Những yêu cầu đặt ra đối với phân bổtài nguyên vô tuyến để đảm bảo việc ấn
định tài nguyên không gây nhiễu lên các mạng truy nhập vô tuyến khác, khi chúng
cùng chia sẻphổtần. Sau đây là những yêu cầu cơbản
Lưu lượng tải thay đổi theo thời gian: Đểthuật toán phân bổtài nguyên vô
tuyến theo thời gian thực sựcó hiệu quảvềmặt phổtần, thì thuật toán này phải
được thực hiện trong trường hợp tải của các mạng truy nhập vô tuyến khác nhau sẽ
khác nhau theo thời gian. Những lưu lượng tải này có thểmô hình hóa và sửdụng
để đánh giá hoạt động của thuật toán phân bổtài nguyên động.
29 trang |
Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 2382 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Vô tuyến thông minh: giải pháp công nghệ sử dụng hiệu quả tần số vô tuyến, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
bố phổ tần, thời điểm chiếm dụng phổ tần của các
thiết bị vô tuyến được cấp phép, và tập tham số công suất phát. Các thông số này
cho phép xác định chính xác mức công suất phát nhằm đảm bảo vô tuyến thông
minh không gây nhiễu đến các thiết bị vô tuyến khác.
Khối điều khiển công suất phát (Transmit Power Control - TPC) cho phép thích
ứng mức công suất phát theo sự thay đổi tần số làm việc của thiết bị vô tuyến
thông minh.
Khối cổng định thời (Timing Gate) cho phép đảm bảo rằng vô tuyến thông minh
chỉ phát tín hiệu ở những tần số hiện không bị chiếm dụng.
III. Mô hình mạng vô tuyến thông minh
Các không dây đang tồn tại sử dụng hỗn hợp nhiều chính sách phổ và công nghệ
truyền thông khác nhau. Hơn nữa, một số phần phổ vô tuyến đã được cấp phép
cho các mục đích khác nhau trong khi một số băng vẫn chưa được cấp phép.
Hình 3 Kiến trúc mạng Vô tuyến thông minh
Các thành phần kiến trúc của mạng Vô tuyến thông minh, như Hình 3, có thể phân
thành hai nhóm là mạng chính (primary network) và mạng Vô tuyến thông minh.
Các thành phần cơ bản của hai nhóm mạng này được xác định như sau:
- Mạng chính (Primary network): Mạng chính có quyền truy nhập tới một vài
băng phổ nhất định, chẳng hạn như mạng TV quảng bá, hay mạng tổ ong nói
chung. Các thành phần của mạng chính bao gồm:
+ Người dùng chính (Primary user): Người dùng chính (hay người dùng được
cấp phép) có giấy phép để hoạt động trong một băng phổ nhất định. Truy nhập này
chỉ được giám sát bởi trạm gốc chính và không bị ảnh hưởng bởi những hoạt động
của bất kì người dùng không được cấp phép khác. Để cùng tồn tại với các trạm
gốc Vô tuyến thông minh và người dùng Vô tuyến thông minh, những người dùng
chính này không cần bất cứ sự điều chỉnh hoặc chức năng cộng thêm nào.
+ Trạm gốc chính (Primary base-station): Trạm gốc chính (hay trạm gốc được
cấp phép) là thành phần cơ sở hạ tầng mạng được cố định, có giấy phép phổ, như
BTS trong mạng tổ ong. Về nguyên tắc, trạm gốc chính không có khả năng chia sẻ
phổ với những người dùng Vô tuyến thông minh. Tuy nhiên, trạm gốc chính này
có thể yêu cầu để có được khả năng này.
- Mạng Vô tuyến thông minh: Mạng Vô tuyến thông minh (hay mạng xG, mạng
Truy nhập phổ tần động, mạng thứ cấp, mạng không được cấp phép) không có
giấy phép để hoạt động trong một băng mong muốn. Do đó, nó chỉ được phép truy
nhập phổ khi có cơ hội. Mạng Vô tuyến thông minh có thể gồm cả mạng có cơ sở
hạ tầng và mạng ad hoc, các thành phần của mạng Vô tuyến thông minh như sau:
+ Người dùng Vô tuyến thông minh: Người dùng Vô tuyến thông minh (hay
người dùng xG, người dùng không được cấp phép, người dùng thứ cấp) không có
giấy phép sử dụng phổ. Do đó, cần có các chức năng cộng thêm để chia sẻ băng
phổ cấp phép.
