CHƯƠNG II: MỘT SỐ THUẬT TOÁN CHUYỂN GIAO
4. Quyết định chuyển giao sử dụng mạng thông minh
- Truy nhập vào các ứng dụng đa phương tiện trong mạng không dây liên quan chặt chẽ tới việc thực hiện chuyển giao do thuộc tính của các dữ liệuthời gian
39
thực. Để cải thiện hiệu năng chuyển giao (tăng thông lượng, giảm số lượng chuyển giao không cần thiết, giảm độ trễ chuyển giao) thì bước quyết định chuyển giao phải được thực hiện kịp thời và linh hoạt. Phương pháp sử dụng mạng thông minh sẽ đáp ứng được các tiêu chí này, nó giải quyết vấn đề hiển thị thông tin và xem xét lưu lượng thời gian thực của mạng. Giải pháp này sử dụng một số công cụ để phân tích, phối hợp và đưa ra báo cáo về mạng dựa trên mã nguồn và các thông tin đầu vào, kết hợp nhiều thuộc tính để phát triển các thuật toán quyết định chuyển giao cải tiến cho cả các ứng dụng thông thường và các ứng dụng thời gian thực.
- Một số mạng thông minh được sử dụng trong VHO như: Fuzzy logic, Artificial Neural Networks (ANN), giao thức Interligent IP. Hình 2.5 mô tả cấu trúc và cơ chế của phương pháp này
4.1. Artificial Neural Network (ANN)
- ANN được áp dụng trong VHO để giải quyết các vấn đề phức tạp bằng cách học tập cách xử lý của mạng và khái quát hóa các trường hợp chưa được thực hiện trước đó. Phương pháp này đưa ra quyết định chuyển giao nhanh và chính xác trong mạng không đồng nhất, xử lý tập hợp nhiều thông số đầu vào để đưa ra quyết định chuyển giao. Cấu trúc mạng gồm 3 lớp:
+ Lớp đầu vào (Input layer): Bao gồm N node tương ứng với N thông số cần đánh giá của mạng mục tiêu.
+ Lớp ẩn (Hidden layer): Khởi tạo tham số chuyển giao.
+ Lớp đầu ra (Output layer): Tạo ID tương ứng cho các mạng mục tiêu
- Sử dụng mạng lan truyền ngược, áp dụng phương pháp lặp đi lặp lại sử dụng các thông số (RSS, BW, tỷ lệ truyền gói tin thành công PSR (Packet Success Rate)) của mạng hiện tại và mạng mục tiêu. Phương pháp này bắt đầu từ lớp cuối cùng của mạng ANN và di chuyển ngược lại qua các lớp đến lớp đầu tiên.
- Kết quả đầu ra và lỗi được tính toán, đánh trọng số được điều chỉnh liên tục. Sau đó trong Hidden layer lỗi đầu ra tiếp tục được xử lý, đánh lại trọng số.
40
Hình 2.5 : Cấu trúc và cơ chế hoạt động phương pháp VHO sử dụng mạng thông minh
- Thuật toán truyền lại thay đổi trọng số qua các lớp sẽ xử lý, giảm thiểu lỗi trong quá trình xử lý. ANN được hoạt động với chế độ giám sát liên tục, kết quả thực tế được so sánh với kết quả đầu ra mong muốn.
- Dựa trên sở thích sử dụng dịch vụ của người dùng, mạng ANN giả định trước một số trường hợp ưu tiên được đánh trọng số ngẫu nhiên dựa trên các thông số của mạng. Trên cơ sở các giả định này, ANN được đào tạo và tự học hỏi để đưa ra quyết định lựa chọn mạng tốt nhất trong số các mạng mục tiêu.
4.2. Fuzzy logic.
- Fuzzy logic được sử dụng để đưa ra quyết định chuyển giao dựa trên kết quả xử lý tập hợp nhiều tham số của mạng mục tiêu: RSS, BW, lưu lượng tải, các tham số chuyển giao.
41
- Cấu trúc fuzzy logic như Hình 2.6, gồm các phần tử chính như sau:
Hình 2.6 :Lưu đồ thực hiện chuyển giao sử dụng Fuzzy logic
+ Fuzzifier: Đánh giá thông số đầu vào, thông số đầu vào được ánh xạ dựa trên các hàm chức năng. Các hàm này sẽ thực hiện đánh giá, so sánh trạng thái đầu vào với các thông số điều kiện để thực hiện chuyển giao.
