nghiên cứu cấu trúc hsdpa và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3g

Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, thông tin di động trở thành ngành công nghiệp viến thông phát triển nhanh phục vụ người hữu hiệu Để đáp ứng nhu cầu chất lượng dịch vụ ngày nâng cao, thông tin di động không ngừng cải tiến Tiền thân 3G hệ thống điện thoại 2G, GSM, CDMA, PDC, PHS GSM sau nâng cấp lên thành GPRS, hay cịn gọi hệ 2,5G GPRS hỗ trợ tốc độ 140,8 Kb/giây dù tỷ lệ thường gặp 56 Kb/giây E-GPRS, hay EDGE, bước tiến đáng kể từ GPRS với khả truyền liệu 180 Kb/giây xếp vào hệ thống 2,75G Năm 2006, mạng UMTS Nhật nâng cấp lên HSDPA (High Speed Downlink Packet Access - Truy cập gói đường xuống tốc độ cao) - tính đề cập phiên R5 3GPP cho hệ thống truy nhập vô tuyến WCDMA/UTRA-FDD xem công nghệ tiên tiến cho hệ thống thông tin di động 3.5G HSDPA bao gồm tập tính kết hợp chặt chẽ với cải thiện dung lượng mạng tăng tốc liệu đỉnh dung lượng gói đường xuống Những cải tiến mặt kỹ thuật cho phép nhà khai thác đưa nhiều dịch vụ tốc độ bit cao, cải thiện QoS dịch vụ có, đạt chi phí thấp Khả hỗ trợ tốc độ liệu tính di động WCDMA/HSDPA chưa có phiên trước 3GPP Trong khn khổ khố luận này, em vào nghiên cứu cấu trúc HSDPA ứng dụng vào mạng di động hệ thứ 3G Đồng thời đưa phương pháp luận cho nhà khai thác mạng tính hiệu cơng nghệ GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG MẠNG 3G (WCDMA) I Công nghệ W-CDMA Công nghệ EDGE bước cải tiến chuẩn GPRS để đạt tốc độ truyền liệu theo yêu cầu thông tin di động hệ ba Tuy nhiên EDGE dựa cấu trúc mạng GSM, thay đổi kỹ thuật điều chế vô tuyến kết hợp với dịch vụ chuyển mạch vơ tuyến gói chung (GPRS) nên tốc độ cịn hạn chế Điều gây khó khăn cho việc ứng dụng dịch vụ truyền thông đa phương tiện đòi hỏi việc chuyển mạch linh động tốc độ truyền liệu lớn Để giải vấn đề này, giải pháp đưa nâng cấp EDGE lên chuẩn di động hệ ba W-CDMA W-CDMA (Wideband CDMA) công nghệ thông tin di động hệ ba (3G) giúp tăng tốc độ truyền nhận liệu cho hệ thống GSM cách dùng kỹ thuật CDMA hoạt động băng tần rộng thay cho TDMA Trong công nghệ thông tin di động hệ ba W-CDMA nhận ủng hộ lớn nhờ vào tính linh hoạt lớp vật lý việc hỗ trợ kiểu dịch vụ khác đặc biệt dịch vụ tốc độ bit thấp trung bình W-CDMA có tính sở sau : - Hoạt động CDMA băng rộng với băng tần 5MHz - Lớp vật lý mềm dẻo để tích hợp tất thơng tin sóng mang - Hệ số tái sử dụng tần số - Hỗ trợ phân tập phát cấu trúc thu tiên tiến Nhược điểm W-CDMA hệ thống không cấp phép băng TDD phát liên tục không tạo điều kiện cho kỹ thuật chống nhiễu môi trường làm việc khác Hệ thống thông tin di động hệ ba W-CDMA cung cấp dịch vụ với tốc độ bit lên đến 2MBit/s Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn truyền dẫn đối GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” xứng không đối xứng, thông tin điểm đến điểm thơng tin đa điểm Với khả đó, hệ thống thơng tin di động hệ ba cung cấp dể dàng dịch vụ : điện thoại thấy hình, tải liệu nhanh, ngồi cịn cung cấp dịch vụ đa phương tiện khác II Cấu trúc mạng W-CDMA Hệ thống W-CDMA xây dựng sở mạng GPRS Cấu trúc mạng WCDMA chia làm hai phần : mạng lõi (CN) mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN), mạng lõi sử dụng toàn cấu trúc phần cứng mạng GPRS cịn mạng truy nhập vơ tuyến phần nâng cấp W-CDMA Ngoài để hoàn thiện hệ thống, W-CDMA cịn có thiết bị người sử dụng (UE) thực giao diện người sử dụng với hệ thống Từ quan điểm chuẩn hóa, UE UTRAN bao gồm giao thức thiết kế dựa công nghệ vô tuyến W-CDMA, mạng lõi định nghĩa hoàn toàn dựa GSM Điều cho