PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN
THÂM NHẬP CUỘC GỌI SỬ DỤNG LOGIC MỜ
TRONG MẠNG TẾ BÀO CDMA ĐA LỚP LƯU LƯỢNG
ThS. NCS. VÕ TRƯỜNG SƠN
PGS. TS. LÊ HÙNG LÂN
TS. NGUYỄN THANH HẢI
Khoa Điện – Điện tử
Trường Đại học Giao thông Vận tải

Tóm tắt: Bài báo này phân tích các nghiên cứu đã có trong những năm gần đây về các
mô hình CAC cho các mạng tế bào CDMA đa lớp dịch vụ trên cơ sở logic mờ. Việc đánh giá
các mô hình này cũng được thực hiện dưới các góc độ khác nhau. Các nhận xét về ưu điểm và
nhược điểm của từng mô hình cũng được trình bày kèm theo các phân tích và đánh giá nói
trên.
Summary: This paper analyses the previous work on CAC schemes using Fuzzy Logic
(FCAC) in CDMA Network with Multi Class Traffic. The estimation of the schemes is also
made in different aspects. The advantages and disadvantages of each scheme are also
described in the paper.

CT 2
I. GIỚI THIỆU
Quản lý tài nguyên là một trong những vấn đề kỹ thuật quan trọng nhất trong các hệ thống
3G, nơi đáp ứng được nhiều lớp lưu lượng mà trong đó mỗi lớp được đặc trưng bởi các tham số
chất lượng dịch vụ (QoS) yêu cầu của riêng nó. Điều khiển thâm nhập cuộc gọi (CAC) là một
trong những chức năng quản lý tài nguyên, nó quy định việc thâm nhập mạng phải đảm bảo
QoS. CAC được sử dụng để quyết định chấp nhận hay không một yêu cầu dịch vụ mới và mục
tiêu của nó là cho phép một số lượng tối đa các yêu cầu dịch vụ trong khi vẫn đảm bảo được

BS được kết nối tới trung tâm chuyển mạch di động (Mobile Switching Center, MSC) và MSC
này được kết nối tới một mạng trục. Các băng tần khác nhau được sử dụng cho các hướng lên và
xuống, vì vậy mỗi một BS chỉ bị nhiễu từ các MS.

CT 2
Hình 1. Các tế bào lục giác
Hình 1 biểu diễn các tế bào lục giác, ở đó, MS xem xét đặt tại điểm M. Để đơn giản trong
trình bày, chúng ta sẽ chỉ tập trung tới thông tin di chuyển và băng thông hiệu dụng của MS có
liên quan tới BS phục vụ (ký hiệu là BS
0
) và sáu BS lân cận với nó thuộc lớp đầu tiên (ký hiệu
là BS
1
, BS
2
, …, BS
6
). Gọi d
l
(t), l = 0, 1, …, 6 là ký hiệu khoảng cách giữa MS và BS
l
tại thời
điểm t. Giả thiết máy thu phát được thiết kế tích hợp, tạp âm của kênh chủ yếu là do hiện tượng
che khuất và suy hao đường truyền. Giá trị trung bình của công suất tín hiệu Pilot từ BS
l
thu
được tại MS có thể được mô tả như [4]:

