Tiến Sĩ Về một phương pháp mới điều khiển mượn, khóa kênh tần số mạng di động tế bào

Luận án tiến sĩ năm 2011
Đề tài: Về một phương pháp mới điều khiển mượn, khóa kênh tần số mạng di động tế bào

MỤC LỤC
L ờ i cam ñ oan . 1
L ờ i c ả m ơ n 2
MỤC L ỤC . 3
Danh m ụ c các t ừ vi ế t t ắ t 6
Danh sách hình v ẽ . 9
Danh sách bả ng .11
MỞ ðẦ U .12
Ch ươ ng 1. T ỔNG QUAN M ẠNG DI ðỘNG TẾ BÀO VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP MƯỢN
KHÓA KÊNH 20
1.1. Mở ñầu . 20
1.2. Mô hình mạng di ñộng tếbào . 23
1.2.1. Khái niệm tếbào 23
1.2.2. Kênh, cấp phát kênh, tái sửdụng kênh 25
1.3. Quá trình chuyển giao (handoff) 37
1.4. Các thuật toán mượn khóa kênh 39
1.4.1. Mượn, khóa kênh . 39
1.4.2. Thuật toán mượn, khoá kênh ñơn giản . 40
1.4.3. Các thuật toán mượn, khóa kênh lai ghép 42
1.4.4. Thuật toán thửtrực tiếp 43
1.4.5. Thuật toán cân bằng tải ñộng mượn kênh chọn lọc . 43
1.4.6. Thuật toán cân bằng tải ñộng mượn kênh chọn lọc phân tán 45
1.4.7. Thuật toán mượn, khóa kênh thích nghi 46
1.5. Nhận xét các thuật toán mượn, khóa kênh 47
1.6. Kết luận . 47
Ch ươ ng 2. M ƯỢN, KHÓA KÊNH ðỘNG TRÊN C ƠS ỞB Ộ ðI Ề U KHI ỂN LOGIC MỜVÀ
MẠNG NƠRON 49
5
2.1. Mở ñầu 49
2.2. Thuật toán mượn kênh FDCBS và NFDCBS 50
2.2.1 Mô hình hệthống mạng di ñộng tếbào 50
2.2.2 Bộ ñiều khiển mượn kênh trên cơsởlogic mờ . 52
2.2.3 Pha ra quyết ñịnh trạng thái tải tếbào 53
2.2.4 Pha thỏa thuận với tếbào liên quan 60
2.2.5 Sựdi chuyển ña kênh 61
2.2.6 Thuật toán mượn kênh NFDCBS . 62
2.3. ðánh giá các thuật toán FDCBS và NFDCBS . 65
2.4. Một sốcải ti ến thuật toán m ượn kênh NFDCBS . 66
2.4.1 Sửdụng bộ ñiều khiển ANFIS thay cho bộ ñiều khiển NFC 66
2.4.2 Tối ưu tập luật mờANFIS 70
2.5. Kết luận 73
Ch ươ ng 2. M ƯỢN, KHÓA KÊNH ðỘNG PHÂN TÁN TRÊN CƠS ỞBỘ ðI Ề U KHIỂ N NƠ
RON - M Ờ- SUBSETHOOD . 75
3.1. Mở ñầu . 75
3.2. Xây dựng bộ ñi ều khiển mượn kênh DDBNFS 76
3.2.1. Mô hình mạng di ñộng tếbào . 76
3.2.2. Bộ ñiều khiển mượn kênh mạng nơron mờ-subsethood(DDBNFS) 78
3.2.3. Thuật toán ñiều khiển mượn kênh cân bằng tải ñộng phân tán . 100
3.3. Kết luận .102
Chương 4. MÔ PHỎNG, ðÁNH GIÁ KẾT QUẢ 104
4.1. Mô tảmạng di ñộng mô phỏng 104
4.2. Cài ñặt và huấn luyện NFS 107
4.2.1. Cài ñặt bộ ñiều khiển NFS bằng Matlab 107
4.2.2. Phát sinh tập dữliệu huấn luyện và huấn luyện ANFIS, NFS, NFC 108
4.2.3. Kết quảhuấn luyện ANFIS, NFS, NFC 109
6
4.3. Kết quảmô phỏng .109
4.4. ðánh giá kết quảvà so sánh .112
4.5. Kết luận .112
KẾ T LU ẬN . 1 14
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG B Ố . 116
TÀI LI Ệ U THAM KHẢO 118
PH ỤL ỤC 126

MỞ ðẦU
Hiện nay trên thếgiới cũng nhưtrong nước, mạng di ñộng tếbào ñã và ñang
phát triển mạnh mẽ, nhất là mạng di ñộng tếbào thếhệmới 3G và 4G. ðồng thời
các nước cũng ñang ñầu tưnghiên cứu phát triển mạng di ñộng thếhệthứ5 (5G)
[1]. ðặc ñiểm nổi bật của các hệthống mạng di ñộng thếhệmới là tốc ñộtruyền dữ
liệu lớn, khảnăng di ñộng cao và cung cấp các dịch vụcho người sửdụng ngày
càng phong phú hơn.
