2.2.2.1 Tiêu chuẩn C1:
Tham số C1 là tham số về suy hao đường truyền giữa BTS và MS, nó là tiêu chuẩn cho chọn Cell, một cell được chọn thì phải có C1 > 0, giá trị của C1 được tính theo công thức sau:
C1 = A − max (B, 0)
Theo công thức trên:
A: mức thu trung bình nhận được − Rxlev_access_min B: ms_txpwr_max_cch - P
+ rxlev_access_min: mức thu tối thiếu MS nhận được để được truy cập vào hệ
thống. MS sẽ không đóng tại cell nào mà mức thu nhận được thấp hơn giá trị này.
+ ms_txpwr_max_cch: Công suất đầu ra lớn nhất của MS khi truy cập vào hệ
thống khi chưa nhận được lệnh điều khiển công suất. Giá trị
này được nhà khai thác đặt và thuộc bản tin hệ thống. Giá trị
tối đa 39 dBm.
+P: Công suất đầu ra lớn nhất của MS được chế tạo.
rxlev_access_min và ms_txpwr_max_cch được phát quảng bá trong bản tin hệ
thống lớp 3 trên kênh BCCH. Các giá trị trên được tính theo đơn vị dBm. Giá trị A lớn thể hiện tín hiệu mạnh ởđường xuống.
Giá trị B lớn thể hiện công suất MS yếu so với công suất hệ thống yêu cầu. C2 = C1 + cell_reselection_offset -Temporary_offset x H Trừ khi penalty_time = 31 thì C2 = C1 - cell_resolection_offset H = 1 vì penalty_time - T > 0 (40 - 30 = 10) C2 = 30 + 20 - 40 x 1 = 10dB
Không được chọn vì < C1 của macro.
Nếu MS đứng yên
H = 0 vì penalty_time - T < 0 (40 large = neg)
C2 = 30 + 20 - 20 x 0 = 50 dB
Được chọn vì > C1 của macro. Hình 2.2: Thực hiện chọn lại cell indoor trong các trường hợp
2.2.2.2 Tiêu chuẩn C2:
Trong chếđộ IDLE, ngoài việc thực hiện giám sát bản tin nhắn gọi, MS đồng thời đo lường tín hiệu của sóng mang neighbor, và tính toán mức thu trung bình từng sóng mang trong danh sách neighbor được cấp (BA list). MS cũng giải mã dữ
liệu BCCH chứa thông tin ảnh hưởng đến chọn lại cell của 6 cell mạnh nhất. Khi một sóng mang mới nằm trong 6 sóng mạnh nhất, MS sẽ giải mã BCCH của song mang đó trong vòng 30 giây. Dữ liệu BCCH được MS thường xuyên dùng để tính toán C1 và C2 của cell đang phục vụ và cell neighbor cho mục đích chọn lại cell. Tiêu chuẩn chọn lại cell được gọi là tiêu chuẩn C2, nó được áp dụng với MS phase 2. Công thức tính C2 như sau:
1/ C2= C1 + cell_reselect_offset – temporary_offset*H (khi penalty_time <31)
-60 dBm -70 dBm Loc A Loc B P=4 (33dBm) Macrocell rxlev_access_min = 6 ( -104 dBm) ms_txpwr_max_cch = 5 (33 dBm) cell_reselect_hysteresis = 4 (8 dB) Hotspot Cell rxlev_access_min = 40 ( -70dBm) ms_txpwr_max_cch = 10 (33 dBm)
2/ C2= C1 - cell_reselect_offset (khi penalty_time= 31)
H = 0 khi (penalty_time - T) < 0 H = 1 khi (penalty_time - T) > 0
Tiêu chuẩn C2 sử dụng bộ định thời T khởi tạo bắt đầu từ 0. Khi một cell nằm trong 6 cell mạnh nhất thì giá trị T cho cell đó sẽ tăng dần và ngược lại T=0 nếu cell không nằm trong 6 cell mạnh nhất. Khi T nhỏ hơn penalty_time thì C2
được tính theo (1/) với sự tham gia của temporary_offset. Sau khi T vượt qua penalty_time mà neighbor vẫn thuộc 6 cell mạnh nhất, thì temporary_offset sẽ bị bỏ
qua, điều đó có nghĩa C2 sẽ lớn hơn trước đó một lượng temporary_offset.
temporary_offset được đặt và phát quảng bá để thay đổi giá trị C2 trong khoảng thời gian penalty_time để tránh cho MS chọn lại cell micro hoặc khi đi vào cell có phạm vi nhỏ.
