ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN ĐỨC KIÊN CƠ CHẾ QUẢN LÝ CHUYỂN GIAO KẾT NỐI TRONG MẠNG LTE NỀN TẢNG FEMTOCELL LUẬN VĂN THẠC SĨ NG NH CÔNG NGHỆ K THUẬT ĐIỆN T H NỘI - 2016 - TRUYỀN THÔNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN ĐỨC KIÊN CƠ CHẾ QUẢN LÝ CHUYỂN GIAO KẾT NỐI TRONG MẠNG LTE NỀN TẢNG FEMTOCELL Ngành: C Chuyên ngành: Mã số: 60520203 , LUẬN VĂN THẠC SĨ NG NH CÔNG NGHỆ K THUẬT ĐIỆN T - TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN NAM HO NG H NỘI - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp “Cơ chế quản lý chuyển giao kết nối mạng LTE tảng Femtocell” công trình nghiên cứu khoa học riêng thực hướng dẫn TS Nguyễn Nam Hoàng Luận văn tốt nghiệp kết trình nghiên cứu độc lập, không chép công trình nghiên cứu khác Các số liệu luận văn sử dụng trung thực, trích dẫn từ nguồn hợp pháp đáng tin cậy Hà Nội, ngày 12 tháng 07 năm 2016 Người thực Nguyễn Đức Kiên MỤC LỤC Chương Tổng quan mạng di động 4G LTE mạng di động LTE - Femtocell 1.1 Tổng quan mạng di động 4G LTE 1.1.1 Tổng quan hệ thống thông tin di động 4G .1 1.1.2 Các kỹ thuật sử dụng hệ thống thông tin di động 4G LTE 1.1.3 Các ứng dụng 1.1.4 Hiệu hệ thống .2 1.2 Tổng quan mạng di động LTE - Femtocell 1.2.1 Tổng quan 1.2.2 Những động lực cho mạng di động LTE - Femtocell 1.2.3 Tổng quan Femtocell 1.2.4 Tổng quan kiến trúc mạng di động LTE - Femtocell 12 Chương Quản lý di động phương pháp quản lý chuyển giao 18 2.1 Những công trình nghiên cứu liên quan 18 2.2 Tổng quan chuyển giao hệ thống mạng LTE - Femtocell 19 2.2.1 Tổng quan quản lý chuyển giao 19 2.2.2 Phân loại quản lý chuyển giao hệ thống mạng femtocell 22 2.2.3 Các điều kiện dùng để thực trình chuyển giao 24 2.2.4 Phân loại thuật toán định chuyển giao 26 2.3 Quản lý nhiễu xuyên kênh hệ thống mạng LTE - Femtocell 29 2.3.1 Quản lý nhiễu xuyên kênh đường lên 29 2.3.2 Quản lý nhiễu xuyên kênh đường xuống .30 2.4 Các chế định chuyển giao hệ thống mạng LTE - Femtocell 31 2.4.1 Cơ chế định chuyển giao dựa vào cường độ tín hiệu hoa tiêu (Power-based scheme) [21] 31 2.4.2 Cơ chế định chuyển giao dựa vào vận tốc di chuyển người dùng (Velocity-based scheme) [27] 34 2.4.3 Cơ chế định chuyển giao (New handover decision scheme) 38 Chương Mô phân tích kết mô 42 3.1 Mô hình tính toán mát đường truyền chuẩn 42 3.2 Phương pháp tính toán SINR cho UE 43 3.3 Mô phân tích kết 46 Chương KẾT LUẬN .53 4.1 Kết luận 53 4.2 Công việc tương lai 54 Chương D NH M C T I LI U TH M KH O 55 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh công nghệ Femtocell Macrocell 11 Bảng 1.2 So sánh công nghệ Femtocell WLAN 12 Bảng 1.3 So sánh công nghệ mạng di động 3G, 4G 5G 14 Bảng 3.1 Các mô hình mát đường truyền chuẩn hóa theo ITU 42 Bảng 3.2 Bảng tóm tắt thông số mô 48 DANH MỤC V Hình 1.1 Sự tiến hóa công nghệ hệ thống mạng di động không dây [4] Hình 1.2 Thiết bị femtocell [6] .8 Hình 1.3 Mô hình triển khai thiết bị femtocell [7] Hình 1.4 Những ứng dụng dịch vụ femtocell [5] 11 Hình 1.5 Kiến trúc E-UTRAN với femtocell [9] 13 Hình 1.6 Kiến trúc mạng LTE - Femtocell với HeNB-GW [12] 14 Hình 2.1 Điểm chuyển giao dựa theo cường độ tín hiệu [19] 20 Hình 2.2 Sơ đồ luồn tin trình chuyển giao [20] 22 Hình 2.3 Các hình thức chuyển giao mạng di động femtocell 23 Hình 2.4 Quản lý nhiễu xuyên kênh đường lên .29 Hình 2.5 Quản lý nhiễu xuyên kênh đường xuống 30 Hình 2.6 Quá trình chuyển giao cho người dùng