Trường hợp 1 Vấn đề ping pong trong cell reselection gây ra bởi cấu hình các tham số chưa hợp lý
Trong khu đô thị, vùng phủ sóng gồm có cả GSM/UMTS, một MS đặt ở chế độ dual xảy ra hiện tượng ping pong cell reselection giữa 2G và 3G trong một toà nhà khi vị trí của MS và môi trường không thay đổi. Mất khoảng một phút
để reselect từ 3G sang 2G và mất khoảng từ 1 đến 2 phút để reselect từ 2G sang 3G.
Vùng phủ của UMTS ở trong toà nhà là do site outdoor bên ngoài. Vì thếở
bên trong nhà thì tín hiệu 3G RSCP là yếu và Ec/Io ở mức thấp và không ổn
định. Tuy nhiên, tín hiệu thu GSM ở cùng vị trí đó ổn định trong khoảng -80 đến -85 dBm.
B. Phân tích
Kiểm tra lại các thông số thiết lập 3G&2G trên OMC
Network Thông số Trước khi tối ưu Sau khi tối ưu Qqualmin -18 dB -18 dB Ssearch,Rat 4 dB 4 dB 3G Qquamin + Ssearch,RAT - 14 dB -14 dB Qsearch_I 7 7 FDD_Qoffset -∞ -∞ 2G FDD_Qmin -20 dB -13 dB Bảng 3.4: Các tham số trước và sau khi tối ưu
Trước khi tối ưu, khi Ec/Io của cell 3G thấp hơn -14 dB, MS ở chế độ dual mode sẽ bắt đầu đo GSM cell và có thể thực hiện cell reselection từ 3G sang 2G. Ở chiều ngược lại, khi MS đang ở cell 2G, MS luôn thực hiện các phép đo cell 3G, khi Ec/Io của cell 3G lớn hơn – 20dB, MS sẽ thực hiện cell reselection từ 2G sang 3G (không cần biết chất lượng hiện tại của serving cell 2G hiện tại như thế nào).
Khi giá trị Ec/Io của cell 3G trong khoảng từ -14 dB đến – 20 dB sẽ xảy ra hiện tượng ping pong cell reselection.
Hình 3.4: Minh họa trước khi tối ưu
Hình 3.5: Minh họa sau khi tối ưu C. Cách giải quyết
Giải quyết vấn đề này nằm ở chỗ ngưỡng chuyển giao từ 3G sang 2G (Qqualmin + Ssearch, RAT) nên đặt nhỏ hơn ngưỡng chuyển giao từ 2G sang 3G (FDD_Qmin)
Không nên đặt giá trị Qqualmin + Ssearch thấp hơn -14dB bởi vì có thể gây nên một số vấn đề về tái lựa chọn cell như xảy ra không kịp thời hoặc MS không có tín hiệu đủ lớn để tìm cell khác. D. Kết luận Ec/I -14 dB -20 dB Qqualmin + FDD_Qmin 3G -> 2G 2G -> 3G 3G -> 2G 2G -> 3G Ec/I o -13 dB -14 dB FDD_Qmin Qqualmin +
• Giá trị Qqualmin + Ssearch, RAT không nên để quá thấp (không nên thấp hơn -14dB)
• FDD_Qmin nên có giá trị lớn hơn Qqualmin + Ssearch,RAT
Trường hợp 2 MS không thể thực hiện được tái lựa chọn cell từ 2G trở lại 3G do tại vị trí đó có nhiều kênh hoa tiêu có giá trị tương đương nhau và chất lượng không tốt
A. Đặt vấn đề
GSM/UMTS cùng chung một vùng phủ sóng ở môi trường đô thị. Tại vị trí cửa sổ của toà nhà, MS ở chếđộ dual mode không thể tái lựa chọn cell từ 2G về
3G (ít nhất là mất 10 phút) khi vị trí của MS không thay đổi. Vùng phủ của UMTS trong toà nhà là do các site outdoor. Trước thời điểm đó UE vẫn tái lựa chọn cell bình thường.