Loc A Loc B
C1 tính cho macrocell C1 tính cho micro cell
C1 = (A - MAX(B,0) C1 = (A - MAX(B,0)
A = 70 - (-104) = 34 A = -60 - (-70) = 10
B = 33 - 33 = 0 B = 33 - 33 = 0
C1 = 34 - 0 = 34dB (nếu chọn lại + 8 = 42 dB) C1 = 10 - 0 = 10dB
Hình 2.3: Tình huống MS đi ngang qua cell có phạm vi hẹp
Hotspot Cell + C1 = 30dBm + cell_reselect_param_ind = 1 + penalty_time = 1 (40s) + cell_reselect_offset = 10 (20dB) + temporary_offset = 4 (40dB) Macrocell C1 = 20dBm
MS ngang qua cell Khoảng 30s
Nếu neighbor nằm thuộc vùng khác thì trong công thức C2 được tính thêm giá trị
cell_reselection_hysteresis.
Thuật toán C2 chỉ hoạt động khi được nhà khai thác cho phép bằng cách đặt tham số cell_reselect_param_ind=1. Nếu cell không sử dụng tiêu chuẩn C2 thì MS sẽ
coi như C2=C1 và so sánh với cell khác bình thường.
Việc sử dụng C2 và C1 đảm bảo MS đóng tại Cell có xác suất truyền tin thành công nhất cảđường lên và đường xuống.
2.2.3 Ý nghĩa và thiết lập các tham số trong hệ thống
Hình 2.4: Giao diện các tham số chọn/chọn lại cell
+ rxlev_access_min: MS muốn đóng tại cell thì mức thu nhận được cell đó phải lớn hơn một ngưỡng nhất định do nhà khai thác đặt, quy định bởi tham số
rxlev_access_min phát trên kênh quảng bá. Do rxlev_access_min ảnh hưởng đến C1 nên nó quan trọng trong việc điều khiển lưu lượng mạng, trường hợp cell với lưu lượng cao hay nghẽn có thể tăng giá trị tham số này khiến C1 và C2 giảm dẫn tới vùng phủ thu hẹp lại. Với vùng phủ trong nhà, tăng tham số này có nghĩa chỉ những MS ở gần anten mới được khuyến khích
Dải giá trị của rxlev_access_min từ –110 dBm tới –47 dBm. Tham số này được khuyến nghị nhỏ hơn -90dBm.
Giá trị: 0 - không sử dụng C2; 1 - sử dụng C2
Tham số này quyết định việc sử dụng và phát quảng bá tham số C2 hay không. Nếu
đặt MS sẽ sử dụng C2 cho chọn lại cell, nếu không C1 dùng cho cả chọn và chọn lại.
+ cell_reselect_offset = <*>
Giá trị: từ 1 tới 63 (mỗi đơn vị tương ứng 2dB)
Là một số nguyên tính theo dB. Giá trị dịch này có thể dương hoặc âm tùy theo giá trị penalty_time
+ temporary_offset = <*>
Giá trị: 1 tới 7 (mỗi bước 10dB), 7 tương ứng ∞
Giá trịđược trừ đi trong tính toán C2 khi cell lân cận nằm trong 6 cell có tín hiệu mạnh nhất.
+ penalty_time = <*>
Giá trị: từ 0 tới 31 (mỗi bước tương ứng 20s), giá trị 31 thì temporary_offset=0. Là hoảng thời gian mà temporary_offset được xét, penalty_time được so sánh với bộđịnh thời T trong thuật toán, bộ định thời T là khoảng thời gian mức thu cell lân cận nằm trong 6 cell mạnh nhất đo được. Nếu penalty_time=31 thì temporary_offset bị bỏ qua và khi đó cell_reselect_offset sẽ có giá trị âm.
