Nâng cao chất lượng điều khiển cuộc gọi trong hệ thống thông tin di động CDMA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

1. CHƯƠNG 1: ĐIỀU KHIỂN THÂM NHẬP CUỘC GỌI TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TẾ BÀO CDMA

1.1. Tổng quan đề tài

1.2. Nghiên cứu gần đây

1.3. Vấn đề cần giải quyết đề tài

1.4. Hệ thống thông tin di động CDMA

1.5. Ưu nhược điểm của kỹ thuật trải phổ và ứng dụng của nó

1.6. Yếu tố ảnh hưởng của môi trường truyền dẫn

1.7. Điều khiển công suất trong hệ thống tế bào CDMA

1.8. Điều khiển thâm nhập trong hệ thống tế bào CDMA

1.9. Điều khiển thâm nhập trong một số mạng thông tin di động 3G thực tế tại Việt Nam

1.10. Điều khiển thâm nhập dựa vào nhiễu

1.11. Thuật toán điều khiển thâm nhập

1.12. Ứng dụng logic mờ trong điều khiển thâm nhập cuộc gọi

1.13. Giới thiệu về hệ mờ

1.14. Mô hình điều khiển mờ

1.15. Ứng dụng hệ mờ trong điều khiển thâm nhập cuộc gọi

1.16. Chỉ tiêu đo lường về chất lượng dịch vụ liên quan đến thuật toán FA

1.17. Điều khiển thâm nhập cuộc gọi mờ có ưu tiên lưu lượng

1.18. Mô hình và thuật toán điều khiển thâm nhập cuộc gọi mờ có ưu tiên lưu lượng dựa trên cơ sở ưu tiên lưu lượng TP-FA

2. CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ VÀ XỬ LÝ THÂM NHẬP CUỘC GỌI MỜ

2.1. Đánh giá bằng thông hiệu dụng của cuộc gọi

2.2. Đánh giá thông tin di động của MS và dự trữ bằng thông hiệu dụng

2.3. Xử lý thâm nhập cuộc gọi mờ trên cơ sở ưu tiên lưu lượng

2.4. Mô phỏng bộ đánh giá bằng thông hiệu dụng của cuộc gọi

2.5. Mô phỏng bộ đánh giá thông tin di động của MS và dự trữ

2.6. Mô phỏng bộ xử lý thâm nhập cuộc gọi mờ

2.7. Kết luận chương II

3. CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN THÂM NHẬP CUỘC GỌI DỰA TRÊN CHỈ SỐ THIẾU DỤNG TÀI NGUYÊN CỦA LỚP LƯU LƯỢNG

3.1. Chỉ số thiếu dụng tài nguyên của lớp lưu lượng

3.2. Mô hình DFCAC

3.3. Sơ đồ khối thuật toán DFCAC

3.4. Sơ đồ thuật toán tìm cuộc gọi để ngắt và ngắt cuộc gọi

3.5. Sơ đồ khối hệ mờ quyết định ngắt cuộc gọi

3.6. Hàm thuộc 0 và Φ tương ứng với cuộc gọi Video (20%)

3.7. Hàm thuộc 0 và Φ tương ứng với cuộc gọi Data (60%)

3.8. Hàm thuộc 0 và Φ tương ứng với cuộc gọi Video (15%)

3.9. Hàm thuộc 0 và Φ tương ứng với cuộc gọi Data (55%)

3.10. Hàm thuộc biến đầu ra Dis. SLTЬເເǤ Video, Data trong hệ thống 3,75 MHz

3.11. Hình 3.2: Mô hình DFCAC

3.12. Hình 3.4: Sơ đồ thuật toán tìm cuộc gọi để ngắt và ngắt cuộc gọi

3.13. Hình 3.5: Sơ đồ khối hệ mờ quyết định ngắt cuộc gọi

4. CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN THÂM NHẬP CUỘC GỌI MỜ CÓ ƯU TIÊN LƯU LƯỢNG DỰA TRÊN CHỈ SỐ THIẾU DỤNG TÀI NGUYÊN

