38
3.5.2.2.Bước 2: Trả lời truy nhập ngẫu nhiên
Để trả lời truy nhập ngẫu nhiên (bước hai của thủ tục truy nhập ngẫu nhiên), mạng sẽ phát một bản tin trên DL-SCH chứa:
- Chỉ số tiền tố truy nhập ngẫu nhiên mà mạng phát hiện và đối với tiền tố này trả lời là hợp lệ.
- Hiệu chỉnh thời gian được tính toán bởi máy thu tiền tố truy nhập ngẫu nhiên
- Cho phép lập biểu chỉ thỉ các tài nguyên mà đầu cuối sẽ sử dụng cho
truyền dẫn bản tin trong bước ba.
- Một nhận dạng tạm thời sử dụng cho thông tin tiếp theo giữa đầu cuối và mạng.
Trong trường hợp mạng phát hiện nhiều ý đồ truy nhập ngẫu nhiên (từ các đầu cuối khác nhau), nhiều bản tin trả lời cho các đầu cuối di động có thể được kết hợp trong một truyền dẫn duy nhất. Vì thế, bản tin trả lời được lập biểu trên DL-SCH và đựơc chỉ thị trên kênh điều khiển L1/L2 bằng một nhận dạng dành riêng cho trả lời truy nhập ngẫu nhiên. Tất cả các đầu cuối đã truyền tiền tố sẽ giảm sát các kênh điều khiển L1/L2 để nhận trả lời truy nhập ngẫu nhiên. Định thời của bản tin trả lời không đựơc quy định trong đặc tả để có thể trả lời nhiều truy nhập đồng thời. Điều này cũng đảm bảo mức độ linh hoạt nhất định trong thực hiện trạm gốc.
Nếu các đầu cuối di động thực hiện truy nhập ngẫu nhiên trong cùng một tài nguyên sử dụng các tiền tố khác nhau thì sẽ không xẩy ra va chạm và từ báo hiệu đường xuống các đầu cuối sẽ nhận biết được rõ ràng thông tin nào dành cho nó. Tuy nhiên sẽ có một xác suất va chạm nhất định trong đó nhiều đầu cuối sử dụng cùng một tiền tố tại cùng một thời điểm. Trong trường hợp này nhiều đầu cuối sẽ phản ứng lên cùng một trả lời đường xuống và va chạm
xẩy ra. Phân giải các va chạm là bộ phận của bước tiếp theo (sẽ xét dưới đây). Va chạm là lý do vì sao HARQ không được sử dụng để truyền dẫn trả lời truy nhập ngẫu nhiên. Đầu cuối nhận được trả lời truy nhập ngẫu nhiên dành cho đầu cuối khác sẽ không có định thời đường lên đúng. Nếu HARQ đựơc sử dụng, định thời ACK/NAK cho đầu cuối này sẽ không đúng và có thể gây nhiễu cho báo hiệu điều khiển đường lên từ các người sử dụng khác.
Khi nhận được trả lời truy nhập ngẫu nhiên trong bước thứ hai đầu cuối sẽ điều chỉnh định thời phát đường lên và tiếp tục bước ba.
3.5.2.3. Bước 3: Nhận dạng đầu cuối
Sau bước hai, đường lên của đầu cuối đã được đồng bộ. Tuy nhiên trước khi có thể truyền số liệu người sử dụng đến/từ đầu cuối di động, cần ấn định cho đầu cuối di động một số nhận dạng duy nhất trong ô (C-RNTI). Phụ thuộc vào trạng thái đầu cuối, có thể cần thêm các trao đổi bản tin.
Trong bước 3, đầu cuối phát các bản tin cần thiết đến mạng bằng cách
sử dụng các tài nguyên được ấn định trong trả lời truy nhập ngẫu nhiên của bước hai. Các bản tin đường lên này đựợc phát giống như số liệu đường lên đựơc lập biểu mà không cần phải gắn vào tiền tố như trong bước một. Cách làm này đem lại một số lợi ích sau. Thứ nhất, khối lượng thông tin đựơc phát khi không có đồng bộ đường lên bị giảm thiểu do phải cần một khoảng thời gian bảo vệ lớn và điều này làm tăng chi phí cho truyền dẫn. Thứ hai, sử dụng sơ đồ truyền dẫn đường lên ‘bình thường’ cho phép điều chỉnh kích thước cho phép và sơ đồ điều chế theo các điều kiện vô tuyến khác nhau. Cuối cùng, cho phép sử dụng HARQ với kết hợp mềm cho bản tin đường lên. Lợi ích cuối cùng là một nét quan trọng nhất là đối với các kịch bản giới hạn vùng phủ, vì nó cho phép sử dụng nhiền lần phát lại để thu thập đủ năng lượng cho báo hiệu đường lên để đảm bảo xác suất truyền dẫn thành công đủ cao. Lưu ý rằng các phát lại RLC không được sử dụng cho báo hiệu RRC đường lên trong bước 3.
