Với dịch vụ VoIP over HSDPA thì VoIP data (+header) được truyền tới RLC từ mã đều đặn mỗi 20 ms. VoIP packet này có cần truyền đi ngay hay không tùy vào QoS yêu cầu. Trên thực tế, nếu như thời gian trễ của tín hiệu từ miệng nói tới tai nghe khoảng 200 ms-250 ms thì tiếp nhận giọng nói chất lượng tốt (GSM là ~ 250 ms). Trên thực tế thì yêu cầu này là 280 ms.Với độ trễ lớn hơn 280 ms thì sự tương tác của kết nối tiếng nói giảm nhanh chóng. Và khi độ trễ đạt đến 400ms thì tiếng nói không thỏa mãn với sự tương tác kết nối. Chú ý rằng độ trễ được nói đến ở đây là độ trễ từ miệng đến tai, và do đó không chỉ bao gồm độ trễ đường truyền mà còn cả độ trễ xử lý (mã hóa/giải mã) trong bộ phát và bộ nhận. Với đa số các bộ lấy mẫu dùng cho di động yêu cầu độ trễ chỉ từ 50 ms đến 100 ms. Bỏ qua độ trễ xử lý thì độ trễ từ lúc truyền tin cho đến khi kết thúc là nhỏ hơn 200 ms. Khi chúng ta so sánh yêu cầu độ trễ này với RTT thấp hơn 200ms trong W-CDMA và thấp hơn 100ms trong HSDPA. Rõ ràng rằng VoIP làm việc tốt trong cả hai công nghệ.
Với các ứng dụng thúc đẩy trò chuyện thì độ trễ yêu cầu từ miệng tới tai là ít đòi hỏi cao hơn so với VoIP song công toàn phần. Mặt khác, những ứng dụng này đặt những yêu cầu chặt chẽ trên việc thiết lập thời gian cho kết nối vô tuyến. Điều này là bởi vì mỗi thời gian người sử dụng yêu cầu trò chuyện, hệ thống phải thiết đặt một kết nối tới cuộc trò chuyện[1].
Như vậy, giả sử yêu cầu mỗi VoIP packet phải được truyền đi khỏi RLC đệm trong vòng 50 ms thì chỉ cần 2 ms (TTI) để truyền qua HS-DSCH. Như vậy thời gian còn lại kênh HS-DSCH có thể phục vụ user khác. Hơn nữa, có thể có 2 VoIP packet cùng được truyền đi khỏi RLC đệm thì khi đó HSDPA sẽ xếp lịch để truyền luôn cả
hai packet này trong cùng một TTI (gọi là packet bundling hay là packet aggregation) [1].
4.6.2. Trò chơi với thời gian thực
Có nhiều nhóm trò chơi mạng và các nhóm này có yêu cầu khác nhau trên mạng di động, những yêu cầu này phụ thuộc vào thời gian thiết lập kết nối vô tuyến và tuổi thọ của pin. Dưới đây là các ví dụ về các nhóm trò chơi:
• Những trò chơi hoạt động thời gian thực • Những trò chơi chiến lược thời gian thực • Những trò chơi chiến lược nền quay
Yêu cầu chặt chẽ nhất là các trò chơi hoạt động thời gian thực. Trong khi tốc độ truyền theo bit tối đa của những trò chơi hoạt động như vậy hiếm khi vượt hơn 100- 200 Kb/s và tốc độ truyền theo bit trung bình thường khoảng 10-30 Kb/s. RRT yêu cầu độ trễ điển hình 125-250 ms cho những trò chơi đòi hỏi cao nhất. Do đó, HSPA sẽ có khả năng để hỗ trợ việc chơi trên nền hoạt động với sự nạp thực hiện miễn là mạng người dùng cuối kiểm soát tốt. Yêu cầu tốc độ dữ liệu cho những trò chơi hoạt động thời gian thực thay đổi rất nhanh. HSDPA có ưu điểm hơn so với Re’99 về tốc độ dữ liệu có thể được đáp ứng ngay lập tức [1].
4.6.3. Luồng TV - di động
Việc cung cấp luồng video có chất lượng tốt đối với một màn ảnh di động sử dụng bộ lấy mẫu video gần đây nhất yêu cầu tốc độ 32 đến 128 Kb/s phụ thuộc vào nội dung. Đa số những kiểu nội dung mang dung lượng 64 kb/s chất lượng sẽ đủ tốt. Các mạng W-CDMA có thể cung cấp 64-128 Kb/s với chất lượng rất tốt. Tuy nhiên, cái mà HSDPA mang lại là nhiều khả năng hơn, mà lần lượt cho phép thị trường tốc độ truyền theo bit cao tới những người dùng cuối.
