Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3

Thời gian DCH đường cuối không được gắn với thời gian HS-SCCH (hoặc HS- DSCH).

3.1.3 Kênh điều khiển vật lý dành riêng tốc độ cao (HS-DPCCH)

Hướng đường lên phải mang cả thông tin ACK/NACK cho các quá trình truyền lại lớp vật lý và thông tin phản hồi chất lượng được sử dụng trong bộ lập lịch ở Node B để xác định thiết bị nào được truyền và truyền với tốc độ dữ liệu là bao nhiêu. Nó được yêu cầu để đảm bảo hoạt động trong chuyển giao mềm trong trường hợp không phải tất cả các Node B được hỗ trợ hết lên HSDPA. Vì vậy, nó đã được để lại trong cấu trúc kênh đường lên và thêm vào các yếu tố thông tin mới cần thiết trên một kênh mã song song HS-DPCCH. HS-DPCCH được chia thành hai phần, được thể hiển trong hình 3.3, và mang các thông tin sau đây:

• Truyền ACK/NACK, phản ánh kết quả của việc kiểm tra CRC sau khi giải điều chế và kết hợp gói.

• Chỉ thị chất lượng kênh đường xuống (CQI) cho biết kích thước khối truyền tải, kiểu điều chế và số mã song song có thể nhận được một cách chính xác (với tỉ lệ lỗi khối hợp lý (BLER)) trên đường xuống.

Hình 3.3: Cấu trúc HS-DPCCH

Trong tiêu chuẩn 3GPP, đã có một cuộc thảo luận sôi động về khía cạnh này, vì nó không phải là một vấn đề tầm thường để xác định một phương pháp phản hồi sẽ đưa vào triển khai trên các máy thu khác nhau tài khoản và vân vân, và đồng thời dễ dàng chuyển đổi thông tin bộ lập lịch ở Node B. Trong trường hợp khác, thông tin phản hồi bao gồm 5 bit mang thông tin liên quan đến chất lượng. Một trạng thái tín hiệu được dành cho trạng thái ‘không bận tâm đến việc truyền’ và những trạng thái khác đại diện truyền tải cho thiết bị đầu cuối nào có thể nhận tại thời điểm hiện tại. Do đó, dải các

trạng thái chất lượng từ truyền một mã QPSK lên đến 15 mã 16 QAM (bao gồm các tỉ lệ mã hóa khác nhau). Rõ ràng, khả năng của thiết bị đầu cuối cần phải được thêm vào tín hiệu phản hồi; do đó, các thiết bị đầu cuối không hỗ trợ số lượng nhất định của một phần các mã của bảng thông tin phản hồi CQI thì giá trị của tín hiệu cho hệ số giảm công suất có liên quan đến sự kết hợp hầu hết được hỗ trợ từ bảng CQI. Bảng CQI bao gồm khoảng kích thước khối truyền, số mã và kết hợp điều chế cũng được định nghĩa tỉ lệ mã hóa kết quả. HS-DPCCH cần một số phần công suất truyền đường lên, những cái tác động đến chi phí liên kết cho đường lên.

3.2 TRÌNH TỰ HOẠT ĐỘNG LỚP VẬT LÝ CỦA HSDPA

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 56 trang tài liệu này.

Hoạt động của lớp vật lý HSDPA tuân theo những bước sau:

• Bộ lập lịch ở Node B đánh giá sự khác nhau về điều kiện kênh giữa những người dùng trong mạng, bao nhiêu dữ liệu đang chờ trong bộ đệm cho mỗi người, bao nhiêu thời gian đã trôi qua kể từ khi một người dùng cụ thể được phục vụ, những người sử dụng nào đang chờ truyền lại ... Các tiêu chuẩn chính xác phải được đưa vào tài khoản ở bộ lập lịch là vấn đề được thực hiện bởi nhà cung cấp.

• Một khi một thiết bị đầu cuối đã được xác định để được phục vụ trong một TTI cụ thể, Node B xác định các tham số HS-DSCH cần thiết. Ví dụ, bao nhiêu mã có thể hoặc có thể được lấp đầy? Có thể sử dụng 16QAM không? Hạn chế khả năng các thiết bị đầu cuối là gì? Khả năng bộ nhớ mềm thiết bị đầu cuối cũng định nghĩa kiểu HARQ nào có thể được sử dụng.

