Đầu tiờn ta xột xem thế nào là thớch nghi đường truyền?
Trong GPRS, thụng tin được truyền đi trong cỏc gúi sử dụng cỏc sơ đồ mó kờnh khỏc nhau. Mục đớch của mó hoỏ là để cải tiến chất lượng truyền dẫn khi cỏc điều kiện đường truyền vụ tuyến tồi vỡ mó hoỏ đưa vào một số dư thừa trong cỏc gúi để phỏt hiện và sửa cỏc bit lỗi xảy ra trong suốt quỏ trỡnh truyền.
Bằng cỏch tăng số lượng bit dư thừa, sửa lỗi cú thểđược cải thiện, nhưng đồng thời tốc độ bit thực sự thu được giảm. Để thụng lượng là cực đại, cỏc sơ đồ mó kờnh mó kờnh mạnh sẽ được sử dụng trong cỏc điều kiện đường truyền vụ tuyến kộm chất lượng, cũn cỏc sơ đồ bảo vệ kộm sẽ được dung trong cỏc điều kiện đường truyền vụ tuyến tốt.
Thuật toỏn LA được sử dụng để lựa chọn sơđồ mó hoỏ (CS) tối ưu như là một hàm số của cỏc điều kiện đuờng truyền vụ tuyến. Sự lựa chọn sơ đồ mó hoỏ được dựa trờn cỏc đỏnh giỏ chất lượng kờnh.
Trong một LA điển hỡnh, bộ thu đo tỉ lệ súng mang/ nhiễu hoặc tỉ lệ lỗi bit, và thực hiện đỏnh giỏ chất lượng kờnh bằng cỏch lấy trung bỡnh cỏc phộp đo trong một khoảng thời gian. Thuật toỏn LA đưa ra một sự quyết định về phương phỏp mó hoỏ bằng cỏch so sỏnh chất lượng kờnh được đỏnh giỏ với cỏc giỏ trị ngưỡng nào đú đểđạt
được thụng lượng cực đại.
Thuật toỏn LA cho đường lờn và đường xuống.
Cỏc phộp đo đường truyền vụ tuyến tương tự nhau trong chếđộ ACK RLC và NACK RLC. Cỏc bản tin gúi ACK/NACK DL và ACK/NACK UL được gửi trong cả
hai trường hợp.
9 Trong DL, PCU hỏi vũng MS bằng cỏch gửi bản tin gúi ACK/NACK DL. Cỏc bản tin này chứa đựng cỏc phộp đo với cỏc thụng tin về chất
lượng đường truyền. Cỏc bản tin GPRS chứa cỏc mức nhiễu trong cell phục vụ. RXQUAL (chất lượng tớn hiệu thu), C (mức tớn hiệu thu) và SIGN_VAR (phương sai của mức tớn hiệu thu).
9 Trong đường lờn, mạng ra lệnh cho MS với bản tin gúi ACK/NACK UL và sơ đồ mó hoỏ phải sử dụng. Sự lựa chọn sơ đồ mó hoỏ được dựa trờn cựng một thuật toỏn LA sử dụng trong cỏc phộp đo DL đươc thực hiện bởi trạm cơ sở.
Thuật toỏn LA trong GPRS.
Một thuật toỏn LA lý tưởng cho GPRS (kờnh TU3 với FH lý tưởng) là đường bao của C/I theo đường cong thụng lượng với cỏc phương phỏp mó hoỏ khỏc nhau, như trỡnh bày trờn hỡnh 3.18. Trong GPRS, cỏc thuật toỏn cú thể được dựa trờn sự đỏnh giỏ BLER và CIR. Cả hai phộp đo cú thểđược tớnh toỏn từ cỏc thụng tin nhận được từ MS hoặc BTS. Nếu C/I được sử dụng cho LA, cỏc ngưỡng khỏc nhau phải được thiết lập cho cỏc trường hợp nhảy tần và khụng nhảy tần. Đú là vỡ đồ thị C/I theo đường cong thụng lượng của mỗi sơđồ mó hoỏ (CS) thay đổi tuỳ theo việc sử dụng FH.
Hỡnh 3.18. Thuật toỏn LA trong GPRS III.2.3. Điều khiển cụng suất.
Điều khiển cụng suất cú thểđược sử dụng trong cỏc dịch vụ chuyển mạch gúi.
