V.1.Các ưu điểm của truyền thông hợp tác
Các ưu điểm cơ bản của truyền thông hợp tác có thể được tổng kết như sau:
-Đạt được độ lợi về chất lượng:Truyền thông hợp tác có thể đạt được độ lợi về chất lượng hệ thống do đạt được các độ lợi về tổn thất đường truyền,độ lợi phân tập và độ lợi ghép kênh.Các độ lợi này làm cho hệ thống giảm được công suất truyền dẫn,dung lượng cao hơn hoặc vùng phủ tế bào tốt hơn.
-Chất lượng dịch vụ cân bằng:Trong khi những người sử dụng các hệ thống truyền thống ở biên của tế bào hoặc ở các khu vực bị che khuất bởi bong râm chịu ảnh hương của các vấn đề về dung lượng và/hoặc vùng phủ,thì truyền thông hợp tác cho phép khắc phục các vấn đề trên và do đó hầu như cân bằng được chất lượng dịch vụ tới tất cả người sử dụng.
-Triển khai cần ít cơ sở hạ tầng hơn:Việc sử dụng truyền thông hợp tác cho phép triển khai một hệ thống mà chỉ cần cực tiểu hóa về cơ sở hạ tầng trước khi khai triển.Chẳng hạn,trong một khu vực giao thông dễ bị tai nạn,truyền thông hợp tác có thể được sử dụng để truyền thông thậm chi là khi hệ thống tế bào không khả dụng trong khu vực đó.Đối với việc triển khai các hệ thống lai ghép giữa hệ thống tế bào và hệ thống chuyển tiếp,thì chi phí triển khai và bảo dưỡng sẽ thấp.
-Giảm chi phí:So với hệ thống tế bào đơn thuần cung cấp một mức chất lượng dịch vụ QoS xác định cho tất cả người sử dụng ở trong tế bào,thì truyền thông hợp tác
tỏ ra hiệu quả hơn về mặt chi phí;đầu tư và chi phí vận hành nói chung thấp khi truyền thông hợp tác được sử dụng.
V.2 Các nhược điểm của truyền thông hợp tác
Truyền thông hợp tác có một số nhược điểm sau:
-Các sơ đồ định trình phức tạp:Trong khi duy trì một đường liên kết chuyển tiếp hợp tác là nhiệm vụ sống còn ;thì ở mức hệ thống với rất nhiều người sử dụng,các chuyển tiếp hợp tác sẽ nhanh chóng trở thành nhiệm vự phức tạp.Việc chuyển tiếp sẽ yêu cầu các sơ đồ định trình phức tạp hơn bởi vì không chỉ lưu lượng của những người sử dụng khác và các ứng dụng cần thiết được định trình mà cả các luồng dữ liệu đã chuyển tiếp cũng cần định trình.Bất kỳ độ lợi nào đạt được ở lớp vật lý sẽ nhanh chóng mất đi nếu không được điều khiển chính xác ở lớp truy cập môi trường và lớp mạng.
-Phần mào đầu tăng lên:Chức năng hệ thống đầy đủ yêu cầu các chuyển giao,đồng bộ,bảo mật…Điều này làm tăng phần mào đầu hơn so với hệ thống không sử dụng chuyển tiếp.
-Lựa chọn node hợp tác:Để chuyển tiếp tối ưu,sự quyết định của node tham gia hợp tác là nhiệm vụ sống còn.Đồng thời ,độ phức tạp của việc duy trì node tham gia hợp tác cao hơn so với hệ thống không hợp tác.
-Nhiễu tăng:Nếu sự tiết kiệm công suất được cung cấp không được sử dụng để giảm công suất truyền dẫn của các node chuyển tiếp mà lại được sử dụng để tăng dung lượng và vùng phủ,thì sự chuyển tiếp chắc chắn sẽ tạo ra thêm nhiễu bên trong tế bào và nhiễu xuyên tế bào,làm cho chất lượng hệ thống bị giảm .Do đó,một ngưỡng tối ưu là cần thiết ở mức hệ thống.
-Lưu lượng chuyển tiếp tăng:Từ quan điểm thông lượng của hệ thống,thì lưu lượng chuyển tiếp là lưu lượng dư thừa và do đó làm giảm thông lượng hiệu quả của hệ thống bởi vì trong hầu hết các trường hợp thì các nguồn tài nguyên ở dạng các kênh tần số hoặc các khe thời gian bổ sung cần phải được cung cấp.
-Độ trễ end-to-end tăng: Sự chuyển tiếp bao gồm việc thu và giải mã toàn bộ gói dữ liệu trước khi phát chuyển tiếp dữ liệu.Nếu các dịch vụ nhảy cảm với trễ,chẳng hạn như dịch vụ thoại hoặc các dịch vụ web đa phương tiện phổ biến ,được hỗ
trợ,thì trễ gây ra do việc giải mã tại các node chuyển tiếpsẽ là nhược điểm lớn.Độ trễ tăng với số lượng các chuyển tiếp và với việc sử dụng các bộ ghép xen như được sử dụng trong lưu lượng thoại GSM.Để giảm độ trễ ,hoặc là sơ đồ chuyển tiếp đơn giản hoặc là các phương pháp giải mã nhanh hiệu quả cần phải được sử dụng.