Một bộ phận quan trong của bản tin đường lên là bộ phận chứa nhận dạng đầu cuối vì nhận dạng này đựơc sử dụng như là một phần của cơ chế phân giải xung đột trong bước bốn. Trường hợp đầu cuối nằm trong trạng thái LTE_ACTIVE, nghĩa là nó đựơc nối đến một ô biết trước và vì thế C-RNTI đã được ấn định, the C-RNTI này được sử dụng làm nhận dạng trong bản tin đường lên. Trái lại, một nhận dạng đầu cuối cuả mạng lõi được sử dụng và mạng truy nhập vô tuyến cần yêu cầu sự tham gia của mạng lõi trước khi trả lời bản tin đường lên trong bước 3.
3.5.2.4. Bước 4: Phân giải va chạm
Bước cuối cùng trong thủ tục truy nhập ngẫu nhiên gồm một bản tin cho phân giải xung đột. Lưu ý rằng từ bước thứ hai, nhiều đầu cuối thực hiện truy nhập vô tuyến đồng thời sử dụng cùng một chuỗi tiền tố trong bước thứ nhất để nghe cùng một bản tin trả lời trong bước thứ hai và vì thế có cùng một nhận dạng tạm thời. Vì thế, trong bước bốn, mỗi đầu cuối di động nhận được bản tin đường xuống sẽ so sánh số nhận dạng trong bản tin này với số nhận dạng bản tin đựơc phát trong bước ba. Chỉ một đầu cuối quan trắc đựơc sự phù hợp giữa nhận dạng nhận được trong bản tin thứ tư với nhận dạng đựơc phát trong bứơc ba mới thông báo rằng thủ tục truy nhập ngẫu nhiên thành công. Nếu đầu cuối chưa được ấn định C-RNTI, số nhận dạng tạm thời trong bước hai đựơc chuyển thành C-RNTI, trái lại đầu cuối giữ nguyên C-RNTI đã được ấn định.
Bản tin phân giải va chạm đựơc phát trên DL-SCH sử dụng nhận dạng tạm thời từ bước hai để trao đổi thông tin với đầu cuối trên kênh điều khiển L1/L2. Vì đồng bộ đường lên đã đựơc thiết lập, HARQ đựơc áp dụng cho đường xuống trong bứơc này. Đầu cuối có sự phù hợp giữa nhận dạng được phát trong bước ba và nhận dạng trong bản tin nhận đựơc trong bước bốn sẽ phát công nhận HARQ đường lên.
Đầu cuối không tìm đựơc sự phù hợp giữa nhận dạng nhận đựơc trong bước bốn và nhận dạng được phát trong bước ba sẽ được coi là bị thất bại
trong thủ tục truy nhập ngẫu nhiên và cần phải khởi động lại thủ tục truy nhập ngẫu nhiên từ bước thứ nhất. Tất nhiên không có phản hồi HARQ từ các đầu cuối này.
3.5.3. Tìm gọi
Tìm gọi được sử dụng để thiết lập một kết nối đựơc khởi đầu bởi mạng. Một thủ tục tìm gọi hiệu quả phải cho phép đầu cuối ngủ để máy thu không phải thực hiện xử lý trong hầu hết thời gian và chỉ thức giấc trong các khoảng thời gian ngắn quy định trứơc để giám sát thông tin tìm gọi từ mạng.
