- Trang Chủ
- Kĩ thuật Viễn thông
- Sử dụng mạng hàng đợi phân tích hiệu năng của mạng Femtocell mật độ cao với các chuyển giao Femtocell-to-femtocell
Xem mẫu
- ISSN 2354-0575
SỬ DỤNG MẠNG HÀNG ĐỢI PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG CỦA MẠNG FEMTOCELL
MẬT ĐỘ CAO VỚI CÁC CHUYỂN GIAO FEMTOCELL-TO-FEMTOCELL
Phạm Đình Quang, Hồ Khánh Lâm
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên
Ngày tòa soạn nhận được bài báo: 10/08/2017
Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 15/09/2017
Ngày bài báo được duyệt đăng: 20/09/2017
Tóm tắt:
Các chuyển giao trong mạng 4G-LTE macocell-femtocell được quan tâm nghiên cứu hiện nay, đặc
biệt là chuyển giao femtocell-to-femtocell (inter-femto) trong mạng femtocell mật độ cao. Các giải pháp
nâng cao chất lượng dịch vụ (QoS) nhờ các cải thiện cơ chế (hay thuật toán chuyển giao) đã và đang được
nhiều nhà nghiên cứu và nhà mạng (carrier) đặt mục tiêu giải quyết. Nội dung bài bài này đề xuất sử dụng
mô hình và mạng hàng đợi để phân tích hiệu năng của các femtocell trong đáp ứng yêu cầu chuyển giao.
Từ khóa: 4G-LTE, chuyển giao femtocell-to-femtocell, mô hình mạng hàng đợi.
1. Đặt vấn đề hơn 50 mét, phục vụ số ít người dùng di động đầu
Hiện nay, 4G-LTE đã và đang được triển cuối (khoảng từ 4 đến 64 UE), với tốc độ dữ liệu
khai cung cấp dịch vụ trên nhiều nước và mới ở cao ở môi trường trong nhà. Do đặc điểm vùng
Việt Nam. 4G-LTE cũng được quan tâm phát triển phủ sóng nhỏ và giá rẻ nên các nhà mạng có xu
để trở thành giải pháp kết nối cho thành công của hướng lắp đặt mạng femtocell mật độ cao với nhiều
IoT (Internet of Things) cho thế hệ 5G tương lai. nút truy nhập FAP (có thể hàng trăm FAP) để tăng
Tuy vậy, còn tồn tại vấn đề ràng buộc tài nguyên chất lượng vùng phủ sóng của mạng tế bào 4G-LTE
tần số. Bởi vì 4G LTE yêu cầu tần số cao trong hệ macrocell-femtocell.
thống mạng truyền thông mới, thông thường chúng Thông thường, các sơ đồ phân bố tần số
khai thác ở tần số cao hơn 2GHz. Thực tế khi lan sóng mang được chia ra hai phương pháp [1]:
truyền qua tường của khu nhà, sự suy hao của sóng phương pháp phân bố sóng mang riêng và phương
điện từ tần số cao hơn 2GHz là đáng kể. Do đó pháp phân bố sóng mang chung. Trong phân bố
để giải quyết vấn đề này mạng femtocell được đề riêng biệt từng tần số sóng mang khác nhau được
xuất lắp đặt trong các môi trường trong nhà cho ấn định riêng cho các macrocell và các femtocell
4G LTE. Khi đó nhà mạng tế bào hai lớp 4G-LTE (hình 1a). Theo cách này nhiễu giữa macrocell và
macrocell-femtocell. Trong đó, các macrocell của femtocell sẽ không xẩy ra, nhưng mức độ sử dụng
4G-LTE là các trạm cơ sở-gọi là eNB đặt ngoài trời tần số sóng mang lại không hiệu quả. Trong phân
và các femtocell của 4G-LTE là các điểm truy nhập bố tần số chung, các macrocell và femtocell được
FAP (femtocell access point), được gọi là HeNB phân bố cùng tần số sóng mang (hình 1b). Như vậy,
đặt trong nhà (khu nhà dân, nhà ga, trong các toa phương pháp phân bố tần số chung đảm bảo mức độ
tầu, các trường học, các tòa nhà làm việc, các khu sử dụng tần số cao so với phương pháp phân bố tần
công cộng,...). Femtocell là một tế bào thu phát số riêng biệt và người dùng trong femtocell có kết
sóng radio rất nhỏ với bán kính vùng phủ sóng của nối với người dùng trong macrocell với cùng một
nó khoảng 30m, và công suất thông thường khoảng tiêu chuẩn thiết bị.
