Nghiên cứu mới: 'Bức tường' ảnh hưởng thế nào đến hiệu năng người dùng trong mạng không dây

Nhóm nghiên cứu do các tác giả Chu Thị Phương Dung, Bùi Trung Ninh và Lâm Sinh Công từ Khoa Điện tử - Viễn thông, Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội đã công bố công trình nghiên cứu: "Ảnh hưởng của bức tường lên hiệu năng người dùng trong môi trường trong nhà" tại Hội nghị Quốc gia lần thứ 27 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT 2024). Kết quả của Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của bức tường đến hiệu năng người dùng trong môi trường trong nhà.

Nghiên cứu tập trung vào ba thông số quan trọng: tỉ lệ mất gói tin, độ trễ jitter và thông lượng dữ liệu, dưới tác động của hệ số truyền của tường (ω) và mật độ tường (λ).

Mô hình hệ thống trong nghiên cứu

Môi trường trong nhà có đặc điểm khác biệt so với môi trường ngoài trời do sự hiện diện của nhiều vật cản như bức tường, đồ đạc... Những vật cản này làm suy hao tín hiệu truyền dẫn và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dịch vụ mà người dùng nhận được.

Nhóm nghiên cứu đã xây dựng mô hình hệ thống có 1 trạm phát và nhiều người dùng trong một khu vực có diện tích 150m², với các thông số như sau:

• Tốc độ di chuyển người dùng: 3 km/h
• Dịch vụ sử dụng: thoại và dữ liệu
• Khoảng thời gian giữa các gói tin: 0.9 - 18 giây (biến đổi ngẫu nhiên)
• Mô hình suy hao: công thức 8

Kết quả mô phỏng cho thấy:

Tỉ lệ mất gói tin phụ thuộc rất lớn vào hệ số truyền dẫn của tường (ω):

• Khi ω < 0.3: tỉ lệ mất gói tin tăng nhanh lên đến 79% với λ = 0.3
• Khi 0.4 < ω < 0.6: tỉ lệ mất gói tin ở mức trung bình
• Khi ω > 0.9: tỉ lệ mất gói tin giảm xuống còn 20%

Thông lượng người dùng tăng mạnh khi hệ số truyền dẫn tăng:

• Với λ = 0.1: thông lượng tăng từ 37 kb/s lên 63 kb/s khi ω tăng từ 0.4 đến 0.6
• Với λ = 0.25 và λ = 0.3: thông lượng tăng đáng kể khi ω > 0.6

Độ trễ jitter cũng phụ thuộc vào hệ số truyền dẫn của tường:

• Khi ω < 0.3: độ trễ jitter cao
• Khi ω > 0.6: độ trễ jitter giảm đáng kể
• Mật độ tường càng cao (λ tăng) thì độ trễ jitter càng lớn

Một phần quan trọng khác của nghiên cứu là việc đánh giá hiệu năng hệ thống trong môi trường có nhiều trạm phát (liên tế bào). Mô hình mô phỏng được xây dựng với 7 trạm phát, mỗi trạm có 1 người dùng và chia sẻ băng tần với các trạm lân cận.

Mô hình mạng có nhiễu liên tế bào

Kết quả cho thấy:

• Với ω = 0.5, ω = 0.6 và ω = 0.7: không có sự khác biệt lớn về hiệu năng trong trường hợp có nhiều liên tế bào
• Khi ω = 0.6: hiệu năng người dùng cao hơn đáng kể so với trường hợp ω = 0.5
• Lượng tín hiệu được truyền qua bức tường tăng theo hệ số truyền dẫn

Nghiên cứu chỉ ra rằng, trong thiết kế mạng không dây trong nhà, việc hiểu rõ ảnh hưởng của bức tường đến chất lượng dịch vụ là vô cùng quan trọng. Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc tối ưu hóa vị trí đặt trạm phát và dự đoán hiệu năng người dùng.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc thiết kế và triển khai các mạng không dây trong nhà, đặc biệt là các hệ thống sử dụng sóng millimeter và các dải tần số cao.

Những hiểu biết về ảnh hưởng của bức tường cho phép:

• Dự đoán chính xác hơn vùng phủ sóng của trạm phát
• Tối ưu vị trí đặt trạm phát để đạt hiệu quả cao nhất
• Phát triển các thuật toán phân bổ tài nguyên phù hợp với điều kiện môi trường trong nhà

Nghiên cứu kết luận: "Việc triển khai phương pháp tái sử dụng tần số toàn phần trong mạng không dây trong nhà là hoàn toàn khả thi, đặc biệt khi chúng ta có thể dự đoán và quản lý được ảnh hưởng của các bức tường đến quá trình truyền dẫn tín hiệu".

Xem toàn văn.

Theo tạp chí Điện tử và Ứng dụng