+ Trạm gốc Vô tuyến thông minh: Trạm gốc Vô tuyến thông minh (hay trạm gốc
xG, trạm gốc không cấp phép, trạm gốc thứ cấp) là thành phần cơ sở hạ tầng cố
định với các khả năng của Vô tuyến thông minh. Trạm gốc Vô tuyến thông minh
cung cấp kết nối đơn chặng tới những người dùng Vô tuyến thông minh mà không
cần giấy phép truy nhập phổ. Thông qua kết nối này, người dùng Vô tuyến thông
minh có thể truy nhập đến các mạng khác.
+ Bộ phân chia phổ (Spectrum broker): Bộ phân chia phổ (hay server lập lịch) là
một thực thể mạng trung tâm đóng vai trò trong việc chia sẻ các tài nguyên phổ tần
giữa các mạng Vô tuyến thông minh khác nhau. Bộ phân chia phổ có thể kết nối
với từng mạng và có thể phục vụ với tư cách là người quản lí thông tin phổ, nhằm
cho phép các mạng Vô tuyến thông minh cùng tồn tại.
Mạng Vô tuyến thông minh bao gồm nhiều loại mạng khác nhau: mạng chính,
mạng Vô tuyến thông minh dựa trên cơ sở hạ tầng, và mạng Vô tuyến thông minh
ad hoc. Mạng Vô tuyến thông minh hoạt động dưới môi trường phổ hỗn hợp, bao
gồm cả các băng cấp phép và không cấp phép. Do đó, trong mạng Vô tuyến thông
minh, có ba loại truy nhập khác nhau, đó là:
· Truy nhập mạng Vô tuyến thông minh (xG network access): Người dùng Vô
tuyến thông minh có thể truy nhập tới chính trạm gốc Vô tuyến thông minh ở cả
băng cấp phép và không cấp phép.
· Truy nhập mạng Vô tuyến thông minh ad hoc (xG ad hoc access): Người dùng
Vô tuyến thông minh có thể truyền thông với những người dùng Vô tuyến thông
minh khác thông qua kết nối ad hoc ở cả băng cấp phép và không cấp phép.
· Truy nhập mạng chính (Primary network access): Người dùng Vô tuyến thông
minh cũng có thể truy nhâp tới trạm gốc chính thông qua băng cấp phép.
IV. Hoạt động của mạng Vô tuyến thông minh
Mạng Vô tuyến thông minh có thể hoạt động trong cả băng cấp phép và không cấp
phép, do đó, các chức năng yêu cầu cho mạng Vô tuyến thông minh khác nhau tùy
theo phổ đó là cấp phép hay không.
Trên băng cấp phép
Như đã chỉ ra trên Hình 1, ta thấy có những hố phổ không sử dụng trong băng phổ
được cấp phép. Do đó, các mạng Vô tuyến thông minh có thể được sử dụng để
khai thác các hố phổ này thông qua các công nghệ thông minh. Kiến trúc này được
miêu tả trong Hình 4 trong đó các mạng Vô tuyến thông minh cùng tồn tại với các
mạng chính tại cùng một vị trí và trên cùng một băng phổ.
Hình 4. Mạng Vô tuyến thông minh hoạt động trên băng cấp phép
Có nhiều thách thức khác nhau để thực hiện các mạng Vô tuyến thông minh trên
băng cấp phép vì sự tồn tại của những người dùng chính. Mặc dù, mục đích chính
của mạng Vô tuyến thông minh là xác định phổ tần có sẵn tốt nhất, nhưng các
chức năng của Vô tuyến thông minh trong băng cấp phép lại bao gồm phát hiện sự
có mặt của các người dùng chính. Dung lượng kênh của các hố phổ phụ thuộc vào
nhiễu xung quanh những người dùng chính. Do đó, việc tránh nhiễu cho những
người dùng chính là vấn đề quan trọng nhất trong kiến trúc này. Hơn nữa, nếu
người dùng chính xuất hiện trong băng phổ bị những người dùng Vô tuyến thông
minh chiếm, thì người dùng Vô tuyến thông minh ngay lập tức phải bỏ lại phổ
hiện thời và chuyển tới phổ mới sẵn có khác, gọi là chuyển giao phổ.
