Lớp điều khiển truy nhập mụi trường MAC quản lý việc ghộp kờnh logic (logical channel multiplexing), việc truyền lại hybrid-ARQ, và hoạch địch đường lờn, đường xuống. Trong khi cụng nghệ HSPA sử dụng phõn tập vĩ mụ đường lờn (uplink macro diversity) và vỡ thế nú xỏc định cả những tế bào phục vụ và khụng phục vụ (serving and non-serving cells), thỡ LTE chỉ xỏc định một tế bào phục vụ vỡ khụng cú phõn tập vĩ mụ đường lờn. Tế bào phục vụ (serving cell) là tế bào mà thiết bị đầu cuối di động được kết nối tới và tế bào mà chịu trỏch nhiệm cho việc hoạch định và điều khiển hybrid-ARQ.
3.2.2.1. Cỏc kờnh logic và kờnh truyền tải (logical channels and transport channels)
MAC cung cấp cỏc dịch vụ cho RLC dưới dạng cỏc kờnh logic. Một kờnh logic được định nghĩa bởi dạng thụng tin mà nú mang theo và thường được phõn loại thành cỏc kờnh điều khiển, được dựng cho việc truyền dẫn cỏc thụng tin về cấu hỡnh và điều khiển cần thiết cho hoạt động của hệ thống LTE, và cỏc kờnh lưu lượng (traffic channels), được sử dụng cho dữ liệu người dựng. Tập hợp cỏc loại kờnh logic được chỉ định cho LTE bao gồm:
Kờnh điều khiển quảng bỏ (Broadcast Control Channel - BCCH): được sử
dụng cho việc truyền dẫn thụng tin điều khiển hệ thống từ mạng tới tất cả cỏc thiết bị đầu cuối di động trong một tế bào. Trước khi truy nhập vào hệ thống,
một thiết bị đầu cuối di động cần phải đọc những thụng tin được truyền trờn kờnh BCCH để tỡm ra cỏch thức hệ thống được cấu hỡnh, vớ dụ như băng thụng của hệ thống.
Kờnh điều khiển tỡm gọi (Paging Control Channel – PCCH): được sửdụng
cho việc tỡm gọi của cỏc thiết bị đầu cuối di động mà mạng khụng biết được vị trớ của nú về mức tế bào (cell level) và vỡ vậy tin nhắn tỡm gọi cần được truyền trong nhiều tế bào.
Kờnh điều khiển dành riờng (Dedicated Control Channel – DCCH):được
dựng cho việc truyền dẫn thụng tin điều khiển tới hoặc từ thiết bị đầu cuối di động. Kờnh này được sử dụng cho việc cấu hỡnh riờng lẻ từng thiết bị đầu cuối di động vớ dụ như những tin nhắn chuyển giao khỏc nhau.
Kờnh điều khiển multicast (Multicast Control Channel - MCCH): đượcdựng
cho việc truyền dẫn thụng tin điều khiển được yờu cầu cho việc tiếp nhận của MTCH, xem phần dưới đõy.
Kờnh lưu lượng dành riờng (Dedicated Traffic Channel - DTCH): được dựng
cho việc truyền dữ liệu người dựng đến hoặc từ một thiết bị đầu cuối di động. Đõy là một loại kờnh logic được dựng để truyền dữ liệu người dựng đường lờn và đường xuống phi-MBMS (non-MBMS).
Kờnh lưu lượng multicast (Multicast Traffic Channel – MTCH): được dựng
cho truyền dẫn đường xuống những dịch vụ MBMS.
Tương tự với kiến trỳc kờnh logic được dựng cho WCDMA/HSPA. Tuy nhiờn, khi so sỏnh với WCDMA/HSPA, thỡ kiến trỳc kờnh logic LTE cú phần đơn giản hơn, với việc giảm bớt số lượng cỏc loại kờnh logic.
