Mạng khụng cấp phỏt trước khe thời gian mà cấp phỏt một giỏ trị USF cho mỗi khe thời gian người sử dụng cú thể truy nhập. Mạng phỏt giỏ trị USF trờn từng khối vụ tuyến đường xuống. Giỏ trị này chỉ ra MS nào được truy cập đến khối vụ tuyến tiếp theo ở khe thời gian vụ tuyến đường lờn. Như vậy, bằng cỏch giỏm sỏt cỏc USF nhận được, MS cú thể lập biểu truyền dẫn đường lờn. USF cú 3 bit tức 8 giỏ trị
nờn với cấp phỏt động, tối đa cú 8 MS cú thể chia sẻ cựng một khe thời gian đường lờn.
Bản tin ấn định ngay gúi chứa danh sỏch cỏc kờnh PDCH ở đường lờn và giỏ trị USF tương ứng với mỗi kờnh PDCH này. Một TFI duy nhất được cấp phỏt và được mang trong mỗi khối điều khiển và dữ liệu RLC liờn quan với TBF đú. MS giỏm sỏt cỏc USF ở cỏc PDCH đường xuống tương ứng với cỏc PDCH đường lờn được cấp phỏt và truyền cỏc khối vụ tuyến trờn cỏc kờnh PDCH mang giỏ trị USF dành cho nú.
Hỡnh 3.9. Cấp phỏt động trong truyền gúi đường lờn.
Nếu tài nguyờn ấn định bởi mạng khụng cho phộp MS đa khe thời gian giỏm sỏt USF trờn mọi kờnh PDCH được ấn định thỡ cỏc quy tắc sau được ỏp dụng:
9 Mỗi khi MS nhận USF của nú ở kờnh PDCH đường xuống (vớ dụ trờn khe số
0 trong khi cỏc khe số 0, 2 và 3 đó được ấn định), nú sẽ coi khối đường lờn tương ứng và mọi khối đến sau được cấp phỏt (với vớ dụ trờn là khe số 0, 2 và 3). Vỡ vậy, nếu mạng cấp phỏt một khối cho MS này trờn kờnh PDCH được ấn định, nú cũng sẽ cấp phỏt cỏc khối cho MS này trờn mọi kờnh PDCH đến sau. Với mỗi khối được cấp phỏt, mạng sẽ gỏn USF một giỏ trị để sử dụng cho MS đú. Cỏc quy tắc này ỏp dụng trờn cơ
sở chu kỳ khối.
9 Trong suốt chu kỳ khối, MS sẽ giỏm sỏt USF trờn mỗi kờnh PDCH trong danh sỏch cỏc kờnh PDCH được ấn định, bao gồm cả kờnh PDCH đầu tiờn hiện tại sử
dụng cho việc truyền. Quy tắc này cũng ỏp dụng trờn cơ sở chu kỳ khối. Vớ dụ, nếu khe số 0, 2 và 3 đó được ấn định và cỏc khối hiện tại đó được cấp phỏt trờn khe số 2 và 3, thỡ trong suốt chu kỳ khối này MS sẽ giỏm sỏt USF trờn khe số 0 và 2. Nếu giỏ trị
dành riờng của USF ở khe số 0, thỡ cỏc khối cấp phỏt tiếp theo sẽ trờn khe 0, 2 và 3. Nếu giỏ trị dành riờng của USF ở khe số 2, thỡ cỏc khối được cấp phỏt tiếp theo sẽ trờn khe 2 và 3.
9 Vỡ mỗi khối vụ tuyến cú một TFI, nờn mọi khối vụ tuyến nhận được là sự
kết hợp chớnh xỏc một khung LLC và một MS cụ thể. Nhờ việc thay đổi trạng thỏi của USF, cỏc kờnh PDCH khỏc nhau cú thể được “mở” hoặc “đúng” một cỏch động cho cỏc MS nào đấy, theo đú cung cấp cơ chế dành riờng linh hoạt. Thờm vào đú, cỏc gúi cú mức ưu tiờn cao hơn và cỏc bản tin điều khiển chưa thực hiện cú thể ngắt tạm thời việc truyền dữ liệu từ một MS. Thuật toỏn dành riờng kờnh cũng cú thểđược thực hiện dựa vào cơ sở ấn định cho phộp cỏc MS riờng lẻ truyền trong một khoảng thời gian
định trước mà khụng giỏn đoạn.
