Cấu hình Số các ký N UL Symbol Độ dài tiền tố vịng trong các mẫu thử Độ dài tiền tố vịng trong µs Tiền tố vịng bình thƣờng f= 15kHz 7 160 cho ký hiệu đầu tiên 144 cho các ký hiệu khác 5,2µs cho ký hiệu đầu tiên. 4,7µs cho các ký hiệu khác. Tiền tố vịng mở rộng
f = 15kHz 6 512
16,7µs
3.3.3. Truyền dẫn dữ liệu hƣớng lên
Lập kế hoạch nguồn tài nguyên hƣớng lên đƣợc thực hiện bởi eNodeB. eNodeB sẽ cấp các tài nguyên thời gian/tần số nhất định cho các UE và các UE thơng báo về các dạng truyền tải mà nĩ sử dụng. Các quyết định lập lịch biểu cĩ thể dựa trên các thơng số QoS, tình trạng bộ nhớ đệm của UE, các thơng số chất lƣợng kênh đƣờng lên, khả năng của UE, các đo đạc khoảng cách của UE, …v.v.
Xuất phát từ UE việc cấp phát tài nguyên đƣờng lên cũng nhƣ thơng tin nhảy tần từ việc trợ cấp lập lịch biểu hƣớng lên đĩ là đƣợc nhận trƣớc bốn khung con. DCI (thơng tin điều khiển hƣớng xuống ) dạng 0 là đƣợc sử dụng trên PDCCH để vận chuyển trợ cấp lập lịch biểu hƣớng lên.
Việc phát tín hiệu trong miền tần số đƣợc thể hiện nhƣ trong hình 3.12. Bổ sung thêm cho OFDMA thuộc tính của dạng sĩng phổ tốt hơn trái ngƣợc với việc phát tín hiệu trong miền thời gian với một bộ điều chế QAM thơng thƣờng. Do đĩ nhu cầu về băng tần bảo vệ giữa các ngƣời dùng khác nhau là cĩ thể tránh đƣợc, tƣơng tự nhƣ nguyên lý đƣờng xuống của OFDMA. Nhƣ trong hệ thống OFDMA, một tiền tố vịng cũng đƣợc thêm vào theo định kỳ, nhƣng khơng phải sau mỗi ký hiệu nhƣ là tốc độ ký hiệu là nhanh hơn trong miền thời gian so với trong OFDMA, để cho việc truyền dữ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
liệu cĩ thể ngăn ngừa đƣợc nhiễu liên ký tự và để đơn giản hĩa việc thiết kế máy thu. Máy thu vẫn cần phải đối phĩ với nhiễu liên ký tự nhƣ là tiền tố vịng bây giờ sẽ ngăn cản nhiễu liên ký tự giữa một khối các ký hiệu, do đĩ sẽ vẫn cịn nhiễu liên ký tự giữa các tiền tố vịng. Do đĩ máy thu sẽ chạy bộ cân bằng cho một khối các ký hiệu cho đến khi đạt đƣợc tiền tố vịng mà ngăn chặn sự lan truyền nhiễu liên ký tự sau đĩ.
Hình 3.12 Phát & thu hƣớng lên LTE [1]
LTE hỗ trợ cả hai đĩ là nhảy tần bên trong và liên khung con. Nĩ đƣợc cấu hình trên mỗi ơ bởi các lớp cao hơn cho dù nhảy cả hai bên trong và liên khung con hoặc chỉ nhảy liên khung con là đƣợc hỗ trợ.
Kênh điều khiển hƣớng lên PUCCH. Kênh điều khiển hƣớng lên vật lý (PUCCH) mang thơng tin điều khiển hƣớng lên (UCI), tức là thơng tin ACK/NACK liên quan tới việc nhận các gĩi dữ liệu trong đƣờng xuống, báo cáo chỉ số chất lƣợng kênh (CQI), thơng tin ma trận tiền mã hĩa (PMI) và chỉ số bậc (RI) cho MIMO, và các yêu cầu lập kế hoạch (SR). PUCCH đƣợc truyền trên một vùng tần số dành riêng trong hƣớng lên mà nĩ đƣợc cấu hình bởi các lớp cao hơn. Các khối tài nguyên PUCCH đƣợc đặt vào cả hai biên của băng thơng đƣờng lên, và nhảy tần liên khe đƣợc sử dụng trên PUCCH.