công suất phát của các tín hiệu Pilot là giống nhau thì γ
l
=

γ với l = 0, 1, …, 6. v
l
(t) biểu diễn
công suất tạp âm nền và nhiễu đa thâm nhập (MAI) từ các tín hiệu mang tin của tuyến xuống tới
tất cả MS. Khi có một số lượng lớn các user trong hệ thống, MAI có thể được mô hình hoá xấp
xỉ bằng một quá trình ngẫu nhiên Gaussian.
Trong bài báo này, cuộc gọi được hiểu có thể là bất kỳ loại dịch vụ nào. Các loại cuộc gọi
khác nhau được phân biệt bằng các yêu cầu như lưu lượng, QoS, độ ưu tiên khác nhau. Có hai
tham số chính là tỷ lệ chặn và tỷ lệ ngắt, được sử dụng để đánh giá QoS trong các mạng không
dây. Tỷ lệ chặn chỉ ra tỷ lệ từ chối các cuộc gọi mới, trong khi tỷ lệ ngắt chỉ ra tỷ lệ hủy bỏ các
cuộc gọi chuyển giao.
III. CÁC MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN THÂM NHẬP CUỘC GỌI MỜ
Do tính chất quan trọng của thủ tục điều khiển thâm nhập cuộc gọi trong các mạng tế bào
CDMA nên đã có nhiều nghiên cứu tập trung vào các mô hình CAC trong những năm gần đây.
Có thể phân các mô hình này thành ba nhóm cơ bản, được trình bày cụ thể dưới đây.
CT 2
3.1. Mô hình CAC trên cơ sở đánh giá mức độ chiếm dụng tài nguyên (loại mô hình 1)
Loại mô hình này đã được giới thiệu trong các nghiên cứu [1], [2], [7], [8], [9] và [18].
Loại mô hình này bao gồm một bộ xử lý thâm nhập cuộc gọi mờ, một bộ đánh giá tài nguyên
sẵn dùng của mạng và một bộ đánh giá mức độ chiếm dụng tài nguyên của yêu cầu cuộc gọi
mới. Sơ đồ tổng quát của loại mô hình 1 được biểu diễn ở hình 2.
Bộ đánh giá mức độ chiếm dụng tài nguyên của yêu cầu cuộc gọi mới có nhiệm vụ đánh
giá lượng tài nguyên mà cuộc gọi mới sẽ chiếm dụng trong tế bào sẽ phục vụ nó (tài nguyên
chiếm dụng trong tế bào) và các tế bào lân cận (tài nguyên chiếm dụng liên tế bào). Lượng tài
nguyên yêu cầu này phụ thuộc vào yêu cầu về lưu lượng (tốc độ bít R) và yêu cầu về QoS (tỷ số
mật độ năng lượng bit trên tạp âm (E

sẵn dùng Bộ xử lý thâm
nhập cuộc gọi
Yêu cầu
cuộc gọi mới
Các tham s
ố
đo
được từ mạng
QoS yêu cầu
Chấp nhận/ từ chối
Đánh giá
QoS
Thực tế
Mạng tế bào

Hình 2. Sơ đồ cấu trúc tổng quát của loại mô hình 1
(Phần nét đứt là kiến nghị bổ sung trong phần 4 của bài báo này)
Để giải quyết vấn đề này, [1, 7, 8, 9, 18] đã đề xuất các phương pháp sử dụng hệ mờ để
đánh giá lượng tài nguyên chiếm dụng liên tế bào mà mỗi cuộc gọi mới yêu cầu. Cách ứng xử
của các phương pháp này là dựa vào việc mô phỏng các cuộc gọi trên máy tính, tạo ra các cặp
dữ liệu huấn luyện đầu và đầu ra, từ đó xây dựng nên các luật suy diễn mờ. Kết quả mô phỏng
trong [1, 18] đã chỉ ra rằng, phương pháp sử dụng hệ mờ cho kết quả đánh giá chính xác hơn
các phương pháp không sử dụng hệ mờ.
Bộ đánh giá tài nguyên sẵn dùng của mạng thường sử dụng lý thuyết logic mờ hoặc mạng
Neural để đánh giá lượng tài nguyên còn lại của hệ thống sau khi đã trừ đi lượng tài nguyên bị
chiếm dụng bởi các cuộc gọi đang tồn tại trong tế bào phục vụ và các tế bào lân cận [1, 2, 7, 8,
9, 18] và có thể trừ đi cả lượng tài nguyên dự trữ cho các cuộc gọi chuyển giao [1, 8, 9, 18].

khác nhau và đo các thông số QoS của hệ thống, từ đó tiến hành điều chỉnh luật cho đến khi đạt
được kết quả tốt nhất. Các kết quả mô phỏng trong phần lớn các mô hình cụ thể đều chứng tỏ
được rằng, phương pháp áp dụng hệ mờ có hiệu quả về sử dụng tài nguyên hơn và các giá trị
QoS của hệ thống tốt hơn khi so sánh với các phương pháp không dùng hệ mờ.
3.2. Mô hình CAC trên cơ sở suy giảm lượng tài nguyên cấp phát (loại mô hình 2)
Loại mô hình này đã được giới thiệu trong các nghiên cứu [6] và [16]. Các mô hình CAC
này xem xét đến các yêu cầu nguồn tài nguyên một cách thích nghi để nâng cao hiệu quả sử
dụng kênh trong các mạng không dây. Khi một cuộc gọi mới đang tới, mô hình CAC này sẽ
đánh giá xem băng thông sẵn dùng có thể thỏa mãn yêu cầu cuộc gọi tới hay không. Trong
trường hợp băng thông sẵn dùng không đủ để đáp ứng yêu, mô hình CAC này dựa trên logic mờ
sẽ chọn một số cuộc gọi đang tồn tại có độ ưu tiên thấp, theo đó băng thông dành cho nó sẽ bị
giảm xuống để dành một lượng băng thông cho cuộc gọi tới mới (tức là tái cấp phát tài nguyên).
Bằng cách này, nhiều cuộc gọi hơn có thể được chấp nhận thâm nhập vào mạng không dây,
trong khi các cuộc gọi đang tồn tại chỉ bị giảm một ít băng thông ở mức có thể chấp nhận được
[6]. Sơ đồ cấu trúc tổng quát của loại mô hình 2 được biểu diễn ở hình 3.
CT 2 Đánh giá
mức chiếm dụng
tài nguyên
Đánh giá
tài nguyên mạng
và tái cấp phát