Một bài toán quan trọng xuyên suốt qua mọi thếhệmạng di ñộng tếbào là làm
thếnào sửdụng phổtần số(kênh) cấp cho mỗi mạng hiệu quảtrong ñiều kiện phổtần
sốlà hạn chế. Từ ñó nâng cao khảnăng phục vụ, chất lượng dịch vụ(QoS) của hệ
thống mạng di ñộng tếbào. ðiều này ñòi hỏi phải có một chiến lược gán kênh phù hợp
[5][6][7]. Bài toán gán kênh là một trong các bài toán quan trọng nhất trong hệthống di
ñộng tếbào. Và nó là một bài toán có ñộphức tạp theo thời gian mũ(NP-Hard) nên
khó tìm ñược lời giải chính xác.
Mục ñích của bài toán gán kênh chủyếu là ñểkhai thác khảnăng tái sửdụng lại
kênh dưới ñiều kiện ràng buộc nhiễu, nhưnhiễu ñồng kênh, nhiễu kênh liền kề, nhiễu
kênh tại cùng chỗsửdụng. Các thuật toán gán kênh ñược ñềxuất từnhiều tác giảkhác
nhau rất phong phú, nhưng có thểchia làm 3 loại khác nhau là: Gán kênh cố ñịnh
(FCA), gán kênh ñộng (DCA) và gán kênh lai ghép (HCA).
Ưu ñiểm của FCA là ñơn giản. Tuy nhiên, nó không thểphù hợp ñối với tình
huống thực tếcủa mạng mà có tải tếbào biến ñổi bất thường và thay ñổi từtếbào sang
tếbào khác. Phương pháp DCA cho phép gán/ tái gán lại kênh và do ñó linh hoạt hơn.
DCA tùy theo cách quản lý kênh mà chia làm 2 loại: DCA tập trung và DCA phân tán.
Trong DCA tập trung, tất cảcác kênh ñược ñặt trong một nguồn chung và ñược
gán cho các cuộc gọi mới khi cần thiết, và tất cảcác công việc gán kênh ñược thực hiện
bởi MSC. Trong DCA phân tán, các BS sẽtham gia thực hiện công việc này. ðểcó
ñược ưu ñiểm của FCA và DCA, kỹthuật HCA ñược ñềxuất sửdụng. Trong HCA,
14
các kênh ñược chia thành hai tập riêng biệt: một tập các kênh ñược gán cho mỗi tếbào
trên cơsởFCA, trong khi tập kênh còn lại ñược giữtrong nguồn chung dành cho việc
gán ñộng. Một vấn ñềquan trọng của các phương pháp cấp phát kênh là cân bằng tải
trong mạng di ñộng tếbào có tải phân bốkhông ñều. Cân bằng tải là quá trình phân bố
lại các kênh của mạng di ñộng tếbào ñểtránh tình huống mà một sốtếbào ñang nhàn
rỗi trong khi một sốtếbào khác ñang ởtrạng thái bịtắc nghẽn (nóng) [29][30][31]. Do
sựnóng của các tếbào biến ñổi theo cảkhông gian và thời gian, cho nên trong thực tế,
ñểgiải quyết vấn ñềnày có thểtăng ñộrộng băng thông cho tếbào ñểtăng dung lượng
hệthống. Nhưng giải pháp tăng băng thông lại không hiệu quả ñối với mạng mà lưu
lượng mất cân bằng mà biến ñổi theo thời gian. Có giải pháp hiệu quảhơn ñểgiải
quyết vấn ñềnày là thực hiện chuyển các kênh rỗi từcác tếbào tải nhẹ(lạnh) sang tế
bào tải nặng (nóng) hoặc từvùng tải nhẹsang vùng tải nặng trong các mạng thếhệ
mới. Hay nói cách khác, ñó là quá trình thực hiện mượn kênh trong mạng di ñộng tế
bào. ðây là phương pháp ñược sửdụng phổbiến trong mọi mạng tếbào và mọi thếhệ
mạng tếbào, thậm chí cảmạng vệtinh [51].
