3. KHUNG DPA XẾP CHÉO :
3.2. Mô hình lưu lượng cho các dịch vụ dữ liệu Web :
Mô hình lưu lượng d ữ liệu được sử dụng chung là mô hình Bernouli[ 15], với gói được tạo ra trong m ột khoảng đơn vị có xác suất p. Nếu tích số của kh oảng thời gian và p là nhỏ, dễ dàng chứng minh rằng chu kỳ hoạt động và yên lặng có phân b ố mũ tương tự như mồ hình hoạt động kênh thoại đã xét trước đây. C húng ta biết rằng m ô hình này không đặc trưng cho lưu lượng đã thấy hoặc trong m ạng LA N hoặc W A N , ở đó lưu lượng giống hệt nhau đã được xác định bởi Leland. Do giống hệt nhau chúng ta thấy rằng lưu lượng trông giống nhau trên các thang thời gian khác nhau. Ví dụ lưu lượng tắt inờ phAu bỏ theo hàm mũ biểu hiện m ềm mại nếu nhìn trên thang thời gian rộng chúng không phải trùng hợp với m ạng dữ liệu được quan sát. Điều quan trọng nhất ờ tính giống hệt nhau đó là đuôi dài trong phân bố nên trễ lớn hơn m ong m uốn và tắc nghẽn. Nó cán có bộ đệm 1ỚI1 tại nút chuyển mạch lớn hoặc nhiều kênh vô tuyến hơn cho các trạm gốc. Lưu lượng giống hệt nhau đẫn đến sự phụ thuộc dải dài (đã biết ở hiệu ứng Jorept) m à đã được chứng minh bởi W illinger et al, có thể cấu trúc bởi tập hợp các nguồn đa dạng với phương sai vô hạn (hiệu ứng Noah).
Mô hình sau đủy được đề nghị (phân b ố Pareto) thay th ế cho mô hình Bernouli cho các nguồn lưu lượng riêng [10], [11].
Pxác suất (chu kỳ bật/ chu kỳ tắt > t) = (tnun/t)a
Litán văn cao hoc Phân chia tài nguyên tần số
1 < a <2; t > tmin > 0
ở dây độ dài trung bình trung bình bậựtắt là:
a
M = —
a - ì
và phiĩơrig sai của nó là vô cùng.
Mô hình này làm cho đuôi đài hơn trong phân bố so với phân bố hàm mũ. V í dự
để tìm W eb a được xác định bằng đô dốc của phân bố kích thước file còn tmin được xác
iịnh là kích thước file nhỏ nhất. Cả hai đều được xác định theo yêu cầu thời gian đê
truyền các cỡ file tương ứng ví nh ư tốc độ m odem và các điều kiện tắc nghẽn. Sự khác nhau giữa L A N và W A N là chúng ta có thể mô hình LAN trực tiếp bằng cách sử dụng m ô hình nói trên cho các nguồn riêng biệt, nhưng lưu lượng m ạn g W A N được đặc trưng bởi quá trình 2 trạng thái: phần đến Poisson (tức là thời gian tắt giữa các gói đến phân b ố theo hàm m ũ) với các bó gói bât/tắt trong các phần [10], [11]. Điều này tương tự như m ô hình tiếng nói gói được sử dụng trong phần 3.2.3, tức là phần bật/tắt phân b ố theo hàm mũ và chu kỳ hoạt đ ộ n g / rỗi trong giai đoạn ON cũng phân bố theo hàm mũ, ngoại trừ đều là chu kỳ các phán bật và cụm bật/tắt trong các phần là k hô ng theo phân b ố mũ.
Theo W illin ger et al chúng ta m ô hình lưu lượng W A N , như chọn W eb. Bằng cách tạo ra phân b ố hàm m ũ độ dài giữa các phần (OFF) và độ dài phần bật phân bố Pareto trong m ỗi phần, cả độ dài O N rỗi (tắt) và hoạt động (bật) là phân b ố Pareto [10]. Trong mỗi cụm gói hoạt động, tốc độ tạo gói có thể là c ố định hoặc thay đổi. Sử dụng m ô hình này có vài thông số cần xác định:
1. (tIIlin, a ) c ủ a độ dài phần O N cho phân b ố Pareto
2. T off: giá trị trung bình độ dài phần tắt (O FF) đối với phân b ố hàm mũ 3. (tmu„ a ) c ủa độ dài cụm /tắt cho phân bố Pareto
Luân văn cao ho( Phán chiu tài nguyên tần s ố
4. Ron tốc độ gói bít trong chu kỳ cụm hoạt động: Chúng ta đặt chúng bằng hằng số cho kết quà m ô phỏng.
Bảng 3.2
Các thông số mô phỏng cho xếp chéo khung DPA
Các thông số Giá trị xét
Số trạm gốc 36
Số sector/trạm gốc 3
Số kênh vô tuyến/ sector 1
Số khe/khung 9
Số tần số ?