mới thâm nhập vào hệ thống, bộ CAC trước hết kiểm tra xem kết nối này yêu cầu thời gian thực
hay không thời gian thực. Nếu là yêu cầu dịch vụ thời gian thực, nó sẽ kiểm tra nguồn tài
nguyên sẵn có trong tế bào phục vụ và cả trong các tế bào kế cận sau khi đã dự trữ đủ nguồn tài
nguyên cho các cuộc gọi chuyển giao.
Việc dự trữ được cập nhật định kỳ đồng thời tại các thời điểm có cuộc gọi mới tới. Nếu hệ
thống có đủ nguồn tài nguyên, cuộc gọi sẽ được chấp nhận, ngược lại, tốc độ dữ liệu của các
cuộc gọi dịch vụ không thời gian thực sẽ bị giảm xuống một mức độ có thể nào đó để cung cấp
cho cuộc gọi mới. Nếu là yêu cầu dịch vụ không thời gian thực, bộ CAC sẽ chấp nhận thâm
nhập với tốc độ đầy đủ (toàn tốc) khi hệ thống có đủ tài nguyên. Nếu hệ thống không có đủ tài
nguyên, bộ CAC sẽ chấp nhận thâm nhập với một nửa toàn tốc (bán tốc) hoặc thậm chí ¼ toàn
tốc. Cuộc gọi không thời gian thực sẽ chỉ bị chặn khi hệ thống không thể cung cấp dịch vụ ngay
cả khi tốc độ đã bị giảm. Điều này chỉ xảy ra khi hệ thống có tải lớn với nhiều cuộc gọi thời
gian thực.
Trong loại sơ đồ này, các thông tin được sử dụng cho bộ CAC thường là lượng tài nguyên
còn lại của hệ thống, tài nguyên và QoS yêu cầu của cuộc gọi, thông tin di chuyển của MS
v.v… Trong đó, lượng tài nguyên còn lại của hệ thống phụ thuộc vào tình trạng tải lưu lượng
của mạng, mà tải lưu lượng thay đổi một cách mạnh mẽ theo thời gian và không gian [6]. Do
vậy, việc tính toán thông số này tại các thời điểm CAC hoạt động là hoàn toàn không đơn giản,
và kết quả là không chính xác. Bên cạnh đó, tài nguyên và QoS yêu cầu của các cuộc gọi, thông
tin di chuyển của MS cũng biến động theo cả thời gian lẫn không gian do ảnh hưởng của môi
trường vô tuyến, nhu cầu của dịch vụ, tính di chuyển của thuê bao v.v… Vì vậy, tìm ra được
thuật toán tường minh để lựa chọn các cuộc gọi thích hợp nhất đang tồn tại có thể chấp nhận suy
giảm chất lượng dịch vụ nhằm dành tài nguyên cho cuộc gọi mới là một công việc hết sức khó
khăn. [6] và [16] đã chọn hệ suy diễn mờ cho mô hình này. Kết quả mô phỏng trong các mô
hình nói trên cũng chứng tỏ rằng, CAC sử dụng hệ mờ cho hiệu suất sử dụng tài nguyên hiệu
quả hơn và chất lượng dịch vụ đảm bảo hơn. Các bộ luật suy diễn mờ cho các mô hình này
thường được xây dựng dựa trên ý kiến của các chuyên gia.
CT 2
3.3. Mô hình CAC trên cơ sở làm thay đổi tham số ngưỡng chuyển giao mềm (loại mô hình 3)
Loại mô hình này đã được giới thiệu trong các nghiên cứu [10], [11], [12], [13] và [14].