< 100mW ở tần số 2.6GHz. Các FAP gửi tín hiệu Tuy vậy phải có giải pháp bổ sung để tránh
radio ở mức 20 dBm, có bán kính vùng phủ nhỏ nhiễu giữa macrocell và femtocell.
Hình 1. Các phân bố sóng mang cho các macrocell và femtocell
Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng 9 - 2017 Journal of Science and Technology 63
- ISSN 2354-0575
Phụ thuộc vào cách phân bố kênh con, dùng nỗ lực tốt nhất (BE-Best effort users) với các
phân bố chung sóng mang có thể chia ra phương loại ứng dụng khác nhau có yêu cầu ít tài nguyên
pháp phân bố trực giao và phương pháp phân bố hơn và có thể trả phí khác nhau. Nghiên cứu [10]
đồng kênh [1]. Trong đó phân bố trực giao có hiệu đưa ra sơ đồ quản lý nhiễu phân lớp dựa vào phân
suất hơn do nó cho phép kênh con dùng lại trong cụm và phân phối tài nguyên cho các femtocell.
femtocell, và cũng không cần phải phân bổ tần số Giải pháp có được nhờ sự chia sẻ nhiệm vụ giữa
sóng mang riêng cho macrocell và femtocell để FGW và các FAP. FGW chịu trách nhiệm phân
tránh nhiễu giữa chúng. cụm, và CH được chọn làm nhiệm vụ phân phối tài
Chuyển giao trong mạng thông tin di động nguyên cho các FAP trong cụm. Hàng đợi và chuỗi
4G-LTE macrocell-Femtocell kéo theo giải quyết Markov (Markov chain) được một số nghiên cứu
các vấn đề như: chuyển đổi địa chỉ IP, cường độ sử dụng trong nghiên cứu di động của MS trong
của tín hiệu nhận, nhiễu giữa các cell, nhiễu xuyên các mạng thông tin di động. Nghiên cứu [11] đưa
tường, trễ chuyển giao, loại dịch vụ sử dụng, chi phí ra dự đoán hướng đi của người dùng MS sau một
truyền thông, v.v… Khi tần xuất chuyển giao tăng số di chuyển trong mạng 4G-LTE femtocell mật độ
lên thì những vấn đề này cũng phát sinh nhiều hơn, cao dựa vào chuỗi Markov, qua đó sự phân phối
tỷ lệ chuyển giao không thành công có thể nhiều tài nguyên kênh con có thể được thực hiện trước
hơn, trễ chuyển giao (handover overhead) tăng, tỷ cho nút FAP đích dự đoán. Nhờ vậy có thể giảm
lệ mất gói dữ liệu cũng nhiều hơn, dẫn đến chất trễ thực hiện các chuyển giao. Nghiên cứu [12] sử
lượng dịch vụ giảm đi. dụng hàng đợi M/M/1/K để phân tích hiệu năng của
Chuyển giao gồm 3 giai đoạn [2][3]: tìm FAP dung lượng hữu hạn với các thông số của chất
mạng (Network Discovery), quyết định chuyển lượng dịch vụ (QoS) như xác suất khóa gói tin, trễ
giao (Handover Decision) và thực hiện chuyển giao gói và mức độ sử dụng với các dung lượng bộ đệm
(Handover Execution). Trong giai đoạn tìm mạng, khác nhau. Nghiên cứu [13] sử dụng chuỗi Markov
MS được trang bị nhiều giao tiếp để tìm và kết nối của lưu lượng của các lớp macrocell và femtocell
vô tuyến với các mạng, ví dụ: Bluetooth, WiFi, trong LTE macrocell-femtocell để phân tích hiệu
GSM (2G), GPRS (2.5G), 3G, 4G-LTE. Tùy thuộc năng của các giải thuật chuyển giao đề xuất dựa vào
vào môi trường mà MS đang di chuyển, vùng phủ sự tạo lập danh sách các cell kề cận.
