GIAO TRONG QUẢN Lí TÀI NGUYấN Vễ TUYẾN.
3.1 Giới thiệu chung quản lý tài nguyờn vụ tuyến trong hệ thốngWCDMA.
3.1.1 Mục đớch chung của quản lý tài nguyờn vụ tuyến
Việc quản lý tài nguyờn vụ tuyến (RRM) trong mạng di động 3G cú nhiệm vụ cải thiện việc sử dụng nguồn tài nguyờn vụ tuyến. Cỏc mục đớch của cụng việc quản lý tài nguyờn vụ tuyến RRM cú thể túm tắt như sau :
• Đảm bảo QoS cho cỏc dịch vụ khỏc nhau.
• Duy trỡ vựng phủ súng đó được hoạch định.
• Tối ưu dung lượng hệ thống.
Trong cỏc mạng 3G, việc phõn bố tài nguyờn và định cỡ quỏ tải của mạng khụng cũn khả thi nữa do cỏc nhu cầu khụng dự đoỏn trước và cỏc yờu cầu khỏc nhau của cỏc dịch vụ khỏc nhau. Vỡ thế, quản lý tài nguyờn bao gồm 2 phần : Đặt cấu hỡnh và đặt lại cấu hỡnh tài nguyờn vụ tuyến.
• Việc đặt cấu hỡnh tài nguyờn vụ tuyến cú nhiệm vụ phõn phỏt nguồn tài nguyờn một cỏch hợp lý cho cỏc yờu cầu mới đang đưa đến hệ thống để cho mạng khụng bị quỏ tải và duy trỡ tớnh ổn định. Tuy nhiờn, nghẽn cú thể xuất hiện trong mạng 3G vỡ sự di chuyển của người sử dụng.
• Việc đặt lại cấu hỡnh cú nhiệm vụ cấp phỏt lại nguồn tài nguyờn trong phạm vi của mạng khi hiện tượng nghẽn bắt đầu xuất hiện. Chức năng này cú nhiệm vụ đưa hệ thống bị quỏ tải trở về lưu lượng tải mục tiờu một cỏch nhanh chúng và cú thể điều khiển được.
3.1.2. Cỏc chức năng của quản lý tài nguyờn vụ tuyến RRM.
Quản lý nguồn tài nguyờn vụ tuyến cú thể chia thành cỏc chức năng : Điều khiển cụng suất, chuyển giao, điều khiển thu nhận, điều khiển tải và lập lịch cho gúi tin.
Hỡnh 3-1 chỉ ra cỏc vị trớ điển hỡnh của cỏc chức năng RRM trong phạm vi của một mạng WCDMA.
Hỡnh 3- Cỏc vị trớ điển hỡnh của cỏc chức năng RRM trong mạng WCDMA
a. Điều khiển cụng suất.
Điều khiển cụng suất là một cụng việc quan trọng trong tất cả cỏc hệ thống di động vỡ vần để tuổi thọ của pin và cỏc lý do an toàn, nhưng trong cỏc hệ thống CDMA, điều khiển cụng suất là cần thiết bởi vỡ đặc điểm giới hạn nhiễu của CDMA. Trong cỏc hệ thống GSM, chỉ ỏp dụng điều khiển cụng suất chậm (tần số xấp xỉ 2Hz). Trong IS-95, điều khiển cụng suất nhanh với tần số 800Khz được hỗ trợ ở đường lờn, nhưng trờn đường xuống, một vũng điều khiển cụng suất tương đối chậm (xấp xỉ 50Hz) điều khiển cụng suất truyền. Trong WCDMA, điều khiển cụng suất nhanh với tần số 1,5KHz được sử dụng trờn cả đường lờn và đường xuống. Điều khiển cụng suất nhanh khộp kớn là một vấn đề quan trọng của hệ thống WCDMA.
b. Điều khiển chuyển giao.
Chuyển giao là một phần quan trọng của hệ thống thụng ti di động tế bào. Sự di chuyển gõy ra sự biến đổi chất lượng liờn kết và cỏc mức nhiễu trong cỏc hệ thống tế bào, yờu cầu khi một người sử dụng cụ thể thay đổi trạm gốc phục vụ nú. Sự thay đổi này được gọi là chuyển giao.
c. Điều khiển thu nạp.