.
.
.
.
Các kênh mã hóa
Số kênh
cực đại
dành
cho
cuộc
gọi mới
Voice
Số kênh
cực đại
dành
cho
cuộc
gọi mới
Data
Cuộc gọi mới Voice
Cuộc gọi chuyển giao Voice
Cuộc gọi mới Data
1 N . . . .
Cuộc gọi
chuyển giao
Data
Hàng đợi chuyển giao
Ngắt cuộc gọi
chuyển giao Data
Mạng

lượng hàng đợi cuộc gọi data chuyển giao và ngưỡng cuộc gọi voice mới được xác định. Bộ
Neural - Fuzzy CAC cũng trả về các giá trị đã biết của các tập dữ liệu vào - ra. Phương pháp lan
truyền ngược, dựa trên cơ sở học có giám sát, được sử dụng để huấn luyện bộ điều khiển này.
Các kết quả mô phỏng đều cho thấy chất lượng dịch vụ và hiệu suất sử dụng tài nguyên của các
mô hình được giới thiệu đều tốt hơn so với các mô hình không sử dụng kết hợp Neural - Fuzzy.
IV. ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT
Từ việc phân tích ba loại mô hình nói trên kết hợp với kết quả tính toán mô phỏng của từng
nghiên cứu, ta có thể rút ra được một số đánh giá và nhận xét sau:
(i) Trong loại mô hình 1, hầu hết các yếu tố đặc trưng của mạng tế bào CDMA có liên
quan đến tài nguyên vô tuyến đã được xem xét và tính đến như nhiễu liên tế bào, ảnh hưởng của
hiện tượng fading và che khuất, tính di chuyển của các MS… Tuy nhiên với từng mô hình cụ
thể thì phần lớn không xem xét đầy đủ các yếu tố này. Tất cả các mô hình cụ thể trong loại mô
hình 1 đều không tính đến mức độ ưu tiên của các loại dịch vụ khác nhau trong quá trình CAC.
Một số mô hình trong loại này là dạng hệ hở.
Trong số các mô hình cụ thể thuộc loại này, [1] và [18] là hoàn thiện hơn cả vì đã xét đến
đầy đủ các yếu tố như tài nguyên trong tế bào, liên tế bào, tính di chuyển của MS, các ảnh
hưởng của hiện tượng fading, che khuất. Các mô hình còn lại đều không xem xét đầy đủ các yếu
tố như hai mô hình này. Tuy nhiên, ba thiếu sót cơ bản của mô hình [1] và [18] là không tính
đến mức độ ưu tiên của các loại dịch vụ, là mô hình dạng hệ hở và hạn chế số lượng tài nguyên
dự trữ cho cuộc gọi chuyển giao.
CT 2
Do vậy, để loại mô hình này hoàn thiện hơn, cần có các bổ sung và điều chỉnh như sau:
một là xây dựng bộ xử lý cuộc gọi mờ theo hướng có các mức ưu tiên thâm nhập khác nhau cho
các loại dịch vụ khác nhau. Trong định nghĩa QoS của 3GPP, có bốn lớp ưu tiên bao gồm P
1
, P
2
,
P
3

