Đây là phương thức cần thiết để thuê bao có thể di động trong mạng. Khi thuê bao di chuyển từ cell này sang cell khác thì kết nối với cell mới phải được thiết lập và huỷ bỏ kết nối với cell cũ. Có nhiều lí do phải thực hiện chuyển giao. Lí do cơ bản là kết nối vô tuyến không thoả mãn một tiêu chuẩn nhất định nào đó hoặc UE hoặc UTRAN sẽ thực hiện các công việc để cải thiện kết nối đó. Hệ thống WCDMA sử dụng chuyển giao on-the-fly khi thực hiện các cuộc gọi chuyển mạch kênh. Khi thực hiện các kết nối chuyển mạch gói, chuyển giao được thực hiện khi cả UE và mạng đều
thực hiện truyền gói không thành công. Các điều kiện chuyển giao không phụ thuộc vào loại chuyển giao mà tuỳ thuộc vào chiến lược thực hiện chuyển giao trong mạng. Các điều kiện chuyển giao thường gặp là: điều kiện chất lượng tín hiệu, tính chất di chuyển của thuê bao, băng tần, điều kiện phân bố lưu lượng....
Điều kiện chất lượng tín hiệu là điều kiện khi chất lượng hay cường độ tín hiệu vô tuyến bị suy giảm dưới một ngưỡng nhất định được định nghĩa bởi RNC, sự suy giảm tín hiéuex được nhận biết bằng cách đo mức tín hiệu. Việc đo tín hiệu được thực hiện ở cả UE và RNC. Chuyển giao phụ thuộc vào chất lượng tín hiệu được thực hiện cho cả hướng lên và hướng xuống của đường truyền dẫn vô tuyến.
Chuyển giao do nguyên nhân lưu lượng xảy ra khi dung lượng lưu lượng của cell đạt tới một giới hạn tối đa cho phép hoặc vượt quá ngưỡng giới hạn đó. Khi đó, các thuê bao ở ngoài rìa của cell (có mật độ tải cao) sẽ được chuyển giao sang cell bên cạnh (có mật độ tải thấp). Bằng cách thực hiện chuyển giao như vậy, tải hệ thống sẽ được phân bố đều và nhu cầu về dung lượng và vùng phủ sóng được điều chỉnh một cách có hiệu quả để đáp ứng nhu cầu lưu lượng trong mạng.
Số lượng chuyển giao phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của thuê bao. Khi UE di chuyển theo một hướng nhất định không thay đổi, tốc độ di chuyển của UE càng cao thì càng có nhiều chuyển giao thực hiện trong UTRAN. Để tránh những chuyển giao không cần thiết, thuê bao chuyển động với tốc độ cao có thể được thực hiện chuyển giao từ các cell vi mô (micro cell)
Tuỳ theo hình thức sử dụng trong cơ chế chuyển giao, có thể phân chia chuyển giao thành các nhóm như sau:
- Chuyển giao cứng:dựa trên nguyên tắc “cắt - trước khi - nối” và nó xuất hiện khi 2 node B (BS) không được đồng bộ với nhau (chẳng hạn thuộc hai hệ thống khác nhau) hoặc 2BS sử dụng hai băng tần khác nhau. Quá trình chuyển giao sẽ diễn ra giữa các trạm gốc hoặc các sector với các sóng mang CDMA khác nhau hoặc chuyển vùng từ hệ thống Analog sang CDMA và ngược lại.
Chuyển giao Khác tần số
Chuyển giao mềm hơn Chuyển giao mềm
Chuyển giao cứng
Hình 4.20 Chuyển giao cứng cùng tần số và khác tần số
- Chuyển giao mềm: dựa trên nguyên tắc “ nối - trước khi - cắt”, xuất hiện khi một BS mớ bắt đầu thông tin với MS trong khi MS vẫn tiếp tục thông tin với BS cũ. MS sẽ thông tin với 2BS tức là liên lạc giữa MS và BS xảy ra đồng thời ở cả hai kênh của giao diện vô tuyến từ hai BS khác nhau.
Hình 4.21 Chuyển giao mềm
- Chuyển vùng mềm hơn: trong chuyển vùng này MS ở vùng chồng lấn giữa hai vùng phủ sóng của hai sector của BS. Liên lạc của MS và BS xảy ra đồng thời trên hai kênh của giao diện vô tuyến của hai sector. Vì thế cần sử dụng hai mã đường xuống khác nhau để MS có thể phân biệt được hai tín hiệu.
