Nghiên cứu cải tiến hiệu suất cấp phát kênh tần số mạng di động tế bào

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG



ĐỖ HỮU TRÍ


NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HIỆU SUẤT CẤP PHÁT KÊNH TẦN
SỐ MẠNG DI ĐỘNG TẾ BÀO

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy tính
Mã số: 62.52.70.10


TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT



HÀ NỘI - NĂM 2012
Công trình được hoàn thành tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn
thông

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Vũ Duy Lợi
2. TS. Bùi Thiện Minh

Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Quốc Bình

Phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Đình Việt

Phản biện 3: TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Học viện
họp tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào hồi 14 giờ ngày 24 tháng 8 năm 2012





Có thể tìm hiểu luận án tại các thư viện:
- Thư viện Quốc gia
- Thư viện Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

1
NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HIỆU SUẤT CẤP PHÁT KÊNH
TẦN SỐ MẠNG DI ĐỘNG TẾ BÀO
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Mt trong nhng xu hưng phát trin ca ngành công nghip máy
tính là tính di ng ngày càng tăng. Cùng vi kích c ưc thu nh, nhiu
máy tính cm tay ã có tc  mnh bng hoc hơn các máy tính  bàn.
Ngưi s dng có kh năng thit lp và duy trì mt phiên liên lc gia máy
tính vi máy tính khi di chuyn t nơi này sang nơi khác. Vi vic tích
hp công ngh thoi và thông tin s liu máy tính ngày nay càng thân thin
vi ngưi s dng và ưc coi là thit b di ng hoàn ho, ch cht trong
bt kỳ mng không dây nào.
Cùng vi s phát trin không ngng ca các h thng thông tin di
ng, vic liên lc ca các phn t mng vi nhau thông qua môi trưng
truyn dn vô tuyn t ra nhiu bài toán phi gii quyt, trong ó quan
trng nht là vn  s dng môi trưng này như th nào  t hiu qu

cao nht. Trưc nhng yêu cu ngày càng cao ca ngưi s dng dch v
v cht lưng, dung lưng, tính a dng ca dch v, tc  truyn d liu,
… vic nghiên cu, ng dng các công ngh và k thut tiên tin luôn là
nhng òi hi cp thit. Nhm làm tăng dung lưng mng, nhiu k thut
khác nhau ã ưc s dng như chia nh mng thành t bào, ch nh ph
tn mi, các thut toán a truy nhp, gán kênh ng,…c bit, trong iu
kin ngun tài nguyên vô tuyn cp cho mi mng là hu hn, vn  cp
phát các kênh tn s là mt trong nhng yu t quan trng có nh hưng
ti dung lưng và hiu sut hot ng ca mng.
Các công trình nghiên cu trưc ây ã ưa ra nhiu thut toán cp
phát kênh nhm làm ti a kh năng tái s dng ng thi gim ti mc
thp nht kh năng khoá kênh. Vic tip tc nghiên cu, phát trin các
thut toán cp phát kênh nhm m bo kênh tn s ưc s dng hiu qu,
áp ng các dch v a phương tin ngày càng a dng ang thc s là vn
 cp thit.
II. MỤC TIÊU LUẬN ÁN
Mc tiêu ca lun án là nghiên cu ci tin, nâng cao hiu sut hot
ng ca các thut toán cp phát kênh tn s trong mng di ng t bào.
C th là:
- Nghiên cu, h thng hóa, phân loi các thut toán cp phát kênh
tn s trong mng di ng t bào; phân tích, so sánh, ánh giá ưu, nhưc
im ca các thut toán.
- Nghiên cu sâu thut toán cân bng ti ng s dng mưn kênh
chn lc và thut toán cp phát kênh thích nghi trong mng di ng t bào;
phân tích, ánh giá hiu qu hot ng ca các thut toán trên  t ó 
xut mt s im ci tin nhm tái s dng ngun tài nguyên mt cách
hiu qu.
2
-  xut mt s ci tin trong thut toán cân bng ti ng s dng
mưn kênh chn lc và thut toán cp phát kênh thích nghi; thc hin mô

phng, kim chng, ánh giá hiu qu hot ng ca các  xut bng
chương trình máy tính.
III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp nghiên cu  ây là kt hp nhun nhuyn gia nghiên
cu lý thuyt v kin trúc, nguyên tc hot ng cũng như cơ ch cp phát
kênh tn s ca mng di ng t bào vi vic mô phng bng chương trình
máy tính  kim chng, ánh giá hiu qu hot ng ca các  xut, ci
tin cp phát kênh tn s trong mng di ng t bào.
IV. ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN
1- H thng hóa, phân loi các thut toán cp phát kênh trong mng
di ng t bào; phân tích, ánh giá, so sánh ưu nhưc im ca các thut
toán.
2- Ci tin thut toán cân bng ti ng vi mưn kênh chn lc và
thut toán gán kênh thích nghi  nhng ni dung sau ây:
2.1 - Xây dng phương pháp cu hình nhóm compact ca mt ô có
nhu cu mưn kênh, c bit là trong các trưng hp có ô  tâm ca mi
nhóm,  biên ca mng và  biên ca hai nhóm và  biên ca nhiu nhóm
compact.
2.2 - Nghiên cu, xác nh s lưng kênh mà mt ô có nhu cu cn
mưn (X) và mi quan h gia s kênh có th mưn ưc và s kênh cn
khóa  ô ng kênh.
2.3 - Nghiên cu, xác nh s lưng kênh có th cho mưn (Y) và
iu kin cn tha mãn khi cho mưn Y kênh.
2.4 - Nghiên cu  xác nh chính xác to  ô phi khóa ng kênh
khi mt ô cho mưn kênh; giá tr ngưng lnh ưc tính toán li sau mi
ln khoá ng kênh góp phn làm tăng s lưng kênh ca mt ô có th cho
mưn.
2.5 - Nghiên cu, xác nh th t ưu tiên khi cho mưn kênh  tăng
s lưng kênh có th cho mưn và gim  phc tp ca thut toán
2.6 - M rng kh năng tham gia cp phát kênh ca các ô lân cn ca

mt ô có nhu cu cp phát kênh.
3- Thc hin mô phng bng chương trình máy tính  kim chng
thut toán ci tin, ưu vit hơn so vi thut toán cân bng ti ng vi
mưn kênh chn lc và thut toán gán kênh thích nghi.
V. BỐ CỤC LUẬN ÁN
Ngoài phn M u và Kt lun, lun án gm 5 chương. Chương 1
gii thiu tng quan v mng t bào: s phát trin, khái nim t bào và cp
phát, s dng kênh trong mng t bào, tái s dng kênh và ánh giá hiu
sut ca các thut toán cp phát kênh. Chương 2 trình bày mt cách h
thng v các thut toán cp phát kênh, bao gm: phân loi các thut toán
3
cp phát kênh (cp phát kênh c nh, cp phát kênh ng, cp phát kênh
lai); ánh giá, so sánh ưu nhưc im ca các thut toán. Chương 3 trình
bày chi tit thut toán cân bng ti ng vi mưn kênh chn lc và thut
toán cp phát kênh thích nghi; ánh giá, so sánh ưu nhưc im ca các
thut toán; t ó  xut mt s ni dung c th cn ci tin. Chương 4 
xut thut toán cp phát kênh tn s mi trên cơ s ci tin thut toán cân
bng ti ng vi mưn kênh chn lc và thut toán cp phát kênh thích
nghi. Chương 5 trình bày chương trình máy tính và kt qu mô phng các
ni dung ci tin ưc  xut ti chương 4.
VI. TÓM TẮT LUẬN ÁN
Chương 1. Giới thiệu tổng quan
1.1 Sự phát triển của mạng di động tế bào
Mng thông tin di ng t bào ã tri qua 3 th h: 1G, 2-2.5G và 3G.
H thng th h th nht 1G là các h thng di ng tương t, ưc thit
k  truyn ti thoi. Th h 2 (2-2.5G) s dng công ngh s. H thng
th h 3 (3G) áp ng áng k phn thiu ht ca các tiêu chun th h hai
hin có, c v loi hình dch v và tc  truy nhp. H thng di ng s
hin ti ưc thit k ti ưu cho thông tin thoi, trong khi ó h thng 3G
chú trng n kh năng truyn thông a phương tin.

1.2 Cấp phát kênh và tái sử dụng kênh
Khái niệm tế bào
Khái nim t bào xut phát t các h thng mng ca Bell theo chun
AMPS năm 1979, ó là mt kin trúc mng ưc t hp t các ô hình lc
lăng (Hình 1.1-a). Mi ô có mt trm gc cung cp các kênh tn s cho các
thit b di ng. Trm gc trong AMPS ưc coi là mt ô. Mi ô ưc liên
kt vi trung tâm chuyn mch MSC có vai trò iu khin các cuc gi,
hot ng như mt cng  kt ni vi mng khác.