4.1. Sơ đồ khối thuật toán DP-FA

4.2. Mô phỏng bộ đánh giá bằng thông hiệu dụng của cuộc gọi

4.3. Mô phỏng bộ xử lý thâm nhập cuộc gọi mờ

4.4. Kết luận chương IV

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Tổng Quan Về Điều Khiển Cuộc Gọi CDMA Chất Lượng Cao

Chủ đề này tập trung vào việc nâng cao chất lượng cuộc gọi trong hệ thống thông tin di động CDMA. Sự phát triển của các dịch vụ viễn thông mới đòi hỏi các hệ thống di động phải liên tục cải tiến. Các hệ thống 3G và 4G đang dần hòa nhập, hướng tới tốc độ bit cao hơn. CDMA nổi lên như một phương thức đa truy nhập đầy hứa hẹn. Quản lý tài nguyên trở thành yếu tố then chốt, đặc biệt là khi phải đáp ứng nhiều lớp lưu lượng với các yêu cầu QoS (Quality of Service) khác nhau. Điều khiển cuộc gọi (CAC) đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ cho tất cả các kết nối đang hoạt động. Mục tiêu chính là cho phép số lượng lớn các yêu cầu dịch vụ mà vẫn đảm bảo QoS.

1.1. Tổng Quan Các Nghiên Cứu Gần Đây Về CDMA

Nhiều nghiên cứu gần đây tập trung vào điều khiển cuộc gọi CDMA do tính chất quan trọng của nó. Mạng CDMA có dung lượng mềm, tải lưu lượng biến động, môi trường truyền dẫn thay đổi và nhu cầu dịch vụ khác nhau, do đó phù hợp với việc áp dụng logic mờ (Fuzzy Logic) và mạng Neural. Các mô hình điều khiển cuộc gọi dựa trên logic mờ đã được giới thiệu, phân thành ba nhóm: đánh giá mức độ chiếm dụng tài nguyên và khả năng đáp ứng của hệ thống, suy giảm lượng tài nguyên cấp phát cho kết nối ưu tiên thấp, và tài nguyên là các kênh mã hóa trên cơ sở thay đổi tham số ngưỡng chuyển giao mềm.

1.2. Vấn Đề Cần Giải Quyết Trong Hệ Thống CDMA

Các mạng CDMA yêu cầu điều khiển công suất để giảm thiểu nhiễu và đảm bảo chất lượng cuộc gọi. Các yếu tố như fading đa đường và hiệu ứng gần-xa gây ảnh hưởng đến hiệu suất. Quản lý tài nguyên vô tuyến hiệu quả là rất quan trọng để tối ưu hóa thông lượng cuộc gọi và trải nghiệm người dùng. Các thuật toán điều khiển cuộc gọi phải thích ứng với sự thay đổi của môi trường vô tuyến và tải lưu lượng để duy trì QoS. Các mô hình QoS truyền thống không tính đến mức độ ưu tiên khác nhau của các loại dịch vụ khác nhau. Điều khiển cuộc gọi cần xem xét các yêu cầu dịch vụ đa dạng.

II. Các Thách Thức Ảnh Hưởng Chất Lượng Cuộc Gọi CDMA

Chất lượng điều khiển cuộc gọi trong hệ thống thông tin di động CDMA chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Việc hiểu rõ các yếu tố này là rất quan trọng để phát triển các giải pháp hiệu quả. Các yếu tố môi trường truyền dẫn, quản lý tài nguyên, và các giao thức điều khiển đều đóng vai trò quan trọng. Hiệu suất cuộc gọi CDMA có thể bị suy giảm bởi nhiễu, fading, và các hạn chế về băng thông. Điều quan trọng là phải có các phương pháp để giảm thiểu các tác động tiêu cực này và đảm bảo trải nghiệm người dùng tốt. Các yếu tố như nhiễu liên tế bào và hiệu ứng gần-xa cũng có tác động lớn đến chất lượng cuộc gọi.

