Khi 1 MAC PDU được xây dựng, nó được chuyển giao để trình lên lịch
scheduler, lịch trình các MAC PDU trên nguồn PHY có sẵn. Các kế hoạch xác định
việc phân bổ nguồn lực PHY tối ưu cho tất cả các PDU MAC, trên cơ sở từng frame (frame-by-frame). Dựa vào các lớp đường truyền, lịch trình có thể chỉ định tồn bộ
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 37 khung frame hoặc thời gian một khe slot cho một thiết bị đầu cuối. Nó là tốt để lưu ý WiMAX được thiết kế để hỗ trợ các module lưu lượng truy cập khác nhau của 4 loại khác nhau hiện có. Đó là: Background (messages- tin nhắn), tương tác- Interactive (trình duyệt web-Web browsing), Luồng-Streaming (video) và đàm thoại- Conversational (VoIP) để tăng độ nhạy chậm trễ.
2.4.3 PHÂN BỐ BĂNG THÔNG - Bandwidth Allocation
Trong đường downlink, tất cả các tác động quyết định liên quan đến việc phân bổ băng thông đến MS khác nhau được thực hiện bởi các BS mà khơng có sự tham gia của MS dựa trên nhận dạng kết nối (CID- Connection Identifier). Những CID có 16-bit địa chỉ được sử dụng để phân biệt giữa nhiều kênh (Uplink) UL (kết nối) liên kết với cùng một kênh Downlink (DL). Các trạm điện thoại di động hoặc các trạm thuê bao- Subcriber Station (SS), kiểm tra định dạng kết nối CIDs trong PDU nhận được và chỉ giữ lại những PDUs được xác nhận địa chỉ. Như đã đề cập trước đây, thêm nguồn PHY được phân bổ cho PDU truyền trong mỗi kết nối được chỉ định trong thông tin DL-MAP.
Trong đường uplink, MS yêu cầu tài nguyên bằng cách sử dụng một tiêu đề phụ của yêu cầu băng thông trên một PDU MAC. BS phân bổ dành riêng (dành cho một SS duy nhất) hoặc chia sẻ (dành cho một nhóm SSS) nguồn lực cho người sử dụng định kỳ mà có thể được sử dụng để yêu cầu băng thơng. Trong WiMAX q trình này được gọi là Polling.
2.4.4 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QoS Và LẬP LỊCH Scheduling
Mỗi User có thể đạt được băng thơng mong muốn dựa trên chất lượng của dịch vụ được định nghĩa cho nó. Hệ thống nên cấp một kết nối đáng tin cậy dựa trên các tham số chất lượng QoS đã đồng ý trong một kết nối. Một khái niệm quan trọng trong QoS là dịch vụ lưu lượng- service flow. Mỗi luồng dịch vụ, chủng loại được liên kết với một tập hợp các tham số QoS, chẳng hạn như độ trễ, thông qua độ dài xung- jitter, và tỷ lệ lỗi gói, hệ thống phấn đấu cung cấp. Bảng 2.3 minh họa lưu lượng dịch vụ hỗ trợ trong WiMAX di động và cung cấp cho các ứng dụng ví dụ cho mỗi dịch vụ. Trước khi cung cấp bất kỳ loại dịch vụ dữ liệu nhất định, MAC của BS thiết lập một kết nối một chiều với lớp MAC đồng đẳng của nó trong các thiết bị đầu cuối sử dụng để thảo luận về lưu lượng dịch vụ đã thoả thuận và chỉ định các tham số QoS trên giao diện air – air interface.
Hiệu quả phân bổ nguồn lực (thời gian và tần số) trong cả DL và UL được điều khiển bởi lập lịch nằm ở mỗi BS. Các kế hoạch kiểm soát xu hướng lưu lượng
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 38
truy cập bằng cách giám sát CQICH thông tin phản hồi để cung cấp phân bổ nguồn lực tốt nhất để hỗ trợ các tham số QoS cho mỗi kết nối. Quá trình lập kế hoạch được thực hiện trên một khung bằng khung cơ sở để đáp ứng với điều kiện giao thông và điều kiện kênh truyền.
