mạng đã được giảm thiểu so với GSM và UMTS bằng cách thực hiện vài công việc bằng chỉ một thông điệp. Điều này hẳn sẽ làm tăng đáng kể tốc độ tổng thể của thủ tục. Nếu không kể khâu phát hiện mạng và đọc kênh quảng bá, nhiều khả năng thủ tục này chỉ mất vài trăm mili-giây.
2.1.6. Chuyển qua chuyển lại giữa những công nghệ vô tuyến khácnhau nhau
Trong thực tế, hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ mạng đang triển khai một mạng LTE đều có sẵn một mạng GSM và UMTS rồi. Bởi lẽ vùng phủ sóng của một mạng LTE mới chắc chắn lúc đầu sẽ rất hạn chế, cho nên nhất thiết các thuê bao phải có khả năng chuyển qua chuyển lại giữa các công nghệ mạng truy nhập khác nhau để không mất đi đường truyền cùng địa chỉ IP đã được cấp phát.
Hình 2.3 cho thấy điều này được thực hiện trong thực tế như thế nào khi một người dùng di chuyển ra khỏi vùng phủ sóng của một mạng LTE và vào vùng phủ sóng của một mạng UMTS thuộc cùng một nhà cung cấp dịch vụ mạng.
Khi người dùng di chuyển ra khỏi vùng phủ sóng LTE, UE báo cáo với eNodeB rằng đã tìm thấy một cell UMTS (hoặc GSM). Báo cáo này được eNodeB gửi chuyển tiếp về MME nào mà liên hệ với SGSN 3G (hoặc 2G) chịu tráchnhiệm cell đó và yêu cầu tiến hành một thủ tục chuyển giao. Đường giao tiếp được dùng cho mục đích đó được gọi là S3, và dựa trên giao thức được dùng cho các thủ tục định vị lại liên-SGSN. Kết quả là không cần có sự sửa đổi phần mềm nào trên SGSN 3G (hoặc 2G) ấy để hậu thuẫn thủ tục này cả. Sau khi mạng vô tuyến 3G đã được chuẩn bị cho cuộc chuyển giao rồi, MME sẽ gửi một lệnh chuyển giao đến UE thông qua eNodeB. Sau khi việc chuyển giao đã được thi hành xong, đường hầm dữ liệu người dùng giữa Serving-GW và eNodeB được định tuyến lại đến SGSN ấy. Sau đó MME được giải phóng khỏi trách nhiệm quản lý thuê bao, bởi vì nhiệm vụ này được SGSN ấy tiếp quản rồi. Tuy nhiên Serving-GW vẫn còn trên đường truyền dữ liệu người dùng thông qua đường giao tiếp S4 và đóng vai trò như một GGSN 3G theo quan điểm của SGSN. Vì thế, theo quan điểm của SGSN thì đường giao tiếp S4 được xem là đường giao tiếp Gn 3G nối giữa SGSN và GGSN.
2.2.Truy nhập vô tuyến trong LTE
2.2.1.Truyền dữ liệu hướng xuống
Đối với việc truyền dữ liệu qua giao tiếp vô tuyến, người ta đã quyết định dùng một phương thức truyền mới trong LTE, phương thức này hoàn toàn khác biệt với giải pháp CDMA của UMTS. Thay vì dùng một kênh truyền tải qua một dải tần rộng, người ta đã quyết định dùng một phương thức truyền gọi là Orthogonal Frequency Division Multiple Access (Đa Truy cập Phân Tần Trực giao), viết tắt là OFDMA. OFDMA truyền đi một dòng dữ
kênh truyền tải con (subcarrier) băng hẹp đồng thời, tùy thuộc dải tần tổng thể có được (ví dụ như 5, 10, 20 MHz). Bởi vì nhiều bit được vận chuyển song song với nhau, nên tốc độ truyền trên mỗi kênh truyền tải con có thể thấp hơn nhiều so với tốc độ truyền dữ liệu tổng cộng. Điều này là quan trọng trong một môi trường vô tuyến thực tế, nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của việc suy giảm đa đường dẫn (multipath fading) do thời điểm đến nơi khác biệt đôi chút của tín hiệu từ các hướng khác nhau. Lý do thứ hai để giải pháp này được chọn là, tác dụng của suy hao đa đường dẫn và sự phân tán độ trễ sẽ trở nên độc lập với lượng dải tần được dùng cho kênh. Đó là vì dải tần của mỗi kênh con vẫn giống nhau, chỉ thay đổi ở số lượng kênh con mà thôi. Với phương thức điều chế CDMA được dùng trước đây, việc sử dụng một kênh truyền 20 MHz là không khả thi, bởi vì thời gian mỗi bit được truyền đi hẳn phải ngắn đến nỗi sự nhiễu do phân tán độ trễ trên nhiều đường truyền khác nhau của tín hiệu sẽ trở nên quá lớn.
