1 LỜI NÓI ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nhờ sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, truyền thông băng thông rộng đang ngày càng trở thành nhu cầu thiết yếu mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng. Bên cạnh việc cung cấp các dịch vụ như truy cập Internet, các trò chơi tương tác, hội nghị truyền hình,… thì truyền thông băng thông rộng di động cũng đang được ứng dụng rộng rãi, cung cấp các kết nối tin cậy cho người sử dụng ngay cả khi di chuyển qua một phạm vi rộng lớn. Trong đó, truy cập băng rộng không dây là một lĩnh vực mang lại sự quan tâm đáng kể của các tổ chức nghiên cứu cũng như các nhà cung cấp thiết bị, các nhà khai thác mạng. Ngày nay thế giới đang hướng tới tương tác toàn cầu trong truyền thông băng rộng không dây, điều này không chỉ mang lại sự hội tụ về truyền thông toàn cầu mà còn mang lại nhiều lợi nhuận về mặt kinh tế, giúp cho việc phát triển khoa học, công nghệ, chính trị, văn hoá,… giữa các nước trên toàn thế giới. Trong bối cảnh đó, WiMAX ra đời nhằm cung cấp một phương tiện truy cập Internet không dây tổng hợp có thể thay thế ADSL và Wi-Fi. Hệ thống WiMAX có khả năng cung cấp đường truyền vô tuyến với tốc độ lên đến 70Mbps và với bán kính phủ sóng lên đến 50km. Tuy diễn đàn WiMAX đã đưa ra các thông số kỹ thuật của lớp PHY và lớp MAC cho phần lớn các chuẩn nhưng trong một số chuẩn các thông số chung vẫn chưa được đề cập. Điều này dẫn đến sự khác biệt trong việc sử dụng các kỹ thuật trong WiMAX giữa các nhà cung cấp thiết bị, chẳng hạn như kỹ thuật lập lịch cho WiMAX. Để bảo đảm chất lượng truyền dẫn thông tin cho các lưu lượng khác nhau, các nhà cung cấp thiết bị cần điều chỉnh các thông số theo tiêu chuẩn IEEE 802.16 cho các ứng dụng đa phương tiện có băng thông rộng, chẳng hạn tốc độ dữ liệu rất cao như là VoIP, Video, luồng âm thanh và cũng như các ứng dụng tốc độ dữ liệu thấp như là lướt Web. Trong một số ứng dụng truyền thông thời gian thực, độ trễ tín hiệu là một trong các thông số quan trọng. Ví dụ như theo nhóm tiêu chuẩn IEEE 802.16, độ trễ cho phép của VoIP là 120 ms, khi độ trễ vượt quá 150 ms thì chất lượng thoại sẽ bị giảm sút nghiêm trọng và khi giá trị này vượt quá 200 ms thì không thể chấp nhận được. Để giải quyết vấn đề này, người ta nghiên cứu các thuật toán lập lịch trong WiMAX nhằm cải thiện chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng khác nhau trong hệ thống WiMAX. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng Wimax” là một đề tài có tính cấp bách và thực tiễn cao. Được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hữu Thanh cùng các thầy cô giáo trong Khoa điện tử - trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên, tôi xin hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học với nội dung: “Nghiên cứu các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng Wimax”. Đề tài gồm các nội dung chính như sau: Chương 1: Tổng Quan Về Mạng Truy Nhập Băng Rộng-WiMAX. Toàn chương một đã đưa ra cái nhìn tổng