femtocell theo chế Power-based scheme 31 Hình 2.7 Quá trình chuyển giao cho người dùng macrocell theo chế Power-based scheme 33 Hình 2.8 Quá trình chuyển giao cho người dùng femtocell theo chế Velocity-based scheme 34 Hình 2.9 Quá trình chuyển giao cho người dùng macrocell theo chế Velocity-based scheme 36 Hình 2.10 Quá trình chuyển giao cho người dùng femtocell theo chế 38 Hình 2.11 Quá trình chuyển giao cho người dùng macrocell theo chế 40 Hình 3.1 Mô hình tính toán SINR cho UE 44 Hình 3.2 Mô hình mạng di động tế bào 7-cell 46 Hình 3.3 Số lượng trạm FAP MBS 20 .49 Hình 3.4 Số lượng người dùng MU tối đa MBS 50 .51 DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT C CSG: Closed Subscriber Group Nhóm người dùng đóng CFAP: Cognitive Femtocell Access Point Điểm truy cập femtocell có nhận thức CINR: Carrier to Interference plus Noise Ratio Tỷ số sóng mang tổng nhiễu xuyên kênh cộng nhiễu ồn D DSL: Digital Subscriber Line Kênh thuê bao số F FAP: Femtocell Access Point Điểm truy cập thứ cấp FU: Femtocell User Người dùng thứ cấp H HSPA: High Speed Packet Access Truy cập gói tốc độ cao HSS: Home Subscriber Server Máy chủ người dùng nhà HNB: Home Node B Trạm truy cập trời HeNB: Home eNode B Trạm truy cập nhà I ITU-R: International Telecommunications Tổ chức hệ thống sóng vô tuyến truyền Union-Radio thông quốc tế IMT-Advanced: International Mobile Telecommunications-Advanced Chuẩn kỹ thuật truyền thông di động quốc tế nâng cao ISP: Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ mạng internet E E-UTRAN: Evolved Universal Terrestrial Hệ thống mạng truy cập vô tuyến mặt đất Radio Access Network M MIMO System: Multipe Input and Multipe Output System Hệ thống có nhiều đầu vào, nhiều đầu MBMS: Multimedia Broadcast Multicast Services Dịch vụ truyền thông đa phương tiện MME: Mobility Management Entity Thực thể quản lý di động MBS: Macrocell Base Station Trạm sở vĩ mô MU: Macrocell User Người dùng thứ cấp O OFDMA: Orthogonal Frequency Division Đa truy cập phân chia theo tần số trực Multipe Access giao Q Chất lượng dịch vụ QoS: Quality of Service R RSSI: Received Signall Strength Indicator Chỉ số cường độ tín hiệu nhận RSS: Received Signal Strength Cường độ tín hiệu nhận RIP: Received Interference Power Công suất nhiễu xuyên kênh nhận S SC-FDMA: Single Carrier Frequency Division Multipe Access Đa truy cập phân chia theo tần số đơn sóng mang SMS: Short Message Service Dịch vụ tin nhắn S-GW: Serving Gateway Cổng phục vụ SINR: Singal to Interference plus Noise Ratio Tỷ số tín hiệu tổng nhiễu xuyên kênh cộng nhiễu ồn U UMTS: Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống viễn thông di động toàn cầu UE: User Equipment Người dùng di động UPCM: UE Power Consumption Minimisation Tối ưu công suất tiêu thụ người dùng W W-CDMA: Wideband Code Division Multie Access Đa truy cập phân chia theo mã băng rộng WWAN: Wireless Wide Area Network Mạng mở rộng không dây WLAN: Wireless Local Area Network Mạng cục không dây Chương 3.1 Mô phân tích kết mô Mô hình tính toán mát đường truyền chuẩn Luận văn sử dụng mô hình mát đường truyền chuẩn hóa theo tổ chức ITU Đường truyền tín hiệu từ trạm sở đến người dùng phân thành bốn loại là: nhà tới nhà (indoor to indoor), nhà tới trời (indoor to outdoor), trời tới trời (outdoor to outdoor), trời tới nhà (outdoor to indoor) [26] Các mô hình mát đường truyền tóm tắt bảng 3.1 sau Bảng 3.1 Các mô hình mát đường