• Node B bắt đầu truyền hai khe HS-SCCH trước TTI HS-DSCH tương ứng để cho biết các tham số cần thiết của thiết bị đầu cuối. Việc lựa chọn HS-SCCH (từ thiết lập tối đa bốn kênh) là tự do khi không có dữ liệu cho các thiết bị đầu cuối từ khung HS-DSCH trước.

• Thiết bị đầu cuối giám sát các HS-SCCH được đưa ra bởi mạng và một khi thiết bị đầu cuối giải mã phần một từ một HS-SCCH dành cho nó, nó sẽ bắt đầu giải mã phần còn lại của HS-SCCH và sẽ lưu đệm các mã cần thiết từ HS-DSCH.

• Khi có các tham số HS-SCCH giải mã từ phần hai, thiết bị đầu cuối có thể xác định tiến trình ARQ nào của nó và cho dù nó cần phải được kết hợp với dữ liệu đã có trong bộ đệm mềm.

• Sau khi giải mã dữ liệu có khả năng được kết hợp, thiết bị đầu cuối gửi vào đường lên một chỉ thị ACK/NACK, phụ thuộc vào đầu ra việc kiểm tra CRC được thực hiện trên dữ liệu HS-DSCH.

• Nếu mạng vẫn tiếp tục truyền dữ liệu cho cùng thiết bị đầu cuối ở những TTI tiếp theo, thì thiết bị đầu cuối vẫn ở cùng HS-SCCH đã được sử dụng trong TTI trước.

Thủ tục hoạt động HSDPA xác định một cách chính xác các giá trị thời gian cho hoạt động thiết bị đầu cuối từ việc tiếp nhận HS-SCCH thông qua giải mã tín hiệu ACK/NACK đường lên. Giá trị khóa thời gian từ điểm đầu cuối là 7.5 khe từ kết thúc TTI HS-DSCH tới bắt đầu quá trình truyền ACK/NACK ở HS-DPCCH đường lên. Mối qua hệ thời gian giữa đường xuống và đường lên được minh họa trong hình 3.4. Phía mạng không đồng bộ trong điều kiện gửi một quá trình truyền lại ở đường xuống. Vì vậy, tùy thuộc vào việc thực hiện, các khoảng thời gian khác nhau có thể được dành cho tiến trình lên lịch ở phía mạng.

Hình 3.4: Thời gian của thiết bị đầu cuối đối với tiến trình HARQ

Các khả năng của thiết bị đầu cuối không ảnh hưởng đến thời gian của một quá trình truyền một khe thời gian nhưng để quyết định bao lâu một khe có thể truyền tới thiết bị đầu cuối. Các khả năng bao gồm thông tin của khoảng liên TTI tối thiểu cho dù TTI tiếp có thể được sử dụng hay không. Giá trị 1 chỉ thị rằng TTI tiếp có thể được sử dụng, trong khi giá trị 2 và 3 tương ứng để tương ứng để tối thiểu một hoặc hai TTI trống giữa các gói tin truyền.

Từ đường xuống DCH và đường lên DCH không có khe đồng chỉnh để HSDPA truyền các kênh, đường lên HS-DPCCH có thể bắt đầu ở giữa khe đường lên là tốt, và điều này cần được đưa vào tài khoản trong tiến trình cài đặt công suất đường lên. Thời

gian đường lên được lượng tử hóa 256 chip (symbol được chỉnh) và giá trị nhỉ nhất là 7,5 khe -128 chip tới 7,5 khe 128 chip. Điều này được minh họa trong hình 3.5.

