1. 2 Khái niệm HSDPA
2.4. Nguyên lý hoạt động của các kênh truyền HSDPA
Thích ứng liên kết là hoạt động thường xuyên trong khoảng thời gian 2ms với
kênh HS-DSCH. Khi đưa quyết định sắp xếp, MAC-hs trong Node B sẽ quyết định mức điều chế và mã hóa để phát, sự điều chỉnh kết nối dựa trên CQI được gửi lên bởi thiết bị đầu cuối.Thích ứng liên kết sẽ việc điều khiển công suất trong mạng được linh hoạt hơn. Việc điều khiển công suất đường xuống này được thực hiện trong một dải công suất không lớn lắm để tránh được hiện tượng gần- xa của tín hiệu với cùng một nguồn phát: đường lên ta có thể sử dụng một dải lớn khoảng 71 dB hoặc hơn nhưng đối với đường xuống dải công suất chỉ dao động từ 10 dB – 15dB.
Hoạt động ở lớp vật lý của HSDPA được mô tả qua các bước như sau, các bước này được thực hiện đối với một người dùng cũng giống với nhiều người dùng, bắt đầu bằng việc cấu hình kênh HS-DSCH và dữ liệu từ bộ đệm ở Node B:
Tại bộ đệm ở Node B cứ mỗi 2ms sẽ thực hiện việc lên lịch cho mỗi dữ liệu người dùng: tình trạng kênh, trạng thái bộ đệm, thời gian đối với lần truyền dẫn cuối cùng, các số liệu truyền dẫn lại…
Tại một thời điểm TTI thì chỉ có một thiết bị đầu cuối được phục vụ. Node B sẽ cấu hình các thông số cần thiết cho HS-DSCH: số lượng mã, điều chế và giới hạn dung lượng đầu cuối.
Node B sẽ phát đi hai khe HS-SCCH trước khi phát HS-DSCH tương ứng. Việc lựa chọn HS-SCCH nào được truyền là ngẫu nhiên (đối với trường hợp tại Node B được cấu hình nhiều kênh HS-SCCH). Giả sử trường hợp chưa có thông tin về thiết bị đầu cuối ở kênh HS-DSCH trước đó
Thiết bị giám sát thiết bị đầu cuối, sẽ gửi kênh HS-SCCH đến thiết bị các thiết bị đầu cuối trong ô (ban đầu kênh này chưa có thông tin chính xác về
Sinh viên thực hiện: Phạm Phú Thảo Trang 41
thiết bị) song chỉ có thiết bị có ID cấu hình trong HS-SCCH sẽ giải mã kênh này. Thiết bị đầu cuối sẽ giải mã phần thứ nhất của HS-SCCH và đưa vào bộ đệm những mã cần thiết cho kênh HS-DSCH sẽ chuyển tới.
Sau khi nhận được những dữ liệu HS-DSCH gửi tới từ việc giải mã phần một HS-SCCH, thiết bị sẽ đồng thời giải mã tiếp phần hai của kênh HS-SCCH để xác định các dữ liệu cho quá trình ARQ, và xem xét liên kết với dữ liệu nhận được trong bộ đệm.
Trong trường hợp mạng được nâng cấp lên phiên bản 6, và trong kênh HS- PDCCH được cấu hình hai từ mã PRE/ POST trong trường ACK/ NACK thì thiết bị sẽ giải mã từ mã PRE, với điều kiện là thiết bị đầu cuối chưa có tập tin được truyền đến trước đó. Rồi thực hiện giải mã dữ liệu mang trên kênh HS-DSCH.
Thiết bị sau khi đã nhận được dữ liệu mang trên kênh HS-DSCH thì nó sẽ gửi lên thông tin ACK/ NACK báo hiệu cho trạm gốc biết thông qua HS- DPCCH (hoặc là DPCCH/ DPDCH). Việc quyết định gửi ACK hay NACK được thiết bị đánh giá thông qua CRC được gửi đến trước đó.
Nếu trạm vẫn tiếp tục gửi dữ liệu cho thiết bị đầu cuối trong những TTI tiếp theo thì thiết bị vẫn sẽ được nhận những thông tin về gói dữ liệu tiếp theo qua kênh HS-SCCH đã được phục vụ trước đấy.
Nếu ô được cấu hình ở phiên bản 6 thì thiết bị sẽ giải mã thêm từ mã POST trong trường ACK/ NACK.