truyền chuẩn hóa theo ITU Các tham số Giá trị Mất mát tường (wall loss) 20dB [26] Mất mát cửa sổ (window loss) Độ lệch chuẩn mát cho đường truyền nhà đến nhà Độ lệch chuẩn mát cho đường truyền nhà đến trời 5dB [26] ITU P.1238 [26] ITU P.1411 [26] + wall/window loss Cost231 [26] -Okumura-Hata [26] cho Độ lệch chuẩn mát cho đường trường hợp rìa vùng phủ truyền trời đến trời ITU P.1411 [26] cho trường hợp vùng phủ Cost231 Độ lệch chuẩn mát cho đường truyền trời đến nhà [26]-Okumura-Hata [26] + wall/window loss cho trường hợp rìa vùng phủ ITU P.1411 [26] + wall/window loss cho trường hợp vùng phủ Tần số hoạt động 2GHz [26] Mô hình Cost231-Okumura-Hata chấp nhận sử dụng rộng rãi hệ thống truyền thông tế bào di động Mô hình toán học biểu diễn sau: L(dB) = 46.3 + 33.9log10(f) – 13.82log10(hb) + (44.9 - 6.55log10(hb)) × log10(d) – F(hm) +C (3.1) 42 Với F(hm) = (1.1log10(f) – 0.7) ×hm – (1.56log10(f) – 0.8) (3.2) Và C = 0dB cho thành phố có kích cỡ nhỏ vừa Tham số f: tần số hoạt động (MHz); hb: chiều cao trạm sở [m]; hm: chiều cao trạm đích hay người dùng [m]; d: khoảng cách từ trạm sở đến người dùng [km] Mô hình ITU P.1411 thiết kế cho hệ thống trời có vùng phủ nhỏ Mô hình truyền thẳng line-of-sight (LOS) P.1441 khuyến khích dùng cho trường hợp mà hai trạm nhìn thấy lại bao quanh tòa nhà Luận văn sử dụng mô hình mát đường truyền cho khoảng cách nhỏ luận văn này, mô hình toán học biểu diễn sau: Lbp + 20log10(d/Rbp) for d ≤ Rbp L(dB) = (3.3) Lbp + 40log10(d/Rbp) for d >Rbp Với khoảng cách ngắt (breakpoint distance) Rbp = 4hbhm/λ, giá trị mát sở cho truyền dẫn khoảng cách ngắt là: Lbp(dB) = | 20log10(λ2/(8πhbhm)) | (3.4) Với λ bước sóng (m); hm hb chiều cao tương ứng trạm sở trạm đích người dùng (m); d khoảng cách từ trạm cở đến trạm đích (m) Mô hình ITU P.1238 dùng để mô hình cho mát đường truyền nhà, nơi mà trạm sở trạm đích có đồ đạc, tường, cửa sổ, hay cửa vào Biểu diễn mô hình đưa sau: L(dB) = 20log10(f) + Nlog10(d) + Lf(n) – 28 (3.5) Với N hệ số mát công suất theo khoảng cách; f tần số hoạt động (MHz); d khoảng cách trạm sở thiết bị người dùng (với d > 1m); Lf hệ số mát truyền qua sàn nhà (dB); n số lượng sàn nhà trạm sở trạm đích (n ≥ 1) Trong luận văn sử dụng tham số sau để mô phỏng: N = 28, Lf(n) = 4n n = cho khu vực nhà dân 3.2 Phương pháp tính toán SI R cho UE Trong phần luận văn sử dụng mô hình mát đường truyền chuẩn hóa trình bày chương trước để đưa ví dụ cho cách tính toán SINR cho thiết bị người dùng 43 Signal Link Interference Link FAP1 (-300,100, 4) MBS (0,0,30) FAP2 (150,-250,2) FU1 (-295,90,3), 10mW MU (-200,-380,2), 50mW FU2 (155,-265,1), 10mW Hình 3.1 Mô hình tính toán SINR cho UE Hình 3.1 mô tả hệ thống di động tế bào đơn giản với trạm sở MBS hai trạm truy cập femtocell F P F P1 F P2 Trong vùng phủ F P, F P có người dùng FU, FU1 quản lý F P1 FU2 quản lý F P2 Trong vùng phủ MBS có người dùng MU Chi tiết vị trí công suất truyền xuống mô tả hình Giả sử F P FU thiết bị hoạt động bên tòa nhà, MBS MU thiết bị hoạt động trời Giả sử tất trạm dùng chung kênh truyền, kênh truyền gây nhiễu đến Luận văn tính toán giá trị SINR người dùng MU theo bước sau: Khoảng cách từ MU đến MBS là: d = √( 430.330 (m) ) ( ) ( ) = Vị trí MU với MBS nhỏ 1000m xem xét trường hợp gần với trạm sở Chúng ta sử dụng mát đường truyền theo mô hình P.1441 với biểu thức 5.3 (mô hình mát đường truyền outdoor to outdoor): Lbp + 20log10(d/Rbp) for d ≤ Rbp