+ Fuzzy Inference Engine: Khấu trừ thông tin đầu vào bằng cách sử dụng các quy luật riêng. Quy luật này có chức năng xác định tương quan giữa tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra. Đây là khối chức năng quan trọng nhất của hệ thống Fuzzy logic.
+ Defuzzifier: Thực hiện chức năng đánh giá tất cả các mạng mục tiêu dựa trên thông tin cung cấp từ khối Inference Engine làm cơ sở để hệ thống đưa ra quyết định chuyển giao.
- Fuzzy logic là hệ thống mở, sử dụng quy luật riêng để đánh giá, xếp hạng các mạng mục tiêu dựa trên một số tiêu chí. Do vậy thường được sử dụng kết hợp với các phương pháp khác (RSS, QoS…) để cải thiện chất lượng quá trình
42
chuyển giao. Ưu điểm chính của phương pháp này là giảm tỷ lệ rớt cuộc kết nối và nghẽn mạng.
4.3. VHO dựa trên giao thức thông minh.
- Với xu thế phát triển đa dạng các mạng không dây, người dùng có thể thay đổi xu hướng kết nối mạng dựa trên tham số QoS hay QoE tại vị trí họ đang kết nối.
Để thực hiện được điều này yêu cầu quá trình VHO phải được thực hiện đủ nhanh và liên tục. Phương pháp VHO dựa trên các giao thức cải tiến được áp dụng để cải thiện hiệu năng và tốc độ chuyển giao phục vụ nhu cầu chuyển đổi đa dịch vụ của người dùng.
- Giao thức được tích hợp cho các mạng không dây hay MN một số chức năng, giao thức thông minh để cải thiện tiến độ thực hiện chuyển giao như:
+ Tích hợp vào MN khả năng thực hiện tự thiết lập trạng thái trước khi di chuyển vào vùng chuyển giao giữa các mạng.
+ Tích hợp IMS vào mạng để giảm độ trễ bàn giao tại MN.
+ Tích hợp chức năng điều khiển chuyển giao di dộng MCHO (Mobile- Controlled Handovers).
+ Sử dụng MIPv6 cải thiện tốc độ VHO.
+ Sử dụng giao thức điều khiển hướng truyền tải SCTP (Stream Control Transmission Protocol).
- Các giao thức có thể được sử dụng kết hợp dựa trên nhu cầu sử dụng dịch vụ của MN để lựa chọn mạng tối ưu phù hợp nhất. Phương pháp này có ưu điểm là giảm trễ chuyển giao và tỷ lệ mất gói.
Phân loại Diễn tả chi tiết Ưu điểm Nhược điểm
VHO dựa trên ANN
ANN được sử dụng để giải quyết các vấn đề trong quá trình VHO bằng cách tích hợp khả năng tự học các hành
- Tỷ lệ chuyển giao thành công lớn.
- Giúp MN lựa chọn mạng tốt nhất.
- Tăng độ chờ chuyển giao - Tiêu tốn tài nguyên mạng.
43 vi của mạng, khái quát hóa chuyển giao trong các tình huống thực tế.
- Giảm độ trễ chuyển giao.
VHO dựa trên Fuzzy logic
Fuzzy logic được sử dụng để hỗ trợ mạng, MN đưa ra quyết định chuyển giao bằng cách ưu tiên QoS và sở thích người dùng
- Giảm độ trễ chuyển giao.
- Giảm tỷ lệ mất gói.
- Phương thức lựa chọn mạng thông minh.
- Tăng mức độ hài lòng về QoS với người dùng
- Phức tạp
- Quá trình xử lý đưa ra quyết định chuyển giao có độ trễ lớn.
VHO dựa trên giao thức thông minh
Các giao thức thông minh được tích hợp để kiểm soát cơ chế chuyển giao
- Giảm tỷ lệ mất gói.
- Tối ưu tài nguyên người dùng.
- Tỷ lệ chuyển giao thành công lớn.
- Tăng độ bảo mật cho người dùng.
- Điều khiển tập trung
- Tăng thời gian xử lý mào đầu.
- Tăng thời gian đợi chuyển giao.