Bộ lâp lịch trạm gốc xác định tốc độ dữ liệu phù hợp mỗi cấp phát cụm (burts) dựa trên kích thước bộ đệm và điều kiện truyền sóng ở phía thu...Một kênh chỉ thị chất lượng kênh (CQI-channel quality indicator) được sử dụng để cung cấp thông tin trạng thái kênh từ thiết bị đầu cuối người sử dùng đến bộ lập lịch trạm gốc. Thông tin trạng thái kênh có thể được phản hồi bởi CQICH bao gồm: CINR vật lý, CINR hiệu quả, sự lựa chọn chế độ MIMO và sự lựa chọn kênh con. Với kỹ thuật TDD, thích nghi đường truyền cũng có thể tận dụng ưu điểm của việc đảo kênh để cung cấp việc đo chính xác hơn.
WiMAX di động cũng hỗ trợ HARQ. HARQ cho phép sử dụng giao thức “dừng và đợi” N kênh cung cấp khả năng đáp ứng nhanh để đóng gói lỗi và cải tiến khả năng phủ sóng đường biên cell. Sự dư thừa tăng được hỗ trợ để cải tiến hơn về độ tin cậy của việc truyền lại. Một kênh ACK cũng được cung cấp trong đường đường lên cho tín hiệu HARQ ACK/NACK. HARQ kết hợp với CQICH và AMC cung cấp sự tương thích liên kết mạnh trong mơi trường di động với tốc độ cao. [6]
2.4 Mô tả lớp MAC
Chuẩn 802.16 được phát triển từ yêu cầu về việc cung cấp đa dạng dịch vụ băng rộng bao gồm thoại, dữ liệu, và video. Lớp MAC là hướng kết nối bao gồm ba phân lớp con. Lớp con hội tụ dịch vụ riêng (SSCS) cung cấp mọi sự biến đổi hay ánh xạ dữ liệu mạng ngoài, nhận dữ liệu mạng ngoài qua điểm truy nhập dịch vụ CS SAP, các MAC SDU (đơn vị dữ liệu dịch vụ) được nhận bởi lớp con phần chung MAC CPS thông qua MAC SAP.
Chức năng CS SAP bao gồm việc phân loại các SDU mạng ngoài, kết hợp chúng với nhận dạng luồng dịch vụ MAC thích hợp (SFID) và nhận dạng kết nối (CID). Nó cịn bao gồm các chức năng như nén tiêu đề tải trọng (PHS), nhiều chi tiết kĩ thuật CS được cung cấp cho giao diện với nhiều loại giao thức. Định dạng bên trong của tải trọng CS là duy nhất với mỗi CS, và các MAC CPS không yêu cầu hiểu dược định dạng của nó hay phân tích bất kì thơng tin nào từ tải trọng CS.
Hình 2.16: Phân lớp MAC và các chức năng
Thực thể quản lí Lớp con phần chung MAC
Lớp con bảo mật Thực thể quản lí PHY Thực thể quản lí Lớp con hội tụ dịch vụ đặc biệt SSCS H ệ th ố ng qu ả n lí m ạ ng PHY SAP MAC SAP CS SAP Lớp con phần chung MAC (MAC CPS) Lớp con bảo mật (MAC SS) Lớp vật lí (PHY) Lớp con hội tụ dịch vụ đặc biệt (MAC SSCS) PHY MA C mặt bằng dữ liệu/ điều khiển
Mặt bằng quản lí Quy mơ chuẩn hóa
MAC CPS cung cấp các chức năng MAC chính của việc truy nhập hệ thống, cấp phát độ rộng dải tần, thiết lập và duy trì kết nối. Nó nhận dữ liệu từ nhiều CS thông qua MAC SAP, phân loại thành các kết nối MAC cụ thể. QoS được áp dụng cho việc truyền và lập lịch dữ liệu thông qua lớp PHY sử dụng 4 loại dịch vụ cơ bản.
