Nghiên cứu về quản lý di động và chuyển giao trong mạng di động 3g

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - DƯ THỊ THU HUYỀN NGHIÊN CỨU VỀ QUẢN LÝ DI ĐỘNG VÀ CHUYỂN GIAO TRONG MẠNG DI ĐỘNG 3G LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành : ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Phạm Hải Đăng Hà Nội – 2011 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH BẢNG BIỂU DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU 12 CHƯƠNG TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G UMTS/WCDMA.14 1.1 Giới thiệu chương 14 1.2 Lịch sử xu phát triển thông tin di động 14 1.3 Hệ thống thông tin di động 3G UMTS/WCDMA .16 1.3.1 Giới thiệu công nghệ WCDMA .16 1.3.2 Dịch vụ hệ thống WCDMA 19 1.3.3 Cấu trúc hệ thống UMTS/WCDMA 21 1.3.4 Cấu trúc mạng lõi (Core Network) 22 1.3.4.1 Phần chuyển mạch kênh 23 1.3.4.2 Phần chuyển mạch gói 23 1.3.4.3 Phần dùng chung .24 1.3.5 Cấu trúc địa lý mạng 3G UMTS/WCDMA 24 1.3.6 Các loại mã hóa sử dụng hệ thống 3G WCDMA 27 1.3.6.1 Mã Spreading (mã trải phổ) 28 1.3.6.2 Mã Scrambling (mã xáo trộn) .29 1.4 Giao diện vô tuyến hệ thống UMTS/ WCDMA 30 1.4.1 Kiến trúc giao thức giao diện vô tuyến .30 1.4.2 Các kênh logic 32 1.4.3 Các kênh truyền tải 33 1.4.4 Các kênh vật lý 34 1.4.5 Chuyển đổi kênh truyền 36 Dư Thị Thu Huyền – CH2009 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G 1.5 Kết luận chương 38 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN TRONG HỆ THỐNG WCDMA 39 2.1 Mục đích chung quản lý tài nguyên vô tuyến .39 2.2 Các chức quản lý tài nguyên vô tuyến RRM .39 2.2.1 Điều khiển công suất 40 2.2.2 Điều khiển chuyển giao .40 2.2.3 Điều khiển thu nạp 41 2.2.4 Điều khiển tải (điểu khiển nghẽn) .42 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 44 3.1 Giới thiệu chung 44 3.1.1 Điều khiển công suất vòng mở (Open-loop power control) 45 3.1.2 Điều khiển công suất vòng kín 46 3.1.3 Điều khiển công suất vòng bên 46 3.2 Điều khiển công suất nhanh 46 3.2.1 Độ lợi điều khiển công suất nhanh 46 3.2.2 Phân tập điều khiển công suất .48 3.2.3 Điều khiển công suất chuyển giao mềm 51 3.2.3.1 Sự trôi công suất đường xuống 52 3.2.3.2 Độ tin cậy lệnh điều khiển công suất đường lên 55 3.2.3.3 Cải thiện chất lượng báo hiệu điều khiển công suất 55 3.3 Điều khiển công suất vòng 55 3.3.1 Độ lợi điều khiển công suất vòng 56 3.3.2 Tính toán chất lượng thu 57 3.3.3 Thuật toán điều khiển công suất vòng .58 3.3.4 Các dịch vụ chất lượng cao 60 3.3.5 Giới hạn biến động điều khiển công suất 60 3.3.6 Đa dịch vụ 61 Dư Thị Thu Huyền – CH2009 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G 3.3.7 Điều khiển công suất vòng đường xuống 61 CHƯƠNG QUẢN LÝ DI ĐỘNG VÀ CHUYỂN GIAO TRONG MẠNG UMTS 63 4.1 Quản lý di động UMTS .63 4.1.1 Quá trình cập nhật vị trí .63 4.1.2 TMSI 64 4.1.3 Roaming 64 4.1.4 Location Area (LA) 65 4.2 Khái quát chuyển giao hệ thống thông tin di động 65 4.2.1 Các kiểu chuyển giao hệ thống WCDMA 3G 66 4.2.2 Các mục đích chuyển giao 67 4.2.3 Các thủ tục phép đo đạc chuyển giao 69 4.3 Chuyển giao tần số 69 4.3.1 Chuyển giao mềm 70 4.3.1.1 Nguyên lý chuyển giao mềm 70 4.3.1.2 Các thuật toán chuyển giao mềm 72 4.3.1.3 Các đặc điểm chuyển giao mềm 75 4.3.2 Lợi ích liên kết chuyển giao mềm .76 4.3.3 Tổng phí chuyển giao mềm .79 4.3.4 Độ lợi dung lượng mạng