Điều khiển cụng suất cú thểđược ỏp dụng cho đường lờn và đường xuống. Điều khiển cụng suất gúi dữ liệu khú hơn thoại vỡ gúi là truyền theo cụm.
III.2.3.1. Điều khiển cụng suất đường lờn.
Mục đớch của điều khiển cụng suất đường lờn là để tiết kiệm pin của MS. Tuy nhiờn, nú cũng giỳp giảm nhiễu. Khi cỏc điều kiện vụ tuyến tốt, MS phỏt với cụng suất
đầu ra thấp hơn, nú được thực hiện tự động bởi MS với sự giỳp đỡ của một vài thụng sốđược cung cấp bởi mạng. Trong cỏc thuật toỏn này khụng được xột tới mà chỉ cú sự
suy hao đường truyền được đề cập đến.
Người ta cú thểđiều chỉnh α và ΓCH trong thủ tục điều khiển cụng suất, trong
đú ΓCH xỏc định cụng suất đầu ra cực tiểu của MS và α xỏc định sự thay đổi mức tớn hiệu thu (C) được chuyển đổi như thế nào khi cụng suất đầu ra của MS thay đổi. Hỡnh 3.19 chỉ ra cụng suất đầu ra của MS theo mức tớn hiệu thu DL với cỏc giỏ trị α và ΓCH
khỏc nhau, từđú cú thểđiều khiển mức tối thiểu khi điều khiển cụng suất UL bắt đầu hoạt động và việc điều khiển cụng suất được ỏp dụng thế nào khi mức cực tiểu này bị
vượt quỏ.
MS sẽđược sử dụng cụng suất đầu ra như nhau trờn cả 4 cụm trong một khối vụ tuyến. Khi truy nhập một ụ trờn kờnh PRACH và RACH và trước khi nhận cỏc thụng số điều khiển cụng suất đầu tiờn trong suốt quỏ trỡnh truyền gúi, MS sẽ sử dụng cụng suất đầu ra được xỏc định bởi PMAX là cụng suất phỏt MS cực đại.
Hỡnh 3.19. Cụng suất đầu ra của MS (MS TX Pwr) theo mức tớn hiệu thu DL với cỏc giỏ trị α và ΓCH khỏc nhau.
III.2.3.2. Điều khiển cụng suất đường xuống.
Điều khiển cụng suất đường xuống (DL PC) là để tối ưu cụng suất đầu ra BTS nhằm duy trỡ cựng một chất lượng trong cỏc kết nối đang xếp hàng. Thuật toỏn DL PC làm giảm nhiễu trong hệ thống. Trong khi kết hợp cỏc dịch vụ chuyển mạch gúi và chuyển mạch mạch, Cỏc DL PC đưa đến sự giảm nhiễu tạo ra từ PS đến cỏc dịch vụ
thoại.
Hỡnh 3.20 chỉ ra thuật toỏn DL PC được tạo ra như thế nào. Đầu tiờn, MS thực hiện đo chất lượng trong đường xuống và tiếp theo, phụ thuộc vào cỏc phộp đo, cụng suất đầu ra BTS được cập nhật. Phụ thuộc vào cỏc loại phộp đo và tiờu chuẩn được sử
dụng để thay đổi cụng suất đầu ra, thuật toỏn DL PC cú thểđược xỏc định. Cụng suất bộ phỏt của BTS cú thể viết dưới dạng:
BTS PWR=BCCH PWR - P0 - Delta
Trong đú BCCH PWR là cụng suất phỏt của kờnh BCCH, P0 là hằng số độ sai lệch cụng suất õm, Delta là một thành phần phụ thuộc vào cỏc điều kiện đường truyền vụ tuyến. P0 khỏc nhau cú thể được gỏn cho từng người dựng riờng lẻ. Khi sự phõn phối khối RLC UL động được sử dụng, giỏ trị Delta lớn nhất bị giới hạn đến 10dB. Điều này là để ngăn cản USF khỏi mất bởi cỏc MS khỏc khi dựng chung TSL với MS nhận khối vụ tuyến.
Hỡnh 3.20. Hoạt động của cụng suất đường xuống.