Nếu tải giao diện vụ tuyến được cho phộp tăng lờn một cỏch liờn tục, vựng phủ súng của cell bị giảm đi dưới giỏ trị đó hoạch định (gọi là “cell breathing”), và QoS của cỏc kết nối đang tồn tại khụng thể đảm bảo. Nguyờn nhõn của hiệu ứng “cell breathing” là vỡ đặc điểm giới hạn nhiễu của cỏc hệ thống CDMA. Vỡ thế, trước khi thu nhận một kết nối mới, điều khiển thu nạp cần kiểm tra xem việc nhận kết nối mới sẽ khụng ảnh hưởng đến vựng phủ súng hoặc QoS của cỏc kết nối đang hoạt động. Điều khiển thu nạp chấp nhận hay từ chối yờu cầu thiết lập một bộ mang truy nhập vụ tuyến trong mạng truy nhập vụ tuyến. Chức năng điều khiển thu nạp được đặt trong bộ điều khiển mạng vụ tuyến RNC, nơi mà lưu giữ thụng tin vể tải của một số cell. Thuật toỏn điều khiển thu nạp tớnh toỏn việc tải tăng lờn mà do sự thiết lập thờm vật mang sẽ gõy ra trong mạng truy nhập vụ tuyến. Việc tớnh toỏn tải được ỏp dụng cho cả đường lờn và đường xuống. Bộ mang yờu cầu cú thể được chấp nhận chỉ khi điều khiển thu nạp trong cả 2 chiều chấp nhận, nếu khụng thỡ nú bị từ chối bởi vỡ nhiễu quỏ mức cú thể tăng thờm trong mạng.
Nhỡn chung cỏc chiến lược điều khiển thu nạp cú thể chia thành hai loại: chiến lược điểu khiển thu nạp dựa vào cụng suất băng rộng và chiến lược điều khiển thu nạp dựa vào thụng lượng.
Người sử dụng mới khụng được chấp nhận nếu mức nhiễu tổng thể mới tạo ra cao hơn giỏ trị mức ngưỡng Ithreshold:
+ Từ chối : Itotal-old + ∆I > Ithreshold (3.1) + Chấp nhận : Itotal-old + ∆I < Ithreshold
Giỏ trị ngưỡng giống với độ tăng nhiễu đường lờn lớn nhất và cú thể được thiết lập bởi việc quy hoạch mạng vụ tuyến.
Hỡnh 3- Đường cong tải
Trong chiến lược điều khiển thu nạp dựa vào thụng lượng, người sử dụng mới khụng được thu nhận truy nhập vào mạng vụ tuyến nếu toàn bộ tải mới gõy ra cao hơn giỏ trị ngưỡng:
+Từ chối : ηtotal-old + ∆I > ηthreshold
+Chấp nhận : ηtotal-old + ∆I < ηthreshold (3.2)
Chỳ ý rằng việc điều khiển thu nạp được ỏp dụng một cỏch tỏch biệt trờn cả đường lờn và đường xuống, và ở mỗi hướng cú thể sử dụng cỏc chiến lược điều khiển thu nạp khỏc nhau.
d. Điều khiển tải (điểu khiển nghẽn).
Một cụng cụ quan trọng của chức năng quản lý nguồn tài nguyờn vụ tuyến là đảm bảo cho hệ thống khụng bị quỏ tải và duy trỡ tớnh ổn định. Nếu hệ thống được quy hoạch một cỏch hợp lý, và cụng việc điều khiển thu nạp hoạt động tốt, cỏc tỡnh huống quỏ tải sẽ bị loại trừ. Tuy nhiờn, trong mạng di động, sự quỏ tải ở một nơi nào đú là khụng thể trỏnh khỏi vỡ cỏc tài nguyờn vụ tuyến được ấn định trước trong mạng. Khi quỏ tải được xử lý bởi điều khiển tải, hay cũn gọi là điều khiển nghẽn, hoạt động điều khiển này sẽ trả lại cho hệ thống tải mục tiờu, được vạch ra trong quỏ trỡnh quy hoạch mạng một cỏch nhanh chúng và cú khả năng điều khiển được. Cỏc hoạt động điều khiển tải để làm giảm hay cõn bằng tải được liệt kờ như sau:
•Từ chối cỏc lệnh cụng suất tới trờn đường xuống nhận từ MS.
•Giảm chỉ tiờu Eb/I0 đường lờn sử dụng bởi điều khiển cụng suất nhanh đường lờn.
•Thay đổi kớch cỡ của miền chuyển giao mềm để phục vụ nhiều người sử dụng hơn.
•Chuyển giao tới súng mang WCDMA khỏc (mạng UMTS khỏc hay mạng GSM).