chuyển giao mềm 81 4.4 Chuyển giao hệ thống WCDMA GSM 82 4.5 Chuyển giao tần số WCDMA .85 4.6 Tổng kết chuyển giao 85 KẾT LUẬN 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 Dư Thị Thu Huyền – CH2009 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G LỜI CAM ĐOAN Tôi Dư Thị Thu Huyền, xin cam đoan luận văn thạc sỹ đề tài “Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G” nghiên cứu thực Các thông tin, số liệu sử dụng luận văn trung thực xác Hà Nội, ngày 21 tháng năm 2011 Học viên Dư Thị Thu Huyền Dư Thị Thu Huyền – CH2009 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ tóm lược trình phát triển hệ thống thông tin di động tế bào 15 Hình 1.2 Dải tần WCDMA 16 Hình 1.3 Các công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã 17 Hình 1.4 Các dịch vụ hệ thống 2G 3G 19 Hình 1.5 Kiến trúc mạng 2G GSM &3G WCDMA .21 Hình 1.6 Cấu trúc mạng lõi 23 Hình 1.7 Cấu trúc địa lý mạng 25 Hình 1.8 Số cell Node B phụ trách 26 Hình 1.9 Kiểu lắp đồng hướng 26 Hình 1.10 Kiểu lắp xen kẽ (nhìn từ xuống) 27 Hình 1.11 Sơ đồ trình trải phổ giải trải phổ mạng 3G WCDMA 28 Hình 1.12 Phân khung mã sambling code 30 Hình 1.13 Cấu trúc giao thức vô tuyến hệ thống WCDMA 31 Hình 1.14 Cấu trúc đóng gói khung hệ thống UMTS 32 Hình 1.15 Cấu trúc khung tổng quát kênh vật lý 35 Hình 1.16 Tổng kết loại kênh vật lý .36 Hình 1.17 Kênh logic, kênh truyền tải chuyển đổi chúng 37 Hình 1.18 Sự chuyển đổi kênh truyền tải với kênh vật lý đường xuống 37 Hình 1.19 Sự chuyển đổi kênh truyền tải với kênh vật lý đường xuống 38 Hình 2.1 Các vị trí điển hình chức RRM mạng WCDMA 40 Hình 2.2 Đường cong tải .42 Hình 3.1 Hiệu ứng gần-xa (điều khiển công suất đường lên) .44 Hình 3.2 Bù nhiễu bên cell (điều khiển công suất đường xuống) 45 Hình 3.3 Công suất phát thu nhánh (công suất khoảng hở trung bình 0dB,10dB) Kênh phadinh Rayleigh 3km/h 49 Hình 3.4 Công suất phát thu nhánh (công suất khoảng hở nhau) 50 Kênh phadinh Rayleigh tốc độ 3km 50 Hình 3.5 Công suất tăng kênh phadinh với điều khiển công suất nhanh 50 Hình 3.6 Trôi công suất đường xuống chuyển giao mềm 53 Hình 3.7 Kiểm tra độ tin cậy điều khiển công suất đường lên UE chuyển giao mềm 54 Bảng 3.4 Kết mô dịch vụ AMR , BLER= 1%, sử dụng điều khiển công suất vòng 56 Dư Thị Thu Huyền – CH2009 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G Hình 3.8 Tính toán chất lượng vòng RNC 58 Hình 3.9 Eb/N0 mục tiêu kênh ITU Pedestrian A, mã hoá/giải mã thoại AMR, BLER mục tiêu 1%, bậc 0,5dB, tốc độ 3km/h .60 Hình 4.1 Các kiểu chuyển giao khác 67 Hình 4.2 Sự so sánh chuyển giao cứng chuyển giao mềm .71 Hình 4.3 Nguyên lý chuyển giao mềm 72 Hình 4.4 Thuật toán chuyển giao mềm IS-95A 73 Hình 4.5 Thuật toán chuyển giao mềm WCDMA 74 Hình 4.6 Sự suy giảm nhiễu có chuyển giao mềm UL 76 Hình 4.7 Độ lợi chuyển giao mềm công suất phát đường lên(giá trị dương = độ lợi, giá trị âm = suy hao) 78 Hình 4.8 Độ lợi chuyển giao mềm công suất phát đường xuống (Giá trị dương =độ lợi, âm =suy hao) 79 Hình 4.9 Tổng phí chuyển giao mềm 81 Hình 4.10 Chuyển giao hệ thống GSM WCDMA 83 Hình 4.11 Thủ tục chuyển giao hệ thống 84 Dư Thị Thu Huyền – CH2009 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Phân loại dịch vụ hệ thống thông tin di động 3G WDCMA UMTS 20 Bảng 1.2 Các loại mã WCDMA .27 Bảng 3.1 Giá trị Eb/N0 yêu cầu trường hợp có điều