B. Phân tích
Bằng máy đo ta tìm ra ở vị trí đó không có serving cell do Ec/Io có giá trị
thấp hơn -14 dB. MS thực hiện phép đo và chuyển sang cell 2G. Bởi vì tín hiệu 3G không tốt nên MS chọn cell 2G và rất khó chuyển sang cell 3G.
Trong quá trình đo, một cell 3G mới được tìm thấy mà tín hiệu RSCP dao
động ở mức -80 dBm và không ổn định. Cell 3G này không được khai neighbour với cell 2G đó vì thế rất khó tái lựa chọn lại cell.
C. Cách giải quyết
- Ta phải giảm nhiễu intra-frequency bằng cách tối ưu hoá phần RF của cell như
chỉnh hướng và góc phương vị anten của các trạm 2G và 3G ở vị trí đó. Trên hệ
thống phải khai neighbour cho cell 3G mới.
Chương 4: CÁC THUẬT TOÁN CHUYỂN GIAO MICROCELL 4.1 Các tình huống chuyển giao
Để phục vụ nhu cầu lưu lượng rất lớn trong khu vực có mật độ thuê bao cao chúng ta cần áp dụng hệ thống nhiều lớp bằng việc đưa thêm vào micro cell với bán kính phục vụ nhỏ. Theo thống kê, đối tượng cần phải phục vụ chủ yếu vẫn là các thuê bao có tốc độ di chuyển thấp tuy nhiên chúng ta vẫn cần phải tính đến các thuê bao có tốc độ di chuyển nhanh. Trong khi đó bán kính phục vụ của micro cell là nhỏ
và vùng phục vụ nằm trong macro cell nên cần phải quan tâm đến các yếu tố đảm bảo sao cho quá trình chuyển giao giữa các cell (cùng lớp hoặc khác lớp) thực sự có hiệu quả (không để xẩy ra tình huống chuyển giao ping pong giữa các cell hoặc suy giảm chất lượng nhanh chóng do MS di chuyển nhanh hay quặt qua góc phố mà không kịp chuyển giao sang cell khác có khả năng phục vụ tốt hơn)
Như vậy, sử dụng hệ thống đa lớp sẽ phải quan tâm đến vài chỉ tiêu cơ bản phục vụ việc hoạch định handover cho các tình huống sau:
+ Macro => macro: Đây là loại chuyển giao theo nguyên nhân cưỡng bức (imperative) hoặc quỹ công suất chuẩn.
+ Macro => micro: Khi môi trường chuyển giao đã được đánh giá tốt, để đảm bảo các cell micro cung cấp dịch vụ tốt tới các MS, mức thu của nó sẽđược đo lường và khi vượt quá một giá trị nhất định (rxlev_min) trong một khoảng thời gian nhất định (khoảng thời gian trễ) và điều kiện PBGT được thỏa mãn thì MS được phép chuyển giao từ các cell macro vào micro.
Khoảng thời gian trễ cần đặt đủ lớn đểđảm bảo rằng MS không phải đang di chuyển nhanh.
+ Micro => micro: có hai tình huống di chuyển của MS thông dụng nhất
được sử dụng cho loại chuyển giao này là: trong tầm nhìn thẳng (Line of sight) và
rẽ vào góc (Around the corner).
Trong tầm nhìn thẳng – thuật toán kết hợp một bộđịnh thời trễđể hạn chế
tốc độ chuyển giao (chuyển giao liên tục giữa hai cell – ping-pong) và để ép các MS
suy giảm. Bắt nguồn từ việc các cell micro có bán kính nhỏ và khi MS di chuyển
đến mép cell sẽ phải chịu nhiễu và dễ phát sinh chuyển giao, trong khoảng thời gian ngắn, số lượng chuyển giao phát sinh quá nhiều sẽ gây ra tải nặng với hoạt động xử
lý của hệ thống.
Rẽ vào góc – Theo tình huống này, mức thu của tín hiệu sẽđược giám sát và handover bị ngăn chặn đến các neighbor là micro cell khác trừ khi mức thu của server cell hiện tại thấp hơn ngưỡng nào đó. Điều này rất hữu ích với khi MS ở ngã tưđường phố, vì mức thu có thể giảm nhanh chóng nếu MS đi khuất vào góc.