Các chiến lược mượn kênh truyền thống thường mượn kênh ñểcân bằng tải
bằng cách sửdụng một sốngưỡng cố ñịnh ñểphân biệt trạng thái tải của mỗi tếbào.
Một tải tếbào ñược gọi là "nóng", nếu tỷsốgiữa sốkênh còn rỗi với tổng sốkênh cấp
cho tếbào ñó nhỏhơn hoặc bằng một giá trịngưỡng, ngược lại nó là "lạnh". Hạn chế
trong các thuật toán này chính là do sửdụng các giá trịngưỡng cố ñịnh nên có thểgây
ra một chuỗi các biến ñổi bất thường, nhưhiệu ứng quảbóng bàn (ping-pong), do tải
dao ñộng xung quanh ngưỡng. ðiều này dẫn ñến lãng phí một lượng ñáng kểtài
nguyên mạng do việc chuyển kênh qua lại giữa các tếbào. Mặt khác, việc thu thập các
thông tin tải tếbào không chỉ ñể ước lược tải lưu lượng mạng biến ñổi theo thời gian,
mà còn cung cấp các thông tin hữu ích ñểra quyết ñịnh gán lại kênh mạng di ñộng tế
bào. Việc thu thập thông tin tải tốt cho phép phản ánh chất lượng ước lượng tải hiện
thời của tếbào, dựbáo ñược tải trong tương lai gần, ñảm bảo sự ổn ñịnh tương ñối và
15
có một quan hệ ñơn giản với các chỉsốtài nguyên của mạng. Trong hệthống di ñộng,
sốcác cuộc gọi xuất hiện là không biết trước, cũng nhưthời gian thực hiện cuộc gọi là
mơhồ, không chắc chắn (bất ñịnh). Chính vì những lý do nhưvậy, ñểgiải bài toán này
cần có một cơchếdựbáo phù hợp hơn, hiệu quảhơn. Gần ñây, ña sốcác phương pháp
giải quyết vấn ñềgán kênh cho mạng tếbào nói chung, phương pháp ñiều khiển mượn
kênh nói riêng ñều sửdụng công cụtính toán thông minh, hoặc kết hợp các phương
pháp truyền thống với các phương pháp tính toán thông minh ñểgiải quyết bài toán
mạng di ñộng tếbào (hệthống lai) [47][48][50].
Trong phương pháp tính toán thông minh, nền tảng cốt lõi của nó là bộ ñiều
khiển logic mờ, mạng nơron, thuật gen. Ngoài ra còn có lý thuyết trò chơi, tính toán
dựa trên bầy ñàn, dựa trên tình huống (case), Automata . Các bộ ñiều khiển thông
minh có thể ñược xây dựng từcác công nghệthông minh riêng rẽhoặc tích hợp các
công nghệnày, tuỳtừng bài toán cụthể. Mạng nơron có ưu ñiểm nổi bật là khảnăng
học, khảnăng khái quát hoá và khảnăng xấp xỉhàm phi tuyến bất kỳvới ñộchính xác
yêu cầu. Còn bộ ñiều khiển logic mờ ñược phát triển trên cơsởlý thuyết tập mờcó ưu
ñiểm là tích hợp ñược tri thức chuyên gia và phỏng theo cách tưduy của con người với
cơchếsuy diễn trên cơsởtập luật IF-THEN mờ. Thuật gen (GA) cho phép giải bài
toán tối ưu toàn cục dựa trên các toán tửlai ghép, ñột biến, chọn lọc tựnhiên ñểtìm lời
giải tối ưu trong không gian lời giải của bài toán. Automata cho phép tạo ra khảnăng
tựtrị, thích nghi với môi trường. Sựkết hợp các công nghệnày cho phép tạo ra các bộ
ñiều khiển mạnh, mềm dẻo và giải quyết hiệu quảcác bài toán phức tạp, nhiều yếu tố
bất ñịnh, không rõ ràng hoặc nghèo thông tin. Chính vì những ưu ñiểm nhưvậy, bộ
ñiều khiển thông minh ñã ñược nhiều tác giảnghiên cứu sửdụng trong các thuật toán
mượn kênh, cân bằng tải ñộng, lập lịch gán mã trong mạng di ñộng tếbào với các cơ
chế ña truy cập khác nhau. Nổi bật là nghiên cứu của tác giảHarilaos G. Sandalidis,
Peter P. Stavroulakis’, J. Rodriguez-Tellez [37], ñã sửdụng mạng nơron Hopfield và
các chiến lược tiến hoá ñểthực hiện mượn kênh trong mạng tếbào (BCA). Somnath
16
Sinha Maha Patra, Kousik Roy, Sarthak Banerjee, andDeo Prakash Vidyarthi [40], ñã
sửdụng GA ñểcải tạo thuật toán mượn kênh nhằm tối ưu sốtrạm bịkhoá kênh. Sitao
Wu, Tommy W. S. Chow, Kai Tat Ng [41] ñã sửdụng bản ñồtựtổchức thực hiện
chiến lược mượn kênh hiệu quả. Yao-Tien Wang [47][48][49] ñã ñềxuất thuật toán
mượn kênh sửdụng bộ ñiều khiển logic mờ, bộ ñiều khiển mạng nơron- mờvà bộ ñiều
khiển nơron-mờ- GA ñểthực hiện mượn kênh ñộng ñểcân bằng tải ñộng mạng di
ñộng tếbào.
