Nghiên cứu kỹ thuật lập lịch QoS để nâng cao chất lượng dịch vụ trong mạng LTE

1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, người tiêu dùng ngày càng sử dụng nhiều các ứng
dụng miễn phí trên các thiết bị di động tại các điểm có Wi-fi như
Skype, Viber, Google Voice, Các ứng dụng này cũng có thể kết nối
thông qua mạng 3G với chất lượng đủ để thực hiện cuộc gọi di động
miễn sao người dùng còn ở trong vùng phủ sóng của mạng di động.
Với sự phát triển của công nghệ LTE, là một công nghệ mới thế hệ
thứ 4 (4G), đã cho phép các dịch vụ này thu hút nhiều di động sử
dụng hơn thông qua các kết nối dữ liệu tốc độ cao hơn với các tùy
chọn như thoại và video HD. Các nhà khai thác mạng có nguy cơ
được xem là nhà cung cấp thứ cấp của các dịch vụ liên lạc thời gian
thực hoặc xấu hơn, họ có thể hoàn toàn bị bỏ qua.
Với khả năng truy cập thay thế thông qua Wi-fi và với việc
truy cập thông qua di động băng rộng và phần nào được bảo vệ bởi
áp lực và quan tâm từ người tiêu dùng trên các mạng trung lập, có vẻ
như các nỗ lực nhằm loại bỏ các dịch vụ Over-The-Top (OTT) của
bên thứ ba sẽ thất bại. Tuy nhiên, vẫn có những có hội cho các nhà
khai thác mạng để bảo vệ cho thị trường và doanh thu của họ. Ngày
càng có nhiều nhà khai thác mạng triển khai các dịch vụ và ứng dụng
thời gian thực với thương hiệu riêng của họ. Nó cũng được cung cấp
trên bất cứ kết nối dữ liệu có sẵn, có thể là cố định, Wi-fi, di động
băng rộng của chính nhà khai thác, hay của đối thủ cạnh tranh. Nói
chung, các ứng dụng thời gian thực OTT riêng của các nhà khai thác
mạng sẵn có cho bất cứ ai sử dụng cho dù họ có đăng ký thuê bao
hay không. Vì vậy, nếu các khách hàng muốn các cuộc gọi miễn phí,
họ có thể thực hiện bằng cách sử dụng các dịch vụ được cung cấp bởi
2
chính nhà khai thác mạng cho họ, như vậy lợi thế miễn phí của các
nhà cung cấp dịch vụ thứ ba sẽ không còn.

Để tận dụng lợi thế, các nhà khai thác mạng có thể tập trung
vào 2 khác biệt chính sau:
+ Điểm khác biệt đầu tiên đó là độ tin cậy. Các cuộc gọi trên
OTT có thể không đáng tin cậy, và nhiều người sử dụng sẽ trải qua sự
thất vọng khi các kết nối bị rớt liên tục, tác động xấu đến chất lượng
đàm thoại. Vấn đề này thậm chí có thể xảy ra ngay cả với mạng băng
rộng cố định. Do đó, với khả năng kết hợp giữa di động và độ tin cậy,
nhà khai thác mạng có thể làm tốt điều này.
+ Điểm khác biệt thứ hai là chất lượng dịch vụ (QoS), được
sự kiểm soát của các nhà khai thác mạng và có thể được điều chỉnh
để phù hợp hơn với trải nghiệm của người dùng cuối. QoS là một tập
hợp các chất lượng dịch vụ dựa trên phép đo như độ trễ dữ liệu, mức
độ đảm bảo băng thông, tỷ lệ mất gói, độ công bằng,…
Để cung cấp các dịch vụ như Voice over IP (VoIP), Video,
Streaming, với chất lượng tốt nhất, đòi hỏi nhà khai thác mạng phải
đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS thật tốt, phân bổ tài nguyên, băng
thông hợp lý cho người dùng. Một kỹ thuật quan trọng trong mạng
LTE là kỹ thuật lập lịch QoS, đây là một kỹ thuật nhằm đảm bảo chất
lượng đối với các dịch vụ thời gian thực, đồng thời cung cấp hiệu
suất cao nhất cho các dịch vụ thời gian không thực. Các kỹ thuật lập
lịch QoS đã được phát triển nhiều trong mạng LTE như PF, M-
LWDF, EXP/PF, với các thuật toán nhằm tối ưu hiệu năng, tài
nguyên và chất lượng các dịch vụ.
Từ những vấn đề trên, tôi chọn đề tài ”Nghiên cứu kỹ thuật
lập lịch QoS để nâng cao chất lượng dịch vụ trong mạng LTE”.
3
2. Mục đích nghiên cứu
Thông qua việc nghiên cứu và đánh giá chất lượng dịch vụ
trong mạng LTE dựa trên các mô hình chất lượng dịch vụ QoS, các
thuật toán lập lịch QoS để phân tích đánh giá các loại dịch vụ khác