Từ lớp vật lý, lớp MAC sử dụng cỏc dịch vụ dưới dạng cỏc kờnh truyền tải (Transport Channels). Một kờnh truyền tải được định nghĩa bởi những đặc tớnh mà thụng tin được truyền đi qua giao diện vụ tuyến. Theo những ghi chỳ từ HSPA, những phần được kế thừa cho LTE, dữ liệu trờn 1 kờnh truyền tải được tổ chức thành cỏc khối truyền tải. Trong mỗi khoảng thời gian truyền tải (Transmission Time Interval – TTI), một khối truyền tải với kớch thước nào đú được truyền đi qua giao diện vụ tuyến khi khụng cú sự hiện diện của ghộp kờnh khụng gian. Trong trường hợp ghộp kờnh khụng gian (‘MIMO’), cú thể lờn tới 2 khối truyền tải trờn mỗi TTI.
Liờn kết với mỗi khối truyền tải là một định dạng truyền tải (Transport Format - TF), xỏc định cỏch thức mà khối truyền tải được truyền đi thụng qua giao
diện vụ tuyến. Định dạng truyền tải bao gồm thụng tin về kớch thước khối truyền tải, sơ đồ điều chế, ỏnh xạ anten (the antenna mapping). Cựng với việc phõn bố tài nguyờn, lưu lượng mó cuối cựng cú thể nhận được từ định dạng truyền tải. Bằng việc thay đổi cỏc định dạng truyền tải, lớp MAC cú thể vỡ vậy mà nhận ra được cỏc tốc độ dữ liệu khỏc nhau. Việc điều khiển tốc độ vỡ vậy mà cũn được xem như việc lựa chọn định dạng truyền tải.
Tập hợp cỏc loại kờnh truyền tải được chỉ định cho LTE bao gồm:
Kờnh quảng bỏ – Broadcast Channel (BCH): cú một định dạng truyền tải cố
định, được cung cấp bởi cỏc đặc tớnh kỹ thuật. Nú được dựng cho việc truyền dẫn những thụng tin trờn kờnh logic BCCH.
Kờnh Paging – Paging channel (PCH): được dựng cho việc paging thụng tin
trờn kờnh logic PCCH. Kờnh PCH hỗ trợ việc thu nhận khụng liờn tục (discontinous reception – DRX) nhằm cho phộp thiết bị đầu cuối di động tiết kiệm năng lượng pin bằng cỏch ngủ (sleeping) và chỉ thức (wake up) khi nhận PCH tại những thời điểm xỏc định trước.
Kờnh chia sẻ đường xuống – Downlink Shared Channel (DL-SCH): là kờnh
truyền tải được dựng cho truyền dẫn dữ liệu đường xuống trong LTE. Nú hỗ trợ những đặc tớnh của LTE như cơ chế thớch ứng tốc độ động và lập biểu phụ thuộc kờnh truyền (channel-dependent scheduling) trong miền thời gian và tần số, hybrid ARQ, và ghộp kờnh khụng gian (spatial multiplexing). Nú cũng hỗ trợ DRX nhằm làm giảm năng lượng tiờu thụ ở thiết bị đầu cuối di động trong khi vẫn cung cấp trải nghiệm luụn mở (always-on experience), tương tự như cơ chế CPC trong HSPA. DL-SCH TTI là 1 ms.
Kờnh multicast – Multicast Channel (MCH): được dựng để hỗ trợ MBMS và
được đặc trưng bởi định dạng truyền tải bỏn tĩnh và lập biểu bỏn tĩnh (semi- static transport format and semi-static scheduling). Trong trường hợp truyền dẫn nhiều tế bào (multi-cell transmission) sử dụng MBSFN, cấu hỡnh định dạng truyền tải và hoạch định được điều phối giữa những tế bào liờn quan trong truyền dẫn MBSFN.
Kờnh chia sẻ đường lờn – Uplink shared channel (UL-SCH): là đường lờn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hỡnh 3.6. Vớ dụ về sự ỏnh xạ cỏc kờnh logic với cỏc kờnh truyền tải
Một trong những chức năng của MAC là việc ghộp cỏc kờnh logic khỏc nhau và ỏnh xạ cỏc kờnh logic với cỏc kờnh truyền tải tương ứng. Khụng giống với MAC-hs trong HSDPA, MAC trong LTE hỗ trợ ghộp kờnh cỏc RLC PDUs từ nhiều truyền tải vụ tuyến khỏc nhau (radio bearers) vào cựng khối truyền tải. Vỡ cú một vài mối quan hệ giữa loại thụng tin và cỏch thức mà nú được truyền đi cho nờn vẫn tồn tại những giới hạn nào đú trong việc ỏnh xạ cỏc kờnh logic với cỏc kờnh truyền tải. Một vớ dụ về ỏnh xạ cỏc kờnh logic với cỏc kờnh truyền tải được đưa ra trong hỡnh 3.6. Những ỏnh xạ khỏc cũng được nghiờn cứu.