Tỷ sô anten trước/sau 20dB
Mức ngưỡng SIR ỈOdB
Thời gian khung 18 m giây
Trễ cho phép /1 gói 3 see
Suy hao đường truyền 40dB/decade
Sự sai lệch chuẩn phading che bóng
1 .. ...
lOdB
Rõ ràng các giá trị của các thông số này không được hiểu rõ nhưng có thể hiểu rõ bên trong qua sự thay đổi của các thông số.
3.3 M ộ t sỏ kết quả:
Một siêu khung gồm 4 khung được xét cho DPA xếp chéo khung, tức là 4 trạm gốc trong mỗi vùng sử dụng lại tần sô' thực hiện thủ tục DPA và chu kỳ phân chia tần số, sử dụng các m ẫu cố định. Để kiểm tra sự thực hiện DPA dưới các điều kiện khác nhau. Trước hết chúng ta xem xét tập hợp các thông số m à session trung bình và chu kỳ cụm “bật”/ “ tắt” giống như giá trị mô hình thoại gói trong phần 3.2.3, trong đó thay thế một vài phùn b ố bằng phân bố Pareto. Ta thấy rằng thuật toán DPA có hiệu quả như
L11 (hi vă n c o o h o c Phân chia tài nguỵên tán sỏ'
thực hiện tái sử dụng tần số, cho kết quả trên cùng phân b ố SIR tại cùng mức sử dụng phổ tần.
Á nh hường chính trong việc sử dụng khoảng động đuôi dài của phân bố Pareto đó là độ dài cụm dữ liệu trải rộng hơn dẫn đến việc rớt gói cao hơn khi các gói chờ phân phát bị trễ lớn hơn thời gian cho phép. Bây giờ chúng ta xét m ột tập các tham số để nghiên cứu DPA xếp c héo khung trong ứng dụng tìm trang W eb. Dựa trên một số dữ liệu kích cỡ file lưu lượng tìm W eb đưa ra năm 1996 (Điều đó xác định thời gian của
một cụm dữ liệu, có nhiều c ụ m của trang W eb được tải xuống) [11]. a xấp xỉ bằng 1,35
với kích thước file nhỏ nhất khoảng 1 Kbyte. Chúng tăng lên đến khoảng 2,3 Kbyte nếu chúng ta khớp dữ liệu với phân b ố Pareto. Trong bài khác của A nderling et at trích dẫn đánh giá kích thưóc file trung bình 6,4 Kbyte và kích thước file hình ảnh tĩung bình là
13,9 Kbyte. Những con số này tương ứng với file có kích thước nhỏ nhất từ 1,66 đến 3,6 Kbyte, khi sử dụng phân bố Pareto với a = 1,35. Các nghiên cứu trước đây cũng đánh giá k ế t quả tưomẹ tự (Hai trường hợp đánh giá có kích thước file trung bình 17 và
13 Kbyte. Do đó sử dụng t,nin dựa trên kích thước file trung bình khoảng xung quanh 2 Kbyte là chấp nhận được. T a giả sử rằng mạng cung cấp dòng dữ liệu trung bình 100 Kbit/s cho mồi người dùng hoạt động để phù hợp tốc độ phủn phát của giao diện ACIS trên mỏi kh e (9 khe có tốc độ đỉnh là 1 Mbit/s) và do đó sử dụng t,nin = 0,2 s cho mỗi cụm gói hoạt động. Ta thiết lập tốc độ tạo gói trên mỗi khu ng trong khoảng thời gian cụm hoạt động để phù hợp tốc độ phân phát khi một kênh được phân. Trong mọi trường hợp chu kỳ bắt buộc được thiết lập giống như m ô hình thoại gói, tức là 1/(1 + 1,35) và tất cả các phân b ố Pareto sử dụng a = 1,35 như nhau. Thời gian nhỏ nhất được đặt để
cung cấp bằng thời gian c h u ng là 180s, tương tự như thoại gói tức là tmm = 46,67 khi a
= 1,35. C húng ta cũng xem xét thời gian phần nhỏ nhất khác nhau và thấy ràng đó không là thông số nhạy cảm trong thực hiện tái sử dụng tần số.
Hình 3.8 và 3.9 trình bày khả năng truyền lại gói như là một hàm của việc sử dụng phổ tần, được định nghĩa là phần trăm của phổ tần tổng cộng được sử dụng trong
Luân văn cao hoe Phân cilia tài nguyên tần s ố
mỗi sector. Kết quả c ủ a hình 3.8 và 3.9 tương ứng trường hợp khi mỗi trạm di động được ấn định một hoặc m ột số kênh để phân phát dữ liệu gói, đặc biệt đưa ra các kết quả dung hoà khác nhau giữa độ trễ và chất lượng dịch vụ.