Hình 1.1: a) Kin trúc mng di ng b) Nhóm compact gm 7 ô, i=2,j=1
Bt u t bt kỳ ô nào, di chuyn i ô theo hưng bt kỳ mt trong
sáu hình lc lăng bên cnh ca ô ó, i hưng ngưc chiu kim ng h
60  và di chuyn j ô (Hình 1-b). Ô ích là ô ng kênh gn nht vi ô
ban u. i vi mi ô, có hai tp hp ca 6 ô ng kênh gn nht, tuỳ
thuc vào vic di chuyn theo chiu kim ng h và ngưc chiu kim ng
h. Bng cách lp li mô hình này, các cm các ô ưc hình thành, trong
ó mi ô ưc biu din tp hp các kênh tn s khác nhau. Mt cm các
4
ô như vy ưc gi là một tổ hợp ô cố định (compact pattern). S ô trong
mt t hp ô c nh ưc tính bi công thc N=i
2
+ ij + j
2
.
Cấp phát kênh

Ph tn s ưc chia thành tp các kênh vô tuyn riêng bit.  chia
ph tn s thành các kênh như vy, nhiu k thut như phân chia theo tn
s (FD), phân chia theo thi gian (TD), hoc phân chia theo mã (CD) ưc
s dng. Trong FD, ph tn s ưc chia thành các băng tn riêng bit,
trong khi ó  TD mi mt cuc gi ưc phát trên tn s chung nhưng
theo các khong thi gian khác nhau. Khong thi gian này  bé  ngưi
s dng không thy có s ri rc khi nghe ngưi khác nói. Trong CD, các
kênh ưc phân bit nh s dng các thut toán iu ch theo mã khác
nhau.
Tái sử dụng kênh
Coi S
i
(k) là tp th i các thuê bao mà có th liên lc vi nhau bng
vic cùng s dng tn s k. Do nhng c tính vt lý ca môi trưng song
vô tuyn, cũng tn s k này có th ưc tái s dng ng thi bi tp th j
khác nu thuê bao ca tp i và j cách nhau mt khong áng k. Tt c các
thuê bao mà s dng cùng tn s như vy ưc coi là các tập đồng kênh
hoc gi theo cách ơn gin là đồng kênh. Khong cách nh nht mà các
tập đồng kênh có th ưc tái s dng vi nhiu gây ra có th chp nhn
ưc gi là “khoảng cách tái sử dụng đồng kênh”. Khong cách nh nht
m bo rng mc t s tín hiu trên nhiu (SIR)  mi tp ng kênh ln
hơn mt ngưng xác nh (SIR
min
).
1.3 Đánh giá hiệu suất thuật toán cấp phát kênh
Hiu sut (performance) là khái nim tng quát xác nh chất lượng
hoạt động ca mt h thng - xét t góc  ca ngưi s dng - v  sn
sàng (availability), tính hiu qu (effectivity),  tin cy (reliability) và 
an toàn (security) ca h thng ó. Có 3 phương pháp ánh giá hiu sut:
a) Mô hình hóa s dng các công c toán hc, còn gi là mô hình hóa gii

tích (analytical modeling); b) Mô hình hóa s dng chương trình máy tính
(simulative modeling); và c) o thc t (Measurement).
Trong mng di ng t bào, mt s  o hiu sut quan trng là: (a)
 mc cuc gi: xác sut t chi cuc gi, xác sut rt cuc gi, thi gian
tr cho thit lp cuc gi, thi gian tr chuyn giao, … (b)  mc tín hiu:
cưng  tín hiu thu ưc, nhiu xuyên kênh, t sut sóng mang - nhiu
trên tp âm CIR,
Trong khuôn kh lun văn,  o hiu sut  mc cuc gi ưc xác
nh là yu t chính ánh giá hiu qu hot ng ca các thut toán cp
phát kênh trong mng di ng t bào. Ngoài ra, mt s  o khác ưc s
dng trong quá trình phân tích, ánh giá, so sánh và ci tin các thut toán
cp phát kênh là: (a) S kênh cn cp phát (ln nht) ca các thuê bao
ưc áp ng; (b) S ô ng kênh phi khóa (nh nht) khi thc hin cp
5
phát kênh; (c) (Tăng cưng) kh năng tham gia cp phát kênh ca các ô
lân cn ca ô có nhu cu cp phát kênh; (d) Th t ưu tiên cp phát kênh
( làm gim xác sut rt cuc gi).
Chương 2. Các thuật toán cấp phát kênh
2.1 Tổng quan về các thuật toán cấp phát kênh
Có 3 nhóm thut toán cp phát kênh chính sau ây: a) Cp phát kênh
c nh FCA (Fixed Channel Allocation); b) Cp phát kênh ng DCA
(Dynamic Channel Allocation); và c) Cp phát kênh lai HCA (Hybrid
Channel Allocation).
2.2 Các thuật toán cấp phát kênh cố định FCA [2, 5].
Trong cp phát kênh c nh FCA, các ô ưc thit lp và các kênh
ưc gán c nh cho v trí các ô; các tp kênh tn s này s không thay
i tr khi cn cu hình li cho mt giai on mi. Các ô s ch s dng
tp kênh ã ưc gán.
2.3 Các thuật toán cấp phát kênh động DCA [5, 8, 9, 10].
Trong DCA, các kênh ri ưc lưu gi tp trung ti mt trung tâm

(central pool). Khi có mt yêu cu kênh t mt trm gc, MSC chn kênh
thích hp mà cho hiu qu cao nht có tính n các ràng buc v nhiu tín
hiu. Các kênh ưc gán trong sut thi gian din ra cuc gi, sau khi
cuc gi kt thúc, kênh ưc tr li cho trung tâm hoc tái cp phát cho
thuê bao trong cùng ô mà ã iu khin kênh này trưc ó.
2.4 Các thuật toán cấp phát kênh lai HCA
Các thut toán cp phát kênh lai HCA là s kt hp gia FCA và
DCA. Trong HCA, tng s kênh ri ưc phân chia thành tp hp các
kênh c nh và tp hp các kênh ng. Tp hp các kênh c nh ưc ưu
tiên gán cho các yêu cu theo thut toán FCA trong mi trưng hp. Tp
hp các kênh ng ưc gán cho tt c các yêu cu cp phát kênh trong h
thng. Khi có mt yêu cu cp phát kênh và các kênh thuc tp hp kênh
c nh không còn kênh nào ri thì kênh ri thuc tp hp kênh ng s
ưc gán cho yêu cu ó tuân th bt c thut toán cp phát kênh ng c
th nào ó.
2.5 Đánh giá, so sánh FCA và DCA [3]
FCA

DCA



Hi
u qu h
ơ
n khi t
i l
ưu lư
ng

ln
 Không mm do trong cp
phát kênh
 Phn ng nhy cm vi thi
gian và s thay i thành phn
ca ti
 T sut buc kt thúc cuc gi
cao



Hi
u qu h
ơ
n khi t
i l
ư
u l
ư
ng nh

 Mm do trong cp phát kênh
 Mc  tái s dng kênh không
luôn luôn là cao nht
 T sut buc kt thúc cuc gi thp
6



 phc tp tính toán thp

  tr thit lp cuc gi thp
  phc tp thc hin thp
 Ti iu khin báo hiu thp
 Thc hin iu khin tp trung




 phc tp tính toán cao

  tr thit lp cuc gi t trung
bình n cao
  phc tp thc hin t trung bình
n cao
 Ti iu khin báo hiu t trung
bình n cao
 Thc hin iu khin tp trung,
không tp trung, phân tán ph thuc
vào thu
t toán c th

2.6 Kết luận
Các thut toán DCA thc hin tt hơn trong trưng hp mt  lưu
lưng thp. Các thut toán FCA ci tin có hiu sut cao hơn trong trưng
hp ti lưu lưng ln. Các thut toán DCA s dng kênh hiu qu hơn và
i vi cùng t l khóa kênh, các cuc gi buc phi chm dt (rt cuc
gi) ca thut toán DCA thp hơn so vi các thut toán FCA cơ bn. Tuy
nhiên, cp phát kênh gn ti ưu òi hi thông tin cn trao i rt ln vì s
dng các thut toán cp phát tp trung. iu ó có nghĩa là các thut toán

này không thích hp i vi các mng ln. Các thut toán DCA phân tán
vi vic hn ch truyn thông gia các ô ã làm thông tin trao i gim i
nhưng li dn n hiu sut cp phát gim. Các thut toán này ưc 
sut cho các h thng t bào ô nh vì cu trúc ô cho phép chia s thông tin
gia các ô b nh hưng bi nhiu ít và không phi chu giám sát ti mi
trm gc. i vi các h thng ô ln, thut toán FCA vi mưn kênh cho
kt qu tt và  phc tp tính toán thp hơn DCA. Tuy nhiên, các thut
toán FCA này li áp dng vic iu khin tp trung ti MSC, mc dù
chúng kém phc tp hơn các thut toán DCA nhưng vn cn thit duy trì
vic cp nht thông tin trên toàn mng di ng dn n vic phn hi chm
và ti tín hiu ln.
Chương 3. Thuật toán cân bằng tải động với mượn kênh chọn lọc và
phiên bản cải tiến
3.1 Thuật toán cân bằng tải động với mượn kênh chọn lọc
Mô hình hệ thống và giả thiết
a) Xác định nhóm compact
Mi ô ưc cp phát mt tp kênh C, tp kênh này li ưc tái s
dng trong ô khác vi khong cách   nhiu ng kênh gây ra là không
áng k (khong cách tái s dng ng kênh). Hai tham s i và j ưc gi
là các tham s shift: bt u t bt kỳ ô nào, di chuyn i ô theo hưng bt
kỳ mt trong sáu hình lc lăng bên cnh ca ô ó, i hưng ngưc chiu
kim ng h 60  và di chuyn j ô; ô ích là ô ng kênh gn nht vi ô
ban u. Bng cách lp li mô hình này, các cm các ô ưc hình thành,
trong ó mi ô ưc cp phát tp hp các kênh khác nhau. Mt cm các ô
7
như vy ưc gi là mt nhóm Compact; s ô trong nhóm Compact tính
bi công thc N=i
2
+ ij + j
2

