Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG II: MÔ HÌNH QUẢN TRỊ TÀI NGUYÊN RADIO

CHƯƠNG II: MÔ HÌNH QUẢN TRỊ TÀI NGUYÊN RADIO

Tải bản đầy đủ - 0trang

Radio channels

reversed for HTC

Shared radio

channels for HTC

and MTC

Radio channels

reversed for MTC

Radio channels

reversed for MTC



Kh

Nch

Ns



Km



Hình 2.1. Sơ đồ RRM cho luồng HTC và MTC.



Hoạt động của lưu đồ trong hình 2.2 là như sau. Bất cứ khi nào một yêu

cầu dịch vụ đến trong hệ thống, ngưỡng tương ứng được kiểm tra đối với các

dịch vụ hiện thời của lớp đó. Ví dụ số lượng các dịch vụ HTC hiện thời (S h)

được so sánh tương quan với ngưỡng Kh và các dịch vụ MTC hiện thời (Sm)

được so sánh với ngưỡng Km. Ngay khi yêu cầu dịch vụ đến nguồn tài nguyên

radio dành riêng sẽ được kiểm tra tính khả dụng. Nếu chưa đạt đến ngưỡng

có nghĩa là tài nguyên dành riêng đã sẵn sàng, yêu cầu dịch vụ đến sẽ được

chấp nhận và được xử lý trong vùng dành riêng xác định. Trong trường hợp

giá trị ngưỡng cho lớp cụ thể đã đạt được vào thời điểm yêu cầu dịch vụ gửi

đến lúc đó vùng chia sẻ sẽ được kiểm tra. Trong trường hợp này kích thước

của vùng chia sẻ (Ns) được so sánh với số dịch vụ hiện thời của HTC (S hs) và

các dịch vụ hiện thời của MTC (Sms). Các tài nguyên vô tuyến (tức là các kênh

radio Ns) trong vùng được chia sẻ sẽ được chỉ định để phục vụ yêu cầu dựa

trên tính khả dụng của chúng. Yêu cầu của dịch vụ sẽ bị loại bỏ nếu đã đạt

đến ngưỡng (Km hoặc Kh) đối với một lớp cụ thể và các kênh radio trong vùng

chia sẻ (Ns) đã bị chiếm.



26



Start



HTC or MTC

service request

arrival



Request

type?



HTC



Yes



Sh < Kh



Allocate radio

channels to

request in

HTC dedicated area.



No



MTC



Sm < K m



Yes



Allocate radio

channels to

request in

MTC dedicated area.

Yes



(Shs + Sms) <

Ns



Allocate radio

channels to

HTC or MTC

request in

shared area.



No



Reject the

request



End



Hình 2.2. Biểu đồ biểu diễn lược đồ RRM cho luồng HTC và MTC.



27



2.2. Lược đồ quản trị tài nguyên Radio dựa trên chuỗi Markov liên

tục theo thời gian

Mơ hình chuỗi Markov (CTMC) liên tục được thiết kế để xây dựng vấn

đề RRM.

2.2.1. Các trạng thái của mơ hình chuỗi Markov liên tục theo thời

gian

Các trạng thái của mơ hình CTMC được cho bởi

S = {(sh; ssh; sm; sms)0≤ sh ≤Kh; 0≤shs≤Ns-sms; 0≤sm≤Km; 0≤sms≤Ns-shs};

(2.3)

trong đó:

- sh biểu thị số lượng các gói dữ liệu HTC trong vùng dành riêng cho

HTC

- shs biểu thị số lượng các gói dữ liệu HTC trong vùng chia sẻ N s = Nch (Kh + Km)

- sm biểu thị số lượng các gói dữ liệu MTC trong vùng dành riêng cho

MTC

- sms tương ứng với số lượng các gói dữ liệu MTC có trong vùng chia sẻ

Ns.

