Trong thí dụ trong trên hình vẽ ta sử dụng các sự kiện báo cáo 1A, 1B và 1C.
Từ hình vẽ ta thấy:
Lúc đầu.Chỉ cĩ ơ 1 và ơ 2 nằm trong tập tích cực
Tại sự kiện A. (Ec/I0)P-CPICH1>(Ec/I0)P-CPICH3-(R1a-H1a/2) trong đĩ (Ec/I0)P- CPICH1 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu kênh hoa tiêu của ơ 1 mạnh nhất, (Ec/I0)P-CPICH3 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu kênh hoa tiêu của ơ 3 nằm ngồi tập tích cực, R1a là hằng số dải báo cáo (do RNC thiết lập), H1a là thơng số trễ sự kiện và (R1b-H1a/2) 1à cửa sổ kết nạp cho sự kiện 1A. Nếu bất đẳng thức này tồn tại trong khoảng thời gian T thì ơ 3 được kết nạp vào tập tích cực
Tại sự kiện C. (Ec/I0)P-CPICH4>(Ec/I0)P-CPICH2 +H1c, trong đĩ (Ec/I0)P-CPICH4 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu của ơ 4 nằm ngồi tập tích cực và (Ec/I0)P-CPICH2 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu của ơ 2 tồi nhất trong tập tích cực, H1c là thơng số trễ sự kiện 1C.
Nếu quan hệ này tồn tại trong thời gian T và tập tích cực đã đầy thì ơ 2 bị loại ra khỏi tập tich cực và ơ 4 sẽ thế chỗ của nĩ trong tập tích cực
Tại sự kiện B. (Ec/I0)P-CPICH1 < (Ec/I0)P-CPICH3- (R1b+H1b/2) trong đĩ (Ec/I0)P- CPICH1 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu kênh hoa tiêu của ơ 1 yếu nhất trong tập tích cực, (Ec/I0)P-CPICH3 là tỷ số tín hiệu trên nhiễu của ơ 3 mạnh nhất trong tập tích cực và R1b
là hằng số dải báo cáo (do RNC thiết lập), H1b là thơng số số trễ và (R1b+H1b/2) là cửa sổ loại cho sự kiện 1C. Nếu quan hệ này tồn tại trong khoảng thời gian T thì ơ 3 bị loại ra khỏi tập tích cực
* Các mục đích của chuyển giao
Đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vơ tuyến khi người sử dụng di động di chuyển qua ranh giới của các tế bào.
Giữ cho QoS đảm bảo mức yêu cầu.
Làm giảm nhỏ mức nhiễu trong tồn bộ hệ thống bằng cách giữ cho máy di động được kết nối với BS tốt nhất.
Roaming giữa các mạng khác nhau
Cân bằng tải.
* Các thủ tục và phép đo đạc chuyển giao.
Thủ tục chuyển giao cĩ thể chia thành 3 pha: đo đạc, quyết định, và thực thi chuyển giao.
Các tiêu chuẩn của chuyển giao có đáp ứng
không
Đo đạc các thông tin cần thiết cho việc quyết đinh chuyển giao.
(ví dụ : Ec/Io của kênh CPICH của
các cell phục vụ và cell lân cận, các thông tin định thời giữa các cell )
+ Hoàn thành quá trình chuyển giao + Cập nhật các thông số liên quan
No Yes Pha đo đạc Pha quyết định Pha thực thi Hình 2.27. Các thủ tục chuyển giao
Trong pha đo đạc chuyển giao, các thơng tin cần thiết để đưa ra quyết định chuyển giao được đo đạc. Các thơng số cần đo thực hiện bởi máy thường là tỷ số Ec/I02
(Ec: là năng lượng kênh hoa tiêu trên một chip, và I0 : là mật độ phổ cơng suất nhiễu tổng thể) của kênh hoa tiêu chung (CPICH) của cell đang phục vụ máy di động đĩ và của các cell lân cận. Đối với các kiểu chuyển giao xác định, cần đo các thơng số khác. Trong mạng khơng đồng bộ UTRA FDD (WCDMA), các thơng số định thời liên quan giữa các cell cần được đo để điều chỉnh việc định thời truyền dẫn trong chuyển giao mềm để thực hiện việc kết hợp thống nhất trong bộ thu Rake. Mặt khác, sự truyền dẫn giữa các BS khác nhau sẽ khĩ để kết hợp, đặc biệt là hoạt động điều khiển cơng suất trong chuyển giao mềm sẽ phải chịu ảnh hưởng của trễ bổ sung.