[4].
b) Phân lớp ô
Mi ô ưc cp phát mt tp C kênh; mt ô ưc phân lp là nóng
hoc lnh ph thuc vào độ lạnh d
c
ca nó ưc xác nh bi t s gia s
kênh ri và C, d
c
= s kênh ri/C. Nu d
c
nh hơn hoc bng mt ngưng
xác nh h thì ó là ô nóng, ngưc li s là ô lnh. Vic xác nh h ph
thuc vào trung bình các cuc gi n và t l các cuc gi b chm dt ca
toàn mng.
c) Phân lớp thuê bao trong ô
Thuê bao trong ô ưc phân lp thành mt trong 3 loi: mới, rời ô
hoc khác. Thuê bao là mới nu nó  trong ô trong nh hơn mt khong
thi gian τ. Thuê bao rời ô là thuê bao bên trong vùng bóng và ang nhn
cưng  tín hiu gim dn t trm gc ca ô A trong khong thi gian
cui cùng ∝. Thuê bao không phi là mi hoc ri ô s ưc phân thành
lp khác.
Cơ chế cân bằng tải động
a) Nguyên tắc hoạt động
Mt ô lnh không th mưn kênh và tương t, ô nóng không th cho
mưn kênh. Các thuê bao ri ô nóng có th t ưu tiên cao nht trong vic
mưn kênh. Khi mt ô tr nên nóng và cn phi mưn kênh, kênh ưc
mưn t các ô lnh và ưc lưu trong tp kênh có sn ca ô mưn gi là
tập kênh mượn, trong nhng iu kin nht nh, các kênh này ưc tái
gán cho các thuê bao ri ô và kênh mà thuê bao ri ô ã s dng trưc ây
s ưc tr li cho tp kênh có sn ca ô, do vy tp kênh ca ô nóng luôn

ưc cp nht b sung. Khi mt kênh ã ưc mt ô lnh mưn,  tránh
nhiu ng kênh vi ô mưn thì kênh này phi b khoá không ch  ô cho
mưn mà còn  các ô ng kênh ca ô cho mưn mà không ng kênh vi
ô mưn.
b) Cơ chế mượn kênh
- iu kin mưn kênh: Mt ô nóng ch mưn kênh t các ô lnh
thích hp trong nhóm compact ca nó. Có 3 tham s xác nh mc 
thích hp ca mt ô lnh L  cho mưn kênh:
a)  lnh d
c
(L): T s gia kênh ri ca ô L trên tng s kênh ã
cp phát cho ô L. Ô càng lnh càng thích hp trong vic cho mưn kênh.
b) Gn D(B,L): Khong cách gia ô mưn kênh B và ô cho mưn L.
c) Ô nóng ng kênh H(B,L): S ô nóng ng kênh vi ô cho mưn
kênh L mà không ng kênh vi ô mưn B.
- Tiêu chun mưn kênh: Ô L là ô có kh năng cho mưn tt nht
nu hàm F(B,L) ca nó t giá tr ln nht.
- Xác nh s kênh cn mưn:  lnh trung bình ca mng ký hiu
là d
c
avr
ưc tính bng trung bình cng ca  lnh ca tt c các ô d
c
mt
8
cách nh kỳ. Gi s s lưng kênh ri trong ô nóng là h.C; X là s lưng
kênh mà nó cn mưn t các ô lnh ưc xác nh như sau: X= C.(d
c
avr
-

h)
c) Thuật toán mượn kênh
(1) Khi to: MSC gi các bn tin yêu cu n các trm BTS  thu
thp và tính toán các thông s cn thit.
- Ti MSC: tính các thông s H[i,j], d
c
,

h, X;
- Ti các BTS: s dng các tham s C, p, d
c
, h  tính thông s r; mi
ô nóng tính giá tr NumDepart[i].
(2) Nhn giá tr NumDepart[i].
(3) La chn các ô lnh lân cn có giá tr NumDepart[i] khác 0; sp
xp các ô theo th t gim dn ca giá tr F(B,L).
(4) Vi mi ô trong danh sách trên, thc hin mưn kênh cho n khi
s kênh mưn bng NumDepart[i]; khóa kênh cho mưn  các ô ng
kênh vi L nhưng không ng kênh vi B.
(5) Thc hin bưc (4) cho n khi s kênh cn mưn ưc mưn .
(6) Tính F(B,L) cho tt c các ô lnh còn li trong t hp ô c nh,
nghĩa là tr các ô lnh ã x lý trong các bưc (3), (4), (5).
(7) Mưn kênh  ô có giá tr F(B,L) ln nht; khóa kênh cho mưn 
các ô ng kênh vi L nhưng không ng kênh vi B; tính li F(B,L) vi
giá tr mi d
c
.
(8) Thc hin bưc (7) cho n khi s kênh cn mưn ưc mưn .
d) Thuật toán tái gán kênh
Thut toán gán kênh ưu tiên các yêu cu (cp phát) kênh da theo

lp mà chúng thuc vào. Có 4 lp yêu cu kênh:
- Lp 1 là các yêu cu chuyn giao t các thuê bao i qua vùng biên
ca các ô. Có mc ưu tiên cao nht  nhn kênh.
- Lp 2 là các yêu cu kênh phc v thit lp cuc gi; có mc ưu
tiên th 2.
- Lp 3 là các yêu cu dành cho tái gán kênh. Có 2 kiu tái gán kênh:
a) kiu 1 là vic tái gán mt kênh a phương cho mt thuê bao “mi”
hoc thuê bao “khác” mà ang s dng mt kênh i mưn, nu kênh a
phương này không tha mãn yêu cu ca lp 1 và 2; b) kiu 2 là tái gán
mt kênh ã mưn cho thuê bao ang ri ô mà ang s dng kênh a
phương, nu kênh ã mưn không tha mãn các yêu cu ca lp 1 và 2.
Yêu cu lp 3 là dành cho tái gán kênh kiu 1.
- Lp 4 là các yêu cu dành cho tái gán kênh kiu 2.
Trong trưng hp có nhiu yêu cu ca cùng mt lp, thut toán s
la chn ngu nhiên mt thuê bao  nhn kênh.
Đánh giá thuật toán cân bằng tải động qua mô hình Markov
S
i
là trng thái ca mt ô vi i là s kênh ang ưc s dng, hoc là
cp cho yêu cu kênh ca thuê bao ti ch, hoc là cho ô nóng khác mưn.
9
Nu
(
)
1
i h C
< −
 
 
thì ó là ô lnh, nu

(
)
1
i h C
< −
 
 
thì ó là ô nóng. i vi
mt ô  trng thái lnh (tương ng là  trng thái nóng), xác sut chuyn
i v phía trưc là p
f
, nghĩa là trng thái thay i khi cp mt kênh ri
cho mt yêu cu kênh (tương ng là p
’
f
), và chuyn i ngưc li là p
r
,
nghĩa là trng thái thay i khi mt kênh bn ưc gii phóng (tương ng
là p
’
r
).
Quá trình n, quá trình mưn kênh và quá trình x lý cuc gi trong
mi ô tuân th phân b Poisson. Gi tc  n ca các yêu cu kênh ni
b là λ
i
, (1≤i≤4), tc  n ca các yêu cu mưn kênh là λ
’
, thi gian

trung bình din ra cuc gi trong ô là 1/.
P
i
là xác sut ca trng thái S
i
vi l

=p
f
/p
r
và l
’

=p
’
f
/p
’
r
.





