L ỜI CAM Đ OAN
2.2.2.3.Điều khiển công suấ t
Điều khiển công suất đầu phát (TPC) là căn bản đối với cấu trúc CDMA không chỉ để giải quyết hiệu ứng gần xa, mà còn để tăng dung lượng hệ thống. WCDMA sử dụng biểu đồ TPC thắch ứng thông qua các phương pháp vòng lặp đóng và mở. Trong điều khiển công suất vòng lặp mở, bộ phát điều chỉnh công suất chống lại suy hao đường truyền. Suy hao đường truyền được đánh giá ở đầu thu bằng ký hiệu pilot. TPC vòng đóng dựa vào việc đo đạc tỷ số tắn hiệu trên nhiễu (SIR) từ mọi chu kỳ TPC (là mọi khe thời gian) Các tỷ số SIR đo được so sánh với các SIR mong
Xét đường lên của hệ thống CDMA. N là số lượng người dùng trong hệ thống. Mỗi người sử dụng có một yêu cầu QoS cũng như các bắt buộc về tốc độ và công suất. Tốc độ chip đối với tất cả người sử dụng là cố định và độ rộng băng tần W được sử dụng bởi tất cả người dùng. Định nghĩa vector công suất được truyền P = [P1, P2, Ầ, PN] và vector tốc độ R = [R1, R2, Ầ, RN]. Mỗi người sử dụng được định rõ một QoS tối thiểu chấp nhận được. Thông thường điều này là tỉ số lỗi bit (BER) hay tỉ số lỗi khung (FER). Giả sử rằng yêu cầu BER hay FER có thể được ánh xạ thành yêu cầu Eb/N0. Các vector với yêu cầu Eb/N0 tối thiểu được biểu thị bằng tập Γ = [γ1, γ2, Ầ,γN]. Ngoài ra mỗi người sử dụng định rõ giới hạn công suất cực đại và yêu cầu tốc độ tối thiểu. Các giới hạn công suất được thể hiện bởi vector p = [p1, p2, Ầ, pN] và giới hạn tốc độ bởi r = [r1, r2, Ầ, rN]. Suy hao đường truyền đối với mỗi người sử dụng được chỉ rõ bởi hi. Ngoài ra nhiễu Gaussian với mật độ phổ công suất η0 cũng được giả thuyết. Đối với hệ thống CDMA, biểu thức cho Eb/N0 của mỗi người sử dụng được đưa ra bởi:
(1) QoS bắt buộc thoả mãn:
(2) Công suất và tốc độ phải:
(3)
Trước tiên, xét hệ thống CDMA. Cho P là vector công suất được truyền. Vấn đề ở đây là:
[r1, r2, Ầ, rN]. Vector công suất tương ứng có thể đạt được bằng cách giải phương trình QoS. Đây là một phương trình tuyến tắnh. Vì thế ta có:
(5)
Cho riỖ = riγi. Phương trình này được viết theo kiểu phương trình ma trận: (6)
Trong đó
(7)
P* = [P1*, P2*, Ầ, PN*]T là vector công suất tối ưu và 1 = [1, 1, Ầ, 1]T. Giải phương trình trên tìm được :
(8) Cần có điều kiện sau:
(9)
Mở rộng hơn khi xét bất phương trình (2) thì ta có bất đẳng thức sau:
i = 1 ẦN (10) Gọi Gi là hệ số trải phổ được định nghĩa như sau:
(11)
Phương trình này xác định tắnh khả thi của một tập tốc độ, yêu cầu QoS và đòi hỏi về công suất. Điều này nói lên rằng người sử dụng ở xa có quỹ công suất thấp thì cần tốc độ cao và chất lượng dịch vụ khả thi. Cần chú ý rằng phương trình (9) và (10) là cần và đủ tương ứng với hai trường hợp không ràng buộc về công suất và có ràng buộc về công suất.