2.2.2. Chuyển đổi trạng thái

Điều kiện kích hoạt và tốc độ chuyển tiếp trạng thái đối với mơ hình

CTMC được thể hiện trong Bảng 2.1. Như đã đề cập, khi số lượng các gói dữ

liệu HTC trong vùng dành riêng cho HTC nhỏ hơn giá trị ngưỡng K h thì các

kênh radio đang sẵn sàng sẽ được cấp phát cho gói dữ liệu HTC đi tới. Tương

tự, các kênh vô tuyến sẽ được gán cho các gói dữ liệu MTC đến bất cứ khi

nào nếu số lượng các gói dữ liệu MTC đang hoạt động trong vùng dành riêng

cho MTC nhỏ hơn giá trị ngưỡng K m. Nếu số lượng các gói dữ liệu hiện thời

của HTC (tương tự cho MTC) trong vùng dành riêng cho HTC (tương tự cho

MTC) lớn hơn hoặc bằng với ngưỡng K h (tương tự là Km) thì hệ thống sẽ

chuyển hướng các gói dữ liệu vào vùng chia sẻ N s miễn là điều kiện (Shs +

28



Sms)
gói tin dữ liệu của HTC kết thúc thực hiện dịch vụ của nó trong khu vực dành

riêng (tương tự cho vùng chia sẻ) nó sẽ rời khỏi hệ thống với tốc độ s hμHTC

(tương tự là shsμHTX). Chúng ta suy lận một cách tương tự áp dụng trong

trường hợp có một tiến trình MTC được khởi tạo.

Trạng thái tiếp theo



Điều kiện



Tốc độ



Sự kiện



(sh + 1; shs; sm; sms)



sh < Kh



HTC



Gói dữ liệu HTC đến vùng dành riêng cho HTC



(sh; shs + 1; sm; sms)



(sh=Kh) ^ (shs + sms) < Ns



HTC



Gói dữ liệu HTC đến vùng chia sẻ (dùng chung)



(sh; shs; sm + 1; sms)



sm < Km



MTC



Gói dữ liệu MTC đến vùng dành riêng cho MTC



(sh; shs; sm; sms + 1)



(sm=Km) ^ (shs + sms) < Ns



MTC



Gói dữ liệu MTC đến vùng chia sẻ



(sh - 1; shs; sm; sms)



sh > 0



s



h



μHT C



Gói dữ liệu HTC rời khỏi vùng dành riêng cho HTC



(sh; shs - 1; sm; sms)



shs > 0



s



hs



μHT C



Gói dữ liệu HTC rời khỏi vùng chia sẻ



(sh; shs; sm - 1; sms)



sm > 0



s



m



μMT C



Gói dữ liệu MTC rời khỏi vùng dành riêng cho MTC



(sh; shs; sm; sms - 1)



sms > 0



s



ms



μMT C



Gói dữ liệu MTC rời khỏi vùng chia sẻ



Bảng 2.1. Sự chuyển tiếp của các trạng thái



Sẽ là không thực tế nếu ta dùng đồ họa biểu diễn đối với một sơ đồ

chuyển đổi trạng thái đầy đủ của mơ hình CTMC vì tính phức tạp của nó. Do

đó, để minh họa q trình chuyển đổi trạng thái của mơ hình CTMC, chúng ta

xem xét một trạng thái đặc thù s = (S h = 1, Shs = 1, Sm = 1, Sms = 1)  S và hệ

thống có sáu kênh radio để phục vụ các dịch vụ của HTC và MTC. Các kênh

vô tuyến được phân phối như sau: hai kênh radio được dành riêng cho HTC,

hai kênh radio được dành riêng cho MTC, và hai kênh radio được phân bổ

cho khu vực chia sẻ. Sơ đồ trạng thái của tất cả các chuyển tiếp có thể đối với

trạng thái s được minh họa trong hình 2.3 (a) và sự chuyển tiếp từ trạng thái s

được thể hiện trong hình 2.3 (b). Như thể hiện trong hình 2.4, hệ thống sẽ

chuyển sang trạng thái s hoặc từ trạng thái s tùy thuộc vào đến hay đi của dịch

vụ HTC (MTC) với tốc độ là HTC (MTC) hoặc μHTC (μMTC) tương ứng.