Trong pha quyết định chuyển giao, kết quả đo được so sánh với các ngưỡng đã xác định và sau đĩ sẽ quyết định cĩ bắt đầu chuyển giao hay khơng. Các thuật tốn khác nhau cĩ điều kiện khởi tạo chuyển giao khác nhau.
Trong pha thực thi, quá trình chuyển giao được hồn thành và các thơng số liên quan được thay đổi tuỳ theo các kiểu chuyển giao khác nhau. Chẳng hạn như,
Pha đo đạc
Pha quyết định
Pha thực thi
Nĩ cung cấp thơng tin cần thiết cho việc quyết định chuyển giao.
(Ví dụ: Ec/lo của kênh CPICH của các cell phục vụ và cell lân cận.
Pha thực thi
+ Hồn thành quá trình chuyển giao + Cập nhật các thơng số liên quan
Pha thực thi
Các tiêu chuẩn của chuyển giao
trong pha thực thi của chuyển giao mềm, máy di động sẽ thực hiện hoặc rời bỏ trạng thái chuyển giao mềm, một BS mới sẽ được bổ sung hoặc giải phĩng, tập hợp các BS đang hoạt động sẽ được cập nhật và cơng suất của mỗi kênh liên quan đến chuyển giao mềm được điều chỉnh.
2.5 KẾT LUẬN
Hệ thống thơng tin di động 2G GSM hỗ trợ truyền thoại với tốc độ bit là 13 kbit/s và truyền số liệu với tốc độ 9,6 kbit/s, mạng GSM đang chiếm thị phần lớn trên thế giới. Sự phát triển ngày càng nhanh của thơng tin di động, thế hệ thơng tin di động 3G ra đời. Cơng nghệ đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng WCDMA được thiết kế để giao tiếp với GSM. Vì thế, sự chuyển giao giữa GSM và WCDMA được hỗ trợ để cải tiến vùng phủ sĩng của GSM bằng cách sử dụng WCDMA. Do đĩ mạng UMTS sử dụng lại mạng lõi của GSM dựa trên cơng nghệ WCDMA sẽ là sự phát triển tất yếu của mạng thơng tin di động thứ 3. UMTS hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên đến 21Mbps về mặt lý thuyết với chuẩn HSDPA, hiện nay tại đường xuống tốc độ này chỉ cĩ thể đạt 384 kbps với chuẩn Release 99. WCDMA là hệ thống đa truy nhập phân chia theo mã trải phổ dãy trực tiếp băng rộng DS-CDMA, cĩ tốc độ chip 3.84 Mcps băng thơng của sĩng 5MHz, quản lý tài nguyên vơ tuyến bằng các thuật tốn điều khiển cơng suất và chuyển giao thơng minh.
Mặc dù cơng nghệ 3G WCDMA hiện nay cho phép tốc độ dữ liệu gĩi lên đến 2Mbps. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn thiết kế hệ thống WCDMA cĩ một số hạn chế, khơng tận dụng các ưu thế của dữ liệu gĩi vốn rất phổ biến đối với đường trục hữu tuyến, thiết kế dịch vụ 2Mbps hiện nay là khơng hiệu quả và cũng chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng dịch vụ số liệu, khơng thể xử lý tốc độ dữ liệu cao lên đến 10Mbps. Do đĩ, HSPA ra đời để khắc phục những hạn chế này.
