Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Điều khiển tối ưu luồng video điểm - đa điểm trong mạng 5G siêu dày đặc

Mục tiêu nghiên cứu của luận án nhằm đề xuất mô hình hệ thống điều khiển kết nối mạng để điều khiển luồng dữ liệu trong NCS, cụ thể là điều khiển luồng video điểm - đa điểm trong 5G UDN đạt dung lượng cực đại. Hệ thống điều khiển kết nối mạng này ứng dụng trong công nghiệp, tự động hóa truyền thông, thiết bị không người lái và các hệ thống viễn thông tiên tiến. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Điều khiển tối ưu luồng video điểm - đa điểm trong mạng 5G siêu dày đặc BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢITRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHAN THANH MINH ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU LUỒNG VIDEO ĐIỂM - ĐA ĐIỂM TRONG MẠNG 5G SIÊU DÀY ĐẶC Ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa Mã số ngành: 9520216 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP. Hồ Chí Minh – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢITRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHAN THANH MINH ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU LUỒNG VIDEO ĐIỂM - ĐA ĐIỂM TRONG MẠNG 5G SIÊU DÀY ĐẶC Ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa Mã số ngành: 9520216 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS. Đặng Xuân Kiên 2. TS. Võ Nguyên Sơn TP. Hồ Chí Minh – 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án tiến sĩ với đề tài: “Điều khiển tối ưu luồng video điểm -đa điểm trong mạng 5G siêu dày đặc” là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện.Các kết quả và các kết luận trong luận án này là trung thực, không sao chép từ bất kỳnguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đều đãđược thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. TP. Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 02 năm 2021 Tác giả luận án Phan Thanh Minh ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được luận án tiến sĩ này, tôi đã nhận được rất nhiều sự hỗ trợ củaNhà trường, của người hướng dẫn khoa học, của đồng nghiệp và của gia đình. Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS. Đặng Xuân Kiên, Viện trưởngViện Đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Giao thông vận tải TP HCM đã động viên,khuyến khích và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Võ Nguyên Sơn, là người thầy và cũng làđồng nghiệp đã tận tình hướng dẫn, định hướng và cùng tôi nghiên cứu trong suốt quátrình tôi thực hiện luận án. Tôi xin cảm ơn các đồng nghiệp cùng làm nghiên cứu ở Khoa Điện - Điện tửviễn thông, Trường Đại học Giao thông vận tải TP. HCM và Viện Nghiên cứu Khoahọc Cơ bản và Ứng dụng, Trường Đại học Duy Tân, TP. HCM đã hỗ trợ và tạo điềukiện cho tôi thực hiện luận án. Tôi xin cám ơn gia đình đã hỗ trợ, động viên và cùng đồng hành cùng tôi trongsuốt thời gian thực hiện luận án này. Mặc dù đã cố gắng và nỗ lực trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận án,nhưng do những hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm và thời gian nên luận án có thể vẫncòn nhiều thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự góp ý quý giá của các nhà khoa học vàbạn đọc để hoàn thiện luận án một cách tốt nhất cũng như tiếp tục cho các nghiên cứusau này. Xin trân trọng cảm ơn! TP. Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 02 năm 2021 Tác giả Phan Thanh Minh iii TÓM TẮT Sự bùng nổ của các mạng di động và Internet góp phần hiện thực hóa cuộc cáchmạng công nghiệp 4.0 trên toàn thế giới với xu hướng vạn vật kết nối Internet (IoT) ởnhiều lĩnh vực khác nhau. Trong lĩnh vực công nghiệp tự động hóa và điều khiển, sựphát triển các công nghệ kết nối mạng hiện đại giúp việc kết nối các thiết bị ở nhiều vịtrí khác nhau một cách đơn giản, nghĩa là các thành phần của hệ thống điều khiển đượckết nối thông qua mạng truyền thông không dây một cách dễ dàng. Trong hệ thốngđiều khiển kết nối mạng (NCS – Networked Control System), việc kết nối không dâynhằm tăng tính linh hoạt, dễ dàng chẩn đoán và bảo trì hệ thống là xu hướng hiện naycủa kỹ thuật điều khiển và tự động hóa. Song song với sự phát triển công nghệ, cácdịch vụ và ứng dụng ngày càng phát triển, đòi hỏi dữ liệu truyền thông cực lớn. Ướctính, vào năm 2023 sẽ có khoảng 5,3 tỷ người dùng kết nối Internet để trao đổi thôngtin dữ liệu và chủ yếu là dữ liệu video (chiếm 79%). Để đáp ứng được nhu cầu đó,ngoài việc nâng cấp hạ tầng mạng lõi (tốn khá nhiều chi phí), thì nâng cấp mạng diđộng không dây bằng các kiến trúc mới, công nghệ và kỹ thuật mới cũng được quantâm. Cụ thể, mạng di động thế hệ thứ 5 với kiến trúc siêu dày đặc (UDN – Ultra-denseNetwork) được xem là đầy tiềm năng và là chìa khóa để bước vào kỷ nguyên IoT. Trong luận án này, tác giả nghiên cứu các kiến trúc mạng 5G UDN, các cải tiếncông nghệ, kỹ thuật điều khiển, phân phối và quản lý trong 5G UDN như: thiết kếphân cụm (cluster), lưu trữ đa tầng (multi-tier); điều khiển phát đa hướng (multicast);kỹ thuật phân bổ và quản lý tài nguyên (resource allocation and management), kỹ thuậttruyền thông phạm vi hẹp từ thiết bị đến thiết bị (D2D – Device-to-Device) để cải tiếnhiệu quả phổ, mở rộng băng thông truyền, mở rộng phạm vi hoạt động của mạng.Ngoài ra, các kỹ thuật điều khiển lưu trữ (caching) và phân phối (delivering) videotrong mạng 5G UDN cũng được tìm hiểu. Từ đó đề xuất mô hình điều khiển tối ưuluồng dữ liệu video điểm - đa điểm trong mạng 5G UDN sử dụng các kỹ thuật lựachọn thiết bị lưu trữ và thiết bị chia sẻ tài nguyên phổ tần xuống nhằm cực đại dunglượng trong hệ thống. Tiếp đó, mở rộng mô hình đề xuất bằng cách xem xét thêm cácmối quan hệ xã hội người dùng và các ràng buộc về độ dao động dung lượng nhằm ivđảm bảo tính ...