Luận Văn Nghiên cứu các phương pháp giám sát kênh truyền vô tuyến và ứng dụng trong quản lý chất lượng dịch v

LUẬN VĂN THẠC SỸ KÝ THUẬT


Nghiên cứu
các phương pháp giám sát kênh truyền vô
tuyến và ứng dụng trong quản lý chất lượng
dịch vụ cho mạng di động các thế hệ tiếp theo


người thực hiện: Vũ Văn Hiển

Mục lục


Trang phụ bìa
Danh mục các chữ viết tắt
Mục lục
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Danh mục các bảng biểu
Lời mở đầu .1
Chương I: Tổng quan về dịch vụ và chất lượng dịch vụ của các hệ thống
thông tin 4
1.1. Giới thiệu 4
1.2. Mục tiêu của luận văn 7
1.3. Nội dung của luận văn .7
Chương II: Khái quát về sự phát triển của thông tin di động và hệ thống
di động GSM 9
2.1. Sự phát triển của hệ thống thông tin vô tuyến di động .9
2.1.1. Lịch sử phát triển của thông tin di động 9
2.1.1.1. Hệ thống thông tin di động tế bào 10
2.1.1.2. Sự khác biệt với các hệ thống thông tin khác .10
2.1.1.3. Các vấn đề kỹ thuật trong hệ thống thông tin di động tế bào11
2.1.2. Xu hướng phát triển của điện thoại di động 13
2.1.2.1. Những hệ thống truy cập vô tuyến trong tương lai cho những
dịch vụ kết hợp với sự quản lý nguồn tài nguyên mt cách mềm dẻo 16
2.1.2.2. Bước tiến tới công nghệ di động 4G 18
2.2. Khái quát về hệ thống GSM 19
2.2.1. Khái niệm về công nghệ GSM 19
2.2.2. Cấu trúc và thành phần của mạng GSM .20
2.2.2.1. Cấu trúc tổng thể 20
2.2.2.2. Các thành phần của mạng 21

2.2.3. Dịch vụ GPRS 22
2.2.3.1. Các dịch vụ dữ liệu hiện tại trong mạng GSM .22
2.2.3.2. Thị trường và viễn cảnh 22
2.2.3.3. Cấu trúc cơ bản hệ thống GPRS .26
Chương III: Cơ sở nền tảng về dịch vụ và chất lượng dịch vụ 27
3.1. ứng dụng và dịch vụ .27
3.2. Chất lượng dịch vụ QoS 30
3.2.1. Các định nghĩa về chất lượng dịch vụ .30
3.2.2. Phân lớp QoS 32
3.2.3. Các nguyên tắc bảo đảm QoS .33
3.3. Các kiến trúc hỗ trợ QoS 35
3.3.1. Các kiến trúc QoS cho truyền thông đa phương tiện .35
3.3.2. Các kiến trúc QoS cho Internet .37
3.3.3. Các mô hình QoS cho mạng vô tuyến di động .40
3.4. Tác động của môi trường vô tuyến và sự di động đến chất lượng
dịch vụ .43
3.4.1. Lỗi bít vô tuyến ( Bit Error Rate BER ) .43
3.4.2. Sự dao động củta kênh truyền vô tuyến .43
3.4.3. Sự di động 44
3.4.4. Kết nối với mạng cố định 45
3.4.5. Băng thông kênh truyền thấp .46
3.4.6. Một số vấn đề khác 46
3.5. Kết luận chương III .47
Chương IV: Nghiên cứu các phương pháp giám sát kênh truyền
vô tuyến 49
4.1. Giới thiệu chung 49
4.2. Tổng quan một số kỹ thuật giám sát .49
4.2.1. Giám sát RTT .49
4.2.2. Giám sát RTO 50
4.2.3. Giám sát tổn thất .51