Trong [47] Yao-Tien Wang ñềxuất bộ ñiều khiển mờ(FDCBS) gồm bốn khối
thành phần: (1) cơsởluật mờ, (2) ñộng cơsuy diễn mờ, (3) khối mờhóa, và (4) khối
giải mờ. FDCBS gồm 3 pha hoạt ñộng: (1) ra quyết ñịnh tải tếbào, (2) trao ñổi thỏa
thuận giữa các tếbào liên quan, và (3) di chuyển ña kênh. Cấu trúc của bộ ñiều khiển
mượn kênh của mạng di ñộng tếbào gồm ba pha thiết kếbằng cách áp dụng ñiều khiển
logic mờcho các pha ñó. Pha ra quyết ñịnh tải tếbào cho chỉthịmột lượng thông tin
liên quan ñến tếbào cũng nhưcác luật thu thập thông tin sẽ ñược sửdụng khi thực hiện
ra quyết ñịnh phân bốlại tải tếbào. Mục ñích là ñểthu ñược ñầy ñủthông tin ñể ñưa ra
quyết ñịnh trạng thái tải tếbào mà có thểlà rất nóng, nóng, trung bình, FDCBS sử
dụng sốkênh cho phép và tải lưu lượng tếbào nhưlà các biến ñầu vào cho tập mờvà
xác ñịnh một tập các hàm liên thuộc mờ. Khái niệm sốmờ ñóng một vai trò quan trọng
trong xây dựng các biến ñịnh lượng mờvà xác ñịnh các giá trịngôn ngữbiểu diễn
trạng thái của tải tếbào, chẳng hạn như“rất nóng”, “nóng”, “vừa phải”, “lạnh” hoặc
“rất lạnh”. Pha thực hiện thỏa thuận giữa các tếbào liên quan nhằm mục ñích lựa chọn
các tếbào hoặc các kênh sẽ ñược di chuyển khi các sựkiện cấp phát lại tải diễn ra. Các
cách tiếp cận cấp phát kênh truyền thống có thể ñược phân loại thành loại cập nhật và
tìm kiếm. Ý tưởng cơbản là một tếbào phải tham chiếu tất cảcác tếbào liên quan
trong phạm vi khoảng cách tái sửdụng kênh tối thiểu trước khi nó có thểthu ñược một
kênh. Cảhai phương pháp này ñều có những ưu và nhược ñiểm. Cách tiếp cận cập nhật
có thời gian trễthu kênh ngắn nhưng ñộphức tạp thông ñiệp cao hơn, trong khi
17
phương pháp tìm kiếm có ñộphức tạp thông ñiệp thấp nhưng thời gian trễthu kênh dài
hơn. FDCBS thực hiện thỏa thuận giữa tếbào hiện thời với các tếbào liên quan như
sau: Khi trạng thái tải tếbào hiện thời là nóng, nó ñóng vai trò mượn kênh, ngược lại,
khi trạng thái tải của nó là lạnh nó ñóng vai trò cho mượn kênh. Trong trường hợp tế
bào có trạng thái tải trung bình thì nó không ñược phép mượn bất kỳkênh nào từbất cứ
một tếbào khác, và cũng không cho bất kỳtếbào nào mượn kênh từnó. Pha di chuyển
ña kênh liên quan ñến việc quản lý sựdi chuyển của các kênh từmột tếbào tới tếbào
khác. Trong các thuật toán truyền thống khi một tếbào yêu cầu và một tếbào ñích
ñược xác ñịnh, sốkênh cấp phát chỉlà một kênh trong mỗi lần lặp. ðiều này không
hiệu quảnếu tải lưu lượng của hai tếbào là rất khác nhau. Ý tưởng của FDCBS là
mượn một sốkênh một lần thay vì chỉcó một giữa hai tếbào. Ví dụ, trong các mạng
truyền thông ña phương tiện thếhệmới, một cuộc gọi có thểcần nhiều kênh khác nhau
tại một thời ñiểm. Ngoài ra, FDCBS cũng cho phép một tếbào yêu cầu có thểmượn
nhiều kênh khác nhau tại một thời ñiểm, dựa trên tải lưu lượng của các tếbào, các kênh
có khảnăng và giảm thiểu chi phí mượn kênh.