L(dB) = Lbp + 40log10(d/Rbp) for d >Rbp Với khoảng cách ngắt (breakpoint distance) Rbp = 4hbhm/λ = 4*30*2/(3*10^8/(2*10^6)) = 1.6, giá trị mát sở cho truyền dẫn khoảng cách ngắt là: 44 Lbp(dB) = | 20log10(λ2/(8πhbhm)) | = 23.480 (dB) Chúng ta có d > Rbp: L(dB) = 23.480 + 40log10(430.330/1.6) = 120.68 (dB) Công suất tín hiệu nhận MU Ps = ( ) = 4.275e-11 (mW) Công suất nhiễu nhận từ F P1 đến MU tính sau: Khoảng cách √( từ ) ( F P1 ) đến ( MU là: d = ) = 490.3101 (m) Chúng ta sử dụng biểu thức 5.3 mô hình P.1441 cho mô hình mát đường truyền indoor to outdoor Lbp + 20log10(d/Rbp) for d ≤ Rbp L(dB) = Lbp + 40log10(d/Rbp) for d >Rbp Với khoảng cách ngắt Rbp = 4hbhm/λ = 0.213 (m), lấy giá trị Rbp = giá trị mát sở cho truyền dẫn khoảng cách ngắt với giá trị wall loss 25dB là: Lbp(dB) = | 20log10(λ2/(8πhbhm)) | = 79.0229 (dB) Do mát đường truyền L(dB) = 79.0229 + 40log10(d/1) + External wall loss = 211.6229 (dB) Do công suất nhiễu nhận I1 = ( ) = 6.882e-21 (mW) Công suất nhiễu nhận từ F P2 tính toán tương tự: Khoảng cách √( ) từ ( F P2 ) đến ( MU là: d = ) = 373.363 (m) Chúng ta sử dụng biểu thức 5.3 mô hình P.1441 cho mô hình mát đường truyền indoor to outdoor Lbp + 20log10(d/Rbp) for d ≤ Rbp L(dB) = Lbp + 40log10(d/Rbp) for d >Rbp Với khoảng cách ngắt Rbp = 4hbhm/λ = 0.107 (m), lấy giá trị Rbp = giá trị mát sở cho truyền dẫn khoảng cách ngắt với giá trị wall loss 25dB là: 45 Lbp(dB) = | 20log10(λ2/(8πhbhm)) | = 47 (dB) Do mát đường truyền L(dB) = 47 + 40log10(d/1) + External wall loss = 174.88 (dB) Do công suất nhiễu nhận I2 = ( ) = 3.250e-17 (mW) Vậy ta có giá trị SINR MU là: SINRMU = 10log10( )=10log10( ) = 61.2 (dB) Chúng ta nhận thấy tín hiệu đường truyền xuống MU đạt đủ yêu cầu chất lượng dịch vụ kênh truyền 10 dB Giá trị SINR FU1 FU2 tính toán theo cách tương tự bước 3.3 Mô phân tích kết Hình 3.2 Mô hình mạng di động tế bào 7-cell Chương trình mô luận văn phát triển dựa nguyên lý mô kiện rời rạc Các kịch mô sử dụng mô hình mô 7-cell hình 3.2 Chương trình mở rộng với số lượng macrocell nhiều thời gian chạy mô dài cần có máy tính hiệu cao, sử dụng mô hình 7-cell phù hợp với điều kiện có Mỗi trạm sở MBS thiết lập có vùng phủ sóng rộng 500m chiều cao antenna 30m Người dùng MU trạm truy cập FAP phân bố ngẫu nhiên vùng phủ sóng trạm sở MBS Các trạm sở MBS trạm truy cập FAP cấp phát kênh truyền xuống phục vụ cho người dùng di động theo chế cấp kênh truyền báo [18] Trong báo [18], chế CFAP-based dùng để cấp phát 46 kênh truyền xuống cho người dùng FU, chế MBS-based dùng để cấp phát kênh truyền xuống cho người dùng MU Cơ chế CFAP-based chế MBS-based hoạt động dựa theo công nghệ vô tuyến nhận thức, công nghệ cho phép trạm MBS hay FAP thu thập thông tin mức độ nhiễu kênh truyền, để từ đưa định cấp phát kênh truyền xuống tốt cho người dùng Mỗi trạm FAP có vùng phủ sóng 15m chiều cao antenna có giá trị ngẫu nhiên từ 1m đến 5m Trong kịch mô phỏng, luận văn giả sử trạm MBS trạm FAP sử dụng chung phổ tần số, quản lý số lượng kênh truyền xuống NC = 100 Giả sử kênh truyền xuống cấp phát cho người dùng MU hay FU MBS hay FAP thời gian cung cấp dịch vụ cho người dùng Dải công suất truyền cho đường truyền xuống MBS từ 1mW đến 200mW, dải công suất truyền cho đường truyền xuống FAP từ 1mW đến 125mW Khi cấp phát kênh truyền xuống cho người dùng, trạm MBS trạm FAP tính toán tối ưu công suất truyền dựa theo yêu cầu chất lượng dịch vụ đường truyền xuống