khiển công suất nhanh 47 Bảng 3.2 Công suất phát tương đối yêu cầu trường hợp có điều khiển công suất nhanh 48 Bảng 3.3 Các mức tăng công suất minh hoạ kênh ITU Pedestrian A đa đường với phân tập anten .51 Bảng 4.1 Các giá trị cửa sổ 79 Bảng 4.2.Tổng kết chuyển giao .85 Dư Thị Thu Huyền – CH2009 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 1G First Generation Hệ thống thông tin di động hệ 2G Second Generation Hệ thống thông tin di động hệ 3G Third Generation Hệ thống thông tin di động hệ ACCH Associated Control Channels Kênh điều khiển liên kết AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên tiến AS Access Stratum Tầng truy nhập BCCH Broadcast Control Channel Kênh quảng bá điều khiển BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BER Bit Error Ratio Tỷ số bit lỗi BLER BLock Error Rate Tỉ lệ lỗi khối BSC Base Station Controler Bộ điều khiển trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BTS Base Tranceiver Station Trạm vô tuyến thu phát gốc CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập chia theo mã CCCH Common Control Chanel Kênh điều khiển chung CCPCH Common Control Physical Chanel Kênh vật lý điều khiển chung CPCC Common Power Control Chanel Kênh điều khiển công suất chung CPCH Common Packet Chanel Kênh gói chung CPICH Common Pilot Chanel Kênh hoa tiêu chung CN Core Network Mạng lõi CR Chip Rate Tốc độ chip CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng DPCCH Dedicated Physical Control Chanel Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Physical Chanel Kênh vật lý riêng DPDCH Dedicated Physical Data Chanel Kênh số liệu vật lý riêng Dư Thị Thu Huyền – CH2009 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G DTCH Dedicated Traffic Chanel Kênh lưu lượng riêng DSCH Downlink Shared Chanel Kênh dùng chung đường xuống EDGE Enhanced Data rate for GSM Evolution EIR Equipment identity register Nhận dạng thiết bị FACCH Fast Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh FACH Forward Access Chanel Kênh truy nhập đường xuống FAUSCH Fast Uplink Signalling Chanel Giải pháp cải thiện tăng tốc độ truyền dẫn Kênh báo hiệu đường lên nhanh Kênh điều khiển chung đường FCCCH Forward Common Control Chanel FCCH Frequency Correction Channel FDD Frequency Division Duplex FDMA Frequence Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo tần số FDCCH Forward Dedicated Control Chanel Kênh điều khiển riêng đường xuống GGSN Gateway GPRS Support Node Cổng hỗ trợ truy nhập dịch vụ GPRS GSM Global System for Mobile Communication xuống Kênh hiệu chỉnh tần số Ghép kênh song công phân chia theo tần số Thông tin di động toàn cầu Cồng truy nhập vào trung tâm GMSC Gateway MSC GPS Global Position System Hệ thống định vị toàn cầu GPRS General Packet Radio Services Dịch vụ vô tuyến gói chung HLR Home location register Bộ đăng kí thường trú HH Hard Handover Chuyển giao cứng HSCSD Hight Speed Circuit Switched Data IMT- International Mobile Tiêu chuẩn thông tin di động toàn 2000 Telecommunication cầu IMSI International Mobile Subscriber Identity Số nhận dạng thuê bao di động quốc Dư Thị Thu Huyền – CH2009 chuyển mạch Hệ thống chuyển mạch kênh tốc độ cao Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G pilot_Ec/I0 :chất lượng lọc đo Ec/I0 CPICH; Best_pilot_Ec/I0 cell đo có cường độ mạnh tập