SỊ m3 I 5} § a 1 ác CairJ. ■■*■■■• { « ự & M K Ị H r S * * V ĩ f k 'f o H t O x M ■*" fb&mfcmtis towCttm •'a t/ S W 'e iW S x t x r * M S t ù í t n SiRThresbokl— 50 dB 36 Base S&iicns 2 Carriers
3 Radios per Base Siafcm
9 Skis per Frame
2 msec per Siot 3-Sector Aráersìạs
U tilization p e r S ecto r (% )
Hình 3. 8
Luân văn cao hoc Phân chia tài man yên tần s ố 12 11 - *"N \.o «'•V - 10 9 •S 6 7 - ổ 5 - 1 4 £ 3 2 1 • ũ - J _________ ________________________________________ --- * ... / ỉ 1 ... .../ ' 9 ỉ I / ___ * / i ? í / / / / / / / / ,ề *>ỵ ✓ 1... . .. •#— * te # - r'A< ĩtn r r tí M ' f j F'.xer O r r . ■*■■ f t w s r O » f e » •• kưàumpt&íxr «otstOne» 0 10 20 30 40 53 sp&tirmt ỈMlmmm perSaftyr (%l SIR ìiresholđ - 1 0 <B 36 Base s&ẩĩũna 2 CMOS
3 Radtccẳ p a Base Sìatíừ í
9StefóperFr<8ĩB 2 nisec oer Slot 3“Sector Aỉìtentìas
Hình 3.9
Đ ể hiệu suất sử dụng trung bình lớn hơn 33,33%, cùng một phổ tần, được sứ dụng đồng thời nhiều hơn một lần ở tất cả các trạm gốc. Việc truyền lại được thực hiện khi bên thu nhận gói bị lỗi, chúng được m ô phỏĩig dựa vào đường cong vẽ bởi 4 anten phát và 2 anten thu. Thường phản phát gói được coi là thành công nếu xác suất truyền lại là 3% đến 4% sau một vài phép thử A R Q không vượt quá độ trễ khung cho phép (lớn hơn 3s). Do đó xác suất truyền lại là thước đo tốt nhất để đánh giá độ thông mạch.
Ngoài ra vấn đề điều khiển công suất và thực hiện định dạng cánh sóng đường xuống là các hoạt động bổ sung nổi bật. Cả 2 kỹ thuật này được lý tưởng hoá như các kết quả đã trình bày ở đây. để định dạng cánh sóng, mỗi phần 120° được chia làm 4 cánh sóng 30° (với giản đồ anten được lý tưởng hoá và tỷ s ố định hướng trước/sau là 20dB). Chúng ta giá sử rằng một gói được phân phát sử đụng cánh sóng bao trùm lên máy di động. Đ ể điều khiển công suất ta giả sử rằng mỗi trạm lưu động có m ột thời gian đủ đê phân chia mỗi gói mới và trước khi phân phát gói được điều chỉnh 5 lần với
Luân văn ego hoc Phản chia tài fwuyên tần s ố
mỗi bước IdB và dải động 3()dB dựa trên mục tiêu SIR là lOdB. Quá trình lặp lại việc điều khiển công suất với mỏi trạm lưu động là độc lập, cho rằng phép đo SIR là tốt. Điều quan trọng cần chú ý, những kỹ thuật này có thể được áp dụng một cách độc lập với kỹ thuật kết nối O F D M khi xét trong mô phỏng. Bất kỳ phương pháp điều c h ế nào tương tự cũng được cải tiến giống như thực hiện DPA nếu nó được dùng như kỹ thuật truyền dẫn.
Với mục tiêu xác xuất truyền dẫn lại 3% đến 4% thuật toán DPA này có thể đạt được hiệu quả sử dụng phổ tần từ 25% đến 50% chỉ với 2 tắn số nếu áp dụng điều khiển công suất hoặc định dạ n g cánh sóng. Trường hợp điều khiển công suất không định dạng cánh sóng cho thấy điều khiển công suất hiệu quả hơn định dạng cánh sóng để đạt được mục tiêu 3% đến 4% k h ả năng truyền dẫn lại. Tích hợp của thuật toán điều khiển công suất với sử lý DPA để đạt được sự cải thiện lớn trình bày ở đây cần nghiên cứu thêm. Bất kỳ kỹ thuật giảm nhiễu nào, như nén nhiễu sử dụng anten m ảng thích Iighi có thể xem xét đê cải thiện hoạt động DPA.