quan nhất về một số công nghệ mạng truy nhập băng rộng, những đặc thù của các loại công nghệ truy nhập này nhằm tạo cơ sở 2 khách quan để đánh giá và lựa chọn công nghệ phù hợp. Chương này cũng trình bày rõ sự khác biệt gữa hai mô hình ứng dụng WiMAX cố định và WiMAX di động. Dựa vào những đặc điểm khác nhau của các định dạng này giúp các nhà cung cấp dịch vụ trong từng hoàn cảnh cụ thể sẽ lựa chọn mô hình phù hợp trong triển khai thực tế. Chương 2: Mạng WiMAX. Nghiên cứu về cấu trúc của hệ thống, cấu hình mạng, kiến trúc mạng và các ưu nhược điểm của mạng Wimax. Chương 3: CƠ CHẾ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG WIMAX. Học viên tìm hiểu cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ wimax, khảo sát một số thuật toán lập lịch gói đã được đưa ra trong các bài báo khoa học của một số nhà nghiên cứu trên thế giới, từ đó đánh giá những ưu điểm và nhược điểm của các thuật toán đó. Chương 4: ĐÁNH GIÁ MÔ PHỎNG MỘT SỐ KỸ THUẬT LẬP LỊCH TRONG WIMAX. Học viên sẽ tập trung phân tích đánh giá hiệu năng của hai thuật toán được đưa ra khảo sát đó là thuật toán PF và thuật toán WFQ kết hợp với điều khiển tốc độ luồng bằng Leaky Bucket. Các phân tích đánh giá trong chương này, đều dựa trên kết quả mô phỏng thu được từ module WiMAX. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUY NHẬP BĂNG RỘNG-WiMAX 1.1 Mạng Truy Nhập băng rộng Định nghĩa mạng truy nhập:Theo các khuyến nghị của ITU-T(Liên minh viễn thông quốc tế phát triển các tiêu chuẩn quốc tế),mạng truy nhập là một chuỗi các thực thể truyền dẫn giữa SNI (Service Node Interface– Giao diện nút dịch vụ) và UNI (User Network Interface – Giao diện người sử dụng - mạng). Mạng truy nhập chịu trách nhiệm truyền tải các dịch vụ viễn thông. Giao diện điều khiển và quản lý mạng là Q. Hình 1.1 Kết nối mạng truy nhập với các thực thể mạng 1.2 Tổng quan về WiMAX WiMAX là từ viết tắt của Worldwide Interoperability for Microwave Access có nghĩa là khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba. Với WiMAX cố định có tốc độ tương đương với ADSL, trong khi không cần dùng dây dẫn đến các thuê bao. Người sử dụng các thiết bị đầu cuối chỉ cần mua một thiết bị Indoor WiMAX (kích thước bằng một modem ADSL) là có thể dùng được Internet tốc độ cao. WiMAX di động có tố độ lớn hơn WiFi nhưng phạm vi phủ sóng lớn hơn rất nhiều so với Wifi. Công nghệ WiMAX, là công nghệ không dây băng thông rộng đang phát triển rất nhanh với khả năng triển khai trên phạm vi rộng và được coi là có tiềm năng to lớn để trở thành giải pháp “dặm cuối” lý tưởng nhằm mang lại khả năng kết nối Internet tốc độ cao tới các gia đình và công sở. 1.2.1 Diễn đàn WiMAX 1.2.2 Các đặc điểm của WiMAX 1.2.3 Chuẩn IEEE 802.16 1.2.1 Diễn đàn WiMAX 1.2.2 Các đặc điểm của WiMAX 1.2.3 Chuẩn IEEE 802.16 Mạng truy nhập Thuê bao Các thưc thể mạng (PSTN , ISDN ) Q SNI- Giao diện nút dịch vụ UNI- Giao diện người sử dụng mạng 4 Bảng 1.1. So sánh các chuẩn 802.16 [4] 802.16 802.16a 802.16d 802.16e Phổ (GHz) 10 – 66 2 – 11 2 – 11 2 – 6 Cấu hình Trực xạ Không trực xa Không trực xạ Không trực xạ Tốc độ bit 32 – 134 Mbps Kênh 28 MHz 75 Mbps Kênh 20 MHz <=70 MHz Kênh 20 MHz 15 Mbps (max 75 Mbps) Kênh 5 MHz Điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM OFDM 256 sóng mang con QPSK , 16QAM , 64QAM OFDM 256 sóng mang con, BPSK QPSK ,16QAM , 64QAM OFDM 512/1024/2048 BPSK,QPSK , 16QAM , 64QAM Tính di dộng Cố định Cố định Cố định Di động Băng thông (MHz) 20, 25 ,28 1.5 tới 20 1.25 tới 20 1.5 tới 20 Bán kính cell 2 – 7 km 7-10 km max 50 2 -7 km 2 -7 km 1.2.4 Các định dạng của diễn dàn WiMAX 1.3 Các mô hình ứng dụng Tổng kết Toàn chương một đã đưa ra cái nhìn tổng quan nhất về một số công nghệ mạng truy nhập băng rộng, những đặc thù của các loại công nghệ truy nhập này nhằm tạo cơ sở khách quan để đánh giá và lựa chọn công nghệ phù hợp. Chương này cũng trình bày rõ sự khác biệt gữa hai mô hình ứng dụng WiMAX cố định và WiMAX di động. Dựa vào những đặc điểm khác nhau của các định dạng này giúp các nhà cung cấp dịch vụ trong từng hoàn cảnh cụ thể sẽ lựa chọn mô hình phù hợp trong triển khai thực tế . Với những tìm hiểu sơ lược ta cũng thấy công nghệ WiMAX tỏ ra có rất nhiều đặc tính ưu viêt trong việc triển khai dịch vụ băng thông rộng cho cả thiết bị cố định, xách tay và di động, thậm chí đến các vùng mà với các công nghệ trước đây là khó khăn hoặc không thể. Trong chương tiếp theo ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về kiến trúc mạng và các kỹ thuật được sử dụng trong công nghệ WiMAX. 5 CHƯƠNG 2: MẠNG WiMAX 2.1 Mô hình cấu trúc hệ thống WiMAX Hình 2.1 Mô hình cấu trúc của WiMAX 2.2 Mặt phẳng truyền tin(dữ liệu/ điều khiển): Mặt phẳng này gồm 2 lớp và được phân chia thành 4 lớp nhỏ hơn: - MAC o Lớp con tiếp ứng CS (Convergence Sublayer) o Lớp con phần chung CPS (Common Part Sublayer) o Lớp con bảo mật PS (Privaci Sublayer) - PHY (physical) 2.2.1 Lớp con tiếp ứng (hay lớp con hội tụ dịch vụ chuyên biệt MAC_CS) MAC CS nằm trên MAC CPS và sử dụng thông qua MAC SAP, các dịch vụ được cung cấp bởi MAC CPS. Lớp này thực hiện các chức năng sau: - Nhận các đơn vị dữ liệu giao thức (PDU) từ lớp cao hơn. - Thực hiện phân loại các PDU lớp cao hơn. - Xử lí (nếu cần) các PDU lớp cao hơn trên cơ sở phân loại. - Phát các CS PDU đến các MAC SAP thích hợp. - Nhận CS PDU từ thực thể cùng cấp. 2.2.2 Lớp con phần chung (MAC CPS- common part sublayer) Phần lõi của lớp MAC IEEE 802.16 là MAC CPS, có nhiệm vụ là : - Định nghĩa tất cả các quản lý kết nối. - Phân phối băng thông, yêu cầu và cấp phát, thủ tục truy nhập hệ thống. - Lập lịch đường lên, điều khiển kết nối và ARQ. 6 - Truyền thông giữa CS và CPS được các điểm truy nhập dịch vụ MAC (MAC SAP) duy trì. Thiết lập, thay đổi, xóa kết nối và truyền tải dữ liệu trên các kênh là bốn chức năng cơ bản trong quá trình truyền thông tại lớp này. 2.2.3 Lớp MAC_PS Hai chức năng chính: - Bảo mật qua các không gian truyền dẫn. - Bảo vệ khỏi các đánh cắp dịch vụ. 2.2.4 Đặc điểm lớp MAC của WiMAX 2.2.5 Lớp vật lý (PHY, physical layer) 2.2.6 Các kỹ thuật truyền thông số trên lớp PHY 2.3 Cấu hình mạng 2.3.1 Cấu hình điểm-đa điểm PMP 2.3.2 Cấu hình mắt lưới MESH 2.4 Kiến trúc mạng WIMAX 2.4.1 Quá trình vào mạng 2.4.2 Một số nguyên lí cơ bản trong triển khai mạng WiMAX 2.4.3 Các dịch vụ và các ứng dụng được hỗ trợ trong WiMAX. 