Hình 3.5: Mối quan hệ thời gian DPCH và HS-SCCH

CHƯƠNG 4 : ỨNG DỤNG TRÊN HSDPA

4.1 VOIP SONG CÔNG TOÀN PHẦN VÀ THÚC ĐẨY TRÒ CHUYỆN

Khi so sánh với nhiều ứng dụng khác chạy qua IP, lưu lượng yêu cầu cho VoIP song công toàn phần thấp, lên trên tới vài chục Kbps, nhưng những yêu cầu tiềm ẩn mặt khác lại đòi hỏi cao hơn, như vậy một lần nữa , RTT – và không phải lưu lượng nối liên kết- là nhân tố mà người dùng cuối giới hạn dịch vụ thực hiện và dung lượng mạng. Khuyến cáo ITU trong thời gian truyền một đường cho tiếng nói song công toàn phần nói rằng người sử dụng thỏa mãn với độ trễ truyền từ miệng đến tai khoảng 280ms. Với độ trễ lớn hơn 280ms thì sự tương tác của kết nối tiếng nói giảm nhanh chóng.Và khi độ trễ đạt đến 400ms thì tiếng nói không thỏa mãn với sự tương tác kết nối. Chú ý rằng độ trễ được nói đến ở đây là độ trễ từ miệng đến tai, và do đó không chỉ bao gồm độ trễ đường truyền mà còn cả độ trễ xử lý (mã hóa/ giải mã) trong bộ phát và bộ nhận. Khuyến cáo của liên hiệp viễn thông quốc tế ngoài ra cũng bao gồm hướng dẫn cho độ trễ mã hóa / giải mã. Với đa số các bộ lấy mẫu dùng cho di động yêu cầu độ trễ chỉ từ 50ms đến 100ms. Bỏ qua độ trễ xử lý thì độ trễ từ lúc truyền tin cho đến khi kết thúc là nhỏ hơn 200ms. Khi chúng ta so sánh yêu cầu độ trễ này với RTT thấp hơn 200ms trong WCDMA và thấp hơn 100ms trong HSPA. Rõ ràng rằng VOIP làm việc tốt trong cả 2 công nghệ.Với RTT ngắn hơn trong liên kết vô tuyến HSPA, độ trễ cho phép trong đường truyền HSPA là lớn hơn so với WCDMA. Chú ý rằng khi tải ở HSPA tăng lên thì RTT cũng tăng.

Với các ứng dụng thúc đẩy trò chuyện thì độ trễ yêu cầu từ miệng tới tai là ít đòi hỏi cao hơn so với VOIP song công toàn phần. Mặt khác, những ứng dụng này đặt những yêu cầu chặt chẽ trên việc thiết đặt thời gian cho kết nối vô tuyến. Điều này là bởi vì mỗi thời gian người sử dụng yêu cầu trò chuyện, hệ thống phải thiết đặt một kết nối vô tuyến, thời gian để làm điều này trực tiếp ảnh hưởng đến người dùng kết nối tới cuộc trò chuyện.

4.2 TRÒ CHƠI VỚI THỜI GIAN THỰC

Có nhiều nhóm trò chơi mạng, và các nhóm này có yêu cầu khác nhau trên mạng di động, những yêu cầu này phụ thuộc thời gian thiết lập kết nối vô tuyến và tuổi thọ của pin. Dưới đây là các ví dụ về các nhóm trò chơi

• Những trò chơi hoạt động thời gian thực.

• Những trò chơi chiến lược thời gian thực.

• Những trò chơi chiến lược trên nền quay.

Yêu cầu chặt chẽ nhất là các trò chơi hoạt động thời gian thực. Trong khi tốc độ truyền theo bit tối đa của những trò chơi hoạt động như vậy hiếm khi vượt hơn 100- 200 kbps và tốc độ truyền theo bit trung bình thường khoảng 10- 30 kbps. RTT yêu cầu độ trễ điển hình 125-250ms cho những trò chơi đòi hỏi cao nhất. Do đó, HSPA sẽ có khả năng để hỗ trợ việc chơi trên nền hoạt động với sự nạp thực hiện miễn là mạng người dùng cuối kiểm soát tốt. Yêu cầu tốc độ dữ liệu cho những trò chơi hoạt động thời gian thực thay đổi rất nhanh. HSPA có ưu điểm hơn so với Release 99 về tốc độ dữ liệu có thể được đáp ứng ngay lập tức.

4.3 LUỒNG TV- DI ĐỘNG

Việc cung cấp luồng video có chất lượng tốt đối với một màn ảnh di động sử dụng bộ lấy mẫu video gần đây nhất yêu cầu tốc độ từ 32 đến 128 kbps phụ thuộc vào nội dung. Đa số những kiểu nội dung mang dung lượng 64 Kbps chất lượng sẽ đủ tốt.Các mạng WCDMA có thể cung cấp 64-128kbps với chất lượng rất tốt. Tuy nhiên, cái mà HSPA mang là nhiều khả năng hơn, mà lần lượt cho phép thị trường tốc độ truyền theo bit cao tới những người dùng cuối.