Trên băng không cấp phép
Các mạng Vô tuyến thông minh có thể được thiết kế để hoạt động trên các băng
không câp phép để cải thiện hiệu quả phổ trong phần phổ này. Mạng Vô tuyến
thông minh hoạt động trên băng không cấp phép được minh họa trên Hình 5. Tất
cả thực thể trong mạng có quyền như nhau khi truy nhập tới các băng phổ. Nhiều
mạng Vô tuyến thông minh cùng tồn tại trong một vùng giống nhau và truyền
thông sử dụng cũng một phần phổ như nhau. Các thuật toán chia sẻ phổ thông
minh có thể cải thiện hiệu quả sử dụng phổ và hỗ trợ QoS cao.
Hình 5. Mạng Vô tuyến thông minh hoạt động trên băng không cấp phép
Trong kiến trúc này, những người dùng Vô tuyến thông minh tập trung vào phát
hiện việc truyền của những người dùng Vô tuyến thông minh khác. Khác với hoạt
động trên băng cấp phép, việc chuyển giao phổ không bị kích thích bởi sự có mặt
của những người dùng chính khác. Tuy nhiên, vì tất cả những người dùng Vô
tuyến thông minh có quyền truy nhập phổ như nhau, nên họ phải cạnh tranh với
nhau trong cùng băng không cấp phép. Do đó, kiến trúc này đòi hỏi các phương
pháp chia sẻ phổ phức tạp giữa những người dùng Vô tuyến thông minh. Nếu
nhiều mạng Vô tuyến thông minh nằm trong cùng một băng không cấp phép thì
phải có phương pháp chia sẻ phổ phù hợp giữa các mạng này.
Vô tuyến thông minh: Giải pháp công nghệ sử
dụng hiệu quả tần số vô tuyến (Phần 2)
Nguồn: khonggianit.vn
IV. Truy cập phổ tần động trong mạng vô tuyến thông minh
>> Vô tuyến thông minh: Giải pháp công nghệ sử dụng hiệu quả tần số vô tuyến
(Phần 1)
Để có thể tận dụng được những hố phổ rỗi như hình 1, một phương pháp quan
trọng được áp dụng trong mạng vô tuyến thông minh, đó là phương pháp truy cập
phổ tần động. Phương pháp này cho phép các thiết bị vô tuyến thông minh thực
hiện thông tin một cách thông minh theo độ khả dụng của phổ tần.
Truy cập phổ tần động, được thể hiện ở khối lựa chọn tần số động DFS như trên
hình 2. Sự kết hợp của truy cập phổ tần động với khối IPD cho phép thiết bị vô
tuyến không được cấp phép truy cập vào băng tần được cấp phép trong một
khoảng thời gian ngắn mà không ảnh hưởng đến quyền truy cập mạng của thiết bị
có quyền ưu tiên cao hơn.
Việc chia sẻ phổ tần giữa các hệ thống vô tuyến khác nhau thực chất là việc chia
sẻ việc sử dụng các dải tần số giữa các mạng truy nhập vô tuyến khác nhau mà
thôi. Vì trong các hệ thống, tài nguyên vô tuyến chủ yếu được các mạng truy nhập
sử dụng để truyền dẫn tín hiệu từ mạng đến khách hàng. Cơ chế hoạt động của
phân bổ tần số động giữa các mạng truy nhập như sau: Sử dụng các khoảng tần số
liền kề để cấp phát cho các mạng truy nhập vô tuyến khác nhau. Các khoảng tần số
ấn định cho mỗi hệ thống được phân cách bằng một băng tần bảo vệ, việc làm này
cũng giống với cơ chế phân bổ tần số cố định hiện nay. Tuy nhiên, ở cơ chế phân
bổ tài nguyên này bề rộng phổ gán cho mỗi một mạng truy nhập vô tuyến được
thay đổi tùy theo thay đổi của yêu cầu phổ tần của từng mạng theo thời gian và
không gian như Hình 6.