2.5. Những ưu điểm và môi trường ứng dụng của WiMAX 2.5.1 Ưu điểm 2.5.2 Môi trường ứng dụng của WiMAX Tổng kết Sau khi tìm hiểu kiến trúc mạng WiMAX với những kỹ thuật ưu việt được sử dụng giúp công nghệ WiMAX có những đặc điểm vượt trội như khả năng che phủ trong cả điều kiện tầm nhìn thằng (LOS) và không theo tầm nhìn thẳng (NLOS). Cho phép nhà khai thác cung cấp dữ liệu băng rộng đến nhiều đối tượng khách hàng. Công nghệ WiMAX cũng có rất nhiều ưu điểm đem lại từ các công nghệ như: công nghệ OFDM, điều chế thích nghi và hiệu chỉnh lỗi…. Ngoài ra, WiMAX cũng có nhiều tính năng tuỳ chọn như: ARQ, kênh con hoá, phân tập, và mã hoá không gian - thời gian hứa hẹn sẽ đem lại cho nhà khai thác hiệu suất và chất lượng dịch vụ cao hơn so với các công nghệ khác. Dựa vào những cơ sở kỹ thuật này để đánh giá tính khả thi của công nghệ giúp các nhà khai thác dịch vụ cân bằng giữa giá thành và hiệu suất; lựa chọn các tính năng hợp lý cho mô hình kinh doanh cụ thể. 7 CHƯƠNG 3: CƠ CHẾ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG WIMAX 3.1 Các vấn đề về bảo mật Bảo mật là một chủ đề rộng và phức tạp. Ở phần này chỉ đưa ra một giới thiệu ngắn gọn về bảo mật. Chúng ta sẽ tìm hiểu những vấn đề đang tồn tại, một số cơ chế bảo mật và sử dụng một số ví dụ liên quan tới các dịch vụ không dây băng rộng đặc biệt là WiMax. Một kiến trúc bảo mật được coi là tốt cho hệ thống thông tin vô tuyến nếu như nó hỗ trợ được các yêu cầu cơ bản sau. - Tính riêng tư: Cung cấp sự bảo vệ khỏi việc nghe trộm khi dữ liệu của người sử dụng đi ngang qua mạng từ nguồn tới đích. - Tính toàn vẹn dữ liệu: Đảm bảo được dữ liệu người sử dụng và các bản tin điều khiển, bản tin quản lý không bị can thiệp, sửa đổi khi truyền đi. - Sự chứng thực: Có một cơ chế xác nhận ra rằng một người sử dụng (hoặc một thiết bị) là chính nó như khai báo ban đầu. Ngược lại một người sử dụng hoặc một thiết bị cũng có thể kiểm tra việc chứng thực của mạng mà nó kết nối tới. Hai quá trình trên kết hợp với nhau cho ta một sự chứng thực tương trợ lẫn nhau. - Sự cho phép: Có một cơ chế để có thể xác nhận rằng một người sử dụng bất kỳ có được cho phép để nhận một dịch vụ nào đó hay không. 3.2 Quản lý tài nguyên vô tuyến 3.2.1 Tổng quan quản lý tài nguyên vô tuyến mạng không dây Tài nguyên vô tuyến là bề rộng phổ cho phép để truyền tin. Vấn đề của quản lý tài nguyên vô tuyến là làm sao với một dải băng tần cố định cho trước hệ thống hoạt động với chất lượng tốt nhất và với tốc độ truyền số liệu cao nhất. Với chất lượng càng cao và tốc độ truyền số liệu cao, người ta nói hệ thống có hiệu suất sử dụng phổ tín hiệu cao. Quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM - Radio Resource Management) là một trong những vấn đề thách thức nhất và quan trọng nhất của các mạng thông tin vô tuyến hiện đại. Một chiến lược quản lý tài nguyên vô tuyến hiệu quả và thông minh có thể cải thiện đáng kể hiệu năng của hệ thống. 