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 39
2.4.5 QUẢN LÝ THUÊ BAO
WiMAX di động tiêu chuẩn IEEE 802.16e giới thiệu một số khái niệm mới liên quan đến quản lý thuê bao di động và quản lý năng lượng, hai trong số các yêu cầu cơ bản nhất của một mạng không dây di động. Quản lý năng lực cho phép MS để bảo tồn nguồn pin của nó, một tính năng quan trọng cần thiết cho các thiết bị cầm tay. Quản lý di động, mặt khác, cho phép MS để giữ lại kết nối mạng trong khi di chuyển từ vùng phủ sóng của một BS đến tiếp theo. Khái niệm cuối cùng cũng được gọi là chuyển giao- handoff.
2.4.5.1 ĐIỀU KHIỂN CƠNG SUẤT
Điều khiển cơng suất được dùng trong 2 chế độ sau: Sleep mode và Idle mode.
Sleep mode (chế độ chờ) trong đó trạm di động (mobile station) với kết nối
hoạt động chờ đợi với BS để tạm thời làm gián đoạn kết nối của nó qua giao diện air (air interface) cho một số tiền định trước thời gian, gọi là sleep windown- cửa sổ chờ. Mỗi sleep windown được theo sau bởi listen windown, trong suốt thời gian MS phục hồi kết nối của nó. Chiều dài của mỗi khoảng chờ và sleep windown được đề nghị giữa MS và BS và phụ thuộc vào các lớp tiết kiệm điện năng-(power saving class) của các hoạt động chế độ chờ (sleep mode). Trong suốt khoảng thời gian khơng có (sleep mode), các BS khơng lập kế hoạch (schudule) truyền bá DL cho MS, để nó có thể giảm tiêu hao cơng suất một hoặc nhiều thành phần phần cứng cần thiết để giao tiếp. Trong chế độ chờ BS thực hiện các thủ tục cần thiết để chuyển giao (phần sau sẽ nói rõ hơn).
Trong khi ở Idle Mode (chế độ nhàn rỗi) MS có thể loại bỏ các thủ tục chuyển giao phần cứng gây ra tiêu thụ điện năng nhiều hơn. Tuy nhiên, trong Idle mode BSS thực hiện phân trang để cập nhật vị trí mới của MS.
2.4.5.2 CHUYỂN GIAO- HANDOFF
Tiêu chuẩn cơ bản IEEE 802.16e định nghĩa cơ chế tín hiệu cho các trạm thuê bao theo dõi khi chúng di chuyển từ phạm vi vùng phủ sóng của một trạm cơ sở khác khi chế độ hoạt động hoặc khi chúng di chuyển từ một nhóm phân trang khác khi chế độ nhàn rỗi-Idle mode. BS phân bổ thời gian cho mỗi MS giám sát các điều kiện vô tuyến của BSS lân cận bằng cách đo các chỉ báo cường độ tín hiệu nhận được- received signal strength indicator (RSSI) của BSs nằm trong thiết lập hoạt động của các trạm gốc. Quá trình này được gọi là quét (scanning). MS có thể kết hợp với một số BSs khác trong khi nó được kết nối với một cá nhân. Quá trình chuyển giao bắt
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HĨA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 40
đầu với quyết định cho MS để di chuyển các kết nối từ các BS đang phục vụ tới một mục tiêu mới BS.
Quyết định này có thể được thực hiện bởi MS, BS, hoặc một thực thể khác bên ngoài trong mạng WiMAX và phụ thuộc vào việc thực hiện. Một khi quyết định chuyển giao được thực hiện, MS bắt đầu đồng bộ hóa với đường truyền DL của các BS mục tiêu nghe tiêu đề của nó, thực hiện khác nhau, nếu nó đã khơng được thực hiện trong khi đang quét, và sau đó chấm dứt kết nối với BS trước đó. Phương pháp giải thích được gọi là chuyển giao cứng- Hard Handoff (HHO), phương pháp đó là bàn giao chỉ bắt buộc quy định cho các sản phẩm được chứng nhận WiMAX. Trong HHO một cuộc trao đổi đột ngột kết nối từ một BS đến một BS khác được thực hiện.Tuy nhiên có những phương pháp khác như nhanh chóng chuyển đổi trạm gốc-
Fast Base Station Switching (FBSS) và đa dạng Macro chuyển giao- Macro Diversity Handover (MDHO) mà trong cả hai phương pháp, MS duy trì một kết nối hợp lệ cùng
một lúc với nhiều hơn một BS.
