Chuyển giao từ 2g lên 3g
4.1.1. Khái quát về chuyển giao trong các hệ thống thông tin di động:
Các mạng di động cho phép ngời sử dụng có thể truy nhập các dịch vụ trong khi di chuyển nên có thuật ngữ "tự do" cho các thiết bị đầu cuối. Tuy nhiên tính "tự do" này gây ra một sự không xác định đối với các hệ thống di động. Sự di động của các ngời sử dụng đầu cuối gây ra một sự biến đổi động cả trong chất lợng liên kết và mức nhiễu, ngời sử dụng đôi khi còn yêu cầu thay đổi trạm gốc phục vụ. Quá trình này đợc gọi là chuyển giao.
Chuyển giao là một phần cần thiết cho việc xử lý sự di động của ngời sử dụng đầu cuối. Nó đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vô tuyến khi ngời sử dụng di động di chuyển từ qua ranh giới các ô tế bào.
Trong các hệ thống tế bào thế hệ thứ nhất nh AMPS, việc chuyển giao t- ơng đối đơn giản. Sang hệ thống thông tin di động thế hệ 2 nh GSM và PACS thì có nhiều cách đặc biệt hơn bao gồm các thuật toán chuyển giao đợc kết hợp chặt chẽ trong các hệ thống này và trễ chuyển giao tiếp tục đợc giảm đi. Khi đa ra công nghệ CDMA, một ý tởng khác đợc đề nghị để cải tiến quá trình chuyển giao đợc gọi là chuyển giao mềm.
4.1.1.1. Các kiểu chuyển giao trong các hệ thống WCDMA 3G:
Có 4 kiểu chuyển giao trong các mạng di động WCDMA. Đó là:
Chuyển giao bên trong hệ thống (Intra-system HO): Chuyển giao bên trong hệ thống xuất hiện trong phạm vi một hệ thống. Nó có thể chia nhỏ thành chuyển giao bên trong tần số (Intra-frequency HO) và chuyển giao giữa các tần số (Inter-frequency HO). Chuyển giao trong tần số xuất hiện giữa các cell thuộc cùng một sóng mang WCDMA, còn chuyển giao giữa các tần số xuất hiện giữa các cell hoạt động trên các sóng mang WCDMA khác nhau.
Chuyển giao giữa các hệ thống (Intra-system HO): Kiểu chuyển giao này xuất hiện giữa các cell thuộc về 2 công nghệ truy nhập vô tuyến khác nhau (RAT) hay các chế độ truy nhập vô tuyến khác nhau (RAM). Trờng hợp
phổ biến nhất cho kiểu đầu tiên dùng để chuyển giao giữa các hệ thống WCDMA và GSM/EDGE. Chuyển giao giữa 2 hệ thống CDMA cũng thuộc kiểu này. Một ví dụ của chuyển giao Inter-RAM là giữa các chế độ UTRA FDD và UTRA TDD.
Chuyển giao cứng (HHO-Hard Handover): HHO là một loại thủ tục chuyển giao trong đó tất cả các liên kết vô tuyến cũ của một máy di động đợc giải phóng trớc khi các liên kết vô tuyến mới đợc thiết lập. Đối với các dịch vụ thời gian thực, thì điều đó có nghĩa là có một sự gián đoạn ngắn xảy ra, còn đối với các dịch vụ phi thời gian thực thì HHO không ảnh hởng gì. Chuyển giao cứng diễn ra nh là chuyển giao trong cùng tần số và chuyển giao ngoài tần số.
Chuyển giao mềm (SHO) và chuyển giao mềm hơn (Softer HO): Trong suốt quá trình chuyển giao mềm, một máy di động đồng thời giao tiếp với cả 2 hoặc nhiều cell (đối với cả 2 loại chuyển giao mềm) thuộc về các trạm gốc khác nhau của cùng một bộ điều khiển mạng vô tuyến (intra-RNC) hoặc các bộ điều khiển mạng vô tuyến khác nhau (inter-RNC). Trên đờng xuống (DL), máy di động nhận các tín hiệu để kết hợp với tỷ số lớn nhất. Trên đờng lên (UL), kênh mã di động đợc tách sóng bởi cả 2 BS (đối với cả 2 kiểu SHO), và đợc định tuyến đến bộ điều khiển vô tuyến cho sự kết hợp lựa chọn. Hai vòng điều khiển công suất tích cực đều tham gia vào chuyển giao mềm: mỗi vòng cho một BS. Trong trờng hợp chuyển giao mềm hơn, một máy di động đợc điều khiển bởi ít nhất 2 sector trong cùng một BS, RNC không quan tâm và chỉ có một vòng điều khiển công suất hoạt động. Chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn chỉ có thể xảy ra trong một tần số sóng mang, do đó chúng là các quá trình chuyển giao trong cùng tần số.
Hình 4.1 chỉ ra các kiểu chuyển giao khác nhau.
Hình 4.1: Các kiểu chuyển giao khác nhau
4.1.1.2. Các mục đích của chuyển giao:
Chuyển giao có thể đợc khởi tạo từ 3 cách khác nhau: Máy di động khởi xởng, mạng khởi xớng và máy di động hỗ trợ.
