Đề tài Qui hoạch và tối ưu hoá mạng truyền dẫn 3G

hèi chøc n¨ng chuyÓn m¹ch gãi (PS). CÊu tróc m¹ng CN ®−îc cho trªn h×nh 2-8. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * 0 # ue cn Vïng CN CS 3G MRC/VLR 3G GMSC HLR/AuC/EIR §¨ng ký SGSN GGSN Vïng CN PS M¹ng truy nhËp M¹ng ngoμi H×nh 2-8. CÊu tróc m¹ng lâi theo tiªu chuÈn 3GPP R99 Khèi chøc n¨ng chuyÓn m¹ch kªnh (CS) gåm hai phÇn tö m¹ng c¬ b¶n: • Trung t©m chuyÓn m¹ch di ®éng (MSC/VLR). • Trung t©m chuyÓn m¹ch di ®éng cæng (GMSC). MSC/VLR chÞu tr¸ch nhiÖm cho c¸c ho¹t ®éng qu¶n lý kÕt nèi chuyÓn m¹ch kªnh, qu¶n lý di ®éng (MM) nh−: cËp nhËp vÞ trÝ, t×m gäi vμ c¸c chøc n¨ng b¶o mËt. Ngoμi ra, MSC/VLR cßn chøa c¸c bé chuyÓn m· (sö dông ®Ó chuyÓn m· tho¹i). §©y lμ mét kh¸c biÖt so víi hÖ thèng GSM truyÒn thèng, ë hÖ thèng nμy bé chuyÓn m· lμ mét phÇn cña m¹ng truy nhËp v« tuyÕn. GMSC phô tr¸ch kÕt nèi víi c¸c m¹ng bªn ngoμi. Theo quan ®iÓm qu¶n lý kÕt nèi, GMSC thiÕt lËp ®−êng kÕt nèi ®Õn c¸c MSC/VLR ®ang phôc vô mμ t¹i ®ã cã thÓ t×m thÊy thuª bao cÇn t×m. theo quan ®iÓm qu¶n lý di ®éng, 41 GMSC khëi t¹o thñ tôc phôc håi th«ng tin vÞ trÝ víi môc ®Ých ®Ó t×m MSC/VLR phôc vô ®Ó kÕt nèi cuéc gäi. Khèi chøc n¨ng chuyÓn m¹ch gãi (CNPS) gåm hai phÇn tö m¹ng c¬ b¶n: • Nót hç trî GPRS phôc vô (SGSN). • Nót hç trî GPRS cæng (GGSN). SGSN hç trî th«ng tin chuyÓn m¹ch gãi tíi m¹ng truy nhËp v« tuyÕn: SGSN giao tiÕp víi GSM BSS qua giao diÖn Gb vμ UTRAN qua giao diÖn Iu. Chøc n¨ng chñ yÕu cña SGSN liªn quan ®Õn viÖc qu¶n lý di ®éng: cËp nhËt khu vùc ®Þnh tuyÕn, ®¨ng ký vÞ trÝ, t×m gäi vμ ®iÒu khiÓn c¬ chÕ b¶o mËt trong chuyÓn m¹ch gãi. GGSN duy tr× kÕt nèi tíi c¸c m¹ng chuyÓn m¹ch gãi kh¸c nh− m¹ng internet GGSN thùc hiÖn chøc n¨ng qu¶n lý di ®éng gièng nh− GMSC. Ngoμi ra, nã cßn thùc hiÖn chøc n¨ng qu¶n lý phiªn. M¹ng truyÒn t¶i kÕt nèi gi÷a c¸c GSN ®−îc gäi lμ ®−êng trôc IP (®−îc coi nh− mét m¹ng Intranet c¸ nh©n). §−êng trôc IP cã thÓ thùc hiÖn ®−îc chøc n¨ng ®Þnh tuyÕn, khèi chøc n¨ng chuyÓn m¹ch gãi ph¶i cã mét m¸y chñ tªn miÒn (DNS). Ngoμi khèi chøc n¨ng chuyÓn m¹ch kªnh (CS) vμ khèi chøc n¨ng chuyÓn m¹ch gãi (PS), m¹ng lâi cßn cã khèi thanh ghi bao gåm: thanh ghi th−êng tró (HLR), trung t©m nhËn thùc (AuC) vμ thanh ghi chØ thÞ thiÕt bÞ (EIR). Khèi thanh ghi chøa th«ng tin ®Þa chØ vμ th«ng tin nhËn thùc cho c¶ hai khèi chøc n¨ng chuyÓn m¹ch kªnh (CS) vμ khèi chøc n¨ng chuyÓn m¹ch gãi (PS) ®Ó thùc hiÖn chøc n¨ng qu¶n lý di ®éng. HLR chøa c¸c d÷ liÖu cè ®Þnh vÒ thuª bao. Th«ng th−êng mét thuª bao chØ ®−îc phÐp ®¨ng ký víi mét HRL. AuC lμ mét c¬ së d÷ liÖu t¹o ra c¸c vect¬ nhËn thùc. C¸c vect¬ nμy chøa c¸c tham sè b¶o mËt ë giao diÖn Iu. Th«ng th−êng AuC ®−îc tÝch hîp víi HLR vμ chóng cïng sö dông giao tiÕp thñ tôc MAP ®Ó truyÒn th«ng tin. EIR duy tr× c¸c th«ng tin chØ thÞ liªn quan ®Õn phÇn cøng cña UE. Ngoμi c¸c thanh ghi trong khèi thanh ghi, CN cßn cã thªm mét thanh ghi n÷a (thanh ghi t¹m tró -VLR). ë GSM, thanh ghi nμy ho¹t ®éng ®éc lËp nh−ng ë 3G,VLR ®−îc coi nh− lμ mét phÇn chøc n¨ng cña MSC phôc vô. Nh− ®· tr×nh bμy ë trªn, m¹ng