Sinh viên thực hiện: Phạm Phú Thảo Trang 42
Hình 2.18: Quy trình hoạt động của HSDPA trong trường hợp PRE/ POST. Trong hoạt động của HSDPA luôn có sự đồng bộ giữa gói tin và thiết bị đầu cuối. Song về phía mạng, khi có quá trình truyền phát lại gói tin thì sẽ mất đi tính đồng bộ. Điều này cho phép bộ lập lịch hoạt động một cách tự do so với bộ truyền phát ARQ.
2.5 Kết luận
HSDPA được bổ sung thêm các chức năng MAC-hs tại cả NodeB và ở phía người dùng, nhằm hỗ trợ cho quá trình truyền lại HARQ trong kiến trúc RRM.
Kênh truyền chia sẻ tốc độ cao: HS-DSCH mang dữ liệu người dùng, HS-SCCH mang những thông số cần thiết để thiết bị đầu cuối có thể giải mã thông tin từ kênh HS-DSCH. Đặc biệt trong các kênh truyền từ đường xuống không hỗ trợ việc điều khiển công suất, nhằm xác định công suất phát từ trạm xuống thiết bị đầu cuối. HSDPA sử dụng yếu tố về chất lượng kênh truyền CQI được gửi từ thiết bị lên trạm gốc qua kênh HS-DPCCH. Căn cứ vào chỉ số CQI này mà trạm gốc sẽ quyết định số mã cấp phát, mức điều chế… đề điều chế dữ liệu gửi xuống cho thiết bị, đây là kỹ thuật thay thế cho điều khiển công suất, được gọi là kỹ thuật điều chế đa mã thích ứng liên kết.
Để nhận biết kết quả quá trình gửi nhận bản tin, thiết bị sẽ gửi lên trạm bản tin ACK/ NACK báo cho trạm gốc biết về kết quả nhận được gói tin. Nếu chẳng may gói tin bị mất mát hay có sai khác thì quá trình HARQ tại trạm sẽ giúp thiết bị nhận được đúng gói tin bị mất hoặc bị sai.
Các kênh truyền này được truyền đi một cách liên tục trong khoảng thời gian rất ngắn TTI = 2ms, với khoảng thời gian ngắn này giúp cho việc truyền tải gói tin gần như không bị gián đoạn và việc phân bổ tài nguyên vô tuyến cho các thiết bị đầu cuối trở nên tối ưu hơn so với các công nghệ truyền gói tin khác trước đây.
Sinh viên thực hiện: Phạm Phú Thảo Trang 43
Chương ba
CÁC DỊCH VỤ TRIỂN KHAI TRÊN NỀN HSDPA 3.1. Dung lượng của thiết bị đầu cuối hỗ trợ HSDPA
Tính năng hỗ trợ HSDPA của thiết bị đầu cuối là ngẫu nhiên, phụ thuộc vào
việc cấu hình cho trạm gốc hỗ trợ cho thiết bị HSDPA chạy ở loại nào, đồng thời phụ thuộc vào thiết bị được chế tạo theo chuẩn HSDPA nào. Việc hỗ trợ cho HSDPA nào chỉ khác nhau ở tốc độ đỉnh 1Mbps – 14.4Mbps. Khả năng hỗ trợ cho HSDPA là độc lập với phiên bản 99, điều này có nghĩa là nếu HSDPA đã được cấu hình trong NodeB và thiết bị đầu cuối, thì nếu thiết bị đi ra khỏi vùng phủ của HSDPA thì thiết bị tự động chuyển xuống chạy ở chế độ của phiên bản 99 sủ dụng các thiết lập của kênh DCH là 32, 64, 128, hoặc là 384Kbps, thông thường thì DCH sẽ được cấu hình ở 384 Kbps.
Bảng 3.1 là danh mục các thiết bị đầu cuối hỗ trợ HSDPA, sự khác biệt giữa các lớp loại thiết bị là mức điều chế được dùng cho thiết bị đó: QPSK, hay 16QAM, các chỉ số về thời gian TTI: các thiết bị chạy ở mức TTI 1 sẽ có tốc độ cao hơn so với thiết bị chạy với TTI cao. Ngoài ra là chức năng bộ đệm là nguyên tắc nữa để xác định tốc độ đỉnh của HSDPA
Bảng 3.1: Danh mục thiết bị HSDPA. Ta có thể tính dung lượng theo cách như sau:
Theo UTMS, mỗi khe sẽ có số lượng bit truyền là 2560 chip ( tốc độ chip là tốc độ của một xung trải phổ trực tiếp được sử dụng trong kỹ thuật ghép kênh CDMA, tốc độ chip của mã là số xung mỗi giây mà tại đó các mã được truyền tới
Sinh viên thực hiện: Phạm Phú Thảo Trang 44
hoặc nhận được). Trong HSDPA mỗi TTI 2ms có 3 khe, vì vậy sẽ có tổng cộng 7680 chip.