3.2.2.2. Lập biểu đường xuống.
Một trong những nguyờn lý cơ bản của truy nhập vụ tuyến LTE là việc truyền dẫn chia sẻ kờnh truyền trờn DL-SCH và UL-SCH, nghĩa là tài nguyờn thời gian và tần số được chia sẻ động giữa những người dựng trong cả đường lờn và đường xuống. Bộ lập biểu là một phần của lớp MAC và nú điều khiển việc phõn bổ tài nguyờn đường lờn và đường xuống. Trong LTE ,lập biểu đường lờn và đường xuống được tỏch rời và những quyết định lập biểu đường lờn, đường xuống cú thể được đưa ra độc lập lẫn nhau (trong những giới hạn được thiết lập bởi sự phõn chia UL/DL đối với hoạt động TDD). Lập biểu đường lờn sẽ được bàn đến trong mục 3.2.2.3, trong khi phần cũn lại của mục này sẽ tập trung vào lập biểu đường xuống.
Nguyờn tắc cơ bản cho bộ lập biểu đường xuống đú là quyết định động (dynamically determine), trong mỗi khoảng thời gian 1 ms, những thiết bị đầu cuối nào được phộp thu truyền dẫn DL-SCH và trờn những tài nguyờn gỡ. Nhiều thiết bị đầu cuối cú thể được lập biểu song song, trong mỗi trường hợp chỉ cú 1 DL- SCH trờn mỗi thiết bị đầu cuối được lập biểu, và nú sẽ được ỏnh xạ động (dynamically mapped) tới một tập hợp tài nguyờn tần số duy nhất. Đơn vị thời gian-tần số cơ bản trong bộ lập biểu cũn được gọi là khối tài nguyờn (resource block),về nguyờn tắc cơ
bản thỡ một khối tài nguyờn là 1 đơn vị rộng 180 kHz trong miền tần số. Trong mỗi khoảng thời gian lập biểu 1ms, bộ lập biểu sẽ phõn bổ cỏc khối tài nguyờn cho một thiết bị đầu cuối để tiếp nhận việc truyền dẫn DL-SCH. Bộ lập biểu cũng đảm trỏch việc lựa chọn kớch thước khối truyền tải (transport-block). Như là một hệ quả của việc scheduler điều khiển tốc độ dữ liệu, mà sự phõn đoạn RLC và ghộp kờnh MAC cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi quyết định lập biểu(scheduling decision). Cỏc đầu ra từ bộ lập biểu đường xuống cú thể được nhỡn thấy trong hỡnh 3.4. Mặc dự chiến lược lập biểu (scheduling strategy) là một đặc trưng bổ sung và khụng được chỉ định bởi 3GPP, mục tiờu chung của hầu hết những bộ lập biểu là lợi dụng sự thay đổi kờnh truyền giữa những thiết bị đầu cuối di động và ưu tiờn lập biểu truyền dẫn cho thiết bị đầu cuối di động trờn những tài nguyờn cú điều kiện kờnh truyền thuận lợi. Về mặt này, hoạt động của bộ lập biểu LTE về cơ bản thỡ tương tự với bộ lập biểu đường xuống trong HSDPA. Tuy nhiờn, vỡ sử dụng sơ đồ truyền dẫn đường xuống OFDM, LTE cú thể khai thỏc sự biến đổi kờnh truyền trong cả miền thời gian và tần số, trong khi HSDPA chỉ cú thể khai thỏc sự biến đổi trong miền thời gian. Đối với những băng thụng lớn hơn được hỗ trợ bởi LTE, khi mà lượng fading lựa chọn tần số (frequency-selective fading) sẽ thường xuyờn xảy ra, khả năng khai thỏc sự biến đổi kờnh của miền tần số của bộ lập biểu sẽ trở nờn càng quan trọng khi so với việc chỉ khai thỏc sự biến đổi trờn miền thời gian. Đặc biệt tại những tốc độ thấp, khi mà sự biến đổi trong miền thời gian là tương đối chậm so với yờu cầu về độ trễ được đặt ra bởi nhiều dịch vụ, lỳc này khả năng khai thỏc cả sự biến đổi miền tần số sẽ trở nờn cú lợi.