lâi gåm hai khèi chøc n¨ng thùc hiÖn truyÒn l−u 42 l−îng tuú theo ®Æc ®iÓm ®Æc tr−ng cña l−u l−îng. C¸c ®Æc tr−ng cña l−u l−îng ¶nh h−ëng ®Õn c¸c phÇn tö chuyÓn m¹ch kªnh (CS) vμ chuyÓn m¹ch gãi (PS) trªn ph−¬ng diÖn giao diÖn b¸o hiÖu vμ truyÒn t¶i. Khèi chøc n¨ng chuyÓn m¹ch kªnh (CS) kÕ thõa b¸o hiÖu sö dông ë hÖ thèng GSM dùa trªn thñ tôc MAP. H×nh 2-9 thÓ hiÖn c¸c giao diÖn bªn trong m¹ng lâi. C¸c giao diÖn nμy ho¹t ®éng t−¬ng tù nh− c¸c giao diÖn trong hÖ thèng GSM. Khèi chøc n¨ng chuyÓn m¹ch gãi (PS) trong UMTS ®−îc n©ng cÊp tõ hÖ thèng GPRS. Tªn cña c¸c giao diÖn b¾t ®Çu b»ng ch÷ “G” nh− h×nh 2-9. MRC/VLR MRC/VLR E( cho VLR) G( cho VLR) MRC/VLR PSTN PSTN GSM BSS UTRAN SGSN SGSN Gn EIR EIR EIR A GGSN GGSN Gp Gn Gi M¹ng kh¸c F D C Gs Gf Gr Gc Iu Gb Iu Chó thÝch: L−u l−îng thuª bao B¸o hiÖu H×nh 2-9.Giao diÖn bªn trong m¹ng lâi theo 3GPP R99 2.1.3.1.1 Chøc n¨ng qu¶n lý vµ ®iÒu khiÓn. C¸c chøc n¨ng qu¶n lý vμ ®iÒu khiÓn cña m¹ng lâi ®−îc cho trªn h×nh 2-10. 43 Qu¶n lý kÕt nèi Qu¶n lý phiªn Qu¶n lý vÞ trÝ X¸c nhËn & ®Þa chØ B¶o mËt CM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * 0 # ue MM CM MM COMC MOBC CN Qu¶n lý kÕt nèi Qu¶n lý phiªn Qu¶n lý vÞ trÝ X¸c nhËn & ®Þa chØ B¶o mËt Giao thøc ®iÒu khiÓn di ®éng Giao thøc ®iÒu khiÓn th«ng tin H×nh 2-10. Chøc n¨ng qu¶n lý vµ ®iÒu khiÓn cña m¹ng lâi 3GPP R99 Trªn h×nh 2-10 chøc n¨ng qu¶n lý th«ng tin (CM) bao gåm hai nhiÖm vô: qu¶n lý kÕt nèi vμ qu¶n lý phiªn (cho chuyÓn m¹ch gãi). Thñ tôc ®iÒu khiÓn mang th«ng tin CM lμ thñ tôc ®iÒu khiÓn th«ng tin (COMC). Chøc n¨ng qu¶n lý di ®éng MM lμ nhiÖm vô qu¶n lý vÞ trÝ cña c¸c UE. Thñ tôc sö dông trong MM lμ thñ tôc qu¶n lý di ®éng (MOBC). 2.1.3.2 CÊu tróc m¹ng lâi theo tiªu chuÈn 3GPP R4. Trong hÖ thèng tiªu chuÈn 3GPP R99, nh÷ng thay ®æi chÝnh so víi hÖ thèng 2G lμ ë phÇn m¹ng truy nhËp v« tuyÕn. M¹ng v« tuyÕn 3GPP R99 lμ m¹ng truy nhËp v« tuyÕn b¨ng réng UTRAN. PhÇn m¹ng lâi ®−îc n©ng cÊp trªn c¬ së m¹ng lâi GSM, sö dông tèi ®a c¸c phÇn tö m¹ng GSM/GRPS ®· cã. ë tiªu chuÈn 3GPP R4, chiÕn l−îc n©ng cÊp tr¸i ng−îc so víi tiªu chuÈn cò R99: m¹ng truy nhËp v« tuyÕn kh«ng ®−îc thay ®æi nhiÒu, n©ng cÊp ®−îc thùc hiÖn ë m¹ng lâi. Trong m¹ng lâi, khèi chøc n¨ng chuyÓn m¹ch kªnh (CS CN) ®−îc n©ng cÊp: t¸ch gi÷a chøc n¨ng qu¶n lý cuéc gäi (CM) vμ c¸c chøc n¨ng liªn quan ®Õn chuyÓn m¹ch thμnh c¸c thùc thÓ vËt lý riªng biÖt, nh− trªn h×nh 2-11. 44 MRC/VLR MSC MGW Qu¶n lý th«ng tin Qu¶n lý kÕt nèi "chøc n¨ng phô" 3GPP R99: 3GPP R4: H×nh 2-11. Kh¸c biÖt m¹ng lâi R4 so víi R99 MSC/VLR ®−îc chia thμnh hai phÇn tö vËt lý: • MSC phôc vô. • Cæng ph−¬ng tiÖn (MGW). MSC phôc vô thùc hiÖn chøc n¨ng qu¶n lý di ®éng. MSC phôc vô chøa VLR. MGW chøa ph−¬ng tiÖn thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng chuyÓn m¹ch vμ kÕt nèi m¹ng. VÝ dô nh−: c¸c bé chuyÓn m·, c¸c thiÕt bÞ khö tiÕng väng vμ c¸c modem ®−îc ®Æt trong khèi MGW. Tïy theo cÊu h×nh m¹ng, MGW cã thÓ cã c¸c chøc n¨ng kh¸c nh−: chøc n¨ng chuyÓn ®æi chuyÓn m¹ch kªnh trong tr−¬ng hîp xö lý c¸c cu«c gäi VoIP. Mét MSC phôc vô cã thÓ qu¶n lý