≤<−
−≤≤
=
−−−

CiChPll
ChiPl
P
ChiCh
i
i
)1(:
)1(0:
0
))1((')1(
0
(3.3)







−
−
+
−
−
=
−
+−
'
'
')1(

1)1(
0
1
1
1
1
1
l
l
ll
l
l
P
hC
Ch
Ch
(3.4)
Xác sut t chi cuc gi ca ô là:
0
')1(
PllP
hCCh
C
−
=

(3.5)

P
h

là xác sut trng thái tr nên nóng ca mt ô:


0
'
)1('
)1(
)1(
1
1
P
l
l
lPp
hC
C
Chi
Ch
ih






−
−
==
+
−=

−
∑

(3.6)

Xác sut t chi cuc gi tăng khi yêu cu cp phát kênh tăng, t
bin trong khong λ t 0,7-0,9. c bit, xác sut t chi cuc gi là nh
nht khi yêu cu cp phát kênh ni b xp x bng yêu cu cho mun kênh.
Ngưng h ưc xác nh bi h:
( )
'( 1)
(1 )
'
(1 ) 1 '
(1 ) '
'
6 6
0
1
1
1 1
1 1
(1 )
hC
h C
h
h C hC
h C
b
i i

i h h
i
l
l
l
p
l l
l l
l l
p p p
+
−
− +
−
−
=

−

−
=

− −

+

− −


= −



∑
(3.7)
Giá tr ca h trong khong t 2,0 n 2,5. c bit, xác sut t chi
cuc gi là nh nht khi yêu cu cp phát kênh ni b xp x bng yêu cu
cho mun kênh, nghĩa là trng thái cân bng ti là trng thái làm vic ti
ưu ca h thng.
10
3.2 Thuật toán cấp phát kênh thích nghi
Mô hình hệ thống và giả thiết
Mô hình h thng mng di ng t bào ưc s dng  nghiên cu,
ánh giá thut toán cp phát kênh thích nghi cũng tương t như mô hình h
thng khi xem xét, ánh giá thut toán LBSB (mc 3.1). im khác bit cơ
bn  ây là: h thng s dng 2 ngưng, ngưng nóng và ngưng lnh
(ưc xác nh thích nghi, phù hp vi trng thái h thng),  phân loi
các ô trong h thng thành 3 lp tương ng vi trng thái ca ô - cũng
chính là s kênh ri trong ô, ó là ô lnh, ô trung bình và ô nóng. iu
này cho phép ngăn chn hiu ng “qu bóng bàn”, nghĩa là: trng thái ô
liên tc chuyn t nóng sang lnh và ngưc li.
Cơ chế cấp phát kênh thích nghi
a) Xác định ngưỡng
Ký hiu c
i
là s kênh ri trong ô th i, 2 ngưng nóng T
h
và lnh T
l

 phân loi các ô thành 3 lp khác nhau, 0≤ T

h
≤ T
l
≤ C. Nu s kênh ri
trong ô i bng hoc ln hơn ngưng lnh tc là c
i
≥ T
l
thì nó ưc gi là ô
lnh, nu s kênh ri ca ô i nh hơn hoc bng ngưng nóng, tc c
i
≤ T
h

thì ó là ô nóng, nu T
l
>c
i
>T
h
thì nó ưc gi là ô trung bình. Ngưng
lnh T
l
ưc xác nh bng trung bình cng ca s kênh ri ca các ô
trong toàn mng c
avr
, ngưng nóng T
h
= T
l

- ∆
lh
, vi ∆
lh
>0 và T
h
> c
min
, c
min

là giá tr nh nht mà T
h
có th nhn ưc.
b) Thuật toán mượn kênh
Bước 1: Mưn kênh t các ô lân cn lnh mà có các thuê bao chuyn
vùng v ó.
a. Tìm các ô lân cn lnh mà các phn t ca mng NumDepart ≠0.
b. Chn nhng ô này là các ng c viên cho mưn kênh. Mưn kênh
t ô lnh mà NumDepart[n] khác 0 cho ti khi hoc trng thái lnh b thay
i hoc bt kỳ ô ng kênh nào không còn lnh hoc s kênh ã mưn
bng NumDepart[n]. Khoá mi kênh ã cho mưn  ô cho mưn và các ô
ng kênh  tránh nhiu.
Bước 2: Mưn kênh t các ô lân cn lnh mà không có thuê bao
chuyn vùng v ó.
a. Tìm các ô lân cn lnh và chn chúng là ng c viên cho mưn
kênh.
b. Mưn kênh t nhng ô lnh trên cho ti khi trng thái ca ô cho
mưn b thay i hoc bt kỳ ô ng kênh nào không còn lnh hoc ã
tho mãn yêu cu mưn kênh. Khoá kênh  ô cho mưn và các ô ng

kênh  tránh nhiu ng kênh.
Bước 3: Mưn kênh t các ô lnh khác ca nhóm compact.
Th tc ging như trên ngoi tr các ô lân cn mà ô nóng là trung
tâm.
c) Thuật toán khóa kênh
11
Bước 1: Ly ô i làm tâm, chia các ô trong h thng thành 6 vùng
bng 6 ưng thng l
1
, l
2
,…, l
6
.
Bước 2: Nu ô k không nm trên ưng thng nhưng nm gia l
j
và
l
j+1
thì khoá kênh  các ô j-1, j và j+1.  ây, j ưc ánh s t 1 n 6,
khi j=1 thì j-1=6, khi j=6 thì j+1=1.
Bước 3: Nu ô k nm trên ưng thng l
j
thì khoá kênh  các ô j-1
và j. Nu i≥j thì khoá ô ng kênh j+1, ngưc li thì khoá  ô j-2.
Đánh giá hiệu suất
Kt qu mô phng cho thy, thut toán cp phát kênh thích nghi hot
ng hiu qu hơn thut toán LBSB: xác sut t chi cuc gi thp hơn.
Ngoài ra, thut toán cp phát kênh thích nghi ch cn ưc thc hin i
vi mi ô nóng có nhu cu mưn kênh vì vy ơn gin hơn trong thit k,

thc hin thut toán và hiu qu hơn mi khi kích hot thut toán. Nguyên
nhân t ưc nhng ưu im trên là:
- Thut toán cp phát kênh thích nghi s dng 2 ngưng, ngưng
nóng và ngưng lnh,  ngăn không cho hiu ng “qu bóng bàn” xy ra
(ó là, trng thái ô chuyn liên tc t nóng sang lnh và ngưc li).
- Ngưng nóng và ngưng lnh ưc xác nh mt cách thích nghi,
phù hp vi trng thái h thng, t ó cho phép tn dng ti a kênh ri
ca h thng  cho mưn.
- Thut toán cp phát kênh thích nghi xem xét c trng thái ca các ô
ng kênh vi ô lnh khi quyt nh mưn kênh. iu này cho phép tránh
ưc hiu ng mưn kênh trong vòng lp, làm lãng phí tài nguyên tn s
ca h thng.
3.3 Một số cải tiến của thuật toán khoá đồng kênh thích nghi
Thut toán khoá ng kênh thích nghi ca tác gi Lung-Ching Juan
ưc  xut trên cơ s thut toán Adapt ca Yongbing Zhang, cùng chia
các ô cho mưn trong h thng thành 6 vùng bng các ưng thng l
n
, và
ã b sung thêm vic phân loi các nhóm compact thành 3 lp theo tham
s shift (i, j) khác nhau [6]. Da vào vic phân loi này và áp dng khong
cách tái s dng ng kênh [1], tác gi ã chng minh trong mt s trưng
hp ch cn khoá kênh trong 2 ô ng kênh là .
Tác gi Lung-Ching Juan [7] mô phng  xut ca mình vi các
tham s: (i,j)=(3,2), phân phi cuc gi n mi ô tuân theo hàm phân
phi Poisson λ, thi gian gi cuc gi theo phân phi hàm mũ 1/µ ca
500s, ∆
lh
= 2, r=0,8, c
min
=0,05C. Kt qu mô phng ưc so sánh vi nhóm

các phương pháp FCA và DCA và cho thy xác sut khoá cuc gi là thp
hơn.
Thut toán ca Lung-Ching Juan ã làm gim s ô ng kênh phi
khoá trong mt s trưng hp xung ch còn là 2, tuy nhiên thut toán mi
ch ra ưc ô  vùng nào cn phi khoá, chưa ch chính xác là ô nào, c
bit khi ô phi khoá không xác nh ưc theo quy lut thì ch ra chính xác
12
ô phi khoá kênh là khó khăn. Mt khác, tác gi ã chn ∆
lh
là giá tr c
nh trong sut quá trình thi hành thut toán, trong khi ó T
l
là giá tr bin
thiên theo thi gian thc, do sau mi ln mt ô mưn kênh, giá tr này phi
ưc tính li. Bên cnh ó, kt qu mô phng không ưc so sánh vi
phương pháp c th nào mà so sánh vi nhóm các phương pháp FCA và
DCA nên khó có th ánh giá ưc hiu qu thc s ca  xut này.
3.4 Đánh giá, so sánh và đề xuất cải tiến
Thut toán LBSB thc hin tt khi t l cuc gi n không cao. Tuy
nhiên khi cuc gi n ln, mt ô mà  lnh ca nó gn vi giá tr
ngưng có th rơi vào tình trng qu bóng bàn. Hơn na, do trng thái các
ô ng kênh ca ô cho mưn kênh không ưc quan tâm nên vic khoá
kênh  ô nóng s làm cho nó nóng thêm. Tt c nhng iu này làm xut
hin tình trng vòng lp trong vic mưn kênh. Bên cnh ó, vic ô nóng
b qua không xét nhng ô lân cn lnh sau khi cho mưn kênh mc dù
nhng ô này vn  trng thái lnh và có th cho mưn kênh ã làm hn ch
s lưng kênh mà ô nóng có th mưn. Khi ô lnh cho mưn kênh và vic
khoá nó  hu ht các ô ng kênh cũng làm hn ch s lưng kênh mà có
th cho mưn.
Thut toán thích nghi ã s dng 2 ngưng  phân các ô thành 3 lp