2.1. Yếu Tố Môi Trường Truyền Dẫn Trong Mạng CDMA

Môi trường truyền dẫn vô tuyến gây ra nhiều thách thức. Hiện tượng fading đa đường, che khuất, và nhiễu ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu CDMA. Việc điều chế tín hiệu CDMA cũng bị ảnh hưởng bởi các hiệu ứng này. Cần có các kỹ thuật để chống lại các ảnh hưởng này và cải thiện độ tin cậy của kết nối. Các thuật toán quản lý nhiễu CDMA đóng vai trò quan trọng để giảm thiểu nhiễu từ các nguồn khác. Việc điều khiển công suất cũng giúp giảm thiểu nhiễu và cải thiện chất lượng cuộc gọi.

2.2. Quản Lý Tài Nguyên Vô Tuyến CDMA Vấn Đề Cốt Lõi

Quản lý tài nguyên vô tuyến là yếu tố then chốt trong hệ thống thông tin di động CDMA. Băng thông, công suất truyền tải, và mã là những tài nguyên hữu hạn cần được quản lý hiệu quả. Các thuật toán điều khiển cuộc gọi cần phân bổ tài nguyên một cách tối ưu để đáp ứng nhu cầu của nhiều người dùng. Việc tối ưu hóa cuộc gọi phụ thuộc vào việc sử dụng tài nguyên hiệu quả. Việc chuyển giao (handover) cũng cần được quản lý tốt để duy trì chất lượng cuộc gọi khi người dùng di chuyển giữa các tế bào.

III. Giải Pháp Nâng Cao Chất Lượng Điều Khiển Cuộc Gọi CDMA

Để nâng cao chất lượng điều khiển cuộc gọi trong hệ thống thông tin di động CDMA, cần có các giải pháp toàn diện. Các giải pháp này bao gồm các thuật toán điều khiển cuộc gọi thông minh, kỹ thuật quản lý tài nguyên vô tuyến tiên tiến, và các giao thức điều khiển hiệu quả. Việc sử dụng logic mờ (Fuzzy Logic) cho phép các hệ thống đưa ra quyết định dựa trên thông tin không chắc chắn. Các thuật toán tối ưu hóa cuộc gọi phải thích ứng với sự thay đổi của môi trường vô tuyến và tải lưu lượng. Các giải pháp cần tập trung vào giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi CDMA và cải thiện thông lượng cuộc gọi CDMA.

3.1. Ứng Dụng Logic Mờ Trong Điều Khiển Cuộc Gọi

Logic mờ cung cấp một phương pháp thực hiện xấp xỉ hiệu quả cho mô hình điều khiển cuộc gọi. Logic mờ cho phép giải quyết các vấn đề mang tính mơ hồ và thiếu chính xác. Trong hệ thống 3GPP, có bốn lớp ưu tiên dịch vụ: nền, tương tác, luồng và hội thoại. Các cuộc gọi có độ ưu tiên cao phải được chấp nhận thuận lợi hơn. Phương pháp đề xuất là mô hình điều khiển cuộc gọi mờ cho các mạng tế bào CDMA đa lớp dịch vụ trên cơ sở ưu tiên lưu lượng (TP-FAC). Điều này áp dụng nguyên tắc ưu tiên tham gia cho các cuộc gọi có độ ưu tiên cao.

3.2. Thuật Toán Ưu Tiên Lưu Lượng Cho Cuộc Gọi CDMA

Mô hình TP-FAC áp dụng nguyên tắc ưu tiên tham gia cho các cuộc gọi có độ ưu tiên cao. Khi tải lưu lượng của mạng còn thấp, tài nguyên mạng còn nhiều thì cuộc gọi của bất kỳ loại dịch vụ nào cũng có thể tham gia vào mạng. Ngược lại, khi tải lưu lượng cao, tài nguyên của mạng còn ít thì chỉ có các cuộc gọi thuộc loại dịch vụ có độ ưu tiên cao mới được tham gia vào mạng, các cuộc gọi thuộc dịch vụ có độ ưu tiên thấp sẽ bị chặn. Hiệu quả của mô hình này được đánh giá dưới các góc độ đảm bảo QoS cũng như sự tận dụng tài nguyên.

