DSpace at VNU: Tối ưu cấu trúc mạng di động thế hệ mới

DSpace at VNU: Tối ưu cấu trúc mạng di động thế hệ mới tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN MINH HƯỚNG

TỐI ƯU CẤU TRÚC MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - Tháng 6/2015

2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN MINH HƯỚNG

TỐI ƯU CẤU TRÚC MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI

Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và Mạng máy tính

Mã số:

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Hồng Quân

Hà Nội - Tháng 6/2015

Lời cảm ơn

Trước tiên tôi xin cảm ơn tới các thầy cô giáo trong Trường Đại học Công nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội, Viện Khoa học kỹ thuật Bưu điện đã tận tình chỉ bảo tôi trong suốt khóa học; Cảm ơn tập thể lớp K17 chuyên ngành Truyền dữ liệu và Mạng máy tính; Cảm ơn các thầy với những ý kiến góp ý quý báu trong quá trình tôi thực hiện đề tài Đặc biệt, tôi chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Hồng Quân đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong học tập và nghiên cứu

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân và bạn bè của tôi, những người đã luôn khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Do thời gian và điều kiện có hạn nên luận văn khó tránh khỏi thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự góp ý từ quý thầy cô và bạn bè đồng nghiệp

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan kết quả đạt được trong luận văn là sản phẩm của riêng cá nhân tôi, không sao chép của người khác Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều được trình bày là của cá nhân hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu và được trích dẫn rõ ràng Tất cả các tài liệu mà tôi nghiên cứu, tổng hợp đều có trong phụ lục

"Tài liệu tham khảo" ở cuối chương được ghi chép rõ ràng Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan của mình

Hà Nội, ngày 06 tháng 6 năm 2015

Nguyễn Minh Hướng

MỤC LỤC

Lời cảm ơn 3 Lời cam đoan 4

BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT 9

Chương 1: GIỚI THIỆU Error! Bookmark not defined 1.1 Một số đối tượng của bài toán Error! Bookmark not defined.

1.2 Phạm vi và mục tiêu nghiên cứu Error! Bookmark not defined 1.3 Tổ chức của luận văn Error! Bookmark not defined Chương 2: MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI Error! Bookmark not defined 2.1 Giới thiệu Error! Bookmark not defined 2.2 Đặc điểm mạng NGN Error! Bookmark not defined 2.3 Khái niệm mạng LTE Error! Bookmark not defined 2.4 Kĩ thuật đa truy nhập của mạng LTE Error! Bookmark not defined 2.4.1 OFDM Error! Bookmark not defined 2.4.2 OFDMA Error! Bookmark not defined 2.4.3 SC-FDMA Error! Bookmark not defined.

2.5 Cấu trúc mạng LTE Error! Bookmark not defined 2.5.1 Thiết bị người dùng (UE) Error! Bookmark not defined 2.5.2 E-UTRAN Error! Bookmark not defined.

2.5.3 Evolved Packet Core (EPC) Error! Bookmark not defined 2.6 Cấu trúc giao thức E-UTRAN Error! Bookmark not defined 2.6.1 Điều khiển vô tuyến (RLC) Error! Bookmark not defined 2.6.2 Điều khiển truy nhập trung gian (MAC) Error! Bookmark not defined 2.6.3 Các kênh logic và kênh chuyển tải Error! Bookmark not defined 2.7 Tóm tắt chương 2 Error! Bookmark not defined Chương 3: CƠ SỞ LẬP KẾ HOẠCH MẠNG Error! Bookmark not defined 3.1 Những vấn đề cơ bản trong thiết kế tế bào Error! Bookmark not defined 3.1.1 Phân loại tế bào Error! Bookmark not defined 3.1.2 Quá trình tính toán hệ thống tế bào Error! Bookmark not defined 3.2 Các mô hình tính toán Error! Bookmark not defined 3.3 Mô hình Macrocell Error! Bookmark not defined.

3.4 Mô hình Microcell Error! Bookmark not defined 3.4.1 Mô hình Microcell hai chiều Error! Bookmark not defined 3.4.2 Mô hình 3 chiều Error! Bookmark not defined 3.5 Mô hình truyền sóng trong nhà Error! Bookmark not defined 3.6 Tính toán vùng phủ sóng Error! Bookmark not defined 3.7 Tính toán lưu lượng Error! Bookmark not defined 3.8 Số kênh yêu cầu Error! Bookmark not defined 3.9 Tính toán can nhiễu Error! Bookmark not defined 3.10 Tóm tắt chương 3 Error! Bookmark not defined Chương 4: TỐI ƯU MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ SAU Error! Bookmark not defined 4.1 Cực trị Error! Bookmark not defined 4.2 Phương pháp Gradient Error! Bookmark not defined 4.3 Qui hoạch tuyến tính Error! Bookmark not defined 4.4 Qui hoạch phi tuyến Error! Bookmark not defined.