nhm ngăn chn mt cách hiu qu tình trng sau khi ô nóng mưn ưc
kênh thì li phát sinh ra mt s ô khác nóng cn mưn kênh. S kênh mà ô
nóng cn mưn cũng ph thuc vào  nóng ca ô và ngưng nh, nghĩa
là ô nóng nhiu thì mưn nhiu và ngưc li. Thut toán khoá kênh ã
gim s ô ng kênh cn phi khoá xung còn là 3, Lung-Ching Juan ã
 xut thut toán khoá ng kênh thích nghi, theo ó trong mt s trưng
hp ch cn khoá trong 2 ô ng kênh là  nhm làm tăng s kênh cho
mưn ca mt ô (vì nhng kênh mà cho mưn phi là cùng ri  ô cho
mưn và các ô ng kênh, nu s ng kênh mà nhiu thì s kênh cùng ri
s thp hơn khi s ô ng kênh ít).
Tuy nhiên, trong thut toán ca Yongbing ZHANG và Lung-Ching
Juan còn bc l mt s nhưc im như:  thut toán mưn kênh, ô nóng
sau khi mưn kênh t các ô lân cn lnh, có th vn còn ô lnh có tim
năng cho mưn, ô nóng vn có nhu cu mưn kênh nhưng không mưn
ưc. Mt khác, mt ô mun cho mưn kênh thì s kênh ri ca nó phi
ln hơn ngưng lnh là s kênh ri trung bình ca toàn mng là giá tr ln
hơn h.C trong LBSB nên ây cũng là mt im làm gim s lưng các ô
lnh tham gia vào quá trình cho mưn kênh. S lưng các ô ng kênh
phi khoá cũng cn ưc gim áng k  tránh gây lãng phí tài nguyên
không cn thit. Ngoài ra, s kênh mà ô nóng mưn ưc s thp hơn so
vi LBSB do s kênh ri ca ô lnh và ô ng kênh phi ln hơn ngưng
lnh mi ưc khoá kênh.
13
Trong c hai thut toán khoá kênh mi ch ra ô ng kênh thuc
vùng nào cn phi khoá (nu theo quy lut) hoc không ch ra ưc vùng
(nu không theo quy lut), chưa ch ra chính xác v trí ô phi khoá. Mt
khác, cũng trong c hai thut toán khoá kênh ã chn ∆
lh
là giá tr c nh
trong sut quá trình mưn kênh ca các ô trong toàn mng, trong khi ó

giá tr này phi bin thiên. Giá tr ∆
lh
c nh ã dn ti s kênh mưn
ưc chưa phi là ln nht.
Chương 4. Một số cải tiến trong cấp phát kênh mạng di động tế bào
4.1 Cải tiến thuật toán mượn kênh
Đề xuất số kênh cần mượn
Chúng tôi  xut s lưng kênh mà mt ô nóng cn mưn như sau:
X= C.d
c
avr
-1 -c
i
,  ây c
i
là s kênh ri ca ô nóng. (4.1)
Sau khi mưn  X kênh, s kênh ri ca nó bao gi cũng s ch kém
giá tr kênh ri trung bình ca mi ô trên toàn mng là 1 kênh.
Đề xuất số lượng kênh mà một ô lạnh có thể cho mượn
 mt ô có th cho mưn kênh thì nó và các ô ng kênh mà phi
khoá kênh u  trng thái lnh, gia chúng có mt s kênh cùng ri và
cùng tn s, vì nu không cùng tn s thì khi khoá kênh s làm rt cuc
gi. Vic cho mưn kênh din ra cho n khi s kênh ri ca ô cho mưn
hoc mt trong các ô ng kênh ca nó gim n chm ngưng lnh. Như
vy s kênh mà mt ô lnh có th cho mưn là giá tr nh nht ca:
- S kênh ri cùng tn s ca ô cho mưn và các ô ng kênh.
- Min { c
i
- C.d
c

avr
| c
i
là s kênh ri ca ô cho mưn và các ô ng
kênh}
Đề xuất điều kiện và số kênh cần khóa trong ô đồng kênh
Chúng tôi  xut ô có s kênh ri ln hơn C.d
c
avr
+1 mi ưc khoá
kênh và vic khoá kênh dng li khi s kênh ri ca nó bng C.d
c
avr
tc là
ô lnh mi ưc phép khoá kênh và ô trung bình không ưc phép khoá
kênh. Hoc  m bo s kênh cho mưn ưc nhiu hơn thì có th quy
nh vic khoá kênh dng khi s kênh ri trong ô ng kênh bng
C(h+d
c
avr
)/2 .
S kênh Y mà mt ô lnh có th cho mưn là phi cùng ri c  ô
cho mưn và các ô ng kênh ca nó (ch nhng ô ng kênh  v trí cn
phi khoá) và tho mãn:
Y = S kênh ri – C.d
c
avr
(4.2)
Đề xuất thuật toán mượn kênh mới
Bước 1. Khi không có thuê bao ri ô, mưn kênh cho các thuê bao

bên trong ô t các ô lân cn và compact, khoá ng kênh. Chm dt thut
toán.
Bước 2. Có thuê bao ri ô, mưn kênh t ô lân cn, lnh cho các
thuê bao ang ri ô nóng và hưng ti ô này. Khoá kênh.
Nu s kênh cn mưn = 0 chm dt thut toán.
14
Bước 3. Kim tra còn thuê bao nào ri ô không ? nu không còn thì
mưn cho các thuê bao bên trong ô t ô lân cn (bao gm c các ô ã ưc
xét  Bưc 2) và các ô còn li trong nhóm compact. Khoá kênh. Chm dt
thut toán.
Bước 4. Nu có thuê bao ri ô, mưn kênh cho các thuê bao này t ô
lân cn lnh mà không có thuê bao nào hưng ti (bao gm c các ô ã
ưc xét  Bưc 2). Khoá kênh. Nu s kênh cn mưn = 0 thì chm dt
thut toán; Nu s kênh cn mưn > 0 thì tip tc bưc tip theo.
Bước 5. Kim tra s thuê bao ri ô, nu=0 thì mưn kênh cho các
thuê bao bên trong ô t các ô trong nhóm compact. Khoá kênh. Chm dt
thut toán.
Bước 6. Nu s thuê bao ri ô > 0 thì mưn kênh t các ô cùng
nhóm compact cho các thuê bao này. Khoá kênh; Nu s kênh cn mưn =
0, chm dt thut toán; Nu s kênh cn mưn > 0, tip tc bưc tip theo.
Bước 7. Thc hin mưn kênh t các ô cùng nhóm compact cho các
thuê bao còn li. Khoá kênh. Chm dt thut toán.
4.2 Cải tiến thuật toán khóa kênh
 xut ci tin thut toán khoá kênh trình bày  ây ưc phát trin
da trên thut toán khoá kênh thích nghi ca Lung-Ching Juan, c th là:
b sung h to  ca mi ô và khi xét các trưng hp c th  xác nh
khoá ô ng kênh thì xác nh chính xác v trí ca ô phi khoá ng thi
vi vic xác nh ô ó thuc vùng nào trong nhóm compact ưc xác nh.
Ngoài ra, ngưng lnh T
l

ưc  xut tính li mi khi có mt ô mưn
kênh (ng nghĩa vi vic thc hin khoá ô ng kênh)  làm tăng s
kênh có th mưn ưc
Xác định khoảng cách khóa đồng kênh
iu kin  2 ô B và C có th s dng cùng băng tn như nhau là
khong cách gia chúng  ln  nhiu gây ra là không áng k. Nu mt
thuê bao nào ó  ô th 3, A s dng kênh ca ô B  thc hin cuc gi,
nu khong cách t ô A ti ô C mà ln hơn khong cách t ô B ti ô C thì
không cn th tc khoá kênh nhưng nu khong cách t ô A ti ô C nh
hơn khong cách t ô B ti ô C thì phi khoá kênh trong ô C  tránh gây
nhiu. Nhóm compact vi tham s shift (i,j), tng s ô trong nhóm là N= i
2

