1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, người tiêu dùng ngày càng sử dụng nhiều các ứng
dụng miễn phí trên các thiết bị di động tại các điểm có Wi-fi như
Skype, Viber, Google Voice, Các ứng dụng này cũng có thể kết nối
thông qua mạng 3G với chất lượng đủ để thực hiện cuộc gọi di động
miễn sao người dùng còn ở trong vùng phủ sóng của mạng di động.
Với sự phát triển của công nghệ LTE, là một công nghệ mới thế hệ
thứ 4 (4G), đã cho phép các dịch vụ này thu hút nhiều di động sử
dụng hơn thông qua các kết nối dữ liệu tốc độ cao hơn với các tùy
chọn như thoại và video HD. Các nhà khai thác mạng có nguy cơ
được xem là nhà cung cấp thứ cấp của các dịch vụ liên lạc thời gian
thực hoặc xấu hơn, họ có thể hoàn toàn bị bỏ qua.
Với khả năng truy cập thay thế thông qua Wi-fi và với việc
truy cập thông qua di động băng rộng và phần nào được bảo vệ bởi
áp lực và quan tâm từ người tiêu dùng trên các mạng trung lập, có vẻ
như các nỗ lực nhằm loại bỏ các dịch vụ Over-The-Top (OTT) của
bên thứ ba sẽ thất bại. Tuy nhiên, vẫn có những có hội cho các nhà
khai thác mạng để bảo vệ cho thị trường và doanh thu của họ. Ngày
càng có nhiều nhà khai thác mạng triển khai các dịch vụ và ứng dụng
thời gian thực với thương hiệu riêng của họ. Nó cũng được cung cấp
trên bất cứ kết nối dữ liệu có sẵn, có thể là cố định, Wi-fi, di động
băng rộng của chính nhà khai thác, hay của đối thủ cạnh tranh. Nói
chung, các ứng dụng thời gian thực OTT riêng của các nhà khai thác
mạng sẵn có cho bất cứ ai sử dụng cho dù họ có đăng ký thuê bao
hay không. Vì vậy, nếu các khách hàng muốn các cuộc gọi miễn phí,
họ có thể thực hiện bằng cách sử dụng các dịch vụ được cung cấp bởi
2
chính nhà khai thác mạng cho họ, như vậy lợi thế miễn phí của các
nhà cung cấp dịch vụ thứ ba sẽ không còn.

nhau trong mạng LTE. Từ đó xây dựng và lựa chọn các thuật toán lập
lịch phù hợp để triển khai các dịch vụ mạng LTE trong thời gian tới
một cách hiệu quả, tối ưu, sử dụng hiệu quả tài nguyên mạng lưới.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Lý thuyết tổng quan về mạng LTE
- Nghiên cứu QoS trong mạng LTE
- Nghiên cứu kỹ thuật lập lịch QoS trong mạng LTE
- Công cụ mô phỏng LTE-Sim
- Xây dựng các kịch bản mô phỏng so sánh các dịch vụ khác
nhau dựa trên công cụ mô phỏng LTE-Sim
4. Phương pháp nghiên cứu
- Kết hợp nghiên cứu lý thuyết và mô phỏng các tình huống,
các dịch vụ ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ trong mạng LTE.
Các bước tiến hành cụ thể như sau:
+ Thu thập, phân tích các tài liệu và thông tin liên quan đến
đề tài
+ Xây dựng mô hình để phân tích chất lượng dịch vụ trong
LTE
+ Sử dụng công cụ mô phỏng LTE-Sim để tính toán, mô
phỏng
+ So sánh các dịch vụ khác nhau để đánh giá các kết quả
+ Đề xuất, kiến nghị liên quan đến nội dung nghiên cứu.
4
5. Bố cục đề tài
Ngoài các phần Mở đầu, Kết luận và hướng phát triển, Tài
liệu tham khảo, kết cấu luận văn gồm các chương sau :
Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động LTE
Nội dung trình bày tổng quan hệ thống thông tin di động
LTE, giao diện vô tuyến, phân lớp trong eNodeB và các kỹ thuật
trong giao diện vô tuyến LTE.