Hình 4.22 Chuyển giao mềm hơn
Số lượng chuyển giao phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của thuê bao. Khi UE di chuyển theo một hướng nhất định không thay đổi, tốc độ di chuyển của UE càng cao thì càng có nhiều chuyển giao thực hiện trong UTRAN. Để tránh những chuyển giao không cần thiết, thuê bao chuyển động với tốc độ cao có thể được thực hiện từ các cell vi mô đến cá cell vĩ mô. Trong trường hợp ngược lại, thuê bao di chuyển chậm, chuyển giao được thự hiện từ cell vĩ mô sang cell vi mô nhằm cải thiện chất lượng tín hiệu.
Quyết định chuyển giao thông thường được thực hiện bởi RNC đang phục vụ thuê bao đó, loại trừ trường hợp chuyển giao do lưu lượng (sẽ được thực hiện bởi MSC).
Trình tự chuyển giao gồm có ba phần: pha đo lường, pha quyết định và pha thực hiện
Hình 4.23 Trình tự thực hiện chuyển giao
Đo lường:
-Đo các tham số.
-Báo cáo các tham số đo được
Quyết định:
Các tham số thuật toán Các đặt tính chuyển giao
Thực hiện:
-Tính hiệu chuyển giao -Phân bổ tài nguyên vô tuyến
Đo lường là nhiệm vụ quan trọng nhất trong quá trình chuyển giao, vì:
- Mức tính hiệu trên đường truyền dẫn vô tuyến thay đổi rất lớn tuỳ thuộc vào fadinh và tổn hao đường truyền. Những thay đổi này phụ thuộc vào môi trường trong cell và tốc độ di chuyển của thuê bao.
- Số lượng cá báo cáo đo lường quá nhiều sẽ ảnh hưởng đến tải hệ thống.
Để thực hiện chuyển giao, trong suốt quá trình liên lạc UE liên tục đo cường độ tín hiệu của các cell lân cận và thông báo kết quả tới mạng. Dựa vào báo cáo từ UE gửi tới mạng, quyết định chuyển giao sẽ được đưa ra. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Pha quyết định chuyển giao bao gồm đánh giá tổng quan về QoS của kết nối so sánh nó với các thuộc tính QoS yêu cầu và ước lượng từ các cell lân cận. Tuỳ theo kết quả so sánh mà mạng có quyết định chuyển giao hay không. SRNC kiểm tra các giá trị của các báo cáo đo đạc để kích hoạt một bộ các điều kiện chuyển giao.
- Thực hiện chuyển giao: Các bước thực hiện chuyển giao được thể hiện trong hình vẽ sau:
Hình 4.24 Nguyên tắc chung của các thuật toán chuyển giao
Giả sử thuê bao UE trong cell đang chuyển động về phía cell B, tín hiệu hoa tiêu của cell A (tại đó UE đang thực hiện kết nối) bị suy giảm đến mức ngưỡng giới hạn dưới (như trong hình vẽ). Khi đạt tới mức ngưỡng giới hạn dưới, xuất hiện kích thích chuyển giao theo các bước sau:
Bước 1: Cường độ tín hiệu A bằng với ngưỡng giới hạn dưới. Mặt khác, tuỳ theo tín hiệu đo của UE, RNC phát hiện có tín hiệu của cell bên cạnh ( tín hiệu B), tín hiệu này có cường độ đủ để cải thiện chất lượng kết nối. Do đó, RNC sẽ nhập tín hiệu B vào tập tích cực. Khi đó, UE có hai kết nối đồng thời tới UTRAN. UE sẽ thu tín hiệu tổng từ hai kết nối này.
Bước 2: Tại vị trí này, chất lượng tín hiệu B tốt hơn tín hiệu A. Do đó, RNC coi vị trí đó là điểm bắt đầu khi tính toán giới hạn chuyển giao.
Bước 3: Cường độ tín hiệu B bằng hoặc tốt hơn ngưỡng giới hạn dưới. Do đó mức tín hiệu này đủ để thoả mãn yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS của kết nối. Bên cạnh đó tín hiệu tổng tại UE lại vượt quá ngưỡng giới hạn trên và có khả năng gây nhiễu cho hệ thống. Do đó, RNC sẽ xoá tín hiệu A ra khỏi tập tích cực.
Do hướng di chuyển của UE là ngẫu nhiên, UE có thể quay trở lại cell A ngay sau khi thực hiện chuyển giao lần thứ nhất, gây ra hiệu ứng ping-pong. Hiệu ứng này làm ảnh hưởng không tốt tới lưu lượng hệ thống cũng như toàn bộ hoạt động của hệ thống.