+ ij + j
2
, R là bán kính ca ô, khong cách t mt ô ti bt kỳ ô ng kênh
nào ca nó là:
D=(i
2
+ ij + j
2
)
1/2
. 3
1/2
. R = (3N)
1/2
. R (4.3)
Ô nóng A yêu cu mưn mt s kênh t các ô lnh trong nhóm
compact ca nó, MSC s chy thut toán mưn kênh cho ti khi yêu cu

ca A ưc tho mãn hoc không còn ô lnh nào na. Ký hiu tham s
shift gia ô A và mt trong các ô ng kênh ca ô lnh B cho A mưn
kênh là (i
k
,j
k
), như vy có th có ti 6 tham s shift khác nhau và s lưng
15
ô trong các nhóm compact tương ng là N
k
= i
k
2
+ i
k
j
k
+ j
k
2
. T công thc
(4.3) ta tính ưc khong cách tái s dng kênh gia ô A và B là:
D
k
= (3N
k
)
1/2
. R (4.4)
Như vy nu khong cách D ln hơn D

k
thì s phi khoá kênh  ô
ng kênh ca ô cho mưn còn ngưc li thì không cn khoá kênh.
Cơ chế khóa kênh
Nu D
k
≥D hoc N
k
≥N thì ô ng kênh ca ô cho mưn không phi
khoá kênh. (4.5)
Nu D
k
<D hoc N
k
<N thì ô ng kênh ca ô cho mưn phi khoá
kênh ã cho mưn. (4.6)
Đề xuất thuật toán khóa kênh
Bước 1: B sung h trc to  vào mng sao cho mng nm  góc
phn tư th nht. Chia các ô trong h thng vi tâm ti B bng 6 ưng
thng l
n
, n=1,…, 6

thành 6 vùng khác nhau. Khi n=1 thì n-1=6 và khi n=6
thì n+1=1.
Bước 2: Phân loi các nhóm compact thành 3 lp như sau:
Lp 1: {(i,j)| i/2 <j≤i}, Lp 2: {(i,j)| 0<j≤ i/2 },
Lp 3: {(i,j)| j= i/2 hoc j= i/2 }.
Bước 3
i vi các nhóm compact thuc lp 1, nu ô nm trên ưng thng

l
n
, thì khoá ng kênh  ô n-1 và n. Nu ô A nm gia 2 ưng thng l
n
và
l
n+1
thì khoá 3 ô ng kênh n-1, n và n+1. Xác nh to  ca các ô thuc
vùng cn khoá, thc hin khoá kênh. Nhn giá tr d
c
ca các ô trong toàn
mng, tính giá tr T
l
.
i vi các nhóm compact thuc lp 2, nu ô A nm trên ưng
thng l
n
thì khoá 3 ô ng kênh n-1, n và n+1. Nu ô A nm gia l
n
và l
n+1

thì khoá 2 ô ng kênh n và n+1. Xác nh to  ca các ô thuc vùng
cn khoá, thc hin khoá kênh. Nhn giá tr d
c
ca các ô trong toàn mng,
tính giá tr T
l
.
i vi các nhóm compact thuc lp 3, tính khong cách theo công

thc pitago da theo các to   xác nh to  ô phi khoá. Nhn giá
tr d
c
ca các ô trong toàn mng, tính giá tr T
l
.
4.3 Kết luận
1- Khi mt ô nóng mưn kênh, thut toán ã xem xét ht mi kh
năng ca các ô lnh lân cn và cùng nhóm compact vi ô nóng, m bo ô
nóng mưn ưc s lưng kênh ln nht  không xut hin tình trng vn
còn nhu cu mưn, vn còn mt s kênh có th cho mưn nhưng không
mưn ưc.
2- iu kin  cho mưn kênh là s kênh ri  ô cho mưn và c 
các ô ng kênh mà phi khoá kênh u phi ng thi ln hơn ngưng
lnh. S kênh ri mà mt ô lnh có th cho mưn là s nh nht ca:
16
(a)- S kênh ri cùng tn s ca ô lnh vi các ô ng kênh ca nó,
và
(b)- min { c
i
– C.d
c
avr
| c
i
là s kênh ri ca ô cho mưn và các ô
ng kênh}.
3- S kênh mà mt ô nóng cn mưn là:
X = C.d
c

avr
-1 -c
i
,  ây c
i
là s kênh ri ca ô nóng.
4- Vic mưn kênh theo th t ngu nhiên, các ô là ng c trong
vic cho mưn không òi hi phi sp xp th t theo giá tr ca hàm
F(B,L). Các thuê bao chuyn giao s ưu tiên mưn kênh t các ô lân cn
lnh.
5- Xem xét trưng hp khoá ng kênh i vi các nhóm compact
khác nhau, s lưng ô ng kênh phi khoá, xác nh vùng phi khoá ô
ng kênh. Kt qu khng nh  xut Yongbing Zhang, Lung-Ching
Juan trong mt s trưng hp ch cn khoá  2 ô là   tránh nhiu ng
kênh là úng. Lun án cũng  xut ưa ra h trc to  nhm xác nh
chính xác ô ng kênh cn khoá, ng thi sau khi kt thúc khoá kênh 
các ô ng kênh, giá tr ngưng lnh T
l
ưc tính toán li m bo phù
hp vi s thay i ca mng theo thi gian.
6- Khi tin hành mô phng, Lung-Ching Juan s dng Erlang B là
mt hàm ph thuc: S cuc gi mi gi, thi gian trung bình mi cuc
gi, s kênh cp phát cho mi ô nhm so sánh xác sut khóa cuc gi (call
blocking) t ưc vi xác sut khóa cuc gi trong các phương pháp
FCA, DCA [6, 7] nhưng ã không ch ra ưc c th s kênh mi ô nóng
mưn ưc t các ô trong nhóm compact (channel borrowing), s ln phi
khóa kênh (locking channel) là bao nhiêu khi so sánh vi các phương pháp
này. Lun án ã khc phc ưc nhưc im này, ó là tính toán c th s
kênh mi ô nóng mưn ưc t các ô trong nhóm compact và s ln phi
khoá kênh.

Chương 5. Mô phỏng và đánh giá kết quả
5.1 Chương trình mô phỏng
Môi trường phát triển chương trình
Chương trình mô phng ưc thit k bng ngôn ng C và hot ng
trên môi trưng C-Free. ây là mt trình ng dng IDE ưc thit k dành
riêng cho h ngôn ng lp trình C ca hãng phn mm ProgramArts. C-
Free s dng công ngh Intelligence Input cho phép lp trình viên nhanh
chóng chèn các on mã lnh theo kiu nhc lnh và các on mã template
vào file ang làm vic. Phiên bn ưc s dng  ây là C-Free 4.0
Professional; h iu hành Window XP; yêu cu v b nh  cài t và
vn hành phn mm là 512 MB RAM và 1 GB  cng.
Kiến trúc chương trình
17
Trong lun án, 3 chương trình khác nhau ưc thit k và phát trin
 thc hin mô phng tương ng cho 3 thut toán LBSB, thut toán
ADAPT, và các  xut ci tin 2 thut toán nói trên.
5.2 Cách thức xác định nhóm compact
i vi nhng ô  ngoài biên ca mng và không nm  biên ca 2
nhóm compact khác nhau thì s ô lân cn ca nó s nh hơn 6, nhưng tng
s ô ô ca nhóm compact vn là N và do vy s ô cùng compact vi nó s
ưc tăng lên. i vi ô  biên ca mng và nm  biên ca hai nhóm
compact khác nhau, s lưng ô lân cn ca nó luôn nh hơn 6, s lưng ô
trong nhóm compact ca nó N’<N, có nhiu cách  xác nh nhóm
compact ca nhng ô này nhưng ta s chn cách mà áp ng các tiêu chí
sau: (a) S ô lân cn ca nó là ln nht; và (b) S ô trong nhóm compact
N’ ca nó là ln nht. Trong trưng hp có nhiu cách áp ng ưc như
vy, thì có th la chn bt kỳ cách nào trong s này. i vi các ô không
nm  biên ca mng nhưng nm  biên ca 2 hoc 3 nhóm compact xác
nh, s ô lân cn vi nó luôn là 6, s ô trong nhóm compact ca nó luôn
bng N. Cũng có rt nhiu cách nhm xác nh nhóm compact ca các ô

này, ta có th chn cách nào cũng ưc min là m bo 2 ô trong cùng
nhóm ưc cp phát chung mt ph tn s.
5.3 Mô phỏng
Mô phỏng với nhóm compact N=19
Mng mô phng có 190 ô, mi ô ưc cp phát C=100 tn s, bán
kính ca ô là 1. Hai tham s shift nhn giá tr 3 và 2, s ô N ca nhóm
compact là 19. Ngưng h nhm xác nh trng thái nóng ca mt ô là 20.
Cuc gi n mi ô theo hàm phân phi Poisson. Khi mt tn s  trng
thái bn hoc ri s có giá tr 0 hoc 1. Trm BTS ca mi ô s nhn bit
nhng ô nào là ô ln cn, ô nào là cùng nhóm compact hoc nhng ô nào
là ng kênh gn nht.
a) Khả năng mượn kênh
Ô nóng 0

