Các bước tiến hành chuyển vùng :
Khi một quyết định chuyển vùng được khởi xưởng và cell mới phù hợp nhất được nhận dạng, MS và mạng tiến hành giai doạn chuyển vùng khi đó kết nối với BTS cũ bị ngắt và kết nối với BTS mới được thiết lập. Quá trình tiến hành chuyển vùng chịu ảnh hưởng lớn từ vị trí của điểm chuyển mạch,điểm chuyển mạchởđây có thể là BSC hoặc MSC cũ hay mới.
Vị trí của điểm chuyển mạch trong mỗi trường hợp là khác nhau và được mô tả như hình vẽ :
Hình 2.4.11. Các điểm chuyển mạch trong các trường hợp chuyển vùng
- Khi BTS cũ và BTS mới được điều khiển bởi cùng một BSC, thì khi đó điểm chuyển mạch sẽ là BSC, hình (a).
- Nếu BTS cũ và mới được điều khiển bởi các BSC khác nhau nhưng chúng được kết nối tới cùng một MSC, khi đó MSC sẽ là điểm chuyển mạch, hình (b).
- Khi các BTS cũ và mới được kết nối với các MSC khác nhau thì điểm chuyển mạch trong trường hợp này MSC neo (Anchor MSC) sẽ cung cấp điểm chuyển mạch.
Anchor - MSC là MSC mà MS đã kết nối trong khởi xướng cuộc gọi và nó tham gia điều khiển thông tin trong cuộc gọi. Trong trường hợp này MSC mới được coi như MSC chuyển tiếp (relay). Kết nối bao gồm một MSC chuyển tiếp, và MSC mới không là anchor MSC, một MSC chuyển tiếp khác (MSC mới), trong đường dẫn thông tin được chỉ ra trong hình d. Trong hình e, MSC mới là MSC anchor, MSC chuyển tiếp bị loại bỏ khỏi đường dẫn thông tin. Vị trí của điểm chuyển mạch xác định loại bản tin được truyền giữa các thiết bị khác nhau trong cấu trúc mạng.
Bước đầu tiên của giai đoạn tiến hành chuyển giao là cho BSC mới nắm được yêu cầu chuyển giao của BSC cũ. Ngoại trừ trường hợp BSC cũ và mới là giống nhau, bức điện này được truyền thông qua điểm chuyển mạch. Tại điểm chuyển mạch đường dẫn thông tin mới được thiết lập giữa điểm chuyển mạch và BSC mới. Nắm được tình hình
Nếu quá trình này thành công, sau đó BSC mới sẽ gửi thông tin chi tiết về kênh mới ngược trở lại BTS cũ thông qua điểm chuyển mạch, (trong trường hợp BSC mới và cũ khác nhau). Điểm chuyển mạch bây giờ phát đi một bản tin điều khiển chuyển vùng và gửi bản tin này thông qua BSC cũ và BTS cũ tới MS. Bản tin này mang thông tin chi tiết về kênh mới trên BTS mới và một số thông số cần thiết để liên kết với cell mới, ví dụ như tần số sóng mang BCCH.
MS hoàn toàn không biết quá trình chuyển giao sắp diễn ra đến khi nó nhận được bản tin điều khiển chuyển vùng. Ở trạng thái này MS sẽ điều chỉnh tới kênh mới. Từ điểm chuyển mạch thực hiện về phía trước của MS điều chỉnh mối quan hệ thời gian giữa BTS cũ và BTS mới. Trong bản tin điều khiển chuyển vùng bao gồm chỉ dẫn đó dù BTS mới và cũ có đồng bộ hay không. Nếu chúng đồng bộ , sau đó MS sẽ xác định được thời gian TA được sử dụng tại BTS mới đã biết. Trong trạng thái này, một điều hướng tới kênh mới, MS truyền một vài cụm truy nhập ngắn không có thời gian thích nghi trước để cho BTS mới có khả năng xác định yêu cầu về TA và sau đó nó sẽ khởi đầu việc truyền dẫn thông thường sử dụng khoảng thời gian thích nghi tính toán trước đó.