Ví dụ, trong hình 2.3(a), hệ thống sẽ chuyển sang trạng thái s =

(1,1,1,1) từ trạng thái s' = (0,1,1,1) với tốc độ đến HTC hoặc từ trạng thái s' =

29



(2,1,1,1) với tốc độ xuất phát S hμHTC. Tương tự như hình 2.3(b), hệ thống sẽ

chuyển từ trạng thái s = (1,1,1,1) sang s’ = (1,1,0,1) với tốc độ khởi hành

SmμMTC hoặc từ trạng thái s' = (1,1,2,1) với tốc độ đến MT C.



0, 1, 1, 1



1, 1, 0, 1



HTC



MTC

1, 1, 1, 1

2*μHTC



2*μMTC



1, 1, 2, 1



2, 1, 1, 1



(a)

0, 1, 1, 1



1, 0, 1, 1

1*μHTC



2, 1, 1, 1



HTC



1*μMTC



1, 1, 1, 1



1*μMTC



1, 1, 0, 1



1*μMTC



MTC



1, 1, 2, 1



1, 1, 1, 0



(b)

Hình 2.3. Sơ đồ chuyển trạng thái trạng thái của mơ hình CTMC (a) Chuyển

tiếp sang trạng thái s = (1; 1; 1; 1)S và (b) Chuyển tiếp từ trạng thái s = (1; 1; 1;

1)S.



2.3. Xác suất bị chặn và sử dụng kênh của các luồng

30



Giả thiết (Sh; Shs, Sm, Sms ) biểu thị xác suất trạng thái ổn định của mơ

hình CTMC. Xác suất bị chặn (PbHTC) của các gói dữ liệu HTC được xác định

là xác suất số lượng các gói dữ liệu HTC trong khu vực dành riêng cho HTC

bằng với ngưỡng Kh và số lượng các gói dữ liệu của HTC và MTC trong khu

vực chia sẻ bằng với kích thước của Ns của vùng chia sẻ, tức là:



Tương tự, xác suất chặn (PbMTC) của các gói dữ liệu MTC được xác

định như là xác suất số lượng các gói dữ liệu MTC trong khu vực dành riêng

MTC bằng với ngưỡng Km và số lượng các gói dữ liệu HTC và MTC trong

vùng chia sẻ bằng với kích thước Ns của vùng chia sẻ, tức là:



Hơn nữa, số kênh ChHTC sử dụng cho luồng HTC được xác định như là

tỷ số giữa trị số trung bình của các kênh bận phục vụ các gói dữ liệu HTC và

tổng số các kênh vô tuyến, tức là:



Tương tự, số kênh ChMTC sử dụng cho luồng MTC được xác định như là

tỷ số giữa trị số trung bình của các kênh bận phục vụ các gói dữ liệu MTC và

tổng số các kênh vô tuyến, tức là:



Cuối cùng, việc sử dụng kênh ChShared của khu vực được chia sẻ là tỷ số

giữa trị số trung bình các kênh bận phục vụ các gói dữ liệu HTC hoặc MTC

trong khu vực chia sẻ và tổng số kênh vô tuyến, nghĩa là:



31



Các tham số trên được dùng làm trọng số đánh giá hiệu năng để xác

định mức độ hiệu quả của mơ hình CTMC-based RRM ở chương III.

2.4. Kết luận chương

Chương này đã phân tích các vấn đề về quản lý tài nguyên Radio.