11

18

24

25

32

35

55

59

60

64

66

68

71

74

S kênh ri 9

3

18

7

18

12

6

14

17

13

3

1

3

5

0

LBSB 29

3

18

40

18

12

6

46

49

13

34

1

18

5

6

Adaptive 23

3

18

52

18

12

23

16

50

13

3

51

3

5

2

TT mi 52

3

18

52

18

12

32

47

51

13

6

51

3

6

2


Ô nóng 80

91

106

108

111

118

125

126

129

139

147

169

180

186

S kênh ri 17

16

17

5

19

16

13

17

2

15

7

8

12

5

LBSB 17

16

47

5

19

33

19

17

31

43

35

23

33

5

Adaptive 22

30

28

5

27

16

30

17

8

24

10

27

49

15

TT mi 26

36

49

5

43

16

47

19

12

36

11

49

49

48

Bng 5.3: Kh năng mưn kênh ca ô nóng
S lưng ô nóng còn li trong thut toán LBSB là 20, trong thut
toán Adapt là 18, và trong thut toán mi là 17.
18

Hình 5.5 S kênh ưc mưn sau mi ln thc hin thut toán.
Trong mt s trưng hp, ô nóng trong c 3 thut toán cùng không
mưn ưc kênh (ô 11, 18, 25, 32, 60, 108) vì lý do mt vài ô thuc nhóm
compact ca nó  trng thái nóng nên không th cho mưn kênh hoc có ô
lnh có th cho mưn kênh nhưng trong nhóm các ô ng kênh mà phi
khoá kênh li có ô  trng thái nóng (s kênh ri <=21) i vi thut toán
LBSB hoc  trng thái trung bình i vi thut toán Adapt và thut toán
do chúng tôi  xut, dn n vic mưn kênh không th thc hin ưc.
Trong tt c các trưng hp, s lưng kênh mà ô nóng mưn ưc
trong thut toán mi bao gi cũng ln hơn so vi trong thut toán ca
Adapt. Có 12 trưng hp, ô nóng mưn kênh theo thut toán LBSB mưn
ưc s lưng kênh thp nht so vi thut toán Adapt và thut toán mi. 7
trưng hp, ô nóng mưn kênh theo thut toán LBSB mưn ưc s lưng
kênh ln nht so vi 2 thut toán còn li, tuy nhiên ây là do ngưng h ca
LBSB thp hơn so vi ngưng l nên s ô lnh có th tham gia cho mưn
kênh s ln hơn. 16 trưng hp, ô nóng mưn kênh theo thut toán mi 
xut mưn ưc s lưng kênh là ln nht so vi thut toán LBSB và
Adapt.
b) Số lần phải khóa ở các ô đồng kênh
Sau khi mt ô lnh cho mưn kênh, tn s này phi b khoá  các ô
ng kênh, s ln phi khoá khi ô nóng mưn kênh như  bng 5.4.
Ô nóng 0

11

18

24

25

32

35

55

59

60

64

66

68

71

74

LBSB

60

0

0

99

0

0

0

96

96

0

93

0

45

0

18

Adaptive
2

0

0

40

0

0

17

3

66

0

0

24

0

0

4

TT mi
15

0

0

27

0

0

26

58

67

0

7

36

0

2

3


Ô nóng 80

91

106

108

111

118

125

126

129

139

147

169

180

186

LBSB
0

0

90

0

0

68

18

0

116

84

90

60

63

0

Adaptive
15

42

12

0

23

0

51

0

12

19

9

19

49

10

TT mi

18

60

33

0

26

0

102

4

20

42

8

40

22

11

Bng 5.4: S ln khoá  ô ng kênh
19

Hình 5.6: S ln khoá kênh ca phương pháp mi và LBSB.
Ta thy, trong hu ht các trưng hp ô nóng mưn kênh, mc dù s
kênh mưn ưc ln hơn nhưng s ln phi khoá kênh trong thut toán
mi bao gi cũng thp hơn so vi thut toán LBSB.
Khoá kênh theo phương pháp mi và Adapt: S ô phi khoá ng
kênh trong thut toán Adapt bao gi cũng là 3, i vi thut toán mi
trong mt s trưng hp ch cn 2 là . Như ã trình bày  trên, trong tt
c các trưng hp, s lưng kênh mà ô nóng mưn ưc trong thut toán
mi bao gi cũng ln hơn so vi trong thut toán Adapt nên nhiu khi s
ln khoá kênh  thut toán mi ln hơn s ln khoá ng kênh  thut toán
Adapt.
Ô 0 11 18 24 25 32 35 55 59 60 64 66 68 71 74
S kênh ri 9 3 18 7 18 12 6 14 17 13 3 1 3 5 0
T
l
=53 48 3 18 51 18 12 28 46 50 13 4 51 3 5 2
T
l
=47 53 52 3 18 52 18 12 32 47 51 13 6 51 3 6 2

Ô 80 91 106 108 111 118 125 126 129 139 147 169 180 186
S kênh ri 17 16 17 5 19 16 13 17 2 15 7 8 12 5
T
l
=53 23 32 47 5 37 16 43 18 10 31 10 44 49 45
T
l
=47 53 26 36 49 5 43 16 47 19 12 36 11 49 49 48
Bng 5.5: So sánh s kênh mưn ưc khi T

l
c nh và T
l
bin thiên.
Vic tính toán li T
l
sau mi ln thc hin khoá các ô ng kênh ã
cho phép s kênh mưn ưc tăng 13,95%.
c) Phát sinh ô nóng, ô nóng phải khóa kênh, ô gần nóng
Ô 0

24

32

35

55

59

64

68

71

74

106

118

125

129

139

147

169

180

Lnh sang
nóng (ô) 2

1

2

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

2

0

1

1

S ô nóng khoá
kênh (ô) 3

1

3

7

1

0

1

0

0

4

3

4

7

1

1

0

2

1

Tng s kênh

ã khoá 5

1

5

15

2

0

7

0

0

5

6

5

15

5

3

0

5

2

S ô gn nóng
(ô)

0

0

0

0

1

0

0

0

0

2

0

0

0

0

1

0

0

0

Bng 5.6: Phát sinh ô nóng, ô nóng phi khoá kênh, ô gn nóng.
20
i vi thut toán mi, do iu kin  cho mưn kênh là ô cho
mưn và các ô ng kênh phi khoá kênh có s kênh ri phi ln hơn 
lnh trung bình và khi ch mt trong chúng gim chm ti ngưng này lp
tc dng cho mưn kênh. Quan sát mô phng cho thy s ô gn nóng mà
toàn mng phát sinh sau khi mưn kênh là 0.
d) Điều chỉnh ngưỡng khóa kênh
 tăng cưng thêm s kênh cho mưn, làm gim bt s ô nóng,
chúng tôi iu chnh i vi các ô ng kênh, ngưng khoá kênh thp hơn
giá tr ngưng lnh. Khi ngưng này là 40, kt qu cho thy s ô nóng
trưc ây còn là 17 thì ã gim xung ch còn 14, thm chí nu ngưng
khoá kênh là 35 thì s ô nóng ch còn là 12. Qua các ln iu chnh,
ngưng khoá ô ng kênh là C.h+C. d
c

avr
-h .3/4 là phù hp.
5.4 Đánh giá thuật toán đề xuất
Độ phức tạp của thuật toán
Gi s thi gian tr gi mt thông báo gia trm phát và MSC hoc
ngưc li là δ, h thng mng có N ô.
i vi mi kênh cn mưn có 3 thông báo ưc trao i: (i) Yêu
cu kênh t MSC i vi ô ã ưc chn cho mưn kênh, (ii) Mã kênh và
giá tr d
c
ưc MSC cp nht t ô cho mưn, (iii) Mã kênh ưc chuyn
ti ô mưn kênh. Do ô nóng mưn tng s X kênh nên mi thông báo s
ưc truyn i X ln. Mi kênh ưc mưn thì ng thi cũng phi khoá
nó  trong 2 hoc 3 ô ng kênh vi ô cho mưn. Sau khi X kênh ưc
mưn, trm gc ca ô mưn kênh s gi giá tr d
c
ca nó ti MSC thông
qua mt thông báo cui cùng. Tng s thông báo ca thut toán s là
M=3(N+5X+1), tng thi gian tr là (6+5X) δ.
Thi im Thông báo Gia S thông
báo

 tr
Khi to Yêu cu d
c
, K
Gi d
c
, K
Gi r

MSC->BS
BS->MSC
MSC->BS
N
N
N
δ
δ
δ
Thi gian
chy
Yêu cu NumDepart
Gi NumDepart
Gi kênh
(i) Yêu cu kênh
(ii) Mã kênh, d
c

(iii) Mã kênh
Khoá ng kênh
(a) Yêu cu khoá

(b) Gi d
c


Gi d
c

MSC-> hot BS

Hot BS->MSC

MSC->BS cho mưn
BS cho mưn->MSC
MSC->BS mưn

MSC->các ô ng kênh ca
ô cho mưn
Các ô ng kênh ca ô cho
mưn->MSC
BS mưn->MSC
1
1

X
X
X

2X

2X

1
δ
δ

Xδ
Xδ
Xδ

Xδ

Xδ

∆
Bng 5.11: Các thông báo trao i ca thut toán
Coi  phc tp ca thut toán ưc xác nh bi thi gian tr trao
i các thông báo, có N
h
ô nóng ti thi im thut toán ưc thc hin,
thi gian thc hin thut toán ưc xác nh: t = 3δ+(2Xδ+3δ)N
h
=
3δ+(2X+3)δN
h
.
21
Tính hội tụ của thuật toán
Qua các ln th nghim vi các cu hình mng khác nhau, tham s
u vào như nhau, thi gian chy tính bng giây (s) ca thut toán như sau:
Nhóm Compact N=7 N=12 N=13 N=19 N=27
LBSB 5,7 9,2 10,5 15 21,4
Adapt