Hình 6
Cơ chế phân bổ phổ tần liền kề động này có ưu điểm là việc quản lý và phân bổ tài
nguyên phổ tần đơn giản; trong khi vẫn có được những ưu điểm như đối với
phương pháp phân bổ tần cố định, như kiểm soát được nhiễu từ các mạng truy
nhập vô tuyến khác chỉ cần dùng một băng tần bảo vệ. Hơn thế nữa, cơ chế này tối
thiểu hóa việc hợp tác quản lý giữa hai mạng truy nhập bởi vì chúng ta chỉ cần xác
định được vị trí của dải tần bảo vệ giữa hai băng tần ấn định liền kề. Tuy nhiên, do
sự đơn giản trong việc quản lý phổ tần của cơ chế nên cũng có những nhược điểm
như: Nếu muốn tăng bằng tần cho một mạng truy nhập vô tuyến thì băng tần của
mạng truy nhập vô tuyến lân cận sẽ bị cắt giảm. Do đó, nếu một mạng truy nhập
vô tuyến có nhu cầu tăng lượng băng tần cấp phép sẽ không được đáp ứng nếu như
mạng truy nhập vô tuyến bên cạnh không thể cắt giảm băng tần của mình được.
Mặc dù còn tồn tại nhược điểm như vậy nhưng phương pháp phân bổ tài nguyên
này vẫn có ý nghĩa trong việc tận dụng các băng tần trống của các hệ thống mạng
truy nhập khách dựa trên quy luật dịch vụ mà không phải sử dụng các thuật toán
điều khiển quá phức tạp.
Hiện nay, phương pháp phân bổ tài nguyên vô tuyến động đang được tập trung
nghiên cứu trong các mạng truy nhập vô tuyến là mạng di động 3G (UMTS) và hệ
thống truyền hình quảng bá số mặt đất DVB-T. Lựa chọn hai loại mạng truy nhập
này để đưa vào nghiên cứu vì hai mạng truy nhập này có cơ chế cung cấp dịch vụ
hoàn toàn khác nhau. Một bên là cung cấp dịch vụ theo yêu cầu của khách hàng
(mạng di động) trong khi đó mạng truyền hình quảng bá số mặt đất thì phát quảng
bá tín hiệu đến các khu vực khác nhau. Đối với mạng di động thì nhu cầu về băng
tần chủ yếu tập trung vào giờ làm việc trong khi đó các dịch vụ truyền hình lại chủ
yếu tập trung vào ngoài giờ làm việc. Đặc điểm khác biệt về quy luật dịch vụ này
làm cho vai trò của việc phân bổ phổ tần động ở trên trở nên cấp thiết và quan
trọng hơn. Hơn thế nữa, mạng 3G-UMTS và mạng truyền hình quảng bá vô tuyến
số mặt đất DVB-T có chung bề rộng sóng mang (Với 3G-UMTS là 5 MHz trong
khi đó DVB-T là 8 MHz). Một phân tích về qui luật sử dụng dịch vụ của hai hệ
thống trên, được trình bày ở Hình 7.
Hình 7. Dạng phân bố lưu lượng thay đổi theo thời gian của dịch vụ DVB-T và
UMTS
Phân bổ phổ tần động theo thời gian
Thuật toán phân bố tần số động liền kề theo thời gian sẽ hoạt động theo các chu kỳ
định trước cho từng ngày. Những tính toán về phổ tần yêu cầu bởi mỗi mạng truy
nhập vô tuyến dựa trên những dự đoán về tải hệ thống. Do đó, việc dự đoán tải của
từng mạng truy nhập sẽ là phần tử quan trọng trong thuật toán phân bổ phổ tần
động theo thời gian. Quá trình dự đoán tải gồm hai vấn đề: Lịch sử tải, đó là một
cơ sở dữ liệu về tải trọng của mạng trong thời gian trước đó, và thuật toán dự đoán
theo chuỗi thời gian. Nếu như các sự kiện về tải bất thường sảy ra, yếu tố lịch sử
tải trọng sẽ không thể cung cấp đầy đủ thông tin để thích ứng, do đó sẽ dẫn đến
việc phân bổ phổ tần không hiệu quả và chính xác. Khi đó, dự đoán chuỗi thời