mét sè MGW. Víi kh¶ n¨ng nμy, m¹ng lâi cã thÓ x©y dùng tuú theo yªu cÇu ho¹t ®éng. Theo quan ®iÓm qu¶n lý cuéc gäi, vÊn ®Ò chñ yÕu lμ c¸ch thùc hiÖn kÕt nèi gi÷a UE víi MSC phôc vô vμ gi÷a MSC phôc vô víi MGW theo thñ tôc kÕt nèi nμo. Cã nhiÒu lo¹i thñ tôc cã thÓ ®−îc sö dông. Trong sè ®ã, thñ tôc dùa trªn nÒn IP - thñ tôc khëi t¹o phiªn (SIP) cã nhiÒu −u ®iÓm (IETF RFC 2543). CÊu tróc m¹ng lâi theo tiªu chuÈn 3GPP R4 cã thªm mét phÇn tö míi lμ ph©n hÖ ®a ph−¬ng tiÖn IP (IMS) cã chøc n¨ng duy tr× c¸c cuéc gäi VoIP. IMS cßn cã kh¶ n¨ng hç trî c¸c dÞch vô ®a ph−¬ng tiÖn. IMS bao gåm: chøc n¨ng ®iÒu khiÓn cæng ph−¬ng tiÖn (MGCF), chøc n¨ng ®iÒu khiÓn tr¹ng th¸i cuéc gäi (CSCF) vμ chøc n¨ng ®iÒu khiÓn tμi nguyªn ph−¬ng tiÖn (MRS). C¸c chøc n¨ng nμy t¹o thμnh m« h×nh qu¶n lý cuéc gäi më réng so víi tiªu chuÈn 3GPP 45 R99. VÒ c¬ b¶n, chøc n¨ng MGCF kiÓm so¸t MGW khi thùc hiÖn kÕt nèi, chuyÓn ®æi, lo¹i bá tiÕng väng 2.1.3.3. CÊu tróc m¹ng lâi theo tiªu chuÈn 3GPP R5. Trong tiªu chuÈn 3GPP R5, m¹ng truy nhËp cã nhiÒu sù thay ®æi, m¹ng lâi Ýt cã thay ®æi h¬n. Nh−ng n©ng cÊp chñ yÕu trong m¹ng 3GPP R5 lμ GSM/EDGE RAN (GERAN) vμ truyÒn t¶i IP ®−îc sö dông trong m¹ng truy nhËp. Toμn bé l−u l−îng trong m¹ng 3GPP R5 lμ l−u l−îng gãi (thêi gian thùc vμ kh«ng thêi gian thùc). M« h×nh cÊu tróc tham chiÕu gièng nhau ®èi víi c¸c tiªu chuÈn R4 vμ R5, nh− h×nh 2-12. Nh−ng ë tiªu chuÈn R5 nh÷ng thay ®æi chñ yÕu ë khèi chøc n¨ng chuyÓn m¹ch gãi (PS CN). M¹ng truy nhËp ®an xen C¸c øng dông & dÞch vô(*) SCP M¹ng b¸o hiÖu di ®éng kÕ thõa M¹ng IP ®a ph−¬ng tiÖn HSS*) EIR SGSN CSCF EIR GGSN HSS*) CSCF MGCF SGM*) PSTN kÕ thõa Më réngMGW BSS/ GERAN MTTE UmR MGWUTRANMTTE UmR GMSCMRC SGW*) C¸c øng dông & dÞch vô(*) HSS*) SGW*) Giao diÖn b¸o hiÖu Giao diÖn truyÒn d÷ liÖu vμ b¸o hiÖu *) nh÷ng phÇn tö nμy ®−îc biÓu diÔn nhiÒu lÇn víi môc ®Ých vÏ m« t¶, thùc ra chóng lμ duy nhÊt H×nh 2-12. Giao diÖn bªn trong m¹ng lâi 3GPP R5 CÊu tróc ph©n líp cña m¹ng lâi 3GPP R5 ®−îc cho trªn h×nh 2-13. 46 M«i tr−êng t¹o dÞch vô OSASCP VHE HSS CSCF CSCF MGCF SGSN MGWGGSN SGW M¹ng IP ngoμi M¹ng CS ngoμi kÕ thõa PSTN UTRAN GERAN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * 0 # ue 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * 0 # MS Líp truyÒn t¶i/ cæng Líp ®iÒu khiÓn Líp dung l−îng dÞch vô Líp dÞch vô/øng dông : L−u l−îng d÷ liÖu ng−êi sö dông : B¸o hiÖu( ®iÒu khiÓn) H×nh 2-13. CÊu tróc ph©n líp dÞch vô m¹ng lâi 3GPP R5 C¸c lo¹i h×nh dÞch vô, kh¶ n¨ng truy nhËp vμ truy nhËp chung ®−îc ®Ò cao khi thiÕt kÕ m¹ng lâi theo tiªu chuÈn 3GPP R4/R5. M« h×nh líp dÞch vô dùa trªn gi¶i ph¸p cÊu truc dÞch vô më (OSA).Trong m« h×nh cÊu tróc R5, ngoμi kÕt nèi UTRAN víi m¹ng lâi cßn cã GERAN. Giao tiÕp gi÷a GERAN víi m¹ng lâi ®−îc thùc hiÖn qua giao diÖn Iu. 2.2 CÊu tróc kªnh 2.2.1 m« h×nh ph©n líp. C¸c thñ tôc giao diÖn v« tuyÕn thùc hiÖn chøc n¨ng thiÕt lËp, duy tr× vμ gi¶i phãng kÕt nèi v« tuyÕn trong m¹ng UTRA. Chóng thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng cña c¸c líp 1-3 (líp vËt lý L1, líp liªn kÕt d÷ liÖu L2 vμ líp m¹ng L3) trong m« h×nh OSI t−¬ng øng. CÊu tróc thñ tôc giao diÖn v« tuyÕn cña hÖ thèng UMTS ®−îc cho trªn h×nh 2-14. 