Trong trường hợp BTS cũ và mới không đồng bộ, MS không có khả năng tính toán được TA mới và nó tiếp tục truyền các cụm truy nhập ngắn trên kênh mới. Một khi MS đã thiết lập được kết nối với BTS mới, nó gửi bản tin hoàn thành chuyển giao, và đó là dấu hiệu đường dẫn thông tin đã được chuyển mạch từ BTS cũ tới BTS mới. Thời gian gián doạn thông tin trong suốt quá trình chuyển vùng có thể được giảm bớt trong khoảng từ 200 ms tới 100 ms nếu có sự dồng bộ trong quá trình chuyển giao bởi vì khi đó MS không cần đợi mạng tính toán thời gian tính toán thời gian thích nghi trước.
Một số trường hợp chuyển vùng cụ thể :
Như đã trình bày trong chương giới thiệu về chuyển vùng có rất nhiều loại chuyển vùng. Sau đây ta sẽ xét cụ thể một vài trường hợp chuyển vùng :
Khi có yêu cầu chuyển vùng MS sẽ chuyển từ một kênh TCH này sang một kênh TCH khác trong cùng cell khi đang thực hiện cuộc gọi. Chuyển vùng này thực hiện khi chất lượng kênh đang phục vụ kém.
2. Chuyển vùng khác cell cùng BSC :
Về cơ bản, bản chất của chuyển vùng cùng cell và cùng BSC nhưng khác cell là giống nhau vàđều chịu sựđiều khiển của BSC. Chuyển vùng trong cùng cell chỉ là trường hợpđặc bệt của chuyển vùng cùng BSC.
Chuyên đề mạng viễn thông nhóm 2
Inter Cell – Intra BSC Handover
MS Thiết bị Mô tả giải thích
Cell 2 Cell 1 BSC
BSC gởi bản tin giải phóng cho Cell1 “RSM RF CHANNEL RELEASE”
Cell đáp trả lại bằng bản tin Ack sau khi đã giải phóng thành công. 61 MS Thiết bị Mô tả giải thích Cell 2 Cell 1 BSC
Khi một cuộc gọi đang thực hiện, MS sẽ liên tục gởi những bản tin về chất lượng tín hiệu về mạng thông qua các bản tin RR Mesurement Report. Các bản tin này được gởi trên kênh SACCH với chu kỳ là 480ms. Bản tin này báo cáo cả chất lượng tín hiệu của các cell lân cận. MS đang tiến dần vào vùng phủ sóng của Cell 2. Chất lượng sóng của Cell 1 đang phục vụ nó giảm giảm dần.
BSC gởi một bản tin “RSM
CHANNEL ACTIVATION” để yêu cầu 1 kênh mới ở Cell 2. Nếu còn kênh, Cell 2 sẽ trả lời lại BSC bằng một bản tin “RSM CHANNEL ACTIVATION ACK”.
BSC gởi lệnh RR HANDOVER COMMAND cho MS.
MS nhận được bản tin và chuyển sang hoạt động ở kênh tần số mới được cấp.
Sau khi chuyển sang kênh mới được ấn định, MS sẽ bắt đầu gởi bản tin chấp nhận chuyển giao. Lúc này bản tin được gởi trong cụm truy nhập (access
burst) vì lúc này MS chưa đồng bộ
được với cell mới để gởi trong bản cụm thường (normal burst)
BSC nhận được bản tin HANDOVER ACCEPT từ MS. Cuộc gọi sẽ nhận ra được số tham chiếu Handover (Số tham chiếu handover sẽ được mã hóa trong bản tin HANDOVER
COMMAND)
BSC gởi bản tin PHYSICAL
INFORMATION đến MS. Bản tin này bao gồm cả thông tin điều chỉnh thời gian và tần số.
MS nhận được các thông tin hiệu chỉnh và nó bây giờ đã có thể gởi các cụm TCH trên kênh này. Nó bao gồm các cụm thông tin thoại từ user.
MS gởi bản tin SABM để ấn định một kết nối báo hiệu.