Yêu cầu chất lượng dịch vụ cho đường truyền xuống người dùng MU FU 10dB Số lượng người dùng phục vụ tối đa trạm MBS trạm FAP lựa chọn theo kịch mô Trong kịch mô phỏng, giả sử hướng di chuyển người dùng không đổi với hướng di chuyển ngẫu nhiên ban đầu Vận tốc di chuyển người dùng FU MU thiết lập ngẫu nhiên từ m/s đến 10 m/s Các giá trị vận tốc ngưỡng dùng chế định chuyển giao dựa vào vận tốc, chế định chuyển giao Vth1 = 4.2 m/s (tương đương với 15 km/h) Vth2 = 8.3 m/s (tương đương với 30 km/h) [28] Các kịch mô hệ thống thời gian thực thời gian 30 phút Người dùng FU MU xuất ngẫu nhiên theo tiến trình Poisson với giá trị tốc độ gọi đến tương ứng gọi/phút gọi/phút Thời gian hoạt động người dùng MU FU thiết lập ngẫu nhiên theo phân bố mũ với giá trị trung bình 180 giây Giả sử trạm CF P người dùng FU thiết bị nhà, trạm MBS người dùng MU thiết bị trời Các mô hình mất đường truyền tín hiệu sử dụng mô theo mô hình chuẩn hóa 47 ITU bảng 3.1, mô hình sử dụng cho việc tính toán chất lượng tín hiệu thu SINR Trong kịch mô phỏng, luận văn thống kê số liệu tổng số lượng chuyển giao hệ thống Luận văn dựa vào tham số để đánh giá hiệu chế định thực trình chuyển giao trình bày chương trước Các thông số mô tóm tắt lại bảng 3.2 Bảng 3.2 Bảng tóm tắt thông số mô Các tham số mô Mô hình mạng Bán kính vùng phủ sóng MBS Bán kính vùng phủ sóng CFAP Dải công suất phát kênh truyền MBS Dải công suất phát kênh truyền CFAP Chiều cao người dùng FU MU Chiều cao trạm MBS (hb) Chiều cao trạm FAP (hm) Số lượng kênh truyền hệ thống gưỡng chất lượng tín hiệu thu SINR yêu cầu cho kênh truyền xuống người dùng MU gưỡng chất lượng tín hiệu thu SINR yêu cầu cho kênh truyền xuống người dùng FU Ngưỡng chất lượng tín hiệu tín hiệu thu SINR cho ngắt dịch vụ gưỡng vận tốc Vth1 gưỡng vận tốc Vth2 Tốc độ gọi đến FU Tốc độ gọi đến MU Độ lệch chuẩn mát cho đường truyền nhà đến nhà Độ lệch chuẩn mát cho đường truyền nhà đến trời Độ lệch chuẩn mát cho đường truyền trời đến trời Độ lệch chuẩn mát cho đường truyền trời đến nhà Giá trị 7-cell 500m 15m 1mW to 200mW [26] 1mW to 125mW [26] 1m to 3m 30m 1m to 5m 100 10dB 10dB 3dB or 5dB 15 km/h [27] 30 km/h [27] gọi/phút gọi/phút 4dB [28] 12dB [28] 8dB [28] 10dB [28] Hai kịch mô sau sử dụng để đánh giá hiệu chế định thực chuyển giao: - Số lượng trạm FAP MBS 20 - Số lượng người dùng MU tối đa MBS 50 48 Hình 3.3 Số lượng trạm FAP MBS 20 Trong kịch mô đầu tiên, luận văn thống kê tổng số lần chuyển giao chế định thực chuyển giao, trường hợp số lượng trạm FAP vùng phủ sóng MBS 20 Dải công suất truyền cho đường truyền xuống MBS từ 1mW đến 200mW, dải công suất truyền cho đường truyền xuống FAP từ 1mW đến 125mW Mỗi trạm FAP phục vụ lúc số lượng người dùng FU tối đa 10% so với tổng số lượng kênh truyền hệ thống, trạm MBS phục vụ số lượng người dùng MU tối đa thay đổi từ 20 đến 100 Ngưỡng yêu cầu chất lượng dịch vụ cho kênh truyền xuống người dùng MU FU 10dB Mức ngưỡng chất lượng tín hiệu thu SINR cho ngắt dịch vụ 3dB cho dịch vụ thường Như hình 3.3, chế định thực chuyển giao (New handover decision scheme) có số lần thực chuyển giao thấp đáng kể, so sánh với chế định thực chuyển giao dựa vào cường độ tín hiệu hoa tiêu nhận (Power-based scheme), chế định thực chuyển giao dựa vào vận tốc di chuyển (Velocity-based scheme) Cơ chế định thực chuyển giao dựa vào cường độ tín hiệu hoa tiêu giữ tổng số lần thực chuyển giao dao động dải giá trị từ 1070 