4.4.1 Qui hoạch dạng toàn phương: Error! Bookmark not defined 4.4.2 Phương pháp Hildreth-D'Esopo Error! Bookmark not defined 4.5 Các giải thuật cho bài toán tối ưu cấu trúc mạng di động thế hệ mới Error! Bookmark not defined.

4.5.1 Thuật toán di truyền cơ bản Error! Bookmark not defined 4.5.2 Thuật toán di truyền đa mục tiêu Error! Bookmark not defined.

4.5.3 Thuật toán Tabu Search Error! Bookmark not defined 4.6 Mô phỏng, tính toán và đánh giá Error! Bookmark not defined 4.6.1 Mô phỏng, tính toán xác suất chặn, số kênh của một tế bào Error! Bookmark not defined.

4.6.2 Mô phỏng cường độ Erlang theo kênh Error! Bookmark not defined 4.6.3 Mô phỏng, tính toán xác suất vùng phủ Error! Bookmark not defined 4.7 Tóm tắt chương 4 Error! Bookmark not defined Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined 5.1 Kết luận: Error! Bookmark not defined 5.2 Hướng nghiên cứu tiếp theo: Error! Bookmark not defined.

TÀI LIỆU THAM KHẢO 11

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Kiến trúc mạng NGN Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Cấu trúc mạng LTE Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Tín hiệu OFDM trong miền tần số và miền thời gianError! Bookmark not defined.

Hình 2.4 Lập lịch phụ thuộc kênh giữa hai người dùngError! Bookmark not defined.

Hình 2.5 Một ví dụ so sánh OFDMA và SC-FDMA Error! Bookmark not defined Hình 2.6 Cấu trúc LTE E-UTRAN Error! Bookmark not defined Hình 2.7 Khối giao thức mặt phẳng người dùng Error! Bookmark not defined Hình 2.8 Cấu trúc giao thức tuyến xuống của LTE Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Hình mẫu sử dụng lại tần số Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Đường cong Erlang B Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Chia tế bào Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Lưu đồ tính toán hệ thống tế bào Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Can nhiễu lẫn nhau giữa hai tế bào Error! Bookmark not defined Hình 4.1 Diễn biến phương pháp Grandient với độ dốc âmError! Bookmark not defined.

Hình 4.2 Các thủ tục chính của thuật toán di truyền Error! Bookmark not defined Hình 4.3 Mô phỏng cường độ lưu lượng ErlangB Error! Bookmark not defined Hình 4.4 Mô phỏng cường độ (Erlang) theo kênh Error! Bookmark not defined Hình 4.5 Kết quả mô phỏng xác suất vùng phủ Error! Bookmark not defined Hình 4.6 Kết quả mô phỏng xác suất vùng phủ với ảnh hưởng fading Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Các kênh chuyển tải MAC Error! Bookmark not defined.

Bảng 2.2 Các kênh logic MAC Error! Bookmark not defined.

Bảng 3.1 Một số đặc trưng của tế bào Error! Bookmark not defined.

Bảng 4.1 Mô phỏng tính xác suất chặn Error! Bookmark not defined.

Bảng 4.2 Các tham số mô phỏng xác suất vùng phủ Error! Bookmark not defined.

BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ARQ Automatic Repeat Request

ATM Asynchronous Transfer Mode

AWGN Additive White Gaussian Noise

BS Base station

CA Carrier Aggregation

CDMA Code division multiple access

CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance

DEM Digital elevation model

DSDV Destination-Sequenced Distance Vector

EUTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network

EPC Evolved Packet Core

FIFO First In First Out

GPRS General Packet Radio Service

GSM Global System for Mobile communication

HARQ Hybrid Automatic Repeat Request

HSPA High speed packet access

IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineering

I/O Input/output

LAN Local Area Network

LTE Long Term Evolution

MAC Media Access Control

MIMO Multiple input multiple output

NGN Next Genaration Network

OFDMA Orthogonal Frequency Domain Multiple Access

PDN Packet Data Network

PRnet Packet Radio Network

QoS Quality of Service

RNC Radio Network Controller

SC-FDMA Single Carrier Frequency Domain Multiple Access

SIM Subscriber Identity Module

SINR Signal to Interference Noise Ratio

TDMA Time Division Multiple Access

UMTS Universal Mobile Telecommunications Systems

USIM User Service Identity Module

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network

WIFI Wireless Fidelity

WiMAX World Interoperability for MicroAccess

WLAN Wireless Local Area Network

WWAN Wireless Wide Area Networks

WCDMA Wideband Code Division Multiple Access

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1 PGS.TS Nguyễn Đình Việt Bài giảng đánh giá hiệu năng mạng máy tính (2008) Trường Đại học Công nghệ - Đại học quốc gia Hà Nội

