I. Tổng quan về mạng LTE
Mạng LTE (Long Term Evolution) là một bước tiến quan trọng trong công nghệ di động, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao và khả năng kết nối linh hoạt. Hiệu năng mạng LTE được cải thiện đáng kể so với các thế hệ trước, với tốc độ đỉnh lên đến 100 Mb/s cho đường downlink. Điều này cho phép người dùng truy cập Internet nhanh chóng và hiệu quả hơn. Tốc độ dữ liệu đỉnh phụ thuộc vào băng thông và số lượng anten sử dụng. Mạng LTE cũng hỗ trợ công nghệ MIMO (Multiple Input Multiple Output), giúp tăng cường khả năng truyền tải dữ liệu. Đặc biệt, quản lý tài nguyên trong mạng LTE là rất quan trọng, vì tài nguyên băng tần và kênh truyền đang ngày càng khan hiếm. Việc tối ưu hóa thuật toán lập lịch là cần thiết để phân bổ tài nguyên một cách hợp lý, đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người dùng.
1.1 Đặc điểm của mạng LTE
Mạng LTE có nhiều đặc điểm nổi bật, bao gồm tốc độ dữ liệu cao, độ trễ thấp và khả năng di động tốt. Tốc độ dữ liệu đỉnh có thể đạt 100 Mb/s trên đường downlink và 50 Mb/s trên đường uplink. Độ trễ trong mạng LTE được tối ưu hóa, với thời gian truyền kênh người dùng dưới 5 ms. Thông lượng người dùng cũng cao hơn gấp nhiều lần so với các thế hệ mạng trước, cho phép nhiều người dùng kết nối cùng lúc mà không làm giảm hiệu suất. Sự linh hoạt của băng thông và phổ tần số cũng là một yếu tố quan trọng, giúp mạng LTE có thể hoạt động trên nhiều dải tần khác nhau, từ 1.4 MHz đến 20 MHz.
II. Thuật toán lập lịch trong mạng LTE
Thuật toán lập lịch là một phần quan trọng trong việc quản lý tài nguyên mạng LTE. Các thuật toán này quyết định cách thức phân bổ tài nguyên cho người dùng, đảm bảo chất lượng dịch vụ và tối ưu hóa hiệu năng mạng LTE. Ba thuật toán chính được phân tích trong luận văn này là thuật toán xoay vòng (Round Robin), thuật toán chỉ thị chất lượng kênh truyền tốt nhất (Best CQI) và thuật toán cân bằng (Proportional Fair). Mỗi thuật toán có những ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến hiệu suất mạng và tốc độ truyền dữ liệu. Việc so sánh hiệu năng giữa các thuật toán này giúp xác định phương pháp tối ưu nhất cho từng kịch bản sử dụng.
2.1 Các thuật toán lập lịch
Thuật toán xoay vòng (Round Robin) là một trong những phương pháp đơn giản nhất, phân bổ tài nguyên một cách công bằng cho tất cả người dùng. Tuy nhiên, nó không tối ưu hóa chất lượng dịch vụ cho người dùng có điều kiện kênh tốt hơn. Ngược lại, thuật toán chỉ thị chất lượng kênh truyền tốt nhất (Best CQI) ưu tiên người dùng có chất lượng kênh tốt, giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu nhưng có thể dẫn đến sự không công bằng cho người dùng khác. Thuật toán cân bằng (Proportional Fair) cố gắng kết hợp giữa hai phương pháp trên, đảm bảo rằng tất cả người dùng đều nhận được một mức độ dịch vụ hợp lý trong khi vẫn tối ưu hóa hiệu suất mạng.
III. Kết quả mô phỏng
Kết quả mô phỏng cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các thuật toán lập lịch trong mạng LTE. Sử dụng chương trình mô phỏng LTE System Level Simulator, các kịch bản khác nhau đã được thử nghiệm để đánh giá hiệu năng thuật toán lập lịch. Kết quả cho thấy thuật toán Best CQI mang lại tốc độ truyền dữ liệu cao nhất trong điều kiện kênh tốt, trong khi thuật toán Proportional Fair cung cấp sự cân bằng tốt hơn giữa các người dùng. Đánh giá hiệu suất của các thuật toán này không chỉ giúp cải thiện chất lượng dịch vụ mà còn tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên mạng, điều này rất quan trọng trong bối cảnh tài nguyên mạng ngày càng khan hiếm.
3.1 So sánh hiệu năng giữa các thuật toán
Khi so sánh hiệu năng giữa các thuật toán lập lịch, thuật toán Best CQI cho thấy hiệu suất vượt trội trong các kịch bản có điều kiện kênh tốt. Tuy nhiên, trong các tình huống có nhiều người dùng và điều kiện kênh không đồng đều, thuật toán Proportional Fair lại thể hiện sự ưu việt hơn. Điều này cho thấy rằng việc lựa chọn thuật toán lập lịch phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho tất cả người dùng trong mạng LTE. Kết quả mô phỏng cũng chỉ ra rằng việc tối ưu hóa thuật toán lập lịch có thể cải thiện đáng kể hiệu năng mạng LTE, từ đó nâng cao trải nghiệm người dùng.