+ Micro => Macro: trong tình huống này, cuộc gọi cần phải đuợc giữđủ lâu trong các cell micro, điều này loại bỏ triệt để các điều kiện PBGT làm khởi phát chuyển giao sang lớp macro. Tuy nhiên PBGT vẫn được tính toán cho mục đích sắp xếp các neighbor ứng cử vì lý do chuyển giao cưỡng bức như RxQual hay RxLev.
Đáp ứng hệ thống phụ thuộc vào tốc độ của MS. Nếu MS đi chuyển đủ chậm thì micro cell sẽ phục vụ cuộc gọi, nhưng nếu tốc độ tăng thì MS sẽđược chuyển sang macro cell. Ví dụ: khi ôtô dừng lại trước đèn đỏ thì MS sẽ được phục vụ bởi micro cell. Sau khi chuyển sang đèn xanh ô tô sẽ di chuyển rất nhanh, lúc này bộđịnh thời của seving cell sẽ ngăn không cho MS bị chuyển giao sang một micro cell khác mà sẽ bị cưỡng bức chuyển giao sang lớp macro cell.
Một lý do khác để MS cần chuyển lên cell macro là khi micro cell không đáp
ứng về mặt dung lượng và các thủ tục giải tỏa tắc nghẽn (congestion relief và direct retry) được kích hoạt thì macro cell được dùng để phục vụ các cuộc gọi bị nghẽn.
Hình 4.1: Chuyển giao giữa các lớp
4.2 Bảy thuật toán chuyển giao Micocell của Motorola
Để đáp ứng các tình huống trên Motorola đưa ra 7 thủ tục (thuật toán) về
chuyển giao Microcellular, tham số pbgt_alg_type cho các thuật toán này được khai báo trong quá trình add_neighbor. Sau đây là giá trị của tham số và mô tả tóm tắt chỉ tiêu chính trong loại thuật toán tương ứng:
+ pbgt_alg_type = 1: sử dụng các tiêu chuẩn chung như chuyển giao PBGT, chuyển giao ép buộc (rxlev,rxqual), chuyển giao do khoảng cách.
+ pbgt_alg_type = 2: loại bỏ chỉ tiêu PBGT khi xét macro cell neighbor. + pbgt_alg_type = 3: chỉ tiêu chính là RXLEV và phải thoả mãn PBGT. + pbgt_alg_type = 4: chỉ tiêu chính là thời gian ở trong cell và phải thoả
mãn PBGT.
+ pbgt_alg_type = 5: chỉ tiêu chính là độ trễ tính từ khi mức của neighbor vượt ngưỡng và phải thoả mãn PBGT.
+ pbgt_alg_type = 6: chỉ tiêu chính là PBGT và nó được làm trễ bởi việc sử
dụng ho_margin động.
+ pbgt_alg_type=7: chỉ tiêu chính là PBGT dùng để căn cứ tính toán nhiễu kề kênh.
Thuật toán này áp dụng cho handover giữa macro và macro, các tiêu chuẩn
để xét khởi phát handover và xắp xếp các neighbor tuân theo những qui tắc chung nhưđã được đề cập trong phần trước.
Sử dụng khi:
+ Cell phục vụ là macrocell
+ Cơ chế chuyển giao mong muốn từ macro sang macro + Cơ chế kích hoạt là PBGT
+ Sắp xếp trong thủ tục microcell
4.2.2 Thuật toán loại 2: pbgt_alg_type = 2
Thuật toán này thông thường được sử dụng trong trường hợp handover từ
micro sang macro. Đây là loại chuyển giao cưỡng chế (imperative) cho các lý do (rxqual, rxlev) và không quan tâm đến tiêu chuẩn PBGT. Sử dụng thuật toán này trong trường hợp muốn duy trì một lưu lượng nhất định nào đó trong lớp micro. Việc đặt ngưỡng về rxqual và rxlev cần phải được tính toán kỹ lưỡng.