CHƯƠNG 3: CƠNG NGHỆ 3.5G, HSPA TRUY NHẬP GĨI TỐC ĐỘ CAO TRUY NHẬP GĨI TỐC ĐỘ CAO
3.1 GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ 3.5G
HSPA (High-Speed Packet Access, truy nhập gĩi tốc độ cao) là một bước tiến nhằm nâng cao tốc độ và khả năng của mạng di động tế bào thế hệ thứ 3 UMTS. HSPA gồm 2 cơng nghệ, HSDPA (High Speed Down Link Packet Access, truy nhập gĩi đường xuống tốc độ cao) được coi là thế hệ mạng di động 3,5G và HSUPA (High Speed Up Link Packet Access, truy nhập gĩi đường xuống tốc độ cao) được coi là thế hệ 3.75G. HSDPA được 3GPP lần thứ nhất chuẩn hĩa ra trong R5 với phiên bản tiêu chuẩn đầu tiên vào năm 2002. HSUPA được 3GPP chuẩn hĩa trong R6 và tháng 12 năm 2004. Các mạng HSDPA đầu tiên được đưa vào thương mại vào năm 2005 và HSUPA được đưa vào thương mại vào năm 2007.
Hình 3.1 Sự chuẩn hĩa và phát triển của HSPA
Tốc độ số liệu cực đại của HSDPA lúc đầu là 1,8Mbps và tăng đến 3,6 Mbps và 7,2Mbps vào năm 2006 và 2007, tiềm năng cĩ thể đạt đến trên 14,4Mbps năm 2008. Trong giai đoạn đầu tốc độ đỉnh HSUPA là 1-2Mbps trong giai đoạn hai tốc độ này cĩ thể đạt đến 4-5,7 Mbps vào đầu năm 2008.
HSPA được phát triển dựa trên mạng WCDMA sử dụng cùng sĩng mang, dựa vào việc giải quyết dung lương cao và tốc độ bit cao, hoặc sử dụng một sĩng mang khác để đạt được dung lượng cao. HSPA và WCDMA cĩ thể chia sẻ mọi phần tử của mạng trong mạng lõi và mạng vơ tuyến bao gồm trạm gốc BS, RNC, SGSN node hỗ trợ dịch vụ GPRS, GGSN node hỗ trợ cổng GPRS. Ngồi ra, HSPA và WCDMA cịn chia sẻ cả các site trạm gốc, anten và các đường truyền anten. Để nâng cấp WCDMA lên HSPA chỉ cần bổ sung phần mềm và một vài phần cứng nút B và RNC để hỗ trợ dung lượng và tốc độ cao.
Hình 3.3 Sự phát triển của HSPA cùng sĩng mang mới f2 và sĩng mang f1 chia sẻ giữa WCDMA và HSPA
HSDPA được phát triển dựa trên cơng nghệ WCDMA, sử dụng các phương pháp chuyển đổi và mã hĩa dữ liệu khác. Nĩ tạo ra một kênh truyền dữ liệu bên trong WCDMA được gọi là HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channel, kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao). Kênh truyền tải này hoạt động hồn tồn khác biệt so với các kênh thơng thường và cho phép thực hiện download với tốc độ vượt trội, đây là một kênh chuyên dụng cho việc download. Điều đĩ cũng cĩ nghĩa là dữ liệu sẽ được truyền trực tiếp từ nguồn đến điện thoại. Song quá trình ngược lại, tức là truyền dữ liệu từ điện thoại đến một nguồn tin thì khơng thể thực hiện được khi sử dụng cơng nghệ HSDPA. Cơng nghệ này cĩ thể được chia sẻ giữa tất cả các người dùng cĩ sử dụng sĩng radio.
HSDPA đã được nâng cao dung lượng đường xuống nhưng dung lượng đường lên đã khơng phù hợp với đường xuống HSDPA. Do đĩ, cơng việc cải thiện đường lên đã bắt đầu được thực hiện bởi 3GPP. Và đến cuối năm 2004 cơng nghệ mới đã được ra đời HSUPA, nâng cao dung lượng đường lên.