DL PC nờn hoạt động bờn ngoài cửa sổ làm việc LA để trỏnh tỡnh trạng khi giảm cụng suất đầu ra đưa đến làm thay đổi về sơ đồ mó hoỏ và gõy ra giảm thụng lượng. Nếu chỉ một phần CS được sử dụng, cửa sổ làm việc DL PC lớn hơn và hệ số
khuếch đại lớn hơn cú thểđạt được. Việc lắp đặt cỏc sơ đồ điều chế và mó hoỏ trong GPRS làm giảm đỏng kể cửa sổ làm việc DL PC, và sự giảm nhiễu khụng đỏng kể, trừ
khi một dung lượng dữ liệu nào đú được loại bỏ. Trong bất kỳ trường hợp nào, DL PC luụn cú lợi khi cỏc dịch vụ thoại và dữ liệu được kết hợp với nhau trờn cựng một lớp nhảy tần, vỡ giảm cỏc mức nhiễu được tạo ra đối với cỏc dịch vụ thoại. P0 cú thểđược sử dụng cho mục đớch này. Giảm 3dB trong cụng suất phỏt GPRS khụng cú một sự ảnh hưởng lớn đến dung lượng dữ liệu trung bỡnh, nhưng nú cú một sự thay đổi lớn
đến chất lượng thoại.
III.3. Dung lượng bỏo hiệu.
Cỏc mạng hiện tại được định cỡ cho một xỏc suất bị chặn cuộc gọi nào đú để
trỏnh sự nõng giỏ phần cứng. Do đú tài nguyờn được định cỡđể cho phộp một xỏc suất bị chặn cuộc gọi nào đú là một tiờu chuẩn thiết kế và dung lượng “bị chặn cứng” của cỏc tài nguyờn này được định nghĩa là lưu lượng gõy ra khả năng bị chặn. Phần này nghiờn cứu vể dung lượng kờnh bỏo hiệu của cỏc cấu hỡnh vụ tuyến GSM/GPRS điển hỡnh, và bao gồm cỏch thức tối ưu cấu hỡnh cỏc kờnh bỏo hiệu như thế nào theo lưu lượng của mạng. Ở đõy, cỏc kờnh bỏo hiệu bao gồm cỏc kờnh điều khiển khi tải biến
đổi theo thời gian và chỳng phõn bố độc lập với cỏc kờnh lưu lượng. Cỏc kờnh điều khiển quảng bỏ và kết hợp khụng được đề cập đến trong phần này.
Sau đõy ta tỡm hiểu chi tiết tiờu chuẩn được sử dụng để định cỡ cỏc kờnh bỏo hiệu, cỏc thủ tục bỏo hiệu và phương phỏp được sử dụng để tớnh toỏn dung lượng của cỏc kờnh đú. Dung lượng này được dựng cho cỏc kờnh thoại GSM và phần dữ liệu trong GPRS.Cuối cựng là một vài kết luận vềđịnh cỡ kờnh.
III.3.1. Tiờu chuẩn dung lượng bỏo hiệu. [23]
Cỏch chung nhất để định cỡ kờnh lưu lượng cho thoại trong GSM là định cỡ
Erlang B. Tuy nhiờn, cỏc cuộc gọi chỉ cú thể bị chặn do thiếu tài nguyờn bỏo hiệu. Giả
sử rằng xỏc xuất bị chặn đối với cỏc kờnh lưu lượng và bỏo hiệu là độc lập với nhau, quỏ trỡnh bị chặn tổng cộng với người dựng là tổng cỏc xỏc suất bị chặn đối với cả hai kờnh bỏo hiệu và lưu lượng. Do đú cần cú một tiờu chuẩn đểđạt được dung lượng của cỏc kờnh cho cỏc mục đớch bỏo hiệu. Cú một vài phương phỏp để giải quyết vấn đề
này. í kiến trực giỏc đầu tiờn là sử dụng một xỏc suất bị chặn thấp cho cỏc thủ tục bỏo hiệu, do đú mọi cuộc gọi bị chặn là do thiếu tài nguyờn kờnh lưu lương. Theo cỏch này, cú thể dựng một xỏc suất bị chặn thấp hơn 10 lần (0.2%). Tiờu chuẩn thứ hai là cho phộp bị chặn nhiều hơn, nhưng khụng vượt quỏ ngưỡng cho cỏc mục đớch bỏo hiệu. Sẽ là hợp lý khi dung lượng dựng cho cỏc kờnh bỏo hiệu ứng với xỏc suất bị chặn 1 và 2%.