Trong mỗi m ô phỏng độ trễ trung bình của các gói phân phát cũng được tính toán. Người ta thấy rằng DPA nhiều kênh giảm trễ ờ cấp độ thấp hơn. Khi việc sử dụng phổ tần virợt quá 35% thì độ trễ tăng như quá tải lưu lượng. Một giải pháp có thể được là cho phép mỗi sector được sử dụng 2 kênh tần số nhưng xác xuất truyền dẫn lại tăng như là kết quà của việc sử dụng tần số nhiễu.
Luân văn cao hoe Phân chia tiìi ngỵỵên tấn sô 5 T c 4 ị t 1 .3 r « I I 1 55- & 1 f I 1 0 ỉf y *<... ... ... ./ / 200 r . , ... i ••*... «¡»¡Mí nst;. ìk'.fildií»)'.ỉĩílT > I ( i t y 0 » .i S t * 3 .® r .& Ị iă ! r 1Víw ái *■ '7N imtmbitoii*ỉHtìr 3? * 0 20 30 40 36 Băsc Siiák>ns Ệ '2 Cam ers / 1 £ 9 S lỉtò per Fmrttj / ' 5 0 * ^ 2 insec pcrỉl«* !...Ị 3“ Seetor Am sttrsỉs ! Itetivc I b « Contml
i;<xr Beam s per Seữttr
...,...Ị Q MấủktasKÌ UPA
50 dữ 70
SptiO rm tlììỉỉ& tòm ỉM SiXiỡr (%ị
Hình 3.10 xác nhận sự dung hoà giữa độ trễ và thông lượng.
Các kết q u ả trên hìnli 3.8 đến hình 3.10 chi ra rằng có thể đổng thời sử dụng lại tất cá các kênh ở tất cả các trạm gốc (sử dụng 1/3 phổ tần mỗi sector) với một độ trễ hợp lý và thông lượng truyền qua bằng sự kết hợp DPA với điều khiển công suất và/hoặc định d ạng cánh sóng thích nghi dùng điều c h ế O FD M . Hiệu quả sử dụng phổ tần có thể đạt được rất gầu với hoạt động lý tưởng được dự đoán bởi Pottie hơn những gì được cung cấp bởi hệ thống tế bào th ế hệ thứ 2.
Luân văn cao lux ■ Julian chia tài nguyên tần s ố
4. CÁC KẾT LUẬN:
Trong chương này chúng ta giới thiệu một sơ đồ phân chia gói động dựa trên phép đo, nó phân bổ phổ tần theo yêu cầu khổng bị xung đột và giao thoa thấp, để cung cấp thông till đường xuống cao. Để giảm xác suất các trạm cơ sở cạnh nhau cùng một kênh tần số tại cùng một thòi điểm, tất cả các kênh vô tuyến có cấp ưu tiên kênh độc lập. Tuy nhiên việc ấn định đồng thời trên các ô cạnh nhau gây ra sự tranh chấp giữa các ô. Vấn đề cuối cùng này được sử lý bằng sự phàn khung xếp chéo. Ngoài ra là vấn đề giảm cấp chất lượng khi các kênh mới được ấn định ở các đài khác và ấn định ban đầu trở nên quá hạn. Điều này được sử lý bằng việc ấn định lại kênh ở mỗi siêu khung. Cuối cùng việc đo đạc nhanh được thực hiện bằng các kênh hướng dẫn. Sử dụng phương phấp DPA này ở lớp MAC cùng với lớp vật lý dựa trên O FD M , kết quả hứa hẹn tìm được bang việc mô phỏng việc cung cấp truy cập internet sử dụng cơ sở hạ tầng tế bào trên diện rộng với tốc độ đỉnh truyền dẫn dường xuống từ 1 Mb/s đến 2 Mb/s. Điểu này chỉ ra một cải thiện lớn trong việc sử dụng hiệu quả phổ tần so với các hệ thống tế bào thế hệ thứ 2. Với kỹ thuật DPA có thể cung cấp tốc độ đỉnh cao và các dịch vụ dữ liệu lưu động trên diện rộng với phân bổ tần số ban đầu hạn chế, để đáp ứng nhu cầu phục hồi thông tin và tìm kiếm trang Web. Điều này có thể cung cấp một lựa chọn hấp dẫn cho hệ thông vô tuyến thế hệ thứ 3.
Lnân ván cao ỈÌOC Phán chia tùi /¡xuyên tắn số
KẾT LUẬN
Thông tin di động ra đời đầu tiên vào cuối năm 1940, khi nó chỉ là một hệ thống thông tin di động điều vận. Đến nay thông tin di động đã trải qua nhiều thế hệ.
Thế hệ thứ nhất là thế hệ thông tin tương tự sử dụng công nghệ truy nhập phân chia theo tẩn số (FDMA).
Thế hệ thứ hai, sử dụng kỹ thuật số với các công nghệ đa truy đa truy nhập