nhau trong mạng LTE. Từ đó xây dựng và lựa chọn các thuật toán lập
lịch phù hợp để triển khai các dịch vụ mạng LTE trong thời gian tới
một cách hiệu quả, tối ưu, sử dụng hiệu quả tài nguyên mạng lưới.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Lý thuyết tổng quan về mạng LTE
- Nghiên cứu QoS trong mạng LTE
- Nghiên cứu kỹ thuật lập lịch QoS trong mạng LTE
- Công cụ mô phỏng LTE-Sim
- Xây dựng các kịch bản mô phỏng so sánh các dịch vụ khác
nhau dựa trên công cụ mô phỏng LTE-Sim
4. Phương pháp nghiên cứu
- Kết hợp nghiên cứu lý thuyết và mô phỏng các tình huống,
các dịch vụ ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ trong mạng LTE.
Các bước tiến hành cụ thể như sau:
+ Thu thập, phân tích các tài liệu và thông tin liên quan đến
đề tài
+ Xây dựng mô hình để phân tích chất lượng dịch vụ trong
LTE
+ Sử dụng công cụ mô phỏng LTE-Sim để tính toán, mô
phỏng
+ So sánh các dịch vụ khác nhau để đánh giá các kết quả
+ Đề xuất, kiến nghị liên quan đến nội dung nghiên cứu.
4
5. Bố cục đề tài
Ngoài các phần Mở đầu, Kết luận và hướng phát triển, Tài
liệu tham khảo, kết cấu luận văn gồm các chương sau :
Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động LTE
Nội dung trình bày tổng quan hệ thống thông tin di động
LTE, giao diện vô tuyến, phân lớp trong eNodeB và các kỹ thuật
trong giao diện vô tuyến LTE.

Chương 2: Chất lượng dịch vụ trong mạng LTE
Trình bày về QoS trên giao diện vô tuyến, các yêu cầu của
QoS trong mạng LTE và lập lịch QoS trong lớp MAC.
Chương 3: Các kỹ thuật lập lịch QoS trong mạng LTE
Nội dung chương trình bày các kỹ thuật lập lịch QoS như PF,
M-LWDF, EXP/PF, EXP-Rule, LOG và các thuật toán, tính năng của
các kỹ thuật lập lịch này.
Chương 4: Mô phỏng và đánh giá chất lượng dịch vụ
trong mạng LTE
Chương này trình bày về chương trình mô phỏng LTE-Sim,
xây dựng kịch bản mô phỏng, đánh giá các kết quả mô phỏng và so
sánh các kỹ thuật lập lịch QoS trên các dịch vụ Video, VoIP và Best
Effort.
6. Tổng quan tài liệu nghiên cứu
Tài liệu nghiên cứu là tập hợp các bài báo, báo cáo hội nghị,
sách tham khảo, các luận văn và các trang Web, được trích dẫn trong
suốt luận văn này cũng như được liệt kê ở phần tài liệu tham khảo
của luận văn.
5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ
THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG LTE
1.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Chương này sẽ giới thiệu tổng quan về công nghệ LTE, công
nghệ đa truy nhập OFDMA, phân biệt các phân lớp trong eNodeB,
chức năng của các kênh sử dụng trong lớp MAC cũng như trình bày
về các kỹ thuật quan trọng trong các phân lớp giao diện vô tuyến
LTE.
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE
1.3. MÔ HÌNH KIẾN TRÚC MẠNG LTE
1.3.1. Mô hình kiến trúc tham chiếu