sóng của các mạng cũng như mức tín hiệu từ các
mạng được MS phát hiện. Ở giai đoạn quyết định 3. Cơ sở khoa học và cơ sở thực tiễn
chuyển giao, dựa vào mức tín hiệu nhận được, tỷ 3.1. Cơ sở khoa học
lệ tín hiệu trên nhiễu, hay một số thống số khác tuỳ Sự đưa vào mạng femtocell làm phát sinh
theo thuật toán (hay cơ chế) chuyển giao lựa chọn, vấn đề chuyển giao của trạm di động UE (mobile
MS sẽ lựa chọn mạng ứng viên phù hợp cho kết nối. phone) khi di chuyển từ kết nối macrocell (ngoài
trời) vào trong nhà (kết nối với femtocell), và từ
2. Các nghiên cứu liên quan trong nhà ra ngoài trời trong khi duy trì kết nối cuộc
Có một số đề xuất các sơ đồ giảm nhiễu dựa gọi liền mạch (không đứt liên lạc).
trên tạo cụm cho mạng femtocell được trình bày Chuyển giao là một phần cần thiết cho việc
trong các tài liệu [4][5]. Nghiên cứu [6] đưa ra thuật xử lý sự di động của người sử dụng đầu cuối. Nó
toán tạo cụm và phân phối tài nguyên kênh được đề đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vô tuyến khi
xuất cho mạng femtocell mật độ cao, như dựa vào người sử dụng di chuyển qua ranh giới các ô tế bào.
xây dựng đồ thị nhiễu G={V, E, W} gồm tập hợp
các đỉnh V là các FAP, tập hợp E các cạnh là các liên 3.2. Cơ sở thực tiễn
kết hai chiều giữa các FAP, và tập hợp W trọng số là Ngày nay phần lớn lưu lượng dữ liệu được
các mức nhiễu giữa các FAP. Sau đó thực hiện phân sử dụng ở môi trường trong nhà, khoảng hơn 50%
phối kênh con với tối đa SINR. Nghiên cứu [7] cũng dịch vụ gọi thoại và hơn 70% sử dụng dịch vụ dữ
đưa ra mô hình mạng là đồ thị G = (V, E) vô hướng liệu được thực hiện bên trong các tòa nhà và văn
để hình thành cụm dựa vào phân phối công suất và phòng, do đó mà việc sử dụng các thiết bị femtocell
kênh con như là bài toán tối ưu - tối đa thông lượng sẽ là cách tốt nhất để giảm bớt tải cho hệ các
tổng của tất cả các FUE trong khi giảm nhiễu trong macrocell của 4G-LTE. Nhưng việc sử dụng quá
lớp mạng femtocell và kiểm soát nhiễu đến MUE nhiều femtocell cũng sẽ mang lại vấn đề khó cho
dưới mức ngưỡng. Nghiên cứu [8] để xuất thuật việc quản lý chúng, ví dụ như là có rất nhiều người
toán FCRA phân phối tài nguyên dựa vào phân cụm dùng di chuyển một cách ngẫu nhiên, truy cập ra và
của mạng OFDMA femtocell như là bài toán tối ưu vào hệ thống mạng di động tế bào cũng xảy ra ngẫu
Min-Max. Cũng các tác giả của [7], nghiên cứu [9] nhiên. Việc quản lý di động người dùng femtocell
đề xuất thuật toán phân phối tài nguyên femtocell một cách tối ưu cũng sẽ làm cho hiệu năng của hệ
dựa vào chất lượng dịch vụ QP-FCRA (QoS-based thống truyền thông di động 4G-LTE đạt hiệu quả
Femtocell Resource Allocation Algorithm) cho các cao nhất.