Những mạng vô tuyến trước thế hệ 3G thì chỉ đạt được tốc độ dữ liệu 50-200 Kb/s, trong khi 3G mạng với khả năng có thể cung cấp những tốc độ dữ liệu lên tới 1 Mb/s. Do đó, các ứng dụng luồng phải làm thích nghi tốc độ phương tiện truyền thông. Sự thích nghi tốc độ phương tiện truyền thông luồng đã được hỗ trợ trong một số thiết bị đầu cuối, trong khi sự hỗ trợ đầy đủ của 3GPP đã tiêu chuẩn hóa sơ đồ thích nghi tốc độ phương tiện truyền thông được bao gồm vào 3GPP lên thành phiên
bản Re’6. Để lựa chọn tốc độ phương tiện truyền thông thích hợp người phục vụ luồng cần biết:
• Loại trạm di động nào hướng tới. Trong trường hợp đó là thiết bị đầu cuối với những khả năng tốc độ truyền theo bit hạn chế, tốc độ phương tiện truyền thông cần phải tính đến những hạn chế đó.
• Tốc độ phương tiện truyền thông ban đầu nào cần phải được sử dụng có thể trong một mạng 2G, và đôi khi nó có thể trong một mạng 3G.
• Khi nào để tăng hay giảm bớt tốc độ phương tiện truyền thông[1].
Trong thực tế, trạm di động và thông tin trao đổi người phục vụ về những khả năng của họ trước khi luồng bắt đầu. Điều này như thế nào thì bước 1 được giải quyết. Sự chọn lọc nhịp độ phương tiện truyền thông ban đầu khó khăn hơn. Trong mạng ngày nay nó dựa vào mô hình mạng điện thoại. Khi tốc độ truyền theo bit của các giải pháp dịch vụ được đặt trong những thiết bị đầu cuối và các mạng W-CDMA và HSDPA rồi tốc độ truyền theo bit có thể được sử dụng để hướng dẫn sự chọn lọc nhịp độ phương tiện truyền thông ban đầu.
4.6.4. Email
Các giá trị trễ trong mạng HSDPA thường đủ thấp cho các ứng dụng thư điện tử. Thậm chí nếu người sử dụng không tải các file đính kèm hoặc gửi thư điện tử, ứng dụng thư điện tử dùng gửi tin nhắn tới điện thoại
• Tiêu đề thư và vài KB đầu tiên của mỗi email nhận được được đẩy tới thiết bị đầu cuối.
• Giữa các tin nhắn hoạt động được trao đổi giữa máy chủ và thiết bị đầu cuối. Kích thước của các tin nhắn được giữ là rất nhỏ.
Hình 4.11 cho ta một ước lượng tiêu thu công suất của điện thoại di động trên những tin nhắn được giữ lại cứ mỗi 4 phút và nhận 0-50 tin nhắn email 1 giờ.
Việc giữ các tin nhắn hoạt động được mang trên các kênh RACH/FACH trong khi các phần của tin nhắn-của 1 vài KB-được mang trên HS-DSCH[1].
Hình 4.11 Ước lượng tiêu thụ công suất của điện thoại di động [1]
Việc tiêu thụ công suất nguồn được trình bày như hình 4.11. Tiêu thụ nguồn phụ thuộc vào số lượng tin nhắn nhận được và các thông số thiết lập trên mạng vô tuyến. Nếu chúng ta giả sử các đồng hồ 5s DCH và FACH 50 tin nhắn 1 giờ, thiết bị di động chuẩn là 53h sẽ sử dụng 1000mA công suất pin như hình 4.12. Sự tính toán này chứng minh rằng các thông số trong ứng dụng đó email tốt trong mạng vô tuyến.
Nếu trạng thái PCH không được sử dụng bởi mạng, UE được di chuyển từ FACH tới trạng thái rỗi và kết nối RRC được giải phóng. Khi dữ liệu tới đường xuống từ lõi mạng 3G, kết nối RRC cần được chiếm giữ. Kết nối RRC thiết lập các thủ tục có thể tăng tiêu thụ công suất đầu cuối và giảm thời gian chuẩn sử dụng pin. Sử dụng trạng thái PCH là có lợi để đạt được thời gian chuẩn sử dụng dài.
CHƯƠNG 5
TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO ĐƯỜNG LÊN HSUPA
Cốt lõi của HSUPA cũng sử dụng hai công nghệ cơ sở như HSDPA: lập biểu nhanh và HARQ nhanh với kết hợp mềm. Cũng giống như HSDPA, HSUPA sử dụng khoảng thời gian ngắn 2 ms cho TTI đường lên. Các tăng cường này được thực hiện trong W-CDMA thông qua một kênh truyền tải mới, E-DCH [6].