Hình 1. cho thấy các mô hình tham chiếu của mạng LTE, mô
tả kiến trúc logic của mạng.
Hình 1. Mô hình tham chiếu LTE [12]
1.3.2. Kiến trúc mạng E-UTRAN
- MME/S-GW
- eNodeB
- UE
6
1.4. GIAO DIỆN VÔ TUYẾN
1.4.1. Chức năng của các lớp
1.4.2. Hệ thống kiến trúc tiến hóa (SAE)
- Serving Gateway (S-GW
- Mobility Mamagement Entity (MME)
- Packet Data Network Gateway (PDN-GW)
1.5. LỚP MAC
1.5.1. Các kênh logic
a. Các kênh điều khiển
b. Các kênh lưu lượng
1.5.2. Các kênh vận chuyển
a. Kênh vận chuyển đường xuống
b. Kênh vận chuyển đường lên
1.5.3. Ánh xạ các kênh logic vào kênh vận chuyển
1.5.4. Các kênh vật lý
1.5.5. HARQ
1.5.6. Lập lịch MAC
1.5.7. Giao diện lập lịch MAC
- Giao diện điều khiển
- Giao diện lập lịch
1.1. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Chương này mô tả tổng quan về công nghệ LTE. So với các

công nghệ khác nhau hiện có, LTE cung cấp cho các thuê bao vô
tuyến với lợi thế đáng kể so với liên lạc truyền thống và phi truyền
thống thông qua các kỹ thuật 3G đang cung cấp hiện tại. LTE cũng sẽ
cho phép mở ra các cơ hội kinh doanh vô tuyến trong các khu vực
mới do khả năng băng rộng di động tiên tiến từ 1,4 lên đến 20 MHz,
cùng với sự hỗ trợ cho cả phổ FDD và TDD.
7
LTE-SAE cũng tương thích với GSM, WCDMA/HSPA, TD-
SCDMA và CDMA. LTE có mặt không chỉ ở thế hệ tiếp theo điện thoại
di động, mà còn trong máy tính xách tay, máy tính bảng, máy ảnh, máy
quay và các thiết bị khác được hưởng lợi từ băng rộng di động .
Tóm lại, nội dung chương này là cái nhìn tổng quan về hệ thống
thông tin di động LTE, là cơ sở tiến hành nghiên cứu và thực hiện mô
phỏng các kỹ thuật lập lịch lớp MAC trong các chương tiếp theo.
CHƯƠNG 2. CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ
TRONG MẠNG LTE
2.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Hệ thống LTE sử dụng công nghệ chuyển mạch gói, kiến trúc
toàn-IP, có các ưu điểm của công nghệ chuyển mạch gói và công
nghệ không dây mới nhất, đó là tăng dung lượng và giảm chi phí.
Việc không sử dụng chuyển mạch kênh đồng nghĩa với việc thoại và
các dịch vụ thời gian thực truyền đi cùng với dịch vụ thời gian không
thực trên giao diện vô tuyến và mạng lõi. Khi đó lợi thế toàn cục của
LTE chỉ được phát huy khi thực hiện bởi một mạng lưới kết hợp
nhuần nhuyễn dịch vụ thời gian thực và dịch vụ thời gian không thực.
Do đó một kiến trúc QoS end-to-end, dựa trên kiến trúc phân lớp chất
lượng dịch vụ QoS, được định nghĩa trong LTE để hỗ trợ cho sự kết
hợp của các dịch vụ này.
1.6. QOS TRONG LTE
1.1.1. Nghẽn trong LTE