mạng OFDMA femtocell cho hai loại người dùng:
người dùng ưu tiên cao (HP-High priority users) với 4. Phân tích lưu lượng của mạng femtocell cho
các yêu cầu QoS cố định và trả phí cao, và người chuyển giao Inter-femto
64 Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng 9 - 2017 Journal of Science and Technology
- ISSN 2354-0575
4.1. Tổng lưu lượng các cuộc gọi ở femtocell số kết nối trong femtocell i (cho cả các cuộc gọi mới
Trong môi trường trong nhà rộng lớn, mà ở phát sinh trong femtocell i và các cho cả các cuộc
đó có femtocell dày đặc các FAP, thì xác suất xẩy ra gọi chuyển giao). Khi femtocell i ở trong trạng thái
chuyển giao của UE giữa các FAP là rất lớn khi UE n i(f) # C i(f) - R i(ff) , nó tiếp nhận các cuộc gọi mới và
di chuyển. Do đó, trong nội dung của bài báo này chuyển giao theo cả hai chính sách quản trị với xác
nhóm nghiên cứu muốn đưa ra giải pháp phân tích suất các cuộc gọi mới được chấp nhận là r(ifn) , và
lưu lượng trong mạng femtocell mật độ cao khi thiết xác suất các cuộc gọi chuyển giao được chấp nhận
bị đầu cuối động UE di chuyển giữa các femtocell. r(iff) . Khi femtocell i ở trạng thái n i(f) 2 C i(f) - R i(ff) ,
Đối với chuyển giao giữa các femtocell, trong thì chỉ các yêu cầu chuyển giao được chấp nhận cho
khuôn khổ của bài báo chỉ xét các lưu lượng liên sơ đồ ưu tiên cut-off với r(ifn) = 0 và r(iff) = 1. Đối
quan đến chuyển giao của UE giữa các femtocell. với sơ đồ kênh giám sát tỷ lệ, bên cạnh các yêu cầu
Khi đó, trong một FAP i có thể có các lưu lượng các chuyển giao, từng yêu cầu kết nối mới cũng được
cuộc gọi phát sinh: chấp nhận với giá trị nào đó của r(ifn) . Khi đó, tổng
- / m(ifn) - các cuộc gọi mới từ các MT trong lưu lượng các cuộc gọi ở femtocell i như sau:
vùng phủ của FAP i. Z] (fn) + / (ff) + / (fo)
m i , if n i # C i - R i
(f) (f) (ff)
- / m(jffi ) - các cuộc gọi chuyển giao inter- (f)
]]m i a
m ji
o
j ! F j ! F
femto từ các femtocell j lân cận. m i (c) = [ i i
]]m(fn) r(fn) + / m(ff) + / m(fo) , if n (f) 2 C (f) - R(ff)
- / m(jifo) - các cuộc gọi đến từ các femtocell j ]] i i ji ji i i i
j ! F ia j ! F io
lân cận bị tràn. \ (2)
Các cuộc gọi chuyển giao từ các femtocell Trong đó c là số cuộc gọi.
lân cận đến bị tràn là khi FAP i đã không còn dự
trữ tài nguyên kênh cho cuộc gọi chuyển giao nữa, 4.2. Mô hình hàng đợi M/M/1/C i(f) và CTMC của
và khi đó cuộc gọi chuyển giao có thể bị rớt (drop femtocell i
calls) hoặc bị khóa (block calls). Như vậy tổng lưu Vì sự hữu hạn của tài nguyên kênh của
lượng các cuộc gọi ở FAP sẽ là: femtocell nên femtocell được mô hình bởi hàng đợi
M/M/1/C i(f) , là dạng hàng đợi M/M/1/K, trong đó
m(if) = / m(ifn) + / m(jiff) + / m(jifo) (1) C i(f) là kích thước đơn vị băng thông của femtocell.
Mỗi femtocell i của mạng femtocell có dung Cho rằng, tốc độ phục vụ cuộc gọi trung bình của
lượng C i(f) đơn vị băng thông, và R i(ff) là dự trữ băng femtocell i là n(if) , và tốc độ di động trung bình của
thông của femtocell i cho các cuộc gọi chuyển giao. UE (velocity) trong mạng femtocell là v(f). Trạng
Nó tác dụng như là chính sách quản trị để đảm bảo thái của femtocell được thể hiện bằng đồ thị của
ưu tiên các kết nối chuyển giao so với các kết nối chuỗi Markov thời gian liên tục CTMC cho ở Hình
mới phát sinh của femtocell i. Trong các hệ thống 2. Trạng thái ban đầu của femtocell: không có cuộc
thông tin di động có hai loại ưu tiên được xét: ưu gọi nào, trạng thái cuối khi femtocell có C i(f) cuộc
tiên cut-off và kênh giám sát tỷ lệ. Cho rằng n i(f) là gọi kết nối.