User đang được phục vụ bởi cell 1. Nó đang tiến dần vào vùng phủ của cell 2. Do đó chất lượng sóng của cell 1 đang kém dần.
Trong ví dụ này, ta sẽ biễu diễn call flow của một cuộc gọi đang được thực hiện tại Cell1. User đang di chuyển vào vùng phủ sóng của Cell 2, và cuộc gọi sẽ được chuyển giao đến cell này. Cả 2 cell đều được kết nối đến cùng 1 BSC.
RR PHYSICAL INFOMATION RR HANDOVER ACCEPT
Chuyển sang kênh TCH mới được ấn định trong bản tin Handover
RR MEASUREMENT REPORT RR HANDOVER COMMAND RR HANDOVER COMPLETE RR PHYSICAL INFOMATION RR HANDOVER ACCEPT RR SAMB
RSM CHANNEL ACTIVATION ACK RSM CHANNEL ACTIVATION
RR MEASUREMENT REPORT
Sau khi cuộc thoại đã được chuyển giao thành công qua Cell mới. Thủ tục giải phóng tài nguyên cho Cell cũ sẽ được thực hiện.
RSM RF CHANNEL RELEASE ACK RSM RF CHANNEL RELEASE
CHƯƠNG 3.XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG VÀ KĨ THUẬT GSM
3.1.
Mạng Viễn thông trong thời gian tới sẽ phát triển theo hướng
số hóa và cáp quang hóa.
3.1.1.Các dịch vụ viễn thông sẽ phát triển theo xu hướng hội tụ.
Mạng điện thoại di động:
• phát triển lên 3G...
Dịch vụ viễn thông:
• các dịch vụ gia tăng trực tuyến trong thương mại điện tử như thẻ tín dụng, chứng minh thư số ( dùng để truy nhập, thanh toán mọi khoản tiền: mua hàng, mua vé máy bay, tàu hỏa, thanh toán trong siêu thị .... ), chìa khóa bảo mật ...
• Xu hướng phát triển mạng là “tích hợp thoại với dữ liệu” thông qua sự kết nối của mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN),
mạng NGN và dữ liệu.
• Các mạng thế hệ tiếp theo (Next Generation Networks – NGN) dự báo một sự chuyển đổi từ mục tiêu “một mạng, một dịch vụ” sang cung cấp nhiều dịch vụ trên một mạng duy nhất. Dựa trên giao thức Internet (IP), sự chuyển đổi NGN dựa trên việc mở rộng các mạng băng rộng, thoại qua IP (VoIP) tăng, hội tụ di động cố định và tivi IP (IPTV). Những mạng mới này đang được xây dựng nhờ sử dụng một số công nghệ, bao gồm không dây và di động, sợi quang và cáp, hoặc nhờ việc nâng cấp thành các đường dây đồng hiện nay. Trong khi đó, một số các nhà khai thác đang tập trung vào việc nâng cấp các mạng lõi hoặc truyền tải thành NGN, một số nhà khai thác khách đang đảm bảo các mạng truy nhập của họ có thể đến tận người sử dụng cuối.
• Các nhà khai thác điện thoại cố định đang đối mặt với sự cạnh tranh gia tăng từ các nhà khai thác viễn thông không dây, các nhà cung cấp mạng truyền hình cáp và các nhà cung cấp nội dung Internet lớn với thương hiệu nổi tiếng và vốn lớn. Việc tìm kiếm các luồng doanh thu mới từ gói dịch vụ IPTV ba-trong-một hay bốn-trong-một (triple-or-quadruple play), các cuộc gọi thoại và truy nhậpInternet băng rộng tốc độ siêu cao đã thúc đẩy việc triển khai các mạng quang gần hộ gia đình và văn phòng hơn. Bên cạnh đó, các nhà khai thác đang nhanh chóng tìm kiếm doanh thu
nội dung khác chạy trên các mạng băng rộng tốc độ cao hơn bao giờ hết, công nghệ được gọi là “siêu băng rộng” (ultra broadband) hoặc “băng rộng hơn” (broadband). Đồng thời, các nhà khai thác di động đang nâng cấp các mạng của mình để tìm kiếm các doanh thu mới bằng cách cung cấp kết nối không dây đến các ứng dụng chủ yếu là độ rộng băng như truyền hình di động.