Tuy nhiên, bên cạnh những ưu ñiểm thu ñược, FDCBS còn có nhiều hạn chếdo
bản chất của tập mờ: (1) cần chuyên gia con người ñểxác ñịnh trước hàm liên thuộc
mờban ñầu, tức là, các phương pháp này không thểxây dựng các hàm liên thuộc mờtừ
tập dữliệu huấn luyện một cách hoàn toàn tự ñộng; (2) quá phức tạp và cần rất nhiều
thời gian tính toán; 3) tạo ra quá nhiều luật mờ. ðểkhắc phục hạn chếcủa FDCBS,
Yao-Tien Wang ñã ñềxuất bộ ñiều khiển mượn kênh ñộng trên cơsởbộ ñiều khiển
mạng nơron – mờ(NFDCBS) [48]. Bộ ñiều khiển này gồm bốn khối của bộ ñiều khiển
logic mờvà mạng nơron-mờ. Hoạt ñộng của NFDCBS cũng gồm 3 pha nhưFDCBS.
Mục ñích chính của bộ ñiều khiển nơron-mờsửdụng trong NFDCBS là phát sinh tập
luật mờtự ñộng bằng cách áp dụng các kỹthuật học ñểtìm và ñiều chỉnh các tham số
trên cơsởtập dữliệu huấn luyện.
18
Các phương pháp mượn kênh thông minh ñã ñược ñềxuất nói chung, thuật toán
FDCBS, NFDCBS của Yao-Tien Wang nói riêng, ñều tồn tại một sốhạn chếdo bản
chất của mạng nơron, logic mờ. Các thuật toán này hoặc là quá phức tạp, hoặc là số
lượng tính toán quá nhiều. Riêng thuật toán FDCBS phù thuộc mạnh vào tri thức
chuyên gia, sốluật quá lớn. Trong NFDCBS thì hạn chế: 1) khảnăng xấp xỉvới dữliệu
ñầu ra mong muốn hạn chếvềmức ñộchính xác, 2) sốluật phát sinh tự ñộng còn lớn,
3) sửdụng phép toán t-norms, t-cornom mà có nhiều sựlựa chọn khác nhau cho cùng
một bài toán.
Từquá trình phân tích, luận án sẽtập trung nghiên cứu các vấn ñềsau:
1) Thực hiện một sốcải tiến ñối với thuật toán NFDCBS ñểnâng cao chất lượng
của mạng di ñộng tếbào.
2) ðềxuất phương pháp mượn kênh ñộng phân tán DBNFS trên cơsởbộ ñiều
khiển mạng nơron mờcó tích hợp phép ño subsethood NFS [33][57][58] ñểkhắc phục
các hạn chếcủa các thuật toán ñềxuất bởi Yao-Tien Wang [47][48]. Bộ ñiều khiển này
sửdụng liên kết mờcho phép ño mức ñộ ñóng góp của các phần ñiều kiện của tập luật
lên phần kết luận sửdụng phép ño subsethood ñược ñềxuất bởi Kosko [33], cho nên
ñầu ra xấp xỉvới dữliệu mong muốn tốt hơn. ðồng thời NFS không bỏqua thông tin
kích cỡsốchiều của véc tơ ñầu vào bộ ñiều khiển logic mờ, mà cũng không làm cường
ñộcủa các luật mờgiảm nhanh chóng khi sốchiều ñầu vào tăng như ñã xẩy ra do dùng
toán tửmin hoặc toán tửtích trong các bộ ñiều khiển NFDCBS. Cuối cùng NFS loại bỏ
ñược việc sửdụng các phép toán sốhọc khoảng ñối với các tập mức –αvà cho phép
giải thích rõ ràng hơn tác ñộng của các luật mờlên phần kết luận của tập luật mờ. NFS
cũng loại bỏ ñược việc sửdụng toán tửmờt-norms hoặc t-cornom trong các bộ ñiều
khiển nơron –mờtruyền thống, ñồng thời cho tín hiệu ñầu ra sốlà một tổhợp tuyến
tính của các phần kết luận ñã ñược giải mờ, cho nên tín hiệu ñầu ra cũng “mịn” hơn so
với các bộ ñiều khiển khác.
