I. Giới thiệu tổng quan
Mạng vô tuyến mật độ cao (UDN) đang trở thành xu hướng quan trọng trong ngành viễn thông, đặc biệt là với sự phát triển của mạng 5G và 6G. Quản lý can nhiễu là một thách thức lớn trong môi trường này, nơi mà mật độ người dùng và thiết bị kết nối ngày càng tăng. Việc sử dụng lý thuyết trò chơi để tối ưu hóa quản lý can nhiễu trong UDN đã được nghiên cứu sâu rộng. Các mô hình mạng vô tuyến hiện tại thường gặp khó khăn trong việc tối ưu hóa hiệu suất mà không làm tăng quá nhiều chi phí tài nguyên. Do đó, việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa dựa trên lý thuyết trò chơi có thể mang lại hiệu quả cao trong việc tối ưu hóa tài nguyên và giảm thiểu can nhiễu.
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Với sự gia tăng không ngừng của lưu lượng dữ liệu và nhu cầu kết nối, việc phát triển các giải pháp quản lý can nhiễu trong UDN trở nên cấp thiết. Những thách thức như hiệu suất mạng và tối ưu hóa tài nguyên cần được giải quyết để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của người dùng. Việc áp dụng lý thuyết trò chơi để xây dựng các mô hình quản lý can nhiễu có thể giúp tối ưu hóa việc phân bổ tài nguyên, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng mạng. Các nghiên cứu hiện tại đã chỉ ra rằng việc kết hợp giữa tối ưu hóa và lý thuyết trò chơi có thể tạo ra những giải pháp hiệu quả hơn so với các phương pháp truyền thống.
II. Giải pháp tiềm năng cho UDN
Mạng vô tuyến mật độ cao (UDN) yêu cầu các giải pháp quản lý can nhiễu hiệu quả để đảm bảo hiệu suất mạng tối ưu. Việc áp dụng lý thuyết trò chơi trong quản lý can nhiễu đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới. Các giải pháp tiềm năng bao gồm việc sử dụng phân cụm và phân bổ tài nguyên một cách thông minh. Các mô hình mạng không dây hiện tại cần phải được cải tiến để có thể xử lý lượng lớn người dùng mà không làm giảm hiệu suất. Việc sử dụng các thuật toán tối ưu như thuật toán Hungarian cho phân bổ kênh truyền và các phương pháp phân bổ công suất dựa trên trò chơi Stackelberg có thể mang lại lợi ích đáng kể trong việc tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm thiểu can nhiễu.
2.1 Nghiên cứu kết hợp tối ưu hóa và lý thuyết trò chơi
Kết hợp giữa tối ưu hóa và lý thuyết trò chơi trong UDN đã cho thấy những kết quả khả quan. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu can nhiễu mà còn tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên. Các mô hình mạng khô và mạng không dây có thể được cải thiện thông qua việc phân tích các chiến lược hợp tác giữa các thiết bị trong mạng. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mạng mà còn giảm thiểu chi phí tài nguyên trong quá trình vận hành.
III. Phương pháp đề xuất dùng phân cụm và phân bổ tài nguyên
Trong nghiên cứu này, phương pháp phân cụm và phân bổ tài nguyên dựa trên lý thuyết trò chơi được áp dụng để giải quyết vấn đề can nhiễu trong UDN. Việc phân cụm các small cells thông qua một coalition game giúp giảm thiểu can nhiễu liên cells, từ đó nâng cao hiệu suất mạng. Sau đó, vấn đề phân bổ tài nguyên được chia thành hai bài toán phụ: phân bổ kênh truyền và phân bổ công suất. Việc sử dụng thuật toán Hungarian cho phân bổ kênh truyền và các thuật toán tối ưu tập trung và phân tán cho phân bổ công suất đã chứng minh hiệu quả trong việc tối ưu hóa năng lượng và thời gian xử lý.
3.1 Thiết kế bài toán tối ưu cho UDN
Bài toán tối ưu cho UDN được thiết kế nhằm tối đa hóa hiệu suất năng lượng và giảm thiểu can nhiễu. Việc phân bổ kênh truyền và công suất được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo rằng các tài nguyên vô tuyến được sử dụng hiệu quả nhất. Các phương pháp tối ưu hóa không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mạng mà còn tạo ra một mô hình bền vững cho các mạng trong tương lai. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng các phương pháp đề xuất có thể cải thiện đáng kể hiệu suất sử dụng năng lượng trong UDN.
IV. Kết quả mô phỏng trong UDN nhiều tầng và tích hợp vệ tinh
Kết quả mô phỏng cho thấy rằng các phương pháp tối ưu hóa dựa trên lý thuyết trò chơi có thể mang lại hiệu suất tốt hơn so với các phương pháp truyền thống trong UDN. Việc phân tích hiệu suất sử dụng năng lượng và thời gian thực thi cho thấy rằng các phương pháp phân cụm và phân bổ tài nguyên đề xuất đã chứng minh tính khả thi trong môi trường UDN. Đặc biệt, việc áp dụng mô hình tích hợp vệ tinh cũng cho thấy tiềm năng lớn trong việc mở rộng khả năng phủ sóng và giảm thiểu can nhiễu.
4.1 Phân tích hiệu suất sử dụng năng lượng
Phân tích hiệu suất sử dụng năng lượng trong UDN cho thấy rằng các phương pháp tối ưu hóa có thể giảm thiểu can nhiễu và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên. Kết quả cho thấy rằng việc phân bổ công suất và kênh truyền hiệu quả có thể nâng cao đáng kể hiệu suất năng lượng. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng dịch vụ mà còn giảm thiểu chi phí vận hành cho nhà cung cấp dịch vụ.