47 RLC RLC RLC RLC RLC RLC RLC RLC RLC PDCP PDCP §iÒu khiÓn BMC§ iÒ u kh iÓ n § iÒ u kh iÓ n MAC L3 § iÒ u kh iÓ n C¸c kªnh logic Líp vËt lý C¸c kªnh truyÒn t¶i § iÒ u kh iÓ n L1 L2/MAC L2/RLC L2/BMC L2/PDCP H×nh B-14. M« h×nh ph©n líp Trªn h×nh 2-14, líp liªn kÕt L2 bao gåm c¸c ph©n líp: ®iÒu khiÓn truy nhËp trung gian (MAC), ®iÒu khiÓn liªn kÕt v« tuyÕn (RLC), thñ tôc héi tô gãi sè liÖu (PACP) vμ líp ®iÒu khiÓn qu¶ng b¸ (BMC). Líp cao nhÊt lμ líp ®iÒu khiÓn tμi nguyªn v« tuyÕn (RRC) t−¬ng øng víi líp m¹ng trong m« h×nh OSI. Giao diÖn gi÷a c¸c líp vμ ph©n líp ®−îc thùc hiÖn th«ng qua c¸c ®iÓm truy nhËp dÞch vô (SAP). C¸c kªnh truyÒn dÉn ®−îc truyÒn qua c¸c ®iÓm truy nhËp dÞch vô gi÷a líp vËt lý (L1) vμ ph©n líp ®iÒu khiÓn truy nhËp trung gian (MAC) ®Ó thùc hiÖn giao tiÕp trong L2 gi÷a c¸c ph©n líp MAC vμ RLC. Cßn c¸c kªnh vËt lý ®ù¬c truyÒn bªn trong líp vËt lý. 2.2.2. cÊu tróc kªnh. 2.2.2.1. C¸c kªnh l«gic. Ng−êi ta ®Þnh nghÜa mét bé c¸c kªnh l«gic kh¸c nhau sö dông cho c¸c dÞch vô truyÒn sè liÖu kh¸c nhau ë ph©n líp MAC. C¸c kªnh l«gic cã thÓ ®−îc chia thμnh hai nhãm chñ yÕu lμ: nhãm kªnh ®iÒu khiÓn vμ nhãm kªnh l−u l−îng. 48 Nhãm kªnh ®iÓu khiÓn bao gåm: • Kªnh ®iÒu khiÓn qu¶ng b¸ - BCCH. • Kªnh ®iÒu khiÓn nh¾n tin – PCCH. • Kªnh ®iÒu khiÓn dμnh riªng – DCCH. • Kªnh ®iÒu khiÓn chung – CCCH. • Kªnh ®iÒu khiÓn ph©n chia kªnh – SHCCH. • Kªnh ®iÒu khiÓn riªng cho ODMA – ODCCH. • Kªnh ®iÒu khiÓn chung cho ODMA – OCCCH. 2.2.2.2. C¸c kªnh truyÒn dÉn. C¸c kªnh truyÒn dÉn cã nhiÖm vô truyÒn th«ng tin gi÷a ph©n líp MAC vμ líp vËt lý. C¸c kªnh truyÒn dÉn ®−îc ph©n lo¹i chung hoÆc thμnh hai nhãm: c¸c kªnh riªng vμ c¸c kªnh chung. 2.2.2.2.1. C¸c kªnh truyÒn dÉn dµnh riªng. DCH lμ mét kªnh thùc hiÖn truyÒn th«ng tin ®iÒu khiÓn vμ th«ng tin ng−êi sö dông gi÷a UTRAN vμ UE. DCH ®−îc truyÒn trªn toμn bé cell hoÆc chØ truyÒn trªn mét phÇn cell ®ang sö dông. Th«ng th−êng chØ cã mét kªnh truyÒn dÉn dμnh riªng sö dông cho ®−êng lªn hoÆc ®−êng xuèng ë chÕ ®é TDD hoÆc FDD. 2.2.2.2.2. C¸c kªnh truyÒn dÉn chung. MÆc dï chøc n¨ng chñ yÕu cña tõng kªnh truyÒn dÉn chung cã thÓ kh«ng nhÊt thiÕt lμ ph¶i gièng nhau ë hai chÕ ®é FDD vμ TDD nh−ng chóng cã cïng mét vμi chøc n¨ng vμ ký hiÖu c¬ b¶n. 49 B¶ng 2-1 Chøc n¨ng cña kªnh truyÒn dÉn chung FDD TDD BCH – Kªnh qu¶ng b¸ BCH – Kªnh qu¶ng b¸ Kªnh truyÒn dÉn ®−êng xuèng ®−îc dïng cho hÖ thèng qu¶ng b¸ vμ th«ng tin cô thÓ vÒ cell BCH th−êng ®−îc truyÒn trªn toμn bé cell vμ cã d¹ng kiÓu truyÒn ®¬n. FACH- Kªnh truy nhËp ®−êng xuèng FACH – Kªnh truy nhËp ®−êng xuèng Kªnh truyÒn dÉn ®−êng xuèng truyÒn th«ng tin ®iÒu khiÓn tíi tr¹m di ®éng khi hÖ thèng biÕt ®−îc viÖc ®Þnh vÞ cell cña tr¹m di ®éng, ë FDD, FACH cã thÓ ®−îc truyÒn trªn toμn bé cell hoÆc chØ trªn mét phÇn cell ®ang sö dông, vÝ dô c¸c anten d¹ng bóp, vμ nã còng cã thÓ ®−îc truyÒn b»ng c¸ch sö dông ®iÒu khiÓn c«ng suÊt chËm, ë TDD, nã cã thÓ truyÒn c¸c gãi tin ng¾n cña ng−êi sö dông. PCH – Kªnh