Có hai loại kết nối đó là các kết nối quản lý và kết nối truyền tải dữ liệu. Các kết nối quản lí có ba loại: cơ bản, sơ cấp và thứ cấp. Một kết nối cơ bản được tạo ra cho mỗi MS khi nó gia nhập vào mạng. Kết nối sơ cấp cũng được tạo ra cho mỗi MS ở thời điểm vào mạng nhưng đuợc dùng cho các bản tin quản lí dung sai trễ. Loại kết nối quản lí thứ ba, loại thứ cấp được dùng cho các bản tin quản lí IP tóm lược (như DHCP, SNMP, TFP). Các kết nối truyền tải dữ liệu có thể được cung cấp hoặc được thiết lập theo yêu cầu. Chúng được dùng cho các luồng lưu lượng người dùng. Đơn điểm hoặc đa điểm có thể được dùng cho truyền dẫn. Tuy nhiên chúng ta sẽ không đi sâu vào cấu trúc của từng phân lớp con mà sẽ xem xét các đặc tính của lớp MAC nói chung theo cách phân chia như sau:
2.5.1 Dịch vụ lập lịch MAC
Dịch vụ lập lịch MAC WiMAX di động được thiết kế để phân bổ hiệu quả các dịch vụ số liệu băng rộng bao gồm thoại, dữ liệu, và video trên kênh vô tuyến băng rộng thay đổi theo thời gian. Dịch vụ lập lịch MAC có các thuộc tính sau:
Bộ lập lịch số liệu nhanh: Bộ lập lịch MAC phải phân bổ hiệu quả nguồn
tài nguyên khả dụng đáp ứng lại với lưu lượng các cụm dữ liệu và điều kiện kênh thay đổi theo thời gian. Bộ lập lịch tại mỗi trạm gốc cho phép phản hồi nhanh hơn với yêu cầu lưu lượng và điều kiện kênh. Gói dữ liệu được đưa vào các luồng dịch vụ với tham số QoS trong lớp MAC để người lập lịch có thể quyết định trật tự truyền gói qua giao diện vơ tuyến. Kênh CQICH cung cấp phản hồi thông tin kênh nhanh để cho phép bộ lập lịch lựa chọn mã hố thích hợp và điều chế cho mỗi trạm gốc. Điều chế/ mã hố thích nghi kết hợp với HARQ cung cấp truyền dẫn mạnh qua kênh thay đổi theo thời gian.
Lập lịch cho cả DL và UL: Dịch vụ lập lịch được cung cấp cho cả lưu lượng DL và UL. Để bộ lập lịch MAC phân bổ nguồn tài nguyên hiệu quả và cung cấp QoS mong muốn trong UL, UL phải phản hồi chính xác và thơng tin kịp thời đối với khía cạch điều kiện lưu lượng và yêu cầu về QoS. Các cơ chế yêu cầu băng tần đa đường lên như là yêu cầu băng tần
thông qua một khoảng kênh, yêu cầu “lưu lượng lớn đột xuất (piggyback)” và “chuyển cuộc gọi (polling)” được thiết kế để hỗ trợ yêu cầu băng tần UL. Luồng dịch vụ UL xác định cơ chế phản hồi cho mỗi kết nối đường lên để đảm bảo bộ lập lịch UL có thể tiên đốn được. Hơn nữa, với kênh con UL trực giao, khơng có xun nhiễu từ cell ngồi. Lập lịch UL có thể phân bổ nguồn tài nguyên hiệu quả hơn và tham số QoS tốt hơn.
Sự phân bổ tài nguyên động: MAC hỗ trợ sự phân bổ tài nguyên đối với
DL và UL trên mỗi khung. Sự phân bổ tài nguyên được phân phát trong bản tin MAP tại bắt đầu mỗi khung, do đó có thể được thay đổi từ khung - khung theo các điều kiện về kênh và lưu lượng. Hơn nữa, một số lượng tài nguyên trong mỗi lần phân bổ có thể thay đổi từ 1 khe đến toàn bộ khung. Sự phân bổ tài nguyên tốt, nhanh chóng cho phép cho lưu lượng số liệu đạt được yêu cầu cao về QoS.