gian sẽ được sử dụng để ước tính tải trọng. Dựa trên dự đoán tải trọng, các mạng
truy nhập vô tuyến sẽ ước tính được số sóng mang sẽ phải đáp ứng cho mạng truy
nhập trong thời gian sắp tới. Các mạng truy nhập vô tuyến sẽ thông báo cho phân
hệ phân bổ tài nguyên vô tuyến động những tần số sóng mang hiện tại nó không
dùng. Và các tần số sóng mang trống này sẽ được gán lại cho các mạng truy nhập
vô tuyến khác nếu chúng có nhu cầu. Lưu ý rằng, một sóng mang vô tuyến nào đó
sẽ được gán cho mạng truy nhập vô tuyến khác nếu như không có cuộc gọi nào
đang được mang đi trên nó. Thuật toán phân bổ tài nguyên sẽ quyết định cách thức
mà các tần số sóng mang còn trống được phân bổ cho các mạng truy nhập vô
tuyến. Để nhiều sóng mang trống đối với một hệ thống phân bổ tài nguyên vô
tuyến động nào đó, các cuộc gọi mới trong mạng truy nhập thường được truyền tải
trên các sóng mang cách xa băng tần bảo vệ nhất giữa hai mạng truy nhập vô
tuyến hoặc chuyển giao các cuộc gọi hiện hành sang các tần số đó nếu có thể. Do
đó, các tần số sóng mang gần với khoảng bảo vệ sẽ được sử dụng để ấn định lại
cho một mạng truy nhập vô tuyến khi cần. Chức năng cơ bản của phân bổ tài
nguyên vô tuyến động theo thời gian được thể hiện ở Hình.8.
Hoạt động của thuật toán phân bổ tài nguyên vô tuyến động theo thời gian dựa trên
đặc tính lưu lượng biến đổi theo thời gian của các mạng truy nhập vô tuyến. Hình
9 minh họa đặc tính lưu lượng của dịnh vụ thoại (mạng UMTS) và dịch vụ video
(DVB-T).
Phân bổ tài nguyên vô tuyến động theo thời gian khi dự đoán tải hoàn hảo
Chúng ta xem xét hoạt động của bộ phân bổ tài nguyên vô tuyến động trong
trường hợp dự đoán tải hoàn hảo, nghĩa là không có sự kiện bất ngờ nào xảy ra
trong đặc tính lưu lượng của các mạng truy nhập vô tuyến. Điều này cũng đồng
nghĩa với lịch sử sẽ không mang lại ước tính tốt cho tải của mạng truy nhập vô
tuyến trong tương lai.
Hình 9 Ảnh hưởng của khoảng truy nhập phổ tần động DSA lên hiệu năng của hệ
thống
Hình 9 thể hiện hoạt động của thuật toán phân bổ tài nguyên động theo thời gian ở
các khoảng thời gian khác nhau giữa các lần ấn định lại phổ tần. Theo đó, độ lợi
của thuật toán phân bổ tài nguyên động sẽ thay đổi khi các khoảng thời gian của
thuật toán phân bổ tài nguyên động tăng lên. Kết quả trên hình 9 thể hiện hai miền
ký hiệu là phân bổ tài nguyên tần số động tin cậy và không tin cậy. Trong khoảng
thời gian dưới 4 giờ thì độ lợi của các mạng truy nhập vô tuyến đều vượt trội so
với độ lợi của phương pháp phân bố tài nguyên cố định. Tuy vậy với khoảng thời
gian của phân bổ tài nguyên vô tuyến động lớn hơn 4 giờ đồng hồ thì độ lợi của tất
các mạng truy nhập vô tuyến đều sụt giảm rất nhanh và thấp hơn với độ lợi của
thuật toán ấn định tài nguyên cố định thông thường. Hiện tượng này có thể lý giải
là do thời gian phân bổ tài nguyên động đã đủ dài để khi đó tải của mạng truy nhập
vô tuyến đã thay đổi do đó việc phân phối tài nguyên phổ tần không còn chính xác
nữa, dẫn đến hiệu quả của thuật toán phân bổ tài nguyên bị giảm.