yêu cầu cuộc gọi mới thường chỉ có yêu cầu về lưu lượng dưới dạng tốc độ bit yêu cầu và QoS.
Hệ thống cần phải tính ra băng thông yêu cầu của cuộc gọi này trong tế bào và liên tế bào. Đây
là công việc phức tạp với nhiều yếu tố ngoại cảnh tác động như đã chỉ ra ở mục 3.2 của tài liệu
này. Tuy nhiên các mô hình đã được đề xuất thuộc loại này chỉ giả thiết có giá trị băng thông
yêu cầu trong tế bào mà không nêu lên cách tính toán cụ thể và cũng không đề cập tới băng
thông liên tế bào. Trong trường hợp các cuộc gọi trong tế bào phục vụ đã chấp nhận suy giảm
băng thông và tế bào này đã có đủ tài nguyên cho cuộc gọi mới thì cuộc gọi được phép thâm
nhập. Tuy nhiên, khi thâm nhập vào, cuộc gọi này sẽ chiếm dụng tài nguyên của cả các các tế
bào lân cận, và chỉ cần lượng tài nguyên của một trong các tế bào này đã bị chiếm dụng hết thì
chất lượng dịch vụ của tất cả các cuộc gọi đang tồn tại trong tế bào này đều bị giảm xuống dưới
yêu cầu. Ngoài ra, loại mô hình 2 này cũng là dạng hệ hở.
CT 2
Để loại mô hình này hoàn thiện hơn, cần có các bổ sung và điều chỉnh như sau: một là bổ
sung thêm khối tính băng thông hiệu dụng để tính lượng tài nguyên yêu cầu của cuộc gọi mới sẽ
chiếm dụng trong tế bào và liên tế bào như trong [1, 18]. Hai là các thuật toán cấp phát tài
nguyên và CAC phải được thực hiện cho tế bào phục vụ và các tế bào kế cận. Cuộc gọi chỉ được
phép thâm nhập nếu lượng tài nguyên của tế bào phục vụ và các tế bào lân cận, sau khi cấp phát
lại, đủ để đáp ứng yêu cầu của cuộc gọi mới. Ba là sử dụng giá trị QoS đo được của hệ thống
làm thông tin hồi tiếp về bộ xử lý thâm nhập cuộc gọi, tạo thành hệ kín như đã đề xuất trong
mục (i) của phần 4 này.
Với các điều chỉnh và bổ sung này, mô hình mới sẽ khắc phục được đầy đủ các nhược điểm
của các mô hình cũ như đã là một hệ kín, có khối chức năng để tính lượng tài nguyên yêu cầu
của cuộc gọi mới sẽ chiếm dụng trong tế bào và liên tế bào, việc đánh giá tài nguyên sẵn dùng
của mạng và tái cấp phát tài nguyên cho các cuộc gọi đang tồn tại được thực hiện cho cả tế bào
phục vụ và các tế bào kế cận. Ngoài ra, toàn bộ các ưu điểm của loại mô hình cũ vẫn được kế
thừa kế. Mô hình mới này phù hợp với việc áp dụng cho các mạng không dây thế hệ sau
(NGWN), mà ở đó mỗi một cuộc gọi có nhiều yêu cầu về lưu lượng (ít nhất là hai yêu cầu),
trong đó có một dành cho chế độ suy giảm.
các mạng tế bào CDMA đa dịch vụ, mà ở đó có ít nhất hai lớp dịch vụ, một lớp thời gian thực
và lớp không thời gian thực.
V. KẾT LUẬN
Đặc tính cơ bản của hệ thống CAC là thông tin về đối tượng không rõ ràng, nó thay đổi và
chịu những tác động ngẫu nhiên (ví dụ như đặc tính lưu lượng ngẫu nhiên theo không gian và
thời gian, kênh truyền chịu tác động của hiện tượng fading và che khuất, sự di chuyển của các
MS v.v…). Các thông tin không rõ ràng này có bản chất khác các quá trình ngẫu nhiên thường
được xử lý bằng toán học xác suất và thống kê kinh điển. Tuy các thông tin đó không biết trước,
cụ thể và chắc chắn nhưng qua mô phỏng có thể rút ra những quy luật logic về mức độ tồn tại
trong hệ thống. Đó chính là cơ sở của việc áp dụng logic mờ trong CAC - một xu hướng mới
trong nghiên cứu thông tin di động thời gian gần đây.
Các mô hình đã được nghiên cứu tập trung nâng cao chất lượng CAC cho một số trường
hợp cụ thể. Tuy nhiên, chúng vẫn còn thiếu tính toàn diện và chưa hoàn chỉnh. Bài báo sau khi
xem xét, phân tích từng mô hình đã có đưa ra một số kiến nghị nhằm hoàn thiện hơn các mô
hình nghiên cứu có trước.
Tài liệu tham khảo
[1]. Jun Ye, Xuemin (Sherman) Shen and Jon W.Mark, “Call Admission Control in Wideband CDMA
Cellular Networks by Using Fuzzy Logic”, IEEE Transactions on Mobile Computing, Vol. 4, No. 2,
March/April 2005.
[2]. Jamie S.Evans and David Everitt, “Effective Bandwidth Based Admission Control for Multi-Service
CDMA Cellular Networks ” , IEEE Vehicular Technology Conference, 1996.
[3]. Nitesh Dixit, Abhay Karandikar, “Effective Bandwidth in CDMA Cellular Networks with Soft
Handoff ”, …,2006.
[4]. Xuemin (Sherman) Shen, Jon W.Mark and Jun Ye, “User mobility profile prediction: An adaptive

Networks by Using Fuzzy Logic”, Canadian Institute for Telecommunications (CITR), 2003.
[19]. website: www.dieukhien.net
♦