3.2.2 Mục đích của quản lý tài nguyên vô tuyến trong các mạng không dây Trong các mạng không dây hiện đại, đặc biệt là các mạng không dây băng rộng thì băng thông, tần số, khe thời gian, cũng như công suất hoạt động của hệ thống đều là những tài nguyên hữu hạn rất quan trọng và quý giá và nhiệm vụ của các nhà phát triển là phân phối, quản lý, tối ưu hóa các tài nguyên này để đạt được hiệu quả sử dụng cao nhất, ít tốn kém nhất và hạn chế tối đa các nhiễu có trong hệ thống để đảm bảo chất lượng dịch vụ cũng như tiết kiệm công suất truyền cho hệ thống . Ngoài ra các vấn đề về nhiễu trong hệ thống và giữa các hệ thống khác nhau cũng là một vấn đề lớn cần xem xét. Khi trong hệ thống tồn tại nhiễu thì sẽ làm giảm đáng kể hiệu năng hoạt động vì thế các bài toán cấp phát tài nguyên cũng phải quan tâm đặc biệt với các vấn đề chống nhiễu như chống nhiễu trong kênh, nhiễu xuyên kênh, nhiễu đồng kênh, nhiễu đa truy cập để đảm bảo chất lượng hoạt động của hệ thống. 8 3.2.3 Một số giải pháp cho quản lý tài nguyên vô tuyến Có một số các giải pháp khác nhau cho vấn đề RRM trong các mạng không dây hiện nay. Chúng ta có thể tạm chia các mô hình giải pháp đó ra làm hai nhóm là nhóm các thiết kế RRM tĩnh (fixed design) và nhóm các thuật toán RRM động (dynamic RRM algorithms). Trong một mô hình RRM tĩnh, các quyết định quản lý tài nguyên được thực hiện chỉ một lần, thường là trước khi hệ thống được triển khai. Một khi quyết định này được đưa ra, để thay đổi phạm vi và cách thức hoạt động thì không thể tái cấp phát lại tài nguyên hệ thống mà bắt buộc phải dừng hoạt động của hệ thống và tiếp tục đưa ra một quyết định khác. Nếu các mạng không dây là tĩnh và xác định (derterministic) thì các thiết kế và cấp phát tĩnh là đủ để sử dụng. Tuy nhiên, một đặc điểm quan trọng và cố hữu của mạng không dây đó là tính di động và phân phối tải nên mọi giả thiết xem xét trong thiết kế và cấp phát tĩnh sẽ thay đổi liên tục trong khi hệ thống hoạt động. Nói cách khác, tất cả quyết định cấp phát là có xu hướng thay đổi trong các mạng vô tuyến thực tế. Do đó ở đây mô hình tĩnh không còn thích hợp nữa, thay vào đó nếu ta thực hiện đáp ứng các thay đổi trên thì có thể cải thiện đáng kể hiệu năng của các mạng vô tuyến. Các thuật toán RRM động, có hai cách tiếp cận cơ bản tới RRM động đó là các thuật toán RRM động tập trung và các thuật toán RRM động phân tán. Trong RRM tập trung, quyền quản lý tập trung về một điểm (một trạm gốc BS trong mạng), trạm đó sẽ thu thập thông tin từ các node mạng khác trong mạng, tính toán thay đổi trong cấp phát tài nguyên và thông báo lại sự thay đổi đó cho toàn thể các node mạng khác. Trong RRM phân tán, mỗi một thành phần mạng (các node mạng) đều thu thập các thông tin và tự điều chỉnh thay đổi các chiến lược cấp phát tài nguyên. Chú ý rằng các