Luận văn:Nghiên cứu kỹ thuật lập lịch nâng cao chất lượng dịch vụ trong hệ thống thông tin di động LTE

Chia sẻ: Nguyen Vang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

191
lượt xem 61
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiếp theo mạng thông tin di động (TTDĐ) thế hệ thứ 3(3G), Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) đang hướng tới một chuẩn cho mạng di động tế bào mới thế hệ thứ 4 (4G). 4G có những tính năng vượt trội như: cho phép thoại dựa trên nền IP, truyền số liệu và đa phương tiện với tốc độ cao hơn rất nhiều so với các mạng di động hiện nay. Theo tính toán, tốc độ truyền dữ liệu có thể lên đến 100 Mb/s, thậm chí lên đến 1 Gb/s trong các điều kiện tĩnh. Nhu cầu...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Nghiên cứu kỹ thuật lập lịch nâng cao chất lượng dịch vụ trong hệ thống thông tin di động LTE

1 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG NGUY N QU C KHÁNH NGHIÊN C U K THU T L P L CH NÂNG CAO CH T LƯ NG D CH V TRONG H TH NG THÔNG TIN DI Đ NG LTE Chuyên ngành: K THU T ĐI N T Mã s : 60.52.70 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Đà N ng - Năm 2011
2 Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: PGS.TS. NGUY N VĂN TU N Ph n bi n 1: PGS.TS. NGUY N H U THANH Ph n bi n 2: TS. NGUY N LÊ HÙNG Lu n văn ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 03 tháng 12 năm 2011 Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng
3 M Đ U 1. Tính c p thi t c a ñ tài Công ngh LTE ra ñ i là s c i ti n ñ i v i chu n thông tin di ñ ng 3G UMTS/WCDMA, ñưa m ng di ñ ng tr thành m ng h i t IP hoàn toàn, nâng kh năng truy c p d li u v i t c ñ lên ñ n hàng trăm Mb/s, h a h n ñem l i cho ngư i dùng m t m ng băng r ng th c s m i lúc m i nơi. Công ngh LTE, ñư c phát tri n trên n n t ng IP hoàn toàn, ph c v cho các d ch v VOIP, video, streaming, internet băng r ng. Khi ñó l p truy nh p c a LTE có nhi m v ñ m b o và ki m soát ch t lư ng dich v . B l p l ch v i k thu t l p l ch là c t lõi, ñư c s d ng trong l p MAC giao di n vô tuy n là thành ph n quan tr ng th c hi n ch c năng này. K thu t l p l ch ñã ñư c phát tri n nhi u trong m ng Internet băng r ng như FIFO, Round Robin, Maxmin, Best CQI, Max Throughput, PF… Khi áp d ng vào m ng di ñ ng băng r ng có nhi u ñi m khác bi t như nh hư ng c a các thông s SNR, phân b Anten, phân b eNodeB, kho ng cách UE ñ n NodeB... Vì th , lu n văn ch n hư ng nghiên c u v các k thu t l p l ch trong h th ng thông tin di ñ ng LTE trong l p MAC trên giao di n vô tuy n. T nh ng v n ñ nêu trên cùng v i t m nhìn t ng quan v các hư ng nghiên c u m i hi n nay, tôi ch n ñ tài: ”NGHIÊN C U K THU T L P L CH NÂNG CAO CH T LƯ NG D CH V TRONG H TH NG THÔNG TIN DI Đ NG LTE”. 2. M c ñích nghiên c u