nh¾n tin PCH – Kªnh nh¾n tin Kªnh truyÒn dÉn ®−êng xuèng th−êng ®−îc truyÒn trªn toμn bé cell, ®−îc dïng ®Ó truyÒn th«ng tin ®iÒu khiÓn tíi tr¹m di ®éng khi hÖ thèng kh«ng biÕt vÞ trÝ cell cña tr¹m di ®éng, ë FDD, qu¸ tr×nh truyÒn PCH ®−îc kÕt hîp víi qu¸ tr×nh truyÒn c¸c chØ thÞ nh¾n tin cña líp vËt lý ®Ó hç trî c¸c quy tr×nh ë chÕ ®é ngñ (sleep-mode) mét c¸ch hiÖu qu¶. RACH – Kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn RACH – Kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn Kªnh truyÒn dÉn ®−êng lªn, th−êng thu ®−îc tõ toμn bé cell, thùc hiÖn truyÒn th«ng tin ®iÒu khiÓn tõ tr¹m di ®éng, ë FDD, RACH ®−îc ®Æc tr−ng bëi nguy c¬ xung ®ét vμ bëi viÖc sö dông ®iÒu khiÓn c«ng suÊt vßng më sö dông cho viÖc truyÒn dÉn, ë TDD, nã còng cã thÓ truyÒn c¸c gãi tin ng¾n cña ng−êi sö dông. CPCH – Kªnh gãi chung USCH – Kªnh dïng chung ®−êng lªn Kªnh truyÒn dÉn ®−êng lªn kÕt hîp víi Kªnh truyÒn dÉn ®−êng lªn ®−îc 50 mét kªnh riªng ®−êng xuèng t¹o ra ®iÒu khiÓn vμ c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn CPCH (vÝ dô dõng khÈn cÊp). Nã ®−îc ®Æc tr−ng bëi nguy c¬ xung ®ét ban ®Çu vμ viÖc sö dông ®iÒu khiÓn c«ng suÊt m¹ch vßng trong cho viÖc truyÒn dÉn dïng chung bëi mét vμi UE thùc hiÖn truyÒn sè liÖu ®iÒu khiÓn dμnh riªng hoÆc l−u l−îng. DSCH – Kªnh dïng chung ®−êng xuèng DSCH– Kªnh dïng chung ®−êng xuèng Kªnh truyÒn dÉn ®−êng xuèng ®−îc dïng chung bëi mét vμi UE thùc hiÖn viÖc truyÒn sè liÖu ®iÒu khiÓn dμnh riªng hoÆc l−u l−îng. ë FDD nã ®−îc kÕt hîp víi mét hoÆc vμi kªnh DCH ®−êng xuèng. Nã cã thÓ ®−îc truyÒn trªn toμn bé cell hoÆc chØ trªn mét phÇn cell ®ang sö dông, vÝ dô c¸c anten d¹ng bóp. C¶ FDD lÉn TDD ®Òu cã mét sè kªnh truyÒn dÉn gièng nhau, tuy nhiªn FDD kh«ng cã kªnh dïng chung ®−êng lªn (USCH) vμ TDD kh«ng cã kªnh gãi chung (CPCH). Kªnh truyÒn dÉn CPCH ë FDD thùc hiÖn c¸c lªnh ®iÒu khiÓn c«ng suÊt cÇn thiÕt, c¸c lÖnh nμy kh«ng ®−îc yªu cÇu ë TDD. Ngù¬c l¹i USCH thùc hiÖn c¸c lÖnh cÇn thiÕt ë TDD mμ kh«ng ®−îc yªu cÇu ë FDD. 2.2.2.3. CÊu tróc kªnh vËt lý. Trong phÇn nμy chóng ta ph©n tÝch cÊu tróc kªnh vËt lý ë chÕ ®é FDD. C¸c kªnh vËt lý trong FDD cã d¹ng cÊu tróc líp nh− c¸c khung v« tuyÕn vμ c¸c khe thêi gian. Khung v« tuyÕn lμ mét khèi xö lý bao gåm 15 khe thêi gian cã chiÒu dμi 38400 chip, vμ khe thêi gian lμ mét khèi chøa c¸c tr−êng bit cã chiÒu dμi 2560 chip. CÊu h×nh khe thêi gian biÕn ®æi tuú thuéc tèc ®é bit cña kªnh vËt lý. V× thÕ sè bit trªn mét khe cã thÓ kh¸c nhau ®èi víi c¸c kªnh vËt lý kh¸c nhau vμ trong mét vμi tr−êng hîp cã thÓ biÕn ®æi theo thêi gian. Mét kªnh vËt lý t−¬ng øng víi mét m·, mét tÇn sè sãng mang cô thÓ, vμ trªn ®−êng lªn sÏ cã thªm mét thμnh phÇn quan hÖ pha. C¸c kªnh vËt lý ®−îc ph©n lo¹i dùa trªn hai ®Æc tr−ng: • Kªnh ®−êng lªn vμ ®−êng xuèng. • Kªnh dμnh riªng vμ kªnh chung. 