3.4. Truy nhập ngẫu nhiên
Một yêu cầu cơ bản cho bất kỳ một hệ thống di động tế bào nào là khả năng cho thiết bị đầu cuối yêu cầu thiết lập một kết nối. Điều này thƣờng đƣợc gọi là truy nhập ngẫu nhiên và phụ vụ hai mục đích chính của LTE, cụ thể là thiết lập đồng bộ hƣớng lên và thiết lập một nhận dạng thiết bị đầu cuối duy nhất, C-RNTI, đƣợc biết
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
đến ở cả hai là mạng và thiết bị đầu cuối. Do đĩ, truy nhập ngẫu nhiên đƣợc sử dụng khơng chỉ cho truy nhập ban đầu mà là khi chuyển giao từ LTE_DETACHED ( LTE_tách biệt ) hoặc LTE_IDLE ( LTE_rảnh dỗi) tới LTE_ACTIVE ( LTE_tích cực), nhƣng cũng sau một thời gian khơng hoạt động ở hƣớng lên khi đồng bộ hƣớng lên bị mất trong LTE_ACTIVE. Tổng quan về truy nhập ngẫu nhiên đƣợc thể hiện nhƣ trong hình 3.13.
Hình 3.13 Tổng quan về thủ tục truy nhập ngẫu nhiên [1]
- Bƣớc đầu tiên bao gồm truyền tải một phần mở đầu truy nhập- ngẫu nhiên, cho phép eNodeB ƣớc tính sự định thời truyền tải của thiết bị đầu cuối. Đồng bộ hƣớng lên là cần thiết nhƣ là nếu khơng thì thiết bị đầu cuối khơng thể truyền đƣợc bất kỳ dữ liệu nào ở hƣớng lên. Cấu trúc phần mở đầu truy nhập ngẫu nhiên tƣơng tự nhau cĩ thể đựoc sử dụng, bất kể băng thơng truyền dẫn của ơ. Đối với các triển khai sử dụng các cấp phát phổ lớn hơn, nhiều các tài nguyên truy nhập ngẫu nhiên cĩ thể đƣợc xác định trong miền tần số, cung cấp một khả năng truy nhập ngẫu nhiên tăng lên.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
Hình 3.14 Minh họa cơ bản cho truyền dẫn phần mở đầu truy nhập ngẫu nhiên
Hình 3.15 Định thời phần mở đầu tại eNodeB cho các ngƣời sử dụng truy nhập ngẫu nhiên khác nhau [1]
Xử lý trạm gốc là việc thực hiện riêng, nhƣng nhờ cĩ tiền tố vịng kèm trong phần mở đầu nên việc xử lý trong miền tần số cĩ độ phức tạp thấp. Một ví dụ của quy chế này đƣợc minh họa trong hình 3.16
Hình 3.16 Sự phát hiện phần mở đầu truy nhập ngẫu nhiên trong miền tần số [1] - Bƣớc thứ hai bao gồm mạng sẽ truyền một lệnh ứng trƣớc định thời đến để
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
điều chỉnh sự định thời truyền của thiết bị đầu cuối, dựa trên phép đo định thời trong bƣớc đầu tiên. Để đáp ứng các cố gắng truy nhập ngẫu nhiên đƣợc phát hiện, khi ở bƣớc thứ hai của thủ tục truy nhập ngẫu nhiên mạng sẽ truyền một thơng điệp trên DL-SCH, cĩ chứa :
+ Chỉ số của chuỗi phần mở đầu truy nhập ngẫu nhiên mạng đã phát hiện và với phản hồi này là hợp lệ.
+ Tính tốn hiệu chỉnh định thời bằng cách thu nhận phần mở đầu truy nhập ngẫu nhiên.
+ Một sự trợ cấp lập lịch biểu, chỉ ra các nguồn tài nguyên mà thiết bị đầu cuối đƣợc sử dụng cho việc truyền tải các thơng điệp trong bƣớc thứ ba.
