- Triểnkhai nhanhcỏc dịchvụ mới Dễ dàng triển khai cỏc dịch vụ mớ
CHƢƠNG 3 NGHIấN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG CễNG NGHỆ DI ĐỘNG 4G
3.3. CHỨC NĂNG CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG Mễ HèNH 1.Cỏc phần tử mạng truy nhập vụ tuyến.
3.3.1. Cỏc phần tử mạng truy nhập vụ tuyến.
Nhiệm vụ chớnh của mạng truy nhập vụ tuyến (Radio Access Network) là tạo ra và duy trỡ cỏc kờnh mang truy nhập vụ tuyến (RAB) để thực hiện việc truyền thụng giữa thiết bị di động (UE) với mạng lừi (CN). Thiết bị người dựng ở đõy cú thể là cỏc MS, cỏc thiết bị xỏch tay,… Do đú, mạng truy nhập vụ tuyến phải cú khả năng giao thiết với cỏc thiết bị đầu cuối, kể cả khi thiết bị đầu cuối là thiết bị di động khụng dõy thuộc mạng khỏc.
Thiết bị đầu cuối
Thiết bị đầu cuối trong mạng 4G cần phải được phỏt triển để cú thể chạy nhiều dạng ứng dụng khỏc nhau. Điều này đảm bảo cơ hội tăng lợi nhuận cho cỏc nhà cung cấp dịch vụ bằng việc cung cấp thờm cỏc dịch vụ giỏ trị gia tăng. Do vậy thiết bị này phải hoạt động với tớnh thớch nghi và linh động cao. Hiện nay, cỏc thiết bị đầu cuối di động đang trong quỏ trỡnh chuyển dịch sang dạng tớch hợp hội tụ. Cỏc nhà sản xuất cũng cung cấp cỏc hệ điều hành (Operation System) và phần mềm dịch vụ cú tớnh mở, cú kiến trỳc dạng lớp và cú khả năng chạy trờn những phần mềm của nhà cung cấp thứ ba. Tớnh phức tạp của thế hệ thiết bị đầu cuối này sẽ phải đỏp ứng đầy đủ cỏc điều kiện về phần cứng và phần mềm như sau:
Cỏc dạng ứng dụng khỏc nhau về di động như email, MMS…
Thực hiện được nhiều phần mềm ứng dụng gộp như dự đoỏn kiểu gừ, soạn thảo văn bản, kiểm tra phỏt õm…
Hoạt động trờn nhiều mụi trường ứng dụng như J2ME, .NET
Hoạt động trờn nhiều phương thức mó hoỏ vụ tuyến như CDMA2000, GPRS, GSM, W-CDMA, WiFi …
Hoạt động trờn nhiều phương thức mó hoỏ như tiếng núi, hỡnh ảnh… Hoạt động trờn nhiều phạm vi giao thức mạng IPv4, IPv6 …
Bộ vi xử lý mạng với cỏc ứng dụng của di động và tớnh năng chung của PC. Cú bộ nhớ lớn.
Điểm truy nhập vụ tuyến RAP (Radio Access Point):
Chức năng chớnh của RAP là thực hiện xử lý lớp 1 của giao diện vụ tuyến như mó hoỏ kờnh, đan xen, thớch ứng tốc độ, trải phổ… Nú cũng thực hiện một phần khai thỏc quản lý tài nguyờn vụ tuyến như điều khiển cụng suất vũng trong.
Một số kỹ thuật mới làm tăng tốc độ đường truyền, đú là: Sử dụng anten thụng minh
Anten thụng minh là một thành phần khụng thể thiếu được trong mạng 4G. Một hệ thống anten thụng minh là sự kết hợp của nhiều phần tử anten với khả năng xử lý tớn hiệu tự động, tối ưu mẫu thu và bức xạ của nú dựa vào sự phản hồi của mụi trường tớn hiệu. Hệ thống 3.5G dựng truy nhập gúi đường xuống tốc độ cao HSDPA dựa trờn cụng nghệ giao diện vụ tuyến W-CDMA dự định cung cấp tốc độ lờn tới 10Mbps bằng cỏch sử dụng hiệu quả hơn phổ tần số 3G hiện hành. Hệ thống 4G sẽ dựng một phổ tần số khỏc (cú thể là 40 hoặc 60Ghz) và cú thể cung cấp lờn đến 100Mbps cho tế bào WAN và đến 1Gbps đối với truy xuất khụng dõy nội bộ.
Mục đớch của hệ thống anten thụng minh là để làm tăng chất lượng tớn hiệu của hệ thống vụ tuyến bằng cỏch truyền tập trung cỏc tớn hiệu vụ tuyến trong khi tăng dung lượng bằng cỏch tăng việc sử dụng lại tần số. Bảng sau sẽ liệt kờ cỏc đặc tớnh và lợi ớch
của một hệ thống anten thụng minh.
Bảng 3.3: Cỏc đặc tớnh và lợi ớch của anten thụng minh
Đặc tớnh Lợi ớch
Độ lợi tớn hiệu: Tớn hiệu vào từ nhiều anten được kết hợp lại để tối ưu cụng suất cú sẵn nhằm thiết lập mức vựng phủ súng đó cho.