Hình 10 Ảnh hưởng của tương quan mẫu lưu lượng
Hình 10 cho thấy tăng ích của thuật toán phân bổ tài nguyên động thay đổi theo hệ
số tương quan về đặc tính lưu lượng của các mạng truy nhập vô tuyến. Độ lợi của
thuật toán phân bổ tài nguyên động cao hơn thuật toán phân bổ tài nguyên cố định
khoảng 40% đối với hệ số tương quan âm. Khi hệ số tương quan tăng dần thì độ
lợi của thuật toán phân bổ tài nguyên động sẽ giảm. Khi hệ số tương quan lưu
lượng dịch vụ của các mạng vô tuyến lớn hơn 0.5 lúc này độ lợi của thuật toán
phân bổ tài nguyên cố định sẽ giảm đi và thấp hơn so với thuật toán phân bổ tài
nguyên cố định.
Phân bổ tài nguyên động trong trường hợp dự đoán tải không hoàn hảo
Phần trên đã xem xét kết quả của thuật toán phân bố tài nguyên động trong trường
hợp dự đoán tải mạng truy nhập vô tuyến là hoàn hảo. Tuy nhiên trên thực tế, có
những trường hợp lưu lượng tải của mạng truy nhập khác biệt hoàn toàn với lưu
lượng tải của nó trước đó. Ví dụ, do một sự kiện đặc biệt nào đó mà lưu lượng
cuộc gọi trong mạng UMTS tăng đột biến hoặc nhu cầu truy nhập dịch vụ video sẽ
tăng vọt khi có sự kiện nóng diễn ra. Trong trường hợp như vậy, ba thuật toán dự
đoán khác nhau được sử dụng để thử nghiệm. Thuật toán đơn giản đầu tiên đó là
dựa trên giá trị của tải trong khoảng thời gian trước. Hai thuật toán còn lại sẽ sử
dụng tải ngay trong chu kỳ trước đó và nếu nó nhỏ hơn 5% so với tải lịch sử thì
thuật toán sẽ sử dụng tải lịch sử để ước tính tải trọng. Ngược lại, thuật toán sử
dụng chuỗi thời gian sẽ được sử dụng để ước tính tải trọng trong tương lai. Kết
quả cho thấy, thuật toán sử dụng chuỗi thời gian sẽ cho kết quả tốt hơn như minh
họa trên Hình 11.
Hình 11 Ảnh hưởng của khoảng DSA đến thuật toán dự đoán tải không hoàn hảo
Những yêu cầu đối với thuật toán phân bổ tài nguyên theo thời gian
Những yêu cầu đặt ra đối với phân bổ tài nguyên vô tuyến để đảm bảo việc ấn
định tài nguyên không gây nhiễu lên các mạng truy nhập vô tuyến khác, khi chúng
cùng chia sẻ phổ tần. Sau đây là những yêu cầu cơ bản
Lưu lượng tải thay đổi theo thời gian: Để thuật toán phân bổ tài nguyên vô
tuyến theo thời gian thực sự có hiệu quả về mặt phổ tần, thì thuật toán này phải
được thực hiện trong trường hợp tải của các mạng truy nhập vô tuyến khác nhau sẽ
khác nhau theo thời gian. Những lưu lượng tải này có thể mô hình hóa và sử dụng
để đánh giá hoạt động của thuật toán phân bổ tài nguyên động.
Dự đoán tải: Phân bổ tài nguyên động theo thời gian phải có chức năng phân bổ
phổ tần theo tải được dự đoán cho một thời điểm trong tương lai. Điều này thực sự
cần thiết khi thuật toán phân bổ tài nguyên động không hoạt động trong khoảng
thời gian ngắn. Nếu như việc phân bổ tài nguyên vô tuyến mà hoạt động với chu
kỳ ngắn thì không cần phải dự đoán tải vì tải không thể thay đổi quá nhanh trong
một thời gian ngắn giữa các lần ấn định lại tài nguyên. Tuy vậy, tình huống này có
thể không thực tế. Do đó, tải của các mạng truy nhập vô tuyến phải được dự đoán
ít nhất theo hoạt động của chúng chứ không phải hoàn toàn ngẫu nhiên.
Chu kỳ dự đoán giữa các lần ấn định lại phổ: Để có thể hoạt động hiệu quả,
phương pháp phân bổ tài nguyên theo thời gian cần phải thực hiện ấn định lại phổ
tần đủ nhanh để có thể bắt kịp với những yêu cầu phổ tần của mạng truy nhập vô
tuyến. Tuy nhiên, việc ấn định lại phổ tần nhanh sẽ gây nên những phức tạp cho
mạng về mặt thời gian để một mạng truy nhập vô tuyến cần để thay đổi tần số thu
phát cũng như báo hiệu cho việc thay đổi đó. Ngoài ra khoảng thời gian giữa hai
lần ấn định lại tải phổ tần cũng đóng một vai trò hết sức quan trọng đối với tính
chính xác của các phương pháp dự đoán. Thông thường tính chính xác sẽ tăng nếu
như chu kỳ giữa hai lần ấn định lại kênh giảm.
Đơn vị trao đổi tần số tối thiểu: Tham số này quy định phổ tần tối thiểu cần phải
cắt đi hay thêm vào cho một mạng truy nhập vô tuyến. Nghĩa là, không thể ấn định
bề rộng phổ tần cho một mạng truy nhập một cách ngẫu nhiên.
Rơi cuộc gọi: Trong các thuật toán phân bổ tài nguyên vô tuyến động thì nếu như
một tần số sóng mang nào đó đang được kích hoạt để truyền tải các cuộc gọi thì nó
không được chiếm dụng để ấn định lại cho các mạng vô tuyến khác. Quy định này
để đảm bảo rằng cuộc gọi không bị rơi do việc ấn định lại tần số gây ra. Tuy
nhiên, trong một vài trường hợp thì thuật toán phân bổ tài nguyên sẽ tối ưu nếu
như chúng ta chấp nhận một mức rơi cuộc gọi nào đó. Trong trường hợp này thì
phân bổ tài nguyên vô tuyến động có ảnh hưởng trực tiếp lên tỷ lệ thỏa mãn của
các mạng truy nhập dùng chung phổ tần do việc yêu cầu các mạng truy nhập vô
tuyến đánh rơi cuộc gọi.
Chuyển giao giữa các tần số: Nếu giả sử rằng các mạng truy nhập vô tuyến cũng
như các user có khả năng chuyển giao tần số trong cùng một dải tần số của hệ
thống đó một cách dễ dàng mà không gây dán đoạn cuộc gọi
Số mạng truy nhập vô tuyến chia sẻ cùng một phổ tần: Một cách tổng quát thì
các thuật toán phân bổ phổ tần động không giới hạn số mạng truy nhập vô tuyến
dùng chung phổ tần.
Thích ứng phân bổ tài nguyên không gian: Có thể để tăng hiệu quả của giải
thuật phân bổ phổ tần theo thời gian thì yếu tố không gian cũng phải được tính đến
để có một thuật toán thích ứng.
Sơ đồ khối chức năng của thuật toán
Các khối chức năng trong thuật toán phân bổ tài nguyên vô tuyến động theo
thời gian gồm có:
Kích hoạt ấn định tài nguyên vô tuyến động: Khối chức năng này có nhiệm vụ
giám sát thời gian kể từ lần ấn định phổ tần động trước đó. Sau đó kích hoạt chức
năng phân bổ tài nguyên động để ấn định lại phổ tần trong các chu kỳ thời gian
trong một ngày. Chức năng kích hoạt này có thể cho phép kích hoạt ấn định tài
nguyên động theo nhu cầu của mạng lưới.
Quản lý lưu lượng sóng mang: Chức năng quản lý sóng mang được thiết kế để
gia tăng lượng sóng mang trống trong các mạng truy nhập vô tuyến. Thuật toán có
thể thực hiện bằng việc khóa việc sử dụng một tần số sóng mang nào đó trong một
mạng truy nhập vô tuyến trước khi nó được ấn định lại. Hoặc đánh giá số cuộc gọi
mà một sóng mang nào đó truyền tải để từ đó xác định liệu hiệu quả sử dụng phổ
tần có tăng lên nếu như cắt bớt một số cuộc gọi sang các tần số sóng mang còn
trống khác. Ngoài ra, khối này còn có nhiệm vụ đảm bảo rằng lưu lượng các cuộc
gọi trên một sóng mang nào đó là tối đa để có thể tiết kiệm được nhiều tần số sóng
mang hơn. Số sóng mang sẽ được tăng thêm nữa nếu hệ thống đủ phức tạp để có
thể thực hiện chuyển giao giữa các mạng truy nhập.