4 Trên cơ s nghiên c u t ng quan h th ng thông tin di ñ ng LTE và các k thu t l p l ch, lu n văn ti n hành xây d ng các mô hình, k ch b n mô ph ng, th c hi n mô ph ng nh m so sánh và ñánh giá m t s k thu t l p l ch, ñ xu t k thu t l p l ch phù h p cho h th ng thông tin di ñ ng LTE. 3. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u a. Đ i tư ng nghiên c u: - T ng quan h th ng thông tin di ñ ng LTE. - Giao di n vô tuy n LTE. - Các k thu t l p l ch. - Mô hình l p l ch. - Các k ch b n l p l ch b. Ph m vi nghiên c u: Đ tài t p trung ch y u vào nghiên c u các k thu t l p l ch trong l p MAC trên giao di n vô tuy n. Sau ñó nghiên c u xây d ng các k ch b n mô ph ng tính toán, so sánh và ñánh giá các k thu t l p l ch. N i dung lu n văn ch y u t p trung vào các k thu t l p l ch Round Robin, Best CQI, PF, MaxMin, Max Throughput. Các thông s ñánh giá bao g m thông lư ng eNodeB, thông lư ng c a ngư i dùng UE, t l l i BLER. 4. Phương pháp nghiên c u - Thu th p và phân tích các tài li u và thông tin có liên quan ñ n ñ tài . - K t h p lý thuy t ñã nghiên c u, ti n hành l p mô hình, k ch b n nh m mô ph ng và tính toán các thông s ch t lư ng ng v i các k thu t l p l ch. 5. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n
5 Công ngh LTE là bư c ti p theo ñ các m ng di ñ ng ti n lên 4G, nh m t o nên h th ng thông tin di ñ ng băng r ng m i lúc m i nơi. Vì th , hư ng nghiên c u này nh m trang b ki n th c v công ngh di ñ ng LTE và k thu t l p l ch, góp ph n ch n gi i pháp t i ưu cho giao di n vô tuy n, góp ph n nâng cao ch t lư ng d ch v cho ngư i s d ng. 6. C u trúc lu n văn Ngoài các ph n m ñ u, k t lu n và hư ng phát tri n, tài li u tham kh o, ph l c, c u trúc lu n văn g m các chương sau ñây: CHƯƠNG 1 T NG QUAN H TH NG THÔNG TIN DI Đ NG LTE: N i dung chương này trình bày v các ki n th c t ng quan c a h th ng thông tin di ñ ng LTE như giao di n vô tuy n, mô hình phân l p trong eNodeB và các k thu t quan tr ng trong giao di n vô tuy n LTE. CHƯƠNG 2 CÁC K THU T L P L CH: N i dung chương này trình bày v các k thu t l p l ch ph bi n hi n nay và so sánh các k thu t l p l ch này. CHƯƠNG 3 K THU T L P L CH TRONG LTE: N i dung chương này trình bày hai ph n chính là b l p l ch l p MAC trong giao di n vô tuy n và các k thu t l p l ch s áp d ng mô ph ng trong môi trư ng LTE. CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ K T QU MÔ PH NG: N i dung chương này trình bày v mô hình mô ph ng, các k ch b n mô ph ng cũng như k t qu mô ph ng k thu t l p l ch trong LTE theo các thu t toán khác nhau.
6 CHƯƠNG 1 T NG QUAN H TH NG THÔNG TIN DI Đ NG LTE 1.1. Gi i thi u chương 1.2. Gi i thi u v công ngh LTE 1.3. Ki n trúc phân l p c a giao di n vô tuy n Hình 1.1 Ki n trúc phân l p LTE 1.3.1. L p v t lý L p v t lý LTE s d ng công ngh OFDMA cho ñư ng xu ng và SC-FDMA cho ñư ng lên. 1.3.2. L p MAC MAC có nhi m v chính là ñi u khi n kênh v n chuy n, x lý xung ñ t, nh n d ng UE, ñi u khi n truy n l i HARQ. Tuy nhiên, ch c năng quan tr ng nh t c a MAC là qu n lý ưu tiên, l p l ch, có nhi m v c p phát tài nguyên v t lý cho kênh v t lý c a ngư i dùng ñư c x lý b i l p 1 và l p 2. 1.3.3. L p RLC 1.3.4. L p PDCP 1.3.5. L p RRC
7 1.4. H th ng kênh truy n trong LTE 1.5. L p v t lý 1.6. L p MAC 1.7. K t lu n chương N i dung chương này là cái nhìn t ng quan v h th ng thông tin di ñ ng LTE, là cơ s ti n hành nghiên c u và th c hi n mô ph ng các k thu t l p l ch l p MAC trong các chương ti p theo. CHƯƠNG 2 CÁC K THU T L P L CH 2.1. Gi i thi u chương N i dung chương này s trình bày v các k thu t l p l ch ph bi n hi n nay và so sánh các k thu t l p l ch này. 2.2. Các thu t toán l p l ch 2.2.1. Gi i thi u 2.2.2. Các yêu c u c a b l p l ch 2.2.3. Các k thu t l p l ch cơ b n 2.2.4. T ng h p v các k thu t l p l ch