+ cell_bar_qualify = <*> Giá trị: 0 (normal) và 1 (low)
cell_bar_qualify chỉđược sử dụng cho chọn cell đểđặt một cell có mức ưu tiên bình thường hay thấp. MS luôn chọn các cell có mức ưu tiên bình thường và có C1 dương. Chỉ khi không tìm thấy cell nào có mức ưu tiên bình thường thì mức ưu tiên thấp mới được chọn (và C1 > 0). Đây là chức năng MS phase2.
Chương 3: LỰA CHỌN CELL VÀ TÁI LỰA CHỌN CELL TRONG UMTS
3.1 Lựa chọn lại cell giữa UMTS và GSM
Trong UMTS thiết bị đầu cuối sẽ thực hiện lựa chọn lại cell ở chế độ rỗi và chế độ kết nối khi kênh dùng chung được sử dụng cho dịch vụ chuyển mạch gói. Thiết bị dual mode lựa chọn lại cell GSM khi cell có thứ hạng cao hơn cell UMTS hiện tại hoặc bất kì cell UMTS nào khác.Cũng giống như trong GSM, UMTS cell v
được xếp hạng dựa trên mức tín hiệu. Khi thực hiện lựa chọn lại cell trong UMTS, thiết bịđầu cuối cũng thực hiện đo các cell GSM liên tục và khi chất lượng của cell UMTS hiện tại xuống dưới ngưỡi cho phép. Thiết bịđầu cuối chỉđược cho phép lựa chọn cell UMTS hoặc GSM khi mức chất lượng trung bình và mức tín hiệu trung bình đạt đền ngưỡng nhỏ nhất. Mức ngưỡng chất lượng nhỏ nhất đảm bảo rằng thiết bị đầu cuối có thể nhận được thông tin phát đi từ cell đích tiềm năng. Mức ngưỡng nhỏ nhất của tín hiệu thu đảm bảo rằng mạng có thể nhận được thông tin về
việc lựa chọn lại cell phát đi từ thiết bị đầu cuối ở trong cell mục tiêu. Điều này cũng tính đến: mức công suất phát tối đa của thiết bị đầu cuối được cho phép khi truy cập cell và mức công suất phát tần số vô tuyến tối đa mà thiết bịđầu cuối có thể phát.
Việc lựa chọn cell liên tục có thể tránh được với cơ chế sử dụng penalty time và temporary offset. Cơ chế này giúp cho thiết bị đầu cuối khi di chuyển nhanh tránh
được việc lựa chọn lại cell có kích thước nhỏ với 1cell có vùng phủ lớn được thiết lập. Khi thiết bị đầu cuối đang được cung cấp dịch vụ chuyển mạch gói ở UMTS cell và lựa chọn lại cell GSM, nó sẽ thiết lập kết nối vô tuyến đến phân hệ trạm gốc GSM và khởi tạo thủ tục cập nhật vùng. Trong thủ tục này mạng lõi có thể nhận thông tin từ UTRAN UMTS về bối cảnh của thiết bị đầu cuối, bào gồm bất kỳ dữ
liệu gói nào đang chờđược tải về. Khi hoàn thành, kết nối đến UTRAN sẽđược giải phóng. Cuối cùng, mạng lõi sẽ xác nhận thủ tục cập nhật vùng.
3.2 Phân loại lựa chọn lại cell
Trong UMTS việc lựa chọn lại cell được chia thành 3 nhóm:
• Intra Frequency ( f1,f1): Là việc lựa chọn lại cell UMTS trong trường hợp các cell đó cùng một tần số
• Inter Frequency (f1,f2) : Là việc lựa chọn lại cell UMTS trong trường hợp các cell đó có tần số khác nhau
• Inter – RAT: Là việc lựa chọn lại cell trong trường hợp các cell đó thuộc hai hệ thống vô tuyến khác nhau. Trong trường hợp này là giữa UMTS và GSM Thứ tựưu tiên việc lựa chọn lại cell là do quy hoạch của nhà mạng quyết
định. Hiện nay tại Việt Nam các nhà mạng đi lên 3G từ GSM mới sử dụng một tần số trong ba tần sốđược cấp phép nên lựa chọn lại cell mới chỉ xảy ra hai trường hợp là Intra Frequency và Inter-RAT. Trong đó mục tiêu là muốn thuê bao nắm giữ 3G càng lâu càng tốt nên sẽưu tiên cho Intra Frequency hơn cả.