9 MS cú thể được phộp sử dụng tài nguyờn đường lờn miễn là cú dữ liệu xếp hàng trờn lớp RLC/MAC để gửi đến mạng. Điều này cú thể bao gồm một số khung LLC. Với ý nghĩa này, cỏc tài nguyờn vụ tuyến được ấn định khởi đầu trong cơ sở thời gian “khụng hạn chế”.
III.1.4.2. Cấp phỏt kờnh tĩnh.
Hỡnh 3.10. Cấp phỏt tĩnh trong truyền gúi đường lờn.
Cấp phỏt tĩnh sử dụng bản tin ấn định ngay để cố định gúi hoặc ấn định tài nguyờn cốđịnh gúi để thụng bỏo việc cấp phỏt đường lờn cốđịnh cụ thể cho MS. Cấp phỏt tĩnh bao gồm một khung khởi đầu, sự ấn định khe thời gian và sự ấn định khối trỡnh bày cỏc khối ấn định trờn mỗi khe. MS đợi đến khi khung khởi đầu được xỏc định và sau đú phỏt cỏc khối vụ tuyến trờn cỏc khối được xỏc định trong ấn định khối. Như
vậy, một MS nhận sự cấp phỏt này được tự do truyền ởđường lờn mà khụng phải giỏm sỏt USF đường xuống. Nếu sự cấp phỏt hiện tại khụng đủ, MS cú thể yờu cầu thờm tài
nguyờn trờn một trong cỏc khối đường lờn được ấn định. Một TFI duy nhất được cấp phỏt và sau đú cú mặt trong mỗi khối điều khiển và dữ liệu RLC liờn quan đến TBF
đú, do vậy mọi khối vụ tuyến thu được liờn kết chớnh xỏc với khung LLC và một MS cụ thể.
Số lượng khối MS yờu cầu chỉ tớnh cho số lượng cỏc khối điều khiển và dữ
liệu nú định gửi. MS sẽ khụng yờu cầu thờm cỏc khối cho việc phỏt lại cỏc khối lỗi.
III.1.5. Cỏc phương ỏn triển khai tớch hợp mạng GPRS vào GSM. [24].[25]
Khi triển khai dịch vụ GPRS vào hệ thống GSM, việc phõn chia dung lượng hiện cú của mạng cho GPRS và GSM cú thể theo 3 phương ỏn sau :
Phương ỏn 1 – tỏch riờng dung lượng: Dung lượng của ụ được chia thành hai phần riờng biệt, một phần cho GPRS, phần cũn lại cho GSM. Chỳng phải dành riờng một phần dung lượng cho chuyển giao. Với phương ỏn này, toàn bộ hệ thống coi như hai hệ
thống riờng rẽ hợp lại. Do khụng cú sự điều phối dung lượng giữa hai phần với nhau nờn việc điều khiển quản lý tương đối đơn giản. Tuy nhiờn, bất lợi chớnh của phương ỏn này là khụng linh hoạt trong việc điều chuyển dung lượng hệ thống nờn hiệu quả sử
dụng tài nguyờn chung rất thấp.
Phương ỏn 2 – chia sẻ toàn bộ dung lượng: GPRS và GSM dựng chung dung lượng
của ụ. Tuy nhiờn vẫn dành một phần dung lượng cho việc chuyển giao của chỳng. Thụng thường trong phương ỏn này, GSM cú mức ưu tiờn cao hơn. Ưu điểm chớnh của phương phỏp này là sử dụng hiệu quả tài nguyờn chung của mạng, GSM cú khả năng sử dụng toàn bộ dung lượng ụ khi cần và khi lưu lượng GSM thấp hay chất lượng Um khụng tốt thỡ cỏc kết nối GPRS vẫn cú thểđạt tốc độ tối đa.