2 TS Nguyễn Quý Minh Hiền Mạng viễn thông thế hệ sau (NGN) Viện khoa học kĩ thuật Bưu điện (2001)

Tiếng Anh

3 Ajay R Mishra Nokia Networks ADVANCED CELLULAR NETWORK PLANNING AND OPTIMISATION

4 Ampereen teknillinen yliopisto, Julkaisu Future Mobile Communications: LTE Optimizat and Mobile Network Virtualization Faculty of Physics and Electrical Engineering, University of Bremen

5 Ashutosh Dutta Systems Optimization for Mobility Management

6 Christophe, Chevallier, Christopher Brunner, Andrea Garavaglia, Kevin P Murray, Kenneth R Baker WCDMA (UMTS) DEPLOYMENT HANDBOOK

7 Gusshausstrasse 25/389 SIMULATIN THE LONG TERM EVOLUTION PHYSICAL LAYER, A-1040 Vienna, Austria Institute of Communications and Radio-Frequency Engineering Vienna University of Technology

8 H.P Keelery, B Błaszczyszyny and M K Karray, SINR-based k-coverage probability in cellular networks with arbitrary shadowing

9 Indoor Planning in Broadband Cellular Radio Network Tampere University of Technology

10 International Journal of Computer Applications Traffic Modeling in Mobile Communication Networks

11 Jaana Laiho and Achim Wacker Radio Network Planning and Optimisation for UMTS, Both of Nok ia Networks, Nok ia Group, Finland

12 John Wiley & Sons, Ltd 2007 WCDMA for UMTS-HSPA Evolution and LTE

13 John Wiley & Sons Ltd Fundamentals of Cellular Network Planning and Optimisation The Atrium, Southern Gate West Sussex POl9 8SQ, England

14 John Wiley & Sons, Ltd LTE for UMTS-OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access

15 John Wiley & Sons, Ltd LTE for 4G Mobile Broadband Air Interface Technologies and performance; Cambridge University Press

16 Jenhui Chen and Ching-Yang Sheng Threshold Scheme Based on SINR Variation

in LTE-A Networks

17 Jukka Lempiäinen Matti Manninen RADIO INTERFACE SYSTEM PLANNING FOR GSM/GPRS/UMTS

18 J.L VAN DEN BERG Self-Organisation in Future Mobile Communication Networks

19 Lucas Benedičič OPTIMIZATION AND PARALLELIZATION METHODS FOR THE DESIGN OF NEXT-GENERATION RADIO NETWORKS

20 Maciej J Nawrocki Understanding UMTS Radio Network Modelling, Planning and Automated Optimisation

21 Maria-Gabriella Di Benedetto Self-Optimized Radio Resource Management Techniques for LTE-A Local Area Deployments

22 Michael Welzl Network Congestion Control Managing Internet Traffic Leopold Franzens University of Innsbruck

23 National institute of informaiton and Communications Technology New - gerneration network

24 Robert Akl, Manju Hegde, Alex Chandra CDMA Capacity Allocation and Planning Washington University, Missouri USA

25 Rony Kumer Saha and A.B.M Siddique Hossain A MATLAB Based Cellular Mobile Communication Laboratory American International University-Bangladesh

26 O Aydin, U Birkel, A.Gaertner, RM Goerner, M.Hahn, L Sanchez-Perez UMTS RADIO NETWORK PLANNING GUIDELINE

27 Systems AALTO UNIVERSITY Self-Optimization of Coverage and Capacity in LTE using Adaptive Antenna

28 Xiaoheng Tan, Jing Pei, Xudong Ma, Yonggang Tang, Zhenlin Huang Optimal Value of Energy Detection Based on Cooperative Spectrum Sensing

29 Xuemin Huang Automatic Cell Planning for Mobile Network Design: Optimization Models and Algorithms

30 http://www.mathworks.com/

31 https://www.coursera.org/course/matlab