phép hệ thống W-CDMA phát triển mang tính tồn cầu sở công nghệ GSM GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” UU IU Node B RNC Node B USIM USIM IUr IUb CU MSC/ VLR GMSC PLMN,PSTNI SDN HLR Node B RNC SGSN GGSN Internet Node B UE UTRAN CN Các mạng Cấu trúc UMTS  UE (User Equipment) Thiết bị người sử dụng giao tiếp người sử dụng với hệ thống UE gồm hai phần : - Thiết bị di động (ME : Mobile Equipment) : Là đầu cuối vô tuyến sử dụng cho thông tin vô tuyến giao diện Uu - Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM) : Là thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng thuê bao, thực thuật tốn nhận thực, lưu giữ khóa nhận thực số thơng tin th bao cần thiết cho đầu cuối  UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network) Mạng truy nhập vơ tuyến có nhiệm vụ thực chức liên quan đến truy nhập vô tuyến UTRAN gồm hai phần tử : - Nút B : Thực chuyển đổi dòng số liệu giao diện I ub Uu Nó tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” - Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC : Có chức sở hữu điều khiển tài nguyên vô tuyến vùng (các nút B kết nối với nó) RNC cịn điểm truy cập tất dịch vụ UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN  CN (Core Network) - HLR (Home Location Register) : Là ghi định vị thường trú lưu giữ thơng tin lý lịch dịch vụ người sử dụng bao gồm : Thông tin dịch vụ phép, vùng không chuyển mạng thông tin dịch vụ bổ sung : trạng thái chuyển hướng gọi, số lần chuyển hướng gọi - MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register) : Là tổng đài (MSC) sở liệu (VLR) để cung cấp dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE vị trí MSC có chức sử dụng giao dịch chuyển mạch kênh VLR có chức lưu giữ lý lịch người sử dụng vị trí xác UE hệ thống phục vụ - GMSC (Gateway MSC) : Chuyển mạch kết nối với mạng ngồi - SGSN (Serving GPRS) : Có chức MSC/VLR sử dụng cho dịch vụ chuyển mạch gói (PS) - GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Có chức GMSC phục vụ cho dịch vụ chuyển mạch gói  Các mạng - Mạng CS : Mạng kết nối cho dịch vụ chuyển mạch kênh - Mạng PS : Mạng kết nối cho dịch vụ chuyển mạch gói  Các giao diện vô tuyến - Giao diện CU : Là giao diện thẻ thông minh USIM ME Giao diện tuân theo khuôn dạng chuẩn cho thẻ thông minh - Giao diện UU : Là giao diện mà qua UE truy cập phần tử cố định GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” hệ thống mà giao diện mở quan trọng UMTS - Giao diện IU : Giao diện nối UTRAN với CN, cung cấp cho nhà khai thác khả trang bị UTRAN CN từ nhà sản xuất khác - Giao diện IUr : Cho phép chuyển giao mềm RNC từ nhà sản xuất khác - Giao diện IUb : Giao diện cho phép kết nối nút B với RNC I Ub tiêu chuẩn hóa giao diện mở hồn toàn III Các kênh W-CDMA WCDMA gồm kênh bản: Kênh logic: miêu tả loại thông tin truyền Kênh vận tải: qui định cách với đặc trưng thơng tin truyền Đây dịch vụ mà lớp vật lý cung cấp cho lớpMAC Kênh vật lý: kênh hữu truyền tải thơng tin Việc phân lại kênh giúp cho việc quản lý điều khiển cách dễ dàng, loại thông tin kèm theo đặc trưng nó, mạng tự động truy cập vào kênh tương ứng để gửi thông tin cách hiệu IV Các bước cải tiến công nghệ WCDMA GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” Các dịch vụ di động 3G giúp người tiêu dùng nhà chuyên nghiệp trải nghiệm chất lượng thoại ưu hạng, với nhiều dịch vụ liệu hấp dẫn như: • Kết nối Internet di động • Email di động • Các dịch vụ đa phương tiện, ảnh kỹ thuật số phim thu chia sẻ qua thiết bị cầm tay di động • Download ứng dụng di động • Video-theo-yêu cầu • Chơi game