4.2.4. Giám sát băng thông 51
4.2.4.1. Giới thiệu chung .51
4.2.4.2. Mô hình một gói ( One Packet Model) .52
4.2.4.3. Mô hình cặp gói ( Packet Pair Model ) 58
4.2.4.4. Mô hình chuỗi gói ( Packet Train Model) 60
4.2.5. Giám sát kênh truyền vô tuyến 62
4.2.5.1. Giới thiệu chung .62
4.2.5.2. giải pháp giám sát kênh truyền vô tuyến dựa trên tỷ lệ tổn
thất gói tin .64
4.2.5.3. Giải pháp giám sát kênh truyền vô tuyến dựa trên trao đổi
RTS/CTS 66
4.3. Mô hình tổng quát giám sát băng thông và kênh truyền vô tuyến 70
4.3.1. Giám sát tốc độ luồng 71
4.3.2. Giám sát băng thông vô tuyến .76
4.3.3. Giám sát trạng thái kênh vô tuyến .78
4.3.4. Đánh giá kết quả mô hình giám sát kênh 78
4.4. Kết luận chương IV .81
Chương V: Mô hình lập lịch hỗ trợ QoS trên cơ sở giám sát kênh truyền
vô tuyến 83
5.1. Giới thiệu chung 83
5.2. Một số vấn đề của lập lịch bình đẳng .84
5.3. Phân tích bộ lập lịch vô tuyến 86
5.4. Bộ lập lịch gói vô tuyến ( Packetized Wireless Scheduler PWS ) .91
5.5. Mô tả bộ lập lịch gói vô tuyến 93
5.5.1. Giám sát băng thông và trạng thái kênh truyền vô tuyến 93
5.5.2. Chức năng điều khiển 94
5.6. Kết quả đánh giá mô hình lập lịch có giám sát kênh truyền
vô tuyến 95
5.7. Kết luận chương V 98

Chương VI: Mô hình quản lý chất lượng dịch vụ trên cơ sở giám sát kênh
truyền vô tuyến 99
6.1. Giới thiệu chung 99
6.2. Tổng quan về mô hình 99
6.3. Mô tả mô hình quản lý QoS .100
6.3.1. Kết hợp giám sát kênh truyền vô tuyến với bộ lập lịch .100
6.3.2. Kết hợp giám sát kênh truyền vô tuyến với quản lý bộ đệm 102
6.4. Kết luận chương VI .104
Kết luận và hướng phát triển tiếp của luận văn .105
Tài liệu tham khảo .106








Lời nói đầu

Các mạng viễn thông ở nhiều quốc gia trên thế giới phát triển ngày càng
nhanh, các sản phẩm mới được các nhà cung cấp tung ra thị trường ngày càng
nhiều, chúng được trang bị nhiều phần mềm có khả năng hỗ trợ nhiều thiết bị
khác nhau. Môi trường mạng viễn thông càng phức tạp, đa dạng và có tính
cạnh trang cao. Các mạng còn có đặc trưng khác nhau, chồng chéo nhiều tầng
lớp và dịch vụ. Các yếu tố này làm tăng chi phí quản lý mạng (chi phí hoạt
động vượt cả chi phí về vốn). Điều này trở thành mối quan tâm chính của
nhiều tập đoàn, nhà khai thác viễn thông, nhà cung cấp thiết bị và các tổ chức
tiêu chuẩn hóa.
Trong những năm qua, cùng với sự gia tăng của các dịch vụ đa phương
tiện ( Multimedia) và Internet, mạng viễn thông đã có những bước tiến triển
vượt bậc đánh dấu bằng sự ra đời của các hệ thống thông tin di động thế hệ
mới . Mạng máy tính và mạng thông tin di động đã và sẽ không còn có
khoảng cách trong tương lai. Thông tin di động là một dịch vụ kinh doanh
không thể thiếu được ở hầu hết các nhà khai thác viễn thông trên thế giới.
Thông tin di động là một phương tiện liên lạc càng không thể thiếu trong thời
đại kinh tế thị trường năng động (mọi lúc, mọi nơi). Từ các máy thuê bao di
động, người dùng có thể truy cập được mọi thông tin trên Internet, có thể
truyền tải thông tin đa phương tiện vv ngoài các dịch vụ tiếng nói trước đây.
Việc hòa nhập Internet và các hệ thống di động mới cho phép các nhà khai
thác mạng thông tin di động thừa hưởng mọi thành quả, mọi ứng dụng đã sẵn
có cho Internet . Chính vì vậy, Internet đã được xem là chìa khóa cho sự thành
công và phát triển của mạng di động thế hệ mới và tiếp theo.
Do đó, việc hòa nhập Internet và mạng di động thế hệ tiếp theo cũng
nảy sinh nhiều vấn đề thách thức cần giải quyết. Một trong những vấn đề còn
cần phải giải quyết đố là việc quản lý chất lượng dịch vụ. Ngay bản thân
Internet hiện nay cũng chỉ cung cấp dịch vụ Best-effort (nỗ lực tối đa), nghĩa là
không bảo đảm chất lượng dịch vụ. Trong khi đó các ứng dụng ngày càng đa dạng,
có các đặc tính khác nhau và yêu cầu chất lượng dịch vụ hết sức khác nhau. Đối
với các ứng dụng đa phương tiện, nhiều vấn đề lại rất khắt khe. Mặt khác, vấn đề
hỗ trợ chất lượng dịch vụ lại càng trở lên nan giải hơn trong môi trường mạng vô
tuyến với điều kiện truyền tải có thể rất khắc nghiệt như nhiễu cao, fading, đường
truyền biến đổi theo điều kiện môi trường Vì vậy có thể dẫn đến lỗi bít
tăng cao.
Chính vì những lý do đó, vấn đề quản lý chất lượng dịch vụ trong môi
trường mạng di động thế hệ mới đã và đang trở thành đề tài nóng bỏng. Đây
cũng chính là phạm vi nghiên cứu đặt ra trong bản luận văn này. Do xác định
yếu tố cơ bản tác động vào chất lượng dịch vụ chính là điều kiện môi trường
vô tuyến, luận văn này đặt ra vấn đề nghiên cứu các phương pháp giám sát
kênh truyền và nghiên cứu xem xét việc ứng dụng chúng vào một mô hình kết
hợp nhằm hỗ trợ việc quản lý chất lượng dịch vụ cho mạng di động hiện tại và
các mạng tiếp theo .
Luận văn gồm 6 chương :
Chương I: Tổng quan.
Chương này nêu Khái quát về sự phát triển và những đặc trưng cơ bản
của điện thoại di động và những xu hướng phát triển tương lai của điện thoại
đi động. Vấn đề quản lý chất lượng dịch vụ trong mạng di động thế hệ mới và
đặt ra vấn đề nghiên cứu của bài toán .
Chương II: Giới thiệu chung về các hệ thống thông tin di động thế hệ
mới, tiếp theo và hệ thống thông tin GSM.
Chương III: Nghiên cứu cơ sở nền tảng về dịch vụ và chất lượng dịch
vụ. Chương này giới thiệu chung về khái niệm, đặc tính dịch vụ và chất lượng
dịch vụ, các kiến trúc hỗ trợ QoS, ảnh hưởng của môi trường vô tuyến đến
chất lượng dịch vụ của mạng di động.
Chương IV: Nghiên cứu các phương pháp giám sát kênh truyền vô
tuyến. Chương này tập trung phân tích, đánh giá một số kỹ thuật giám sát các
tham số kênh truyền, giám sát băng thông, giám sát kênh và trình bày một số
mô hình tổng quát cho giám sát băng thông và kênh truyền vô tuyến .
Chương V: Mô hình lập lịch hỗ trợ QoS trên cơ sở giám sát kênh
truyền vô tuyến. Chương này nghiên cứu và phân tích một mô hình lập lịch hỗ
trợ QoS trên cơ sở giám sát kênh truyền vô tuyến .
Chương VI: Nghiên cứu mô hình quản lý chất lượng dịch vụ trên cơ sở
giám sát kênh truyền vô tuyến. Chương này nghiên cứu khả năng ứng dụng
các phương pháp giám sát trong một mô hình kết hợp nhằm đảm bảo việc hỗ
trợ quản lý chất lượng dịch vụ trên cơ sở giám sát kênh truyền vô tuyến .
Cuối cùng là phần kết luận và hướng phát triển tiếp của luận văn này .
Do hạn chế về thời gian cũng như khả năng có hạn, trong luận văn này
có những thiếu sót, những hạn chế là không thể tranh khỏi. Tôi rất mong nhận
được những ý kiến đóng góp để bản luận văn này hoàn thiện hơn và có thể
đưa vào áp dụng thực tế để nâng cao chất lượng dịch vụ các thế hệ điện thoại
di động đang khai thác và triển vọng sắp tới .
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo Phó Giáo sư -
Tiến sỹ Võ Kim, Phó Giáo sư-Tiến sỹ Đinh Thế Cường, và các thầy cô trong
Khoa Vô tuyến điện tử trường HVKTQS đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ và tạo
điều kiện cho tôi hoàn thành bản luận văn này.







kenhvotuyen