Mạng ngoại vi:
• Phát triển theo hướng ngầm hóa, cáp quang hóa.
Mạng chuyển mạch:
• Phát triển lên công nghệ NGN.
• Phát triển theo hướng cáp quang hóa, áp dụng các công nghệ ghép kênh WDM, DWDM.
Mạng Internet:
• Chuyển từ IPv4 sang IPv6
3.1.2.Khuynh hướng tăng tốc độ:
Ngày càng có nhiều dịch vụ yêu cầu tốc độ truyền thông tin cao như là các dịch vụ TV, video,.... Về phần có dây, việc sử dụng cáp quang người ta có thể đạt tốc độ từ Gbps đến Tbps. Hầu như mọi vấn đề bottleneck (nút cổ chai) là nằm ở phần radio (không dây).
Lần lượt ta thấyUMTS/CDMA2000 cho tốc độ 2Mbps, tiếp
theo HSDPA cho tốc độ lên đến 14Mbps, rồi đến 3G LTE/CDMA2000rev C (MIMO) cho tốc độ tầm 100Mbps. Bên phía mạng cục bộ thì wifi801.11b cho tốc độ 11Mpbs, rồi 802.11g cho tốc độ lên 54Mbps, rồi 802.11n
(dùngMIMO) cho tốc độ lên 100Mbps. Cũng không thể không kể
đến WiMAXvới việc dùng kết hợpMIMO, OFDM đã cho tốc độ lên tầm 75Mbps, rồi gần đây hứa hẹn nhất là 802.16m cho tốc độ lên tầm Gbps .
3.2.
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG VÀ KỸ THUẬT GSM
Khi vấn đề internet toàn cầu và các mạng riêng khác phát triển cả về quy mô va mức độ tiện ích, đã xuất hiện nhu cầu về dịch vụ truyền số liệu mọi lúc, mọi nơi. Người sử dụng có nhu cầu về các dịch vụ mới như truyền số liệu tốc độ cao, điện thoại có hình, truy cập internet tốc đọ cao từ máy tính di động và các dịch vụ truyền thông đa phương tiện khác.
Các nhu cầu trên là vượt ra ngoài khả năng của mạng GSM. Các nhà khai thác GSM trên thế giới đang tưng bước nâng cấp mạng. Đối với các nhà khai thác việc loại bỏ hẳn công nghệ đang dùng để tiếp cận ngay mạng 3G là việc không khả thi về mặt kinh tế. Vì vậy họ chọn giải pháp là nâng cấpmạng GSM qua bước trung gian 2,5G để tạm thời đáp ứng nhu cầu của người sử dụng cũng như chuẩn bị cơ sở hạ tầng kỹ thuật sau đó mới tiến lên 3G.
Để đáp ứng các dịch vụ mới đồng thời đảm bảo tính kinh tế hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sẽ được chuyển đổi tưng bước sang thế hệ 3. Có thể tổng quát các giai đoạn chuyển đổi như sau:
Hình 3.1.1. Các giai đoạn chuyển đổi
• HSCSD (High Speed Circuit Switched Data): Số liệu chuyển mạch kênh tốc độcao.
• GPRS (General Packet Radio Service): Dịch vụ vô tuyến gói chung.
• EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution): Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM.
• W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access):Đa truy cập ph ân mã băng rộng.
a.Công nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD
GSM chỉ hỗ trợ các dịch vụ số liệu với tốc độ cực đại mà một khe thời gian cóthể cung cấp là 9,6 kbit/s.Để hỗ trợ tốc độ số liệu cao hơn cho GSM, MS phải sử dụngnhiều khe thời gian. Công nghệ HSCSD sử dụng nguyên tắc này.
Công nghệ HSCSD cho phép nâng cao khả năng truyền số liệu trên mạng GSM bằng cách cấp phát nhiều khe thời gian hơn cho người sử dụng.
