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

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

1

Đánh giá hiê ̣u năng của mô ̣t số thuâ ̣t toán lâ ̣p li ̣ch

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 Thắng

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 thấy 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 nhằm phân bố hợp lý nguồn tài nguyên này đến người dùng là vô cùng quan tro ̣ng trong ma ̣ng vô tuyến, 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 truyền 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

2

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 Quốc Khánh , “Nghiên cứu kỹ thuật lập lịch nâng cao chất lượng dịch vụ trong hệ

thống thông tin di động LTE”, Luận văn tha ̣c sỹ, Đa ̣i ho ̣c Đà Nẵng, 2011

[2] Phan Thanh Tùng, “Lâ ̣p li ̣ch băng thông dựa trên kỹ thuâ ̣t phản hồi kép trong Wimax” , Khóa

luâ ̣n tốt 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: http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_184908.pdf

[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

well-known 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: https://www.ist-winner.org/phase 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

3

[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

Time-Slotted 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