online • Các dịch vụ khẩn cấp định vị nâng cao • Các dịch vụ nhắn tin bấm-để-nói bấm-để-xem video có thời gian chờ thấp Hệ thống thơng tin di động 3G sử dụng công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA CDMA2000 triển khai rộng khắp tồn giới Tính đến thời điểm tháng 12 năm 2005 có 160 hệ thống 3G đưa vào sử dụng phạm vi 75 quốc gia với tổng số thuê bao lên đến 230 triệu Tuy phiên R99, dung lượng tốc độ truyền dẫn liệu cải thiện đáng kể Luồng tốc số liệu đạt đến tốc độ Mbps Nhưng dịch vụ số liệu đưa vào triển khai mạng thương mại dung lượng, tốc độ đòi hỏi cần phải giải Do đó, bước cải tiến WCDMA đánh dấu đời kênh truyền tải HS-DSCH R5 hoàn thành vào đầu năm 2002 Những cải tiến R5 thường nhắc đến với tên gọi "HSDPA- Kênh truy nhập gói đường xuống tốc độ cao" Sự đời HSDPA nhằm hỗ trợ mạnh mẽ dịch vụ số liệu yêu cầu tốc độc truyền dẫn lớn dịch vụ tương tác, dịch vụ nền, dịch vụ streaming Truy nhập liệu kênh đường xuống tốc độ cao HSDPA có khả cung cấp dung lượng cao 50% so với kênh DCH/DSCH R99 với trường hợp Marcrocell 100% Microcell, tốc độ truyền dẫn tối đa lên đến 14 GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” Mbps Qua thực tế triển khai mạng di động 3G cho thấy có nhiều dịch vụ số liệu phổ biến yêu cầu tốc độ truyền dẫn hai hướng từ MS đến Node B ngược lại có tốc độ tương đương dịch vụ real-time gaming dịch vụ TCP/IP Trong đó, R5 đưa giải pháp để hỗ trợ mạnh mẽ việc truyền dẫn bất đối xứng với tốc độ truyền dẫn kênh đường xuống cao nhiều so với kênh đường lên Nhược điểm R5 khắc phục R6 hoàn thành vào đầu năm 2005 với tên gọi cải tiến kênh đường lên bước cải tiến thứ chuẩn mạng truy nhập vô tuyến WCDMA Những cải tiến R6 nâng tốc độ truyền dẫn kênh đường lên đạt đến tốc độ 5.76 Mbps dung lượng kênh tăng lên gấp lần so với kênh truyền tải đường lên R99 Ba mục tiêu hai bước cải tiến R5 R6 là: - Nâng cao tốc độ truyền dẫn hai hướng - Tăng dung lượng mạng đơn vị tài nguyên vô tuyến định trước - Giảm trễ truyền dẫn cho hai hướng Mục tiêu thứ thực thông qua việc đưa số chức lớp MAC đến gần với giao diện vơ tuyến Ví dụ chuyển chức truyền dẫn lại từ RNC đến Node B Hơn giảm thời gian khung truyền dẫn giải pháp để giảm trễ Cụ thể khung thời gian truyền dẫn TTI kênh DCH R99 từ 10-80 ms khoảng thời gian giảm xuống ms HS-DSCH R5 Hoặc với kênh đường lên cải tiến R6, hỗ trợ khung truyền dẫn 10 ms phiên trước, khung truyền dẫn ms sử dụng phiên nhằm đạt mục tiêu thứ Mục tiêu thực thơng qua kỹ thuật thích ứng kênh bao gồm thay đội tỷ lệ mã mã sửa lỗi kênh, chọn chùm tín hiệu điều chế phù hợp với điều kiện kênh truyền, điều khiển thu phát theo thay đổi kênh truyền dẫn GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” Điểm đáng ý tăng ích kỹ thuật thích ứng kênh không mạng lại lợi ích cho nhà vận hành mạng phiên trước mà mang lại lợi ích cho khách hàng sử dụng máy di động có tính xử lý tín hiệu tốt Lợi ích xúc tác cho việc đẩy nhanh tốc độ tiêu thụ sản phẩm máy di động cầm tay cơng nghệ cao nhà sản xuất Ngồi ra, tự động yêu cầu truyền dẫn lại ba kỹ thuật then chốt sử dụng lớp vật lý để đạt mục tiêu nêu thông qua việc tận dụng kết thúc truyền dẫn sớm, xử lý node B gần với giao diện vô tuyến Chương : GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ HSDPA Tổng quan HSDPA Mặc dù công nghệ 3G WCDMA cho phép tốc độ liệu gói lên đến 2Mbps Tuy nhiên, tiêu chuẩn thiết kế WCDMA có số hạn chế : • Khơng tận dụng ưu liệu gói vốn phổ biến đường trục hữu tuyến GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Cơng nghệ HSDPA mạng thơng tin di động” • Thiết kế dịch vụ 