KẾT LUẬN
Trước sự bùng nổ về nhu cầu truyền thông không dây cả về số lượng, chất lượng và các loại hình dịch vụ, công nghệ GSM đang được phát triển để có thể hỗ trợ và đáp ứng. Tuy nhiên, tốc độ của mạng GSM hiện thời vẫn còn quá chậm và không đáp ứng được, điều này đòi hỏi các nhà khai thác phải có được công nghệ truyền thông không dây nhanh hơn và tốt hơn. Việc sử dụng hệ thống chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD) sẽ nâng được tốc độ dữ liệu trên mạng GSM lên đến 57.6KBps, tuy nhiên công nghệ này vẫn chưa đáp ứng thích đáng yêu cầu về mặt kỹ thuật. Giải pháp GPRS, EDGE trên mạng GSM và sau đó nâng cấp lên W-CDMA là một giải pháp khả thi và thích hợp với các nước đang phát triển như nước ta vì có thể tận dụng được cơ sở hạ tầng mạng GSM đồng thời có quỹ đầu tư để tiến lên 3G.
Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS tạo ra tốc độ cao chủ yếu nhờ vào sự kết hợp các khe thời gian, tuy nhiên kỹ thuật này vẫn dựa trên phương thức điều chế GMSK nên hạn chế tốc độ truyền. Giải pháp dịch vụ vô tuyến gói chung nâng cao EDGE đã khắc phục được hạn chế này bằng cách thay thế phương thức điều chế GMSK bằng 8PSK, điều này giúp nâng cao tốc độ của mạng GPRS lên 2 đến 3 lần. Khó khăn chủ yếu liên quan đến các kỹ thuật vô tuyến trên máy đầu cuối do việc thay đổi kỹ thuật điều chế. Tuy nhiên EDGE là vẫn hoạt động dựa trên trên cơ sở chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói hạn chế ở tốc độ 384KBps nên sẽ khó khăn trong việc ứng dụng các dịch vụ đòi hỏi việc chuyển mạch linh động hơn và tốc độ truyền dữ liệu lớn hơn. Lúc này giải pháp đưa ra là nâng cấp lên hệ thống WCDMA. Việc nâng cấp các hệ thống thông tin di động lên thế hệ ba có thể đáp ứng được các yêu cầu hiện tại. Trong tương lai, khi mà công nghệ 3G không đáp ứng được yêu cầu thì công nghệ thông tin di động thế hệ tư là giải pháp tiếp theo với tốc độ lên tới 34Mbps.
Trong khuôn khổ đề tài em tìm hiểu tổng quát giải pháp nâng cấp mạng GSM lên W-CDMA. Do có nhiều chuẩn nâng cấp cũng như nhiều giải pháp nâng cấp của các tập đoàn viễn thông khác nhau nên đề tài chỉ đưa ra được những bước cơ bản nhất trong lộ trình nâng cấp về kiến trúc hệ thống và kỹ thuật vô tuyến số trên cơ sở lý thuyết mà không thể đi sâu vào các giải pháp chi tiết.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Văn Bình và các thầy cô giáo trong khoa Công Nghệ - Trường ĐH Vinh đã nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT A
ACCH Associated control channel Kênh điều khiển liên kết AICH Acquisition indicator channel Kênh chỉ thị bắt
ACIR Adjacent channel interference ration Tỷ số nhiễu kênh lân cận
AS Access stratum Tầng truy nhập
ARQ Automatic repeat request Yêu cầu phát lại tự động ATM Asynchronous transfer mode Chế độ truyền dị bộ
ALOHA VSAT Random Acess Scheme Kỹ thuật truy nhập ngẫu nhiên trong mạng VSAT
AuC Authentication Centre Trung tâm nhận thực
B
BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá
BCH Broadcast Chanel Kênh quảng bá
BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit
BPSK Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha nhị phân
BS Base Station Trạm gốc
BSS Base Station System Phân hệ trạm gốc
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc (trong GSM)
C
CAICH CPCH Chanel Assignment Indicator (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
chanel Kênh chỉ thị gán kênh CPCH
CCCH Common Control Chanel Kênh điều khiển chung CCPCH Common Control Physical Chanel Kênh vật lý điều khiển chung
CN Core Network Mạng lõi
CPICH Common Pilot Chanel Kênh hoa tiêu chung CPCH Common Packet Chanel Kênh gói chung CRC Cyclic Redundancy Check Mã kiểm tra dư thừa
CS Circuit Switched Chuyển mạch kênh
CSMA-CD Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detection Phương thức truy nhập đa sóng mang kết hợp phát hiện va chạm
D
DCH Dedicated Channel Kênh dành riêng
DPCH Dedicated Physical Chanel Kênh vật lý dành riêng
DPCCH Dedicated Physical Control Chanel Kênh vật lý điều khiển dành riêng DPDCH Dedicated Physical Data Chanel Kênh vật lý dữ liệu dành riêng DTCH Dedicated Traffic Chanel Kênh lưu lượng dành riêng DHO Diversity Handover Chuyển giao phân tập