Thụng tin về trạng thỏi kờnh truyền đường xuống, cần thiết cho việc lập biểu phụ thuộc kờnh truyền, được phản hồi từ thiết bị đầu cuối di động tới eNodeB thụng qua những bỏo cỏo chất lượng kờnh truyền (channel-quality reports). Bỏo cỏo chất lượng kờnh truyền, cũn được biết như Bộ chỉ thị chất lượng kờnh truyền (Channel-Quality Indicator), bao gồm những thụng tin khụng chỉ về chất lượng kờnh truyền hiện thời trong miền tần số, mà cũn những thụng tin cần thiết cho việc đưa ra những quyết định xử lý anten thớch hợp trong trường hợp phõn kờnh khụng gian. Cơ sở cho những bỏo cỏo CQI là việc đo lường những tớn hiệu tham chiếu đường. Tuy nhiờn, những nguồn phụ về hiện trạng kờnh truyền, vớ dụ như sự trao đổi kờnh truyền trong hoạt động TDD, cũng được khai thỏc bằng cỏch cài đặt một bộ lập biểu riờng biệt như một sự bổ sung cho những bỏo cỏo CQI.
Ngoài chất lượng kờnh truyền, một bộ lập biểu hiệu năng cao cũng phải cõn nhắc đến tỡnh trạng bộ đệm và mức độ ưu tiờn trong quyết định phõn bố (decision scheduling). Cả những khỏc nhau về loại dịch vụ cũng như là loại thuờ bao cú thể gõy ảnh hưởng đến độ ưu tiờn khi hoạch định. Vớ dụ, một người dựng voice-over-IP
với một đăng ký thuờ bao đắt tiền phải luụn được duy trỡ chất lượng dịch vụ cho dự tải trọng hệ thống đang ở mức cao, trong khi một người dựng đăng ký thuờ bao chi phớ thấp đang tải về một file cú thể phải được thỏa món với những tài nguyờn mà khụng được yờu cầu để hỗ trợ cho những người dựng khỏc.
Sự điều phối nhiễu, sẽ thực hiện việc điều khiển nhiễu liờn tế bào trờn cơ sở chậm (slow basis), cũng là một phần của scheduler. Khi chiến lược hoạch định khụng được ủy nhiệm bởi những đặc tớnh kỹ thuật, sơ đồ điều phối nhiễu (nếu được sử dụng) là đặc thự của nhà khai thỏc và cú thể nằm trong phạm vi từ những triển khai tỏi sử dụng bậc cao đơn giản (simple higher-order reuse deployments) tới những sơ đồ tiờn tiến hơn.
3.2.2.3. Lập biểu đường lờn.
Chức năng cơ bản của bộ lập biểu đường lờn thỡ tương tự với đường xuống, cụ thể là việc quyết định động (dynamically determine) cho mỗi khoảng thời gian 1 ms, lỳc đú những thiết bị đầu cuối di động truyền dữ liệu trờn kờnh UL-SCH của nú thuộc tài nguyờn đường lờn (uplink resources). Lập biểu đường lờn cũng được dựng cho HSPA, nhưng vỡ cú sự khỏc nhau giữa những sơ đồ đa truy nhập được sử dụng, cho nờn về khớa cạnh này thỡ HSPA và LTE cú một vài sự khỏc biệt đỏng kể.
