. Tốc độ bit được xác định bằng kích thước file chia bởi file trễ truyền.
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 60 Độ lớn file 20MB, tốc độ di chuyển 50km/h Tốc độ bít (Mbits/s) 1 2 1 2
Hình 4.15. CDF cho tốc độ bit với phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file 20MB, tốc độ di chuyển 50km/h Độ lớn file 20MB, tốc độ di chuyển 120km/h Tốc độ bit (Mbits/s) 2 1 2 1
Hình 4.16. CDF cho tốc độ bit cho phương pháp mặc định và phương pháp tối ưu, độ lớn file 20MB, tốc độ di chuyển 120km/h
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 61 Trong hình 4.15 và 4.16, tốc độ bit của phương pháp mặc định và phương pháp tối ưu được chỉ rõ. Trong hình 4.15, kích thước file 20MB còn tốc độ di chuyển là 50km/h. Tốc độ bít trung bình của phương pháp tối thì tốt hơn 26,5% so với phương pháp mặc định. Trong hình 4.16, khi độ lớn file là 20MB và tốc độ di chuyển là 120km/h thì tỉ lệ bit được cải thiện 21,4% so với phương pháp mặc định.
Trong hình 4.17 và 4.18, tốc độ bit của file 30MB và tốc độ di chuyển lần lượt là 50km/h, 120km/h. Trong hình 4.17, tốc độ bit tăng 6,2% và trong hình 4.18 khi tốc độ là 120km/h, tốc dộ bit tăng 13,8% khi so sánh phương pháp tối ưu và phương pháp mặc định. Độ lớn file 30MB, tốc độ 50km/h Tốc độ bit (Mbits/s) 1 2 1 2
Hình 4.17. CDF cho tốc độ bit cho phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file là 30MB, tốc độ di chuyển 50km/h
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 62 Độ lớn file 30MB, tốc độ di chuyển 120 km/h Tốc độ bit (Mbits/s) 1 2 1 2
Hình 4.18. CDF cho tốc độ bit với phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file 30MB, tốc độ di chuyển 120km/h Độ lớn file 40MB, tốc độ di chuyển 50km/h Tốc độ bit (Mbits/s) 1 2 1 2
Hình 4.19. CDF cho tốc độ bit với phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file 40MB, tốc độ di chuyển 50km/h
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 63 Trong hình 4.19 và 4.20, độ lớn file là 40MB và tốc độ di chuyển là 50km/h, 120km/h. Trong hình 4.19 tốc độ bít trung bình tăng 12,3% khi so sánh phương pháp mặc định và phương pháp tối ưu. Trong hình 4.20, phương pháp tối ưu tốc độ bít trung bình tăng 29,2% so với phương pháp mặc định.
Độ lớn file 40MB, tốc độ di chuyển 120km/h
Tốc độ bit (Mbits/s)
1 2
1 2
Hình 4.20. CDF cho tốc độ bit với phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file 40MB, tốc độ di chuyển 120km/h
Lần thử cuối cùng với độ lớn file là 50MB, tốc độ di chuyển là 50km/h, 120km/h. Trong hình 4.21, tốc độ bit tăng 8% sử dụng phương pháp tối ưu thay vì phương pháp mặc định. Trong hình 4.22, thực hiện phương pháp tối ưu tốc độ tăng 21,3%.
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 64 Độ lớn file 50MB, tốc độ di chuyển 120km/h Tốc độ bit (Mbits/s) 1 2 1 2
Hình 4.21. CDF cho tốc độ bit với phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file 50MB, tốc độ di chuyển 120km/h Độ lớn file 50MB, tốc độ di chuyển 50km/h Tốc độ bit (Mbits/s) 1 2 1 2
Hình 4.22. CDF cho tốc độ bit với phương pháp mặc định và tối ưu, độ lớn file 50MB, tốc độ di chuyển 50km/h
Nguyễn Tiến Ninh, D08VT5 65 Nhìn vào các phương pháp mặc định , tối ưu và phương pháp lý tưởng thực hiện chuyển giao không tổn thất, nhưng việc loại bỏ PDCP SDU thì không thực hiện chuyển giao không tổn thất. Ý nghĩa của việc loại bỏ PDCP SDU là để tránh việc tryền dữ liệu trong đường lên của liên kết Un trong khi dữ liệu chuyển tiếp. Trong hình 4.22 và 4.23 chỉ ra rằng phương pháp này đôi khi có hiệu năng tốt hơn phương pháp mặc định. Phương pháp lý tưởng thì không có trễ khi truyền các gói, vì vậy mà phương pháp này cung cấp tốc độ bit tốt nhất. Phương pháp mặc định có trễ lớn hơn phương pháp tối ưu, do đó tốc độ bit của phương pháp mặc định xấu hơn phương pháp