2.2.2.3.1. C¸c kªnh vËt lý ®−êng lªn. 51 2.2.2.3.1.1. C¸c kªnh vËt lý dµnh riªng ®−êng lªn. Cã hai kiÓu kªnh vËt lý dμnh riªng ®−êng lªn: kªnh sè liÖu vËt lý dμnh riªng (DPDCH) vμ kªnh ®iÒu khiÓn vËt lý dμnh riªng (DPCCH). C¸c kªnh vËt lý dμnh riªng ®−êng lªn cã m· I/Q ghÐp kªnh cho tõng khung v« tuyÕn. DPDCH truyÒn kªnh truyÒn dÉn DCH, cßn DPCCH truyÒn th«ng tin ®iÒu khiÓn L1 nh−: c¸c bit hoa tiªu ®Ó hç trî ®¸nh gi¸ viÖc x¸c ®Þnh kªnh trong qu¸ tr×nh ph¸t hiÖn t−¬ng quan, c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn c«ng suÊt ph¸t –TFCI. TFCI th«ng b¸o cho phÝa thu viÖc kÕt hîp ®Þnh d¹ng truyÒn dÉn tøc thêi cña c¸c kªnh truyÒn dÉn ®Ó truyÒn mét c¸ch ®ång thêi. Cã mét vμ chØ mét kªnh DPCCH ®−êng lªn trªn mçi liªn kÕt v« tuyÕn. H×nh 2-15 minh ho¹ cÊu tróc khung cña kªnh vËt lý dμnh riªng ®−êng lªn, trong ®ã mçi khung chiÒu dai 10ms ®−îc chia thμnh 15 khe chiÒu dμi 2560 chip, t−¬ng øng víi mét chu kú ®iÒu khiÓn c«ng suÊt. B¶ng 2-2 minh ho¹ sè bÝt chÝnh x¸c trªn DPDCH, cßn b¶ng 2-3 chØ ra c¸c tr−êng DPCCH ®−êng lªn kh¸c nhau. C¸c mÉu hoa tiªu ®−îc chØ ra ë b¶ng 2-4 vμ mÉu bit TPC ®−îc chØ ra ë b¶ng 2-5. C¸c líp cao h¬n ®Þnh h×nh d¹ng khe. Víi mäi tr−êng hîp, tèc ®é ký tù vμ SF trong b¶ng 2-3 lμ 5 vμ 256 t−¬ng øng. Tèc ®é bit kªnh vμ ký tù trong c¸c b¶ng 2-2 vμ b¶ng 2-3 lμ tèc ®é tr−íc khi tr¶i phæ. B¶ng 2-2 C¸c tr−êng DPDCH §Þnh d¹ng khe thø i Tèc ®é bit cña kªnh (kbps) Tèc ®é ký hiÖu kªnh (kbps) SF Sè bit/khung Sè bit/khe Ndata 0 15 15 256 150 10 10 1 30 30 128 300 20 20 2 60 60 64 600 40 40 3 120 120 32 1200 80 80 4 240 240 16 2400 160 160 5 480 480 8 4800 320 320 6 960 960 4 9600 640 640 Cã hai kiÓu kªnh vËt lý dμnh riªng ®−êng lªn, v× thÕ mét kªnh cã chøa tr−êng TFCI (vÝ dô: ®èi víi mét vμi dÞch vô ®ång thêi) vμ mét kiÓu kh«ng 52 chøa TFCI (vÝ dô ®èi víi c¸c dÞch vô tèc ®é cè ®Þnh). C¸c kiÓu nμy ®−îc biÓn diÔn bëi c¸c hμng gièng nhau trong b¶ng 2-3, ë chÕ ®é nÐn, c¸c khe DPCCH ®−îc ®Þnh d¹ng víi c¸c tr−êng TFCI bÞ thay ®æi. Cã hai d¹ng khe nÐn cã thÓ cã cho mçi d¹ng khe danh ®Þnh. Chóng ®−îc ®¸nh nh·n lμ A vμ B vμ viÖc lùa chän chóng tuú thuéc vμo sè khe ®−îc truyÒn trªn tõng khung ë chÕ ®é nÐn. B¶ng 2-3 C¸c tr−êng DPCCH §Þnh d¹ng khe thø i Tèc ®é bÝt kªnh (kbps) Sè bit/khung Sè bit/khe Nhoa tiªu Ntp N- TFCI NFBI Sè khe/k hung 0 15 150 10 5 2 2 0 15 OA 15 150 10 5 2 3 0 10-14 OB 15 150 10 4 2 4 0 8-9 1 15 150 10 8 2 0 0 8-15 2 15 150 10 5 2 2 1 15 2A 15 150 10 4 2 3 1 10-14 2B 15 150 10 3 2 4 1 8-9 3 15 150 10 7 2 0 1 8-15 4 15 150 10 6 2 0 2 8-15 5 15 150 10 5 1 2 2 15 5A 15 150 10 4 1 3 2 10-14 5B 15 150 10 3 1 4 2 8-9 2.2.2.3.1.2. C¸c kªnh vËt lý chung ®−êng lªn. C¸c kªnh vËt lý ®−êng lªn ®−îc chia lμm hai lo¹i: - Kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn vËt lý – PRACH: mang th«ng tin cña kªnh giao vËn RACH (Dùa trªn kü thuËt Slotted ALOHA). - Kªnh gãi vËt lý chung –PCPCH: mang th«ng tin cña kªnh giao vËn CPCH (Dùa trªn kü thuËt CSMA-CD). Sau ®©y chóng ta ph©n tÝch cÊu tróc cña hai lo¹i kªnh vËt lý chung ®−êng lªn. 53 a.Kªnh truy nhËp ngÉu nhiªn vËt lý –PRACH. Kªnh PRACH truyÒn truy nhËp ngÉu nhiªn (RACH). #0 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14 5,120 chÝp Khung v« tuyÕn 10 ms Khung v« tuyÕn 10 ms #0 TruyÒn dÉn truy nhËp ngÉu nhiªn TruyÒn dÉn truy nhËp ngÉu nhiªn#1 TruyÒn dÉn truy