Hình 4.2: Thuật toán loại 2
4.2.3 Thuật toán loại 3: pbgt_alg_type = 3
Thuật toán này thông thường được sử dụng trong trường hợp chuyển giao giữa micro và micro trong mối quan hệAround the corner.
Thuật toán này đưa thêm điều kiện bổ sung cho các neighbor đã đáp ứng các
điều kiện PBGT chuẩn của GSM. Điều kiện bổ sung cần thỏa mãn để chuyển giao
được thực hiện là mức thu UL và DL của cell đang phục vụ phải thấp hơn một ngưỡng nào đó. Các ngưỡng này được đặt với từng neighbor. Thuật toán này ngăn chặn chuyển giao PBGT tới các neighbor đóng quanh các góc khuất chỉ đến khi
mức thu UL và DL của cell phục vụ thấp hơn ngưỡng. Khi đó, BSS hiểu rằng MS
đã khuất sau góc và mới thực hiện chuyển giao.
Chúng ta sẽ xét hai tình huống 1 và 2 trong trường hợp hai micro cell giao nhau qua ngã tư như hình vẽ.
Trong tình huống 1, MS đang sử dụng cell micro 1. Khi nó đến vùng A, lúc này có thể mức thu từ neighbor (cell 2) lớn hơn mức thu của serving cell (cell 1) và
đạt điều kiện về PBGT nhưng mức thu (ul_rxlev or dl_rxlev) vẫn chưa thấp hơn ngưỡng thì MS sẽ không cần thiết phải handover sang cell 2 và vẫn được phục vụ
bởi cell 1 cho đến khi đi qua góc phố C.
Trong tình huống 2, khi MS quặt qua góc ngã tư thì nó sẽđồng thời thoả mãn ba điều kiện như đã nêu và sẽ được chuyển giao sang cell 2. Vẫn trong trường hợp này nhưng vì một lý do nào đó cell 2 bị chặn thì cuộc gọi từ cell 1 sẽđược handover sang macro (macro neighbor được khai báo với tham sốpbgt_alg_type = 2).
Handover chỉđược kích hoạt nếu thoả mãn đồng thời các điều kiện sau: + PGBT > ho_margin
+ ul_rxlev < ul_rxlev_serv_l
+ dl_rxlev < dl_rxlev_serv_l
Trong đó:
+ ul_rxlev_serv_l là mức ngưỡng uplink +dl_rxlev_serv_l là mức ngưỡng downlink.
Hình 4.3: Tình huống chuyển giao loại 3
4.2.4 Thuật toán loại 4: pbgt_alg_type = 4
Thuật toán này được sử dụng điển hình giữa các neighbor micro mà trong tầm nhìn thẳng. Thuật toán này kết hợp một bộ định thời trễ để hạn chế tốc độ
chuyển giao và để ép các MS chuyển động nhanh chuyển giao sang cell macro trước khi dịch vụ suy giảm.
Hệ thống sẽ hoạt động phụ thuộc vào tốc độ của MS, nếu tốc độđủ thấp thì các cell micro sẽ phụ vụ cuộc gọi; nếu tốc độ nhanh thì cuộc gọi sẽ được chuyển lên cell macro. Thuật toán này MS khi đã thỏa mãn yêu cầu PBGT phải ở lại cell phục vụ
một khoảng thời gian tính theo số lượng chu kỳ SACCH trước khi được chuyển giao. Số lượng chu kỳ SACCH này được xác định với từng neighbor theo tham số
qualify_time. Giá trị này sẽ được so sánh với bộ đếm qualify_count, nếu Nếu microcell 2 bị chặn
sau khi MS rẽ vào góc thì tất cả các macrocell được xem là ứng cử bởi PBGT. ul_rxlev_serv_l dl_rxlev_serv_l Nếu MS đi theo hướng này, cell 2 sẽ không chỉ đáp ứng yêu cầu PBGT, mà cả Rxlev ở DL và UL cũng sẽ thấp hơn ngưỡng đặt trước với server. Khi MS đi qua vùng A, thì không mong muốn chuyển giao vào cell 2.