hợp tích cực; Best_candidate_pilot_Ec/I0 cell đo có cường độ mạnh tập hợp giám sát Worst_candidate_pilot_Ec/I0 cell đo có cường độ yếu tập hợp tích cực Tập hợp tích cực “Active Set” : Là tập hợp cell có kết nối chuyển giao mềm với UE Tâp hợp lân cận/ tập hợp giám sát (Neighbour set/Monitored set): Là danh sách cell mà UE liên tiếp đo, pilot_Ec/I0 không đủ mạnh để bổ sung vào tập hợp tích cực Trong thuật toán chuyển giao mềm WCDMA, sử dụng ngưỡng tương đối ngưỡng tuyệt đối So với IS-95A, lợi ích lớn thuật toán WCDMA tham số hoá dễ dàng mà không cần điều chỉnh thông số cho vùng nhiễu thấp cao ngưỡng tương đối 4.3.1.3 Các đặc điểm chuyển giao mềm So với phương thức chuyển giao cứng truyền thống, chuyển giao mềm có ưu điểm rõ ràng, loại trừ hiệu ứng “ping-pong” tạo liên tục truyền dẫn (không có ngắt quãng chuyển giao mềm) Không có hiệu ứng ”ping-pong” có nghĩa tải báo hiệu mạng thấp chuyển giao mềm, suy hao liệu truyền dẫn bị ngắt chuyển giao cứng Ngoài điều khiển di động, có lý khác để thực chuyển giao mềm WCDMA; với điều khiển công suất, chuyển giao mềm sử dụng cấu giảm nhiễu Hình 4.6 mô hình Trong hình (a), sử dụng điều khiển công suất, hình (b) sử dụng điều khiển công suất chuyển giao mềm Dư Thị Thu Huyền – CH2009 75 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G Hình 4.6 Sự suy giảm nhiễu có chuyển giao mềm UL Giả sử MS di chuyển từ BS1 đến BS2 Tại vị trí tín hiệu pilot nhận từ BS2 mạnh từ BS1 Điều có nghĩa BS2 “tốt hơn” BS1 Trong hình (a) vòng điều khiển công suất tăng lượng phát đến MS để đảm bảo QoS đường lên MS di chuyển xa khỏi BS phục vụ nó, BS1 Trong hình (b), MS trạng thái chuyển giao mềm: BS1 BS2 đồng thời lắng nghe MS Sau tín hiệu nhận chuyển đến RNC để kết hợp Trên đường lên, kết hợp chọn lựa sử dụng chuyển giao mềm Khung khỏe chọn lựa khung yếu bị loại bỏ Bởi BS2 “tốt hơn” BS1, để đáp ứng QoS mục tiêu, công suất phát yêu cầu từ MS thấp công suất cần thiết mô hình (a) Vì thế, nhiễu tạo MS đường lên thất có chuyển giao mềm chuyển giao mềm giữ cho MS kết nối với BS tốt Trên đường xuống, tình phức tạp Mặc dù việc kết hợp theo hệ số lớn đem lại độ lợi phân tập macro, yêu cầu kênh đường xuống mở rộng để hỗ trợ chuyển giao mềm 4.3.2 Lợi ích liên kết chuyển giao mềm Dư Thị Thu Huyền – CH2009 76 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G Mục đích chuyển giao mềm để đem lại chuyển giao không bị ngắt quãng làm cho hệ thống hoạt động tốt Điều đạt nhờ lợi ích cấu chuyển giao mềm sau: • Độ lợi phân tập vĩ mô: độ lợi ích phân tâp nhở phadinh chậm sụt đột ngột cường độ tín hiệu nguyên nhân chẳng hạn di chuyển UE vòng quanh góc • Độ lợi phân tập vi mô: Độ lợi phân tập nhờ phadinh nhanh • Việc chia sẻ tải đường xuống: Một UE chuyển giao mềm thu công suất từ nhiều Nút B, điều cho thấy công suất phát lớn đến UE chuyển giao mềm X-way nhân với hệ số X, nghĩa vùng phủ mở rộng Ba lợi ích chuyển giao mềm cải thiện vùng phủ dung lượng mạng WCDMA Tiếp theo đề cập đến kết lợi ích chuyển giao mềm phân tập vi mô thu từ công cụ mô mức liên kết Những lợi ích trình bày liên quan đến trường hợp chuyển giao cứng lý tưởng, UE kết nối tới Nút B với tỷ số Ec/I0 pilot cao Trong Hình 4.7, độ giảm lớn công suất phát UE chuyển giao mềm thu 1.8dB suy hao đường truyền Nút B giống Nếu khác suy hao đường truyền đến Nút B lớn, mặt lý thuyết không nên tăng công suất phát UE lượng bổ sung lại có nhiều Nút B cố dò tìm tín hiệu Thực tế, độ chênh lệch suy hao đường truyền lớn chuyển giao mềm làm tăng công suất phát UE Việc tăng gây lỗi báo hiệu lệnh điều khiển công suất đường lên phát liên kết đường xuống Nhưng thường Nút B không nằm “tập hợp tích cực” UE suy hao đường truyền đến Nút B lớn 3-6dB so với suy hao đường truyền tới Nút B khoẻ “tập hợp tích cực” UE Dư Thị Thu Huyền – CH2009 77 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G Trên đường xuống, độ lợi chuyển giao mềm lớn 2.3dB (Hình 4.8) anten đường xuống mà đường xuống không cần nhiều độ lợi chuyển giao mềm phân tập vi mô Hình 4.7 Độ lợi chuyển giao mềm công suất phát đường lên(giá trị dương = độ lợi, giá trị âm = suy hao) Trên đường xuống, chuyển giao mềm gây tăng công suất phát đường xuống yêu cầu độ chênh lệch suy hao đường truyền lớn nhiều 4-5dB (đối với ví dụ này) Trong trường hợp đó, UE không nhận độ lợi tín hiệu phát từ Nút B với suy hao lớn Vì công suất phát từ Nút B đến UE biến thành nhiễu mạng Dư Thị Thu Huyền – CH2009 78 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G Hình 4.8 Độ lợi chuyển giao mềm công suất phát đường xuống (Giá trị dương =độ lợi, âm =suy hao) Kết mô cung cấp giá trị Window_add Window_drop Các giá trị điển hình thông số Bảng 4.1 Bảng 4.1 Các giá trị cửa sổ Window_add Window_drop - 3dB - 5dB 4.3.3 Tổng phí chuyển giao mềm Tổng phí chuyển giao mềm sử dụng để đánh giá chất lượng hoạt động chuyển giao mềm mạng Tổng phí chuyển giao mềm β xác định sau: N β = ∑ nPn − (3.2) n =1 Dư Thị Thu Huyền – CH2009 79 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G Trong đó, N kích cỡ tập hợp tích cực Pn xác suất trung bình UE thực chuyển giao mềm n_đường (n_way) Chuyển giao mềm one_way trường hợp, UE kết nối tới Nút B, two_way có nghĩa UE kết nối tới Nút B… Hình 4.9 Đối với kết nối UE Nút B yêu cầu tài nguyên băng logic, việc dự trữ dung lượng phát giao diện Iub, nguồn tài nguyên RNC, nên tổng phí chuyển giao mềm việc đo tài nguyên truyền dẫn/phần cứng cần bổ sung để thực thi chuyển giao mềm Việc hoạch định mạng vô tuyến có nhiệm vụ thiết lập thông số chuyển giao thích hợp quy hoạch site để tổng phí chuyển giao mềm khoảng 20-40% lưới cell chuẩn sáu cạnh với sector site Nếu tổng phí chuyển giao mềm vượt giới hạn cho phép dẫn đến giảm dung lượng đường xuống Trên đường xuống, kết nối chuyển giao mềm làm tăng nhiễu cho mạng Khi mức tăng nhiễu vượt mức độ lợi phân tập, chuyển giao mềm không đem lại lợi ích cho hiệu suất hệ thống Tổng phí chuyển giao mềm điều chỉnh việc chọn hợp lý thông số Window_add, Window_drop, kích cỡ “tập hợp tích cực” Tuy nhiên có số yếu tố ảnh hưởng đến tổng phí chuyển giao mềm mà kiểm soát việc thiết lập thông số chuyển giao mềm, như: • Cấu hình mạng: Các site đặt liên quan đến nào, số sector site… • Các mô hình xạ anten Nút B • Các đặc điểm suy hao đường truyền phadinh che khuất • Số Nút B trung bình mà UE đồng Dư Thị Thu Huyền – CH2009 80 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G Hình 4.9 Tổng phí chuyển giao mềm 4.3.4 Độ lợi dung lượng mạng chuyển giao mềm Độ lợi dung lượng mạng chuyển giao mềm chủ yếu phụ thuộc tổng phí chuyển giao mềm (tức tỷ lệ tương đối UE thực chuyển giao mềm), độ lợi liên kết chuyển giao mềm, thuật toán điều khiển công suất