Với mức điều chế QPSK có 2 bit/ symbol. Ta suy ra 7680*2 = 15360 chip/ 2ms Với 1s, cùng với hệ số trải phổ SF = 16 ta có:
(15360*1000)/ (2*16) = 480 Kbps.
Thiết bị đầu cuối sử dụng 15 mã điều chế QPSK sẽ nhận được: 480*15 = 7,2 Mbps
Tương tự nếu sử dụng điều chế 16QAM sẽ có 4bit/ symbol thì dung lượng nhận được:
7,2 Mbps * 2 = 14.4Mbps.
Ngoài mức điều chế tốc độ đỉnh còn phụ thuộc vào tốc độ mã hóa turbo, bên cạnh độ rộng của bộ đệm dữ liệu tại RLC cũng quyết định đến dung lượng của thiết bị.
Bảng 3.2: Độ rộng bộ đệm RLC ứng với từng thể loại HSDPA.
3.2 Các dịch vụ triển khai trên nền HSDPA
HSDPA phù hợp với nhiều loại dịch trên băng tần được cấp phép của
WCDMA, tùy theo mức độ phát triển công nghệ của từng nước và nhu cầu của thị trường mà một số dịch vụ trở nên khả dụng tại mỗi quốc gia. Tại Việt Nam, các nhà mạng đã triển khai HSDPA: Mobifone, Vinaphone, Viettel, chú trọng triển khai một số dịch vụ sau
3.2.1. Duyệt Web (Web Browsing):
Người dùng có thể truy cập thông tin và giải trí, bao gồm cả các ứng dụng không dây (Wireless Application Protocol – WAP) thông qua điện thoại di động hoặc máy tính xách tay. Thời gian đáp ứng của dịch vụ phải nhanh chóng. Đây là cách duyệt web mới. Người dùng đã quen dùng với việc duyệt web thông qua các kết ADSL hoặc Wifi và họ hài lòng với cách kết nối này hơn. Song vấn đề ở nếu người dùng sử dụng thiết bị cầm tay khi muốn duyệt web trước đây thường không
Sinh viên thực hiện: Phạm Phú Thảo Trang 45
hài lòng với tốc độ của GPRS, EGPRS mang lại. Nhưng khi HSDPA ra đời dường như người dùng cảm thấy hài lòng hơn với dịch vụ này tại những nơi không có đường truyền ADSL hay Wifi.
Biều đồ 3.3: Mức độ hài lòng đối với kết nối của HSDPA.
Biểu đồ 3.4: Mức độ hài lòng đối với kết nối EGPRS
Với phương pháp kết nối nhanh chóng này dường như đã dáp ứng nhu cầu trực tuyến thường xuyên của người dùng trên các trang mạng xã hội hiện nay với các ứng dụng mobile weblog.
3.2.2. Truyền hình di động (Moblie TV – Streaming)
Dịch vụ này cho phép người dùng xem được các kênh truyền hình: tin tức, giải trí, có thể là các đoạn phim, âm nhạc, video. Các ứng dụng này ngốn một băng thông rất lớn, và yêu cầu tốc độ dữ liệu phải được duy trì ổn định. Để cung cấp chất lượng ổn định cho các thiết bị các nhà dịch vụ sẽ sử dụng các bộ mã hóa (codec) video mới phù hợp có tốc độ 32 Kbps – 128Kbps tùy thuộc vào từng nội dung, hầu hết các nội dung 64Kbps là đủ mang lại chất lượng tốt với bộ codec H.264. Với tốc độ này thì WCMDA hoàn toàn có thể đáp ứng được, song HSDPA mang lại khả năng cung cấp các video với tốc độ bit cao đến cho người dung Hiện tại các dịch
Sinh viên thực hiện: Phạm Phú Thảo Trang 46
này được phân phối thông qua các kết nối trực tiếp điểm – điểm, trong tương lai các dịch vụ này sẽ được cung cấp qua một bên thứ ba theo phương thức phát sóng đa phương tiện và đa dịch vụ (Multimedia Broadcast and Multi-cast Service – MBMS).
Trong những năm triển khai tại Việt Nam, các dịch vụ xem video trên thiết bị di động chưa phát huy được thế mạnh của minh vì một số lý do chủ quan.