Trong HSPA, tài nguyờn chia sẻ đường lờn chớnh là độ giao thoa cho phộp tại trạm gốc. Bộ lập biểu đường lờn HSPA chỉ thiết lập một giới hạn phớa trờn cho số lượng giao thoa đường lờn mà thiết bị đầu cuối di động được phộp tạo ra. Dựa trờn sự giới hạn này, thiết bị đầu cuối di động sẽ tự động lựa chọn một định dạng truyền dẫn thớch hợp. Chiến thuật này rừ ràng đó tạo ra sự nhạy cảm cho đường lờn khụng trực giao mà trong trường hợp này là HSPA. Một thiết bị đầu cuối di động khụng sử dụng tất cả tài nguyờn mà nú được cấp sẽ truyền tại mức năng lượng thấp hơn, bằng cỏch ấy cú thể làm giảm được nhiễu nội tế bào (intra-cell interference). Do đú, tài nguyờn chia sẻ khụng được sử dụng bởi một thiết bị đầu cuối di động cú thể được khai thỏc bởi một thiết bị đầu cuối di động khỏc thụng qua việc ghộp kờnh theo thống kờ (statistical multiplexing). Vỡ cơ chế lựa chọn định dạng truyền tải được kết hợp trong thiết bị đầu cuối di động đối với đường lờn HSPA, cho nờn cần phải cú bỏo hiệu ngoài băng để khai bỏo cho eNodeB biết về sự lựa chọn đó được tạo ra.
Đối với LTE, đường lờn thỡ trực giao và tài nguyờn chia sẻ được điều khiển bởi bộ lập biểu eNodeB là những đơn vị tài nguyờn thời gian – tần số. Một tài nguyờn đó được chỉ định mà khụng được sử dụng triệt để bởi một thiết bị đầu cuối di động nào đú thỡ phần tài nguyờn cũn lại cũng khụng thể cung cấp cho một thiết bị đầu cuối di động khỏc sử dụng. Vỡ thế, do đường lờn trực giao, mà độ lợi giảm đi
đỏng kể trong việc để cho thiết bị đầu cuối di động lựa chọn định dạng truyền tải khi được so sỏnh với HSPA. Cho nờn, ngoài việc cấp phỏt tài nguyờn thời gian- tần số cho thiết bị đầu cuối di động, bộ lập biểu eNodeB cũn chịu trỏch nhiệm việc điều khiển định dạng truyền dẫn (kớch thước tải trọng, sơ đồ điều chế) mà thiết bị đầu cuối di động sẽ sử dụng. Khi bộ lập biểu biết được định dạng truyền tải mà thiết bị đầu cuối di động sử dụng lỳc nú phỏt đi thỡ khụng cần phải bỏo hiệu ngoài băng từ thiết bị đầu cuối di động tới eNodeB. Lợi ớch cú được từ khớa cạnh vựng phủ súng (coverage perspective) khi tớnh đến chi phớ trờn mỗi bit phỏt đi của thụng tin điều khiển ngoài băng cú thể cao hơn đỏng kể so với chi phớ truyền dữ liệu khi tớn hiệu điều khiển cần được thu với một độ tin cậy cao hơn.
Hỡnh 3.7. Việc lựa chọn định dạng truyền dẫn trong đường xuống (bờn trỏi) và đường lờn (bờn phải)
Mặc dự sự thật bộ lập biểu eNodeB sẽ quyết định định dạng truyền tải cho đầu cuối di động, nhưng cú một điều quan trọng cần lưu ý là quyết định hoạch định đường lờn được đưa ra cho mỗi đầu cuối di động chứ khụng phải cho mỗi tải tin vụ tuyến (radio bearer). Như vậy, mặc dự bộ lập biểu eNodeB điều khiển tải trọng của một đầu cuối di động được lập biểu, thỡ đầu cuối vẫn chịu trỏch nhiệm lựa chọn từ những tải tin vụ tuyến nào mà dữ liệu được mang theo. Cho nờn, đầu cuối di động
eNodeB eNodeB UE UE Bộ lập biểu Bộ đệm Bộ đệm Ghộp kờnh Điều chế, mó húa Chất lượng kờnh đường xuống Bộ lập biểu Chất lượng kờnh đường lờn Điều chế, mó húa Ghộp kờnh Bộ đệm Bộ đệm Xử lý ưu tiờn
sẽ tự động điều khiển việc ghộp kờnh logic (logical-channel multiplexing). Điều này được minh họa trong phần bờn phải của hỡnh 3.7, nơi mà bộ lập biểu eNodeB điều khiển định dạng truyền tải cũn đầu cuối di động điều khiển việc ghộp kờnh logic. Để