19
Phương pháp DBNFS thực hiện mượn kênh phân tán kết hợp với các chiến lược
khóa kênh, nên vấn ñềcân bằng tải của mạng ñược ñáp ứng ñộng hơn, hiệu quảhơn so
với NFDCBS (sửdụng phương pháp quản lý kênh tập trung và thực hiện cân bằng tải
theo chu kỳ).
3) Thông qua mô phỏng, chúng tôi ñánh giá xác suất khóa cuộc gọi, xác suất rớt
cuộc gọi, sựcập nhật thông ñiệp, thời gian trễthu kênh của phương pháp ñềxuất. Kết
quảthực nghiệm cho thấy phương pháp mượn, khóa kênh trên DBNFS cho kết quảtốt
hơn so với các phương pháp thông thường và các thuật toán FDCBS, NFDCBS của
Yao-Tien Wang [47][48].
Mục tiêu của luận ántập trung nghiên cứu ba vấn ñềchính. Vấn ñềthứnhấtlà
so sánh và ñánh giá các phương pháp mượn khóa kênh truyền thống, phương pháp
mượn kênh FDCBS, NFDCBS ñểvạch ra những ñiểm hạn chếcủa các phương pháp
này, từ ñó ñềxuất phương pháp cải tiến. Vấn ñềthứhai là ñềxuất phương pháp mới
sửdụng phép ño subsethood và chứng minh phương pháp mới hiệu quảhơn các
phương pháp cũvà cải tiến. Vấn ñềthứba là ñềxuất mô hình mô phỏng và thu kết
quả, ñánh giá phương pháp mới.
ðối tượng nghiên cứu của luận ánlà nghiên cứu phương pháp mới với các
thuật toán mượn, khóa kênh sửdụng mạng nơron mờ, phép ño subsethood sửdụng tập
dữliệu huấn luyện trong chế ñộonline và batch ñểtăng dung lượng sốcuộc gọi ñược
phục vụ, thực hiện cân bằng tải hiệu quảvà kịp thời, từ ñó cải thiện và nâng cao các
chỉsốchất lượng dịch vụ(QoS) của hệthống di ñộng tếbào.
Phạm vi nghiên cứu của luận ánlà nghiên cứu phương pháp mượn khóa kênh
trên mô hình mạng di ñộng tếbào ñềxuất.
Phương pháp nghiên cứu của luận án là nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu
thực nghiệm. Vềnghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu các thuật toán, các phương pháp
mượn khóa kênh dựa vào các kiến thức cơbản và các kết quảnghiên cứu lý thuyết ñã
công bố. Vềnghiên cứu thực nghiệm, luận án thực hiện cài ñặt các thuật toán, chạy thử
20
nghiệm thuật toán với các bộsốliệu ñã ñược công bố, so sánh và ñánh giá kết quảthực
nghiệm, từ ñó kết luận tính ưu việt của phương pháp mới.
Bốcục của luận án gồm phần mở ñầu và bốn chương nội dung, phần kết luận,
danh mục công trình công bốvà danh mục các tài liệu tham khảo. Chương 1 trình bày
các khái niệm cơbản vềmô hình mạng di ñộng tếbào và một sốkhái niệm quan trọng.
ðồng thời chương 1 cũng trình bày tổng quan các phương pháp gán kênh, mượn khóa
kênh truyền thống và chỉra những hạn chếcủa các phương pháp này.
Các ñ óng góp chính c ủ a lu ậ n án ñượ c trình bày trong ch ương 2, ch ương 3 và ch ương 4.
Chương 2 thực hiện khảo sát các phương pháp mượn kênh FDCBS trên cơsở
logic mờ, mà tập luật mờ ñược xây dựng sửdụng tri thưc chuyên gia; NFDCBS trên cơ
sởmạng nơron mờmà tập luật mờ ñược phát sinh và tối ưu tự ñộng sửdụng tập dữ
liệu huấn luyện. Chương 2 cũng chỉra những hạn chếcủa các phương pháp này và ñề
xuất một sốcải tiến ñối với NFDCBS.
Chương 3 trình bày phương pháp mượn khóa kênh mới sửdụng bộ ñiều khiển nơ
ron mờvới phép ño subsethood. Trong chương này trình bày mô hình bộ ñiều khiển
mượn khóa kênh phân tán, xây dựng bộ ñiều khiển mạng nơron mờ- subsethood và
thuật toán huấn luyện online, huấn luyện batch. ðềxuất thuật toán mượn khóa kênh
mờ, qui trình thực hiện mượn, khóa kênh và di chuyển ña kênh ñểcân bằng tải ñộng
mạng di ñộng tếbào.