3.2.3. Push Email
Dịch vụ Push Email có thể xem như là một trong những dịch vụ mang lại nhiều lợi nhuận nhất cho nhà cung cấp dịch vụ và người dùng. Nó cho phép người dùng sử dụng email ngay trên thiết bị cầm tay của mình thay vì phải sử dụng máy tính xách tay hay PC mới có thể sử dụng Email. Dịch vụ này đòi hỏi người dùng phải có một IP mở thường xuyên.
Đặc điểm của dịch vụ này là nhà cung cấp dịch vụ sẽ đóng vai trò là server mail thứ cấp cho người dùng. Khi người dùng có email tới thì nhà cung cấp sẽ giữ Email của người dùng và gửi đến thiết bị người dùng một tin nhắn về nội dung tiêu đề của Email. Sau đó người dùng mới đưa ra quyết định có tải về nội dung của Email này hay không. Thời gian giữ email, và liên hệ với thiết bị đầu cuối và server mail ngắn và chiếm một phần tần số nhỏ. Tin nhắn được lưu giữ trên kênh RACH/ FACH, trong khi nội dung của Email được chuyển đi trên kênh HS-DSCH.
Biều đồ 3.5: Quan hệ giữa mức tiêu thụ năng lượng và thời gian của Push Email. tmail: thời gian thông báoEmail = 2s.
talive: thời gian giữ cho tin nhắn tiếp nhận = 2ms.
t1: thời gian hẹn giờ phát DCH = 2-10ms. t2: thời gian phát cho FACH = 2-10 ms. IDCH: công suất tiêu thụ DCH = 250 mA.
Sinh viên thực hiện: Phạm Phú Thảo Trang 47
IFACH: công suất tiêu thụ của FACH = 125 mA IPCH: công suất tiêu thụ của PCH = 3mA
3.2.4. Truy cập băng thông rộng không dây (Wireless broadband access)
Tại Việt Nam đây là dịch vụ chiếm ưu thế hơn hẳn so với các dịch vụ khác được biết tên gọi Mobile Internet dùng cho các máy điện thoại di động có hỗ trợ chuẩn 3G, hoặc là các USB có gắn sim 3G: Dcom 3G của Viettel, ezCom của Vinaphone, Fastconnect của Mobifone.
Hình 3.1: Thiết bị USB 3G Dcom của Viettel
Đặc điểm của loại dịch vụ này giúp người dùng truy cập Internet từ các máy tính xách tay hoặc máy tính để bàn với tốc độ cao ngang bằng với tốc độ của đường truyền Internet, tại Viêt Nam các thiết bị này hỗ trợ các tốc độ 3,6 Mbps và 7,2Mbps. Người sử dụng có thể truy cập Internet tại bất kỳ nơi nào có phủ sóng di động.
3.3. Kết luận
HSDPA dường như đã mở ra cuộc cạnh tranh giữa mạng thông tin di động và
mạng máy tính, nhưng kết quả của cuộc cạnh tranh này đều mang lại lợi ích cho người dùng là giúp con người kết nối mọi lúc mọi nơi. Trong tương lai nhà mạng đang đưa ra các phương án hội tụ giữa mạng thông tin lại với nhau tạo ra một mạng thông tin duy nhất có khả năng đáp ứng mọi nhu cầu của người dùng.
Tại Việt Nam một quốc gia có tốc độ phát triển công nghệ thông tin với tốc độ cao việc cung cấp các dịch vụ trên nền HSDPA đều đã hiện diện xong việc người dùng chưa sử dụng hết tiện ích của nó cũng có vài lí do khách quan của nó. Nhưng chúng ta không thể phụ nhận được những lợi ích mà công nghệ này mang lại.
Sinh viên thực hiện: Phạm Phú Thảo Trang 48
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]Ajay R Mishra, Advanced Cellular Network Planning And Optimisation
2G/2.5G/3G…Evolution to 4G, John Wiley &Sons, 2007, pp 467-480.
[2] Borko Furhut, Syed A.Ahson, HSDPA/ HSUPA Handbook, CRC Press, 2011. [3] Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld and Per Beming, 3G HSPA and LTE for Mobile Broadband, Elsevier, first edition, 2007, Great Britain.
[4] Harri Holma, Annti Toskala (Editors), HSDPA/HSUPA for UMTS: High Speed Radio Access for Mobilde Communication, John Wiley &Sons, first edition, 2006. [5] Heikki Kaaranen, Ari Ahtiainen, Lauri Laitinen, Siamäk Naghian, Valtteri Niemi, UMTS Networks: Architecture, Mobility and Services, John Wiley &Sons, second edition, 2005.
[6] T.S Nguyễn Phạm Anh Dũng, bài giảng Giới thiệu công nghệ 3G WCDMA