Trong đó, quản lý mơ hình hệ thống và luồng để nâng cao hiệu quả sử dụng

tài nguyên vô tuyến là hai vấn đề cốt yếu. Do vấn đề tài nguyên không đồng

nhất, việc quản lý tài nguyên liên mạng là vấn đề hết sức khó khăn và phức

tạp. Để giải quyết được vấn đề này, sử dụng lược đồ quản trị tài nguyên Radio

dựa trên chuỗi Markov liên tục theo thời gian. Phân tích các trạng thái của mơ

hình chuỗi Markov liên tục theo thời gian và chuyển đổi trạng thái; Xác suất

bị chặn và sử dụng kênh của các luồng. Từ đó hệ thống sẽ đưa ra các quyết

sách thực thi chính xác, mang lại hiệu quả tối ưu trong việc sử dụng tài

nguyên cũng như chất lượng dịch vụ.



32



CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG

Chương này nghiên cứu hiệu năng của lược đồ RRM dựa trên CTMC.

Trong nghiên cứu về hiệu năng thì xác suất chặn và việc sử dụng kênh của

HTC, MTC và các khu vực chung được nghiên cứu tương quan với tốc độ đến

của luồng MTC trong cùng một mơ hình phân tích.

3.1. Các tham số mạng

Bảng 3.1 mô tả các thông số mạng được sử dụng trong các tình huống

Network Parameters



Value



Total number of radio channels (Nch)

Arrival rate of HTC traffic

Arrival rate of MTC traffic

HTC data packets

Service time for HTC

Service time for MTC



30

1 data packet per second

varies from 1 to 10 data packets per second

are larger in size than MTC data packets

2 s/packet

1 s/packet



Bảng 3.1. Các thơng số mạng.



3.2. Phân tích các tình huống

Các tình huống sau đây được phân tích:

Tình huống 1: Ảnh hưởng của sự biến thiên tốc độ luồng đến MTC đối với

xác suất chặn của luồng HTC.

Tình huống 2: Ảnh hưởng của sự biến thiên của tốc độ luồng đến MTC đối

với sử dụng kênh của luồng HTC.

Tình huống 3: Ảnh hưởng của sự biến thiên tốc độ luồng đến MTC đối với sử

dụng kênh cho vùng chia sẻ.

3.3. Chỉ báo hiệu năng

Để phân tích tác động của luồng MTC trên luồng HTC, các chỉ số hoạt

động sau được xem xét, sử dụng các ngưỡng khác nhau đã được chọn dựa

trên các nghiên cứu trước đây [28]. Các giá trị được đưa ra trong Bảng 3.2:

Tập ngưỡng I

Kh



Tập ngưỡng II

Km



Kh



Tập ngưỡng III

Km



Kh



Km

33



10



6



6



9



8



9



12



9



10



9



8



12



14



12



14



9



8



15



Bảng 3.2. Các giá trị ngưỡng



Xác suất chặn (PbHTC) của các gói dữ liệu HTC được tính bởi cơng thức 2.1

Xác suất chặn (PbMTC) của các gói dữ liệu MTC được tính bởi cơng thức 2.2

Việc sử dụng kênh ChHTC cho luồng HTC được tính bởi cơng thức 2.3

Việc sử dụng kênh ChHTC cho luồng MTC được tính theo cơng thức 2.4.

Việc sử dụng kênh ChShared của khu vực chia sẻ được tính theo cơng thức 2.5

3.4. Kết quả đánh giá hiệu năng

3.4.1. Ảnh hưởng của sự biến thiên tốc độ luồng đến MTC đối với

xác suất chặn của luồng HTC.

Tốc độ đến của luồng MTC là khác nhau và tác động của biến thiên này

lên xác suất chặn các gói dữ liệu HTC được khảo sát. Các kết quả thu được

trong Hình 3.1, Hình 3.2, Hình 3.3 và Hình 3.4.

­6



 



10



Kh = 10, Km = 6, Ns = 14

Kh = 12, Km = 9, Ns = 9

Kh = 14, Km = 12, Ns = 4



­8



Blocking probability of HTC



10



­10



10



­12



10



­14



10



­16



10



­18



10



 

1



2



3



4



5



6



7



8



9



10



Arrival rate of MTC



34



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG II: MÔ HÌNH QUẢN TRỊ TÀI NGUYÊN RADIO

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×