3.3. Thủ tục các phép đo
Các thủ tục này cho phép thiết bị đầu cuối(UE) báo cáo đến mạng các kết quảđo được. Từđó việc quản lý tài nguyên vô tuyến sẽđưa ra quyết định chính xác
để duy trì chất lượng dịch vụ có thể chấp nhận được đến UE. Mạng sẽ cấu hình các phép đo này để cung cấp đến UE các đối tượng được đo như các cell, các kênh vận chuyển, các kênh vật lý, các chuẩn được sử dụng như chu kỳđo, các sự kiện được khởi tạo cũng như loại bỏ. Cấu hình này được thực hiện bởi thông điệp điều khiển
đo
Bản báo cáo các phép đo được phân loại thành các nhóm sau
• Các phép đo Intra Frequency. UE đo các kênh vật lý theo đường xuống trong cell với cùng một tần số khi cell ở trạng thái Active Set. Các cell đo
được thuộc Monitored Set được quảng bá trong cell nơi mà UE đang ấn
định. Các phép đo đó bao gồm - Ec/Io của kênh P-CPICH
- Suy hao theo đường xuống. Đó là sự chênh lệch giữa công suất phát và công suất thu trên kênh CPICH. Công suất phát CPICH được quảng bá bởi mạng.
- Công suất mã tín hiệu thu theo đường xuống (RSCP) của kênh P- CPICH
- Đo thời gian khác nhau giữa các khung của các cell
• Các phép đo Inter Frequency. Đo trên kênh đường xuống của cell với một tần số khác. Các giá trịđo khác cũng giống như Intra Frequency.
• Các phép đo Inter-RAT từđó có thểđưa ra yêu cầu thực hiện chuyển giao Inter-RAT. Các giá trị đo trong GSM bao gồm cường độ tín hiệu RSSI, BSIC, giá trịđịnh thời…
• Các phép đo về chất lượng. Gồm các chỉ số về chất lượng theo đường xuống giống như tỷ lệ lỗi khối của kênh vận chuyển.
• Các phép đo trong chính UE như công suất phát của UE, giá trị định thời…
3.4 Quy tắc S – Dành cho lựa chọn cell
Khi thuê bao bắt đầu đăng nhập vào mạng sẽ sử dụng một trong hai thủ tục sau đây để tìm cell
• Chọn cell lần đầu. Thủ tục này không cần yêu cầu phải biết các tần số nào trong mạng. UE sẽ quét tất cả các tần số trong dải của UMTS để tìm một cell thích hợp. Trên mỗi sóng mang UE chỉ cần tìm cell mạnh nhất. Khi có cell thích hợp UE có thể lựa chọn nó đểđăng nhập vào mạng
• Chọn cell theo thông tin đã lưu trữ sẵn. Thủ tục này yêu cầu phải có sẵn thông tin lưa trữ về cell như các tần số, các thông số về cell, scrambling code từ các phép đo trước đó (trước khi mà UE rời mạng). Một UE sẽ chỉ tìm thấy một cell thích hợp mà UE có thể chọn. Nếu không tìm thấy UE sẽ dùng thủ tục thứ nhất để tìm cell. UE sẽ chọn được cell nếu thỏa mãn quy tắc S sau
Srxlev > 0 và Squal > 0 Trong đó
Squal = Qqualmeas – Qqualmin (3.1) Srxlev = Qrxlevmeas – Qrxlevmin – Pcompensation (3.2) Pcompensation = max(UE_TXPWR_MAX_RACH – P_MAX,0) (3.3)
3.5 Quy tắc R – Dành cho tái lựa chọn cell
Thủ tục tái lựa chọn cell là thủ tục tìm cell tốt nhất để MS có thể chọn. Ở chế độ rỗi UE luôn thực hiện các phép đo đó sau khi UE đã hoàn thành việc chọn cell (cell đầu tiên đã được chọn). Mục đích của việc chọn lại là đảm bảo UE luôn vào những cell có chất lượng tốt. UE sẽ thực hiện việc tái lựa chọn cell nếu thỏa mãn quy tắc R dưới đây