Hình 2.4 cho thấy các bit ngõ vào trước hết được nhóm lại rồi được chỉ định truyền qua các tần số (kênh truyền con) khác nhau như thế nào. Trong ví dụ này, 2 bit (đại diện cho kiểu điều chế QAM) được gửi trong mỗi bước truyền trên mỗi kênh truyền con. Mỗi bước truyền còn được gọi là một symbol (tạm dịch: ký hiệu điều chế). Với các phương thức điều chế 16-QAM và 64-QAM, 4 bit và 6 bit được mã hóa trong một symbol, khiến cho tốc độ truyền dữ liệu còn cao hơn nhiều. Mặt khác, việc mã hóa nhiều bit hơn trong một symbol sẽ làm cho bộ thu sóng khó giải mã symbol đó hơn nếu nó bị thay đổi bởi nhiễu. Đây là lý do tại sao ở các điều kiện truyền khác nhau người ta phải dùng các cấp điều chế khác nhau. Về lý thuyết, mỗi tín hiệu kênh con có thể được tạo ra bởi một khối phần cứng dây chuyền truyền riêng. Sau đó tín hiệu ngõ ra của các khối này phải được cộng lại, và tín hiệu kết quả sẽ được gửi qua không trung. Do bởi số lượng kênh con được dùng quá lớn, giải pháp này không khả thi.Thay vì vậy, người ta thực hiện một giải pháp toán học như sau: Bởi vì mỗi kênh con được truyền trên một tần số khác nhau, nên
người ta xây dựng một đồ thị để biểu diễn tần số trên trục x và biên độ của mỗi kênh con trên trục y. Sau đó, một hàm toán học gọi là Biến đổi Fourier Nhanh Ngược (Inverse Fast Fourier Transformation _ IFFT) được áp vào, biến đổi biểu đồ này từ miền tần số sang miền thời gian. Biểu đồ này có thời gian trên trục x và biểu diễn chính tín hiệu đó như thể nó đã được tạo ra bởi các khối phần cứng truyền riêng cho mỗi kênh con khi được cộng lại vậy. Như thế, hàm IFFT làm được đúng công việc mà các khối phần cứng dây chuyền truyền riêng cho mỗi kênh con có thể làm, kể cả việc cộng lại các kết quả riêng.Ở phía máy thu, tín hiệu trước hết được giải điều chế rồi được khuếch đại lên.
Hình 2.4. Nguyên tắc của OFDMA đối với các cuộc truyền hướng xuống
.
Sau đó kết quả sẽ được xử lý bởi một hàm Biến đổi Fourier Nhanh (Fast Fourier Transformation _ FFT), hàm này chuyển đổi tín hiệu thời gian
máy phát. Sau đó, một hàm phát hiện (detector) được dùng ở tần số trung tâm của mỗi kênh con để sinh ra các bit đã được dùng lúc đầu để tạo ra kênh con đó.Cho đến nay, tài liệu này đã bàn về khía cạnh OFD (Orthogonal Frequency Division) của các cuộc truyền OFDMA. Thành phần MA (Multiple Access) của từ viết tắt này ý chỉ sự kiện là dữ liệu được gửi ở hướng xuống sẽ được nhận bởi nhiều người dùng đồng thời. Sẽ có các thông điệp điều khiển thông báo cho các UE biết phải đợi nhận bộ phận nào và lờ đi bộ phận nào của luồng dữ liệu truyền được gửi đến chúng.Tuy nhiên, đây chỉ là một sự phân biệt về mặt luận lý thôi. Ở tầng vật lý, yêu cầu duy nhất là phải nhanh chóng chuyển đổi các phương thức điều chế từ QPSK sang 16-QAM hoặc 64- QAM đối với những kênh con khác nhau để thíchnghi với với những điều kiện nhận sóng khác nhau của các thuê bao.