+ Một nhận dạng tạm thời đƣợc sử dụng cho truyền thơng đƣợc tiếp diễn giữa thiết bị đầu cuối và mạng.
- Bƣớc thứ ba bao gồm truyền dẫn sự nhận dạng thiết bị đầu cuối di động bằng cách sử dụng UL-SCH tƣơng tự nhƣ dữ liệu lập lịch biểu thơng thƣờng. Nội dung chính xác của tín hiệu này phụ thuộc vào trạng thái của thiết bị đầu cuối, đặc biệtt là dù nĩ trƣớc đây cĩ biết đến mạng hay khơng.
- Bƣớc thứ tƣ và cũng là bƣớc cuối cùng bao gồm truyền dẫn thơng điệp phân giải tranh chấp từ mạng tới thiết bị đầu cuối trên DL-SCH
Tổng kết chƣơng.
Trong chƣơng này trình bày kỹ thuật đa truy nhập vơ tuyến trong LTE. Kế hoạch truyền dẫn đƣờng xuống cho E-UTRAN chế độ FDD và TDD là đƣợc dựa trên OFDM truyền thống. Trong hệ thống OFDM, phổ tần cĩ sẵn đƣợc chia thành nhiều sĩng mang, đƣợc gọi là các sĩng mang con. Mỗi sĩng mang con đƣợc điều chế độc lập bởi một dịng dữ liệu tốc độ thấp. OFDM cũng đƣợc sử dụng trong WLAN, WIMAX và các cơng nghệ truyền quảng bá nhƣ DVB và LTE tiền 4G. OFDM cĩ một số lợi ích nhƣ độ bền của nĩ với pha đing đa đƣờng và kiến trúc thu nhận hiệu quả của nĩ.
3GPP đã tìm một phƣơng án truyền dẫn khác cho hƣớng lên LTE. SC-FDMA đƣợc chọn bởi vì nĩ kết hợp các kỹ thuật với PAPR thấp của các hệ thống truyền dẫn đơn sĩng mang, nhƣ GSM và CDMA, với khả năng chống đƣợc đa đƣờng và cấp phát tần số linh hoạt của OFDMA.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
Tĩm lại, cơng nghệ LTE sử dụng kỹ thuật đa truy nhập cho đƣờng xuống là OFDMA và đƣờng lên là SC-FDMA. Với những ƣu điểm của 2 cơng nghệ này đã làm cho cơng nghệ LTE trở lên mạnh mẽ và ƣu việt hơn cả.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
CHƢƠNG IV:
CƠ CHẾ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG LTE. 4.1. Giới thiệu chƣơng
Chƣơng này sẽ trình bày tổng quan về chất lƣợng dịch vụ, tham số QoS, kiến trúc QoS và các cơ chế đảm bảo chất lƣợng dịch vụ trong mạng LTE. Chƣơng này đi sâu nghiên cứu 2 cơ chế đảm bảo chất lƣợng dịch vụ là Cơ chế quản lý tài nguyên vơ tuyến và cơ chế lập lịch trong mạng LTE (tìm hiểu các kỹ thuật lập lịch) từ đĩ thiết lập thơng số hệ thống để mơ phỏng các thuật tốn lập lịch dựa trên thơng lƣợng và SNR để tìm ra thuật tốn tối ƣu để sử dụng thuật tốn đo vào mạng LTE cho phù hợp.
4.2. Giới thiệu về QoS. [14]
QoS là chất lƣợng truyền tải các thơng tin trên mạng theo đúng thời gian, kiểm sốt băng thơng, đặt quyền ƣu tiên cho các lƣu thơng, cung cấp mức độ an tồn cao. QoS cịn đƣợc kết hợp với khả năng chuyển tải các thơng tin phụ thuộc vào trễ (delay sensitive) nhƣ video hay âm thanh mà vẫn cĩ đủ băng thơng cho các lƣu thơng khác dù ở tốc độ thấp hơn. Quyền ƣu tiên liên quan đến việc đánh dấu một số thơng tin để cĩ thể đi qua những mạng đơng đúc trƣớc khi những những thơng tin khác cĩ độ ƣu tiên thấp hơn đi qua.