Hình 2. CTMC trạng thái của femtocell
4.3. Trễ chuyển giao Inter-femto thực hiện cuộc gọi, UE có thể di chuyển trong một
Cho rằng x(callf)
- quãng thời gian cuộc gọi mà vùng phủ của femtocell (FAP), nhưng cũng có thể
UE thực hiện thành công trong mạng femtocell, và đi qua một số femtocell, do đó x(call f)
có thể kéo dài
nó là biến tùy tiện có phân bố mũ với giá trị trung một số đoạn thời gian n
x(f)
1 , x(f)
2 , ..., x i , ..., x n (Hình
(f) (f)
bình E[ x(call
f)
]. Tốc độ phục vụ cuộc gọi trung bình 3), nghĩa là x(call
f)
= / x(if) , trong đó x i - thời gian
( f)
trong mạng femtocell là n(call 1 . Trong khi
i=1
f)
= UE di chuyển trong một femtocell và thực hiện
E [ x(call
f)
] cuộc gọi.
Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng 9 - 2017 Journal of Science and Technology 65
- ISSN 2354-0575
(f) 1 1 (3)
E [ x ch ] = (f) = (f)
n ch n call + v (f)
x(call
f)
> x(res
f)
, được xác định theo Luật Bayes
của xác suất có điều kiện là:
Xác suất xảy ra chuyển giao inter-femto
trong mạng femtocell khi thời gian cuộc gọi dài hơn
thời gian lưu trú của UE tại femtocell, nghĩa là
Hình 3. Thời gian lưu trú và chiếm kênh trong mạng
P (ff) = P $ x call 2 x(res .=
(f)
femtocell (f) f) P { x call }
(f)
P { x call } + P { x(res
f)
}
Cho rằng x(res f)
- thời gian lưu trú của UE (f)
E [ x call ]
trong một femtocell khi thực hiện cuộc gọi, và có v (f)
= (f) = (f)
phân bố mũ, giá trị trung bình là E[ x(res f)
]. Nếu tốc độ E [ x call ] + E [ x(res f)
] n call + v(f) (4)
di chuyển trung bình của UE đi qua một femtocell Xác định số chuyển giao trung bình của một
là v(f), thì E [ x(res 1 cuộc gọi thành công là n(ff) - là tỷ số của thời gian
f)
] = (f) . Như vậy, khi UE đi qua
v trung bình cuộc gọi thành công và thời gian lưu trú
các femtocell mà cuộc gọi còn tiếp tục liền mạch, trung bình ở một femtocell:
thì UE đã thực hiện chuyển giao inter-femto (từ một (ff)
E [ x call ] 1 1 v(f)
(ff) = e (f) o : d (f) n =
femtocell đến một femtocell kề cận). Khi đó, thời n(ff) = (5)
gian chiếm tài nguyên kênh x(chf) của femtocell là E [ x res ] n call v (f)
n call
thời gian mà UE tiêu phí trong femtocell trước khi Nếu ở mỗi femtocell UE duy trì cuộc gọi liền
đi qua các ranh giới của femtocell, hoặc là thời gian mạch trong khi di chuyển, thì n = n(ff) là số femtocell
cho đến khi kênh của femtocell được giải phóng, mà UE di chuyển qua trong tiến trình duy trì cuộc
nói cách khác x(chf) = min $ x call , x(res . . Vì x(chf) là
(f) f)
gọi thành công. Khi đó từ (3) và (5) xác định thời
tối thiểu của hai biến tùy tiện x call , x(res
(f) f)
có phân gian chiếm kênh trung bình ở một femtocell khi có