1.1.2. QoS đối với VoIP
1.1.3. QoS trong LTE
a. Kênh mang trong LTE
8
b. Thông số QoS kênh mang EPS
c. Kênh mang EPS
d. Kênh mang GBR và non-GBR
e. Kênh mang mặc định và kênh mang chuyên dụng
1.1.4. Yêu cầu QoS trong LTE
1.2. LẬP LỊCH QOS TRONG LTE
1.2.1. Lập lịch QoS nhận thức
1.2.2. Thuật toán lập lịch QoS GBR và non-GBR
1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Chương này cung cấp mô tả tổng quan về QoS trong LTE và
các lớp lưu lượng. Trong LTE, EPS cung cấp UE với kết nối IP tới
mạng dữ liệu gói. EPS hỗ trợ nhiều luồng dữ liệu với QoS khác nhau
cho mỗi UE cho các ứng dụng cần đảm bảo độ trễ và tỷ lệ bit như VoIP
cũng như Best Effort. Kiến trúc mạng EPS, sóng mang EPS, cùng với
các thuộc tính QoS liên quan cung cấp một kết cấu mạnh mẽ cho việc
cung cấp một loạt các dịch vụ đồng thời cho người dùng cuối.
Trong LTE, mỗi kênh logic có một mô tả QoS tương ứng ảnh
hưởng đến hành vi của các thuật toán lập lịch tài nguyên eNodeB.
Việc ánh xạ giữa các mô tả QoS của các dịch vụ khác nhau và các
thuật toán lập lịch tài nguyên trong eNodeB sẽ là một yếu tố khác
biệt chính giữa các nhà sản xuất thiết bị mạng vô tuyến. Trong môi
trường mạng không đồng nhất, việc đảm bảo QoS end-to-end sẽ dẫn
đến những thách thức đặc biệt.
Chương này cũng mô tả các thuật toán lập lịch cơ bản. Việc
lựa chọn và thực hiện các thuật toán lập lịch trình phù hợp là yêu cầu
của nhà cung cấp để cân bằng QoS, độ công bằng và sự phức tạp khi

thực hiện. Trong nội dung chương tiếp theo, luận văn sẽ nghiên cứu
9
kỹ hơn các thuật toán lập lịch QoS như PF, M-LWDF, EXP/PF, FLS,
EXP-Rule và LOG.
CHƯƠNG 3.CÁC KỸ THUẬT LẬP LỊCH
QOS TRONG MẠNG LTE
2.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Nội dung chương này sẽ trình bày về các kỹ thuật lập lịch
QoS phổ biến hiện nay và các thuật toán sử dụng trong lập lịch. Qua
đó hiểu rõ về tính năng, ưu điểm và nhược điểm của các thuật toán
lập lịch, ứng dụng trong hệ thống LTE, là cơ sở để đánh giá và lựa
chọn thuật toán lập lịch sẽ được mô phỏng trong chương tiếp theo, là
bước kiểm nghiệm quan trọng các thuật toán lập lịch QoS cho LTE.
2.2. CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ĐƯỜNG XUỐNG TRONG LTE
Mạng LTE được kết hợp bởi vùng phủ sóng lớn (macro) và
nhỏ (fem-to-cell), gồm có hai phần:
- Mạng truy cập vô tuyến
- Mạng lõi chuyển mạch gói
2.3. KỸ THUẬT LẬP LỊCH QOS TRONG LTE
2.3.1. Proportional Fair (PF)
2.3.2. Modified Largest Weighted Delay First (M-LWDF)
2.3.3. Exponential/PF Algorithm (EXP/PF)
2.3.4. Frame Level Scheduler (FLS)
2.3.5. Exponential Rule Algorithm (EXP)
2.3.6. Logarithmic Rule Algorithm (LOG)
2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Nội dung của chương này mô tả nguyên lý của các thuật toán
lập lịch QoS trong LTE. Nội dung nghiên cứu các tính chất của các
chiến lược lập lịch tài nguyên khác nhau cho các dịch vụ thời gian
10