QoS trong LTE cung cấp cho các nhà khai thác truy cập mạng và các nhà khai thác dịch vụ với một bộ cơng cụ để kích hoạt dịch vụ và thuê bao khác biệt. LTE mạng lõi đƣợc gọi là hệ thống gĩi phát triển (EPS) hỗ trợ tất cả các cấu hình IP. QoS trong LTE chủ yếu là mạng khởi xƣớng và dựa trên lớp, nơi dịch vụ đƣợc cung cấp cho một thuê bao bởi các nhà điều hành. Thuật ngữ "dịch vụ" đƣợc sử dụng nhƣ là cung cấp một nhà điều hành làm cho một thuê bao. Về cơ bản, cơ chế QoS cho phép các nhà điều hành truy cập để kích hoạt dịch vụ và thuê bao khác biệt, nhƣ mơ tả trong hình. 4.1. Ví dụ về một dịch vụ bao gồm điện thoại VoIP dựa trên hệ thống con đa phƣơng tiện IP (IMS), điện thoại di động truyền hình.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Hình 4.1 Dịch vụ và sự khác biệt thuê bao trong LTE [14]
Tất cả các dịch vụ IMS dựa trên nền tảng, trong khi truy cập Internet là một ví dụ của một dịch vụ dựa trên nền tảng. Giao thơng giữa một ứng dụng đặc biệt và một dịch vụ cĩ thể đƣợc phân thành dịch vụ dữ liệu riêng biệt chảy. Ví dụ, một phiên bản IMS - VoIP cĩ thể đƣợc phân thành hai dịng dịch vụ dữ liệu, một trong những cho tín hiệu điều khiển phiên, và một cho các phƣơng tiện truyền thơng. Thời hạn, chính sách giao thơng chuyển tiếp (TFP) biểu thị một tập hợp xử lý lƣu lƣợng truy cập đƣợc cấu hình sẵn thuộc tí
-
), thiết lập quyền lực, và mặc định một chút đƣờng lên tốc độ tối đa, trong khi TFP Gateway (GWTFP), chỉ cĩ thể bao gồm một mặc định đƣờng xuống tốc độ bit tối đa. Mỗi nút cạnh/nút cổ chai cĩ khả năng bao gồm mạng lƣới giao thơng nút, hỗ trợ một số TFPs. Đƣờng lên (UL) và đƣờng xuống (DL) Giá Bit Đảm bảo (GBRs) khơng phải là một phần của TFP, kể từ khi các thuộc tính xử lý giao thơng khơng thể đƣợc cấu hình sẵn cho một lớp QoS. TFP nhốt thuộc tính xử lý lƣu lƣợng truy cập đến những nút các thuộc tính thực sự cần thiết. TFPs đƣợc cung cấp và cấu hình bởi các nhà điều hành từ máy bay quản lý, nhƣ hình. 4.2
LTE hỗ trợ "end-to-end QoS, cĩ nghĩa rằng các đặc điểm khơng ghi tên đƣợc xác định và kiểm sốt trong suốt thời gian của một phiên họp giữa các thiết bị di động (UE) và cổng (GW). QoS trong LTE đƣợc đặc trƣng bởi một chỉ số, QoS lớp nhận dạng (QCI), và phân bổ các tham số và ƣu tiên Retention (ARP). Loại khơng ghi tên thuộc hai lớp học chính với các tỷ lệ đảm bảo và khơng đảm bảo, trong đĩ xác định chi tiết hơn về giá trị của gĩi tin.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
Chất lƣợng dịch vụ (QoS) là một thuật ngữ dùng để chỉ chất lƣợng của một hệ thống truyền thơng hay một kết nối truyền thơng trong mạng viễn thơng.
Định nghĩa về QoS theo tiêu chuẩn E800 của ITU: Chất lƣợng dịch vụ viễn thơng là kết quả tổng hợp của các chỉ tiêu dịch vụ, thể hiện ở mức độ hài lịng của đối tƣợng sử dụng dịch vụ đĩ.