3.3. Điều Khiển Thâm Nhập Cuộc Gọi Dựa Trên Chỉ Số Chiếm Dụng Tài Nguyên

Đề tài cũng đề xuất một thuật toán ngắt các cuộc gọi có độ ưu tiên thấp đang hoạt động để dành tài nguyên phục vụ các cuộc gọi mới có độ ưu tiên cao hơn (DF-FAC) trong điều kiện tải lưu lượng của tế bào cao, tài nguyên của tế bào trở nên khan hiếm. Một thuật toán ngắt cuộc gọi có độ ưu tiên thấp đang hoạt động sẽ cung cấp tài nguyên cho các cuộc gọi mới có độ ưu tiên cao hơn. Hệ mờ quyết định ngắt cuộc gọi cũng được trình bày.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Logic Mờ Trong CDMA

Nghiên cứu sử dụng logic mờ để giải quyết vấn đề điều khiển cuộc gọi trong hệ thống thông tin di động CDMA. Mô hình điều khiển cuộc gọi mờ được xây dựng dựa trên các tham số như tải lưu lượng, tài nguyên sẵn có, và mức độ ưu tiên của dịch vụ. Các mô phỏng được thực hiện để đánh giá hiệu quả của mô hình đề xuất. Kết quả cho thấy mô hình điều khiển cuộc gọi mờ có thể cải thiện chất lượng cuộc gọi, giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi, và tăng thông lượng cuộc gọi. Việc áp dụng logic mờ mang lại nhiều lợi ích trong việc quản lý tài nguyên và đảm bảo QoS cho người dùng.

4.1. Đánh Giá Băng Thông Hiệu Dụng Của Cuộc Gọi

Nghiên cứu đánh giá băng thông hiệu dụng của các cuộc gọi để có thể đưa ra quyết định chấp nhận cuộc gọi chính xác hơn. Băng thông hiệu dụng phụ thuộc vào loại dịch vụ, chất lượng tín hiệu, và môi trường truyền dẫn. Việc đánh giá chính xác băng thông hiệu dụng giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và cải thiện trải nghiệm người dùng. Thông tin di chuyển của MS và dự trữ băng thông chuyển giao cũng được đánh giá.

4.2. Xử Lý Thâm Nhập Cuộc Gọi Mờ Dựa Trên Ưu Tiên Lưu Lượng

Xử lý thâm nhập cuộc gọi mờ dựa trên ưu tiên lưu lượng được thực hiện bằng cách sử dụng các luật suy diễn mờ. Các luật này xem xét các yếu tố như tải lưu lượng, tài nguyên sẵn có, và mức độ ưu tiên của dịch vụ để đưa ra quyết định chấp nhận hoặc từ chối cuộc gọi. Các luật hợp thành mờ của hệ suy diễn mờ xử lý thâm nhập cuộc gọi. Việc này giúp cải thiện chất lượng cuộc gọi và đảm bảo QoS cho người dùng.

4.3. Mô Phỏng Bộ Đánh Giá Băng Thông Hiệu Dụng

Mô phỏng bộ đánh giá băng thông hiệu dụng của cuộc gọi được thực hiện để kiểm tra tính hiệu quả của thuật toán. Các kết quả mô phỏng cho thấy thuật toán có thể đánh giá chính xác băng thông hiệu dụng và đưa ra quyết định chấp nhận cuộc gọi phù hợp. Các kết quả mô phỏng của bộ đánh giá thông tin di chuyển của MS và dự trữ băng thông cũng được thực hiện. Các kết quả mô phỏng bộ đánh giá băng thông sẵn dùng của hệ thống và bộ xử lý thâm nhập cuộc gọi mờ cũng được trình bày.