thực và Best Effort. Chiến lược cấp phát tài nguyên của lập lịch QoS
nhận thức tốt hơn PF về tỷ lệ mất gói, thông lượng, độ trễ và độ công
bằng đối với lưu lượng thời gian thực. Thuật toán PF có thể là một
giải pháp tốt đối với các tiến trình thời gian không thực nhưng không
thích hợp để xử lý các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực.
Chiến lược cấp phát tài nguyên đóng một vai trò quan trọng
trong việc cấp phát tài nguyên vô tuyến giữa các trạm khác nhau, với
sự phân tích tốt về thời gian và tần số bằng cách xem xét các điều
kiện kênh cũng như các yêu cầu về QoS. Để có thể đánh giá và so
sánh hiệu năng lập lịch của các loại lập lịch QoS đã đề cập, chương
tiếp theo sẽ mô phỏng tình huống thực tế của eNodeB với các dịch vụ
khác nhau như Video, VoIP và Best Effort.
CHƯƠNG 4.MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT
LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG LTE
3.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Trong chương này, luận văn sẽ giới thiệu phần mềm mô phỏng
LTE-Sim [4], cấu trúc hoạt động của phần mềm và cách thực thực
hiện mô phỏng trên nền Windows, Linux. Mô phỏng bằng LTE-Sim
sẽ cho ra các kết quả bao gồm tỷ lệ mất gói, độ trễ, thông lượng, độ
công bằng và hiệu suất phổ của các dịch vụ phổ biến như Video, VoIP
và Best Effort.
3.2. GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG LTE-SIM
3.2.1. Cấu trúc phần mềm của LTE-Sim
LTE-Sim bao gồm 4 thành phần chính:
- Simulator
11
- NetworkManager
- FlowsManager
- FrameManager.
3.2.2. Cơ chế hoạt động của LTE-Sim

3.2.3. Xây dựng cấu trúc mô phỏng LTE
3.2.4. Thiết lập môi trường làm việc
a. Cài đặt trên Windows
b. Cài đặt trên Linux:
3.3. THIẾT LẬP MÔ PHỎNG
3.3.1. Mô hình mô phỏng
Bảng 4. Các thông số mô phỏng thuật toán lập lịch
Thông số Giá trị
Thời gian mô phỏng 20s
Số UE 10,20,30,40,50,60
Số eNodeB 1
Số cell 1
Băng thông 20 Mhz
Số RB 100
Lưu lượng Thời gian thực: Video (242 kbps), VOIP
Thời gian không thực: Best Effort (Infinite
Buffer)
Tốc độ UE 3km/h, 120km/h
Thuật toán lập lịch PF, MLWDF, EXP/PF, FLS, EXP, LOG
3.3.2. Kịch bản mô phỏng
12
3.4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
3.4.1. Lập lịch QoS khi số lượng UE thay đổi
a. Tỷ lệ mất gói (PLR)
Hình 4. Tỷ lệ mất gói của tiến trình Video
Hình 4. Tỷ lệ mất gói của tiến trình VoIP
13
Hình 4. Tỷ lệ mất gói của tiến trình Best Effort
b. Thông lượng (Throughput)
Hình 4. Thông lượng của tiến trình Video

14
Hình 4. Thông lượng của tiến trình VoIP
Hình 4. Thông lượng của tiến trình Best Effort
15
c. Độ trễ (Delay)
Hình 4. Độ trễ của tiến trình Video
Hình 4. Độ trễ của tiến trình VoIP
16
Hình 4. Độ trễ của tiến trình Best Effort
d. Chỉ số công bằng (Fairness Index)
Hình 4. Chỉ số công bằng của tiến trình Video
17
Hình 4. Chỉ số công bằng của tiến trình VoIP
Hình 4. Chỉ số công bằng của tiến trình Best Effort
18
e. Hiệu quả phổ (Spectral Efficiency)
Hình 4. Hiệu quả phổ của cell
3.4.2. Lập lịch QoS khi số lượng và tốc độ UE thay đổi
a. Tỷ lệ mất gói
Hình 4. Tỷ lệ mất gói của Video khi UE 3km/h và 120km/h
19
b. Thông lượng
Hình 4. Thông lượng của Video khi UE 3km/h và 120km/h
c. Độ trễ
Hình 4. Độ trễ của tiến trình Video khi UE 3km/h và 120km/h
Hình 4. Độ trễ của VoIP khi UE 3km/h và 120km/h
20
d. Chỉ số công bằng
Hình 4. Chỉ số công bằng của Video khi UE 3km/h và 120km/h
e. Hiệu quả phổ