Hình 4.2: Các thành phần cơ bản cung cấp chất lƣợng dịch vụ truy cập trong mạng [15]
Trong khi sử dụng dịch vụ, thơng thƣờng ngƣời sử dụng chỉ biết đến nhà cung cấp dịch vụ. Mức độ hài lịng của ngƣời sử dụng dịch vụ phụ thuộc vào chất lƣợng dịch vụ QoS hay những cảm nhận sau cùng của khách hàng về thực hiện dịch vụ
- Hỗ trợ dịch vụ (service support performance) - Khai thác dịch vụ (service operability performance) - Năng lực phục vụ (serveability performance)
- An tồn dịch vụ ( service security performance)
* Nhu cầu về QoS
Theo truyền thống, khi nhu cầu về băng thơng tăng lên, hiện tƣợng nghẽn mạng cĩ thể xảy ra. Ta cĩ thể giải quyết bằng cách tăng băng thơng kết nối hoặc dùng thiết bị phần cứng khác thay thế. Nhƣợc điểm cách này là khơng chỉ ra cách thức để ƣu tiên một loại lƣu lƣợng truy cập này so với một lƣu lƣợng truy cập khác. QoS là một cơng cụ tổng thể đƣợc dùng để bảo vệ, ƣu tiên một số lƣu lƣợng truy cập quan trọng hoặc
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
các lƣu lƣợng truy cập địi hỏi xử lý nhanh về thời gian. QoS sẽ mơ tả cách thức gĩi đƣợc chuyển mạch (forward) nhƣ thế nào.
Các ứng dụng khác nhau sẽ cĩ các nhu cầu khác nhau cho việc truyền dữ liệu. Ví dụ web, video, audio… Khi một gĩi tin đi từ máy chủ này đến máy chủ kia, một gĩi tin (packet) cĩ thể gặp các vấn đề:
- Trễ: do bộ định tuyến xử lý tìm kiếm trong bảng định tuyến, thời gian gĩi truyền trên đƣờng truyền.
- Biến động trễ: các gĩi khơng đến đúng nhƣ thời gian dự định. Các dữ liệu dạng audio sẽ bị ảnh hƣởng nhiều bởi vấn đề này.
- Mất gĩi: Các gĩi tin bị thất lạc, mất gĩi.
Chất lƣợng dịch vụ đƣợc áp dụng cho từng luồng dữ liệu riêng biệt hoặc một nhĩm luồng. Luồng đƣợc xác định dựa vào 5 thơng tin: giao thức lớp vận chuyển, địa chỉ IP nguồn, địa chỉ IP đích, chỉ số cổng nguồn, chỉ số cổng đích
Hình 4.3: Mối liên hệ giữa các khái niệm QoS theo ETSI QoS cĩ thể nhận đƣợc QoS cĩ thể nhận đƣợc Các yêu cầu QoS Các yêu cẩu QoS Mục đích NP QoS phát hành
Tiêu chuẩn liên quan đến mạng Tiêu chuẩn liên
quan đến thực thể ngoạimạng Ngƣời dùng /khánh hàng Nhà cung cấp dịch vụ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Hình 4.4: Khái niệm QoS và mối quan hệ QoS với chất lƣợng mạng
- Hỗ trợ dịch vụ: là khả năng của một tổ chức cung cấp dịch vụ và trợ giúp trong việc sử dụng dịch vụ đã cung cấp .
- Khai thác dịch vụ: là khả năng vận hành dịch vụ một cách thành cơng và dễ dàng của ngƣời sử dụng, bao gồm các đặc tính về thiết bị đầu cuối, các âm hiệu và tin báo dễ hiểu Chất lƣợng dịch vụ Năng lực hỗ trợ dịch vụ Năng lực khai thác dịch vụ Mức độ an tồn dịch vụ Truy nhập dịch vụ Duy trì dịch vụ Mức độ hồn hảo dịch vụ Năng lực phục vụ Năng lực tính cƣớc Năng lực xử lý lƣu lƣợng QoS chất lƣợng dịch vụ Tài nguyên và sự thuận tiên Lập kế hoạch Cung cấp Quản lý Độ tin cậy Độ khả dụng Mức độ tin cậy Năng lực truyền lan Chất lƣợng truyền dẫn Năng lực bảo dƣỡng Hỗ trợ bảo dƣỡng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/