nhËp ngÉu nhiªn#7 TruyÒn dÉn truy nhËp ngÉu nhiªn#8 H×nh 2-15. Sè thø tù vµ kho¶ng c¸ch khe truy nhËp RACH • CÊu tróc truyÒn dÉn truy nhËp ngÉu nhiªn –RACH TruyÒn dÉn truy nhËp ngÉu nhiªn sö dông c«ng nghÖ ph©n khe ALOHA víi chØ thÞ yªu cÇu nhËn thùc nhanh. UE cã thÓ b¾t ®Çu truyÒn dÉn truy nhËp ngÉu nhiªn t¹i phÇn ®Çu mét sè kho¶ng thêi gian ®· ®−îc x¸c ®Þnh râ, ký hiÖu lμ c¸c khe truy nhËp nh− h×nh minh ho¹ ë h×nh 2-15. Cã 15 khe truy nhËp trªn hai khung vμ chóng ®−îc c¸ch nhau 5120 chip. Th«ng tin vÒ kiÓu khe truy nhËp truyÒn dÉn truy nhËp ngÉu nhiªn do c¸c líp cao h¬n chuyÓn xuèng. H×nh 2-16 minh ho¹ cÊu tróc truyÒn dÉn truy nhËp ngÉu nhiªn, trong ®ã bao gåm mét hoÆc vμi mμo ®Çu chiÒu dμi 4096 chip vμ mét b¶n tin chiÒu dai 10ms hoÆc 20ms. Mμo ®Çu 4,096 chÝp Mμo ®Çu Mμo ®Çu Mμo ®Çu 4,096 chÝp Mμo ®Çu Mμo ®Çu PhÇn b¶n tin 10 ms ( mét khung v« tuyÕn) PhÇn b¶n tin 20 ms ( hai khung v« tuyÕn) H×nh 2-16. CÊu tróc truyÒn dÉn truy nhËp ngÉu nhiªn 54 • B¶n tin cña kªnh RACH: H×nh 2-17 lμ cÊu tróc khung v« tuyÕn phÇn b¶n tin truy nhËp ngÉu nhiªn trong ®ã khung v« tuyÕn phÇn b¶n tin 10ms ®−îc chia lμm 15 khe, mçi khe cã chiÒu dai Tslot = 2560 chip. Ngoμi ra mçi khe bao gåm hai phÇn: phÇn sè liÖu vμ phÇn ®iÒu khiÓn, chóng ®−îc truyÕn song song. Khe #1 #2 #2 #2 B¶n truy nhËp ngÉu nhiªn T = 10msRACH T = 2,560 chÝp, 10.2 bit ( k=0,1,2,3)slot C¸c bÝt hoa tiªu Npilot C¸c bÝt TFCI Npilot k §iÒu khiÓn C¸c bÝt d÷ liÖu N dataD÷ liÖu H×nh 2-17. CÊu tróc khung v« tuyÕn phÇn b¶n tin truy nhËp ngÉu nhiªn B¶ng 2-4 C¸c tr−êng sè liÖu vµ ®iÒu khiÓn cña b¶n tin truy nhËp ngÉu nhiªn Khu«n d¹ng khe #i Tèc ®é bit kªnh ( kbps) Tèc ®é ký tù kªnh(kbps) SF Sè khung/bit Sè bÝt/khe Nhoa tiªu Ndata 0 15 15 256 150 10 10 1 30 30 128 300 20 20 2 60 60 64 600 40 40 3 120 120 32 1200 80 80 Tr−êng ®iÒu khiÓn NTFCI 0 15 15 256 150 10 8 2 PhÇn sè liÖu bao gåm 10x2k bit v¬i k = 0, 1, 2, 3 t−¬ng øng víi hÖ sè tr¶i phæ 256, 128, 64, vμ 32 cña phÇn sè liÖu b¶n tin t−¬ng øng. PhÇn ®iÒu 55 khiÓn bao gåm 8 bit hoa tiªu ®· biÕt vμ 2 bit TFCI. TFCI cña khung v« tuyÕn chØ ra d¹ng truyÒn dÉn cña kªnh truyÒn dÉn RACH ®−îc ghÐp víi khung v« tuyÕn phÇn b¶n tin PRACH cã chiÒu dμi 20ms, TFCI ®−îc lÆp l¹i ë khung v« tuyÕn thø hai. B¶ng 2-5 MÉu bit hoa tiªu cña phÇn b¶n tin RACH víi Nhoa tiªu = 8 Sè khe Nhoa tiªu = 8 Bit # 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 2 1 0 1 0 1 0 1 0 3 1 0 1 0 1 0 1 0 4 1 1 1 1 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1 1 1 1 6 1 1 1 1 1 1 1 1 7 1 1 1 1 1 1 1 1 8 1 0 1 0 1 0 1 0 9 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 0 1 0 1 0 1 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 12 1 1 1 1 1 1 1 1 13 1 0 1 0 1 0 1 0 14 1 0 1 0 1 0 1 0 b.Kªnh gãi chung vËt lý (PCPCH). Kªnh gãi chung vËt lý (PCPCH) truyÒn kªnh CPCH. Qu¸ tr×nh truyÒn CPCH dùa trªn kü thuËt dß t×m xung ®ét ®a truy nhËp ph¸t hiÖn va tr¹m (DSMA-CD) víi chØ thÞ truy vÊn nhanh. UE cã thÓ b¾t ®Çu truyÒn t¹i phÇn ®Çu 56 cña mét sè kho¶ng thêi gian ®· ®−îc x¸c ®Þnh râ, t−¬ng øng víi phÇn khung BCH thu ®−îc cña cell