bố mũ nên nó cũng có phân bố mũ với thông số thực hiện chuyển giao inter-femto (n > 1) được xác
(f) (f)
n ch = n call + v (f) , do đó, thời gian chiếm kênh của định bằng:
femtocell trung bình đối với cuộc gọi mới hoặc (f) 1 1 1 (f)
E [ x ch ] = = = E [ x call ]
(1 + n(ff) ) n call (1 + n)
(f) (f) (f)
cuộc gọi chuyển giao là: n call + v
4.4. Mạng hàng đợi mở của mạng femtocell
Hình 4. Mạng hàng đợi mở của mạng femtocell (gồm hai femtocell kề cận)
Chúng tôi đề xuất mạng hàng đợi gồm hai mô phỏng và tính các thông số hiệu năng: Thời gian
femtocell kề cận nhau để đảm bảo có chuyển giao lưu trú trung bình của cuộc gọi tại FAP 1 và FAP 2
inter-femto giữa chúng. Mỗi hàng đợi FAP có dạng (Residence Time, seconds): E[ x(res f)
], Thời gian đáp
M/M/1/C i(f) , trong đó C i(f) - kích thước hàng đợi - ứng trung bình (Response Time, seconds): E[ x(chf) ],
thể hiện dung lượng kênh tối đa mà FAP phân phối và tỷ lệ rớt cuộc gọi của lưu lượng class 3 (Drop
cho các cuộc gọi kết nối. Nguồn (Source) các cuộc rate). Kết quả mô phỏng và tính các thông số hiệu
gọi là tổng các cuộc gọi như công thức (1) có thể năng được đưa ra ở các bảng 1-8 và Hình 5 được
xuất hiện ở FAP1 hoặc FAP2 với xác suất 0.5. Mạng thực hiện theo ba kịch bản như sau:
có các cuộc gọi được chia ra 3 lớp (job class): class Kịch bản 1: Phân bố thời gian các cuộc gọi
(fn)
1 - các cuộc gọi mới với m - chỉ định tuyến trong đến (Interarrival Time Distribution): Mean = 2s; λ
hàng đợi, class 2 - các cuộc gọi chuyển giao với = 0.5 cho tất cả các loại cuộc gọi, thời gian phục vụ
- m(ff) định tuyến giữa FAP1 và FAP2, và class 3 - trung bình của các cuộc gọi giống nhau: Mean = 2s,
các cuộc gọi chuyển giao bị tràn m(fo) - bị FAP loại λ = 0.5, và C i(f) = 200. Thực hiện tăng tốc độ đến của
bỏ - chỉ định tuyến đến Sink. Cho rằng tốc độ phục tất cả các cuộc gọi, tốc độ phục vụ của các femtocell
vụ trung bình tất cả các loại cuộc gọi đều bằng n(f) không thay đổi.
. Sử dụng công cụ mô phỏng JMT 1.0.1 thực hiện
66 Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng 9 - 2017 Journal of Science and Technology
- ISSN 2354-0575
Bảng 1. Các giá trị của Response Time của FAP1 (seconds)
Bảng 2. Các giá trị của Response Time của FAP2 (seconds)
Bảng 3. Các giá trị của Drop Rate (class 3) của FAP1 (j/s)
Bảng 4. Các giá trị của Drop Rate (class 3) của FAP2 (j/s)
Nhận xét kết quả kịch bản 1: các bảng 1-4:
Trong khoảng các cuộc gọi ở các FAP1 và
FAP2 nhỏ hơn 200 thì FAP1 và FAP2 có đáp ứng
lớn nhất 405.619 sec (FAP1) và 409.304 sec (FAP2)
và tỷ lệ rớt cuộc gọi tăng tuyến tính của FAP1: từ
0.246 đến 0.381 và của FAP2: từ 0.246 đến 0.369.