Phương ỏn 3 – chia sẻ từng phần dung lượng: Toàn bộ dung lượng ụ chia làm 3 phần. Một phần cho GPRS, một phần cho GSM, phần cũn lại dựng chung cho cả GSM và GPRS. Phần dung lượng cho chuyển giao lấy ở dung lượng riờng của GSM và GPRS, và ở phần dung lượng chung. Trong phương ỏn này, phần dung lượng dành cho GPRS chia theo nguyờn tắc : đủ lớn để đảm bảo giỏ trị QoS nhất định và đủ nhỏ để khụng lóng phớ tài nguyờn. Ưu điểm của phương ỏn này luụn cú một phần dung lượng cốđịnh phục vụ cho GPRS để đảm bảo giỏ trị QoS nào đú (tận dụng ưu thế của phương ỏn 1). Mặt khỏc, với phần dung lượng chung giữa GPRS và GSM cho phộp nõng cao hiệu quả
sử dụng tài nguyờn chung của mạng (tận dụng ưu thế của phương ỏn 2).
Qua đú, mỗi phương ỏn đều cú những ưu, nhược điểm nhất định. Việc sử dụng phương ỏn nào tuỳ thuộc vào sự lựa chọn của nhà khai thỏc trong điều kiện cụ thể. Tuy nhiờn, theo đỏnh giỏ chung, phương ỏn 3 cú nhiều ưu điểm hơn cả vỡ đó tận dụng được ưu
điểm, hạn chế nhược điểm của phương ỏn 1 và 2. Do đú, đõy là phương ỏn được khuyến nghị lựa chọn.
Một vấn đề cũng hết sức quan trọng đặt ra là làm thế nào để đỏnh giỏ chất lượng của hệ tớch hợp, khi sử dụng đồng thời cả hai hệ thống thỡ cỏc yếu tố như chất lượng đường truyền, sự suy yếu tần số vụ tuyến, ảnh hưởng của can nhiễu, thiết bị đầu cuối chuyển động nhanh…cú ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng hệ tớch hợp? Phần sau sẽ đưa ra cỏc đỏnh giỏ và so sỏnh chất lượng của hệ tớch hợp dựa trờn cỏc yếu tố ảnh hưởng đú.
III.2. Đỏnh giỏ chất lượng hệ tớch hợp GSM/GPRS. [26].[27]
Điều kiện đỏnh giỏ chất lượng của hệ tớch hợp GSM/GPRS khỏ phức tạp vỡ sự
phỏt triển GMS và GPRS khỏ phong phỳ. Cú rất nhiều trường hợp và nhiều viễn cảnh phỏt triển để cõn nhắc. Cỏc mạng GSM hiện tại sử dụng cỏc chiến lược quy hoạch tần số và phỏt triển khỏc nhau. Rất nhiều nhà vận hành mạng sử dụng nhẩy tần cơ sở
truyền thống, trong khi cỏc mạng sử dụng lại một phần tần số (với nhẩy tần vụ tuyến RF) đang sử dụng rộng rói, đặc biệt trong khi phỏt triển mạng mới. Tuy nhiờn sự phõn tớch của phần này cú thểđược ỏp dụng đối với bất kỳ một mạng nào.
III.2.1. Chất lượng đường truyền GPRS.
Trước hết cần hiểu chất lượng của đường truyền cơ sở, nú giỳp ta hiểu chất lượng ở mức hệ thống. Thụng lượng đạt được phụ thuộc vào điều kiện đường vụ tuyến, trong cỏc điều kiện cú sự tỏc động của nhiễu và ồn giới hạn. Lợi ớch của thớch nghi đường truyền (LA) và lượng dư thừa tăng (IR) được nghiờn cứu với trường hợp nhảy tần và khụng nhảy tần.
Chất lượng này được nghiờn cứu theo cỏc tỉ lệ lỗi khối BLER và thụng lượng của mối khe thời gian theo cỏc sơ đồ mó hoỏ và giải mó khỏc nhau. Sự cải thiện dung lượng dữ liệu GPRS là dựa trờn sự tăng chất lượng đường truyền. Do đú, hiểu chất lượng mức đường truyền là rất quan trọng trước khi nghiờn cứu cỏc vấn đề về dung lượng mức hệ thống.