a) Lập biểu tài nguyên động
Trạm gốc thu thập các yêu cầu truyền tải từ các MS qua kênh điều khiển RACH và sắp xếp chúng trong hàng đợi được đảm bảo với yêu cầu trễ của nó. Kiểu yêu cầu không đảm bảo được đệm ở hàng đợi không đảm bảo (best-effort) với kiểu vào trước phục vụ trước (First Com First Serve)
Sau khi các yêu cầu được đưa vào bộ đệm, trạm gốc thực hiện điều khiển chấp nhận kết nối. Trước tiên xác định hệ số trải phổ Gi đối với mỗi yêu cầu trong hàng đợi được bảo đảm và kiểm tra sự có mặt của mã trải phổ biến đổi trực giao. Nếu mã này có mặt thì chỉ số công suất gi được tắnh toán. Sau đó trạm gốc kiểm tra điều kiện (11) đối với các yêu cầu ở đỉnh của hàng đợi bảo đảm và tìm ra số khung vô tuyến được nhập tiếp theo. Đối với dịch vụ có tốc độ bit thay đổi (VBR Ờ Variable Bit Rate), điều kiện (11) xem xét tốc độ ký tự cực đại (tốc độ đỉnh) để cung cấp dịch vụ bảo đảm. Đối với dịch vụ tốc độ bit sẵn dùng (ABR Ờ Available Bit Rate), điều kiện (11) xem xét tốc độ ký tự cực tiểu. Nếu hàng đợi bảo đảm rỗng hoặc các yêu cầu tiếp theo ở hàng đợi không khả thi, thì điều kiện (11) sẽ được thực hiện ở hàng đợi best-effort. Trạm gốc chỉ định mã trải phổ, mã chấp nhận đối với mỗi phần được chấp nhận.
kênh điều khiển chung (FACH). MS thiết lập công suất khởi tạo đối với các mức được tắnh toán tối ưu.
Trong lập biểu tài nguyên động, phương trình (8) được sử dụng đối với mỗi khung vô tuyến và mức công suất được chỉ định mỗi thời điểm. Mức công suất tối ưu được tắnh toán là khác nhau đối với mỗi khung vô tuyến vì số thành phần nhiễu và suy hao đường truyền thay đổi theo thời gian. Bản chất thay đổi của dịch vụ VBR có thể gây ra sự không hiệu quả. Nhảy mã được đưa ra để giải quyết vấn đề này.
b) Nhảy mã
Khi một yêu cầu được chấp nhận trong hàng đợi, thì phần đó được chỉ định một mã trải phổ có tốc độ được xác định qua điều kiện (11). Việc sử dụng mã nhận được là có thể đối với các dịch vụ ABR. Yêu cầu BER cũng không thay đổi đối với dịch vụ đó. Tuy nhiên đối với dịch vụ VBR như video, Internet, thì cả tốc độ thông tin và mức BER yêu cầu có thể thay đổi theo khung được truyền.
Khi kiểm tra điều kiện (11) đối với phần dịch vụ VBR, thì tốc độ cực đại được chỉ rõ, và mã được ấn định tương ứng với tốc độ cực đại này. Việc sử dụng mã nhận được với hệ số trải phổ thấp là không hiệu quả vì có thể sử dụng hệ số trải phổ Gi
lớn hơn, khi tốc độ thông tin giảm. Với Gi lớn hơn, chỉ số công suất gi giảm và cho ta công suất tối ưu thấp. Bằng việc giảm công suất truyền làm giảm nhiễu ở những người sử dụng khác. Điều này làm tăng dung lượng của hệ thống vì CDMA bị giới hạn dung lượng bởi nhiễu. Vì thế, việc thay đổi hệ số trải phổ tạo ra độ lợi ghép kênh cho phép những người sử dụng mới truy nhập vào hệ thống.