Trong WCDMA, một kênh chỉ thị tìm gọi riêng được sử dụng để chỉ thị cho đầu cuối rằng thông tin tìm gọi sẽ được phát và đầu cuối phải giám sát kênh này tại các thời điểm quy định trứơc. Vì chỉ thị tìm gọi rất ngắn so với thời gian truyền thông tin tìm gọi, nên cách làm này giảm thiểu thời gian mà đầu cuối phải thức giấc. Trong LTE, không sử dụng kênh chỉ thị tìm gọi riêng vì tiết kiệm công suất theo cách này không đáng kể do thời gian cuả báo hiệu điều khiển L1/L2 ngắn, nhiều nhất là ba ký đã hiệu. Thay vào đó cơ chế giống như truyền dẫn số liệu đường xuống ‘bình thường’ trên kênh DL-SCH được sử dụng và đầu cuối di động gám sát báo hiệu điều khiển đường xuống cho các ấn định lập biểu đường xuống. Các chu kỳ DRX đựơc định nghĩa, vì thế đầu cuối có thể ngủ hầu hết thời gian và chỉ tỉnh giấc trong khoảng thời gian ngắn để giám sát báo hiệu điều khiển L1/L2. Nếu đầu cuối di động phát hiện nhận dạng nhóm được sử dụng để tìm gọi khi nó thức giấc, nó sẽ xử lý bản tin tương ứng đựơc phát trên đừơng xuống này. Bản tin tìm gọi bao gồm nhận dạng đầu cuối (các đầu cuối) đang đựơc tìm gọi và đầu cuối không tìn thấy nhận dạng của mình sẽ xoá thông tin nhận được và ngủ theo chu kỳ DRX. Rõ ràng rằng, vì định thời đường lên không đựơc biết trong các chu kỳ DRX, nên không thể thực hiện báo hiệu ACK/NAK và vì thể không thể sử dụng HARQ với kết hợp mềm cho các bản tin tìm gọi. Vì thế để trả lời tìm gọi đầu cuối phải thực hiện thủ tục truy nhập ngẫu nhiên như đã xét ở trên. Chu kỳ DRX
Kết luận chung
1. Những kết quả đã đạt được
Sau gần 3 tháng làm đồ án, được sự chỉ dẫn tận tình của thầy Hồ Sỹ Phương, cũng như sự động viên và ủng hộ từ gia đình cùng bè bạn đã giúp cho em hoàn thành đồ án này. Đây cũng chính là dịp để em có thể tự củng cố, hoàn thiện và nâng cao kiến thức của mình. Do thời gian nghiên cứu và tìm hiểu về đề tài còn hạn chế, do đó cuốn đồ án không thể trình bày hết các mục tiêu được đề cập đến LTE. Tuy nhiên nó cũng đã đạt được những kết quả nhất định, đã nêu lên được:
- Quá trình phát triển của mạng thông tin di động và đặc điểm từng giai đoạn.
- Nắm bắt được các vấn cơ bản về công nghệ LTE như kiến trúc hệ thống, đặc điểm, chức năng của các thành phần, và các kỹ thuật tiên tiến dùng trong công nghệ này.
- Truy nhập vô tuyến và các bước truy cập mạng trong công nghệ LTE.
2. Hướng phát triển
Tuy vẫn còn đang được tiếp tục nghiên cứu, thử nghiệm và phát triển nhưng với những kết quả bước đầu rất khả quan cũng như lợi thế về kiến trúc mạng đơn giản và khả năng dễ dàng tích hợp với các mạng 3G và 2G hiện tại mà không cần thay đổi toàn bộ cơ sở hạ tầng mạng đã có, công nghệ LTE đã chứng tỏ được tiềm năng mạnh mẽ của mình so với các công nghệ đối thủ mà điển hình là WiMAX. Cho dù được ra đời muộn hơn so với WiMAX (đã được triển khai trên thị trường), công nghệ LTE mới này vẫn có tính cạnh tranh cao trong tương lai, vì ngoài những ưu điểm sẵn có, LTE còn nhận được rất nhiều sự ủng hộ của các “đại gia” trong ngành công nghệ viễn thông, như Ericsson, Nokia-Siemens Networks, Alcatel-Lucent, T-Mobile, Vodafone, và các tập đoàn lớn khác mới gia nhập như China Mobile, Huawei, LG Electronics, NTT DoCoMo và Samsung.
Tài liệu tham khảo
[1] TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Sách “Thông tin di động thế hệ ba”, Nhà xuất bản Bưu Điện, 2001.
[2] 3GPP TS 36.300, EUTRA and EUTRAN overall description, Stage 2. Available at http://www.3gpp.org
[3] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld and Per Beming, “3G
Evolution HSPA and LTE for Mobile Broadband”, Academic Press, 2007.
[4] Rysavy Research, “EDGE, HSPA and LTE broadband innovation”, 3G Americas, 2008.
[5] Freescale Semiconductor, Inc. Long Term Evolution Protocol Overview 10/2008.
[6] Ahmed Hamza Long Term Evolution (LTE) - A Tutorial October 13, 2009 [7] Rysavy Research, HSPA to LTE-Advanced: 3GPP Broadband Evolution to IMT - Advanced (4G), September 2009.