Hình 4. Hiệu quả phổ của cell khi UE 3km/h và 120km/h
3.5. TỔNG HỢP KẾT QUẢ
1.1. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
Chương này mô tả các chức năng của phần mềm LTE-Sim để
mô phỏng mạng LTE. Các tính năng trong chương trình mô phỏng
này cho phép các nhà nghiên cứu, các học viên kiểm tra các kỹ thuật
nâng cao để cải thiện mạng di động 4G, chẳng hạn như chức năng về
vật lý, kiến trúc và giao thức mạng mới, chiến lược lập lịch hiệu suất
cao, Bản chất mở của phần mềm LTE-Sim có thể cho phép những
người quan tâm nghiên cứu trong lĩnh vực này đóng góp vào sự phát
21
triển kết cấu, cung cấp nền tảng tham chiếu để thử nghiệm và so sánh
giải pháp mới cho các hệ thống LTE.
Việc ứng dụng phần mềm mô phỏng LTE-Sim rất thuật tiện
cho việc phân tích, đánh giá các tính chất của các thuật toán lập lịch
đối với tài nguyên của các dịch vụ thời gian thực và thời gian không
thực. Các chiến lược lập lịch QoS nhận thức phân bổ tài nguyên về
PLR, thông lượng, độ trễ và độ công bằng tốt hơn lập lịch PF đối với
lưu lượng thời gian thực. Thuật toán lập lịch PF cho thấy chỉ số về
PLR cao, thông lượng thấp nhất và độ trễ cao khi cell tăng tải. Do đó,
thuật toán này chỉ thích hợp để điều khiển các dịch vụ thời gian
không thực. Trong đó, thuật toán lập lịch FLS luôn cho các kết quả
tốt trong tất cả các mô phỏng. Khi thay đổi điều kiện mô phỏng của
UE từ 3km/h lên 120km/h, hầu như tất cả các thuật toán cũng đều
cho thấy sự suy giảm về chất lượng của các dịch vụ Video, VoIP, Best
Effort.
Nghiên cứu cho thấy tầm quan trọng của việc lựa chọn đúng
đắn các chiến lược lập lịch tại eNodeB của mạng LTE. Sự đánh giá
thiếu sót về các thuật toán lập lịch thực hiện tại các eNodeB sẽ dẫn
đến sự suy giảm chất lượng của các dịch vụ như Video, VoIP và Best

Effort, ngay cả khi cell có tải thấp trong mạng LTE.
22
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Kết luận:
Với sự phức tạp ngày càng tăng của hệ thống liên lạc không
dây hiện nay, các mạng dữ liệu di động đang trải qua những yêu cầu
ngày càng tăng cho tốc độ dữ liệu cao và tính di động rộng khắp.
Trong năm 2008, công nghệ LTE đã được giới thiệu bởi 3GPP để
tăng cường năng lực và tốc độ của các mạng dữ liệu không dây. LTE
và WiMAX là hai tiêu chuẩn đầy hứa hẹn trong công nghệ di động
hiện nay, và nó cũng được biết đến như là dịch vụ không dây thế hệ
thứ 4 (4G). LTE cung cấp một số lợi ích quan trọng cho các thuê bao
cũng như các nhà cung cấp dịch vụ. Nó đáp ứng đáng kể yêu cầu của
người dùng bằng cách nhắm mục tiêu vào các ứng dụng di động băng
thông rộng với tính di động nâng cao. Cùng với sự phát triển bùng nổ
của thế hệ điện thoại thông minh, các ứng dụng như TV HD, chơi
game trực tuyến, điện thoại truyền hình, chắc chắn sẽ trở nên hiệu
quả hơn cho người sử dụng.
Để hỗ trợ nhu cầu phong phú của các dịch vụ đa phương tiện
thời gian thực như Video trực tuyến, VoIP, internet, điều cần thiết là
phải đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng của dịch vụ (QoS).
Trong đó tỷ lệ mất gói tin, độ trễ cần phải được giảm thiểu bằng cách
giữ cho nó ở dưới ngưỡng yêu cầu của ứng dụng. Trong một môi
trường dịch vụ Video trực tuyến, VoIP và các dịch vụ đa phương tiện,
điều quan trọng là phải duy trì ngưỡng PLR dưới 1%, độ trễ dưới
150ms [2], [6], như vậy các yêu cầu QoS của người sử dụng dịch vụ
được thỏa mãn.
Trong phạm vi luận văn này, các thuật toán lập lịch bao gồm
PF, M-LWDF, EXP/PF, FLS, EXP-Rule và LOG đã được nghiên cứu
23