V. Mô Hình Điều Khiển Thâm Nhập CDMA Ưu Tiên Lưu Lượng

Mô hình điều khiển thâm nhập (CAC) dựa trên chỉ số chiếm dụng tài nguyên của lớp lưu lượng (DFCAC) được nghiên cứu. Phương pháp đề xuất một thuật toán ngắt các cuộc gọi có độ ưu tiên thấp đang hoạt động để dành tài nguyên phục vụ các cuộc gọi mới có độ ưu tiên cao hơn (DΡ-FເAເ) trong điều kiện tải lưu lượng của tế bào cao, tài nguyên của tế bào trở nên khan hiếm. Hệ mờ quyết định ngắt cuộc gọi cũng được trình bày.

5.1. Hệ Mờ Quyết Định Ngắt Cuộc Gọi Trong Mạng CDMA

Hệ mờ quyết định ngắt cuộc gọi được thiết kế để đưa ra quyết định ngắt các cuộc gọi có độ ưu tiên thấp khi tài nguyên khan hiếm. Hệ mờ này xem xét các yếu tố như tải lưu lượng, tài nguyên sẵn có, mức độ ưu tiên của dịch vụ, và tình trạng di chuyển của người dùng. Hệ mờ ngắt cuộc gọi và các tham số mô phỏng được trình bày.

5.2. Các Tham Số Mô Phỏng Trong Mô Hình Điều Khiển Cuộc Gọi

Các tham số mô phỏng được sử dụng để đánh giá hiệu quả của mô hình điều khiển thâm nhập cuộc gọi mờ ưu tiên lưu lượng dựa trên chỉ số chiếm dụng tài nguyên. Các tham số này bao gồm tải lưu lượng, số lượng người dùng, tốc độ di chuyển, và mức độ ưu tiên của dịch vụ. Kết nối cuộc gọi CDMA và các thông số liên quan có ảnh hưởng lớn đến kết quả mô phỏng.

5.3. Đánh Giá Dựa Trên Chỉ Số Chiếm Dụng Tài Nguyên

Việc đánh giá chất lượng cuộc gọi dựa trên chỉ số chiếm dụng tài nguyên cho phép phân tích các kết quả và các tham số ảnh hưởng đến việc ngắt cuộc gọi. Hình ảnh và sơ đồ khối thuật toán được sử dụng để minh họa phương pháp. Bảo trì cuộc gọi CDMA và tối ưu tài nguyên là quan trọng khi đánh giá hiệu quả của thuật toán.

VI. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Về Điều Khiển Cuộc Gọi CDMA

Các kết quả nghiên cứu về điều khiển thâm nhập cuộc gọi mờ trong hệ thống thông tin di động tế bào CDMA cho thấy tiềm năng lớn để cải thiện hiệu suất cuộc gọi CDMA. Các kết quả mới có thể áp dụng cho các hệ thống thông tin di động sử dụng công nghệ CDMA. Các kết quả này giúp các nhà sản xuất thiết bị có thể áp dụng các kết quả này cho các hệ thống thông tin di động sử dụng công nghệ CDMA. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp tiên tiến sẽ giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

6.1. Các Kết Quả Mới Của Nghiên Cứu

Luận án đã đạt được các kết quả mới về mô hình điều khiển cuộc gọi mờ và thuật toán ưu tiên lưu lượng. Các kết quả này cho thấy tiềm năng lớn để cải thiện chất lượng cuộc gọi CDMA, giảm tỷ lệ rớt cuộc gọi CDMA, và tăng thông lượng cuộc gọi CDMA. Nghiên cứu đã đóng góp vào việc phát triển các giải pháp tiên tiến cho hệ thống thông tin di động CDMA.

6.2. Các Kiến Nghị Nghiên Cứu Tiếp Theo

Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc tích hợp các giải pháp điều khiển cuộc gọi mờ với các công nghệ khác như thoại IP trên CDMA (VoIP over CDMA) và mạng 3G CDMA2000. Nghiên cứu cũng nên xem xét các yếu tố như bảo mật và khả năng mở rộng của hệ thống. Việc đánh giá hiệu quả của các giải pháp trong môi trường thực tế là rất quan trọng.