đến 1200 Trong chế định thực chuyển giao dựa vào vận tốc di chuyển giữ hệ thống hoạt động có số lần thực chuyển giao biến đổi khoảng giá trị từ 930 đến 980 Khi hệ thống sử dụng chế định thực chuyển giao mới, điều kiện tham số đầu vào hệ thống, 49 tổng số lần thực chuyển giao toàn hệ thống giao động khoảng giá trị từ 700 đến 750 Hiệu chế định thực chuyển giao tốt hai chế lại, điều giải thích chế định thực chuyển giao kết hợp cách hiệu tham số hệ thống, tham số cường độ tín hiệu hoa tiêu nhận được, thông tin vận tốc di chuyển người dùng, chất lượng tín hiệu thu SINR đường truyền phục vụ người dùng Với thông tin vận tốc di chuyển người dùng, hệ thống giảm bớt lần thực chuyển giao vào trạm FAP không cần thiết cho người dùng có vận tốc di chuyển cao, thời gian kết nối người dùng tới trạm F P đích ngắn sau lại nhanh chóng thực chuyển giao tới trạm phục vụ khác Với thông tin chất lượng tín hiệu thu SINR, đường kết nối người dùng tới trạm FAP phục vụ thời kéo dài lâu có thể, việc kết nối kéo dài chất lượng tín hiệu thu SINR giảm xuống mức ngưỡng đáp ứng dịch vụ cho người dùng Với thông tin chất lượng tín hiệu thu SINR, hệ thống giảm bớt lần thực chuyển giao tới trạm F P đích không cần thiết trường hợp mật độ trạm FAP vùng phủ MBS dày đặc, chất lượng tín hiệu thu kênh truyền sử dụng người dùng đảm bảo tốt Nhờ việc sử dụng tham số vận tốc di chuyển người dùng để phục vụ cho việc tính khoảng thời gian người dùng kết nối tới trạm phục vụ, mà hệ thống tăng thời gian sử dụng pin thiết bị người dùng, trình thực chuyển giao không cần thiết nơi vùng phủ sóng giao trạm phục vụ Trong trường hợp người dùng di chuyển nơi vùng phủ sóng giao nhau, số lần thực chuyển giao không cần thiết gia tăng đáng kể cường độ tín hiệu hoa tiêu với trạm đích trạm phục vụ không ổn định, với thông tin khoảng thời gian người dùng kết nối tới trạm phục vụ, hệ thống đợi thực trình chuyển giao người dùng sâu vào vùng phủ sóng trạm đích Với chế định thực chuyển giao dựa vào cường độ tín hiệu hoa tiêu nhận được, hệ thống có số lần thực chuyển giao nhiều nhất, cường độ tín hiệu hoa tiêu nhận không đủ xác trường hợp cường độ tín hiệu hoa tiêu nhận bị ảnh hưởng nhiễu nhiệt, nhiễu đường truyền, nhiễu đa đường, nhiễu vướng vật cản, vv 50 Từ hình 3.3, kết mô gia tăng số lượng người dùng MU tối đa phục vụ trạm MBS không ảnh hưởng nhiều đến hiệu hệ thống, đặc biệt tổng số lần thực chuyển giao toàn hệ thống Hình 3.4 Số lượng người dùng MU tối đa MBS 50 Trong kịch mô thứ hai này, luận văn thống kê tổng số lần chuyển giao chế định thực chuyển giao, trường hợp số lượng người dùng MU tối đa MBS 50 Dải công suất truyền cho đường truyền xuống MBS từ 1mW đến 200mW, dải công suất truyền cho đường truyền xuống FAP từ 1mW đến 125mW Số lượng trạm FAP vùng phủ trạm MBS thay đổi từ 10 đến 30 Mỗi trạm FAP phục vụ lúc số lượng người dùng FU tối đa 10% so với tổng số lượng kênh truyền hệ thống, trạm MBS phục vụ số lượng người dùng MU tối đa 50 Ngưỡng yêu cầu chất lượng dịch vụ cho kênh truyền xuống người dùng MU FU 10dB Mức ngưỡng chất lượng tín hiệu thu SINR cho ngắt dịch vụ 3dB cho dịch vụ thường Như hình 3.4, chế định thực chuyển giao (New handover decision scheme) có số lần thực chuyển giao thấp nhiều, so sánh với chế định thực chuyển giao dựa vào cường độ tín hiệu hoa tiêu nhận (Power-based scheme), chế định thực chuyển giao dựa vào vận tốc di chuyển (Velocity-based scheme) Cơ chế định thực