Mặc dù sử dụng các công nghệ giống HSDPA, HSUPA cũng có một số khác biệt căn bản so với HSDPA và các khác biệt này ảnh hưởng lên việc thực hiện chi tiết các tính năng:
• Trên đường xuống, các tài nguyên chia sẻ là công suất và mã đều được đặt trong một nút trung tâm (Node B). Trên đường lên, tài nguyên chia sẻ là đại lượng nhiễu đường lên cho phép, đại lượng này phụ thuộc vào công suất của nhiều nút nằm phân tán (các nút UE).
• Trên đường xuống bộ lập biểu và các bộ đệm phát được đặt trong cùng một nút, còn trên đường lên bộ lập biểu được đặt trong nút B trong khi đó các bộ đệm số liệu được phân tán trong các UE. Vì thế các UE phải thông báo thông tin về tình trạng bộ đệm cho bộ lập biểu.
• Đường lên W-CDMA và HSUPA không trực giao và vì thế xẩy ra nhiễu giữa các truyền dẫn trong cùng một ô. Trái lại trên đường xuống các kênh được phát trực giao. Vì thế điều khiển công suất quan trọng đối với đường lên để xử lý vấn đề gần xa. E-DCH được phát với khoảng dịch công suất tương đối so với kênh điều khiển đường lên được điều khiển công suất và bằng cách điều chỉnh dịch công suất cho phép cực đại, bộ lập biểu có thể điều khiển tốc độ số liệu E-DCH. Trái lại đối với HSDPA, công suất phát không đổi (ở mức độ nhất định) cùng với sử dụng thích ứng tốc độ số liệu.
• Chuyển giao được E-DCH hỗ trợ. Việc thu số liệu từ đầu cuối tại nhiều ô là có lợi vì nó đảm bảo tính phân tập, trong khi đó phát số liệu từ nhiều ô trong HSDPA là phức tạp và chưa chắc có lợi lắm. Chuyển giao mềm còn có nghĩa
là điều khiển công suất bởi nhiều ô để giảm nhiễu gây ra trong các ô lân cận và duy trì tương tích ngược với UE không sử dụng E-DCH.
• Trên đường xuống, điều chế bậc cao hơn (có xét đến hiệu quả công suất đối với hiệu quả băng thông) được sử dụng để cung cấp các tốc độ số liệu cao trong một số trường hợp, chẳng hạn khi bộ lập biểu ấn định số lượng mã định kênh ít cho truyền dẫn nhưng đại lượng công suất truyền dẫn khả dụng lại khá cao. Đối với đường lên tình hình lại khác; không cần thiết phải chia sẻ các mã định kênh đối với các người sử dụng khác và vì thể thông thường tỷ lệ mã hóa kênh thấp hơn đối với đường lên. Như vậy khác với đường lên điều chế bậc cao ít hữu ích hơn trên đường lên trong các ô vĩ mô và vì thế không được xem xét trong phát hành đầu của HSUPA.
5.1. Lập biểu
Đối với HSUPA, bộ lập biểu là phần tử then chốt để điều khiển khi nào và tại tốc độ số liệu nào một UE được phép phát. Đầu cuối sử dụng tốc độ càng cao, thì công suất thu từ đầu cuối tại nút B cũng phải càng cao để đảm bảo tỷ số Eb/N0 (Eb=Pr/Rb, Pr là công suất thu tại nút B còn Rb là tốc độ bit được phát đi từ UE) cần thiết cho giải điều chế. Bằng cách tăng công suất phát, UE có thể phát tốc độ số liệu cao hơn. Tuy nhiên do đường lên không trực giao, nên công suất thu từ một UE sẽ gây nhiễu đối với các đầu cuối khác. Vì thế tài nguyên chia sẻ đối với HSUPA là đại lượng công suất nhiễu cho phép trong ô. Nếu nhiễu quá cao, một số truyền dẫn trong ô, các kênh điều khiển và các truyền dẫn đường lên không được lập biểu có thể bị thu sai. Trái lại mức nhiễu quá thấp cho thấy rằng các UE đã bị điều chỉnh thái quá và không khai thác hết toàn bộ dung lượng hệ thống. Vì thế HSUPA sử dụng bộ lập biểu để cho phép các người sử dụng có số liệu cần phát được phép sử dụng tốc độ số liệu cao đến mức có thể nhưng vẫn đảm bảo không vượt quá mức nhiễu cực đại cho phép trong ô [6].