Cỏc mụ phỏng mức đường truyền được sử dụng để đỏnh giỏ chất lượng của lớp vật lý. Cỏc kết quả mức đường truyền này cú thểđược sử dụng như một đầu vào để
nghiờn cứu sõu hơn cỏc mụ phỏng mức mạng. Liờn kết là một kết nối một chiều giữa một bộ phỏt và một bộ thu. Một chuỗi mụ phỏng tổng quỏt được chỉ ra trong hỡnh 3.11. Chuỗi mụ phỏng được giả sử là theo phương phỏp điều chế nào đú (GMSK hoặc 8-PSK), mó kờnh, đỏnh giỏ kờnh và thuật toỏn bộ thu. Cỏc thụng số đầu vào là loại kờnh (vựng nụng thụn, thành thị,...), tốc độ di động, băng tần, sử dụng nhảy tần, mối quan hệ mức tớn hiệu trung bỡnh và mức nhiễu trung bỡnh (CIR) hoặc năng lượng trung bỡnh mỗi ký hiệu trờn cường độ nhiễu (Es/No). Cỏc thụng số đầu ra là cỏc tỉ lệ
lỗi bit kờnh trước khi giải mó (raw BER), thụng tin tỉ lệ lỗi bớt sau giải mó (BER), tỉ lệ
lỗi khối sau giải mó (BLER) và thụng lượng.
Hỡnh 3.11. Cấu trỳc tổng quỏt của chuỗi mụ phỏng mức đường truyền
Trong GSM, chất lượng MS và BTS tối thiểu được xỏc định trong giới hạn độ
nhạy bộ thu và CIR bộ thu tối thiểu cho một giỏ trị BLER tham chiếu. Trong phần tiếp theo sẽ trỡnh bày cỏc kết quả mụ phỏng mức đường truyền. Chỳ ý rằng cỏc kết qủa cú thể thay đổi phụ thuộc vào bộ thu và bộ phỏt.
Những kết quả mức đường truyền trỡnh bày ở đõy là đối với vựng nụng thụn, mụ hỡnh kờnh cho hệ GSM, giải tần mụ phỏng là 900Mhz. Nhưng rất nhiều kết quả
tương tựđạt được với giải tần 800Mhz. Đối với giải tần 1800 và 1900Mhz, cỏc kết quả
trờn cú thể dựng được khi chia cỏc tốc độ của trạm di động làm đụi (vỡ xử lý fading nhanh gấp 2 lần do bước súng chỉ là nửa bước súng cũ).
Cỏc kết quả mụ phỏng được chỉ trong trường hợp nhiễu và ồn giới hạn. Cỏc mụ phỏng bị giới hạn bởi nhiễu tương ứng với sự thiết lập phộp thử trạm di động trong trường hợp bị giới hạn bởi nhiễu theo đặc tớnh kỹ thuật GSM.
III.2.1.2. Sự suy yếu của tớn hiệu tần số vụ tuyến.
Tớn hiệu đồng hồ tham chiếu trong MS và BTS cú một sựồn pha do sự khụng hoàn hảo của bộ tổng hợp tần số. Ồn pha cộng vào ồn nhiễu và cú thể trở thành nguồn
ồn chớnh với giỏ trị C/I cao. Điều chế 8-PSK nhạy đối với ồn pha do khoảng cỏch giữa cỏc ký hiệu thấp.
Khi cỏc bộ khuếch đại cụng suất phỏt với đủ cụng suất, chỳng cú thể mất sự
tuyến tớnh, nghĩa là cỏc tớn hiệu phỏt bị mộo. Tại bộ thu, tớn hiệu mộo là một nguồn ồn khỏc khi cỏc giỏ trị C/I cao. Điều chế 8-PSK cú sự biến đổi biờn độ lớn, nghĩa là bộ
khuếch đại cụng suất phi tuyến sẽ làm mộo tớn hiệu nhiều hơn. Để trỏnh mộo tớn hiệu vượt quỏ mức cho phộp, 8-PSK được truyền với cụng suất thấp hơn 2 đến 4dB ỏp dụng cho MS do khuếch đại cụng suất phi tuyến kộm.
Cả hai ồn pha và khuếch đại cụng suất phi tuyến là sự khụng hoàn thiện của tớn hiệu tần số vụ tuyến, do đú làm giảm chất lượng tại giỏ trị C/I cao. Hỡnh 3.12 chỉ ra BLER GPRS với sự suy giảm RF và khụng cú sự suy giảm RF.
