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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.