Đối với 10ms TTI, bốn xử lý HARQ đặc tả tương ứng với thời gian truyền vòng 40ms đối với HARQ nhanh. Hình vẽ 3.23 minh hoạ truyền dẫn các gói VoIP trên E- DCH. Một gói VoIP mới nhận được từ codec tiếng với 20ms một lần.Vì thế TTI thứ hai được sử dụng để truyền dẫn VoIP mới. Nếu cần phát lại, truyền dẫn gói VoIP tiếp theo bị trễ 10ms và trễ truyền dẫn xấu nhất có thể đến 60ms.
Hình 3.23: VoIP trên E-DCH với 10ms TTI. Mỗi gói VoIP được truyền 20ms mỗi lần
Đối với 2ms TTI, tám xử lý HARQ được đặc tả và thời gian truyền vòng là 16ms. Giới hạn trễ 80ms cho phép sử dụng đến 4 lần phát lại. Hình 3.24 minh họa truyền dẫn VoIP với cực đại ba lần phát lại vì thế trễ xấu nhất là 50ms. Đối với 2ms TTI có thể hạn chế số lượng xử lý HARQ của một người sử dụng. Điều này có thể được sử dụng để ghép theo thời gian các người sử dụng vào các sử lý HARQ riêng biệt. Tuy nhiên nếu cho phép ba lần phát lại cho một gói và không có trễ bổ sung do ấn định xử lý HARQ, thì cần ấn định bốn xử lý HARQ (trong số 8 xử lý) cho mỗi người sử dụng.
Hình 3.24: VoIP trên E-DCH với 2ms TTI. Mỗi gói VoIP được truyền 20ms mỗi lần
Ưu điểm của 10ms TTI là tất cả các UE đều hỗ trợ nó, đòi hỏi tốc độ đỉnh thấp hơn, hoạt động tốt hơn tại biên ô và nằm trong chuyển giao mềm so với trường hợp 2ms TTI. 2ms TTI cho phép đạt được dung lượng ô cao hơn vì có thể phát lại nhiều hơn. Ngoài ra có thể sử dụng ghép kênh theo thời gian cho nhiều người sử dụng.
Truyền dẫn không lập biểu của E-DCH được đặc tả cho các dịch vụ tốc độ bit đảm bảo và vì thế nó thích hợp cho VoIP. Số lượng bit cực đại trên một đơn vị số liệu tải tin (PDU) của MAC-e trên một luồng MAC-e được lập cấu hình bởi RNC phục vụ (SRNC) thông qua báo hiệu RRC (Radio Resourrce Control). Tốc độ bit cho phép phải xét đến tốc độ bit của code thoại, hiệu suất nén tiêu đề, các thay đổi và sự tồn tại của các gói RTCP (Real Time Control: Giao thức điều khiển thời gian thực). Tốc độ số liệu không lập biểu có thể được thay đổi thông qua báo hiệu RRC.
Lập biểu nút B theo các yêu cầu tốc độ đường lên và các cho phép tốc độ đường xuống cũng có thể được thực hiện cho VoIP. Nút B gửi một cho phép tuyệt đối đến
UE và chỉ tích cức một số xử lý HARQ (cho 2ms TTI). Điều này cho phép ghép kênh các người sử dụng thời gian. Ưu điểm của truyền dẫn lập biểu là UE có thể yêu cầu cho phép cao hơn nếu cần, chẳng hạn do các gói RTCP. Tuy nhiên cho phép được lập biểu chỉ là một ấn định công suất, nó không đảm bảo tốc độ bit tối thiểu và trong chuyển giao mềm các nút B khác có thể hạ thấp cho phép của nút phục vụ đối với UE. Vì thế truyền dẫn không lập biểu được điều khiển bởi RNC hấp dẫn hơn đối với dịch vụ VoIP.
3.8.2 Các kết quả dung lượng
HSUPA được kỳ vọng là sẽ cung cấp độ lợi dung lượng nào đó so với DCH đối với nhiều dịch vụ nhờ L1 HARQ nhanh và lập biểu nhanh. Tuy nhiên chi phí cho kênh điều khiển riêng tăng cường E-DPCCH chiếm một phần độ lợi dung lượng, nhất là đối với các dịch vụ tốc độ thấp như VoIP. Phần này sẽ cung cấp thí dụ về các kết quả dung lượng HSUPA VoIP dựa trên các mô phỏng mức liên kết và các phương trình tải mức hệ thống.