thuật toán RRM động phân tán thường ít xảy ra quá tải hơn các thuật toán RRM động tập trung. Tuy nhiên hoạt động của các thuật toán phân tán có thể khó dự đoán riêng rẽ từng hành động thay đổi độc lập của từng node mạng, và sự thay đổi của node mạng này có thể gây ảnh hưởng tới hoạt động của node mạng khác trong mạng. Do đó trước khi áp dụng các thuật toán phân tán vào thực tế thì người ta thường dùng các phương pháp mô phỏng trên máy tính để phân tích hoạt động của mạng trước. Hơn nữa, nếu không đạt đến một trạng thái hội tụ ổn định, thì nhiều băng thông của hệ thống sẽ bị mất bởi sự quá tải của các bản tin báo hiệu về sự thay đổi diễn ra trong quản lý và cấp phát tài nguyên. 3.2.4 Quản lí tài nguyên vô tuyến trong mạng IEEE 802.16 Vấn đề quản lý tài nguyên vô tuyến sẽ tạo nên sự cạnh tranh lành mạnh giữa các nhà phát triển dịch vụ WiMAX, nhà cung cấp nào quản lý tài nguyên vô tuyến tốt hơn, đảm bảo chất lượng dịch vụ tốt hơn thì nhà cung cấp đó sẽ chiếm ưu thế trên thị trường. Đứng về phương diện người dùng cá nhân trong WiMAX, RRM phải đảm bảo tối thiểu công suất phát của thiết bị người dùng (trong mối quan hệ ràng buộc của tốc độ và công suất truyền) đồng thời phải hạn chế tối đa hiện tượng nhiễu đồng kênh CCI giữa người dùng thuộc những cell khác nhau bằng cách chọn cấp phát hợp lý các kênh con cho những người dùng nằm 9 trong vùng nhiễu (vùng xen phủ) giữa hai cell. Đứng về phương diện các loại hình dịch vụ. Do trong WiMAX định nghĩa ra 5 loại hình dịch vụ gồm có: Unsolicited grant service (UGS), Real- time polling service (rtPS), Non-real-time polling service (nrtPS), Best effort service (BE), Extended real- time variable rate (ERT-VR) service nên phải đảm bảo cấp phát tài nguyên cân đối theo thứ tự ưu tiên cho các loại hình dịch vụ, cho các kết nối hiện thời và các kết nối mới để đảm bảo được các tham số QoS của hệ thống. Công việc quản lý tài nguyên vô tuyến như vậy được thực hiện bằng các thuật toán scheduling sẽ được khảo sát kỹ ở các chương sau của bản luận văn tốt nghiệp này. Đứng về phía hệ thống WiMAX/OFDMA, phải tối thiểu tổng công suất truyền của hệ thống, tối đa thông lượng, vùng phủ và dung lượng, tối thiểu chi phí và độ phức tạp của hệ thống. 3.3 Kiến trúc chất lượng dịch vụ Để có được sự hỗ trợ QoS hiệu quả đến người sử dụng, nhà phân phối thiết bị WiMAX cần phải thiết kế và thực thi thiết lập các thành phần giao thức theo những tiêu chuẩn. Nó bao gồm chính sách lưu lượng, shaping lưu lượng, điều khiển chấp nhận kết nối và lập lịch gói. Hình 3.3 Cơ chế yêu cầu và cấp phát băng thông 3.3.1 Yêu cầu về QoS 3.3.2 Các lớp dịch vụ hỗ trợ QoS lập lịch 3. 