Cỏc kết quả mụ phỏng trong hỡnh 3.12 cú phổồn pha cho BTS và MS và kếm bộ nhớ hơn mụ hỡnh khuếch đại cụng suất phi tuyến. Tất cả cỏc kết quả chất lượng mức đường truyền trong phần này đề cập đến ảnh hưởng của sự suy giảm RF.
Hỡnh 3.12: Ảnh hưởng của sự suy giảm RF trong chất lượng đường truyền
III.2.1.3. Chất lượng bị can nhiễu hữu hạn.
Đường truyền vụ tuyến là can nhiễu hữu hạn khi cỏc mức nhiễu cao hơn mức nhạy của bộ thu. Hầu hết cỏc mạng là can nhiễu hữu hạn vỡ sử dụng lại cỏc tần số
giống nhau trong cỏc cell khỏc nhau để sử dụng hiệu quả phổ.
Một mạng bị can nhiễu sẽ bị giới hạn về dung lượng, nghĩa là mức nhiễu là đạt mức cỏc giới hạn của mạng vềảnh hưởng phổ. Mặt khỏc, cỏc mạng bị giới hạn bởi ồn bị coi như giới hạn vựng phủ, nghĩa là mạng cú giới hạn phạm vi cell chứ khụng phải cỏc giới hạn hiệu suất phổ.
Cỏc đầu cuối chuyển động nhanh.
Trong trường hợp MS trong một phương tiện chuyển động nhanh (250- 300km/h) giống như trờn tầu cao tốc, cú một sự ảnh hưởng trong chất lượng đường truyền. Pha của tớn hiệu thay đối rất nhanh do hiệu ứng Doppler vỡ vậy nú khụng thể cú một giỏ trị khụng đổi trong suốt khoảng thời gian truy nhập một cụm. Lỗi pha cú thể
làm bộ thu tỏch một vài bit lỗi độc lập với tỉ lệ tớn trờn tạp thu được, gõy ra một tỉ lệ lỗi BER (xem hỡnh 3.13). Sử dụng phương phỏp mó hoỏ cực đại GPRS bị giới hạn đối với CS-1-3, trong khi CS-3 vẫn cũn ảnh hưởng từ tỉ lệ lỗi khối cao. Tớn hiệu điều chế 8- PSK bịảnh hưởng nhiều hơn từ nhiễu pha.
Hỡnh 3.13. BER đối với CS1 đến CS4 với cỏc đầu cuối chuyển động nhanh. III.2.2. Quản lý tài nguyờn vụ tuyến.
III.2.2.1. Điều khiển tài nguyờn vụ tuyến của hệ tớch hợp GSM/GPRS.
Một kết nối vụ tuyến (Um) là tổ hợp giữa MS và BTS. Cỏc kờnh vụ tuyến FDMA và TDMA được sử dụng để tạo ra một kết nối giữa MS và BTS. Tài nguyờn của cỏc kờnh vật lý đơn lẻ trong GSM/GPRS được diễn tả trong hỡnh 3.14.
Cỏc kờnh CS được dành cho truyền dẫn thoại. Cỏc kờnh R được dành cho truyền dẫn dữ liệu gúi. Cỏc kờnh SW là cỏc kờnh chung, cú thể được chuyển mạch từ
dữ liệu gúi đến kờnh thoại phụ thuộc vào số người dựng và data. Trong cỏc kờnh SW người sử dụng thoại được ưu tiờn hơn ngưũi sử dụng dữ liệu. Do đú, khi tất cả cỏc tài nguyờn thoại được sử dụng, người sử dụng thoại cú thểưu tiờn cỏc kờnh SW.
Trong mạng GPRS, dung lượng của Cell cho truyền dẫn dữ liệu gúi khụng chỉ
phụ thuộc vào tài nguyờn dữ liệu được cấp phỏt mà cũn phụ thuộc vào số kờnh thoại yờu cầu và cỏc TS của chỳng. Tài nguyờn dữ liệu gúi được ấn định đến tất cả người sử
dụng dữ liệu được phục vụ trong một cell. Nếu số lượng ngưũi sử dụng thoại khụng vượt qỳa số TS dành cho thoại, số TS được ấn định đến một người dựng dữ liệu (NT) cú thểđược ước lượng như sau: