Tóm tắt Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu cải tiến hiệu suất cấp phát kênh tần số mạng di động tế bào

Chia sẻ: Trần Thị Bích | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

99
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án là nghiên cứu cải tiến, nâng cao hiệu suất hoạt động của các thuật toán cấp phát kênh tần số trong mạng di động tế bào. Nghiên cứu, hệ thống hóa, phân loại các thuật toán cấp phát kênh tần số trong mạng di động tế bào, phân tích, so sánh, đánh giá ưu, nhược điểm của các thuật toán.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu cải tiến hiệu suất cấp phát kênh tần số mạng di động tế bào

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐỖ HỮU TRÍ NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HIỆU SUẤT CẤP PHÁT KÊNH TẦN SỐ MẠNG DI ĐỘNG TẾ BÀO Chuyên ngành: Kỹ thuật máy tính Mã số: 62.52.70.10 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - NĂM 2012
Công trình được hoàn thành tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Vũ Duy Lợi 2. TS. Bùi Thiện Minh Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Quốc Bình Phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Đình Việt Phản biện 3: TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Học viện họp tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào hồi 14 giờ ngày 24 tháng 8 năm 2012 Có thể tìm hiểu luận án tại các thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
1 NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HIỆU SUẤT CẤP PHÁT KÊNH TẦN SỐ MẠNG DI ĐỘNG TẾ BÀO I. ĐẶT VẤN ĐỀ Một trong những xu hướng phát triển của ngành công nghiệp máy tính là tính di động ngày càng tăng. Cùng với kích cỡ được thu nhỏ, nhiều máy tính cầm tay đã có tốc độ mạnh bằng hoặc hơn các máy tính để bàn. Người sử dụng có khả năng thiết lập và duy trì một phiên liên lạc giữa máy tính với máy tính khi di chuyển từ nơi này sang nơi khác. Với việc tích hợp công nghệ thoại và thông tin số liệu máy tính ngày nay càng thân thiện với người sử dụng và được coi là thiết bị di động hoàn hảo, chủ chốt trong bất kỳ mạng không dây nào. Cùng với sự phát triển không ngừng của các hệ thống thông tin di động, việc liên lạc của các phần tử mạng với nhau thông qua môi trường truyền dẫn vô tuyến đặt ra nhiều bài toán phải giải quyết, trong đó quan trọng nhất là vấn đề sử dụng môi trường này như thế nào để đạt hiệu quả cao nhất. Trước những yêu cầu ngày càng cao của người sử dụng dịch vụ về chất lượng, dung lượng, tính đa dạng của dịch vụ, tốc độ truyền dữ liệu, … việc nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ và kỹ thuật tiên tiến luôn là những đòi hỏi cấp thiết. Nhằm làm tăng dung lượng mạng, nhiều kỹ thuật khác nhau đã được sử dụng như chia nhỏ mạng thành tế bào, chỉ định phổ tần mới, các thuật toán đa truy nhập, gán kênh động,…Đặc biệt, trong điều kiện nguồn tài nguyên vô tuyến cấp cho mỗi mạng là hữu hạn, vấn đề cấp phát các kênh tần số là một trong những yếu tố quan trọng có ảnh hưởng tới dung lượng và hiệu suất hoạt động của mạng. Các công trình nghiên cứu trước đây đã đưa ra nhiều thuật toán cấp phát kênh nhằm làm tối đa khả năng tái sử dụng đồng thời giảm tới mức thấp nhất khả năng khoá kênh. Việc tiếp tục nghiên cứu, phát triển các thuật toán cấp phát kênh nhằm đảm bảo kênh tần số được sử dụng hiệu quả, đáp ứng các dịch vụ đa phương tiện ngày càng đa dạng đang thực sự là vấn đề cấp thiết. II. MỤC TIÊU LUẬN ÁN Mục tiêu của luận án là nghiên cứu cải tiến, nâng cao hiệu suất hoạt động của các thuật toán cấp phát kênh tần số trong mạng di động tế bào. Cụ thể là: - Nghiên cứu, hệ thống hóa, phân loại các thuật toán cấp phát kênh tần số trong mạng di động tế bào; phân tích, so sánh, đánh giá ưu, nhược điểm của các thuật toán. - Nghiên cứu sâu thuật toán cân bằng tải động sử dụng mượn kênh chọn lọc và thuật toán cấp phát kênh thích nghi trong mạng di động tế bào; phân tích, đánh giá hiệu quả hoạt động của các thuật toán trên để từ đó đề xuất một số điểm cải tiến nhằm tái sử dụng nguồn tài nguyên một cách hiệu quả.
2 - Đề xuất một số cải tiến trong thuật toán cân bằng tải động sử dụng mượn kênh chọn lọc và thuật toán cấp phát kênh thích nghi; thực hiện mô phỏng, kiểm chứng, đánh giá hiệu quả hoạt động của các đề xuất bằng chương trình máy tính. III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu ở đây là kết hợp nhuần nhuyễn giữa nghiên cứu lý thuyết về kiến trúc, nguyên tắc hoạt động cũng như cơ chế cấp phát kênh tần số của mạng di động tế bào với việc mô phỏng bằng chương trình máy tính để kiểm chứng, đánh giá hiệu quả hoạt động của các đề xuất, cải tiến cấp phát kênh tần số trong mạng di động tế bào. IV. ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN 1- Hệ thống hóa, phân loại các thuật toán cấp phát kênh trong mạng di động tế bào; phân tích, đánh giá, so sánh ưu nhược điểm của các thuật toán. 2- Cải tiến thuật toán cân bằng tải động với mượn kênh chọn lọc và thuật toán gán kênh thích nghi ở những nội dung sau đây: 2.1 - Xây dựng phương pháp cấu hình nhóm compact của một ô có nhu cầu mượn kênh, đặc biệt là trong các trường hợp có ô ở tâm của mỗi nhóm, ở biên của mạng và ở biên của hai nhóm và ở biên của nhiều nhóm compact. 2.2 - Nghiên cứu, xác định số lượng kênh mà một ô có nhu cầu cần mượn (X) và mối quan hệ giữa số kênh có thể mượn được và số kênh cần khóa ở ô đồng kênh. 2.3 - Nghiên cứu, xác định số lượng kênh có thể cho mượn (Y) và điều kiện cần thỏa mãn khi cho mượn Y kênh. 2.4 - Nghiên cứu để xác định chính xác toạ độ ô phải khóa đồng kênh khi một ô cho mượn kênh; giá trị ngưỡng lạnh được tính toán lại sau mỗi lần khoá đồng kênh góp phần làm tăng số lượng kênh của một ô có thể cho mượn. 2.5 - Nghiên cứu, xác định thứ tự ưu tiên khi cho mượn kênh để tăng số lượng kênh có thể cho mượn và giảm độ phức tạp của thuật toán 2.6 - Mở rộng khả năng tham gia cấp phát kênh của các ô lân cận của một ô có nhu cầu cấp phát kênh. 3- Thực hiện mô phỏng bằng chương trình máy tính để kiểm chứng thuật toán cải tiến, ưu việt hơn so với thuật toán cân bằng tải động với mượn kênh chọn lọc và thuật toán gán kênh thích nghi. V. BỐ CỤC LUẬN ÁN Ngoài phần Mở đầu và Kết luận, luận án gồm 5 chương. Chương 1 giới thiệu tổng quan về mạng tế bào: sự phát triển, khái niệm tế bào và cấp phát, sử dụng kênh trong mạng tế bào, tái sử dụng kênh và đánh giá hiệu suất của các thuật toán cấp phát kênh. Chương 2 trình bày một cách hệ thống về các thuật toán cấp phát kênh, bao gồm: phân loại các thuật toán
3 cấp phát kênh (cấp phát kênh cố định, cấp phát kênh động, cấp phát kênh lai); đánh giá, so sánh ưu nhược điểm của các thuật toán. Chương 3 trình bày chi tiết thuật toán cân bằng tải động với mượn kênh chọn lọc và thuật toán cấp phát kênh thích nghi; đánh giá, so sánh ưu nhược điểm của các thuật toán; từ đó đề xuất một số nội dung cụ thể cần cải tiến. Chương 4 đề xuất thuật toán cấp phát kênh tần số mới trên cơ sở cải tiến thuật toán cân bằng tải động với mượn kênh chọn lọc và thuật toán cấp phát kênh thích nghi. Chương 5 trình bày chương trình máy tính và kết quả mô phỏng các nội dung cải tiến được đề xuất tại chương 4. VI. TÓM TẮT LUẬN ÁN Chương 1. Giới thiệu tổng quan 1.1 Sự phát triển của mạng di động tế bào Mạng thông tin di động tế bào đã trải qua 3 thế hệ: 1G, 2-2.5G và 3G. Hệ thống thế hệ thứ nhất 1G là các hệ thống di động tương tự, được thiết kế để truyền tải thoại. Thế hệ 2 (2-2.5G) sử dụng công nghệ số. Hệ thống thế hệ 3 (3G) đáp ứng đáng kể phần thiếu hụt của các tiêu chuẩn thế hệ hai hiện có, cả về loại hình dịch vụ và tốc độ truy nhập. Hệ thống di động số hiện tại được thiết kế tối ưu cho thông tin thoại, trong khi đó hệ thống 3G chú trọng đến khả năng truyền thông đa phương tiện. 1.2 Cấp phát kênh và tái sử dụng kênh Khái niệm tế bào Khái niệm tế bào xuất phát từ các hệ thống mạng của Bell theo chuẩn AMPS năm 1979, đó là một kiến trúc mạng được tổ hợp từ các ô hình lục lăng (Hình 1.1-a). Mỗi ô có một trạm gốc cung cấp các kênh tần số cho các thiết bị di động. Trạm gốc trong AMPS được coi là một ô. Mỗi ô được liên kết với trung tâm chuyển mạch MSC có vai trò điều khiển các cuộc gọi, hoạt động như một cổng để kết nối với mạng khác. Hình 1.1: a) Kiến trúc mạng di động b) Nhóm compact gồm 7 ô, i=2,j=1 Bắt đầu từ bất kỳ ô nào, di chuyển i ô theo hướng bất kỳ một trong sáu hình lục lăng bên cạnh của ô đó, đổi hướng ngược chiều kim đồng hồ 60 độ và di chuyển j ô (Hình 1-b). Ô đích là ô đồng kênh gần nhất với ô ban đầu. Đối với mỗi ô, có hai tập hợp của 6 ô đồng kênh gần nhất, tuỳ thuộc vào việc di chuyển theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ. Bằng cách lặp lại mô hình này, các cụm các ô được hình thành, trong đó mỗi ô được biểu diễn tập hợp các kênh tần số khác nhau. Một cụm các
4 ô như vậy được gọi là một tổ hợp ô cố định (compact pattern). Số ô trong một tổ hợp ô cố định được tính bởi công thức N=i2 + ij + j2. Cấp phát kênh Phổ tần số được chia thành tập các kênh vô tuyến riêng biệt. Để chia phổ tần số thành các kênh như vậy, nhiều kỹ thuật như phân chia theo tần số (FD), phân chia theo thời gian (TD), hoặc phân chia theo mã (CD) được sử dụng. Trong FD, phổ tần số được chia thành các băng tần riêng biệt, trong khi đó ở TD mỗi một cuộc gọi được phát trên tần số chung nhưng theo các khoảng thời gian khác nhau. Khoảng thời gian này đủ bé để người sử dụng không thấy có sự rời rạc khi nghe người khác nói. Trong CD, các kênh được phân biệt nhờ sử dụng các thuật toán điều chế theo mã khác nhau. Tái sử dụng kênh Coi Si (k) là tập thứ i các thuê bao mà có thể liên lạc với nhau bằng việc cùng sử dụng tần số k. Do những đặc tính vật lý của môi trường song vô tuyến, cũng tần số k này có thể được tái sử dụng đồng thời bởi tập thứ j khác nếu thuê bao của tập i và j cách nhau một khoảng đáng kể. Tất cả các thuê bao mà sử dụng cùng tần số như vậy được coi là các tập đồng kênh hoặc gọi theo cách đơn giản là đồng kênh. Khoảng cách nhỏ nhất mà các tập đồng kênh có thể được tái sử dụng với nhiễu gây ra có thể chấp nhận được gọi là “khoảng cách tái sử dụng đồng kênh”. Khoảng cách nhỏ nhất đảm bảo rằng mức tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SIR) ở mỗi tập đồng kênh lớn hơn một ngưỡng xác định (SIRmin). 1.3 Đánh giá hiệu suất thuật toán cấp phát kênh Hiệu suất (performance) là khái niệm tổng quát xác định chất lượng hoạt động của một hệ thống - xét từ góc độ của người sử dụng - về độ sẵn sàng (availability), tính hiệu quả (effectivity), độ tin cậy (reliability) và độ an toàn (security) của hệ thống đó. Có 3 phương pháp đánh giá hiệu suất: a) Mô hình hóa sử dụng các công cụ toán học, còn gọi là mô hình hóa giải tích (analytical modeling); b) Mô hình hóa sử dụng chương trình máy tính (simulative modeling); và c) Đo thực tế (Measurement). Trong mạng di động tế bào, một số độ đo hiệu suất quan trọng là: (a) Ở mức cuộc gọi: xác suất từ chối cuộc gọi, xác suất rớt cuộc gọi, thời gian trễ cho thiết lập cuộc gọi, thời gian trễ chuyển giao, … (b) Ở mức tín hiệu: cường độ tín hiệu thu được, nhiễu xuyên kênh, tỷ suất sóng mang - nhiễu trên tạp âm CIR, Trong khuôn khổ luận văn, độ đo hiệu suất ở mức cuộc gọi được xác định là yếu tố chính đánh giá hiệu quả hoạt động của các thuật toán cấp phát kênh trong mạng di động tế bào. Ngoài ra, một số độ đo khác được sử dụng trong quá trình phân tích, đánh giá, so sánh và cải tiến các thuật toán cấp phát kênh là: (a) Số kênh cần cấp phát (lớn nhất) của các thuê bao được đáp ứng; (b) Số ô đồng kênh phải khóa (nhỏ nhất) khi thực hiện cấp
5 phát kênh; (c) (Tăng cường) khả năng tham gia cấp phát kênh của các ô lân cận của ô có nhu cầu cấp phát kênh; (d) Thứ tự ưu tiên cấp phát kênh (để làm giảm xác suất rớt cuộc gọi). Chương 2. Các thuật toán cấp phát kênh 2.1 Tổng quan về các thuật toán cấp phát kênh Có 3 nhóm thuật toán cấp phát kênh chính sau đây: a) Cấp phát kênh cố định FCA (Fixed Channel Allocation); b) Cấp phát kênh động DCA (Dynamic Channel Allocation); và c) Cấp phát kênh lai HCA (Hybrid Channel Allocation). 2.2 Các thuật toán cấp phát kênh cố định FCA [2, 5]. Trong cấp phát kênh cố định FCA, các ô được thiết lập và các kênh được gán cố định cho vị trí các ô; các tập kênh tần số này sẽ không thay đổi trừ khi cần cấu hình lại cho một giai đoạn mới. Các ô sẽ chỉ sử dụng tập kênh đã được gán. 2.3 Các thuật toán cấp phát kênh động DCA [5, 8, 9, 10]. Trong DCA, các kênh rỗi được lưu giữ tập trung tại một trung tâm (central pool). Khi có một yêu cầu kênh từ một trạm gốc, MSC chọn kênh thích hợp mà cho hiệu quả cao nhất có tính đến các ràng buộc về nhiễu tín hiệu. Các kênh được gán trong suốt thời gian diễn ra cuộc gọi, sau khi cuộc gọi kết thúc, kênh được trả lại cho trung tâm hoặc tái cấp phát cho thuê bao trong cùng ô mà đã điều khiển kênh này trước đó. 2.4 Các thuật toán cấp phát kênh lai HCA Các thuật toán cấp phát kênh lai HCA là sự kết hợp giữa FCA và DCA. Trong HCA, tổng số kênh rỗi được phân chia thành tập hợp các kênh cố định và tập hợp các kênh động. Tập hợp các kênh cố định được ưu tiên gán cho các yêu cầu theo thuật toán FCA trong mọi trường hợp. Tập hợp các kênh động được gán cho tất cả các yêu cầu cấp phát kênh trong hệ thống. Khi có một yêu cầu cấp phát kênh và các kênh thuộc tập hợp kênh cố định không còn kênh nào rỗi thì kênh rỗi thuộc tập hợp kênh động sẽ được gán cho yêu cầu đó tuân thủ bất cứ thuật toán cấp phát kênh động cụ thể nào đó. 2.5 Đánh giá, so sánh FCA và DCA [3] FCA DCA Hiệu quả hơn khi tải lưu lượng Hiệu quả hơn khi tải lưu lượng nhỏ lớn Mềm dẻo trong cấp phát kênh Không mềm dẻo trong cấp Mức độ tái sử dụng kênh không phát kênh luôn luôn là cao nhất Phản ứng nhạy cảm với thời Tỷ suất buộc kết thúc cuộc gọi thấp gian và sự thay đổi thành phần của tải Tỷ suất buộc kết thúc cuộc gọi cao
6 Độ phức tạp tính toán thấp Độ phức tạp tính toán cao Độ trễ thiết lập cuộc gọi thấp Độ trễ thiết lập cuộc gọi từ trung Độ phức tạp thực hiện thấp bình đến cao Tải điều khiển báo hiệu thấp Độ phức tạp thực hiện từ trung bình Thực hiện điều khiển tập trung đến cao Tải điều khiển báo hiệu từ trung bình đến cao Thực hiện điều khiển tập trung, không tập trung, phân tán phụ thuộc vào thuật toán cụ thể 2.6 Kết luận Các thuật toán DCA thực hiện tốt hơn trong trường hợp mật độ lưu lượng thấp. Các thuật toán FCA cải tiến có hiệu suất cao hơn trong trường hợp tải lưu lượng lớn. Các thuật toán DCA sử dụng kênh hiệu quả hơn và đối với cùng tỉ lệ khóa kênh, các cuộc gọi buộc phải chấm dứt (rớt cuộc gọi) của thuật toán DCA thấp hơn so với các thuật toán FCA cơ bản. Tuy nhiên, cấp phát kênh gần tối ưu đòi hỏi thông tin cần trao đổi rất lớn vì sử dụng các thuật toán cấp phát tập trung. Điều đó có nghĩa là các thuật toán này không thích hợp đối với các mạng lớn. Các thuật toán DCA phân tán với việc hạn chế truyền thông giữa các ô đã làm thông tin trao đổi giảm đi nhưng lại dẫn đến hiệu suất cấp phát giảm. Các thuật toán này được đề suất cho các hệ thống tế bào ô nhỏ vì cấu trúc ô cho phép chia sẻ thông tin giữa các ô bị ảnh hưởng bởi nhiễu ít và không phải chịu giám sát tại mỗi trạm gốc. Đối với các hệ thống ô lớn, thuật toán FCA với mượn kênh cho kết quả tốt và độ phức tạp tính toán thấp hơn DCA. Tuy nhiên, các thuật toán FCA này lại áp dụng việc điều khiển tập trung tại MSC, mặc dù chúng kém phức tạp hơn các thuật toán DCA nhưng vẫn cần thiết duy trì việc cập nhật thông tin trên toàn mạng di động dẫn đến việc phản hồi chậm và tải tín hiệu lớn. Chương 3. Thuật toán cân bằng tải động với mượn kênh chọn lọc và phiên bản cải tiến 3.1 Thuật toán cân bằng tải động với mượn kênh chọn lọc Mô hình hệ thống và giả thiết a) Xác định nhóm compact Mỗi ô được cấp phát một tập kênh C, tập kênh này lại được tái sử dụng trong ô khác với khoảng cách đủ để nhiễu đồng kênh gây ra là không đáng kể (khoảng cách tái sử dụng đồng kênh). Hai tham số i và j được gọi là các tham số shift: bắt đầu từ bất kỳ ô nào, di chuyển i ô theo hướng bất kỳ một trong sáu hình lục lăng bên cạnh của ô đó, đổi hướng ngược chiều kim đồng hồ 60 độ và di chuyển j ô; ô đích là ô đồng kênh gần nhất với ô ban đầu. Bằng cách lặp lại mô hình này, các cụm các ô được hình thành, trong đó mỗi ô được cấp phát tập hợp các kênh khác nhau. Một cụm các ô
7 như vậy được gọi là một nhóm Compact; số ô trong nhóm Compact tính bởi công thức N=i2 + ij + j2 [4]. b) Phân lớp ô Mỗi ô được cấp phát một tập C kênh; một ô được phân lớp là nóng hoặc lạnh phụ thuộc vào độ lạnh dc của nó được xác định bởi tỉ số giữa số kênh rỗi và C, dc= số kênh rỗi/C. Nếu dc nhỏ hơn hoặc bằng một ngưỡng xác định h thì đó là ô nóng, ngược lại sẽ là ô lạnh. Việc xác định h phụ thuộc vào trung bình các cuộc gọi đến và tỉ lệ các cuộc gọi bị chấm dứt của toàn mạng. c) Phân lớp thuê bao trong ô Thuê bao trong ô được phân lớp thành một trong 3 loại: mới, rời ô hoặc khác. Thuê bao là mới nếu nó ở trong ô trong nhỏ hơn một khoảng thời gian τ. Thuê bao rời ô là thuê bao bên trong vùng bóng và đang nhận cường độ tín hiệu giảm dần từ trạm gốc của ô A trong khoảng thời gian cuối cùng ∝. Thuê bao không phải là mới hoặc rời ô sẽ được phân thành lớp khác. Cơ chế cân bằng tải động a) Nguyên tắc hoạt động Một ô lạnh không thể mượn kênh và tương tự, ô nóng không thể cho mượn kênh. Các thuê bao rời ô nóng có thứ tự ưu tiên cao nhất trong việc mượn kênh. Khi một ô trở nên nóng và cần phải mượn kênh, kênh được mượn từ các ô lạnh và được lưu trong tập kênh có sẵn của ô mượn gọi là tập kênh mượn, trong những điều kiện nhất định, các kênh này được tái gán cho các thuê bao rời ô và kênh mà thuê bao rời ô đã sử dụng trước đây sẽ được trả lại cho tập kênh có sẵn của ô, do vậy tập kênh của ô nóng luôn được cập nhật bổ sung. Khi một kênh đã được một ô lạnh mượn, để tránh nhiễu đồng kênh với ô mượn thì kênh này phải bị khoá không chỉ ở ô cho mượn mà còn ở các ô đồng kênh của ô cho mượn mà không đồng kênh với ô mượn. b) Cơ chế mượn kênh - Điều kiện mượn kênh: Một ô nóng chỉ mượn kênh từ các ô lạnh thích hợp trong nhóm compact của nó. Có 3 tham số xác định mức độ thích hợp của một ô lạnh L để cho mượn kênh: a) Độ lạnh dc(L): Tỉ số giữa kênh rỗi của ô L trên tổng số kênh đã cấp phát cho ô L. Ô càng lạnh càng thích hợp trong việc cho mượn kênh. b) Gần D(B,L): Khoảng cách giữa ô mượn kênh B và ô cho mượn L. c) Ô nóng đồng kênh H(B,L): Số ô nóng đồng kênh với ô cho mượn kênh L mà không đồng kênh với ô mượn B. - Tiêu chuẩn mượn kênh: Ô L là ô có khả năng cho mượn tốt nhất nếu hàm F(B,L) của nó đạt giá trị lớn nhất. - Xác định số kênh cần mượn: Độ lạnh trung bình của mạng ký hiệu avr là dc được tính bằng trung bình cộng của độ lạnh của tất cả các ô dc một
8 cách định kỳ. Giả sử số lượng kênh rỗi trong ô nóng là h.C; X là số lượng kênh mà nó cần mượn từ các ô lạnh được xác định như sau: X= C.(dcavr - h) c) Thuật toán mượn kênh (1) Khởi tạo: MSC gửi các bản tin yêu cầu đến các trạm BTS để thu thập và tính toán các thông số cần thiết. - Tại MSC: tính các thông số H[i,j], dc, h, X; - Tại các BTS: sử dụng các tham số C, p, dc, h để tính thông số r; mỗi ô nóng tính giá trị NumDepart[i]. (2) Nhận giá trị NumDepart[i]. (3) Lựa chọn các ô lạnh lân cận có giá trị NumDepart[i] khác 0; sắp xếp các ô theo thứ tự giảm dần của giá trị F(B,L). (4) Với mỗi ô trong danh sách trên, thực hiện mượn kênh cho đến khi số kênh mượn bằng NumDepart[i]; khóa kênh cho mượn ở các ô đồng kênh với L nhưng không đồng kênh với B. (5) Thực hiện bước (4) cho đến khi số kênh cần mượn được mượn đủ. (6) Tính F(B,L) cho tất cả các ô lạnh còn lại trong tổ hợp ô cố định, nghĩa là trừ các ô lạnh đã xử lý trong các bước (3), (4), (5). (7) Mượn kênh ở ô có giá trị F(B,L) lớn nhất; khóa kênh cho mượn ở các ô đồng kênh với L nhưng không đồng kênh với B; tính lại F(B,L) với giá trị mới dc. (8) Thực hiện bước (7) cho đến khi số kênh cần mượn được mượn đủ. d) Thuật toán tái gán kênh Thuật toán gán kênh ưu tiên các yêu cầu (cấp phát) kênh dựa theo lớp mà chúng thuộc vào. Có 4 lớp yêu cầu kênh: - Lớp 1 là các yêu cầu chuyển giao từ các thuê bao đi qua vùng biên của các ô. Có mức ưu tiên cao nhất để nhận kênh. - Lớp 2 là các yêu cầu kênh phục vụ thiết lập cuộc gọi; có mức ưu tiên thứ 2. - Lớp 3 là các yêu cầu dành cho tái gán kênh. Có 2 kiểu tái gán kênh: a) kiểu 1 là việc tái gán một kênh địa phương cho một thuê bao “mới” hoặc thuê bao “khác” mà đang sử dụng một kênh đi mượn, nếu kênh địa phương này không thỏa mãn yêu cầu của lớp 1 và 2; b) kiểu 2 là tái gán một kênh đã mượn cho thuê bao đang rời ô mà đang sử dụng kênh địa phương, nếu kênh đã mượn không thỏa mãn các yêu cầu của lớp 1 và 2. Yêu cầu lớp 3 là dành cho tái gán kênh kiểu 1. - Lớp 4 là các yêu cầu dành cho tái gán kênh kiểu 2. Trong trường hợp có nhiều yêu cầu của cùng một lớp, thuật toán sẽ lựa chọn ngẫu nhiên một thuê bao để nhận kênh. Đánh giá thuật toán cân bằng tải động qua mô hình Markov Si là trạng thái của một ô với i là số kênh đang được sử dụng, hoặc là cấp cho yêu cầu kênh của thuê bao tại chỗ, hoặc là cho ô nóng khác mượn.
9 Nếu i < (1 − h ) C  thì đó là ô lạnh, nếu i < (1 − h ) C  thì đó là ô nóng. Đối với     một ô ở trạng thái lạnh (tương ứng là ở trạng thái nóng), xác suất chuyển đổi về phía trước là pf , nghĩa là trạng thái thay đổi khi cấp một kênh rỗi cho một yêu cầu kênh (tương ứng là p’f), và chuyển đổi ngược lại là pr, nghĩa là trạng thái thay đổi khi một kênh bận được giải phóng (tương ứng là p’r). Quá trình đến, quá trình mượn kênh và quá trình xử lý cuộc gọi trong mỗi ô tuân thủ phân bố Poisson. Gọi tốc độ đến của các yêu cầu kênh nội bộ là λi, (1≤i≤4), tốc độ đến của các yêu cầu mượn kênh là λ’ , thời gian trung bình diễn ra cuộc gọi trong ô là 1/µ. Pi là xác suất của trạng thái Si với l =pf/pr và l’ =p’f/p’r. l i P0 : 0 ≤ i ≤ (1 − h)C  Pi =  (1−h ) C '( i −(1−h ) C ) (3.3) l  l P0 : (1 − h)C < i ≤ C 1 P0 = 1− l (1−h ) C +1 1 − l 'hC  (1− h ) C ' (3.4) +l l '  1− l  1− l  Xác suất từ chối cuộc gọi của ô là: PC = l (1−h ) C l 'hC P0 (3.5) Ph là xác suất trạng thái trở nên nóng của một ô: 1 − l '( hC +1)  ph = ∑i =(1−h ) C Pi = l C (1− h ) C   P0 (3.6)  1− l'  Xác suất từ chối cuộc gọi tăng khi yêu cầu cấp phát kênh tăng, đột biến trong khoảng λ từ 0,7-0,9. Đặc biệt, xác suất từ chối cuộc gọi là nhỏ nhất khi yêu cầu cấp phát kênh nội bộ xấp xỉ bằng yêu cầu cho muợn kênh. Ngưỡng h được xác định bởi hệ:  (1− h ) C 1 − l '( hC +1)  l  ph = 1− l' (1− h ) C +1  1− l (1− h ) C ' 1 − l ' hC  +l l 1− l 1− l' (3.7)   b  () p = ∑ i6 ph (1 − ph )6−i i  i =0 Giá trị của h trong khoảng từ 2,0 đến 2,5. Đặc biệt, xác suất từ chối cuộc gọi là nhỏ nhất khi yêu cầu cấp phát kênh nội bộ xấp xỉ bằng yêu cầu cho muợn kênh, nghĩa là trạng thái cân bằng tải là trạng thái làm việc tối ưu của hệ thống.
10 3.2 Thuật toán cấp phát kênh thích nghi Mô hình hệ thống và giả thiết Mô hình hệ thống mạng di động tế bào được sử dụng để nghiên cứu, đánh giá thuật toán cấp phát kênh thích nghi cũng tương tự như mô hình hệ thống khi xem xét, đánh giá thuật toán LBSB (mục 3.1). Điểm khác biệt cơ bản ở đây là: hệ thống sử dụng 2 ngưỡng, ngưỡng nóng và ngưỡng lạnh (được xác định thích nghi, phù hợp với trạng thái hệ thống), để phân loại các ô trong hệ thống thành 3 lớp tương ứng với trạng thái của ô - cũng chính là số kênh rỗi trong ô, đó là ô lạnh, ô trung bình và ô nóng. Điều này cho phép ngăn chặn hiệu ứng “quả bóng bàn”, nghĩa là: trạng thái ô liên tục chuyển từ nóng sang lạnh và ngược lại. Cơ chế cấp phát kênh thích nghi a) Xác định ngưỡng Ký hiệu ci là số kênh rỗi trong ô thứ i, 2 ngưỡng nóng Th và lạnh Tl để phân loại các ô thành 3 lớp khác nhau, 0≤ Th ≤ Tl ≤ C. Nếu số kênh rỗi trong ô i bằng hoặc lớn hơn ngưỡng lạnh tức là ci ≥ Tl thì nó được gọi là ô lạnh, nếu số kênh rỗi của ô i nhỏ hơn hoặc bằng ngưỡng nóng, tức ci≤ Th thì đó là ô nóng, nếu Tl>ci>Th thì nó được gọi là ô trung bình. Ngưỡng lạnh Tl được xác định bằng trung bình cộng của số kênh rỗi của các ô trong toàn mạng cavr, ngưỡng nóng Th = Tl - ∆lh, với ∆lh>0 và Th> cmin, cmin là giá trị nhỏ nhất mà Th có thể nhận được. b) Thuật toán mượn kênh Bước 1: Mượn kênh từ các ô lân cận lạnh mà có các thuê bao chuyển vùng về đó. a. Tìm các ô lân cận lạnh mà các phần tử của mảng NumDepart ≠0. b. Chọn những ô này là các ứng cử viên cho mượn kênh. Mượn kênh từ ô lạnh mà NumDepart[n] khác 0 cho tới khi hoặc trạng thái lạnh bị thay đổi hoặc bất kỳ ô đồng kênh nào không còn lạnh hoặc số kênh đã mượn bằng NumDepart[n]. Khoá mỗi kênh đã cho mượn ở ô cho mượn và các ô đồng kênh để tránh nhiễu. Bước 2: Mượn kênh từ các ô lân cận lạnh mà không có thuê bao chuyển vùng về đó. a. Tìm các ô lân cận lạnh và chọn chúng là ứng cử viên cho mượn kênh. b. Mượn kênh từ những ô lạnh trên cho tới khi trạng thái của ô cho mượn bị thay đổi hoặc bất kỳ ô đồng kênh nào không còn lạnh hoặc đã thoả mãn yêu cầu mượn kênh. Khoá kênh ở ô cho mượn và các ô đồng kênh để tránh nhiễu đồng kênh. Bước 3: Mượn kênh từ các ô lạnh khác của nhóm compact. Thủ tục giống như trên ngoại trừ các ô lân cận mà ô nóng là trung tâm. c) Thuật toán khóa kênh
11 Bước 1: Lấy ô i làm tâm, chia các ô trong hệ thống thành 6 vùng bằng 6 đường thẳng l1, l2,…, l6. Bước 2: Nếu ô k không nằm trên đường thẳng nhưng nằm giữa lj và lj+1 thì khoá kênh ở các ô j-1, j và j+1. Ở đây, j được đánh số từ 1 đến 6, khi j=1 thì j-1=6, khi j=6 thì j+1=1. Bước 3: Nếu ô k nằm trên đường thẳng lj thì khoá kênh ở các ô j-1 và j. Nếu i≥j thì khoá ô đồng kênh j+1, ngược lại thì khoá ở ô j-2. Đánh giá hiệu suất Kết quả mô phỏng cho thấy, thuật toán cấp phát kênh thích nghi hoạt động hiệu quả hơn thuật toán LBSB: xác suất từ chối cuộc gọi thấp hơn. Ngoài ra, thuật toán cấp phát kênh thích nghi chỉ cần được thực hiện đối với mỗi ô nóng có nhu cầu mượn kênh vì vậy đơn giản hơn trong thiết kế, thực hiện thuật toán và hiệu quả hơn mỗi khi kích hoạt thuật toán. Nguyên nhân đạt được những ưu điểm trên là: - Thuật toán cấp phát kênh thích nghi sử dụng 2 ngưỡng, ngưỡng nóng và ngưỡng lạnh, để ngăn không cho hiệu ứng “quả bóng bàn” xảy ra (đó là, trạng thái ô chuyển liên tục từ nóng sang lạnh và ngược lại). - Ngưỡng nóng và ngưỡng lạnh được xác định một cách thích nghi, phù hợp với trạng thái hệ thống, từ đó cho phép tận dụng tối đa kênh rỗi của hệ thống để cho mượn. - Thuật toán cấp phát kênh thích nghi xem xét cả trạng thái của các ô đồng kênh với ô lạnh khi quyết định mượn kênh. Điều này cho phép tránh được hiệu ứng mượn kênh trong vòng lặp, làm lãng phí tài nguyên tần số của hệ thống. 3.3 Một số cải tiến của thuật toán khoá đồng kênh thích nghi Thuật toán khoá đồng kênh thích nghi của tác giả Lung-Ching Juan được đề xuất trên cơ sở thuật toán Adapt của Yongbing Zhang, cùng chia các ô cho mượn trong hệ thống thành 6 vùng bằng các đường thẳng ln, và đã bổ sung thêm việc phân loại các nhóm compact thành 3 lớp theo tham số shift (i, j) khác nhau [6]. Dựa vào việc phân loại này và áp dụng khoảng cách tái sử dụng đồng kênh [1], tác giả đã chứng minh trong một số trường hợp chỉ cần khoá kênh trong 2 ô đồng kênh là đủ. Tác giả Lung-Ching Juan [7] mô phỏng đề xuất của mình với các tham số: (i,j)=(3,2), phân phối cuộc gọi đến mỗi ô tuân theo hàm phân phối Poisson λ, thời gian giữ cuộc gọi theo phân phối hàm mũ 1/µ của 500s, ∆lh= 2, r=0,8, cmin=0,05C. Kết quả mô phỏng được so sánh với nhóm các phương pháp FCA và DCA và cho thấy xác suất khoá cuộc gọi là thấp hơn. Thuật toán của Lung-Ching Juan đã làm giảm số ô đồng kênh phải khoá trong một số trường hợp xuống chỉ còn là 2, tuy nhiên thuật toán mới chỉ ra được ô ở vùng nào cần phải khoá, chưa chỉ chính xác là ô nào, đặc biệt khi ô phải khoá không xác định được theo quy luật thì chỉ ra chính xác
12 ô phải khoá kênh là khó khăn. Mặt khác, tác giả đã chọn ∆lh là giá trị cố định trong suốt quá trình thi hành thuật toán, trong khi đó Tl là giá trị biến thiên theo thời gian thực, do sau mỗi lần một ô mượn kênh, giá trị này phải được tính lại. Bên cạnh đó, kết quả mô phỏng không được so sánh với phương pháp cụ thể nào mà so sánh với nhóm các phương pháp FCA và DCA nên khó có thể đánh giá được hiệu quả thực sự của đề xuất này. 3.4 Đánh giá, so sánh và đề xuất cải tiến Thuật toán LBSB thực hiện tốt khi tỉ lệ cuộc gọi đến không cao. Tuy nhiên khi cuộc gọi đến lớn, một ô mà độ lạnh của nó gần với giá trị ngưỡng có thể rơi vào tình trạng quả bóng bàn. Hơn nữa, do trạng thái các ô đồng kênh của ô cho mượn kênh không được quan tâm nên việc khoá kênh ở ô nóng sẽ làm cho nó nóng thêm. Tất cả những điều này làm xuất hiện tình trạng vòng lặp trong việc mượn kênh. Bên cạnh đó, việc ô nóng bỏ qua không xét những ô lân cận lạnh sau khi cho mượn kênh mặc dù những ô này vẫn ở trạng thái lạnh và có thể cho mượn kênh đã làm hạn chế số lượng kênh mà ô nóng có thể mượn. Khi ô lạnh cho mượn kênh và việc khoá nó ở hầu hết các ô đồng kênh cũng làm hạn chế số lượng kênh mà có thể cho mượn. Thuật toán thích nghi đã sử dụng 2 ngưỡng để phân các ô thành 3 lớp nhằm ngăn chặn một cách hiệu quả tình trạng sau khi ô nóng mượn được kênh thì lại phát sinh ra một số ô khác nóng cần mượn kênh. Số kênh mà ô nóng cần mượn cũng phụ thuộc vào độ nóng của ô và ngưỡng nhẹ, nghĩa là ô nóng nhiều thì mượn nhiều và ngược lại. Thuật toán khoá kênh đã giảm số ô đồng kênh cần phải khoá xuống còn là 3, Lung-Ching Juan đã đề xuất thuật toán khoá đồng kênh thích nghi, theo đó trong một số trường hợp chỉ cần khoá trong 2 ô đồng kênh là đủ nhằm làm tăng số kênh cho mượn của một ô (vì những kênh mà cho mượn phải là cùng rỗi ở ô cho mượn và các ô đồng kênh, nếu số đồng kênh mà nhiều thì số kênh cùng rỗi sẽ thấp hơn khi số ô đồng kênh ít). Tuy nhiên, trong thuật toán của Yongbing ZHANG và Lung-Ching Juan còn bộc lộ một số nhược điểm như: Ở thuật toán mượn kênh, ô nóng sau khi mượn kênh từ các ô lân cận lạnh, có thể vẫn còn ô lạnh có tiềm năng cho mượn, ô nóng vẫn có nhu cầu mượn kênh nhưng không mượn được. Mặt khác, một ô muốn cho mượn kênh thì số kênh rỗi của nó phải lớn hơn ngưỡng lạnh là số kênh rỗi trung bình của toàn mạng là giá trị lớn hơn h.C trong LBSB nên đây cũng là một điểm làm giảm số lượng các ô lạnh tham gia vào quá trình cho mượn kênh. Số lượng các ô đồng kênh phải khoá cũng cần được giảm đáng kể để tránh gây lãng phí tài nguyên không cần thiết. Ngoài ra, số kênh mà ô nóng mượn được sẽ thấp hơn so với LBSB do số kênh rỗi của ô lạnh và ô đồng kênh phải lớn hơn ngưỡng lạnh mới được khoá kênh.
13 Trong cả hai thuật toán khoá kênh mới chỉ ra ô đồng kênh thuộc vùng nào cần phải khoá (nếu theo quy luật) hoặc không chỉ ra được vùng (nếu không theo quy luật), chưa chỉ ra chính xác vị trí ô phải khoá. Mặt khác, cũng trong cả hai thuật toán khoá kênh đã chọn ∆lh là giá trị cố định trong suốt quá trình mượn kênh của các ô trong toàn mạng, trong khi đó giá trị này phải biến thiên. Giá trị ∆lh cố định đã dẫn tới số kênh mượn được chưa phải là lớn nhất. Chương 4. Một số cải tiến trong cấp phát kênh mạng di động tế bào 4.1 Cải tiến thuật toán mượn kênh Đề xuất số kênh cần mượn Chúng tôi đề xuất số lượng kênh mà một ô nóng cần mượn như sau: X= C.dcavr-1 -ci , ở đây ci là số kênh rỗi của ô nóng. (4.1) Sau khi mượn đủ X kênh, số kênh rỗi của nó bao giờ cũng sẽ chỉ kém giá trị kênh rỗi trung bình của mỗi ô trên toàn mạng là 1 kênh. Đề xuất số lượng kênh mà một ô lạnh có thể cho mượn Để một ô có thể cho mượn kênh thì nó và các ô đồng kênh mà phải khoá kênh đều ở trạng thái lạnh, giữa chúng có một số kênh cùng rỗi và cùng tần số, vì nếu không cùng tần số thì khi khoá kênh sẽ làm rớt cuộc gọi. Việc cho mượn kênh diễn ra cho đến khi số kênh rỗi của ô cho mượn hoặc một trong các ô đồng kênh của nó giảm đến chạm ngưỡng lạnh. Như vậy số kênh mà một ô lạnh có thể cho mượn là giá trị nhỏ nhất của: - Số kênh rỗi cùng tần số của ô cho mượn và các ô đồng kênh. - Min { ci - C.dcavr | ci là số kênh rỗi của ô cho mượn và các ô đồng kênh} Đề xuất điều kiện và số kênh cần khóa trong ô đồng kênh Chúng tôi đề xuất ô có số kênh rỗi lớn hơn C.dcavr +1 mới được khoá kênh và việc khoá kênh dừng lại khi số kênh rỗi của nó bằng C.dcavr tức là ô lạnh mới được phép khoá kênh và ô trung bình không được phép khoá kênh. Hoặc để đảm bảo số kênh cho mượn được nhiều hơn thì có thể quy định việc khoá kênh dừng khi số kênh rỗi trong ô đồng kênh bằng C(h+dcavr)/2 . Số kênh Y mà một ô lạnh có thể cho mượn là phải cùng rỗi cả ở ô cho mượn và các ô đồng kênh của nó (chỉ những ô đồng kênh ở vị trí cần phải khoá) và thoả mãn: Y = Số kênh rỗi – C.dcavr (4.2) Đề xuất thuật toán mượn kênh mới Bước 1. Khi không có thuê bao rời ô, mượn kênh cho các thuê bao bên trong ô từ các ô lân cận và compact, khoá đồng kênh. Chấm dứt thuật toán. Bước 2. Có thuê bao rời ô, mượn kênh từ ô lân cận, lạnh cho các thuê bao đang rời ô nóng và hướng tới ô này. Khoá kênh. Nếu số kênh cần mượn = 0 chấm dứt thuật toán.
14 Bước 3. Kiểm tra còn thuê bao nào rời ô không ? nếu không còn thì mượn cho các thuê bao bên trong ô từ ô lân cận (bao gồm cả các ô đã được xét ở Bước 2) và các ô còn lại trong nhóm compact. Khoá kênh. Chấm dứt thuật toán. Bước 4. Nếu có thuê bao rời ô, mượn kênh cho các thuê bao này từ ô lân cận lạnh mà không có thuê bao nào hướng tới (bao gồm cả các ô đã được xét ở Bước 2). Khoá kênh. Nếu số kênh cần mượn = 0 thì chấm dứt thuật toán; Nếu số kênh cần mượn > 0 thì tiếp tục bước tiếp theo. Bước 5. Kiểm tra số thuê bao rời ô, nếu=0 thì mượn kênh cho các thuê bao bên trong ô từ các ô trong nhóm compact. Khoá kênh. Chấm dứt thuật toán. Bước 6. Nếu số thuê bao rời ô > 0 thì mượn kênh từ các ô cùng nhóm compact cho các thuê bao này. Khoá kênh; Nếu số kênh cần mượn = 0, chấm dứt thuật toán; Nếu số kênh cần mượn > 0, tiếp tục bước tiếp theo. Bước 7. Thực hiện mượn kênh từ các ô cùng nhóm compact cho các thuê bao còn lại. Khoá kênh. Chấm dứt thuật toán. 4.2 Cải tiến thuật toán khóa kênh Đề xuất cải tiến thuật toán khoá kênh trình bày ở đây được phát triển dựa trên thuật toán khoá kênh thích nghi của Lung-Ching Juan, cụ thể là: bổ sung hệ toạ độ của mỗi ô và khi xét các trường hợp cụ thể để xác định khoá ô đồng kênh thì xác định chính xác vị trí của ô phải khoá đồng thời với việc xác định ô đó thuộc vùng nào trong nhóm compact được xác định. Ngoài ra, ngưỡng lạnh Tl được đề xuất tính lại mỗi khi có một ô mượn kênh (đồng nghĩa với việc thực hiện khoá ô đồng kênh) để làm tăng số kênh có thể mượn được Xác định khoảng cách khóa đồng kênh Điều kiện để 2 ô B và C có thể sử dụng cùng băng tần như nhau là khoảng cách giữa chúng đủ lớn để nhiễu gây ra là không đáng kể. Nếu một thuê bao nào đó ở ô thứ 3, A sử dụng kênh của ô B để thực hiện cuộc gọi, nếu khoảng cách từ ô A tới ô C mà lớn hơn khoảng cách từ ô B tới ô C thì không cần thủ tục khoá kênh nhưng nếu khoảng cách từ ô A tới ô C nhỏ hơn khoảng cách từ ô B tới ô C thì phải khoá kênh trong ô C để tránh gây nhiễu. Nhóm compact với tham số shift (i,j), tổng số ô trong nhóm là N= i2 + ij + j2, R là bán kính của ô, khoảng cách từ một ô tới bất kỳ ô đồng kênh nào của nó là: D=(i2 + ij + j2) 1/2 . 31/2. R = (3N) 1/2. R (4.3) Ô nóng A yêu cầu mượn một số kênh từ các ô lạnh trong nhóm compact của nó, MSC sẽ chạy thuật toán mượn kênh cho tới khi yêu cầu của A được thoả mãn hoặc không còn ô lạnh nào nữa. Ký hiệu tham số shift giữa ô A và một trong các ô đồng kênh của ô lạnh B cho A mượn kênh là (ik,jk), như vậy có thể có tới 6 tham số shift khác nhau và số lượng