Tính năng chính HSUPA của hệ thống WCDMA 3GPP trên thực tế là kênh truyền dẫn đường lên mới E-DCH (Enhanced Dedicated Channel, Kênh riêng tăng cường) mang một vài đặc điểm tương tự như kênh truyền dẫn mới của HSDPA, kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH) cung cấp cho đường xuống. Kênh truyền dẫn E-DCH cung cấp cố định node B dựa trên sơ đồ lớp vật lý cố định HARQ với số dư gia tăng và cự ly thời gian truyền dẫn ngắn hơn 2ms. Mặc dù vậy, khơng giống như HSDPA, HSUPA khơng phải là kênh chia sẻ, nhưng là một kênh dành riêng, bằng cấu trúc E-DCH là giống với DCH của phiên bản 99 nhưng với lịch trình nhanh hơn và HARQ hơn là đường lên HSDPA, với mỗi UE cĩ một kênh dành riêng E-DCH, phần dữ liệu tới nút B sẽ được tiếp tục và độc lập với DCH và E-DCH của các UE khác.
3.2 KIẾN TRÚC MẠNG HSPA
Hình 3.4 Sơ đồ kiến trúc mạng HSPA
Sự thay đổi trong cấu trúc mạng HSDPA và HSUPA tập trung chủ yếu vào các thành phần là: UE, Node B và RNC. Sự thay đổi giao diện chủ yếu ở giao diện Uu giữa UE và Node B và giao diện Iub giữa Node B và RNC
UE và Node B: yêu cầu thay đổi cả về phần cứng và phần mềm để hỗ trợ các chức năng và các kênh mới của HSDPA và HSUPA
RNC: yêu cầu thay đổi về phần mềm để hỗ trợ các chức năng và các bản tin báo hiệu mới phục vụ cho việc cấu hình và quản lý các kênh của HSDPA và HSUPA
Giao diện Uu: yêu cầu hỗ trợ thêm các bản tin báo hiệu mới trao đổi giữa kênh báo hiệu cũ với các kênh vận chuyển và vật lý mới để hỗ trợ các hoạt động ở tốc độ cao hơn
Giao diện Iub: yêu cầu cập nhật thêm các giao thức khung mới để chuyển dữ liệu ở tốc độ cao hơn giữa RNC và Node B.
3.3 GIAO DIỆN VƠ TUYẾN HSPA CHO SỐ LIỆU NGƯỜI DÙNG
Các chức năng cơ bản của các lớp giao thức của HSDPA và HSUPA giống với Release 99. Kiến trúc cĩ thể được xác định như một phần của mặt phẳng người sử dụng, xử lý dữ liệu người sử dụng, và một phần của mặt phẳng điều khiển. Lớp RCC trong mặt phẳng điều khiển xử lý tất cả các dữ liệu liên quan đến cấu hình kênh, quản lý di động…
Trong kiến trúc của HSDPA và HSUPA đều cĩ các thành phần mới. Chức năng của lớp MAC ở HSDPA và HSUPA cĩ thể hoạt động độc lập với hoạt động của DCH ở Release 99, nhưng lại chiếm khắp tài nguyên vơ tuyến của giao diện.
Hình 3.6 Kiến trúc giao diện vơ tuyến HSDPA và HSUPA cho số liệu người sử dụng
Mặt phẳng điều khiển tín hiệu kết nối đơn giản với RLC sau đĩ tín hiệu được mang trên DCH hay HSDSP/HSUPA. Số liệu từ các dịch vụ khác nhau được nén tiêu đề IP tại PDCP (Packet Data Convergence Protocol). Chức năng lập biểu các trạm BTS là một trong các chức năng của lớp MAC và cĩ một giao thức mới, MAC-hs (MAC High Speed), trong trạm BTS. Hình vẽ chỉ ra kiến trúc giao diện người sử dụng.
Đối với HSDPA chức năng MAC mới (MAC-hs: High Speed MAC: MAC tốc độ cao) được đặt trong nút B để xử lý phát lại nhanh dựa trên HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request, yêu cầu phát lại tự động lai ghép), lập biểu và ưu tiên.