•Giảm thụng lượng của lưu lượng dữ liệu gúi (cỏc dữ liệu phi thời gian thực).
•Ngắt cỏc cuộc gọi trờn một đường điều khiển.
Hai hoạt động đầu tiờn là cỏc hoạt động nhanh được thực hiện bờn trong BS. Cỏc hoạt động này cú thể diễn ra trong một khe thời gian, nghĩa là với một tần số 1,5KHz, cung cấp một quyền ưu tiờn cho cỏc dịch vụ khỏc nhau. Hoạt động thứ 3 thay đổi kớch cỡ của miền chuyển giao mềm cú một lợi ớch đặc biệt đối với mạng giới hạn đường xuống.
Cỏc phương phỏp điều khiển tải khỏc thỡ chậm hơn. Chuyển giao bờn trong băng tần và chuyển giao bờn trong hệ thống cú thể khắc phục được hiện tượng quỏ tải bằng cỏch cõn bằng tải. Hoạt động cuối cựng là ngắt cỏc người sử dụng dịch vụ thời gian thực (như là thoại hay dữ liệu chuyển mạch kờnh) để giảm tải. Hoạt động này chỉ được sử dụng chỉ khi tải của toàn bộ mạng vẫn rất lớn thậm chớ sau khi cỏc hoạt động điều khiển tải khỏc vừa cú tỏc dụng để giảm quỏ tải. Giao diện vụ tuyến WCDMA và yờu cầu tăng của lưu lượng phi thời gian thực trong mạng 3G đem lại nhiều sự lựa chọn cỏc hoạt động khả thi để điều khiển tỡnh huống quỏ tải, và vỡ thế nhu cầu cắt những người sử dụng dịch vụ thời gian thực để giảm quỏ tải rất hiếm xảy ra.
3.2 Điều khiển cụng suất
3.2.1 Giới thiệu chung
Mục tiờu của việc sử dụng điều khiển cụng suất là khỏc nhau trờn đường lờn và đường xuống. Cỏc mục tiờu của điều khiển cụng suất cú thể túm tắt như sau :
• Khắc phục hiệu ứng gần-xa trờn đường lờn.
• Tối ưu dung lượng hệ thống bằng việc điều khiển nhiễu.
• Làm tăng tối đa tuổi thọ pin của đầu cuối di động.
Hỡnh 3-3 chỉ ra hiệu ứng gần-xa trờn đường lờn. Tớn hiệu từ cỏc MS khỏc nhau được truyền đi trong cựng băng tần một cỏch đồng thời trong cỏc hệ thống WCDMA. Khụng cú điều khiển cụng suất, tớn hiệu đến từ MS gần với BS nhất cú thể chặn cỏc tớn hiệu từ cỏc MS khỏc cỏch xa BS hơn. Trong tỡnh huống xấu nhất, một MS cú cụng suất quỏ lớn cú thể chặn toàn bộ một cell. Giải phỏp là phải ỏp dụng điều khiển cụng suất để đảm bảo rằng cỏc tớn hiệu đến từ cỏc đầu cuối khỏc nhau cú cựng cụng suất hay cú cựng tỷ số tớn hiệu trờn nhiễu (SIR) khi chỳng đến BS.
Hỡnh 3- Hiệu ứng gần-xa (điều khiển cụng suất trờn đường lờn)
Trờn đường xuống, khụng cú hiệu ứng gần-xa do mụ hỡnh một-tới-nhiều. Điều khiển cụng suất cú nhiệm vụ bự nhiễu bờn trong cell gõy ra bởi cỏc trạm di động, đặc biệt là nhiễu gần biờn giới của của cỏc cell này (được chỉ ra trong hỡnh 3-4). Hơn thế nữa, điều khiển cụng suất trờn đường xuống cú nhiệm vụ làm giảm thiểu toàn bộ nhiễu bằng cỏch giữ QoS tại mức giỏ trị mục tiờu.
Hỡnh 3- Bự nhiễu bờn trong cell (điều khiển cụng suất ở đường xuống)
Trong hỡnh 3-4, MS2 phải chịu nhiều nhiễu bờn trong cell hơn MS1. Vỡ thế để đỏp ứng mục tiờu chất lượng giống nhau, cần nhiều năng lượng cấp phỏt cho cho cỏc kờnh đường xuống giữa BS và MS2.
Cú 3 kiểu điều khiển cụng suất trong cỏc hệ thống WCDMA : Điều khiển cụng suất vũng mở, điều khiển cụng suất vũng kớn, và điều khiển cụng suất vũng bờn ngoài.