Chương 4 trình bày xây dựng mô hình mô phỏng, thực hiện phát sinh tập dữliệu
huấn luyện, huấn luyện mạng nơron, thực hiện chạy mô phỏng các thuật toán mượn,
khóa kênh với các tham sốgiả ñịnh, sau ñó phân tích, ñánh giá kết quảthu ñược.
Cuối cùng, phần kết luận nêu những ñóng góp của luận án, hướng phát triển và
những vấn ñềquan tâm của tác giả.
21

Chương 1. TỔNG QUAN MẠNG DI ðỘNG TẾBÀO
VÀ CÁC THUẬT TOÁN MƯỢN, KHOÁ KÊNH
Chương này trình bày tổng quan vềmạng di ñộng tếbào, ñặc biệt là các vấn ñề
gán kênh, tái sửdụng kênh, mượn, khoá kênh; ñánh giá hiệu suất hoạt ñộng của các
thuật toán gán kênh, mượn, khoá kênh. ðây là những vấn ñềliên quan ñến nội dung
nghiên cứu chính của luận án.
1.1. Mở ñầu
Mạng thông tin di ñộng tếbào ñã trải qua nhiều thếhệ: 1G, 2-2.5G, 3G, 4G và
hiện nay ñang nghiên cứu 5G [1]. Hình 1.1 cho thấy sựtiến hóa của các thếhệ ñều
nhằm tăng tốc ñộdữliệu, tăng khảnăng di ñộng và khảnăng dịch vụ.
Hình 1.1: Sựphát triển qua các thếhệcủa mạng di ñộng tếbào
ã Thếhệ1G: là công nghệ ñiện thoại không dây thếhệthứnhất. ðặc ñiểm của 1G
là chỉcó dịch vụthoại và sửdụng tín hiệu tương tự(thoại ñược ñiều chếvà

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Cornelia-Ionela Badoi , Neeli Prasad ,Victor Croitoru , Ramjee Prasad (2010), “5G
Based on Cognitive Radio”, Published online:8 July 2010, Springer Science Business
Media.
2. V. H. M ac Donald (1979), “Advanced Mobile Phone Serviced: The Cellular
Concept”, The Bell System Journal, vol. 58(1), pp. 15-41.
3. William C.Y.Lee (1995), Mobile Cellular Telecommunications: Analog and Digital
Systems, Second Edition. McGraw-Hill, Inc. ISBN 0-07-038089-9.
4. S. W. Halpern (1983), “Reuse partitioning in Cellular Systems”, Proceeding of the
1983 33
rd
IEEE Vehicular Technology Conference, pp. 322-327, New York, NY, USA.
5. I.Katzela, M.Naghshineh (1999), “Channel Asignment Schemes for Cellular Mobile
Telecommunication Systems: A Comprehensive Survey”, IEEE Personal
Communications Magazine,vol. 3(2), pp. 10-31.
6. Ming Zhang, Tak-Shing P. Yum (1989), “Comparisions of Channel Assignment
Strategies in Cellular Mobile Telephone Systems”, IEEE Transactions on Vehicular
Techonology, vol. 38(4), pp. 211-215.
7. Yongbing ZHANG (1999), “A New Adaptive Channel Assignment Algorithm in
Cellular Mobile Systems”, Proc 32 nd Hawaii International Conference on System
Science .
8. H. Jiang and S.S. Rappaport (1999), “CBWL: A newchannel assignment and
sharing method for cellular communication systems”, IEEE Transactions on Vehicular
Technology, vol. 43(2), pp. 313-322
9. Tejaskuma Patel, Dinesh K. Anvekar, B.S. Sonder (1996), ”DCBWL: A New
Channel Borrowing Scheme for Mobile Cellular Communication Systems”,
120
Processding of the 1996 IEEE International Conference on Personal Wireless
Communications,pp. 163-167, New Delhi, India.
10. Guohong Cao, Mukesh Singhal (2000), “An Adaptive Distributed Channel
Allocation Strategy for Mobile Cellular Networks” , Journal of Parallel and
Distributed Computing 60, 451-473,
11. Berth Eklundhb(1986), “Channel Utilisation andBlocking Probability in a Cellular
Mobile Telephone System with Directed Retry”, IEEE Transactions and
Communications, volume 34(4), pp. 329-337.
12. Kwan Laurence Yeung, Tak-Shing P. Yum (1994), “Compact Pattern Based
Dynamic Channel Assignment for Cellular Mobile Systems”, IEEE Transaction on
Vehicular Technology, Volume 43(4), pp. 892-896.
13. Sirin Tekinay, Bijan Jabbari (1991), “Handoverand Channel Assignment in
Mobile Cellular Networks”, IEEE Communications Magazine, volume 29(11), pp. 42-46.