2Mbps chưa hiệu chưa đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ số liệu • Khơng thể xử lý tốc độ liệu cao lên đến 10Mbps Vì thế, R5 phát triển để khắc phục hạn chế R5 phát triển quan trọng mạng vô tuyến 3G kể từ WCDMA chấp nhận công nghệ mạng vô tuyến 3G từ năm 1997 Các tính kỹ thuật cơng nghệ HSDPA gồm: • Tương đương với CDMA2000 1xEV (HDR) • Điều chế mã hố thích ứng • Sóng mang tốc độ liệu cao (HDRC) băng tần 5MHz • 64 QAM hỗ trợ tốc độ đỉnh tương đương 7.2 Mbps • Mã Turbo • Khả sửa lỗi gần với giới hạn lý thuyết • ARQ ghép thích ứng • Tự động thích ứng liên tục theo điều kiện kênh cách ghép chèn thêm thơng tin cần • Sử dụng AMC kết hợp với HARQ nhằm cải thiện dung lượng hệ thống • Các kỹ thuật sử dụng cho phép HSDPA hỗ trợ tốc độ 10 Mbps • Trong hệ thống liệu thoại tích hợp với người sử dụng thoại(12.2 Kbps) tải khoảng 30 Erl/sector thông lượng sector liệu vấn khoảng Mbps GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 10 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” Hệ thống trường hợp nhiều kênh HS-SCCH phân chia đa thời gian RNC rõ công suất khuyến nghị cho HS-SCCH (độ lệch liên quan tới bit hoa tiêu của kênh DPCH kết hợp) Cơng suất phát HS-SCCH số thay đổi theo thời gian tuỳ theo chiến lược điều khiển công suất cho HS-DCCH 2.II.1.3 Kênh điều khiển vật lý tốc độ cao: HS-DPCCH Đây kênh đường lên, sử dụng mang tín hiệu báo nhận (ACK) đến Node-B block Nó dùng để thị Chất lượng kênh CQI (Channel Quality), yếu tố sử dụng AMC Cấu trúc kênh HS-DPCCH GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 25 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” Kênh HS-DPCCH dùng để cố định hệ số phân bố 256 có khe cấu trúc có độ rộng 2/3 ms + Khe sử dụng thơng tin HARQ + Hai khe cịn lại dành cho CQI Thông tin HARQ luôn gửi mà kênh HS- SCCH giải mã xác nhận đường tách sóng xuống QCI truyền tần số điều khiển thông số k Cả khe hoạt động riêng biệt để lặp điều khiển Ví dụ, số trường hợp, trình lặp lại diễn với chu kỳ ms hoạt động cạnh tế bào công suất không chắn đủ cho q trình lặp lại Cơng suất điều khiển từ tế bào HSDPA làm giảm bớt cơng suất nhận từ kênh HS-DPCCH trình chuyển giao miền nhỏ thiết bị đầu cuối làm giảm công suất truyền tế bào hoạt động gửi lệnh yêu cầu Như việc không dùng điều khiển công suất mà điều khiển cấp phát nguồn tài nguyên làm cho dung lượng hệ thống tăng nhờ lợi dụng đặc tính biến đổi kênh fading Rõ ràng việc sử dụng điều khiển truyền dẫn làm thay đổi cách nhìn fading Nếu trước coi nhược điểm mơi trường truyền dẫn hở tìm cách tránh, xóa bỏ lại nhờ hiểu sử dụng tình Dung lượng hệ thống theo phương pháp tăng mật độ thuê bao sector cao với nhiều User phân bố tất vị trí cell thời điểm có User có trạng thái kênh cực tốt để truyền dẫn với tốc độ cực lớn Độ tăng dung lượng người ta thường nhắc đến với tên gọi phân tập đa người sử dụng- Multi-User Diversity Tuy nhiên có người đặt câu hỏi là: Nếu scheduler định cấp phát tài nguyên dựa trạng thái kênh máy đầu cuối có trường hợp có User không truyền dẫn khoảng thời gian dài User ln trạng thái kênh GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 26 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” User khác? Thắc mắc hồn tồn hợp lý Và dẫn đến vấn đề cân dung lượng hệ thống thỏa mãn người sử dụng Sự thỏa mãn nghĩa không để User phải đợi lâu truy nhập hệ thống Để đạt yếu tố cân scheduler thiết kế dựa nguyên tắc phải kết hợp với nguyên tắc Round-Robin (first come, first serve) Và nhà sản xuất thiết bị có lựa chọn thiết kế khác không nhà sản xuất giống nhà sản xuất thân vấn đề đưa