áp dụng Có thuật toán điều khiển công suất đường xuống cho UE chuyển giao mềm: (1) Điều khiển công suất thường (điều khiển công suất nhanh) (2) Sơ đồ truyền dẫn phân tập chọn lựa site (SSDT) SSDT dựa vào thông tin phản hồi từ UE, nên có Nút B “tập hợp tích cực” truyền liệu, Nút B khác phát thông tin điểu khiển lớp vật lý Vì SSDT tương đương với phân tập phát chọn lựa, điều khiển công suất nhanh UE chuyển giao mềm tương đương với phân tập phát tăng ích Độ lợi SSDT đạt nhờ việc giảm nhiễu đường xuống, bù cho suy hao độ lợi phân tập đường xuống cho liệu người sử dụng Về mặt Dư Thị Thu Huyền – CH2009 81 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G lý thuyết, rõ ràng độ lợi SSDT lớn với tốc liệu cao mà tổng phí thông tin điều khiển không đáng kể Độ lợi dung lượng chuyển giao mềm kết hợp SSDT có độ lớn với độ lợi trường hợp kết hợp chuyển giao mềm điều khiển công suất thông thường Thường không đạt độ lợi lớn từ SSDT, vài trường hợp độ lợi chuyển thành suy hao Nguyên nhân giải thích sau: Một UE chuyển giao mềm, gửi thông tin phản hồi cách định kỳ đến Nút B “tập hợp tích cực”, lệnh yêu cầu Nút B cần phát liệu Hoạt động gây biến động công suất lớn Nút B khác việc truyền dẫn tới UE tắt, bật tương đối nhanh điều khiển UE chuyển giao mềm Sự truyền dẫn Nút B biến đổi tới UE chuyển giao mềm không nằm điều khiển mạng, hoàn toàn UE điều khiển Vì thế, mô hình SSDT làm giảm tổng công suất phát trung bình Nút B, thay đổi tổng công suất phát tăng lên Việc tăng lên dẫn tới khoảng hở điều khiển công suất yêu cầu lớn hơn, có nghĩa giảm độ lợi SSDT Các khía cạnh khác cần ý mặt tiêu kỹ thuật ảnh hưởng vận tốc UE, tốc độ UE cao phản hồi UE khó đồng với trạng thái kênh thực tế Tại số vận tốc, vấn đề tiếng vọng xuất UE thường phải yêu cầu Nút B “sai” phát thông qua báo hiệu phản hồi tới mạng Sự ảnh hưởng lớn tốc độ phadinh tốc độ phản hồi 4.4 Chuyển giao hệ thống WCDMA GSM Các chuẩn WCDMA GSM hỗ trợ chuyển giao hai đường WCDMA GSM Sự chuyển giao sử dụng cho mục đích phủ sóng cân tải Tại pha ban đầu triển khai WCDMA, chuyển giao tới hệ thống GSM sử dụng để giảm tải tế bào GSM Mô hình Hình 4.10 Khi lưu lượng mạng WCDMA tăng, cần chuyển giao cho mục đích tải đường lên đường xuống Chuyển giao hệ thống khởi xướng RNC/BSC từ góc độ hệ thống thu, chuyển giao hệ thống tương tự Dư Thị Thu Huyền – CH2009 82 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G chuyển giao RNC hay chuyển giao BSC Thuật toán việc khởi xướng không chuẩn hoá Hình 4.10 Chuyển giao hệ thống GSM WCDMA Thủ tục chuyển giao Hình 4.11 Việc đo đạc chuyển giao hệ thống không hoạt động thường xuyên khởi động có nhu cầu thực chuyển giao hệ thống Việc khởi xướng chuyển giao thuật toán RNC thực dựa vào chất lượng (BLER) hay công suất phát yêu cầu Khi khởi xướng đo đạc, UE đo công suất tín hiệu tần số GSM danh sách lân cận Khi kết đo đạc gửi tới RNC, lệnh cho UE giải mã nhận dạng trạm gốc (BSIC) cell ứng cử GSM tốt Khi RNC nhận BSIC, lệnh chuyển giao gửi tới UE Việc đo đạc hoàn thành 2s Dư Thị Thu Huyền – CH2009 83 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G Hình 4.11 Thủ tục chuyển giao hệ thống • Chế độ nén WCDMA sử dụng việc thu phát liên tục tiến hành đo đạc với nhận đơn khoảng gián đoạn tạo tín hiệu WCDMA Vì thế, chế độ nén cần thiết cho việc đo đạc chuyển giao tần số chuyển