Khác với HSDPA, bộ lập biểu và các bộ đệm phát đều được đặt tại nút B, số liệu cần phát được đặt tại các UE đối với đường lên. Tại cùng một thời điểm bộ lập biểu đặt tại nút B điều phối các tích cực phát của các UE trong ô. Vì thế cần có một cơ chế để thông báo các quyết định lập biểu cho các UE và cung cấp thông tin về bộ đệm từ các UE đến bộ lập biểu. Chương trình khung HSUPA sử dụng các cho phép lập biểu
phát đi từ bộ lập biểu của nút B để điều khiển tích cực phát của UE và các yêu cầu lập biểu phát đi từ UE để yêu cầu tài nguyên. Các cho phép lập biểu điều khiển tỷ số công suất giữa E-DCH và hoa tiêu được phép mà đầu cuối có thể sử dụng; cho phép lớn hơn có nghĩa là đầu cuối có thể sử dụng tốc độ số liệu cao hơn nhưng cũng gây nhiễu nhiều hơn trong ô.
Nguyên lý lập biểu HSUPA được cho trên hình 5.1
Hình 5.1 Nguyên lý lập biểu HSUPA của nút B [6]
Dựa trên các kết quả đo đạc mức nhiễu tức thời, bộ lập biểu điều khiển cho phép lập biểu trong từng đầu cuối để duy trì mức nhiễu trong ô tại mức quy định (hình 5.2).
Trong HSDPA, thông thường một người sử dụng được xử lý trong một TTI. Đối với HSUPA, trong hầu hết các trường hợp chiến lược lập biểu đường lên đặc thù thực hiện lập biểu đồng thời cho nhiều người sử dụng. Lý do vì một đầu cuối có công suất nhỏ hơn nhiều so với công suất nút B: một đầu cuối không thể sử dụng toàn bộ dung lượng ô một mình.
Nhiễu giữa các ô cũng cần được điều khiển. Thậm chí nếu bộ lập biểu đã cho phép một UE phát tại tốc độ số liệu cao trên cơ sở mức nhiễu nội ô chấp thuận được, nhưng vẫn có thể gây nhiễu không chấp nhận được đối với các ô lân cận. Vì thế trong chuyển giao mềm, ô phục vụ chịu trách nhiệm chính cho họat động lập biểu, nhưng UE giám sát thông tin lập biểu từ tất cả các ô mà UE nằm trong chuyển giao mềm.
Các ô không phục vụ yêu cầu tất cả các người sử dụng mà nó không phục vụ hạ tốc độ số liệu E-DCH bằng cách phát đi chỉ thị quá tải trên đường xuống. Cơ chế này đảm bảo hoạt động ổn định cho mạng.
Hình 5.2 Chương trình khung lập biểu của HSUPA [6]
Lập biểu nhanh cung cấp một chiến lược cho phép kết nối mềm dẻo hơn. Vì cơ chế lập biểu cho phép xử lý tình trạng trong đó nhiều người sử dụng cần phát đồng thời, nên số người sử dụng số liệu gói tốc độ cao mang tính cụm được cho phép lớn hơn. Nếu điều này gây ra mức nhiễu cao không thể chấp nhận được trong hệ thống, thì bộ lập biểu có thể phản ứng nhanh chóng để hạn chế các tốc độ số liệu mà các UE có thể sử dụng. Không có lập biểu nhanh, điều khiển cho phép có thể chậm trễ hơn và phải dành một dự trữ nhiễu trong hệ thống trong trường hợp nhiều người sử dụng hoạt động đồng thời [6].
5.2. HARQ với kết hợp mềm
HARQ nhanh với kết hợp mềm được HSUPA sử dụng với mục đích cơ bản giống như HSDPA: để đảm bảo tính bền vững chống lại các sai lỗi truyền dẫn ngẫu nhiên. Sơ đồ được sử dụng giống như đối với HSDPA. Đối với từng khối truyền tải được phát trên đường lên, một bit được phát từ nút B đến UE để thông báo giải mã thành công (ACK) hay yêu cầu phát lại khối truyền tải thu bị mắc lỗi (NACK).
Điểm khác biệt chính so với HSDPA bắt nguồn từ việc sử dụng chuyển giao mềm trên đường lên. Khi UE nằm trong chuyển giao mềm, nghĩa là giao thức HARQ kết cuối tại nhiều ô. Vì thế trong nhiều trường hợp số liệu truyền dẫn có thể được thu thành công tại một số nút B nhưng lại thất bại tại các nút B khác. Nhìn từ phía UE,
điều này là đủ, vì ít nhất một nút B thu thành công số liệu. Vì thế trong chuyển giao