Hình 1. cho thấy các mô hình tham chiếu của mạng LTE, mô
tả kiến trúc logic của mạng.
Hình 1. Mô hình tham chiếu LTE [12]
1.3.2. Kiến trúc mạng E-UTRAN
- MME/S-GW
- eNodeB
- UE
6
1.4. GIAO DIỆN VÔ TUYẾN
1.4.1. Chức năng của các lớp
1.4.2. Hệ thống kiến trúc tiến hóa (SAE)
- Serving Gateway (S-GW
- Mobility Mamagement Entity (MME)
- Packet Data Network Gateway (PDN-GW)
1.5. LỚP MAC
1.5.1. Các kênh logic
a. Các kênh điều khiển
b. Các kênh lưu lượng
1.5.2. Các kênh vận chuyển
a. Kênh vận chuyển đường xuống
b. Kênh vận chuyển đường lên
1.5.3. Ánh xạ các kênh logic vào kênh vận chuyển
1.5.4. Các kênh vật lý
1.5.5. HARQ
1.5.6. Lập lịch MAC
1.5.7. Giao diện lập lịch MAC
- Giao diện điều khiển
- Giao diện lập lịch
1.1. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Chương này mô tả tổng quan về công nghệ LTE. So với các

1.1.2. QoS đối với VoIP
1.1.3. QoS trong LTE
a. Kênh mang trong LTE
8
b. Thông số QoS kênh mang EPS
c. Kênh mang EPS
d. Kênh mang GBR và non-GBR
e. Kênh mang mặc định và kênh mang chuyên dụng
1.1.4. Yêu cầu QoS trong LTE
1.2. LẬP LỊCH QOS TRONG LTE
1.2.1. Lập lịch QoS nhận thức
1.2.2. Thuật toán lập lịch QoS GBR và non-GBR
1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Chương này cung cấp mô tả tổng quan về QoS trong LTE và
các lớp lưu lượng. Trong LTE, EPS cung cấp UE với kết nối IP tới
mạng dữ liệu gói. EPS hỗ trợ nhiều luồng dữ liệu với QoS khác nhau
cho mỗi UE cho các ứng dụng cần đảm bảo độ trễ và tỷ lệ bit như VoIP
cũng như Best Effort. Kiến trúc mạng EPS, sóng mang EPS, cùng với
các thuộc tính QoS liên quan cung cấp một kết cấu mạnh mẽ cho việc
cung cấp một loạt các dịch vụ đồng thời cho người dùng cuối.
Trong LTE, mỗi kênh logic có một mô tả QoS tương ứng ảnh
hưởng đến hành vi của các thuật toán lập lịch tài nguyên eNodeB.
Việc ánh xạ giữa các mô tả QoS của các dịch vụ khác nhau và các
thuật toán lập lịch tài nguyên trong eNodeB sẽ là một yếu tố khác
biệt chính giữa các nhà sản xuất thiết bị mạng vô tuyến. Trong môi
trường mạng không đồng nhất, việc đảm bảo QoS end-to-end sẽ dẫn
đến những thách thức đặc biệt.
Chương này cũng mô tả các thuật toán lập lịch cơ bản. Việc
lựa chọn và thực hiện các thuật toán lập lịch trình phù hợp là yêu cầu
của nhà cung cấp để cân bằng QoS, độ công bằng và sự phức tạp khi

thực và Best Effort. Chiến lược cấp phát tài nguyên của lập lịch QoS
nhận thức tốt hơn PF về tỷ lệ mất gói, thông lượng, độ trễ và độ công
bằng đối với lưu lượng thời gian thực. Thuật toán PF có thể là một
giải pháp tốt đối với các tiến trình thời gian không thực nhưng không
thích hợp để xử lý các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực.
Chiến lược cấp phát tài nguyên đóng một vai trò quan trọng
trong việc cấp phát tài nguyên vô tuyến giữa các trạm khác nhau, với
sự phân tích tốt về thời gian và tần số bằng cách xem xét các điều
kiện kênh cũng như các yêu cầu về QoS. Để có thể đánh giá và so
sánh hiệu năng lập lịch của các loại lập lịch QoS đã đề cập, chương
tiếp theo sẽ mô phỏng tình huống thực tế của eNodeB với các dịch vụ
khác nhau như Video, VoIP và Best Effort.
CHƯƠNG 4.MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT
LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG LTE
3.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Trong chương này, luận văn sẽ giới thiệu phần mềm mô phỏng
LTE-Sim [4], cấu trúc hoạt động của phần mềm và cách thực thực
hiện mô phỏng trên nền Windows, Linux. Mô phỏng bằng LTE-Sim
sẽ cho ra các kết quả bao gồm tỷ lệ mất gói, độ trễ, thông lượng, độ
công bằng và hiệu suất phổ của các dịch vụ phổ biến như Video, VoIP
và Best Effort.
3.2. GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG LTE-SIM
3.2.1. Cấu trúc phần mềm của LTE-Sim
LTE-Sim bao gồm 4 thành phần chính:
- Simulator
11
- NetworkManager
- FlowsManager
- FrameManager.
3.2.2. Cơ chế hoạt động của LTE-Sim