3.3 Các mô hình ứng dụng lưu lượng 3.3.4 Cơ chế yêu cầu - đáp ứng 3.3.5 Bộ lập lịch WiMAX Bộ lập lịch Không nhận biết kênh truyền Nhận biết kênh truyền 10 Hình 3.4 Các bộ lập lịch tại BS và các MS 3.3.6 Các yêu cầu của bộ lập lịch hỗ trợ QoS Để quyết định hàng đợi nào được phục vụ và bao nhiêu dữ liệu được phép truyền, một kỹ thuật lập lịch rất đơn giản có thể được dùng là FIFO (First In First Out). Kỹ thuật này rất đơn giản nhưng lại không công bằng. Một kỹ thuật lập lịch phức tạp hơn một chút là RR (Round Robin). Kỹ thuật này cung cấp sự công bằng giữa các thuê bao nhưng nó có thể không thoả mãn các yêu cầu QoS. Cũng như thế, nhưng khi kích cỡ gói thay đổi thì sự công bằng lại là vấn đề khác. Trong phần này sẽ đề cập đến các nhân tố mà những người thiết kế bộ lập lịch phải quan tâm, hay là những yêu cầu của bộ lập lịch. 3.3.7 Phân loại các thuật toán lập lịch Hiện nay có nhiều bộ lập lịch được đề xuất cho WiMAX. Hầu hết các đề xuất đó tập trung vào bộ lập lịch ở BS, đặc biệt là bộ lập lịch DL-BS. Với bộ lập lịch này, các thông tin về độ dài hàng đợi và kích thước gói là dễ dàng có được. Để đảm bảo QoS cho MS ở bộ lập lịch UL-BS, các cơ chế thăm dò được bao hàm. Một khi QoS có thể được đảm bảo, cách để phân chia băng thông cấp phát giữa các kết nối là tuỳ thuộc vào bộ lập lịch MS. Các thuật toán lập lịch phổ biến hiện tại cho WiMAX có thể được phân loại vào 2 nhóm chính sau: các bộ lập lịch không quan tâm đến kênh truyền (channel- unaware scheduler) và các bộ lập lịch có quan tâm đến kênh truyền (channel-aware scheduler) như trong hình 3.5. Hình 3.5 Phân loại các bộ lập lịch WiMAX. [...]... LƯỢC CÁC THUẬT TOÁN Trong chương vừa rồi luận văn đã trình bày về bộ lập lịch và một số thuật toán lập lịch cơ bản trong WiMAX Tóm lại chúng ta đã biết được mục đích của việc lập lịch là nhằm cung cấp đảm bảo các yêu cầu về QoS trong khi vẫn có khả năng tận dụng một cách hiệu quả băng thông, nói cách khác lập lịch chính là một kỹ thuật giúp quản lý tài nguyên vô tuyến (Radio Resource Management) Các thuật. .. giữa các lớp, trong khi thuật toán lai (EDF+WFQ) cấp phát băng thông cho các luồng dịch vụ dựa trên số lượng SS và tốc độ dành riêng tối thiểu (MRTR) của SS trong mỗi lớp dịch vụ 13 3.4.2.1 EDF + WFQ + FIFO Hình 3.11 Cấu trúc cấp phát băng thông của thuật toán lai EDF+WFQ+FIFO 3.4.2.2 EDF + WFQ K Vinay et al đề xuất một thuật toán lai sử dụng thuật toán lập lịch EDF cho các SS thuộc các lớp dịch vụ. .. thể phù hợp trong các điều kiện đó Tuy nhiên các điều kiện đó thường không áp dụng trong ngữ cảnh WiMAX Hình 3.6 Bộ lập lịch Round Robin 3.4.1.2 Weighted Round Robin (WRR) Bởi vì RR không thể đảm bảo QoS cho các lớp dịch vụ khác nhau, RR kết hợp với trọng lượng, Weighted Round Robin (WRR) [6], được áp dụng cho việc lập lịch trong WiMAX Các trọng lượng có thể được sử dụng để điều chỉnh theo các yêu cầu... thông lượng của 2 luồng nrtPS và BE do hai MS nhận hai luồng này đi ra xa BS Tuy nhiên tổng thông lượng của các luồng khi sử dụng thuật toán WFQ là lớn hơn tổng thông lượng khi sử dụng thuật toán PF và ở thuật toán WFQ thông lượng các luồng phân bố gần với mức thông lượng giới hạn hơn là ở thuật toán PF Qua những đánh giá trên có thể thấy rõ thuật toán PF chỉ đảm bảo phân bố công bằng thông lượng cho các. .. cập tới trong chuẩn IEEE 802.16 /WiMAX Qua việc nghiên cứu những đặc tả đó, học viên nêu lên những điểm cần chú