15 ô trong các nhóm compact tương ứng là Nk= ik2 + ikjk + jk2. Từ công thức (4.3) ta tính được khoảng cách tái sử dụng kênh giữa ô A và B là: Dk= (3Nk) 1/2. R (4.4) Như vậy nếu khoảng cách D lớn hơn Dk thì sẽ phải khoá kênh ở ô đồng kênh của ô cho mượn còn ngược lại thì không cần khoá kênh. Cơ chế khóa kênh Nếu Dk≥D hoặc Nk≥N thì ô đồng kênh của ô cho mượn không phải khoá kênh. (4.5) Nếu Dk
16 (a)- Số kênh rỗi cùng tần số của ô lạnh với các ô đồng kênh của nó, và (b)- min { ci – C.dcavr | ci là số kênh rỗi của ô cho mượn và các ô đồng kênh}. 3- Số kênh mà một ô nóng cần mượn là: X = C.dcavr-1 -ci , ở đây ci là số kênh rỗi của ô nóng. 4- Việc mượn kênh theo thứ tự ngẫu nhiên, các ô là ứng cử trong việc cho mượn không đòi hỏi phải sắp xếp thứ tự theo giá trị của hàm F(B,L). Các thuê bao chuyển giao sẽ ưu tiên mượn kênh từ các ô lân cận lạnh. 5- Xem xét trường hợp khoá đồng kênh đối với các nhóm compact khác nhau, số lượng ô đồng kênh phải khoá, xác định vùng phải khoá ô đồng kênh. Kết quả khẳng định đề xuất Yongbing Zhang, Lung-Ching Juan trong một số trường hợp chỉ cần khoá ở 2 ô là đủ để tránh nhiễu đồng kênh là đúng. Luận án cũng đề xuất đưa ra hệ trục toạ độ nhằm xác định chính xác ô đồng kênh cần khoá, đồng thời sau khi kết thúc khoá kênh ở các ô đồng kênh, giá trị ngưỡng lạnh Tl được tính toán lại đảm bảo phù hợp với sự thay đổi của mạng theo thời gian. 6- Khi tiến hành mô phỏng, Lung-Ching Juan sử dụng Erlang B là một hàm phụ thuộc: Số cuộc gọi mỗi giờ, thời gian trung bình mỗi cuộc gọi, số kênh cấp phát cho mỗi ô nhằm so sánh xác suất khóa cuộc gọi (call blocking) đạt được với xác suất khóa cuộc gọi trong các phương pháp FCA, DCA [6, 7] nhưng đã không chỉ ra được cụ thể số kênh mỗi ô nóng mượn được từ các ô trong nhóm compact (channel borrowing), số lần phải khóa kênh (locking channel) là bao nhiêu khi so sánh với các phương pháp này. Luận án đã khắc phục được nhược điểm này, đó là tính toán cụ thể số kênh mỗi ô nóng mượn được từ các ô trong nhóm compact và số lần phải khoá kênh. Chương 5. Mô phỏng và đánh giá kết quả 5.1 Chương trình mô phỏng Môi trường phát triển chương trình Chương trình mô phỏng được thiết kế bằng ngôn ngữ C và hoạt động trên môi trường C-Free. Đây là một trình ứng dụng IDE được thiết kế dành riêng cho họ ngôn ngữ lập trình C của hãng phần mềm ProgramArts. C- Free sử dụng công nghệ Intelligence Input cho phép lập trình viên nhanh chóng chèn các đoạn mã lệnh theo kiểu nhắc lệnh và các đoạn mã template vào file đang làm việc. Phiên bản được sử dụng ở đây là C-Free 4.0 Professional; hệ điều hành Window XP; yêu cầu về bộ nhớ để cài đặt và vận hành phần mềm là 512 MB RAM và 1 GB ổ cứng. Kiến trúc chương trình
17 Trong luận án, 3 chương trình khác nhau được thiết kế và phát triển để thực hiện mô phỏng tương ứng cho 3 thuật toán LBSB, thuật toán ADAPT, và các đề xuất cải tiến 2 thuật toán nói trên. 5.2 Cách thức xác định nhóm compact Đối với những ô ở ngoài biên của mạng và không nằm ở biên của 2 nhóm compact khác nhau thì số ô lân cận của nó sẽ nhỏ hơn 6, nhưng tổng số ô ô của nhóm compact vẫn là N và do vậy số ô cùng compact với nó sẽ được tăng lên. Đối với ô ở biên của mạng và nằm ở biên của hai nhóm compact khác nhau, số lượng ô lân cận của nó luôn nhỏ hơn 6, số lượng ô trong nhóm compact của nó N’
18 Hình 5.5 Số kênh được mượn sau mỗi lần thực hiện thuật toán. Trong một số trường hợp, ô nóng trong cả 3 thuật toán cùng không mượn được kênh (ô 11, 18, 25, 32, 60, 108) vì lý do một vài ô thuộc nhóm compact của nó ở trạng thái nóng nên không thể cho mượn kênh hoặc có ô lạnh có thể cho mượn kênh nhưng trong nhóm các ô đồng kênh mà phải khoá kênh lại có ô ở trạng thái nóng (số kênh rỗi