Các dịch vụ di động 3G giúp người tiêu dùng và các nhà chuyên nghiệp trải nghiệm chất lượng thoại ưu hạng cùng với rất nhiều dịch vụ dữ liệu hấp dẫn như:
- Kết nối Internet di động; - Email di động;
- Các dịch vụ đa phương tiện như ảnh kỹ thuật số, phim được thu và chia sẻ qua các thiết bị cầm tay di động;
- Download các ứng dụng di động; - Video theo yêu cầu;
- Chơi game online
- Các dịch vụ khẩn cấp và định vị nâng cao;
- Các dịch vụ nhắn tin bấm để nói và bấm để xem video có thời gian chờ thấp[2].
Bước cải tiến đầu tiên đối với WCDMA được đánh dấu bởi sự ra đời của kênh truyền tải mới HS-DSCH ở Re’5 được hoàn thành vào đầu năm 2002. Những cải tiến trong Re’5 này thường được nhắc đến với một tên gọi “HSDPA - Kênh truy nhập gói đường xuống tốc độ cao”. Sự ra đời của HSDPA nhằm hỗ trợ mạnh mẽ các dịch vụ số liệu yêu cầu tốc độ truyền dẫn lớn như các dịch vụ tương tác, dịch vụ nền, dịch vụ streaming. Truy cập dữ
28
liệu kênh đường xuống tốc độ cao HSDPA có khả năng cung cấp dung lượng cao hơn 50% so với kênh DCH/DSCH trong Re’99 với trường hợp Marcrocell và 100% đối với Microcell, tốc độ truyền dẫn tối đa có thể lên đến 14 Mb/s. Qua thực tế triển khai các mạng di động 3G cho thấy có nhiều dịch vụ số liệu phổ biến yêu cầu tốc độ truyền dẫn trên hai hướng từ MS đến Node B và ngược lại có tốc độ tương đương nhau như các dịch vụ Real-time gaming và các dịch vụ trên nền TCP/IP. Trong khi đó, Re’5 mới chỉ đưa ra giải pháp để hỗ trợ mạnh mẽ việc truyền dẫn bất đối xứng với tốc độ truyền dẫn trên kênh đường xuống cao hơn rất nhiều so với kênh đường lên. Nhược điểm này của Re’5 được khắc phục trong Re’6 được hoàn thành vào đầu năm 2005 với tên gọi cải tiến kênh đường lên hay là “HSUPA-kênh truy nhập gói đường lên tốc độ cao” và đây là bước cải tiến thứ 2 đối với chuẩn mạng truy nhập vô tuyến W-CDMA[1]. Những cải tiến trong Re’6 đã nâng tốc độ truyền dẫn kênh đường lên đạt đên tốc độ 5.76 Mb/s dung lượng kênh tăng lên gấp 2 lần so với kênh truyền tải đường lên trong Re’99.
Ba mục tiêu chính của hai bước cải tiến trong Re’5 và Re’6 đó là:
- Nâng cao tốc độ truyền dẫn trên cả hai hướng;
- Tăng dung lượng mạng trên một đơn vị tài nguyên vô tuyến định trước; - Giảm trễ truyền dẫn cho cả hai hướng.
Mục tiêu thứ 3 được thực hiện thông qua việc đưa một số chức năng lớp MAC đến gần hơn với giao diện vô tuyến ví dụ như chuyển chức năng truyền dẫn lại từ RNC đến Node B. Hơn thế nữa giảm thời gian của khung truyền dẫn cũng là một giải pháp để giảm trễ. Cụ thể khung thời gian truyền dẫn TTI của kênh DCH trong Re’99 là từ 10-80 ms trong khi đó khoảng thời gian này được làm giảm xuống còn 2 ms trong HS-DSCH của Re’5. Hoặc như với kênh đường lên cải tiến trong Re’6, ngoài hỗ trợ khung truyền dẫn 10 ms ở phiên bản trước, khung truyền dẫn 2 ms cũng được sử dụng trong phiên bản này nhằm đạt được mục tiêu thứ 3 nêu trên.
29
Mục tiêu 1 và 2 được thực hiện thông qua kỹ thuật thích ứng kênh bao gồm thay đổi tỷ lệ mã của mã sửa lỗi kênh, chọn chùm tín hiệu điều chế phù hợp với điều kiện kênh truyền, điều khiển thu phát theo sự thay đổi của kênh truyền dẫn. Điều đáng chú ý là tăng ích của kỹ thuật thích ứng kênh không chỉ mang lại lợi ích cho các nhà vận hành mạng như ở các phiên bản trước mà còn mang lại lợi ích cho khách hàng sử dụng các máy di động có tính năng xử lý tín hiệu tốt. Lợi ích này còn là xúc tác cho việc đẩy nhanh tốc độ tiêu thụ sản phẩm máy di động cầm tay công nghệ cao của các nhà sản xuất.