Do đú, dung lượng dành cho cỏc kờnh bỏo hiệu là ứng với xỏc suất bị chặn 0.1, 1 và 2% vỡ tải bỏo hiệu phụ thuộc vào tốc độ cỏc cuộc gọi đến nhưng khụng phụ thuộc vào độ dài cuộc gọi, dung lượng cỏc kờnh bỏo hiệu được xỏc định như là số cuộc gọi trong mỗi giờ với xỏc suất bị chặn cho trước thay vỡ tải lưu lượng.
III.3.2. Dung lượng bỏo hiệu cho thoại trong GSM.
Để tớnh dung lượng bỏo hiệu cho thoại, ta sẽ mụ tả phương phỏp để đỏnh giỏ dung lương cỏc kờnh bỏo hiệu trong GSM kốm theo cỏc giả thiết về lưu lượng được
đưa vào tớnh toỏn, sau đú tớnh dung lượng đạt được được và cuối cựng là những kết luận được đưa ra.
Hỡnh 3.21. Thớ dụ về thủ tục bỏo hiệu được mụ hỡnh hoỏ theo cỏc hệ thống xếp hàng.
Cỏc kờnh được sử dụng cho thiết lập cuộc gọi trong cỏc dịch vụ thoại là CCCH và SDCCH. Số thuờ bao nhập mạng và lưu lượng SMS cũng ảnh hưởng đến tải và do
đú ảnh hưởng đến dung lượng thiết lập cuộc gọi của cỏc kờnh này.
Cấu hỡnh kờnh và thủ tục bỏo hiệu liờn quan cú thểđược mụ hỡnh hoỏ theo cỏc hệ thống xếp hàng, bởi vỡ nếu khụng cú kờnh SDCCH rỗi, việc yờu cầu kờnh được xếp hàng để chờ cỏc kờnh SDCCH giải phúng. Hỡnh 3.21 chỉ ra mụ hỡnh cho thủ tục thiết lập kết nối RR.
Vỡ cỏc hệ thống xếp hàng này là phức tạp do bao gồm việc xếp hàng nhiều lần, do đú khụng cú nghiệm giải tớch đơn giản. Cũng vậy, sử dụng cỏc bộđịnh thời và cỏc bộ thử lại làm gia tăng sự phức tạp. Do đú, phõn tớch mụ phỏng là cần thiết để nghiờn cứu dung lượng của kờnh khi kể đến cỏc hàng đợi, xung đột trong truy nhập ngẫu nhiờn, số truyền lại cực đại và cỏc bộđịnh thời vượt quỏ khả năng.
III.3.2.1. Phương phỏp.
Thủ tục để tỡm ra dung lượng bỏo hiệu của kờnh SDCCH và CCCH là khỏc nhau. Thủ tục cho SDCCH bao gồm định cỡ cho CCCH, do đú chỉ cú tải của kờnh SDCCH ảnh hưởng đến xỏc suất bị chặn. Đối với kờnh CCCH, dung lượng mỗi loại kờnh con (RACH, AGCH, PCH) được tớnh toỏn với xỏc xuất bị chặn 0.1, 0.5 và 1% (bằng một nửa xỏc suất bị chặn cho phộp), giả sử rằng cỏc kờnh con CCCH khỏc và SDCCH đó được định cỡ. Điều này cho phộp tớnh toỏn riờng biệt dung lượng mỗi kờnh con. Bằng cỏch dựng xỏc xuất bị chặn nhỏ hơn một nửa xỏc xuất bị chặn tiờu chuẩn. Như vậy, cú thể được đảm bảo rằng toàn bộ xỏc suất bị chặn khụng vượt quỏ 0.2, 1, hoặc 2%.
III.3.2.2. Cỏc giảđịnh lưu lượng GSM.