chuyển giao có 51 tổng số lần thực chuyển giao 764 hệ thống có 20 trạm FAP vùng phủ trạm MBS, 950 lần chuyển giao hệ thống có 30 trạm FAP vùng phủ trạm MBS Trong đó, chế định thực chuyển giao dựa vào vận tốc di chuyển có số lần thực chuyển giao 947 hệ thống có 20 trạm FAP vùng phủ trạm MBS, số lần chuyển giao tăng nhanh chóng lên 1328 hệ thống có 30 trạm FAP vùng phủ trạm MBS Khi hệ thống sử dụng chế định thực chuyển giao dựa vào cường độ tín hiệu hoa tiêu, số lần chuyển giao tăng lên mức 1132 hệ thống có 20 trạm FAP vùng phủ trạm MBS, lên đến 1668 hệ thống có 30 trạm FAP vùng phủ trạm MBS Từ kết mô đạt được, luận văn thấy số lượng trạm FAP vùng phủ trạm MBS, hay mật độ triển khai trạm FAP vùng phủ trạm MBS ảnh hưởng lớn đến hiệu hệ thống Số lượng trạm FAP tăng lên nhiều số lượng chuyển giao toàn hệ thống tăng lên nhanh chóng Tuy nhiên với chế định thực chuyển giao mới, hệ thống giảm đáng kể số lần thực chuyển giao, qua tăng cao hiệu toàn hệ thống 52 Chương KẾT LUẬN 4.1 Kết luận Trong luận văn luận văn trình bày tổng quan mạng di động LTE mạng di động LTE - Femtocell Luận văn đưa động lực cho hệ thống mạng LTE cần thiết phải tích hợp công nghệ femtocell, hướng giải nhà nghiên cứu vấn đề quản lý di động mạng di động LTE - Femtocell Công nghệ femtocell hứa hẹn giải vấn đề mạng yếu rìa vùng phủ sóng, giảm tải cho hệ thống mạng vĩ mô macrocell Những ảnh hưởng tiêu cực song hành với triển khai công nghệ femtocell, gia tăng nhanh chóng thiết bị người dùng kết nối đến hệ thống mạng, điều làm cho việc quản lý di động cho thiết bị di chuyển gặp nhiều khó khăn Chuyển giao phần quan trọng trình quản lý di động, số lượng chuyển giao gia tăng nhanh chóng người dùng di động di chuyển liên tục hệ thống mạng, số lượng chuyển giao gây ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu hệ thống chất lượng dịch vụ hệ thống mạng Luận văn trình bày tham số nhà nghiên cứu sử dụng chế định thực trình chuyển giao Cùng với chế định thực trình chuyển giao điển hình nêu phân tích Việc di chuyển thường xuyên người dùng phân bố ngẫu nhiên trạm femtocell, dẫn đến vấn đề quan trọng việc quản lý nhiễu cho hệ thống mạng LTE - Femtocell quản lý chất lượng dịch vụ cho người dùng Do để quản lý di động quản lý chất lượng dịch vụ cho người dùng cách hiệu quả, luận văn đề xuất chế cho trình định thực chuyển giao Cơ chế định thực chuyển giao vừa giúp hệ thống giảm số lượng chuyển giao không cần thiết, đồng thời đảm bảo chất lượng dịch vụ người dùng thông qua chất lượng tín hiệu thu SINR Thông qua mô luận văn đạt kết khả quan cho chế Kết chế định thực chuyển giao có số lượng chuyển giao giảm đáng kể, so sánh với hai chế định thực chuyển giao đề xuất trước đây, chế định thực chuyển giao dựa vào cường độ tín hiệu hoa tiêu dựa vào tốc độ di chuyển người dùng 53 4.2 Công việc tương lai Tiếp nối cho công trình này, tập trung nghiên cứu cho vấn đề quản lý nhiễu di động đường lên hệ thống mạng di động LTE - Femtocell Đồng thời tiếp tục phát triển chương trình mô để tạo giao diện thân thiện dễ dùng, trở thành chương trình mô hệ thống truyền thông di động tiêu chuẩn cho hệ thống mạng di động LTE - Femtocell 54 Chương D ỤC T I I U T Ả [1] http://en.wikipedia.org/wiki/4G [2] http://www.keysight.com/main/editorial.jspx?ckey=1803101&id=1803101&lc= eng&cc=MY [3] http://www.4gon.co.uk/solutions/introduction_to_4g.php [4] Rose Qingyang Hu,Yi Qian, “Heterogeneous Cellular