DSpace at VNU: Đánh giá hiệu năng của một số thuật toán lập lịch trên đường downlink trong mạng LTE

Đánh giá hiê ̣u năng của mô ̣t số thuâ ̣t toán lâ ̣p lich
̣
trên đường downlink trong ma ̣ng LTE
Performance evaluation of some scheduling algorithms on the downlink of LTE network
NXB H. : ĐHCN, 2013 Số trang 54tr. +

Cao Thiê ̣n Thắ ng
Trường Đại học Công nghệ
Luận văn ThS ngành: Kỹ thuật Điện tử; Mã số: 60 52 02 03
Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Nam Hoàng
Năm bảo vệ: 2013
Keywords: Kỹ thuật điện tử; Thuật toán lập lịch; Mạng LTE
Content
Thế hệ di động thứ 4 LTE là một cuộc cách mạng của UMTS được chuẩn hóa bởi 3GPP Rel8
để theo kịp sự phát triển của mạng vô tuyến băng thông rộng với dung lượng và tốc độ truyền tải dữ
liệu mức cao. LTE được kích hoạt trên một số thiết bị di động như smartphones, laptops, tablets giúp
người dùng truy nhập Internet với tốc độ cao và sử du ̣ng đa dịch vụ. Về mặt kỹ thuật, LTE có thể
hoạt động trên dải tần rộng từ 1.4Mhz lên đến 20Mhz, cải thiện dung lượng và vùng phủ của hệ
thống, hỗ trợ truyền đa anten MIMO, giảm chi phí trên đường truyền và có thể tích hợp với các hệ
thống mạng di động đang tồn tại sẵn.
Trong khi đó, khái niệm về lập lịch cơ bản là quá trình ra quyết định bởi 1 bộ lập lịch liên
quan tới việc phân bổ tài nguyên trong cả miền thời gian và tần số đến tất cả người dùng trong vùng
phủ của 1 trạm cơ sở . Các thuật toán xoay vòng Round Robin, thuật toán Chỉ thị chất lượng kênh
truyền tốt nhất Best CQI và thuật toán cân bằng Proportional Fair là những thuật toán lập lịch sẽ
được phân tích và mô phỏng trong luận văn này. Những thuật toán này được mô phỏng thông qua
chương trình mô phỏng LTE System Level Simulator [3] và dựa vào kết quả để so sánh sự ảnh
hưởng đến thông lượng và sự cân bằng của hệ thống nhằm giúp người đọc hiểu được ưu nhược điểm
của từng thuật toán lập lịch trong hệ thống mạng LTE.
Dễ dàng nhâ ̣n thấ y hiện nay, tần số và kênh truyền là những nguồn tài nguyên có hạn và đang
dần khan hiếm, vì vâ ̣y việc lập lịch nhằ m phân bố hơ ̣p lý nguồ n tài nguyên này đến người dùng là vô
cùng quan tro ̣ng trong ma ̣ng vô tuyế n, đặc biệt là mạng di động thế hệ mới LTE. Chính vì vậy, em lựa

chọn luận văn của mình sẽ trình bày về vấn đề “ Đánh giá hiệu năng của một số thuật toán lập lịch
trên đường downlink trong mạng LTE”.
Khảo sát một số luận văn đã được thực hiện trong và ngoài nước [1][2][4][5], chúng ta sẽ có
thể thấy đóng góp của luận văn này. Thay thế cho việc các nghiên cứu trước đây chỉ mô phỏng và
đánh giá hiệu năng của các thuật toán lập lịch trong mô hình truyền SISO, băng thông hạn chế,
người dùng không di động, luận văn này sẽ đề cập đến việc sử dụng mô hình truyề n đa anten MIMO,
mở rộng băng thông, tính toán đến cả sự di chuyển của người dùng và đặc biệt sử dụng môi trường
truyền sóng vô tuyến đặc trưng cho mạng LTE qua việc mô phỏng bằng chương trình LTE System
Level Simulator.
Luận văn của em gồm có 3 chương. Chương 1 trình bày tổng quan về thế hệ mạng di động
LTE. Chương 2 sẽ đưa ra định nghĩa và cách làm việc của bộ lập lịch cùng giải thuật của một số
thuật toán lập lịch trong mạng LTE. Chương 3 đưa ra các kịch bản cho chương trình mô phỏng và so
sánh các kết quả từ đó đánh giá hiệu năng của hệ thống khi sử dụng các thuật toán lập lịch trên. Cuối

1


cùng sẽ có phần rút ra kết luận và đưa ra những đề xuất trong tương lai cho luận văn đồng thời liệt
kê những nguồn và tài liệu tham khảo khi thực hiện luận văn.
References
[1]

Nguyễn Quố c Khánh , “Nghiên cứu kỹ thuật lập lịch nâng cao chất lượng dịch vụ trong hệ
thống thông tin di động LTE”, Luâ ̣n văn tha ̣c sỹ, Đa ̣i ho ̣c Đà Nẵng, 2011.