Trường thông tin tốc độ (RI Ờ Rate Information) trong kênh điều khiển đường lên có thể được sử dụng để thông báo cho trạm gốc. Trạm gốc tắnh toán và chỉ định công suất tối ưu theo tham số trải phổ mới đối với mỗi khung vô tuyến. Hệ thống thực hiện nhảy mã đối với độ lợi trải phổ theo tốc độ dữ liệu và thay đổi động mức
Bảng 2.4. Giá trị các tham số để ước lượng dung lượng
Dung lượng được thể hiện ở các trường hợp khác nhau. Trong hình 2.11, số lượng người sử dụng dữ liệu với thoại được thể hiện ở các tốc độ dữ liệu khác nhau và không ràng buộc về công suất. Trong hình 2.12, có sự ràng buộc về công suất.
Hình 2.11: Các đường dung lượng đối với trường hợp không ràng buộc về công suất Các tham số Rv = 8 kbps, γv = 5. Đối với dữ liệu có ba trường hợp: γd =12, Rd = 4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các tham số Rv = 8 kbps, γv = 5, pv = 0,5 W. Đối với dữ liệu có ba trường hợp: γd
=12, Rd = 4 kbps, pd = 0,3 W; γd = 10, Rd = 8 kbps, pd = 0,5 W; γd = 5, Rd = 20 kbps, pd = 0,6 W.
Từ năm 2003, Công ty Thông tin Viễn thông Điện lực (EVNTelecom) đã tiến hành triển khai thử nghiệm mạng di động dựa trên công nghệ CDMA2000 1x và đã cung cấp thử nghiệm dịch vụ từ 01/07/2004. Mạng CDMA2000 1x mà Công ty đang triển khai sử dụng băng tần 450 MHz, tốc độ thoại 9,6 kbps, tốc độ dữ liệu 1x là 153,6 kbps. Mạng có thể cung cấp được các dịch vụ sau:
Ớ Dịch vụ điện thoại cố định không dây đầu cuối cố định.
Ớ Dịch vụ điện thoại cố định không dây đầu cuối di động.
Ớ Dịch vụ điện thoại di động toàn quốc.
Công ty Thông tin Viễn thông Điện lực cũng là nhà khai thác đầu tiên ở Việt Nam phát triển mạng di động thế hệ thứ 3 (3G) với công nghệ CDMA2000 1xEV-DO. Từ năm 2009 EVNTel đã triển khai các dịch vụ 3G sử dụng công nghệ WCDMA băng tần 1900 MHz, bổ xung các dịch vụ:
Ớ Truy cập Internet băng rộng thông qua các thiết bị chuẩn công nghệ trên nền 3G
Ớ Theo dõi các chương trình truyền hình trực tiếp hay xem các nội dung theo yêu cầu.
Ớ Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện.
Có bốn MSC 3G gồm: MGW Hà Nội, MGW Đà Nẵng, MGW Hồ Chắ Minh và MGW Cần Thơ. MSC HTY (Hà Tây) là một MSC miền sử dụng công nghệ CDMA2000 1x do Huawei cung cấp, được kết nối với các MSC khác và Toll như hình dưới đây.
Do tôi đang công tác tại MSC HTY nên phần sau sẽ tập trung vào đánh giá và giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ tại đây.
72
Tandem
Tandem
Tandem
73
SMSC
CRBT
SMSC
HNI và Toll HNI.
Về mạng báo hiệu, EVNTel thực hiện báo hiệu qua 4 STP (Signaling Transfer Point), 02 STP đặt tại Hà Nội, 01 đặt tại thành phố Hồ Chắ Minh và 01 tại Cần Thơ. MSC HTY được nối báo hiệu với 02 STP tại Hà Nội qua 04 luồng E1 theo tiêu chuẩn IS41D/TCAP/ISUP-Q763.
Hình 3.3 biểu diễn đường tắn hiệu qua các thành phần trong BTS 3606 do Huawei cung cấp, là một phần quan trọng trong mạng truy cập vô tuyến. Các card trong BTS gồm có:
Ớ BCIM: (BTS control interface module) Trong đường lên, nó nhận lệnh O&M từ BCKM, dữ liệu lưu lượng từ CCPM, và gửi các cell ATM trên đường E1 tới BSC. Trong đường xuống, nó nhận các cell ATM được phân phối từ các đường E1 từ BSC, ghép chúng thành các cell ATM đơn và cuối cùng gửi chúng tới các board xử lý tương ứng.