14. Lauro Ortigoza – Guerrero, A. Hamid Aghvami (1998), “A Distributed Dynamic
Resource Allocation for a Hybrid TDMA/CDMA System”,IEEE Transaction on
Vehicular Technology,volume 47(4), pp. 1162-1178.
15. H. Furukawa, Y. Akaiwa (1993), “Self Organized Reuse Partitioning, a Dynamic
Channel Assignment Method in Cellular Systems”, Proceedings of the 1993 43
rd
IEEE
Vehicular Technology Conference, pp. 524-527, New York, NY, USA
16. T. J. Kahwa and N. D. Georganas (1978), “A Hybrid Channel Assignment
Scheme in Large-Scale, Cellular Structure Mobile Communication Systems”,IEEE
Transactions on Communications, volume 26(4), pp. 432-438.
121
17. Said M. Elnoubi, Rajendra Singh, Someshwa C.Gupta (1982), “A new frequency
channel assignment algorithm in high capacity mobile communication systems”, IEEE
Transactions on Vehicular Technology, volume VT-31(3), pp. 125-131.
18. David Everit and David Manfield (1989), “Performance Analysis of Cellular
Mobile Communication Systems with Dynamic Channel Assignment”, IEEE Journal
on Selected Areas in Communications, volume 7(8), pp. 1172-1180.
19. I.Chih-Lin, Pi-Hui Chao (1993), “Local Packing-Distributed Dynamic Channel
Allocation at Cellular Base Station”, Proceedings of IEEE Global
Telecommunications Conference (GLOBECOM 93’), part 1, volume 1, pp. 293-301.
New York, NY, USA
20. I. Chih-Lin, Pi-Hui Chao (1994), “Distributed Dynamic Channel Allocation
Algorithms with Adjacent Channel Constraints”,Proceedings of the 1994 5
th
IEEE
International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications
(PIMRC’ 94), volume 1, pp. 169-177, Amsterdam, The Netherlands, .
21. H. Furukawa, Y. Akaiwa (1991), “Channel Segregation: A Distributed Channel
Allocation Scheme for Mobile Communication Systems”, IEICE Transactions, volume
74, pp. 949-954.
22. Yoshihiko Akaiwa, Hidehiro Andoh (1993), “Channel Segregation-A Self
Organised Dynamic Channel Allocation Method: Application to TDMA/FDMA
Microcellular System”, Journal Selected Areas in Communication, volume 11(6), pp.
949-954.
23. Jun Tajima, Kenji Imamura (1988), “A Strategy for Flexble Channel Assigment in
Mobile Communication Systems”,IEEE Transactions on Vehicular Technology,
volume 37(2), pp. 92-103.
122
24. Kenvin A. West, Gordon L. Stuber (1994), “An Aggressive Dynamic Channel
Assignment Strategy for a Microcellular Environment”, IEEE Transactions on
Vehicular Technology, volume 43(4), pp. 1027-1038.
25. Nasif Ekiz, Tara Salih, Sibel Küçüköner and Kermal Fidanboylu (2005), “An
Overview of Handoff Techniques In Cellular Networks”, Proceedings of World
Academy of Science, Engineering and Technology, volume 6.
26. Gregory P. Pollioni (1996), “Trends in HandoverDesign”, IEEE Communications
Magazine, volume 34, pp. 82-90.
27. Nishint D. Tripathi, Jeffrey H Reed and Hugh F.VanLandinoham (1998), “Handoff
in Cellular Systems”, IEEE Personal Communications, volume 5, pp. 26-37.
28. Alexe E. Leu and Brian L. Mark (2002), “Modeling and Analysis of Fast Handoff
Algorithms for Microcellular Networks”, Proceeding of the 10
th
IEEE
MASCOTS’2002, pp. 321-328.
29. Ozan K. Tonguz, Member, Evsen Yanmaz (2008), “The Mathematical Theory of
Dynamic Load Balancing in Cellular Networks”, IEEE Transactions on Mobile
Computing, Volume 7(12).
30. Sajal K.Das, Sanjoy K.Sen, Rajeev Jayaram, “A Dynamic Load Balancing Strategy
for Channel Assignment Using Selective Borrowing inCellular Mobile Environment”,
Wireless Networks, volume 3, pp. 333-347.
31. Johan Karlsson, Berth Eklundh (1989), “A Cellular Mobile Telephone System with
Load Sharing-an enhancement of directory retry”, IEEE Transactions on
Communications, volume 37(5), pp. 530-535.
32. Yuhong Zhang, Ezzatollah Salari (2009), “A hybrid channel allocation algorithm
with priority to handoff calls in mobile cellular networks”, Computer Communications,
pp. 880–887 .