ngun lý 3GPP 3GPP2 khơng chuẩn hóa thành kỹ thuật đặc biệt cụ thể Một điều thú vị khác cần phải nhắc đến không dùng điều khiển công suất mà điều khiển thu phát có động lực tốt phát triển thị trường máy đầu cuối Điều giải thích sau: Khi điều khiển thu phát, lập lịch gói dựa vào thơng tin trạng thái kênh MS gửi (Channel Quality Indicator Channel) Mà thường MS dựa vào tham số SIR (Signal to Inteference Ratio) để yêu cầu lập lịch cấp phát tài nguyên Do đó, máy di động đại nghĩa khả nén nhiễu lớn (nghĩa SIR lớn) lập lịch cấp phát điều khiển BTS phát với tốc độ cao Như khách hàng đầu tư máy đầu cuối đại lợi hệ điều hành hưởng lợi sử dụng điều khiển công suất Vì với điều khiển cơng suất, máy đầu cuối tốt, BTS yêu cầu MS giảm công suất phát, nhiễu giảm dung lượng hệ thống tăng Khi dung lượng tăng lợi ích hệ điều hành khơng phải lợi ích người sử dụng Với lợi ích thuộc khách hàng nói yếu tố kích thích q trình tiêu thụ máy đầu cuối sơi động Các kỹ thuật sử dụng HSDPA III Điều chế Mã hố thích ứng Kỹ thuật truyền dẫn đa mã Trong thơng tin di động, tỉ lệ tín tạp (SINR) tín hiệu nhận thiết bị người sử dụng biến đổi khoảng từ 30 – 40dB fading GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 27 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” nhanh đặc điểm địa hình cell Nhằm cải thiện dung lượng hệ thống, tốc độ liệu đỉnh, vùng phủ sóng… tín hiệu truyền tới người dùng xác định nhằm tính tốn q trình thay đổi chất lượng tín hiệu thơng qua q trình xử lý liên kết thích ứng Theo truyền thống, WCDMA ứng dụng chức điều khiển công suất nhanh cho liên kết thích ứng Ngược lại, HSDPA lưu công suất phát không đổi qua TTI đồng thời sử dụng điều chế thích ứng mã hố (AMC) phương pháp liên kết thích ứng đan xen nhằm điều khiển công suất cải thiện hiệu suất phổ Tỷ số tạp âm nhiễu xác định công thức: SINR = SF16 PHS − DSCH Povvn − α + G −1 Trong đó, PHS-DSCH , Pown : công suất truyền công suất mang node B HS-DSCH Hằng số α =0.5, Pown = 12W, G= -3dB Để đối phó với dải động tỷ số tạp âm nhiễu Eb/No đầu cuối UE, HSDPA thích ứng q trình điều chế, tỷ lệ mã hố số mã hố định kênh với điều kiện vơ tuyến thời Sự kết hợp hai phương pháp gọi là: Điều chế Mã hố thích ứng – AMC Bên cạnh QPSK, HSDPA kết hợp chặt chẽ với phương thức điều chế 16QAM để tăng tốc độ liệu đỉnh user phục vụ với điều kiện vo tuyến thích hợp Việc hỗ trợ cho QPSK có tính chất bắt buộc thơng tin di động, 16QAM tuỳ chọn cho mạng thiết bị người dùng UE Sử dụng đồng thời phương thức điều chế này, đặc biệt phương thức điều chế cấp cao 16 QAM, đưa số thách thức định độ phức tạp thu đầu cuối, cần phải xác định biên độ tương ứng ký hiệu nhận được, phương pháp điều chế QPSK truyền thống yêu GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 28 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” cầu tách pha tín hiệu Một mã hoá Turbo dựa mã hoá Turbo R99 với tỉ lệ mã hoá 1/3, tỷ lệ mã hoá hiệu dụng khác phạm vi (xấp xỉ 1/6 đến 1/1) có kỹ thuật ghép, trích, lặp mã Kết tạo dải tỉ lệ mã có tới 64 giá trị khác Sự kết hợp kiểu điều chế tỉ lệ mã gọi “Lược đồ mã hố điều chế” Ngồi kỹ thuật Điều chế mã hố thích ứng AMC, phát đa mã coi cơng cụ thích ứng liên kết Nếu user có đầy đủ điều kiện kênh vơ tuyến thích hợp, node B lợi dụng điều kiện cách phát nhiều mã song song với nhau, nhằm đạt thông lượng liệu đỉnh lớn Với kỹ thuật phát đa mã, tồn dải động AMC tăng lên lượng: 10log 10 15 ~ 12 dBs Tồn dải động thích ứng liên kết AMC kết hợp phát đa mã xấp xỉ 30 dB Node- B xác định tốc độ truyền dẫn liệu dựa báo cáo thị chất lượng kênh CQI thống kê công suất