14
Hình 4. Thông lượng của tiến trình VoIP
Hình 4. Thông lượng của tiến trình Best Effort
15
c. Độ trễ (Delay)
Hình 4. Độ trễ của tiến trình Video
Hình 4. Độ trễ của tiến trình VoIP
16
Hình 4. Độ trễ của tiến trình Best Effort
d. Chỉ số công bằng (Fairness Index)
Hình 4. Chỉ số công bằng của tiến trình Video
17
Hình 4. Chỉ số công bằng của tiến trình VoIP
Hình 4. Chỉ số công bằng của tiến trình Best Effort
18
e. Hiệu quả phổ (Spectral Efficiency)
Hình 4. Hiệu quả phổ của cell
3.4.2. Lập lịch QoS khi số lượng và tốc độ UE thay đổi
a. Tỷ lệ mất gói
Hình 4. Tỷ lệ mất gói của Video khi UE 3km/h và 120km/h
19
b. Thông lượng
Hình 4. Thông lượng của Video khi UE 3km/h và 120km/h
c. Độ trễ
Hình 4. Độ trễ của tiến trình Video khi UE 3km/h và 120km/h
Hình 4. Độ trễ của VoIP khi UE 3km/h và 120km/h
20
d. Chỉ số công bằng
Hình 4. Chỉ số công bằng của Video khi UE 3km/h và 120km/h
e. Hiệu quả phổ

Effort, ngay cả khi cell có tải thấp trong mạng LTE.
22
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Kết luận:
Với sự phức tạp ngày càng tăng của hệ thống liên lạc không
dây hiện nay, các mạng dữ liệu di động đang trải qua những yêu cầu
ngày càng tăng cho tốc độ dữ liệu cao và tính di động rộng khắp.
Trong năm 2008, công nghệ LTE đã được giới thiệu bởi 3GPP để
tăng cường năng lực và tốc độ của các mạng dữ liệu không dây. LTE
và WiMAX là hai tiêu chuẩn đầy hứa hẹn trong công nghệ di động
hiện nay, và nó cũng được biết đến như là dịch vụ không dây thế hệ
thứ 4 (4G). LTE cung cấp một số lợi ích quan trọng cho các thuê bao
cũng như các nhà cung cấp dịch vụ. Nó đáp ứng đáng kể yêu cầu của
người dùng bằng cách nhắm mục tiêu vào các ứng dụng di động băng
thông rộng với tính di động nâng cao. Cùng với sự phát triển bùng nổ
của thế hệ điện thoại thông minh, các ứng dụng như TV HD, chơi
game trực tuyến, điện thoại truyền hình, chắc chắn sẽ trở nên hiệu
quả hơn cho người sử dụng.
Để hỗ trợ nhu cầu phong phú của các dịch vụ đa phương tiện
thời gian thực như Video trực tuyến, VoIP, internet, điều cần thiết là
phải đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng của dịch vụ (QoS).
Trong đó tỷ lệ mất gói tin, độ trễ cần phải được giảm thiểu bằng cách
giữ cho nó ở dưới ngưỡng yêu cầu của ứng dụng. Trong một môi
trường dịch vụ Video trực tuyến, VoIP và các dịch vụ đa phương tiện,
điều quan trọng là phải duy trì ngưỡng PLR dưới 1%, độ trễ dưới
150ms [2], [6], như vậy các yêu cầu QoS của người sử dụng dịch vụ
được thỏa mãn.
Trong phạm vi luận văn này, các thuật toán lập lịch bao gồm
PF, M-LWDF, EXP/PF, FLS, EXP-Rule và LOG đã được nghiên cứu
23

có thể chính xác và phản ánh đầy đủ các ưu nhược điểm của từng
thuật toán lập lịch. Ngoài ra, do những hạn chế về phần mềm mô
phỏng LTE-Sim như chưa thể mô hình hóa đầy đủ các thông số về
QoS như tính chất của thuê bao dịch vụ như loại thuê bao (VIP,
thường) nên việc đánh giá cũng chỉ giới hạn ở người dùng thông
thường.
Hướng phát triển:
Nội dung luận văn chỉ ở mức độ nghiên cứu và mô phỏng các
thuật toán lập lịch QoS của 1 macro cell trong mạng LTE, qua đó
đánh giá các thông số về tỷ lệ mất gói, thông lượng, độ trễ, độ công
bằng và hiệu suất phổ. Hướng phát triển tiếp theo của đề tài là nghiên
cứu đánh giá hiệu quả của các thuật toán đối với các trường hợp
multi-cell, Fem-to-cell và phân biệt từng loại thuê bao sử dụng dịch
vụ để có thể đưa ra các chỉ tiêu đảm bảo về chất lượng dịch vụ QoS
cho các thuê bao này trong mạng LTE, LTE-A.