QoS định hướng: Bộ lập lịch MAC xử lý truyền tải số liệu trên mỗi kết
nối - kết nối. Mỗi kết nối được kết hợp cùng dịch vụ số liệu đơn với một tập hợp các tham số QoS. Với khả năng nguồn tài nguyên được phân bổ động trong cả DL và UL, bộ lập lịch có thể hỗ trợ QoS cho cả lưu lượng DL và UL. Cụ thể với lập lịch kênh lên, nguồn tài nguyên đường lên được phân bổ hiệu quả, QoS là tốt hơn.
Lập lịch lựa chọn tần: Bộ lập lịch có thể hoạt động trên các kiểu khác nhau của kênh con. Kênh con đảo tần số như là hốn vị PUSC, nơi mà sóng mang con trong các kênh con được phân bố giả ngẫu nhiên trên băng tần, kênh con có chất lượng tương tự. Lập lịch đa dạng tần số có thể hỗ trợ QoS và nguồn tài nguyên thời gian tần số mềm dẻo. Với sự hoán vị liền kề như hoán vị AMC, kênh con có thể trải qua các cường độ khác nhau. Lập lịch lựa chọn tần số có thể phân bổ các thuê bao di động tới kênh con mạnh nhất. Lập lịch lựa chọn tần số có thể tăng cường khả năng hoạt động hệ thống với sự tăng lên vừa phải trong tiêu đề CQI trong UL.
2.5.2 Hỗ trợ QoS
Với tốc độ đường truyền vô tuyến cao, khả năng truyền tải bất đối xứng đường lên/đường xuống và một cơ chế cấp phát tài nguyên linh hoạt, WiMAX di động hồn tồn có thể đáp ứng được các yêu cầu QoS cho nhiều loại hình dịch vụ và ứng dụng dữ liệu.
Trong lớp MAC của WiMAX di động, QoS được cung cấp qua luồng dịch vụ như được mô tả trong hình 2.17. Đây là luồng gói có duy nhất một hướng mà được cung cấp với một tập các tham số QoS cụ thể. Trước khi cung cấp một loại dịch vụ số liệu cụ thể, trạm gốc và đầu cuối người sử dụng đầu tiên thiết lập một kết nối logic một hướng giữa các MAC. Sau đó, MAC kết hợp các gói qua giao diện MAC vào một luồng dịch vụ để được phân phát qua kết nối. Tham số QoS được kết hợp với luồng dịch vụ xác định thứ tự truyền dẫn qua môi trường vô tuyến. Do đó, QoS định hướng kết nối có thể cung cấp điều khiển chính xác qua giao diện vơ tuyến. Do giao diện vô tuyến thường là nút cổ chai, QoS định hướng kết nối có thể cho phép hiệu quả thông qua điều khiển QoS end-to-end.
Hình 2.17: QoS hỗ trợ WiMAX di động
Tham số luồng dịch vụ có thể được quản lý động thơng qua bản tin MAC để thoả mãn các yêu cầu dịch vụ động. Luồng dịch vụ được dựa trên cơ chế QoS áp dụng cho cả DL và UL để cung cấp QoS cải thiện trong cả 2 hướng. WiMAX di động hỗ trợ một khoảng rộng các dịch vụ số liệu và ứng dụng với yêu cầu QoS thay đổi, được tổng kết trong bảng 2.4.
2.5.3. Quản lý di động
Quản lý nguồn
WiMAX di động hỗ trợ hai chế độ cho phép nguồn điện được sử dụng hiệu quả: chế độ ngủ (sleep) và chế độ rỗi (idle). Chế độ sleep là một trạng thái trong đó
MS điều khiển một giai đoạn tiền thỏa thuận về sự vắng mặt sự phục vụ của giao diện vô tuyến trạm gốc. Giai đoạn này được đặc trưng hoá bởi tính khơng khả dụng của MS, như được quan sát từ sự phục vụ của trạm gốc, lưu lượng DL hoặc UL. Chế độ sleep cho phép tối ưu công suất MS và tối ưu sự sử dụng của nguồn giao diện vô tuyến trạm gốc. Chế độ sleep cũng cung cấp sự mềm dẻo cho MS để quét các trạm gốc khác để thu thập thông tin hỗ trợ chuyển sang chế độ sleep.