8 B ng 2.1 So sánh gi a các k thu t l p l ch. Thu t Ưu ñi m Như c ñi m toán Không công b ng, không Nhanh và r t ñơn FIFO ñ m b o các thông s gi n QoS Không công b ng (khi Đơn gi n, công b ng kích thư c gói thay ñ i), RR khi kích thư c gói không ñ m b o các thông như nhau. s QoS Thông lư ng h th ng l n nh t, ưu Không công b ng, ñ Max TP tiên UE có ch t bi n ñ ng thông lư ng lư ng ñư ng truy n cao, không n ñ nh t t Thông lư ng UE l n, quan tâm ñ n Best CQI ch t lư ng ñư ng Không công b ng truy n nên t l l i th p. Thông lư ng cao, có PF Thu t toán ph c t p tính công b ng. Đ m báo công b ng Thông lư ng h th ng và MaxMin cho các UE, không UE không cao gây t c ngh n
9 2.3. K t lu n chương Thu t toán l p l ch r t ña d ng và ñư c phát tri n theo nhi u tiêu chí khác nhau như thông lư ng, ñ công b ng, ñ tr , ñ ph c t p…Vì th m i thu t toán có m i ưu và ñi m riêng và không có thu t toán nào là hoàn h o. Nh ng thu t toán dung hòa nh ng tiêu chí trên là thu t toán t t nh t, ñáp ng ñư c nhi u lo i lưu lư ng, d ch v . CHƯƠNG 3 K THU T L P L CH TRONG LTE 3.1. Gi i thi u chương N i dung chương này s trình bày hai ph n chính là b l p l ch l p MAC trong LTE và các k thu t l p l ch áp d ng mô ph ng trong LTE. 3.2. B l p l ch trong eNodeB 3.2.1. Đáp ng kênh truy n 3.2.2. Giao di n c a b l p l ch MAC 3.3. K thu t l p l ch trong LTE N i dung ñ tài lu n văn t p trung vào các k thu t l p l ch th i gian không th c như Round Robin, Best CQI, PF, Max Throughput. Đây là các thu t toán có ñ công b ng cao, quan tâm ñ n vi c c p phát t i ña thông lư ng cho t ng ngư i dùng.
10 3.3.1. K thu t l p l ch Round Robin 3.3.2. K thu t l p l ch Best CQI 3.3.3. K thu t l p l ch PF 3.3.4. K thu t l p l ch Max Throughput 3.3.5. K thu t l p l ch Maxmin 3.4. K t lu n chương Vi c ñánh giá hi u qu m t thu t toán l p l ch d a vào nhi u y u t mà thu t toán ñó ñem l i cho h th ng và ngư i dùng như thông lư ng, ch t lư ng d ch v , ñ ph c t p …Tuy nhiên, trong n i dung lu n văn không th ñánh giá h t ñư c các thông s mà ch t p trung vào các thông s theo ñánh giá là quan tr ng là thông lư ng, t l l i BLER do vi c c p phát thông lư ng là r t quan tr ng. CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ K T QU MÔ PH NG 4.1.Gi i thi u chương Trong chương này, lu n văn s trình bày v mô hình mô ph ng cũng như k t qu mô ph ng k thu t l p l ch trong LTE theo các thu t toán khác nhau qua s li u. 4.2. Gi i thi u chương trình LTE System Level Simulation 4.3.Thi t l p mô ph ng 4.3.1. Mô hình mô ph ng L p mô hình mô ph ng như sau: Cho h th ng LTE SISO v i K UE v i K = 5, 10, 15, 30...và N RB v i N =6 ng v i băng thông 1,4 Mhz. Quá trình mô ph ng là vòng l p v i th i gian m i vòng l p là 1 TTI (1 ms). Trong m i TTI, các UE di chuy n v i t c ñ trung bình 3 km/h. V a di chuy n, m i