2.5 THÔNG LƯỢNG HỆ THỐNG VÀ VÙNG BAO PHỦ SĨNG 2.5.1 THƠNG LƯỢNG VÀ TỐC ĐỘ DỮ LIỆU
Khái niệm hiệu quả kênh dùng để chỉ đạt được thơng lượng (throughput) cao nhất có thể sử dụng một băng thơng kênh có sẵn. Thơng qua là một biện pháp trong mối quan tâm với một phần của tốc độ dữ liệu có thể được sử dụng để chuyển dữ liệu thành công tinh khiết (khơng tín hiệu hoặc thơng điệp điều khiển) trên mạng nhất định trong một thời gian nhất định. Tỷ lệ các công thức sau đây tốc độ dữ liệu trong một lớp vật lý WiMAX OFDM:
𝑅 = 𝑁𝑢𝑠𝑒 𝑏𝑚𝐶𝑟
𝑇𝑠 (2.3)
Trong đó: bm số bit sử dụng để điều chế và bằng 1 nếu dùng điều chế BPSK, 2 cho QPSK, 4 cho 16-QAM và phổ biến nếu M là cấp điều chế đối với chòm sao điều chế M-QAM, M = 2𝑏𝑚. Cr là tỷ lệ mã hóa có thể được tìm thấy trong Bảng 2.2 cho mỗi profile burst (định dạng cụm) khác nhau. Một ký tự mất thời gian Ts, như hình 2.3 ta có:
Ts = Tg + Tb
= [G + 1] Tb (2.4)
Trong đó, G là tỷ số Tg /Tb với các dữ liệu tương ứng như: ¼, 1/8, 1/16 hoặc 1/32. Và Tb = 1/ ∆f, với phân hệ sóng mang con khoảng ∆f được xác định như sau:
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 41
∆𝑓 = 𝐹𝑠
𝑁𝐹𝐹𝑇 (2.5)
Và:
𝐹𝑠 = 𝑓𝑙𝑜𝑜𝑟 (𝑛.𝐵𝑊8000) 8000 (2.6) Trong đó, FS là tần số lấy mẫu, n là hệ số mẫu, BW là băng thông kênh truyền và NFFT là số điểm cho FFT hoặc tổng số sóng mang con.
Hệ số mẫu liên kết với băng thơng BW và Nuse (số sóng mang con sử dụng = tổng số sóng mang con – số sóng mang rỗng: the active subcarrier = total subcarrier – null subcarrier) xác định dãi sóng mang con và thời gian ký tự hữu dụng. Các thông số thay đổi từ OFDMA 802.16-2004 và khi đó xét đến giá trị 8/7 như sau: cho kênh có băng thơng của băng tần 1.75 MHz khi n = 8/7 cho băng thông kênh truyền và với băng tần 1.25, 1.5, 2 hoặc 2.75 MHz thì n = 28/25 ngược lại cho băng thơng kênh truyền khơng đặc biệt khác thì n = 8/7.
Số liệu NFFT và Nuse có thể tìm thấy trong bảng 2.1 và giá trị BW bố trí với băng thơng kênh truyền có thể tìm thấy trong bảng 2.4.
Frequency Band (Band Index) (GHz) Bandwidth (MHz) OFDM FFT Size (I) 2.3 – 2.4 8.75 1024 10 1024 (II) 2.302-2.32 2.345-2.36 5 512 10 1024 (III) 2.496-2.69 5 512 10 1024 (IV) 3.3-3.4 5 512 7 1024 10 1024 (V) 3.4-3.8 5 512 7 1024 10 1024
Bảng 2.4- Các thông số tần số của Mobile WiMAX
Như bảng trên, thông tin bổ sung như 5 dải tần số khác nhau được quyết định bởi WiMAX Forum cho IEEE 802-16e-2005 và kích thước thơng thường FFT của băng mỗi thông cũng được đề cập. Thêm thông tin về việc phân bổ các băng tần số sử dụng trong triển khai WiMAX trên tồn cầu được trình bày ở hình 2.10.
NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHẾ VÀ MÃ HÓA THÍCH NGHI AMC ĐỂ NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG 802.16e (MOBILE WIMAX) ĐA NGƯỜI DÙNG
GVHD: Ts Đỗ Đình Thuấn
SVTH: Trần Nguyễn Văn Đoài Trang 42