Biểu Đồ Cột So Sánh Thời Gian Download Của Các Công Nghệ

• Các dịch vụ khẩn cấp và định vị nâng cao

• Các dịch vụ nhắn tin bấm-để-nói và bấm-để-xem video có thời gian chờ thấp.

Hệ thống thông tin di động 3G sử dụng công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA và CDMA2000 đang được triển khai rộng khắp trên toàn thế giới. Tính đến thời điểm tháng 12 năm 2005 đã có hơn 160 hệ thống 3G được đưa vào sử dụng trên phạm vi 75 quốc gia với tổng số thuê bao lên đến 230 triệu. Tuy ở phiên bản đầu tiên R99, dung lượng và tốc độ truyền dẫn dữ liệu được cải thiện đáng kể. Luồng tốc số liệu có thể đạt đến tốc độ 2 Mbps. Nhưng khi các dịch vụ số liệu được đưa vào triển khai trên các mạng thương mại thì dung lượng, tốc độ vẫn là những đòi hỏi cần phải được giải quyết. Do đó, bước cải tiến đầu tiên đối với WCDMA được đánh dấu bởi sự ra đời của kênh truyền tải mới HS-DSCH ở R5 được hoàn thành vào đầu năm 2002. Những cải tiến trong R5 này thường được nhắc đến với một tên gọi "HSDPA- Kênh truy nhập gói đường xuống tốc độ cao". Sự ra đời của HSDPA nhằm hỗ trợ mạnh mẽ các dịch vụ số liệu yêu cầu tốc độc truyền dẫn lớn như các dịch vụ tương tác, dịch vụ nền, dịch vụ streaming. Truy nhập dữ liệu kênh đường xuống tốc độ cao HSDPA có khả năng cung cấp dung lượng cao hơn 50% so với kênh DCH/DSCH trong R99 với trường hợp Marcrocell và 100% đối với Microcell, tốc độ truyền dẫn tối đa có thể lên đến 14 Mbps. Qua thực tế triển khai các mạng di động 3G cho thấy có rất nhiều dịch vụ số liệu phổ biến yêu cầu tốc độ truyền dẫn trên hai hướng từ MS đến Node B và ngược lại có tốc độ tương đương nhau như các dịch vụ real-time gaming và các dịch vụ trên nền TCP/IP. Trong khi đó, R5 mới chỉ đưa ra giải pháp để hỗ trợ mạnh mẽ việc truyền dẫn bất đối xứng với tốc độ truyền dẫn trên kênh đường xuống cao hơn rất nhiều so với kênh đường lên. Nhược điểm này của R5 được khắc phục trong R6 được hoàn thành vào đầu năm 2005 với tên gọi cải tiến kênh đường lên và là bước cải tiến thứ 2 đối với chuẩn mạng truy nhập vô tuyến WCDMA. Những cải tiến trong R6 đã nâng tốc độ truyền dẫn trên kênh đường lên đạt đến tốc độ 5.76 Mbps dung lượng kênh tăng lên gấp 2 lần so với kênh truyền tải đường lên trong R99. Ba mục tiêu chính của hai bước cải tiến trong R5 và R6 đó là:

- Nâng cao tốc độ truyền dẫn trên cả hai hướng.

- Tăng dung lượng của mạng trên một đơn vị tài nguyên vô tuyến định trước.

- Giảm trễ truyền dẫn cho cả hai hướng.

Mục tiêu thứ 3 được thực hiện thông qua việc đưa một số chức năng lớp MAC đến gần hơn với giao diện vô tuyến. Ví dụ như chuyển chức năng truyền dẫn lại từ RNC đến Node B. Hơn thế nữa giảm thời gian của khung truyền dẫn cũng là một giải pháp để giảm trễ. Cụ thể khung thời gian truyền dẫn TTI của kênh DCH trong R99 là từ 10- 80 ms trong khi đó khoảng thời gian này được giảm xuống còn 2 ms trong HS-DSCH của R5. Hoặc như với kênh đường lên cải tiến trong R6, ngoài hỗ trợ khung truyền dẫn 10 ms ở phiên bản trước, khung truyền dẫn 2 ms cũng được sử dụng trong phiên bản này nhằm đạt được mục tiêu thứ 3 nêu trên.