Dự đoán và đo lường tải: Khối chức năng này được xây dựng dựa trên lịch sử tải
và chuỗi thời gian như phân tích ở trên. Nghĩa là, dựa trên cơ sở dữ liệu về tải của
mạng truy nhập trước đó thuật toán dự đoán sẽ ước tính tải trọng trong tương lại
của mạng.
Tính toán yêu cầu sóng mang: Chức năng này dùng để cho các mạng truy nhập
vô tuyến biết được tải dự đoán của chúng để từ đó xác định số sóng mang cần có
cho một mạng truy nhập vô tuyến.
Ấn định sóng mang: Khối chức năng này thực hiện việc ấn định sóng mang cho
các mạng truy nhập vô tuyến.
Phân bổ tài nguyên động theo không gian
Nhu cầu tải của mạng truy nhập vô tuyến không chỉ thay đổi theo thời gian mà nó
còn thay đổi và khác nhau theo từng khu vực. Ví dụ như, dịch vụ phát quảng bá sẽ
có nhu cầu cao ở những nơi vui chơi giải trí dịch vụ điểm đa điểm lại có nhu cầu
cao ở những nơi mà ở đó nhu cầu truyền thông hai chiều được ưu tiên lựa chọn
như các khu kinh doanh buôn bán. Điều đó, cho thấy nhu cầu cấp thiết để có một
thuật toán phân bổ tài nguyên động theo từng khu vực địa lý và phổ tần được phân
bố đều cho các khu vực. Nhu cầu lưu lượng của các mạng vô tuyến khác nhau sẽ
khác nhau theo không gian được minh họa trong Hình 13.
Hình 13 Phân bố phổ tần động theo không gian
Theo đó, phổ tần phân bố cho hai khu vực cạnh nhau là không chồng lấn lên nhau.
Chiến lược phân bổ phổ tần này được cho là hợp lý trong trường hợp quy hoạch
các mạng truy nhập vô tuyến là độc lập (không có sự đo kiểm để tránh nhiễu giữa
các mạng truy nhập vô tuyến khác nhau nếu chúng hoạt động ở cùng dải tần số)
Những yêu cầu đối với thuật toán phân bổ tài nguyên theo không gian :
Mục tiêu của các yêu cầu đối với phân bổ tài nguyên vô tuyến động theo không
gian là để không có nhiễu xảy ra ở biên giữa các khu vực của thuật toán phân bổ
tài nguyên vô tuyến động. Những yêu cầu này phục vụ cho việc phối hợp phân bố
phổ tần giữa các khu vực phân bố phổ tần động bằng việc chèn thêm các khoảng
bảo vệ. Dưới đây là các yêu cầu cơ bản:
Lưu lượng thay đổi theo không gian: Để các thuật toán phân bổ tài nguyên vô
tuyến theo không gian hiệu quả về mặt phổ tần, các mạng truy nhập vô tuyến phải
quan tâm đến đặc tính lưu lượng của mạng theo từng khu vực địa lý khác nhau.
Thuật toán phân bổ phổ tần động theo không gian phải thực hiện mô hình hóa quy
luật lưu lượng theo không gian để thực hiệm việc đánh giá goạt động của phương
pháp thiết kế.
Đơn vị trao đổi tần số tối thiểu: Cũng giống như thuật toán phân bổ tài nguyên
vô tuyến theo thời gian, thuật toán phân bổ theo không gian cũng đưa ra quy định
về bề rộng phổ tối thiểu được thềm vào hoặc cắt bớt giữa các mạng truy nhập vô
tuyến.
Thích ứng phổ theo không gian: Phân bổ phổ tần theo không gian không thể
thay đổi theo sự thay đổi về nhu cầu lưu lượng theo không gian với một sự thay
đổi bất kỳ nào đó về mặt không gian. Phân giải không gian mà ở đó thích ứng
phân bổ phổ tần theo khu vực được thực hiện. Việc phân giải không gian sẽ dẫn
đến một khái niệm về kích thước phân bổ tần số động khu vực, đó là khu vực mà ở
đó nhu cầu về lưu lượng không thay đổi the
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- vo_tuyen_thong_minh_0552.pdf