kênh dành riêng Tốc độ liệu điều chỉnh cách thay đổi sơ đồ điều chế, tốc độ mã hố só lượng mã hố kênh HS-PDSCH Sử dụng điều chế thích ứng mã hố AMC cho phép người sử dụng tiến gần tới Node- B, yêu cầu điều chế với tỉ lệ mã hoá cao (chẳng hạn điều chế 16- QAM với tỉ lệ mã hoá 3/4) Bảng: Lược đồ mã hoá điều chế HSDPA tốc độ bit tối đa khả dụng với mã TFRC Modulation #00 #10 QPSK QPSK Effective Code Rate Instanteaneous Data Rate with (ECR) 0.14 0.27 HS-PDSCH code 68.5 kbps 128.5 kbps GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 29 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” #20 #30 #40 #50 #00 #10 #20 #30 #40 #50 QPSK QPSK QPSK QPSK 16 QAM 16 QAM 16 QAM 16 QAM 16 QAM 16 QAM 0.39 0.52 0.64 0.77 0.32 0.38 0.45 0.54 0.65 0.77 188.5 kbps 248.5 kbps 308.0 kbps 368.5 kbps 302.5 kbps 362.0 kbps 433.0 kbps 518.0 kbps 619.5 kbps 741.5 kbps Hình: Biểu diễn mã hố điều chế HSDPA tốc độ bit tối đa khả dụng với mã theo dB GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 30 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” Kỹ thuật H- ARQ Khi vận hành HSDPA lân cận hiệu suất phổ cao nhất, tỉ lệ lỗi khối BLER sau lần truyền dẫn khuyến nghị khoảng từ 10- 20% Cơ chế yêu cầu lặp tự động lai H-ARQ ứng dụng giải pháp HSDPA nhằm giảm trễ tăng hiệu suất trình tái truyền dẫn liệu Thực tế, H- ARQ giao thức dạng dừng lại chờ SAW (Stop And Wait) Trong chế SAW, phía truyền dẫn ln ln q trình truyền dẫn block hành thiết bị người sử dụng hoàn toàn nhận liệu Để tận dụng thời gian Node- B chờ báo nhận, thiết lập N tiến trình SAW-ARQ song song cho thiết bị người dùng Do đó, tiến trình khác truyền dẫn TTI riêng biệt Số tiến trình SAW-ARQ song song thiết lập tối đa (N=8), nhiên thông thường chọn giá trị N từ 4-6 Thời gian trễ nhỏ cho phép trình truyền liệu gốc so với trình tái truyền dẫn liệu lần HSDPA 12ms Điều khiển H- ARQ lớp đặt Node-B, việc lưu trữ gói liệu phi báo nhận với chức xếp gói q trình tái truyền dẫn khơng phụ thuộc vào RNC Như tránh trễ tái truyền dẫn, trễ thấp trễ gây trình tái truyền dẫn RLC thông thường Kỹ thuật HARQ điểm khác so với kỹ thuật phát lại WCDMA giải mã UE kết hợp thông tin “mềm” trình phát lại block cấp độ bit Kỹ thuật đưa số yêu cầu mở rộng dung lượng nhớ UE, UE phải lưu thong tin “mềm” lần phát giải mã không thành công GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 31 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” Hoạt động giao thức SAW kênh Các phương pháp HARQ sau: - Kết hợp khuôn (CC: Chase Combining) lần phát lại đơn giản lặp lại từ mã sử dụng cho lần phát • Ưu điểm: Việc truyền truyền lại giải mã riêng lẻ (tự giải mã), tăng tính đa dạng thời gian, tăng tính đa dạng đường truyền • Nhược điểm: Việc phát lại tồn gói lãng phí băng thông - Tăng độ dư (IR : Incremental Redundancy): Sự phát lại bao gồm thông tin dư thừa bổ xung thông tin phát kèm thêm có lỗi giải mã lần phát GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 32 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thơng tin di động” Q trình truyền lại khối liệu IR Tăng độ dư sử dụng để nhận tính tối đa băng thơng sẵn sàng Lúc block phát lại bao gồm liệu sửa chữa tín hiệu gốc truyền thông tin thực Lượng thông tin dư thêm vào gửi ngày tăng lên trình phát lại lặp lặp lại mà bên thu nhận bị lỗi • Ưu điểm: Giảm bớt băng thông/ lưu lượng hữu dụng người sử dụng dùng cho người khác Nhược điểm: Các bit hệ thống gửi truyền lần đầu truyền lại, điều làm cho q trình truyền lại khơng thể tự giải mã Vì thế, trình truyền lần đầu bị fading lớn tác động khơng có hội khơi phục lại