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ HSDPA

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 56 trang tài liệu này.

2.1 TỔNG QUAN VỀ HSDPA

Tốc độ dữ liệu tối đa hiện tại ở mạng WCDMA đạt được trong điều kiện lý tưởng bị giới hạn ở mức 2Mbps (thực tế chỉ 384 Kbps). Nhu cầu to lớn về dữ liệu tốc độ cao của người sử dụng đã thúc đẩy tìm ra một con đường mới để đạt được tốc độ vượt qua ngưỡng 2 Mbps. Cuộc cách mạng của thị trường thông tin di động đưa ra các yêu cầu nâng cấp cải tiến về cả dung lượng hệ thống lẫn tốc độ truyền dẫn dữ liệu. Để tăng khả năng hỗ trợ cho các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói, 3GPP đã phát triển và chuẩn hóa trong phiên bản R5 một công nghệ mới, HSDPA, cho phép cải thiện tốc độ truyền dẫn dữ liệu đường xuống và được xem như là sự phát triển mang tính cách mạng của mạng truy nhập vô tuyến WCDMA. Công nghệ truy nhập gói đường xuống HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) là bước đi đầu tiên trong quá trình phát triển mạng WCDMA (UMTS), kế tiếp sẽ là nâng cao tốc độ dữ liệu trên đường lên (uplink).

HSDPA sẽ tăng tốc độ dữ liệu truyền tối đa và nâng cao chất lượng dịch vụ QoS, và nói chung là cải tiến hiệu quả phổ tần đường xuống không đối xứng và đáp ứng nhu cầu bùng nổ các dịch vụ dữ liệu gói. Khi HSDPA được thực hiện, nó có thể cùng tồn tại trên cùng hệ thống truyền dẫn như Phiên bản 99 WCDMA hiện tại. Điều này cho phép đưa HSDPA vào mạng WCDMA hiện tại một cách dễ dàng và hiệu quả về chi phí. HSDPA được thiết kế cho những ứng dụng dịch vụ dữ liệu như: dịch vụ cơ bản : tải tệp, phân phối email; dịch vụ tương tác : trình duyệt web, truy nhập server, truy tìm và phục hồi cơ sở dữ liệu; dịch vụ Streaming : dịch vụ audio/video…

Tốc độ số liệu đỉnh của HSDPA lúc đầu là 1,8Mbps và tăng đến 3,6 Mbps và 7,2Mbps vào năm 2006 và 2007 và đạt đến trên 14,4Mbps năm 2008 và tốc độ có thể tăng lên gấp nhiều lần trong tương lai.

HSDPA chia sẻ chung hạ tầng mạng với WCDMA. Để nâng cấp WCDMA lên HSPA chỉ cần bổ sung phần mềm và một vài phần cứng nút B và RNC.

Hình 2.1: Biểu đồ cột so sánh thời gian download của các công nghệ

Với kênh truyền tải mới này, hai tính năng quan trọng nhất của công nghệ CDMA như điều khiển công suất vòng kín và hệ số trải phổ biến thiên không còn được sử dụng. Trong WCDMA, điều khiển công suất nhằm giữ ổn định chất lượng tín hiệu nhận được (Eb/No). Điều này sẽ tạo ra các giá trị đỉnh trong công suất phát và tăng nền nhiễu đa truy cập, do đó sẽ làm giảm dung lượng của toàn mạng. Hơn thế nữa, sự hoạt động của điều khiển công suất yêu cầu luôn luôn phải đảm bảo một mức dự trữ nhất định trong tổng công suất phát của Node B để thích ứng với các biến đổi của nó. Loại bỏ được điều khiển công suất sẽ tránh được các hiệu ứng tăng công suất kể trên cũng như không cần tới dự trữ công suất phát của tế bào. Tuy nhiên, do không sử dụng điều khiển công suất, HSDPA yêu cầu các kỹ thuật khác để thích ứng các tham số tín hiệu phát nhằm liên tục bám theo các biến thiên của kênh truyền vô tuyến.