HSCSD phối hợp 4 kênh thoại GSM 14,4 kbit/s thành một kênh 57,6 kbit/s. Đối với dịch vụ số liệu thì tốcđộ tối đa là 64 kbit/s đạt được với 4 khe thời gian. Dữ liệu truyền trong dịch vụ HSCSDđược hình thành dưới dạng các luồng song song để đưa vào các khe thời gian khác nhauvà chúng sẽ được kết hợp lại tại đầu cuối. Tất cả các khe thời gian sử dụng trong mộtkết nối HSCSD phải thuộc về cùng một sóng mang. Việc cấp phát các khe thời gian phụthuộc vào thủ tục cấp phát khe thời gian.Công nghệ HSCSD được triển khai dựa trên cơ sở hạ tầng sẵn có của mạngGSM, chỉ cần nâng cấp phần mềm hiện có mà không cần lắp đặt thêm các phần tử mạngmới. Nó cho phép cấp phát tài nguyên không đối xứng ở giaodiện vô tuyến. Tuy nhiêndo vẫn sử dụng chuyển mạch kênh nên hiệu suất sử dụng tài nguyên vô tuyến của HSCSD không cao.
b.Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS
GPRS (General Packet Radio Service)là công nghệ chuyển mạch gói được cácnhà khai thác GSM lựa chọn như là một bước chuẩn bị cơ sở hạ tầng kỹ thuật để tiến lên3G. Nó sẽ giúp các nhà khai thác có thể triển khai nhiều ứng dụng đối với mạng điệnthoại di động. GPRS hỗ trợ dịch vụ số liệu tốc độ cao cho GSM với tốc độ tối đa đườngtruyền có thể đạt 171,2 kbit/s. Nhờ đó có thể truy cập Internet từ MS có tính năng WA (Wireless Application Protocol)để gửi tin nhắn hình ảnh và âm thanh. Và có thể truycập mạng Internet để gửi email, nhận fax, truy cập các cơ sở dữ liệu. GPRS cho phépcung cấp dịch vụ nhắn tin đa phương tiện MMS –
Multimedia Message Service) và dịchvụ truyền ảnh động VTS (Video
Streaming). Đặc biệt với tính năng luôn luôn kết nối,mạng GPRS cho phép người sử dụng vừa có thể kết nối mạng Internet vừa có thể đàmthoại đồng thời. Một MS trong mạng GPRS có thể truy nhập đến nhiều khe thời gian.Với GPRS, người sử dụng có thể dùng chung một tài nguyên vô tuyến. Vì thế hiệu suấtsử dụng tài nguyên vô tuyến rất cao, cước phí truy cập mạng cũng chỉ tính theo lưulượng dữ liệu được truyền tải.
Giao diện vô tuyến của GPRS được xây dựng trên cùng nền tảng như giao diệnvô tuyến của GSM, cùng sóng mang vô tuyến độ rộng 200KHz và 8 khe thời gian. Nhưvậy cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói đều có thể sử dụng cùng sóngmang. Tuy nhiên mạng đường trục của GPRS được thiết kế sao cho nó không phụ thuộcvào giao diện vô tuyến. Mạng GPRS là một mạng số liệu gói được xây dựng trên cơ sở cấu trúc mạng GSM, vì vậy việc đưa chuyển mạch gói vào đòi hỏi phải bổ sung thêmthiết bị cho mạng.
c.Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM (EDGE)
EDGE ( Enhanced Data Rates for GSM Evolution) là một công nghệ di độngđược nâng cấp từ GPRS cho phép truyền dữ liệu với tốc độ có thể lên đến 384 kbit/s cho người dùng cố định hoặc di chuyển chậm và 144 kbit/s cho người dùng di chuyển tốc độcao. Trên đường tiến tới 3G, EDGE được biết đến như một công nghệ 2,5G. Mục tiêuchính của EDGE là tăng cường các khả năng cho qua số liệu của mạng GSM/GPRS tứclà nén nhiều bit hơn trong một giây ở sóng mang có cùng độ rộng băng tần 200 KHz và8 khe thời gian.
Để thực hiện điều này người ta chuyển từ sơ đồ điều chế khóa chuyển pha