Rs = Qmeas,s + Qhyst,s (3.4) Rn = Qmeas,s – Qoffsets,s – Ton*(1 - Ln) (3.5) Ton = TEMP_OFFSETn*W(PENALTY_TIMEn – Tn) (3.6) Trong đó
Ln = 0 nếu HCS_PRIOn = HCS_PRIOs Ln = 1 nếu HCS_PRIOn <> HCS_PRIOs
HCS : Hierarchical Cell Structure : Cấu trúc cell phân cấp W(x) = 0 khi x < 0
W(x) = 1 khi x >= 0
3.6 Các giá trịđược định nghĩa như sau
- Qqualmin: Mức chất lượng tín hiệu yêu cầu nhỏ nhất của cell để thỏa mãn điều kiện chọn và chọn lại của UE. Khi giá trịđo là CPICH Ec/Io, chỉ những cell nào lớn hơn Qqualmin mới được chọn. Nếu giá trị đó tăng thì cell đó càng khó được chọn và ngược lại.
- Qrxlevmin: Công suất tín hiệu thu yêu cầu nhỏ nhất của cell để thoả mãn điều kiện chọn và chọn lại của UE. Khi giá trị đo là CPICH RSCP chỉ những mức công suất thu của cell lớn hơn Qrxlevmin thì cell đó mới được chọn.
- Qqualmeas: Giá trị đánh giá chất lượng cell đo được. Đơn vị tính là CPICH Ec/Io
- Qrxlevmeas: Giá trị mức thu RX của cell đo được. Đơn vị tính là CPICH RSCP đối với WCDMA và là RXLEV đối với GSM.
- UE_TXPWR_MAX_RACH: Mức công suất phát lớn nhất trên kênh RACH.
Được kí hiệu trên hệ thống là MaxRACHTxPwr. - P_MAX: Công suất đầu ra lớn nhất của UE.
- Qhyst1s: Giá trị dịch chuyển của Serving cell trong trường hợp giá trị tính toán là RSCP. Có ý nghĩa là không muốn cho UE ra khỏi cell đó.
- Qhyst2s: Giá trị dịch chuyển của Serving cell trong trường hợp giá trị tính toán chất lượng cell cho Selection và Reselection là Ec/Io.
- Qoffset1s,n: Giá trị bù giữa Serving cell và Neighbour cell trong trường hợp giá trị tính là RSCP. Có ý nghĩa không muốn UE tái lựa chọn vào cell đó. - Qoffset2s,n: Giá trị bù giữa Serving cell và Neighbour cell trong trường hợp giá trị tính là Ec/Io . Có ý nghĩa không muốn UE tái lựa chọn vào cell đó. - Temporary_offset: Độ lệch tạm thời của neighbour cell .
- Penalty Time : Chỉ ra thời gian ảnh hưởng của giá trị temporary_offset.
- Cell_FACH state : là kênh vận chuyển theo hướng xuống được sử dụng để
mang thông tin điều khiển đến 1 UE khi hệ thống biết vị trí cell của UE đó. Nó có thể truyền xuống toàn bộ cell hoặc 1 hướng của cell. - SIB – System Information Broadcasting : Cung cấp đến tất cả UE trong cùng một cell một số thông tin điều khiển của lớp truy nhập và lớp không truy nhập như : LA (Location Area), thông tin về cell, thông tin về kênh, thông tin về cell selection/ reselection. Các thông tin này chứa trên thông tin báo hiệu là System Information Blocks. Thông tin này truyền trên kênh logic BCCH. Ở chế độ
3.7 Lựa chọn cell
Ta phân biệt các loại cell sau :
+ Suitable cell : Là cell có các dịch vụ bình thường + Acceptable cell : Là cell có các dịch vụ giới hạn + Barred cell: Các cell bị cấm