Những mạng vô tuyến trước thế hệ 3G. thì chỉ đạt được tốc độ dữ liệu 50- 200 kbps, trong khi 3G mạng với khả năng HSDPA có thể cung cấp những tốc độ dữ liệu lên tới 1 Mbps. Do đó, các ứng dụng luồng phải làm thích nghi tốc độ phương tiện truyền thông. Sự thích nghi tốc độ phương tiện truyền thông luồng đã được hỗ trợ trong một số thiết bị đầu cuối, trong khi sự hỗ trợ đầy đủ của 3 GPP đã tiêu chuẩn hóa sơ đồ thích nghi tốc độ phương tiện truyền thông được bao gồm vào 3 GPP lên thành phiên bản R6. Để lựa chọn tốc độ phương tiện truyền thông thích hợp người phục vụ luồng cần phải biết:

- Loại trạm di động nào hướng tới. Trong trường hợp đó là một thiết bị đầu cuối với những khả năng tốc độ truyền theo bit hạn chế, tốc độ phương tiện truyền thông cần phải tính đến những hạn chế đó.

- Tốc độ phương tiện truyền thông ban đầu nào cần phải được sử dụng có thể trong một mạng 2G, và đôi khi nó có thể trong một mạng 3G

- Khi nào để tăng hay giảm bớt tốc độ phương tiện truyền thông.

Trong thực tế, trạm di động và thông tin trao đổi người phục vụ về những khả năng của họ trước khi luồng bắt đầu. Điều này như thế nào thì bước 1 đã được giải

quyết. Sự chọn lọc nhịp độ phương tiện truyền thông ban đầu khó khăn hơn. Trong mạng ngày nay nó dựa vào mô hình mạng điện thoại. Khi tốc độ truyền theo bit của các giải pháp dịch vụ được đặt trong những thiết bị đầu cuối và các mạng WCDMA và HSPA rồi tốc độ truyền theo bit có thể được sử dụng để hướng dẫn sự chọn lọc nhịp độ phương tiện truyền thông ban đầu.

4.4 EMAIL

Các giá trị trễ trong mạng HSPA thường đủ thấp cho các ứng dụng thư điện tử. Thậm chí nếu người sử dụng không tải các file đính kèm hoặc gửi thư điện tử, ứng dụng thư điện tử dùng gửi tin nhắn tới điện thoại di động:

- Tiêu đề thư và vài KB đầu tiên của mỗi email nhận được được đẩy tới thiết bị đầu cuối.

- Giữ các tin nhắn hoạt động được trao đổi giữa máy chủ và thiết bị đầu cuối. Kích thước của các tin nhắn được giữ là rất nhỏ.

Hình 4.1 cho ta một ước lượng tiêu thụ công suất của điện thoại di động trên những tin nhắn được giữ lại cứ mỗI 4 phút và nhận 0 –50 tín nhắn email 1 giờ .

Hình 4.1: Ước lượng tiêu thụ công suất của điện thoại di động

Việc giữ các tin nhắn hoạt động được mang trên các kênh RACH/FACH trong khi các phần của tin nhắn- của 1 vài KB- được mang trên HS-DSCH

Việc tiêu thụ công suất nguồn được trình bày trong hình 4.1 . Tiêu thụ nguồn phụ thuộc vào số lượng tin nhắn nhận được và các thông số thiết đặt trên mạng vô tuyến. Nếu chúng tả giả sử các đồng hồ 5-sec DCH và FACH 50 tin nhắn 1 giờ, thiết bị di động chuẩn là 53h sẽ sử dụng 1000mAp công suất pin. Sự tính toán này chứng minh rằng các thông số trong ứng dụng đẩy email tốt trong mạng vô tuyến.

Hình 4.2: Truy cập email từ mobile sử dụng pin 1000-mAh

Nếu trạng thái PCH không được sử dụng bởi mạng, UE được di chuyển từ FACH tới trạng thái rỗi và kết nối RRC được giải phóng. Khi dữ liệu tới đường xuống từ lõi mạng 3G , kết nối RRC cần được chiếm giữ. Kết nối RRC thiết đặt các thủ tục có thể tăng tiêu thụ công suất đầu cuối và giảm thời gian chuẩn sử dụng pin. Sử dụng trạng thái PCH là có lợi để đạt được thời gian chuẩn sử dụng dài.