Điều này cho thấy khi tốc độ phục vụ các cuộc gọi
của FAP1 và FAP2 bằng tốc độ đến của các cuộc gọi
đến thì tỷ lệ rớt cuộc gọi thấp nếu số cuộc gọi đến
FAP1 và FAP2 không vượt quá dung lượng kênh
phân phối (200). a)
Kịch bản 2: Phân bố thời gian các cuộc gọi
đến (Interarrival Time Distribution): Mean = 2s; λ
= 0.5 cho tất cả các loại cuộc gọi, thời gian phục vụ
trung bình của các cuộc gọi giống nhau: Mean = 2s,
λ = 0.5, và C i(f) = 200. Thực hiện chỉ tăng tốc độ đến
của các cuộc gọi tràn j/s (class 3), tốc độ phục vụ
của các femtocell không thay đổi, thì tỷ lệ rớt cuộc
gọi tăng (Hình 5): (13)-(14).
b)
Hình 5. Drop rate của các femtocell trong kịch bản 2
Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng 9 - 2017 Journal of Science and Technology 67
- ISSN 2354-0575
Nhận xét kết quả kịch bản 2, Hình 5 (a)- đến (Interarrival Time Distribution): Mean = 2s; λ
(b): = 0.5 cho tất cả các loại cuộc gọi, thời gian phục vụ
Khi tăng tốc độ đến của các cuộc gọi chuyển trung bình của các cuộc gọi giống nhau: Mean = 2s,
giao tràn giữa các femtocell, tỷ lệ rớt cuộc gọi tăng λ = 0.5, và C i(f) = 100. Thực hiện chỉ tăng tốc độ đến
lên ở các FAP1 và FAP2. của các cuộc gọi chuyển giao j/s (class 2), tốc độ
Kịch bản 3: Phân bố thời gian các cuộc gọi phục vụ của các femtocell không thay đổi.
Bảng 5. Các giá trị Response Time của FAP1 (seconds)
Bảng 6. Các giá trị Response Time của FAP2 (seconds)
Bảng 7. Drop rate ở FAP1 (j/s)
Bảng 8. Các giá trị Drop rate ở FAP2 (j/s)
Nhận xét kết quả kịch bản 3, các bảng 5-8: trạng thái và mạng hàng đợi mở gồm các hàng đợi
Trong khoảng các cuộc gọi ở các FAP1 và M/M/1/C i(f) để mô phỏng và tính một số thông số
FAP2 nhỏ hơn 200 thì FAP1 và FAP2 có đáp ứng hiệu năng của femtocell đối với chuyển giao inter-
lớn nhất 405.840 sec (FAP1) và 407.402 sec (FAP2) femto trong điều kiện mạng femtocell mật độ cao
và tỷ lệ rớt cuộc gọi tăng tuyến tính của FAP1: từ khi các vùng phủ sóng của các femtocell chồng lấn
0.247 đến 0.255 và của FAP2: từ 0.246 đến 0.255. nhau, là một trong những giải pháp có thể áp dụng
Điều này cho thấy sự tăng tốc độ đến của các cuộc trong nghiên cứu các cơ chế chuyển giao của mạng
gọi chuyển giao giữa FAP1 và FAP2 đảm bảo tỷ lệ femtocell mật độ cao. Các kịch bản mô phỏng và
rớt cuộc gọi ở mức thấp hơn so với sự tăng các cuộc các kết quả tính toán cho thấy tính hợp lý của mô
gọi tràn (kịch bản 2). hình đề xuất. Trong khuôn khổ của bài báo, chúng
tôi chỉ nêu ví dụ minh họa ứng dụng của mô hình
5. Kết luận hàng đợi và mạng hàng đợi cho trường hợp phân
Đề xuất mô hình hàng đợi M/M/1/C i(f) (dạng tích hiệu năng của femtocell với các lượng các cuộc
M/M/1/K) cho các femtocell (FAP) với CTMC gọi, trong đó có chuyển giao inter-femto.
68 Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng 9 - 2017 Journal of Science and Technology
- ISSN 2354-0575
Tài liệu tham khảo
[1]. Sungkwan Youm, Jai-Jin Jung, Youngwoong Ko, and Eui-Jik Kim, “Resource Efficient Handover
Strategy for LTE Femtocells”, Hindawi Publishing Corporation International Journal of Distributed
Sensor Networks Volume 2015, Article ID 962837, 8 pages http://dx.doi.org/10.1155/2015/962837.