và đề xuất cho mạng di động LTE để ứng dụng cho lưu lượng Video,
VoIP và Best Effort. Các chỉ số để so sánh về hiệu suất như: tỷ lệ mất
gói tin, thông lượng hệ thống trung bình, độ trễ và độ công bằng và
hiệu quả phổ được đưa ra cho các hệ thống LTE trên một kịch bản
mô phỏng thực tế trong môi trường single-cell. Mục tiêu chính
nghiên cứu này là để cung cấp các kết quả để hỗ trợ trong quá trình
triển khai mạng di động LTE, nhằm có được hiệu suất tổng thể tốt
hơn.
Lập lịch là một trong những tính năng chính trong hệ thống
LTE, bởi vì nó chịu trách nhiệm phân phối các nguồn lực sẵn có giữa
các người dùng hoạt động để đáp ứng nhu cầu về QoS. Trong kiến
trúc mạng LTE, lập lịch gói (cho cả đường xuống và đường lên) được
triển khai tại các eNodeB. Lập lịch gói đóng một vai trò cơ bản:
nhằm mục đích tối đa hóa hiệu quả phổ thông qua chính sách phân bổ
nguồn lực hiệu quả làm giảm hoặc tác động không đáng kể của suy
giảm chất lượng kênh. Ngày nay, các dịch vụ đa phương tiện thời
gian thực như Video và VoIP đang trở nên ngày càng phổ biến giữa
các người dùng trong công nghệ di động. LTE cung cấp QoS của các
dịch vụ đa phương tiện với khả năng kết nối nhanh chóng và tính di
động cao. Tuy nhiên, chi tiết kỹ thuật 3GPP đã không định nghĩa bất
kỳ chính sách lập lịch để hỗ trợ các dịch vụ ứng dụng thời gian thực
hoặc thời gian không thực, cho nên việc thiết kế và triển khai phải
dựa vào các nhà cung cấp.
Việc ứng dụng kỹ thuật lập lịch QoS trong hệ thống di động
LTE đòi hỏi phải thu thập nhiều thông tin thực tế mạng lưới như lưu
lượng hiện tại, lưu lượng phát triển trong tương lai, vùng phủ sóng, vị
trí địa lý, đặc điểm và thói quen truy cập của khách hàng, khả năng
đáp ứng về đường truyền, khả năng xử lý eNodeB, mà trong phạm
24
vi đề tài chưa thể bao quát hết được. Có như vậy, việc đánh giá mới

có thể chính xác và phản ánh đầy đủ các ưu nhược điểm của từng
thuật toán lập lịch. Ngoài ra, do những hạn chế về phần mềm mô
phỏng LTE-Sim như chưa thể mô hình hóa đầy đủ các thông số về
QoS như tính chất của thuê bao dịch vụ như loại thuê bao (VIP,
thường) nên việc đánh giá cũng chỉ giới hạn ở người dùng thông
thường.
Hướng phát triển:
Nội dung luận văn chỉ ở mức độ nghiên cứu và mô phỏng các
thuật toán lập lịch QoS của 1 macro cell trong mạng LTE, qua đó
đánh giá các thông số về tỷ lệ mất gói, thông lượng, độ trễ, độ công
bằng và hiệu suất phổ. Hướng phát triển tiếp theo của đề tài là nghiên
cứu đánh giá hiệu quả của các thuật toán đối với các trường hợp
multi-cell, Fem-to-cell và phân biệt từng loại thuê bao sử dụng dịch
vụ để có thể đưa ra các chỉ tiêu đảm bảo về chất lượng dịch vụ QoS
cho các thuê bao này trong mạng LTE, LTE-A.