Tải bỏo hiệu trong GSM bao gồm thiết lập cuộc gọi, thiết lập gúi, bản tin SMS và cập nhật vị trớ (tuần tự và bắt buộc)…
Cỏc cuộc thoại giả sử theo phõn bố Poisson và độ kộo dài trung bỡnh cuộc gọi là 100s. Tỉ lệ giữa cuộc gọi MO và MT giả sử bằng nhau. Trong tất cả mọi cuộc gọi, MS cố gắng truy nhập trờn kờnh RACH bằng cỏch truyền kờnh yờu cầu đến khi nú nhận một đỏp ứng từ mạng hoặc cho đến khi nú đạt được số lần truyền lại cực đại (1, 2, 4 hoặc 7). Số khe thời gian giữa cỏc lần truyền là ngẫu nhiờu biến đổi với một phõn bố
khụng thay đổi trong một tổ hợp {S, S+1, ..., S+T-1}, trong đú T là số Burst được sử
dụng để trải truyền dẫn và S là một tham số (từ 41 đến 217), phụ thuộc vào T và cấu hỡnh kờnh. Trong cỏc cuộc gọi di động kết cuối (MT), bản tin tỡm gọi được gửi trước trờn kờnh PCH đến MS. Sau đú, nếu cú một kờnh SDCCH rỗi, ngay lập tức đựoc gửi trờn kờnh AGCH, kờnh SDCCH được sử dụng 2.8s trong thiết lập cuộc gọi, 3.5s để
cập nhật và 3.5s để truyền bản tin SMS.
Truyền bản tin SMS và cập nhật tuần tự và ộp buộc đều được giả thiết là quỏ trỡnh Poisson. Trong cỏc thủ tục này, kờnh lưu lượng khụng được sử dụng, mà tất cả
cỏc thụng tin được mang trờn kờnh SDCCH. Dựa trờn cỏc mạng thực tế, lưu lượng là: 0.3 bản tin SMS được gửi trong 1h gọi, 0.3 cập nhật vị trớ ộp buộc, 0.25 bản tin cập nhật vị trớ tuần tựđược thực hiện trong 1h.
III.3.2.3 Dung lượng SDCCH.
Kết quả mụ phỏng chỉ ra rằng xỏc xuất bị chặn do kờnh con SDCCH. Tuy nhiờn cú một vài khỏc biệt trong cỏc vựng quan tõm (từ 0 đến 2%). Hỡnh 3.22 chỉ ra số cuộc gọi mỗi giờ với cỏc xỏc suất bị chặn 0.2, 1 và 2%.
Hỡnh 3.22. Dung lượng SDCCH đối với cỏc xỏc suất bị chặn khỏc nhau. III.3.3. Dung lượng bỏo hiệu trong GPRS.
Cỏc kờnh CCCH và PCCCH được sử dụng trong GPRS để thiết lập một kết nối RR giữa MS và mạng đối với bỏo hiệu, hoặc một TPF một chiều duy nhất cho việc truyền dữ liệu. Cỏc thủ tục thiết lập được diễn tả trong hỡnh 3.23. Trong khi một MS cú một TBF, nú ở trong một chếđộ truyền gúi, mặt khỏc nú ở trong chế gúi dỗi. Cỏc thủ tục thiết lập theo nguyờn lý được mụ tảở trờn cho cỏc dịch vụ chuyển mạch mạch ngoại trừ trong truy nhập kết cuối di động, tỡm gọi phụ thuộc vào trạng thỏi MM, một MS ở trạng thỏi READY khi nú bắt đầu truyền hoặc nhận dữ liệu. Nú ở trong trạng thỏi này cho đến khi nú ngừng gửi và nhận dữ liệu, sau đú nú trở về trạng thỏi IDLE và sau một khoảng thời gian nào đú nú chuyển sang trạng thỏi STANDBY. Trong trạng thỏi READY, MS thực hiện cập nhật cell. Trong trạng thỏi STANDBY, mạng chỉ biết RA của MS và nú phải gửi bản tin yờu cầu tỡm gọi gúi đến tất cả cỏc cell ở trong RA
để liờn lạc với MS. Một TBF được phõn phối, PDTCH được sử dụng cho truyền dữ
liệu và PACCH sử dụng cho việc thăm dũ và đỏp ứng cỏc bản tin.
Hỡnh 3.23. Cỏc thủ tục bỏo hiệu cơ bản trong cỏc dịch vụ chuyển mạch gúi.
Để đạt được xỏc suất bị chặn do cỏc phiờn dữ liệu GPRS, cỏc loại thụng tin
được đề cập như download email, truy cập web và giao thức ứng dụng khụng dõy WAP. Lưu lượng dữ liệu bao gồm cỏc loại với cựng xỏc suất xảy ra (33.3% với mỗi