Vựng phủ tốt hơn: Việc tập trung năng lượng gửi ra trong một tế bào sẽ làm tăng vựng phủ súng của trạm gốc. Cỏc yờu cầu về cụng suất tiờu thụ thấp hơn dẫn đến thời gian dựng pin lõu hơn và kớch thước handset sẽ nhỏ hơn.
Sự loại bỏ nhiễu: Anten pattern cú thể được tạo ra do cỏc nguồn nhiễu đồng kờnh, cải thiện tỷ số tớn hiệu trờn nhiễu của tớn hiệu thu được
Tăng dung lượng: Điều khiển chất lượng cỏc null tớn hiệu chớnh xỏc và giảm nhiễu kết hợp với việc sử dụng lại tần số sẽ làm tăng dung lượng mạng. Kỹ thuật thớch nghi hỗ trợ việc sử dụng lại tần số trong cựng một tế bào.
Phõn tập khụng gian: Thụng tin được tập hợp từ mảng anten được dựng để giảm thiểu fading và cỏc tỏc động của truyền đa đường khụng mong muốn.
Loại bỏ đa đường: làm giảm tỏc động trải trễ của kờnh, cho phộp truyền tốc độ bit cao hơn mà khụng cần dựng bộ cõn bằng.
Hiệu quả cụng suất: Kết hợp cỏc ngả vào đến nhiều thiết bị để tối ưu tăng ớch xử lý cú sẵn trờn đường xuống.
Chi phớ giảm: Chi phớ khuyếch đại cụng suất tiờu thụ giảm và độ tin cậy cao hơn.
mó hoỏ thớch ứng (AMC – Adaptation and Modulation Coding). Với kỹ thuật AMC, điều chế và tỉ lệ mó hoỏ được thớch ứng liờn tục và chất lượng kờnh thay cho việc điều chỉnh cụng suất. Truyền dẫn sử dụng nhiều mó Walsh cũng được sử dụng trong quỏ trỡnh liờn kết. Sự kết hợp của hai kỹ thuật thớch ứng liờn kết trờn đó thay thế hoàn toàn kỹ thuật hệ số trải phổ biến thiờn của truyền dẫn tốc độ cao.
Ghộp kờnh phõn chia theo tần số trực giao OFDM: Tớn hiệu gửi đi được chia thành cỏc súng mang phụ, trờn mỗi súng mang đú tớn hiệu là “băng hẹp” và vỡ vậy trỏnh được hiệu ứng đa đường, tạo nờn một khoảng bảo vệ chốn vào giữa cỏc tớn hiệu OFDM. OFDM cũng tạo nờn một độ lợi về phõn tập tần số, cải thiện hiệu năng của lớp vật lý. Nú cũng tương thớch với những cụng nghệ mở rộng nõng cao khỏc, như là cỏc anten thụng minh và MIMO. Điều này khụng chỉ tạo nờn lợi ớch rừ ràng cho thực thi lớp vật lý, mà cũn hợp nhất việc cải thiện hiệu năng lớp 2 nhờ đưa ra thờm một mức độ tự do.
Hỡnh 3.7: Nguyờn lý OFDM
+ MIMO: MIMO sử dụng ghộp kờnh tớn hiệu giữa rất nhiều cỏc anten phỏt về thời gian hay tần số. Nú kết hợp với OFDM xử lý cỏc tớn hiệu thời gian độc lập ngay khi dạng súng OFDM được thiết kế chớnh xỏc cho kờnh. Sự kết hợp giữa OFDM và MIMO giỳp cho việc xử lý đơn giản hơn, hiệu quả thu phỏt cao hơn.
SDR,..để tăng thờm tớnh thớch nghi cho UE trong mụi trường mạng tớch hợp chung.
Bộ điều khiển truy nhập vụ tuyến RAC (Radio Access Controller):
Bộ điều khiển truy nhập vụ tuyến (RAC) là phần tử điều khiển của lớp truy nhập vụ tuyến. Chức năng RNC dựng để điều khiển lưu lượng và quản lý tài nguyờn vụ tuyến của lớp thõm nhập vụ tuyến.
Đối với một UE thỡ RAC thực hiện kết cuối cả đường nối lưu để cú thể truyền số liệu của người sử dụng và bỏo hiệu tương ứng đến CN và từ CN đi. RAC cũng kết cuối bỏo hiệu điều khiển tài nguyờn vụ tuyến, xử lý số liệu lớp đoạn nối số liệu tới giao diện vụ tuyến hay nối từ giao diện vụ tuyến.
Chức năng quản lý tài nguyờn vụ tuyến RRM (Radio Resources Management) là một tập hợp cỏc thuật toỏn sử dụng để đảm bảo sự ổn định của đường truyền vụ tuyến và QoS của kết nối vụ tuyến bằng cỏch chia sẻ tài nguyờn vụ tuyến một cỏch cú hiệu quả. Trong hệ 4G được bổ sung thờm một số kỹ năng mới như yờu cầu phỏt lại tự động nhanh (HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request), lập lịch nhanh, thời gian phỏt truyền dẫn ngắn (TTI: Transmission Time Interval). Hai tớnh năng quan trọng nhất của cụng nghệ WCDMA như điều khiển cụng suất vũng kớn và hệ số trải phổ biến thiờn khụng cũn được sử dụng.