[2]. Tijane Fatima Zohra BADRI, SAADANE Rachid, Mohammed Wahbi, and Mbarki Samir,
“Handover Management Scheme in LTE Femtocell Networks”. International Journal of Computer
Science & Information Technology (IJCSIT) Vol 5, No 3, June 2013.
[3]. K. Dimou, M. Wang, Y. Yang, M. Kazmi, A. Larmo, J. Pettersson, W. Muller, and Y. Timner,
“Handover within 3GPP LTE: Design Principles and Performance,” in Vehicular Technology
Conference Fall (VTC 2009-Fall), 2009 IEEE 70th, September 2009, pp. 1–5.
[4]. A. Abdelnasser, E. Hossain, D.I. Kim, Clustering and resource allocation for dense femtocells in
a two-tier cellular OFDMA network, IEEE Trans. Wirel. Commun. 13 (3) (2014) 1628–1641. http://
dx.doi.org/10.1109/TW.2014.011614.131163.
[5]. A. Hatoum, R. Langar, N. Aitsaadi, R. Boutaba, G. Pujolle, Cluster-based Resource Management
in OFDMA Femtocell Networks with QoS Guarantees, IEEE Trans. Veh. Technol. 63 (5) (2014)
2378–2391. http://dx.doi.org/10.1109/TVT.2013.2290125.
[6]. Wei LI, Tao SU, Wei ZHENG, Xiangming WEN, “Clustering Based Resource Allocation for
Inter-femtocell Interference Management”. Journal of Computational Information Systems 8: 4
(2012) 1457–1466. Available at http://www.Jofcis.com.
[7]. Jingyi Dai, Shaowei Wang, “Clustering-based Interference Management in Densely Deployed
Femtocell Networks”. Digital Communications and Networks 2(2016).
[8]. A. Hatoum, N. Aitsaadi, R. Langar, R. Boutaba, G. Pujolle, “FCRA: Femtocell Cluster-
Based Resource Allocation Scheme for OFDMA Networks”. IEEE International Conference on
Communications (ICC) (2011), pp.1-6 June.
[9]. A. Hatoum, N. Aitsaadi, R. Langar, R. Boutaba, G. Pujolle, “QoS-based Power Control and
Resource Allocation in OFDMA Femtocell Networks”.
[10]. Amr Abbelnasser, Ekram Hossain, and Dong In Kim, “Clustering and Resource Allocation
for Dense Femtocells in a Two-Tier Cellular OFDMA Network”. IEEE Transactions on wireless
communications, vol.13, NO.3, March 2014.
[11]. Nurul’Ain Amirrudin et. al. “Mobility Prdiction via Markov Model in LTE Femtocell”.
International Journal of Computer Applications (0975 – 8887) Volume 65– No.18, March 2013.
[12]. Wanod Kumar, Samreen Aamir, Sara Qadeer, “Performance Analysis of a Finite Capacity
Femtocell Network”, Mehran University Research Journal of Engineering & Technology, Volume
33, No. 1, January, 2014 [ISSN 0254-7821].
[13]. Mostafa Zaman Chowdhury and Yeong Min Jang, “Handover Management in High-dense
femtocellular Networks”, EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking.
20132013:6. https://doi.org/10.1186/1687-1499-2013-6. © Chowdhury and Jang; licensee Springer.
2013. Received: 1 November 2011. Accepted: 15 November 2012. Published: 7 January 2013.
USING THE QUEUE NETWORK ANALYSES THE PERFORMANCE OF
FEMTOCELL NETWORKS DENSELY WITH THE TRANSMISSIONS
OF FEMTOCELL -TO- FEMTOCELL
Abstract:
Transmissions in 4G-LTE macocell-femtocell networks are of particular interest to research today,
especially the transmissions of femtocell-to-femtocell (inter-femto) in high density femtocell networks.
Solutions to improve Quality of Service (QoS) due to mechanism improvements (or transfer algorithms)
have been targeted by many researchers and carriers. This article proposes using models and queue
networks to analyze the performance of femtocell in meeting the transmission requirements.
Keywords: 4G-LTE, femtocell-to-femtocell transmission, queue network model.
Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng 9 - 2017 Journal of Science and Technology 69
nguon tai.lieu . vn