-Đồng bộ ngặt nghèo:Sự đồng bộ ngặt nghèo được yêu cầu để duy trì truyền thông hợp tác.Điều này yêu cầu phần cứng có giá thành cao và các phần mào đầu giao thức lớn bởi vì các node cần được đồng bộ thường xuyên bằng cách sử dụng các giải pháp đồng bộ quan trọng.
-Các ước lượng kênh nhiều hơn:Việc sử dụng các chuyển tiếp làm tăng hiệu quả số lượng kênh vô tuyến .Điều này yêu cầu sự ước lượng nhiều hệ số kênh hơn và do đó yêu cầu nhiều ký hiệu hoa tiêu hơn nếu điều chế liên kết được sử dụng.
Một thiết kế hệ thống một cách cẩn thận,do đó,cần đạt được các độ lợi đầy đủ của các hệ thống chuyển tiếp hợp tác và đảm bảo rằng truyền thông hợp tác không làm suy giảm chất lượng của hệ thống.Đó là lý do chủ yếu giải thích tại sao rất nhiều nghiên cứu sau này về truyền thông hợp tác tập trung vào giải quyết các vấn đề được liệt kê ở trên.
-Thêm vào đó là khái niệm ‘ăn cắp pin”.Đó là khi các node chuyển tiếp vừa đóng vai trò là thiết bị thu và thiết bị phát,sự kiện phát tín hiệu cho thiết bị đích(node đích) này làm mất nhiều năng lượng,làm giảm tuổi thọ của thiết bị.
V.3.Các cách tối ưu hệ thống
Từ các ưu nhược điểm của truyền thông hợp tác,chúng ta thấy rằng các tham số thiết kế hệ thống ảnh hưởng lẫn nhau.Một số tối ưu hệ thống quan trọng cần được xem xét là:
-Vùng phủ và dung lượng:Các hệ thống hợp tác đạt được độ lợi về vùng phủ thì lại không đạt được độ lợi về dung lượng và ngược lại,tức là outage chống lại tốc độ hoặc độ lợi phân tập chống lại độ lợi ghép kênh .Do đó,nhà thiết kế hệ thống cần chọn hệ thống chuyển tiếp hợp tác hoặc là để tăng dung lượng hoặc là để tăng vùng phủ.
-Độ phức tạp thuật toán và độ phức tạp phần cứng:Giải quyết vấn đề dung lượng và vùng phủ bằng nhiều trạm gốc hơn sẽ yêu cầu phần cứng phức tạp hơn và do đó làm tăng chi phí phần cứng,chưa kể tới chi phí đất bãi đắt đỏ để thuê vị trí lắp đặt các trạm gốc.Các sơ đồ chuyển tiếp hợp tác ,ngược lại,lại có chi phí phần cứng khá thấp.Tuy nhiên,việc giảm độ phức tạp phần cứng bằng truyền thông hợp tác lại làm tăng độ phức tạp thuật toán bởi vì việc việc định trình,đồng bộ,chuyển giao và các thuật toán khác trở nên phức tạp hơn.Do đó,một giải pháp tối ưu cân bằng giữa độ phức tạp phần cứng và độ phức tạp các thuật toán cần phải được quyết định.
-Nhiễu và chất lượng:Truyền thông hợp tác đạt được các độ lợi,và do đó có thể được sử dụng hoặc là để giảm công suất truyền dẫn và do đó giảm nhiễu hoặc là được sử dụng để tăng dung lượng /vùng phủ.Hơn nữa,truyền thông hợp tác tạo ra thêm lưu lượng và nguồn nhiễu bổ sung.
-Dễ dàng triển khai và chất lượng:Truyền thông hợp tác có thể triển khai theo kế hoạch hoặc không cần theo kế hoạch.Ở phương án triển khai theo kế hoạch,người thiết kế mạng sẽ tối ưu vị trí và tham số hóa node chuyển tiếp tĩnh;đây là nhiệm vụ phức tạp nhưng đạt được chất lượng tốt.Ở phương án triển khai không theo kế hoạch,node chuyển tiếp có thể tĩnh hoặc di động ;do đó việc triển khai sẽ đơn giản hóa đáng kể nhưng chất lượng lại không tốt bằng phương án kế hoạch.
-Chi phí và chất lượng:Giống như việc tối ưu truyền thống,chi phí lựa chọn giải pháp truyền thông hợp tác sẽ tác động đáng kể đến chất lượng của hệ thống.Rõ ràng là việc triển khai các node chuyển tiếp có độ phức tạp cao sẽ yêu cầu chi phí cao nhưng lại làm cải thiện đáng kể chất lượng hệ thống.