liệu hoàn cảnh GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 33 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” Chương : ỨNG DỤNG TRÊN HSDPA VOIP song cơng tồn phần thúc đẩy trò chuyện Khi so sánh với nhiều ứng dụng khác chạy qua IP, lưu lượng yêu cầu cho VoIP song cơng tồn phần thấp, lên tới vài chục Kbps, yêu cầu tiềm ẩn mặt khác lại đòi hỏi cao hơn, lần ,không phải lưu lượng nối liên kết nhân tố mà người dùng cuối giới hạn dịch vụ thực dung lượng mạng Khuyến cáo ITU thời gian truyền đường cho tiếng nói song cơng tồn phần nói người sử dụng thỏa mãn với độ trễ truyền từ miệng đến tai khoảng 280ms Với độ trễ lớn 280ms tương tác kết nối tiếng nói giảm nhanh chóng.Và độ trễ đạt đến 400ms tiếng nói khơng thỏa mãn với tương tác kết nối Chú ý độ trễ nói đến độ trễ từ miệng đến tai, khơng bao gồm độ trễ đường truyền mà độ trễ xử lý (mã hóa/ giải mã) phát nhận Khuyến cáo liên hiệp viễn thơng quốc tế ngồi bao gồm hướng dẫn cho độ trễ mã hóa / giải mã Với đa số lấy mẫu dùng cho di động yêu cầu độ trễ từ 50ms đến 100ms Bỏ qua độ trễ xử lý độ trễ từ lúc truyền tin kết thúc nhỏ 200ms Khi so sánh yêu cầu độ trễ với RTT thấp 200ms WCDMA thấp 100ms HSPA Rõ ràng VOIP làm việc tốt công nghệ.Với RTT ngắn liên kết vô tuyến HSPA, độ trễ cho phép đường truyền HSPA lớn so với WCDMA Chú ý tải HSPA tăng lên RTT tăng Với ứng dụng thúc đẩy trị chuyện độ trễ u cầu từ miệng tới tai địi hỏi cao so với VOIP song cơng tồn phần Mặt khác, ứng dụng đặt yêu cầu chặt chẽ việc thiết đặt thời gian cho kết nối vô tuyến Điều thời gian người sử dụng yêu cầu trò chuyện, hệ thống phải thiết GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 34 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” đặt kết nối vô tuyến, thời gian để làm điều trực tiếp ảnh hưởng đến người dùng kết nối tới trò chuyện Trị chơi với thời gian thực Có nhiều nhóm trị chơi mạng, nhóm có yêu cầu khác mạng di động, yêu cầu phụ thuộc thời gian thiết lập kết nối vô tuyến tuổi thọ pin Dưới ví dụ nhóm trị chơi • Những trị chơi hoạt động thời gian thực • Những trị chơi chiến lược thời gian thực • Những trị chơi chiến lược quay Yêu cầu chặt chẽ trò chơi hoạt động thời gian thực Trong tốc độ truyền theo bit tối đa trò chơi hoạt động vượt 100- 200 kbps tốc độ truyền theo bit trung bình thường khoảng 10- 30 kbps RTT yêu cầu độ trễ điển hình 125-250ms cho trò chơi đòi hỏi cao Do đó, HSPA có khả để hỗ trợ việc chơi hoạt động với nạp thực miễn mạng người dùng cuối kiểm soát tốt Yêu cầu tốc độ liệu cho trò chơi hoạt động thời gian thực thay đổi nhanh HSPA có ưu điểm so với Release 99 tốc độ liệu đáp ứng Luồng TV – di động Việc cung cấp luồng video có chất lượng tốt ảnh di động sử dụng lấy mẫu video gần yêu cầu tốc độ từ 32 đến 128 kbps phụ thuộc vào nội dung Đa số kiểu nội dung mang dung lượng 64 Kbps chất lượng đủ tốt.Các mạng WCDMA cung cấp 64-128kbps với chất lượng tốt Tuy nhiên, mà HSPA mang nhiều khả hơn, mà cho phép thị trường tốc độ truyền theo bit cao tới người dùng cuối Những mạng vô tuyến trước hệ 3G đạt tốc độ liệu 50200 kbps, 3G mạng với khả HSDPA cung cấp tốc độ GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 35 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” liệu lên tới Mbps Do đó, ứng dụng luồng phải làm thích nghi tốc độ phương tiện truyền thơng Sự thích nghi tốc độ phương tiện truyền thông luồng hỗ trợ số thiết bị đầu cuối, hỗ trợ đầy đủ GPP tiêu chuẩn hóa sơ đồ thích nghi tốc độ phương tiện truyền thông bao gồm vào GPP lên thành phiên R6 Để lựa chọn tốc độ phương tiện truyền thơng thích hợp người phục vụ luồng cần phải biết: - Loại trạm di động hướng tới Trong trường hợp thiết bị đầu cuối với khả tốc độ truyền theo bit hạn chế, tốc độ phương tiện truyền thơng cần phải tính đến hạn chế - Tốc độ phương tiện truyền thông ban đầu cần phải sử dụng mạng 2G, đơi mạng 3G - Khi để tăng hay giảm bớt tốc độ phương tiện truyền thông Trong thực tế, trạm di động thông tin trao đổi người phục vụ khả họ trước luồng bắt đầu Điều bước giải Sự chọn lọc nhịp độ phương tiện truyền thông ban đầu khó khăn Trong mạng ngày dựa vào mơ hình mạng điện thoại Khi tốc độ truyền theo bit giải pháp dịch vụ đặt thiết bị đầu cuối mạng WCDMA HSPA tốc độ truyền theo bit sử dụng để hướng dẫn chọn lọc nhịp độ phương tiện truyền thông ban đầu Email Các giá trị trễ mạng HSPA thường đủ thấp cho ứng dụng thư điện tử Thậm chí người sử dụng khơng tải file đính kèm gửi thư điện tử, ứng dụng thư điện tử dùng gửi tin nhắn tới điện thoại di động: - Tiêu đề thư vài KB email nhận được đẩy tới thiết bị đầu cuối GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 36 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” - Giữ tin nhắn hoạt động trao đổi máy chủ thiết bị đầu cuối Kích thước tin nhắn giữ nhỏ Hình cho ta ước lượng tiêu thụ công suất điện thoại di động tin nhắn giữ lại mỗI phút nhận –50 tín nhắn email Ước lượng tiêu thụ công suất điện thoại di động Việc giữ tin nhắn hoạt động mang kênh RACH/FACH phần tin nhắn- vài KB- mang HS-DSCH Việc tiêu thụ nguồn phụ thuộc vào số lượng tin nhắn nhận thông số thiết đặt mạng vô tuyến Nếu chúng tả giả sử đồng hồ 5-sec DCH FACH 50 tin nhắn giờ, thiết bị di động chuẩn 53h sử dụng 1000mAp công suất pin Sự tính tốn chứng minh thông số ứng dụng đẩy email tốt mạng vô tuyến GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 37 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” Truy cập email từ mobile sử dụng pin 1000-mAh Nếu trạng thái PCH không sử dụng mạng, UE di chuyển từ FACH tới trạng thái rỗi kết nối RRC giải phóng Khi liệu tới đường xuống từ lõi mạng 3G , kết nối RRC cần chiếm giữ Kết nối RRC thiết đặt thủ tục tăng tiêu thụ công suất đầu cuối giảm thời gian chuẩn sử dụng pin Sử dụng trạng thái PCH có lợi để đạt thời gian chuẩn sử dụng dài KẾT LUẬN Với cải tiến mang tính đột phá, HSDPA cơng nghệ trọng phát triển Thị trường HSDPA phát triển mạnh mẽ với việc cạnh tranh hãng điện thoại động công nghệ mới, cho nhiều sản phẩm công nghệ đáp ứng nhu cầu người dùng phát triển mạng lưới thông tin di động 3G 3,5 G (HSDPA) Hiện 166 nhà mạng 75 nước đưa vào GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 38 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động” nước phát triển sử dụng công nghệ Sự kết hợp hai công nghệ kết nối không dây đại HSPA HSUPA cho phép đường truyền lên tới 7,2Mbp/s 14,4Mbp/s đáp ứng nhu cầu người dùng công nghệ phát triển nhà mạng tương lai GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 39 ... II Cấu trúc mạng W-CDMA Hệ thống W-CDMA xây dựng sở mạng GPRS Cấu trúc mạng WCDMA chia làm hai phần : mạng lõi (CN) mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN), mạng lõi sử dụng toàn cấu trúc phần cứng mạng. .. đỉnh tương ứng II Cấu trúc HSDPA Mơ hình giao thức HSDPA GVHD : NGUYỄN THỊ KIM NGÂN Page 17 Báo cáo thực tập tốt nghiêp đề tài: “Công nghệ HSDPA mạng thông tin di động? ?? Kiến trúc giao di? ??n vô tuyến... nghệ HSDPA mạng thông tin di động? ?? CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG MẠNG 3G (WCDMA) I Công nghệ W-CDMA Công nghệ EDGE bước cải tiến chuẩn GPRS để đạt tốc độ truyền liệu theo yêu cầu thông tin di động