Ngoài ra, tự động yêu cầu truyền dẫn lại cũng là một trong ba kỹ thuật then chốt được sử dụng tại lớp vật lý để đạt được cả 3 mục tiêu trên thông qua việc tận dụng kết thúc truyền dẫn sớm, được xử lý tại Node B gần với giao diện vô tuyến[2].
Mặc dù công nghệ 3G W-CDMA hiện nay cho phép tốc độ dữ liệu gói lên đến 2 Mb/s. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn thiết kế hệ thống WCDMA có một số hạn chế như:
- Không tận dụng các ưu thế của dữ liệu gói vốn rất phổ biến đối với đường trục hữu tuyến;
- Thiết kế dịch vụ 2 Mb/s hiện nay là không hiệu quả và cũng chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng dịch vụ số liệu;
- Không thể xử lý tốc độ dữ liệu cao lên đến 10 Mb/s.
Do đó, Re’5 tiếp tục được phát triển để khắc phục những hạn chế này. Re’5 là sự phát triển quan trọng của mạng vô tuyến 3G kể từ khi W-CDMA được chấp nhận là công nghệ mạng vô tuyến 3G từ năm 1997 với các đặc tính kỹ thuật của công nghệ HSDPA gồm:
- Điều chế và mã hóa thích ứng;
- Sóng mang tốc độ dữ liệu cao (HDRC) trong băng tần 5Mhz; - 64 QAM hỗ trợ tốc độ đỉnh tương đương 7.2 Mb/s;
- Mã Turbo;
30
- Khả năng sửa lỗi gần với giới hạn lý thuyết;
- ARQ ghép thích ứng;
- Tự động thích ứng liên tục theo điều kiện kênh bằng cách ghép chèn thêm thông tin khi cần;
- Sử dụng hệ AMC khi được kết hợp với HARQ nhằm cải thiện dung lượng của hệ thống;
- Các kỹ thuật được sử dụng cho phép HSDPA hỗ trợ tốc độ 10 Mbps; - Trong một hệ thống dữ liệu và thoại được tích hợp với người sử dụng thoại (12.2 Kb/s) tải khoảng 30 Erl/sector và thông lượng sector của dữ liệu vẫn khoảng 1 Mb/s [2].
HSDPA là một phương thức truyền tải dữ liệu theo phương thức mới được 3GPP phát triển và chuẩn hóa trong phiên bản Re’5 để tăng khả năng hỗ trợ cho các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói. Sự truyền lại ở lớp vật lý tạo nên sự trễ lớn vốn có trong Mạng Điều Khiển Vô Tuyến (RNC) – cơ sở cho chức năng tự động gửi yêu cầu phát lại (ARQ). Do đó, nhờ kiến trúc thay đổi được thích ứng phù hợp với những đặc tính yêu cầu, điều đó tốt tạo ra một giao diện đường truyền thích ứng mở đa người dùng. Kênh truyền dữ liệu người dùng của HSDPA được thể hiện qua kênh HS-DSCH.
HSDPA có các đặc điểm cơ bản sau:
- Tăng tốc độ của đường xuống (Downlink BS UE); - Chỉ áp dụng cho dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói;
- Được sử dụng trong hệ thống vô tuyến hiện thời của W-CDMA (các kênh vô tuyến có thể cùng tồn tại trên một sóng mang).
Sở dĩ HSDPA có thể tăng tốc độ đường xuống cho UE là vì nó sử dụng những kỹ thuật sau:
- Sử dụng chế độ đa kênh vô tuyến (chia sẻ kênh) để truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao;
31
- Sử dụng phương pháp điều chế 16QAM để tăng thông tin mang trên sóng mang vô tuyến;
- Sử dụng hệ thống hiệu chỉnh lỗi hiệu quả cao hơn tương thích với truyền dữ liệu tốc độ cao.
Chương 1 đã trình bày một cách khái quát những đặc trưng cơ bản cũng như sự phát triển của các hệ thống thông tin di động thế hệ 1, 2 và 3 đồng thời đã sơ lược những tính năng yêu cầu của thế hệ di động thứ 3.
HSDPA khẳng định tính năng ưu việt của nó so với công nghệ 3G đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng về tốc độ bit thông tin và tính di động. Tuy chưa xác định chính xác khả năng di động và tốc độ bit cực đại nhưng dự đoán nhưng dự đoán có thể đạt tốc độ 100km/h và tốc độ bit từ 1- 10Mbit/s. Thế hệ thứ tư có tốc độ lên tới 34Mbit/s đang được nghiên cứu để dưa vào sử dụng.
32
Chương 2.