Thông lượng mức hệ thống cho tất cả 10ms TTI và 2ms TTI được cho trên hình vẽ 3.25. Đối với 10ms TTI, tốc độ số liệu đỉnh là 32 kbps và đối với 2ms TTI tốc độ này là 160 kbps. Cả đường cong đều giả thiết sử dụng số lần phát cực đại bằng 4. Do các hạn chế về trễ và mức độ sử dụng kênh, chỉ hai lần phát được sử dụng cho VoIP với 10ms TTI, nghĩa là tỉ lệ lỗi khối cực đại đối với lần phát thứ nhất là 50-70% và thông lượng liên kết đơn vào khoảng 60% của giá trị cực đại. Đối với 2ms TTI, cho phép sử dụng số lần phát nhiều hơn và dung lượng được tính toán cho 50% và 30% thông lượng người sử dụng đơn, tương ứng với trung bình hai hoặc ba lần phát lại trên một gói VoIP.
Hình 3.25: Thông lượng liên kết đơn của 32kbps với truyền dẫn 10 ms TTI và 160kbps với truyền dẫn 2 ms TTI phụ thuộc vào tổng Ec/N0 trong kênh xe ô tô A
Dung lượng đường lên có thể được ước tính bằng các sử dụng công thức tải sau đây:
NRdB=-10lg101− ρ/ N.v.(1+α)
R
Rc (3.3)
Trong đó ρlà Eb/Nođích,Rclà tốc độ chíp, R là tốc độ bit của E-DPDCH, N là số lượng người sử dụng, v là thừa số tích cực tiếng tương đương,α là tỷ số nhiễu nội ô với nhiễu của các ô khác vàNRdBlà tạp âm tính bằng dB. Khi sử dụng công thức tải đường lên, các chi phí bổ sung (nhiễu bổ sung) cho DPCCH, E-DPCCH và HS- DPCCH và các phát lại trên E-DPDCH được xét trong thừa số tích cực tiếng tương đương.
Các tính toán dung lượng đường lên giả thiết là α =0.65 và tích cực tiếng bằng 50%. Chỉ thị chất lượng kênh (CQI) đối với đường xuống giả thiết là được phát trên HS-DPCCH một lần trong 10ms. E-DPCCH chỉ được truyền cùng với E-DPDCH. DPCCH được phát thường xuyên vì nó mang bit hoa tiêu bắt buộc và các bit điều khiển công suất.
Tăng tạp âm được cho trên hình vẽ 3.26 như một hàm phụ thuộc vào số lượng người sử dụng VoIP. Hai đường cong biểu thị cho hai độ dài TTI. Các đường cong cho thấy rằng sức mạnh của HARQ: có thể tăng số người sử dụng VoIP nếu cho phép phát
lại nhiều hơn, bằng cách phát đi lúc đầu mức công suất thấp. Đối với 10ms TTI, việc giới hạn chỉ hai lần phát trên một gói VoIP sẽ hạn chế dung lượng. Với 2ms TTI dung lượng đạt được cao hơn vì có thể cho phép số lần phát lại nhiều hơn. Các kết quả được đưa ra cho trường hợp thông lượng một người sử dụng 50% (trung bình hai lần phát trên một gói VoIP) và thông lượng 30% (ba lần phát trên một gói VoIP).
Hình 3.26: Tăng tạp âm đường lên phụ thuộc vào số lượng người sử dụng VoIP đối với các độ dài TTI khác nhau và thông lượng một người sử dụng khác nhau trong kênh xe
cộ A, 3 km/h.
Do lập biểu nút B nhanh hơn và HARQ, có thể cho phép tăng tạp âm trong HSUPA cao hơn so với R3. Ta giả thiết là tăng tạp âm cực đại trong HSUPA là 6Db.
Truyền dẫn DPCCH liên tục đòi hỏi chi phí khá cao đối với các lượng VoIP. Một gói mới chỉ xuất hiện 20ms một lần, mặc dù truyền dẫn có thể nhanh (trong 2ms TTI). DPCCH mang các bit hoa tiêu để ước tính kênh và các bit điều khiển công suất để điều khiển công suất đường xuống. 3GPP R7 đã nghiên cứu khả năng bật tắt phát DPCCH tuỳ theo việc có hay không có các truyền dẫn đường lên khác. Mục đích của giải pháp này là để giảm nhiễu và cải thiện dung lượng.
Có thể đạt được độ lợi hiệu suất phổ tần từ HSUPA bằng cách phát lại nhiều lần. Mỗi phát lại cần được giải mã bởi máy thu nút B và băng gốc nút B cần được thiết kế với công suất xử lý gấp hai hoặc ba lần so với trường hợp khi số lần phát lại thấp.
Kết luận:Các kết quả mô phỏng HSDPA và HSUPA VoIP được tổng kết trên hình 3.27. Các kết quả HSDPA dựa trên 3GPP R5 và DCH liên kết, máy thu Rake anten đơn và trễ truyền dẫn cực đại là 80ms. Dung lượng đường xuống và đường lên tương tự như dung lượng chuyển mạch kênh WCDMA.