4,3

8,7

9

13,2

17,1

Thut toán mi 3,4 6,2 7,3 9,1 15,3
Bng 5.12: Thi gian thc hin các thut toán
Bng trên cho thy, thi gian thc hin thut toán  xut bao gi
cũng thp hơn i vi 2 thut toán còn li. Mt khác, mng càng ln thì
thi gian thc hin cũng ln hơn so vi mng nh, iu ó cho thy tc 
hi t ca thut toán. Ngoài ra, sau khi thc hin thut toán, không xy ra
tình trng ô nóng còn nhu cu mưn, các ô lnh tho mãn iu kin cho
mưn mà không mưn ưc. iu ó cho thy s hi t ca thut toán.
Khả năng ứng dụng của thuật toán trong thực tế
H AMPS là h in thoi s dng công ngh tương t (analog), là
th h mng di ng t bào u tiên ưc chun hóa và ưc vn hành,
khai thác  M. AMPS tương t s dng công ngh a truy nhp phân
chia theo tn s FDMA. Ngày nay, AMPS ã ưc ci tin hưng ti công
ngh s, còn ưc gi là AMPS s (Digital AMPS hay D-AMPS). AMPS
s s dng AMPS tương t, có tích hp công ngh a truy nhp phân chia
theo thi gian TDMA.
H GSM s dng công ngh s (digital), là th h mng di ng t
bào th hai, ưc chun hóa và ưc vn hành ch yu  châu Âu. H
GSM s dng kt hp công ngh a truy nhp FDMA và TDMA.  Vit
Nam, h GSM 900MHz ưc vn hành, khai thác. C hai h thng AMPS
(tương t và s) và GSM u da trên kin trúc mng t bào, u thc hin
tái s dng kênh, mưn kênh và khoá kênh tn s. iu ó cho thy, v
nguyên tc, thut toán ưc  xut có kh năng ng dng ưc i vi c
hai h thng nói trên.
Khi áp dng thut toán  xut cho h AMPS tương t thì mi ln ô
nóng ch mưn ưc mt kênh cho mt ngưi s dng. H GSM cho phép

nhiu ngưi có th dùng chung mt kênh  liên lc, mi ngưi s s dng
1/8 khe thi gian  truyn và nhn thông tin. Di tn phát ca h thng
GSM 900M t 890MHz n 915MHz, tc là có 25MHz, mi kênh chim
200KHz, như vy có khong 125 kênh tn s có th s dng mt lúc, 128
kênh này ưc chia cho các ô trong nhóm compact, mi kênh tn s li
ưc chia thành 8 khe thi gian trong ó mt khe ưc dùng cho tín hiu
iu khin, 7/8 khe còn li dành cho 7 ngưi s dng. Như vy, tng s
ngưi có th liên lc trong mt thi im là 125 x 7 = 875. Rõ ràng, hiu
qu hot ng ca thut toán  xut s t l thun vi  rng băng tn
cp phát cho mng di ng t bào.
22
Cp phát kênh trong OFDMA ưc tin hành trên c 2 min tn s
và thi gian nên thut toán cn phi b sung vic mưn khóa kênh theo
khe thi gian. OFDMA ch khác v phương thc truy cp. H s tái s
dng tn s ca các ô là 1 nên vn  quan trng nht là x lý nhiu. Tn
s  vùng lõi là ging nhau nhưng  biên ca ô phi khác vi vùng lõi, và
tn s ca biên ca ô này phi khác vi biên ca ô kia  tránh nhiu, do
vy mưn kênh và tái gán kênh bên trong t bào và gia 2 t bào lân cn là
yêu cu tt yu.
5.5 Kết luận
T các kt qu mô phng rút ra mt s nhn xét sau ây:
1. S lưng kênh mà ô nóng mưn ưc trong thut toán mi bao gi
cũng ln hơn so vi trong thut toán Thích nghi ca Yongbing Zhang.
2. S có mt s trưng hp thut toán LBSB mưn ưc nhiu kênh
hơn so vi thut toán mi vì trong LBSB, s kênh ri ca ô cho mưn ch
cn ln hơn ngưng nóng và gia nó vi các ô ng kênh có kênh ri cùng
tn s, trong khi ó  thut toán mi, s kênh ri ca các ô này phi ln
hơn ngưng lnh.
3. Trong mt s trưng hp, ô nóng trong c 3 thut toán cùng không
mưn ưc kênh vì lý do mt vài ô thuc nhóm compact ca nó  trng

thái nóng nên không th cho mưn kênh hoc có ô lnh có th cho mưn
kênh nhưng trong nhóm các ô ng kênh mà phi khoá kênh li có ô 
trng thái nóng i vi thut toán LBSB hoc  trng thái trung bình i
vi thut toán Thích nghi và thut toán mi ưc  xut, dn n vic
mưn kênh không th thc hin ưc.
4. Thut toán mi không bao gi phát sinh ra các ô nóng, hoc 
trng thái gn nóng như trong LBSB, các ô nóng không ưc tham gia
khoá kênh.
5. S ln phi thc hin khoá kênh  các ô ng kênh trong thut
toán mi bao gi cũng nh hơn so vi Adapt và LBSB, khong 41% so vi
LBSB và 83% so vi Adapt.
6. Thut toán mi ã rà soát ht các kh năng ca các ô mà tham gia
cho mưn kênh, nu còn kênh thì còn tip tc cho mưn, khác vi 2 thut
toán còn li, các ô lân cn trong LBSB ch ưu tiên cho mưn kênh i vi
thuê bao chuyn vùng sang nó, trong Adap ch ưu tiên cho các thuê bao
chuyn vùng, dn n mc dù vn còn kênh ri nhưng nó không ưc tip
tc tham gia cho mưn kênh. iu này ã làm s kênh mưn ưc ca
thut toán mi tăng t 9,18% n 15% so vi 2 thut toán còn li.
7. Nu gim ngưng khoá kênh thp i thì s lưng kênh các ô nóng
mưn ưc s tăng lên, s ô nóng còn li sau khi chy mô phng s càng
gim, nâng cao hiu qu mưn kênh. Tuy nhiên không gim nhiu quá s
gây ra hiu ng qu bóng bàn, theo ánh giá thì giá tr này khong
C.h+C. d
c
avr
-h .3/4 là m bo hiu qu.
23
Kết luận và hướng phát triển tiếp theo
Kết luận
1. Lun án ã ci tin thut toán mưn kênh tn s trong mng di

ng t bào trên cơ s  xut s lưng kênh mà mt ô nóng cn mưn và
s kênh mà mt ô lnh có th cho mưn. Mt ô nóng sau khi mưn kênh
và ưc áp ng y , s kênh ri ca nó bao gi cũng kém giá tr kênh
ri trung bình trên toàn mng mt kênh. S kênh mt ô lnh có th cho
mưn là giá tr nh nht ca:
- S kênh ri cùng tn s  ô cho mưn và các ô ng kênh.
- Giá tr nh nht ca hiu s kênh ri vi giá tr kênh ri trung bình
trên toàn mng ca ô cho mưn và các ô ng kênh cn phi khoá kênh.
Các ô lân cn lnh mà có thuê bao ri ô nóng và hưng v các ô này
ưc ưu tiên cho mưn kênh trưc, các ô lnh còn li trong nhóm compact
cho mưn theo th t ngu nhiên. Các ô lân cn lnh sau khi áp ng toàn
b các yêu cu chuyn giao vn tip tc tham gia quá trình cho mưn kênh.
2. Ci tin thut toán khoá kênh trên cơ s tính toán li giá tr
ngưng lnh sau mi ln thc thc hin khoá các ô ng kênh. Ngưng
khóa kênh  ô ng kênh là  lnh trung bình ca toàn mng, ng thi
thut toán xác nh úng v trí các ô ng kênh cn khoá i vi các
trưng hp không tuân theo úng quy lut.
Hướng phát triển tiếp theo
1. Nghiên cu cài t thut toán theo hưng phân tán, mi trm BTS
có kh năng thc hin mưn kênh hoc khoá kênh bt c khi nào ô tr nên
quá ti ch không x lý tp trung ti MSC.
2. Nghiên cu nh hưng ca các yu t khác n thut toán như
băng thông, nhiu phading, tn hao ưng truyn sóng.
3. ng dng công ngh tác t (agent technology), h thng multi-
agent  nghiên cu cơ ch x lý phân tán trong qun lý, cp phát phân
phi kênh  môi trưng di ng t bào.
4. Xây dng chương trình mô phng, ánh giá hiu sut hot ng
ca các h thng và thut toán  xut.