giao hệ thống Trong suốt khoảng gián đoạn chế độ nén, điều khiển công suất nhanh sử dụng phần độ lợi ghép chèn bị Vì vậy, suốt khung nén cần Ec/N0 cao dẫn tới dung lượng bị giảm Chế độ nén ảnh hưởng đến vùng phủ sóng đường lên dịch vụ thời gian thực, tốc độ bit giảm suốt chế độ nén Vì mà thủ tục chuyển giao hệ thống phải bắt đầu đủ sớm biên giới cell để tránh suy giảm chất lượng chế độ nén Chuyển giao từ GSM sang WCDMA bắt đầu BSC GSM Không cần sử dụng chế độ nén để tiến hành đo đạc WCDMA từ GSM GSM sử dụng chế độ thu phát không liên tục Thời gian ngắt dịch vụ chuyển giao hệ thống lớn 40ms Thời gian ngắt khoảng thời gian block chuyển vận thu cuối tần số cũ Dư Thị Thu Huyền – CH2009 84 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G thời gian UE bắt đầu phát kênh đường lên Tổng khoảng hở dịch vụ lớn thời gian ngắt UE cần nhận kênh riêng hoạt động mạng GSM Khoảng hở dịch vụ thường 80ms tương tự chuyển giao GSM Khoảng hở không làm giảm chất lượng dịch vụ 4.5 Chuyển giao tần số WCDMA Hầu hết vận hành UMTS có tần số FDD có hiệu lực Việc vận hành bắt đầu sử dụng tần số tần số thứ hai, thứ ba Sau cần để tăng dung lượng, vài tần số sử dụng Một vài tần số sử dụng site tăng dung lượng site lớp micro macro sử dụng tần số khác Chuyển giao tần số sóng mang WCDMA cần sử dụng phương pháp 4.6 Tổng kết chuyển giao Các kiểu chuyển giao tổng kết Bảng 4.2 Báo cáo chuyển giao tần số thường khởi xướng cho kiện, RNC lệnh thực chuyển giao dựa vào báo cáo đo đạc Trong trường hợp chuyển giao tần số UE kết nối với Nút B tốt để tránh hiệu ứng gần xa, RNC phải hoạt động để lựa chọn cell mục tiêu Bảng 4.2.Tổng kết chuyển giao Kiểu chuyển giao Đo đạc chuyển giao Báo cáo đo đạc Mục đích chuyển giao từ UE chuyển giao đến RNC Chuyển giao tần Đo toàn thời Báo cáo khởi xướng Sự di động số WCDMA gian sử dụng lọc kiện thông thường kết hợp Chuyển giao Việc đo bắt đầu Báo cáo định kỳ Phủ sóng Dư Thị Thu Huyền – CH2009 85 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G hệ thống WCDMA - cần thiết, sử dụng suốt chế độ Tải GSM chế độ nén nén Dịch vụ Chuyển giao Việc đo bắt đầu Báo cáo định kỳ Phủ sóng tần số WCDMA cần, sử dụng chế suốt chế độ Tải độ nén nén Việc đo đạc chuyển giao hệ thống tần số thường bắt đầu cần thực chuyển giao Chuyển giao tần số cần để cân tải sóng mang WCDMA lớp cell, để mở rộng vùng phủ sóng tần số khác không bao phủ hết Chuyển giao tới hệ thống GSM để mở rộng vùng phủ sóng WCDMA, để cân tải hệ thống định hướng dịch vụ đến hệ thống phù hợp Dư Thị Thu Huyền – CH2009 86 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G KẾT LUẬN Quản lý tài nguyên vô tuyến toán quan trọng thiết kế hệ thống thông tin di động, đặc biệt hệ thống tế bào sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã CDMA Luận văn trình bày chức quản lý tài nguyên vô tuyến hệ thống WCDMA điểm khác biệt thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến so với hệ thống khác Trong đó, điều khiển công suất điều khiển chuyển giao có điểm khác biệt quan trọng so với hệ thống thông tin di động trước Đối với điều khiển công suất, rõ ràng thuật toán điều khiển công suất phức tạp tinh vi để khắc phục hiệu ứng gần-xa Trong loại điều khiển công suất, điều khiển công suất vòng mở cần thiết suốt trình thiết lập kết nối, điều khiển công suất vòng kín (điều khiển công suất nhanh) giúp khắc phục hiệu ứng phadinh nhanh kênh giao diện vô tuyến Trong WCDMA, điều khiển công suất nhanh thực đường lên đường xuống tần số 1.5KHz hệ thống IS-95 thực điều khiển công suất nhanh đường lên tần số 800Hz, GSM tồn điều khiển công suất chậm Phương thức thứ điều khiển công suất điều khiển công suất vòng giúp thiết lập giá trị mục tiêu điều khiển công suất nhanh Các vấn đề cụ thể lợi ích điều khiển công suất phân tích chương Một đặc trưng khác biệt WCDMA so với hệ thống khác thuật toán điều khiển chuyển giao Chuyển giao diễn người sử dụng máy di động di chuyển từ cell đến cell khác mạng thông tin di động tế bào Nhưng chuyển giao sử dụng để cân tải mạng thông tin, chuyển giao mềm tăng cường dung lượng vùng phủ mạng Chuyển giao cứng tồn hệ thống WCDMA, chuyển giao mà kết nối cũ bị cắt trước kết nối thiết lập Chuyển giao cứng sử dụng để thay đổi tần số hệ thống Dư Thị Thu Huyền – CH2009 87 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G hệ thống sử dụng đa sóng mang; trường hợp không hỗ trợ phân tập macro; trường hợp chuyển đổi hai chế độ FDD TDD Luận văn thảo luận chi tiết chuyển giao mềm mềm xuất máy di động vùng phủ sóng chồng lấn cell Trường hợp chuyển giao mềm cell thuộc trạm gốc, hai tín hiệu đồng thời kết hợp Nút B sử dụng xử lý RAKE Trong suốt trình chuyển giao mềm, hai tín hiệu thu từ trạm gốc khác định tuyến đến RNC để so sánh hết khung đến khung khác Độ lợi chuyển giao mềm độ lợi cung cấp kết hợp nhiều tín hiệu (được gọi độ lợi phân tập macro) Khi độ dự trữ chuyển giao mềm thích hợp sử dụng độ lợi chuyển giao mềm tăng cường đáng kể hiệu hệ thống Do thời gian thực tập có hạn hạn chế tránh khỏi trình nghiên cứu nên luận văn tốt nghiệp em chắn tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận quan tâm góp ý thầy, bạn để luận văn hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Hải Đăng trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Dư Thị Thu Huyền – CH2009 88 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G TÀI LIỆU THAM KHẢO KS Nguyễn Văn thuận, Hệ thống thông tin di động WCDMA, trung tâm đào tạo bưu viễn thông 2004 Jhong Sam Lee and Leonard E.Miller ,CDMA Systems Engineering Handbook, Artech House Boston London, 2005 ERRICSSON,WCDMA Air Interface, STUDENT BOOK LZT 123 7279 R6B, 2007 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng giảng khóa học công nghệ 3G WCDMA UMTS ZTE Zhong Xing Telecommunication Equipment Company Limited, ZTE UMTS Cell Selecetion and Cell Recelection, Handover discrip!ion Motorola Company Limited, Introduction to UMTS USR 7 http://www.tapchibcvt.gov.vn http://vntelecom.org/diendan/ http://en.wikipedia.org/wiki/Mobility_management Dư Thị Thu Huyền – CH2009 89 ... khách hàng lớn, mạng 3G cần phải có chất lượng tốt, ổn định Luận văn Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G trình bày quản lý tài lý nguyên vô tuyến mạng di động 3G để cải thiện... với mạng lõi qua giao di n Iu Trong đó: Dư Thị Thu Huyền – CH2009 21 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G - RNC: có chức quản lý tài nguyên vô tuyến điều khiển NodeB qua giao di n... GPRS cấu trúc mạng UMTS Bao gồm chức năng: Dư Thị Thu Huyền – CH2009 23 Nghiên cứu quản lý di động chuyển giao mạng di động 3G - Quản lý di động - Quản lý phiên - Tương tác với vùng mạng khác -