Ớ BCKM: (BTS control & clock module) Có chức năng điều khiển chắnh như sau: điều khiển thủ tục cuộc gọi, xử lý báo hiệu, quản lý tài nguyên, quản lý kênh, cấu hình Cell. Bên cạnh đó còn có chức năng O&M: download phần mềm (từ BAM BSC), quản lý trạng thái, cấu hình dữ liệu, quản lý kiểm tra, trace giao diện, quản lý lỗi, quản lý sự truy cập. Ngoài ra, BCKM cung cấp đồng hồ đồng bộ độ chắnh xác cao và thực hiện đồng bộ với đồng bồ bên ngoài như hệ thống GPS.
Ớ CCPM: (Compact-BTS channel process module) có chức năng xử lý tắn hiệu băng tần cơ bản và lưu lượng đường lên đường xuống. Đối với đường xuống nó thực hiện: mã hoá (bao gồm mã xoắn và mã turbo), chèn, trải phổ, điều chế, ghép kênh. Đối với đường lên nó thực hiện: giải mã hoá, giải chèn, giải trải phổ, giải điều chế, giải ghép kênh.
Ớ CDDU: (Compact-BTS dual duplexer unit) cung cấp bộ lọc thông thấp và bộ tách đôi hai tắn hiệu thu và phát, kiểm tra ghép nối đối với tắn hiệu thu và phát.
Ớ CTRM: (Compact-BTS transceiver module) Đối với đường xuống, CTRM nhận tắn hiệu băng tần cơ bản từ hệ thống, chuyển đổi tắn hiệu đó thành tắn hiệu RF và gửi tắn hiệu RF tới hệ thống RF thông qua CDDU. Trong đường lên, CTRM nhận tắn hiệu RF chắnh (main) và phân tập (diversity) từ hệ thống anten, chuyển đổi tắn hiệu đó thành tắn hiệu băng tần cơ bản và gửi tắn hiệu băng tần cơ bản tới hệ thống. Ngoài ra, CTRM còn nhận thông tin quản lý và cấu hình từ BCKM của hệ thống băng cơ bản và báo trạng thái cũng như cảnh báo tới BCKM.
Ớ OMU: (operation and maintenance unit) Khối có chức năng vận hành và hoạt động người-máy
Các tắn hiệu BTS bao gồm: tắn hiệu lưu lượng Abis, tắn hiệu báo hiệu Abis, tắn hiệu O&M (Operation and Maintenance), tắn hiệu đồng hồ và tắn hiệu giao diện người- máy (MMI): (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Tắn hiệu Abis: Tắn hiệu lưu lượng, báo hiệu và O&M được đáp ứng và được mang thông qua giao thức ATM. Ở các giao diện khác nhau, lớp liên kết vật lý cũng khác nhau. Ở giao diện Abis, liên kết vật lý là liên kết E1/T1, giữa các board xử lý băng tần cơ bản lớp vật lý là các bus tế bào. Các tắn hiệu băng tần cơ bản được xử lý bởi CTRM và được chuyển thành tắn hiệu RF trước khi truyền. Trong chiều lên, CRTM nhận tắn hiệu RF và chuyển chúng thành tắn hiệu băng tần cơ bản.
- Tắn hiệu đồng hồ: vì là hệ thống đồng bộ, CDMA2000 1X cần tham số đồng hồ để đồng bộ dữ liệu. Tắn hiệu đồng bộ được lấy từ tìn hiệu vệ tinh như trên hình.
- Tắn hiệu telnet vào BTS: BTS cung cấp giao diện để vận hành tại trạm, thông qua đó ta có thể hoạt động và vận hành BTS bằng cách sử dụng các câu lệnh.
