4.4 Một số vấn đề của quản lý tài nguyên vô tuyến
4.4.3 Lập biểu gói trong WCDMA
4.4.3.2 Phân loại các thuật toán lập biểu gói
Chức năng lập biểu gói là phân chia dung lượng giao diện vô tuyến khả dụng giữa các người sử dụng gói. Bộ lập biểu gói có thể quyết định các tốc độ bit được phân bổ và thời gian phân bổ. Trong WCDMA điều này có thể thực hiện bằng hai cách, theo mã hay theo thời gian (hình 4.4).
Hình 4.4 Các nguyên tắc lập biểu phân chia theo thời gian và mã
Trong phương pháp phân chia theo mã nhiều người sử dụng đồng thời có thể có kênh tốc độ bit thấp. Khi số người muốn có dung lượng tăng, tốc độ bit có thể phân bổ cho một người sử dụng sẽ giảm. Trong phân chia theo thời gian phân biểu dung lượng được dành cho một người hay một số ít người theo từng thời điểm. Như vậy người sử dụng có thể có tốc độ bit rất cao nhưng chỉ có thể sử dụng nó trong thời gian ngắn. Trong WCDMA độ phân giải thời gian cao nhất là một khung 10ms. Khi số người sử dụng tăng ở phương pháp phân chia theo thời gian, mỗi người sử dụng phải đợi truyền dẫn lâu hơn.
a. Lập biểu phân chia theo thời gian
Khi bộ lập biểu phân chia theo thời gian phân bổ các tốc độ bit gói, cần xét đến hiệu năng vô tuyến. Thông thường các tốc độ bit cao đòi hỏi ít năng lượng bit hơn, vì thế phân chia theo thời gian có ưu điểm là Eb/N0 thấp hơn.
Vì tốc độ bit cao hơn ở phương pháp phân chia theo thời gian, nên trễ trung bình ngắn hơn so với phương pháp phân chia theo mã. Ngoài việc tỷ số Eb/N0 thấp hơn, trễ ngắn hơn là một lý do khác để sử dụng lập biểu phân chia theo thời gian.
Một nhược điểm của phương pháp phân chia theo thời gian là thời gian truyền dẫn ngắn. Việc thiết lập và giải phóng kết nối đòi hỏi thời gian thậm chí đến vài khung. Trong thời gian này các tài nguyên vô tuyến của BS (các đơn vị kênh) được gắn đến một kết nối không ở trạng thái sử dụng tích cực đồng thời các mã trải phổ được dành trước. Ngoài ra các kết nối trên đoạn Iub cũng phải được thiết lập. Như vậy số phần trăm thời gian mà các tài nguyên vật lý không được sử dụng cao hơn ở lập biểu theo mã.
Việc sử dụng phân bổ theo thời gian bị hạn chế bởi dải tốc độ bit cao do hạn chế công suất của MS. Trên đường xuống không cần giới hạn như vậy.
Ngoài ra cũng cần xét đến tốc độ bit cực đại mà MS có thể hỗ trợ khi phân bổ tốc độ bit. Cũng cần lưu ý rằng lập biểu phân chia theo thời gian sử dụng
các tốc độ bit cao và tạo ra lưu lượng dạng cụm, điều này dẫn đến sự thay đổi cao ở các mức nhiễu so với lập biểu phân chia theo mã.
Thông thường lập biểu phân chia theo thời gian được sử dụng với các kênh dùng chung nhưng cũng có thể được sử dụng với các kênh riêng. Phân bổ tốc độ bit bằng các kênh dùng chung được cho ở hình 4.5. Thông thường kênh riêng tốc độ bit thấp được sử dụng cùng với kênh dùng chung tốc độ bit cao.
Hình 4.5. Nguyên lý lập biểu kênh dùng chung
b. Lập biểu phân chia theo mã
Trong lập biểu theo mã tất cả người sử dụng được ấn định một kênh mỗi khi họ cần chúng. Nếu nhiều người sử dụng gói yêu cầu lưu lượng thì tốc độ bit phải thấp hơn ở lập biểu phân chia theo thời gian. Do tốc độ bit thấp, trễ truyền dẫn xảy ra đối với từng người sử dụng ở lập biểu phân chia
theo mã sẽ cao hơn ở lập biểu phân chia theo thời gian.