Có thể tăng dung lượng HSDPA bằng cách sử dụng F-DPCH và các máy thu tiên tiến tại đầu cuối (3GPP R6). Có thể tăng dung lượng HSUPA bằng cách bật tắt truyền dẫn DPCCH tuỳ theo việc có truyền dẫn đường lên hay không (3 GPP R7). Khi tất cả các tăng cường này được áp dụng, dung lượng VoIP có thể vượt quá 120 người sử dụng với code AMR (Adaptive Multi-Rate: đa tốc độ thích ứng) 12.2kbps.
Hình 3.27: Tổng kết các kết quả mô phỏng dung lượng cho AMR 12,2kbps
Kết luận chương III: Chương III đã trình bày về cấu trúc gói tin, các kỹ thuật đóng gói cũng như các giao thức hỗ trợ truyền VoIP. Trình bày hiệu năng vô tuyến của VoIP trên HSPA và các kỹ thuật được sử dụng cho VoIP trên HSPA như: nén tiêu đề ROHC, kỹ thuật lập biểu, các thuật toán, giải thuật và trình bày các kết quả dung lượng đạt được của VoIP.
KẾT LUẬN CHUNG
Dịch vụ truyền thoại trên nền mạng IP đã được nghiên cứu và triển khai ở nhiều nước trên thế giới. VoIP đã và đang khẳng định được vị trí của mình trong thị trường viễn thông. Có thể nói các dịch vụ chạy trên giao thức IP nói chung và dịch vụ VoIP nói riêng sẽ là các dịch vụ không thể thiếu trong thị trường viễn thông. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Truy nhập gói tốc độ cao HSPA là sự mở rộng của hệ thống 3G UMTS đã có thể cung cấp tốc độ lên đến 10Mbps trên đường xuống. HSDPA là một chuẩn tăng cường của 3GPP-3G nhằm tăng dung lượng đường xuống bằng cách thế điều chế QPSK trong 3G UMTS bằng 16QAM trong HSDPA. HSDPA hoạt động dựa trên cơ sở kết hợp ghép kênh theo thời gian (TDM) với ghép kênh theo mã và sử dụng AMC (Adaptive Modulation and Coding: mã hoá kênh và điều chế thích ứng), nó cũng đưa ra một kênh điều khiển riêng để đảm bảo tốc độ truyền dẫn số liệu. Các kỹ thuật tương tự cũng được áp dụng cho đường lên trong chuẩn HSUPA. Hai công nghệ truy nhập HSDPA và HSUPA được gọi chung là HSPA.
VoIP over HSPA với nhiều tính năng ưu điểm cho phép mang VoIP chất lượng tốt trên các mạng tổ ong diện rộng, với dung lượng cao. Trong đồ án này em đã tìm hiểu tổng quan về mạng IP, công nghệ VoIP và HSPA. Em đã đi sâu tìm hiểu VoIP over HSPA, các vấn đề về hiệu năng, nén tiêu đề, cũng như các kỹ thuật và các giao thức hỗ trợ VoIP...
Xu hướng chung của mạng viễn thông là hướng tới mạng toàn IP nhằm đáp ứng nhu cầu của con người cả về tốc độ lẫn các dịch vụ tiện ích mà nó mang lại, HSPA đang được xem là triển vọng cho sự phát triển công nghệ 3G. Dự báo đến năm 2012 số thuê bao di động trên toàn thế giới là 4,5 tỷ trong đó có 1,638 tỷ là 3G với 1,2 tỷ WCDMA/HSPA và 438 triệu cdma2000 chiếm gần 35% tổng số thuê bao. Như vậy VoIP over HSPA đang là triển vọng lớn cho sự phát triển mạng viễn thông.
Trong quá trình thực hiện đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của
TS.Nguyễn Phạm Anh Dũng và TS.Dư Đình Viên cũng như các thầy cô giáo khác trong bộ môn mạng viễn thông. Bản thân em cũng đã có rất nhiều cố gắng để tìm hiểu các nội dung nghiên cứu. Tuy nhiên, công nghệ VoIP là một công nghệ phức tạp và cũng do thời gian có hạn nên việc nghiên cứu cặn kẽ tất cả các khía cạnh kỹ thuật trong VoIP là rất khó khăn. Do vậy chắc chắn đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo cùng các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] John.Wiley.and.Sons.HSDPA.HSUPA.for.UMTS.Jun.2006.
[2] Wiley.WCDMA.for.UMTS.HSPA.Evolution.and.LTE.4th.Edition.Nov.2007. [3] VoIP_3_G_Networks__An_End_to_End_Quality_of_Service_Analysis.
[4] RFC 3095, Robust Header Compression (ROHC), Framework and four profiles: RTP, UDP, ESP, and uncompressed, July 2001.
[5] Lộ trình phát triển 3G lên 4G. TS.Nguyễn Phạm Anh Dũng năm 2008. [6] Giáo trình thông tin di động. TS.Nguyễn Phạm Anh Dũng năm 2007 [7] Thoại qua IP. TS.Nguyễn Tiến Ban năm 2007.
[8] Thông tin di động 3G. TS.Nguyễn Phạm Anh Dũng