11 UE s tính toán SNR d a vào v trí, kho ng cách ñ n eNodeB, công su t phát, fading...T SNR ñó UE s ánh x qua h i âm CQI g i v eNodeB. EnodeB s d a vào CQI, k t h p thu t toán l p l ch mà c p phát tài nguyên RB cho các UE. Trong quá trình truy n, s có bư c ki m tra l i gói tin và truy n l i HARQ. 4.3.2.Tính toán mô ph ng Các thông s ta tính toán s li u ñ ñánh giá bao g m: Thông lư ng cell, thông lư ng UE, BLER c a cell, BLER c a UE. 4.3.3. Thu t toán mô ph ng 4.4. K ch b n mô ph ng B ng 4.1 Các thông s mô ph ng thu t toán l p l ch Thông s Giá tr S UE 5,10,15,30,45,60 S eNodeB 1 S cell 1 Băng thông 1,4 Mhz S RB 6 S subcarrier 72 Th i gian mô ph ng 50 TTI, 100 TTI Round Robin, Best CQI, Thu t toán l p l ch MaxMin, Max ThroughPut, PF K thu t anten truy n SISO
12 4.5. K t qu mô ph ng 4.5.1. Thông lư ng và BLER c a cell 4.5.1.1. Thông lư ng và BLER cell s d ng thu t toán Round Robin Hình 4.7 Thông lư ng cell và BLER ng v i 60 UE và 120 UE
13 4.5.1.2.Thông lư ng và BLER cell s d ng thu t toán Best CQI Hình 4.9 Thông lư ng cell và BLER ng v i 60 UE và 120 UE
14 4.5.1.3.Thông lư ng và BLER cell s d ng thu t toán Max Throughput Hình 4.11 Thông lư ng cell và BLER ng v i 60 UE và 120 UE
15 4.5.1.4.Thông lư ng và BLER cell s d ng thu t toán PF Hình 4.13 Thông lư ng cell và BLER ng v i 60 UE và 120 UE
16 4.5.1.5. Thông lư ng và BLER cell s d ng thu t toán Max Min Hình 4.15 Thông lư ng cell và BLER ng v i 60 UE và 120 UE
17 4.5.2. Thông lư ng và BLER c a UE 4.5.2.1. Thông lư ng và BLER UE s d ng Round Robin Hình 4.18 Thông lư ng và BLER UE 5 B ng 4.2 Thông lư ng c a 5 UE dùng Round Robin TTI UE 1 UE 2 UE 3 UE 4 UE 5 10 0.16 0.19 0.19 0.15 0.19 20 0.36 0.39 0.39 0.35 0.38 30 0.56 0.6 0.6 0.56 0.57 40 0.72 0.79 0.8 0.76 0.78 50 0.99 0.99 1 0.97 0.98 60 0.99 1 1.01 1.02 1 70 0.99 1 1.01 1.02 0.98 80 0.99 1 1.01 1 0.98 90 0.99 1.01 1.01 1 0.98 100 0.99 1.01 1.01 1 0.98
18 4.5.2.2. Thông lư ng và BLER UE s d ng Best CQI Hình 4.21 Thông lư ng và BLER UE 5 B ng 4.3 Thông lư ng c a 5 UE s d ng Best CQI TTI UE 1 UE 2 UE 3 UE 4 UE 5 10 0.28 0.11 0.2 0.13 0.18 20 0.44 0.35 0.45 0.33 0.34 30 0.6 0.55 0.73 0.58 0.46 40 0.85 0.68 0.97 0.83 0.64 50 1.22 0.82 1.08 0.99 0.9 60 1.18 0.92 1.05 1.15 0.78 70 1.25 0.94 0.98 1.2 0.68 80 1.32 0.96 0.89 1.19 0.7 90 1.3 1.02 0.9 1.1 0.74 100 1.18 1.08 0.9 1.19 0.72
19 4.5.2.3. Thông lư ng và BLER UE s d ng Max ThroughPut Hình 4.24 Thông lư ng và BLER UE 5 B ng 4.4 Thông lư ng c a 5 UE s d ng Max TP TTI UE 1 UE 2 UE 3 UE 4 UE 5 10 0.1 0.21 0.21 0.1 0.1 20 0.4 0.32 0.6 0.52 0.1 30 0.8 0.64 0.82 0.58 0.18 40 1.12 0.75 0.92 0.98 0.28 50 1.42 0.95 1.22 1.08 0.38 60 1.43 0.85 1.4 1.18 0.38 70 1.43 0.95 1.12 0.93 0.8 80 1.25 0.75 1 1 1.13 90 1.03 0.85 1.2 0.6 1.46 100 1.14 0.75 1.1 0.82 1.44
20 4.5.2.4. Thông lư ng và BLER UE s d ng MaxMin Hình 4.27 Thông lư ng và BLER UE 5 B ng 4.5 Thông lư ng c a 5 UE s d ng Maxmin TTI UE 1 UE 2 UE 3 UE 4 UE 5 10 0.2 0.15 0.2 0.16 0.19 20 0.45 0.22 0.38 0.39 0.39 30 0.65 0.52 0.6 0.55 0.61 40 1.08 0.73 0.83 0.75 0.79 50 1.05 0.91 1.04 0.93 0.99 60 1.05 1 1.04 0.96 0.96 70 1.04 1 1.06 0.97 0.95 80 1.05 0.98 1.1 0.95 0.93 90 1 0.9 1.1 1.03 1 100 1 0.95 10.8 1.02 1