Với lập biểu phân chia theo mã, trễ thiết lập và giải phóng sẽ gây ra ít tổn thất dung lượng hơn do tốc độ bit thấp và thời gian truyền dẫn lâu hơn.
Do các tốc độ bit thấp, việc phân bổ tài nguyên ở lập biểu phân chia theo mã đòi hỏi nhiều thời gian hơn ở lập biểu phân chia theo thời gian. Điều này cho phép dễ dự báo mức nhiễu hơn và và có thể coi đây như là một ưu điểm của lập biểu phân chia theo mã.
Lập biểu phân chia theo mã có thể tĩnh hoặc động. Trong lập biểu tĩnh, tốc độ bit được phân bổ được duy trì cố định trong suốt kết nối. Phương pháp này giống như mạch kênh và đòi hỏi đánh giá chính xác tốc độ bit được phân bổ.
Tuy nhiên lưu lượng gói thường có dạng cụm và không thể dự báo trước. Ví dụ một kết nối được thiết lập để truyền số liệu có được dùng để truyền chỉ một file ngắn ngưng cũng có thể là nhiều file liên tiếp. Để đánh giá chính xác tốc độ bit cần thiết, ta phải có các bộ đệm lớn. Trong nhiều trường hợp điều này không thực tế và không hiện thực. Vì thế một cách nào đó cần thay đổi tốc độ bit đã phân bổ: cần phân chia mã động. Cần có khả năng tăng hay giảm tốc độ bit được phân bổ. Việc thay đổi tốc độ bit có thể dựa trên khối lượng số liệu trong bộ đệm.
Bảng 4.4. So sánh các chiến lược lập biểu phân chia theo thời gian và phân chia theo mã
Vì phương pháp phân chia theo mã sử dụng tốc độ bit thấp hơn, nó sẽ đòi hỏi các khả năng của MS thấp hơn. Ngoài ra tốc độ bit thấp hơn dẫn đến tầm phủ rộng hơn.
c. Lập biểu trên cở sở công suất
Việc phân bổ tốc độ bit gói có thể dựa trên công suất phát yêu cầu của kết nối: tốc độ bit cao hơn cho người sử dụng yêu cầu công suất phát thấp hơn trên một bit. Phương pháp này sẽ giảm thiểu công suất phát trung bình trên bit và nhiễu gây ra đối với mạng, ngoài ra cũng tăng thông lượng ô trung bình so với lập biểu phân đều tốc độ bit. Trong thực tế người sử dụng gần trạm sẽ nhận được tốc độ bit cao hơn người người ở góc ô và thông lượng của người sử dụng sẽ phụ thuộc vào vị trí nếu phân biểu dựa trên công suất
phát được sử dụng. Trong GPRS việc thích ứng đoạn truyền thông thường cho thông lượng cao hơn cho người sử dụng gần BS so với người sử dụng ở góc ô, nghĩa là ở GPRS tốc độ bit phụ thuộc vào vị trí.
Để cho phép lập biểu trên cơ sở công suất phát, bộ lập biểu gói phải biết đánh giá hoặc có được kết quả đánh giá công suất phát cho từng người sử dụng khi nó phân bổ các tốc độ bit. Trên cả đường lên và đường xuống, các kết quả đo Ec/N0’ có thể được sử dụng để đánh giá công suất phát.
Quá trình lập biểu trên cơ sở công suất phát cho độ lợi thông lượng trung bình ở đường xuống cao hơn đường lên so với lập biểu tốc độ bit bằng nhau.
Trên đường lên, thông thường ít nhất 50% nhiễu xuất phát từ các người sử dụng khác trong cùng ô và nhiễu này không phụ thuộc vào công suất phát mà chỉ phụ thuộc vào công suất thu. Trên đường xuống công suất phát xác định trực tiếp dung lượng của giao diện vô tuyến và lập biểu trên cơ sở công suất phát có thể rõ ràng tăng thông lượng trung bình đường xuống.