76
77
3.2. Đánh giá chất lượng dịch vụ mạng truy cập vô tuyến của EVNTelecom
Đểđánh giá về QoS, hoạt động của mạng cũng như các thông tin báo hiệu và đểđưa ra các giải pháp nâng cao QoS và hoạt động của mạng EVNTel, ta tiến hành các công việc sau:
- Thu thập dữ liệu trên các giao diện quan trọng. - Kiểm tra cấu hình mạng
- Phân tắch các số liệu thống kê
Các công cụđược sử dụng trong quá trình phân tắch: - Máy PC cài hệđiều hành Server 2000
- Phần mềm Nastar CDMA - Phần mềm OMStar + License - Chương trình M2000 client
- Chương trình PDSN Operation and Maintenance
3.2.1. Các tham sốđánh giá
3.2.1.1. Tỷ số thiết lập cuộc gọi
Tỷ số thiết lập cuộc gọi được định nghĩa là tỷ số giữa số cuộc gọi thành công trên tổng số cuộc gọi tìm cách truy cập. Tỷ số thiết lập cuộc gọi trên 95% là chấp nhận được, trên 98% là tốt.
- CS Attempt: Số lượng các bản tin khởi tạo nhận được đối với dịch vụ kênh, vắ dụ thoại, Fax, và dữ liệu đồng bộ (bao gồm bản tin ngắn)
- Mô tảđiểm thống kê: Đếm khi CCM (Call Control Module) BSC gửi bản tin CM Service Request với lựa chọn dịch vụ kênh tới MSC.
78
Hình 3.4. Mô tảđiểm thống kê của tiến trình thiết lập cuộc gọi
3.2.1.2. Tỷ số cuộc gọi bị rớt
Cuộc gọi bị rớt được định nghĩa khi kênh lưu lượng bị ngắt bởi BS hoặc thuê bao mà không được phép của thuê bao. Tỷ số cuộc gọi bị rớt được định nghĩa là tỷ số giữa tổng số cuộc gọi bị rớt trên tổng số cuộc gọi tìm cách thiết lập trong một thời điểm xác định. Tỷ số cuộc gọi bị rớt <5% (với khoảng thời gian xác định) được chấp nhận.
Mô tảđiểm thống kê:
- Lỗi kênh lưu lượng TCH (Too many erasure frames): gây ra bởi quá nhiều khung bị xoá. Bộ chọn lọc của FMR (Frame, Multiplex/ de-multiplex, Radio Link Protocol Processing board) phát hiện ra rằng tất cả các khung từ MS bị xoá trong thời gian thiết lập. Sau đó FMR sẽ báo cáo bản tin lỗi TCH tới module điều khiển cuộc gọi (CCM) trong board SPU. Khi CCM nhận bản tin này, CCM sẽ kết thúc cuộc gọi và tăng bộđếm này.
79
Hình 3.5. Cuộc gọi rớt do TCH ERR
- Lỗi kênh lưu lượng (No Reverse Frame is Received): gây ra bởi không nhận được khung lưu lượng đường lên. Khi bộ chọn lọc của FMR phát hiện ra rằng không có khung đường lên nào từ BTS trong thời gian thiết lập, FMR sẽ thông báo bản tin lỗi TCH tới Module điều khiển cuộc gọi (CCM) trong board SPU. Khi CCM nhận được bản tin này, CCM sẽ kết thúc cuộc gọi và tăng bộ đếm này. Điều này được chỉ ra trên hình 3.5. Khoảng thời gian mặc định của việc nhận khung đường lên là 240 ms. Không nhận được khung nào từ BTS có thể gây ra bởi liên kết Abis sau khi thiết lập kênh lưu lượng. Trong trường hợp nhiều hướng chuyển giao mềm, nếu một hướng không thể nhận khung đường lên thì hướng đó sẽ bị kết thúc mà không làm rớt cuộc gọi. Nhưng nếu chỉ có một hướng, rớt cuộc gọi sẽ xảy ra khi FMR không thể nhận khung lưu lượng đường lên trong 240 ms.
- Rớt cuộc gọi bởi giao diện Abis: bao gồm lỗi tài nguyên BTS, lỗi tài nguyên liên kết Abis, lỗi tài nguyên board FMR. Khi nguyên nhân kết thúc cuộc gọi là tài