E
EDGE Enhanced Data Rates for GSM
Evolution Tốc độ bit tăng cường sử dụng chonhánh tiến hóa GSM EIR Equipment Identity Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIRP Equivalent Isotropic Radiated Power Công suất bức xạ đẳng hướng
tương đương ETSI European Telecommunications
F
FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống FBI Feedback Information Thông tin phản hồi
FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số FDMA Frequency Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo tần số
FEC Forward Error Correction Mã sửa sai đường xuống
FER Frame Error Rate Tỷ lệ lỗi khung
G
GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS
GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu
GMSC Gateway MSC MSC cổng
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Global System for Mobile
Communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu
H
HDR Header Mào đầu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú HSDPA High Speed Downling Packet
Access Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSUPA High Speed Uploading Packet
Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao
HO Handover Chuyển giao
I
IEC International Electrotechnical
IMT-2000 International Mobile
Telecommunications 2000 Tiêu chuẩn viễn thông di động quốc tế 2000
IN Intelligent Network Mạng thông minh
IS-95 North American Version of the
CDMA Standard Một phiên bản CDMA Bắc Mỹ ITU International telecommunication
union Hiệp hội viễn thông quốc tế
ITU-R WP8F
ITU Recommendation Working Group 8F
Nhóm làm việc 8F của tổ chức ITU
Iu UMTS Interface Between 3G -
MSC/SGSN and RNC Giao diện UMTS giữa 3G - MSC/SGSN với RNC Iub UMTS Interface Between RNC and
BS Giao diện UMTS giữa RNC với BS
Iur UMTS Interface Between RNCs Giao diện UMTS giữa các RNC
L
L1 Layer 1 - Radio Physical Layer Lớp vật lý
L2 Layer 2 - Radio Data Link Layer Lớp liên kết dữ liệu L3 Layer 3 - Radio Network Layer Lớp mạng
LAC Link Áccess Control Điều khiển truy nhập kết nối LLC Logical Link Control Điều khiển liên kết logic
M
MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập trung gian MAC Message Authentication Code Mã nhận thực bản tin
MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động
ME Mobile Equipment Thiết bị di động
MS Mobile Station Trạm di động
N
NMS Network Management Subsystem Phân hệ quản lý mạng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
NMT Nordic Mobile Telephone Mạng điện thoại di động của Nauy
O
OCCCH ODMA Common Control Chanel Kênh điều khiển chung cho ODMA
ODCCH ODMA Dedicated Control Chanel Kênh điều khiển riêng cho ODMA ODMA Opportunity Driven Multiple Access Đa truy nhập theo cơ hội
ODTCH ODMA Dedicated Traffic Chanel Kênh lưu lượng dành riêng cho ODMA
OSI Open System Interconnection Kết nối các hệ thống mở OVFS Orthogonal Variable Spreading Factor Hệ số trải phổ biến trực giao
P
PAN Personal Area Network Mạng khu vực cá nhân PCCH Paging Control Chanel Kênh điều khiển tìm gọi P-CCPCH Primary Common Control Physical
Chanel Kênh vật lý điều khiển chung cơ sở
PCH Paging Chanel Kênh tìm gọi
PCPCH Physical Common Packet Chanel Kênh gói chung vật lý
PDSCH Physical Downlink Shared Chanel Kênh vật lý dùng chung đường xuống
PN Pseudo Noise Nhiễu giả ngẫu nhiên
PRACH Physical Random Access Chanel Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý
PS Packet Switched Chuyển mạch gói
P-SCH Physical Shared Chanel Kênh vật lý dùng chung
Q
QPCH Quick Paging Chanel Kênh nhắn tin nhanh QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha cầu phương
R
RC Radio Configuration Cấu hình vô tuyến
RANAP Radio Access Network Application
Part Phần ứng dụng mạng truy cập vô tuyến RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNSAP Radio Network Subsystem
Application Part
Phần ứng dụng phân hệ mạng vô tuyến
RNS Radio Network Subsystem Phân hệ mạng vô tuyến
RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RACH Random Access Channel Kênh truy cập ngẫu nhiên
S
SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