[2]

Phan Thanh Tùng, “Lâ ̣p lich
̣ băng thông dựa trên kỹ thuâ ̣t phản hồ i kép trong Wimax” , Khóa
luâ ̣n tố t nghiê ̣p, Đa ̣i ho ̣c Công nghê ̣, 2009.

[3] J. C. Ikuno, M. Wrulich, M. Rupp, “System level simulation of LTE networks”, in Proc. 2010
IEEE 71st Vehicular Technology Conference, Taipei, Taiwan, May 2010. Available at:
/>[4]

H.A.M. Ramli, K. Sandrasegaran, R. Basukala, W. Leijia, “Modeling and simulation of
packet scheduling in the downlink long term evolution system”, 15th Asia-Pacific Conference
on Communications, APCC 2009, pp. 68-71, 2009.

[5]

H.A.M. Ramli, R. Basukala, K. Sandrasegaran, R. Patachaianand, “Performance of wellknown packet scheduling algorithms in the downlink 3 GPP LTE systems”, IEEE 9 Malaysia
International Conference on Communications, MICC 2009, pp. 815-820, 2009.

[6]

Sauter, Martin. , “From GSM to LTE:an introduction to mobile networks and mobile
broadband”, John Wiley & Sons, Ltd, 2011.

[7]

TS 36.213-820 Section 7.1, page 12, Technical Specification Group RAN, “E-UTRA;
physical channels and modulation,” 3GPP, Tech. Rep. TS 36.211 Version 8.7.0, May 2009.

[8]

Z. Sun, C. Yin, and G. Yue, “Reduced-complexity proportional fair scheduling for ofdma
system,” in Proc. 2006 International Conference on Communications, Circuits and Systems
Proceedings, June 2006.

[9]

O. Iosif, I. Banica, “On the analysis of of packet scheduling in downlink 3GPP LTE system”,
CTRQ 2011, The Fourth International Conference on Communication Theory, Reliability
and Quality of Service, pp. 99-102, 2011.

[10]

Giuseppe Piro, Luigi Alfredo Grieco, Gennaro Boggia, and Pietro Camarda, “A Two-level
Scheduling Algorithm for QoS Support in the Downlink of LTE cellular networks”, Research
paper, February 2010.

[11]

L. Hentil¨ a, P. Ky ¨ osti, M. K¨ aske, M. Narandzic, and M. Alatossava, “MATLAB
implementation of the WINNER Phase II Channel Model ver1.1”,
December 2007. [Online]. Available: 2 model.html

[12]

F. Capozzi, D. Laselva, F. Frederiksen, J. Wigard, I.Z. Kovacs, P.E. Mogensen, “UTRAN
LTE Downlink System Performance under Realistic Control Channel Constraints”, IEEE 70
Vehicular Technology Conference Fall (VTC 2009-Fall), pp. 1-5, 2009.

[13]

3GPP TR 25.913v8.0.0 Release 8, “Requirements for evolved UTRA (E-UTRA) and evolved
UTRAN (E-UTRAN)”.

[14]

Motorola, Long Term Evolution (LTE): Overview of LTE Air-Interface, White Paper.

[15]

Dr. Jayesh Kotecha, Jason Wong, “LTE: MIMO Techniques in 3GPP-LTE, Freescale
Semiconductors”, Presentation, Nov 5, 2008.

[16]

Jim Zyren, Dr. Wes McCoy, Technical Editor, “Overview of the 3GPP Long Term Evolution
Physical Layer”, Freescale Semiconductors, July 2007

[17]

Elias Yaacoub, Hussein AI-Asadi, and Zaher Dawy, “Algorithms for the LTE Uplink”,
Research paper, 2009

2


[18]

Sajid Hussain, “Dynamic Radio Resource Management in 3GPP LTE”, MSc. Thesis,
Blekinge Institute of Technology, January 2009

[19] A. Gyasi-Agyei and S.-L. Kim, "Comparison of Opportunistic Scheduling Policies in TimeSlotted AMC Wireless Networks", 1st International Symposium on Wireless Pervasive
Computing, 2006.
[20]

Technical Specification Group Radio Access Network, “Evolved universal terrestrial radio
access (E-UTRA); physical layer procedures,” 3rd Generation Partnership Project (3GPP),
Tech. Rep. TS 36.213, Mar. 2009

3