hiÖn thêi. CÊu tróc vμ sù ph©n khe truy nhËp gièng víi RACH bao gåm mét hoÆc vμi mμo ®Çu truy nhËp (A-P) chiÒu dμi 4096 chip, mét mμo ®Çu ®iÒu khiÓn c«ng suÊt DPCCH (PC-P) chiÒu dμi 0 hoÆc 8 khe, vμ mét b¶n tin chiÒu dμi biÕn ®æi Nx10ms. • PhÇn ®iÒu khiÓn c«ng suÊt vμ mμo ®Çu ph¸t hiÖn va ch¹m cña kªnh truy nhËp CPCH. - Gièng nh− RACH, mμo ®Çu CPCH truy nhËp sö dông c¸c chuçi signature nh−ng sè chuçi Ýt h¬n. - Còng gièng nh− RACH, mμo ®Çu CPCH dß t×m sö dông c¸c chuçi signature. Tuy nhiªn bé m· ngÉu nhiªn kh¸c so víi phÇn m· gold ®−îc dïng trong m· ngÉu nhiªn RACH. B¶ng 2-6 C¸c tr−êng DPCH cho phÇn ®iÒu khiÓn c«ng suÊt mµo ®Çu cña kªnh CPCH Khe #1 Tèc ®é bÝt kªnh Tèc ®é ký hiÖu kªnh SF Sè bÝt/khung Sè bÝt/khe Nhoatiªu NTPC NTFCI NFBI 0 15 15 256 150 10 6 2 2 0 1 15 15 256 150 10 8 2 0 0 2 15 15 256 150 10 5 2 2 1 3 15 15 256 150 10 7 2 0 1 4 15 15 256 150 10 6 2 0 2 5 15 15 256 150 10 5 1 2 2 PhÇn b¶n tin MPCH. Víi cÊu tróc phÇn b¶n tin gièng nh− RACH, mçi phÇn b¶n tin CPCH cã chøa tèi ®a N-Max-frame khung 10ms (N-Max-frame: tham sè líp cao h¬n), khung 10ms chia thμnh 15 khe, mçi khe cã chiÒu dμi Tslot= 2560 chip. Ngoμi ra, mçi khe bao gåm phÇn sè liÖu ®Ó truyÒn th«ng tin cña líp cao h¬n vμ phÇn ®iÒu khiÓn ®Ó truyÒn th«ng tin cña L1. Hai phÇn nμy ®−îc truyÒn song song víi nhau. PhÇn sè liÖu cña b¶n tin CPCH gièng víi c¸c 57 tr−êng DPDCH ®· ®−îc ®−a ra trong b¶ng 2-2. PhÇn ®iÒu khiÓn cña b¶n tin CPCH cã hÖ sè tr¶i phæ 256 vμ nã sö dông kiÓu khe gièng nh− phÇn ®iÒu khiÓn cña CPCH PC-P c¸c mÉu bÝt hoa tiªu cña b¶n tin CPCH gièng víi cmÉu bÝt ®· ®−îc ®−a ra trong c¸c b¶ng 2-4. 2.2.2.3.2. C¸c kªnh vËt lý ®−êng xuèng. C¸c kªnh vËt lý ®−êng xuèng bao gåm: mét kªnh vËt lý dμnh riªng, mét kªnh vËt lý ph©n chia vμ 5 kªnh ®iÒu khiÓn chung. C¸c kªnh ®iÒu khiÓn chung: • C¸c kªnh hoa tiªu chung- CPICH. • Kªnh vËt lý dμnh riªng ®−êng xuèng- DPCH. • Kªnh ph©n chia vËt lý ®−êng xuèng- DSCH. • Kªnh hoa tiªu chung chÝnh vμ dù phßng – CPICH. • Kªnh vËt lý ®iÒu khiÓn chung chÝnh vμ dù phßng –CCPCH. • Kªnh ®ång bé- SCH. a. C¸c kªnh vËt lý dµnh riªng ®−êng xuèng. ChØ cã kªnh vËt lý dμnh riªng ®−êng xuèng ph¸t sè liÖu dμnh riªng ®−îc t¹o ra tõ líp 2 vμ líp cao h¬n, trong bé ghÐp trung gian víi th«ng tin ®iÒu khiÓn t¹o ra t¹i líp 1. V× vËy DPCH ®−êng xuèng lμ mét bé ghÐp thêi gian cña DPDCH ®−êng xuèng, víi mçi khung cã chiÒu dμi 10ms chia thμnh 15 khe trung gian víi Tslot = 2560 chip, t−¬ng øng víi 1 chu kú ®iÒu khiÓn c«ng suÊt. Gièng nh− c¸c cÊu tróc khung tr−íc, tham sè k trong h×nh 2-18 x¸c ®Þnh tæng sè bit trªn mét khe DPCH ®−êng xuèng nã liªn quan ®Õn hÖ sè tr¶i phæ SF cña kªnh vËt lý lμ SF = 512/2.k. V× thÕ hÖ sè tr¶i phæ cã thÓ biÕn ®æi tõ 512 ®Õn 4. 58 Khung #1 #2 #71 #72#i T = 72mssiªu khung Siªu khung Khe #1 #2 #15#i T = 10msf Khung C¸c bÝt TFCI NKhe TFCI c¸c bÝt d÷ liÖu 1 data1N C¸c bÝt TCP NTCP c¸c bÝt hoa tiªu plotN C¸c bÝt d÷ liÖu 2 Ndata2 DPCCH DPDCH DPCCH DPDCH DPCCH T= 2,560 chip, 10.2 bit( k= 0,1,2,...,7) k H×nh 2-18. CÊu tróc khung cña kªnh DPCH ®−êng xuèng Cã hai kiÓu DPCH ®−êng xuèng c¬