- Máy di động khởi xởng: Máy di động tiến hành đo chất lợng, chọn ra các BS và bộ chuyển mạch tốt nhất, với sự hỗ trợ của mạng. Kiểu chuyển giao này nhìn chung tạo ra một chất lợng liên kết nghèo nàn đợc đo bởi máy di động.
- Mạng khởi xớng: BS tiến hành đo đạc và báo cáo với bộ điều khiển mạng RNC, RNC sẽ đa ra quyết định liệu có thực hiện chuyển giao hay không. Chuyển giao do mạng khởi xớng đợc thực hiện cho các mục đích khác ngoài việc điều khiển liên kết vô tuyến, chẳng hạn nh điều khiển phân bố lu l- ợng giữa các cell. Một ví dụ của trờng hợp này là chuyển giao với lý do lu l- ợng (TRHO) đợc điều khiển bởi BS. TRHO là một thuật toán thay đổi ngỡng chuyển giao cho một hay nhiều sự rời đi sang cell liền kề từ một cell cụ thể tuỳ thuộc vào tải của cell đó. Nếu tải của cell này vợt quá mức cho trớc, và tải ở cell lân cận ở dới một mức cho trớc khác, thì cell nguồn sẽ thu hẹp lại vùng phủ sóng của nó, chuyển lu lợng đến cell lân cận. Vì thế, tốc độ nghẽn (block) tổng thể bị giảm đi, tận dụng tốt hơn nguồn tài nguyên các cell.
- Hỗ trợ máy di động: Trong phơng pháp này cả mạng và máy di động đều tiến hành đo đạc. Máy di động báo cáo kết quả đo đạc từ các BS gần nó và mạng sẽ quyết định có thực hiện chuyển giao hay không.
Các mục đích của chuyển giao có thể tóm tắt nh sau:
- Đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vô tuyến khi ngời sử dụng di động di chuyển qua ranh giới của các tế bào.
- Giữ cho QoS đảm bảo mức yêu cầu.
- Làm giảm nhỏ mức nhiễu trong toàn bộ hệ thống bằng cách giữ cho máy di động đợc kết nối với BS tốt nhất.
- Roaming giữa các mạng khác nhau. - Cân bằng tải.
Sự khởi xớng cho một quá trình chuyển giao có thể bắt nguồn từ chất l- ợng dịch vụ của liên kết (UL hoặc DL), sự thay đổi của dịch vụ, sự thay đổi tốc độ, các lý do lu lợng hoặc sự can thiệp để vận hành và bảo dỡng.
4.1.1.3. Các thủ tục và phép đo đạc chuyển giao:
Thủ tục chuyển giao có thể chia thành 3 pha: Đo đạc, quyết định, và thực thi chuyển giao (minh hoạ trong hình 4.2)
Hình 4.2. Các thủ tục chuyển giao
82
Đo đạc các thông tin cần thiết cho việc quyết định chuyển giao. (Ví dụ: Ec/lo của kênh CPICH của các cell phục vụ và cell lân cận, các
thông tin định thời giữa các cell) Đo đạc các thông tin cần thiết cho
việc quyết định chuyển giao. (Ví dụ: Ec/lo của kênh CPICH của các cell phục vụ và cell lân cận, các
thông tin định thời giữa các cell)
Các tiêu chuẩn của chuyển giao có đáp ứng
không
+ Hoàn thành quá trình chuyển giao + Cập nhật các thông số liên quan + Hoàn thành quá trình chuyển giao + Cập nhật các thông số liên quan
Pha đo đạc
Pha quyết định
Pha thực thi Yes
Trong pha đo đạc chuyển giao, các thông tin cần thiết để đa ra quyết định chuyển giao đợc đo đạc. Các thông số cần đo thực hiện bởi máy thờng là tỷ số Ec/I02 (Ec: Là năng lợng kênh hoa tiêu trên một chíp, và I0: là mật độ phổ công suất nhiễu tổng thể) của kênh hoa tiêu chung (CPICH) của cell đang phục vụ máy di động đó và của các cell lân cận. Đối với các kiểu chuyển giao xác định, cần đo các thông số khác. Trong mạng không đồng bộ UTRA FDD (WCDMA), các thông số định thời liên quan giữa các cell cần đợc đo để điều chỉnh việc định thời truyền dẫn trong chuyển giao mềm để thực hiện việc kết hợp thống nhất trong bộ thu Rake. Mặt khác, sự truyền dẫn giữa các BS khác nhau sẽ khó để kết hợp, đặc biệt là hoạt động điều khiển công suất trong chuyển giao mềm sẽ phải chịu ảnh hởng của trễ bổ sung.
Trong pha quyết định chuyển giao, kết quả đo đợc so sánh với các ng- ỡng đã xác định và sau đó sẽ quyết định có bắt đầu chuyển giao hay không. Các thuật toán khác nhau có điều kiện khởi tạo chuyển giao khác nhau.
Trong pha thực thi, quá trình chuyển giao đợc hoàn thành và các thông số liên quan đợc thay đổi tuỳ theo các kiểu chuyển giao khác nhau. Chẳng hạn nh, trong pha thực thi của chuyển giao mềm, máy di động sẽ thực hiện hoặc rời bỏ trạng thái chuyển giao mềm, một BS mới đợc bổ sung hoặc giải phóng, tập hợp các BS đang hoạt động sẽ đợc cập nhật và công suất của mỗi kênh liên quan đến chuyển giao mềm đợc điều chỉnh.