Với kỹ thuật AMC, điều chế và tỉ lệ mã hoá được thích ứng một cách liên tục với chất lượng kênh thay cho việc điều khiển công suất. Truyền dẫn sử dụng nhiều mã Walsh cũng được sử dụng trong quá trình thích ứng liên kết. Sự kết hợp của hai kỹ thuật thích ứng liên kết trên đã thay thế hoàn toàn kỹ thuật hệ số trải phổ biến thiên trong WCDMA do khả năng thích ứng chậm đối với sự biến thiên của truyền dẫn vô tuyến tốc độ cao.

Do HSDPA không còn sử dụng điều khiển công suất, phải tối thiểu hoá sự thay đổi của chất lượng kênh vô tuyến trong mỗi khoảng thời gian TTI, vấn đề này được thực hiện nhờ việc giảm độ rộng của TTI từ 10 ms ở WCDMA xuống còn 2ms ở HSDPA.

Với sự bổ sung kỹ thuật HARQ nhanh, nó còn cho phép phát lại một cách nhanh nhất các block dữ liệu đã bị mất hoặc bị lỗi và khả năng kết hợp với thông tin mềm ở lần phát đầu tiên với các lần phát lại sau đó.

2.2 NHỮNG CẢI TIẾN QUAN TRỌNG CỦA HSDPA SO VỚI W-CDMA

Hình 2.2 mô tả các tính năng cơ bản của HS-DSCH được bổ sung hoặc bị loại đi so với công nghệ WCDMA.

Hình 2.2: Các tính năng cơ bản của HSDPA khi so sánh với WCDMA

Với kỹ thuật AMC, điều chế và tỉ lệ mã hoá được thích ứng một cách liên tục với chất lượng kênh thay cho việc điều khiển công suất. Truyền dẫn sử dụng nhiều mã

Walsh cũng được sử dụng trong quá trình thích ứng liên kết. Sự kết hợp của hai kỹ thuật thích ứng liên kết trên đã thay thế hoàn toàn kỹ thuật hệ số trải phổ biến thiên trong WCDMA do khả năng thích ứng chậm đối với sự biến thiên của truyền dẫn vô tuyến tốc độ cao.

2.3 CÔNG NGHỆ HSDPA

HSDPA là một phương thức truyền tải dữ liệu theo phương thức mới. Đây được coi là sản phẩm của dòng 3.5G. công nghệ này cho phép dữ liệu download về máy điện thoại có tốc độ tương đương với tốc độ đường truyền ADSL, vượt qua những cản trở cố hữu về tốc độ kết nối của một chiếc điện thoại thông thường. Đây là giải pháp mang tính đột phá về mặt công nghệ và được phát triển trên cơ sở của hệ thống 3G W- CDMA.

HSDPA có tốc độ truyền tải dữ liệu lên tối đa gấp 5 lần so với khi sử dụng công nghệ W-CDMA. Về mặt lý thuyết, HSDPA có thể đạt tốc độ truyền tải dữ liệu lên tới 8-10 Mbps (Megabit/giây). Mặc dù có thể truyền tải bất cứ dạng dữ liệu nào, song mục tiêu chủ yếu của HSDPA là dữ liệu dạng video và nhạc.

HSDPA được phát triển dựa trên công nghệ W-CDMA, sử dụng các phương pháp chuyển đổi và mã hóa dữ liệu khác. Nó tạo ra một kênh truyền dữ liệu bên trong W- CDMA được gọi là HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channel), hay còn gọi là kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao. Kênh truyền tải này hoạt động hoàn toàn khác biệt so với các kênh thông thường và cho phép thực hiện download với tốc độ vượt trội. Và đây là một kênh chuyên dụng cho việc download. Điều đó cũng có nghĩa là dữ liệu sẽ được truyền trực tiếp từ nguồn đến điện thoại. Song quá trình ngược lại, tức là truyền dữ liệu từ điện thoại đến một nguồn tin thì không thể thực hiện được khi sử dụng công nghệ HSDPA. Công nghệ này có thể được chia sẻ giữa tất cả các user có sử dụng sóng radio, sóng cho hiệu quả download nhanh nhất.