Cell 2 Cell 1 900 Cell – neighbor loại 3 1800 Cell - serving A C
qualify_count lớn hơn qualify_time và MS thỏa mãn đầy đủ điều kiện PBGT thì chuyển giao thì chuyển giao mới được cho phép.
Các điều kiện của thuật toán 4: + PBGT > ho_margin
+ qualify_count > qualify_time
Trong đó:
+ qualify_time: là timer được tính theo SACCH multiframe (0-255), được sử dụng để hạn chế tỷ lệ chuyển giao và bắt buộc MS có tốc độ di chuyển nhanh phải chuyển giao sang lớp macro trước khi cuộc gọi bị suy giảm chất lượng nghiêm trọng.
+ qualify_count: là bộđếm được khởi tạo với giá trị ban đầu là 0 ngay sau khi MS được điều khiển bởi cell, sau đó tăng lên liên tục mỗi khi nhận được thêm một bản tin đo lường và giá trị tối đa đạt là 255.
Điều này sẽ được thấy rõ qua ví dụ mô tả như hình. Giả thiết ban đầu MS
đang ở trong cell 1 và đang dừng lại trước ngã tư do đèn đỏ (giả thiết đặt
qualify_time = 100, khoảng 50s), sau khi có đèn xanh ô tổ chuyển động nhanh sang cell 2 và khi nó đến chỗ giao nhau của hai cell thì đồng thời thoả mãn điều kiện về
PBGT và điều kiện về thời gian nằm trong cell 1. Khi đó MS sẽđược chuyển giao sang cell 2, ngay sau khi chuyển giao bộđếm qualify_count bắt đầu hoạt động. Do ô tô chuyển động nhanh nên khi MS đã đi sâu vào vùng của cell 3, mặc dù đã thoả
mãn điều kiện về PBGT nhưng bộđếm qualify_count vẫn chưa vượt qualify_time
nên nó vẫn chưa được chuyển giao sang cell 3. Trong khi đó rxlev hoặc rxqual có chiều hướng xấu đi nhanh (do bán kính phủ của micro cell là nhỏ) nên MS có thể sẽ
phải chuyển giao sang lớp macro cell bởi nguyên nhân cưỡng ép (rxlev or rxqual). Như vậy, việc đặt giá trị cho qualify_time cần phải được cân nhắc cho từng trường hợp cụ thể mong muốn. Nếu ta đặt qualify_time quá dài sẽ có thể dẫn đến giảm hiệu quả chuyển giao (có liên quan đến điều khiển lưu lượng) giữa các micro cell ngay cả khi MS di chuyển không quá nhanh. Còn nếu qualify_time quá ngắn thì đối với các MS di chuyển với tốc độ nhanh qua các micro cell nó sẽ chuyển giao
rất nhiều lần trong một khoảng thời gian ngắn. Khi qualify_time = 0, yếu tố về thời gian trong cell bị loại bỏ và lúc này điều kiện khởi xét chuyển giao giữa các miro cell chỉ tuân theo điều kiện về PBGT thông thường.
Hình 4.4: Tình huống chuyển giao loại 4
4.2.5 Thuật toán loại 5: pbgt_alg_type = 5
Để cho phép chuyển giao tới một neighbor xác định theo loại này, mức thu neighbor phải vượt quá một ngưỡng trong một khoảng thời gian được định trước. Cấu hình này được sử dụng để hand down từ lớp macro xướng lớp micro khi thấy tín hiệu cell micro được xét là tốt.
Handover chỉđược thực hiện nếu thoả mãn đồng thời các điều kiện sau: + PBGT > ho_margin
+ rxlev(n) > rxlev_ncell_h
+ qualify_delay_count = 0
Trong đó:
+ rxlev(n): là mức thu đo được từ neighbor (có trong bản tin đo lường). + rxlev_ncell_h: là mức ngưỡng của mức thu của neighbor, có giá trị từ 0
đến 63 (tương ứng -110 dBm đến - 47dBm).
+ qualify_delay: là timer được tính theo đa khung SACCH (0-255) MS chuyển tới cell2