ý trong quản lý tài nguyên vô tuyến và quản lý chất lượng dịch vụ trong một mạng không dây băng rộng như WiMAX, đồng thời những tiêu chí để đánh giá một thuật toán lập lịch gói hiệu quả hỗ trợ quản lý vào việc quản lý tài nguyên vô tuyến, quản lý chất lượng dịch vụ cũng được phân tích và làm... không đảm bảo hỗ trợ yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS Đối với thuật toán WFQ thì tổng thông lượng thu được của toàn hệ thống là cao hơn PF và gần với mức mong muốn như đó xác định trước trong các tham số mô phỏng Với thuật toán WFQ việc cấp phát băng thông cho các luồng dịch vụ khác nhau trở nên ổn định hơn, băng thông được cấp phát đều hơn các trọng số f i cho trước Môt ưu điểm quan trọng nhất của thuật. .. dung lượng bộ nhớ, tuy nhiên có độ trễ hàng đợi cao và không đảm bảo QoS Bên cạnh những thuật toán được nêu trên thì còn có rất nhiều các thuật toán khác được nghiên cứu phát triển, chẳng hạn như: Delay Round Robin (DRR), Earliest Deadline First (EDF), Largest Weighted Delay First (LWDF), Delay Threshold Priority Queuing (DTPQ), Các thuật toán 14 này không nằm trong phạm vi nghiên cứu của luận văn Bảng... 3.4 Một số kỹ thuật lập lịch cơ bản 3.4.1 Các thuật toán lập lịch đơn nhất 3.4.1.1 Round Robin (RR) Kỹ thuật này phù hợp nếu các thuê bao có cùng lưu lượng và các đặc điểm vô tuyến Thực tế thì dựa vào các đặc điểm vô tuyến, sẽ xác định phương pháp điều chế và mã hoá MCS (Modulation and Coding Scheme) được sử dụng Vì thế nếu tất cả các thuê bao có cùng MCS và có cùng lưu lượng, thì chúng cần lượng tài... định của giá trị thông lượng không cao so với khi sử dụng thuật toán WFQ 17 Hình 4.11 Thông lượng của các luồng dịch vụ với bộ lập lịch WFQ trong kịch bản di động Hình 4.12 Thông lượng của các luồng dịch vụ với bộ lập lịch PF trong kịch bản di động 2 Độ trễ hàng đợi 18 Để khảo sát độ trễ hàng đợi ở hai bộ lập lịch ta tiến hành lấy các giá trị trễ hàng đợi của từng gói tin (với dịch vụ thời gian thực rtPS)... chỉ đưa ra các đồ thị để so sánh và đối chiếu kết quả 19 1 Thông lượng Hình 4.14 Thông lượng của các luồng dịch vụ với bộ lập lịch WFQ trong kịch bản cố định Hình 4.15 Thông lượng của các luồng dịch vụ với bộ lập lịch PF trong kịch bản cố định 20 2 Độ trễ hàng đợi Hình 4.16 Đồ thị xác suất trễ với bộ lập lịchWFQ và PF trong kịch bản cố định 21 KẾT LUẬN Công nghệ truy nhập không dây băng rộng WiMAX là . WiMAX nhằm cải thiện chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng khác nhau trong hệ thống WiMAX. Vì vậy, đề tài Nghiên cứu các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ trong mạng Wimax là một đề tài có. Chương 2: Mạng WiMAX. Nghiên cứu về cấu trúc của hệ thống, cấu hình mạng, kiến trúc mạng và các ưu nhược điểm của mạng Wimax. Chương 3: CƠ CHẾ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG WIMAX. Học. sử dụng các kỹ thuật trong WiMAX giữa các nhà cung cấp thiết bị, chẳng hạn như kỹ thuật lập lịch cho WiMAX. Để bảo đảm chất lượng truyền dẫn thông tin cho các lưu lượng khác nhau, các nhà