Ngoài HS-DSCH, còn có 3 kênh truyền tải dữ liệu khác cũng được phát triển, gồm có HS-SCCH (High Speed Shared Control Channel – kênh điều khiển dùng chung tốc độ cao), HS-DPCCH (High Speed Dedicated Physical Control Channel – kênh điều khiển vật lý dành riêng tốc độ cao) và HS-PDSCH (High Speed Downlink Shared Channel – kênh vật lý chia sẻ đường xuống tốc độ cao). Kênh HS-SCCH thông báo cho người sử dụng về thông tin dữ liệu sẽ được gửi vào các cổng HS-DSCH.

2.4 CẤU TRÚC HSDPA

Để thu thập được thông tin về chất lượng kênh hiện thời cho phép các kỹ thuật thích ứng liên kết và lập biểu gói theo dõi giám sát một cách liên tục các điều khiển vô tuyến hiện tại của thuê bao di động, lớp điều khiển trung gian MAC thì làm nhiệm vụ giám sát kênh nhanh cho phép Bộ lập biểu gói nhanh và đặc tính chia sẻ theo thời gian của kênh HS-DSCH về bản chất có thể xem như phân tập lựa chọn đa người dùng với những lợi ích rất to lớn đối với việc cải thiện thông lượng của tế bào. Việc chuyển dịch chức năng lập biểu gói đến Node B là thay đổi chính về cấu trúc nếu so sánh với WCDMA.

Không giống như tất cả các kênh truyền tải theo kiến trúc R99, chúng đều chấm dứt tại RNC, kênh HS-DSCH chấm dứt ngay tại Node-B. Với mục đích điều khiển kênh HS-DSCH, lớp MAC sẽ điều khiển các tài nguyên của kênh này (do đó được gọi là MAC-hs) nằm ngay tại Node-B (xem hình 2.3), do đó cho phép nhận được các bản tin về chất lượng kênh hiện thời để có thể liên tục theo dõi giám sát chất lượng tín hiệu cho các thuê bao tốc độ thấp. Vị trí này của MAC-hs tại Node-B cũng cho phép kích hoạt giao thức HARQ từ lớp vật lý, nó giúp cho các quá trình phát lại nhanh dựa trên HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request: yêu cầu phát lại tự động lai ghép), lập biểu và ưu tiên diễn ra nhanh hơn.

Lớp MAC-hs chịu trách nhiệm quản lý chức năng HARQ cho mỗi user, phân phối tài nguyên HS-DSCH giữa tất cả các MAC-d theo sự ưu tiên của chúng (ví dụ, lập lịch gói), và lựa chọn khuôn dạng truyền tải thích hợp cho mỗi TTI (ví dụ, thích ứng liên kết). Các lớp giao diện vô tuyến nằm trên MAC không thay đổi so với kiến trúc R99 bởi vì HSDPA chỉ tập trung vào việc cải tiến truyền tải của các kênh logic.

MAC-hs cũng lưu giữ dữ liệu của user được phát qua giao diện vô tuyến, điều đó đã tạo ra một số thách thức đối với việc tối thiểu hóa dung lượng bộ nhớ đệm của Node-B. Việc chuyển hàng đợi dữ liệu đến Node-B làm nảy sinh yêu cầu phải có một

cơ chế điều khiển luồng (được gọi là HS-DSCH Frame Protocol) nhằm giữ cho các bộ nhớ đệm tại Node-B luôn luôn đầy.

Hình 2.3: Cấu trúc giao diện vô tuyến HSDPA cho số liệu người sử dụng

Ngoài ra, HS-DSCH không hỗ trợ chuyển giao mềm do sự phức tạp trong việc đồng bộ hóa quá trình phát từ các cell khác nhau. HS-DSCH có thể hỗ trợ tùy chọn phủ toàn bộ hoặc phủ một phần cell.

Hình 2.4 cho thấy các chức năng mới trong các phần tử của WCDMA khi đưa vào HSDPA.

Hình 2.4: Các chức năng mới trong các phần tử của WCDMA khi lên HSDPA

Từ các phần trên ta thấy rằng các kỹ thuật HSDPA dựa trên thích ứng nhanh đối với các thay đổi nhanh trong các điều kiện kênh. Vì thế các kỹ thuật này phải được đặt