RNC giữ lại MAC-d (dedicated: dành riêng) nhưng chỉ giữ lại chức năng chuyển mạch kênh và một số chức năng khác như sắp xếp và xử lý ưu tiên, và được di chuyển đến MAC-hs.
Lớp trên của lớp MAC là RLC chủ yếu khơng thay đổi, nhưng cĩ một vài tối ưu hĩa đối với các dịch vụ RT như là VoIP được giới thiệu trong chế độ báo khơng nhận (UM) trong Re’99. HSDPA truyền dẫn lại lớp vật lý, thì lớp RLC vẫn thực hiện truyền lại cĩ thể hoạt động lớp vật lý bị lỗi, trong kết nối với các hoạt động di động khác như chuyển đổi cell HSDSCH phục vụ. Giả thiết RLC đang hoạt động ở chế độ báo nhân AM.
Hình 3.7 Kiến trúc giao thức mặt phẳng người dùng HSDPA
Lớp MAC-hs:
HSDPA giới thiệu một thành phần giao thức mới trong tầng truy nhập được gọi là MAC-hs. MAC-hs chịu trách nhiệm về các kênh tốc độ cao HSDPA và là thành phần MAC duy nhất nằm ở Node B. Khi thuê bao hoạt động ở chế độ HSDPA, MAC-hs ánh xạ dữ liệu người sử dụng và tín hiệu báo hiệu từ các kênh DCCH và DTCH vào kênh vận chuyển chia sẻ HS-DSCH. Trong HSDPA, Mac-hs thường được dùng ở nút B để thực hiện các chức năng ở lớp 2 liên quan đến các kênh HS-DSCH, bao gồm các chức năng sau:
Xử lý các bản tin ACK/NAK cho giao thức HARQ
Sắp xếp lại các khung con khơng đúng thứ tự
Ghép các luồng MAC-d thành một luồng MAC-hs
Định trình các gĩi dữ liệu cho đường xuống
Đối với HSUPA chức năng MAC mới (MAC-e, E-DCH MAC: MAC kênh E-DCH) được đặt trong nút B để xử lý phát lại nhanh dựa trên HARQ, lập biểu và ưu tiên. Tại UE chức năng MAC-e mới được sử dụng để xử lý lập biểu và HARQ dưới sự điều khiển của MAC-e (MAC-es: thực thể MAC kênh E-DCH để sắp đặt lại thứ tự) trong nút B. Chức năng MAC mới (MAC-es) được đặt trong RNC để sắp xếp lại thứ tự gĩi trước khi chuyển lên các lớp trên. Sự sắp xếp lại này là cần thiết, vì của chuyển giao mềm cĩ thể dẫn đến các gĩi từ các nút B khác nhau đến RNC khơng theo thứ tự.
Đối với HSUPA, một lớp MAC mới được thêm vào BTS, như chỉ ra trong hình vẽ. Ngồi ra, thiết bị đầu cuối cĩ một lớp MAC mới MAC-es/s, chứa một phần chức năng lập biểu được chuyển tới nút B, dựa trên thơng tin điều khiển từ RNC và yêu cầu dung lượng trực tiếp từ thiết bị người sử dụng UE tới nút B. Đây là giao thức mới đối với RNC. Điều này dẫn đến chuyển giao mềm HSUPA cĩ ảnh hưởng đến sự định vị gĩi đầu ra. Khi mà dữ liệu được nhận trên một vài vị trí BTS, đây là một khả năng khi hoạt động trong chuyển giao mềm khi mà các gĩi từ các BTS khác nhau tới, như là sắp xếp của các gĩi khơng được giữ, và để cho phép việc sắp
xếp lại được thực hiện dối với dịng gĩi đơn, thì chức năng sắp xếp lại yêu cầu để được kết hợp với bộ kết hợp đa dạng macro trong MAC-es. Do đĩ chức năng phân