Networks”, IEEE PRESS, pp 1–3, [5] http://www.airvana.com/technology [6] http://eandt.theiet.org/magazine/2011/04/femtocells.cfm [7] http://www.wirelessweek.com/article/2013/04/lte-advanced-and-small-cellstechniques-tiered-deployment-approach [8] Dharma P grawal, “Femtocells: Introduction and Research Issues” [9] https://ehsaan.net/home-enb-great-oppotunity-for-3gpp-lte/ [10] 3GPP, Mobile Competence Centre “The Evolved Packet Core” In: [online] [cit.2015-04-30] http://www.3gpp.org/technologies/ keywords-acronyms/100the-evolved-packet-core [11] YU, Jingjie, Mugen PENG a Yue LI “A physical cell identity selforganization algorithm in LTE-advanced systems” 7th International Conference on Communications and Networking in China, 2012 [12] http://www.telecom-cloud.net/10-cloud-centric-advances-with-lte/ [13] Saurabh Patel, Malhar Chauhan, and Kinjal Kapadiya, “5G: Future Mobile Technology-Vision 2020”, International Journal of Computer pplications, September 2012 [14] http://en.wikipedia.org/wiki/Cognitive_radio [15] http://www.pewinternet.org/2015/04/01/us-smartphone-use-in-2015/ [16] D Xenakis, N Passas, L Merakos, and C Verikoukis “Mobility management for femtocells in lte-advanced: Key aspects and survey of handover decision algorithms” In Communications Surveys Tutorials, IEEE, pp 64–91 [17] Kien Duc Nguyen, Hoang Nam Nguyen, Hiroaki Morino and Iwao Sasase, “Uplink Channel llocation Scheme and QoS Management Mechanism for Cognitive Cellular-Femtocell Networks”, JCNIS, pril 2014, pp 62-69 55 [18] Van-Toan Nguyen, Kien Duc Nguyen, Hoang Nam Nguyen, Keattisak Spripimanwat, “Downlink Channel llocation Scheme Deploying Cooperative Spectrum Monitoring for Cognitive Celluar-Femtocell Networks”, Journal of Networks, Jun 2015, Vol 10, No (2015), pp 338-343 [19] http://article.sapub.org/10.5923.j.ijnc.20120204.02.html [20] 3GPP-TS36.300 v8.5.0, “E-UTR N Overall Description” 2008 [21] Jung-Min Moon and Dong-Ho Cho, “Efficient handoff algorithm for inbound mobility in hierarchical macro/femto cell networks” In Communications Letters, IEEE, October 2009, pp 755–757 [22] Ardian Ulvan, Robert Bestak, and Melvi Ulvan “Handover scenario and procedure in lte-based femtocell networks” In UBICOMM 2010, The Fourth International Conference on Mobile Ubiquitous Computing, Systems, Services and Technologies, pp 213–218 [23] Peng Xu, Xuming Fang, Jun Yang, and Yaping Cui “ user’s state and sinrbased handoff algorithm in hierarchical cell networks” In xu2010user, editor, Wireless Communications Networking and Mobile Computing (WiCOM), 2010 6th International Conference on, pp 1–4 IEEE, 2010 [24] Z Becvar and P Mach “Adaptive hysteresis margin for handover in femtocell networks” In Wireless and Mobile Communications (ICWMC), 2010 6th International Conference, pp 256–261 [25] Dionysis Xenakis, Nikos Passas, and Christos Verikoukis “An energy-centric handover decision algorithm for the integrated lte macrocell–femtocell network” In Computer Communications, pp 1684–1694 [26] The femto forum, White Paper “Interference Management in UMTS Femtocells”, December 2008 [27] Shih-Jung Wu, “A New Handover Strategy between Femtocell and Macrocell for LTE-based Network”, Fourth International Conference on Ubi-Media Computing, July 2011, pp 203 – 208 [28] D C Oh, H C Lee and Y H Lee, “Cognitive Radio Based Femtocell Resource llocation”, ICTC2010, Nov 2010, pp 274-279 56