Đề tài Tìm hiểu về công nghệ mạng đa truy nhập sử dụng trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba UMTS

i UE. UE kết hợp gói phát trước với gói được phát lại và giải mã. Trong trường hợp giải mã phía thu thất bại, nút B thực hiện phát lại mà không cần RNC tham gia. Máy di động thực hiện kết hợp các phát lại. Phát theo RNC chỉ thực hiện khi xẩy ra sự cố hoạt động lớp vật lý (lỗi báo hiệu chẳng hạn). Phát lại theo RNC sử dụng chế độ công nhận RLC, phát lại RLC không thường xuyên xẩy ra. Hình 3.8. Nguyên lý xử lý phát lại của nút B Không như HARQ truyền thống, trong kết hợp mềm, đầu cuối không loại bỏ thông tin mềm trong trường hợp nó không thể giải mã được khối truyền tải mà kết hợp thông tin mềm từ các lần phát trước đó với phát lại hiện thời để tăng xác suất giải mã thành công. Tăng phần dư (IR) được sử dụng làm cơ sở cho kết hợp mềm trong HSDPA, nghĩa là các lần phát lại có thể chứa các bit chẵn lẻ không có trong các lần phát trước. IR có thể cung cấp độ lợi đáng kể khi tỷ lệ mã đối với lần phát đầu cao vì các bit chẵn lẻ bổ sung làm giảm tổng tỷ lệ mã. Vì thế IR chủ yếu hữu ích trong tình trạng giới hạn băng thông khi đầu cuối ở gần trạm gốc và số lượng các mã định kênh chứ không phải công suất hạn chế tốc độ số liệu khả dụng. Nút B điều khiển tập các bit được mã hóa sẽ sử dụng để phát lại có xét đến dung lượng nhớ khả dụng của UE. Các hình 3.9 cho thấy thí dụ về sử dụng HARQ sử dụng mã turbo cơ sở tỷ lệ mã r=1/3 cho kết hợp phần dư tăng. Trong lần phát đầu gói bao gồm tất cả các bit thông tin cùng với một số bit chẵn lẻ được phát. Đến lần phát lại chỉ các bit chẵn lẻ khác với các bit chẵn lẻ được phát trong gói trước là được phát. Kết hợp gói phát trước và gói phát sau cho ra một gói có nhiều bit dư để sửa lỗi hơn và vì thế đây là sơ đồ kết hợp phần dư tăng. Hình 3.9. HARQ kết hợp phần dư tăng sử dụng mã turbo 3.3.5. Kiến trúc 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 gần với giao diện vô tuyến tại phía mạng, nghĩa là tại nút B. Ngoài ra một mục tiêu quan trọng của HSDPA là duy trì tối đa sự phân chia chức năng giữa các lớp và các nút của R3. Cần giảm thiểu sự thay đổi kiến trúc, vì điều này sẽ đơn giản hóa việc đưa HSDPA vào các mạng đã triển khai cũng như đảm bảo hoạt động trong các môi trường mà ở đó không phải tất cả các ô đều được nâng cấp bằng chức năng HSDPA. Vì thế HSDPA đưa vào nút B một lớp con MAC mới, MA-hs, chịu trách nhiệm cho lập biểu, điều khiển tốc độ và khai thác giao thức HARQ. Do vậy ngoại trừ các tăng cường cho RNC như điều khiển cho phép HSDPA đối với các người sử dụng, HSDPA chủ yếu tác động lên nút B (hình 3.10). Hình 3.10. Kiến trúc HSDPA Mỗi UE sử dụng HSDPA sẽ thu truyền dẫn HS-DSCH từ một ô (ô phục vụ). Ô phục vụ chịu trách nhiệm lập biểu, điều khiển tốc độ, HARQ và các chức năng MAC-hs khác cho HSDPA. Chuyển giao mềm đường lên được hỗ trợ trong đó truyền dẫn số liệu đường lên sẽ thu được từ nhiều ô và UE sẽ nhận được các lệnh điều khiển công suất từ nhiều ô. Di động từ một ô hỗ trợ HSDPA đến một ô không hỗ trợ HSDPA được xử lý dễ ràng. Có thể đảm bảo dịch vụ không bị gián đoạn cho người sử dụng (mặc dù tại tốc độ số liệu thấp hơn) bằng chuyển mạch kênh trong RNC trong đó người sử dụng được chuyển mạch đến kênh dành riêng (DCH) trong ô không có HSDPA. Tương tự, một người sử dụng được trang bị đầu cuối có HSDPA có thể chuyển mạch từ kênh riêng sang HSDPA khi người này chuyển vào ô có hỗ trợ HSDPA. Cấu trúc kênh tổng thể của HSDPA kết hợp WCDMA được cho trên hình 3.11. Hình 3.11. Cấu trúc kênh HSDPA kết hợp WCDMA 3.4. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO ĐƯỜNG LÊN (HSUPA) Cốt lõi của HSUPA cũng sử dụng hai công nghệ cơ sở như HSDPA: lập biểu nhanh và HARQ nhanh với kết hợp mềm. Cũng giống như HSDPA, HSUPA sử dụng khoảng thời gian ngắn 2ms cho TTI đường lên. Các tăng cường này được thực hiện trong WCDMA thông qua một kênh truyền tải mới, E-DCH (Enhanced Dedicated Channel: kênh riêng tăng cường). Mặc dù sử dụng các công nghệ giống HSDPA, HSUPA cũng có một số khác biệt căn bản so với HSDPA và các khác biệt này ảnh hưởng lên việc thực hiện chi tiết các tính năng: Trên đường xuống, các tài nguyên chia sẻ là công suất và mã đều được đặt trong một nút trung tâm (nút B). Trên đường lên, tài nguyên chia sẻ là đại lượng nhiễu đường lên cho phép, đại lượng này phụ thuộc vào công suất của nhiều nút nằm phân tán (các nút UE) Trên đường xuống bộ lập biểu và các bộ đệm phát được đặt trong cùng một nút, còn trên đường lên bộ lập biểu được đặt trong nút B trong khi đó các bộ đệm số liệu được phân tán trong các UE. Vì thế các UE phải thông báo thông tin về tình trạng bộ đệm cho bộ lập biểu Đường lên WCDMA và HSUPA không trực giao và vì thế xẩy ra nhiễu giữa các truyền dẫn trong cùng một ô. Trái lại trên đường xuống các kênh được phát trực giao. Vì thế điều khiển công suất quan trọng đối với đường lên để xử lý vấn đề gần xa. E-DCH được phát với khoảng dịch công suất tương đối so với kênh điều khiển đường lên được điều khiển công suất và bằng cách điều chỉnh dịch công suất cho phép cực đại, bộ lập biểu có thể điều khiển tốc độ số liệu E-DCH. Trái lại đối với HSDPA, công suất phát không đổi (ở mức độ nhất định) cùng với sử dụng thích ứng tốc độ số liệu. Chuyển giao được E-DCH hỗ trợ. Việc thu số liệu từ đầu cuối tại nhiều ô là có lợi vì nó đảm bảo tính phân tập, trong khi đó phát số liệu từ nhiều ô trong HSDPA là phức tạp và chưa chắc có lợi lắm. Chuyển giao mềm còn có nghĩa là điều khiển công suất bởi nhiều ô để giảm nhiễu gây ra trong các ô lân cận và duy trì tương tích ngược với UE không sử dụng E-DCH Trên đường xuống, điều chế bậc cao hơn (có xét đến hiệu quả công suất đối với hiệu quả băng thông) được sử dụng để cung cấp các tốc độ số liệu cao trong một số trường hợp, chẳng hạn khi bộ lập biểu ấn định số lượng mã định kênh ít cho truyền dẫn nhưng đại lượng công suất truyền dẫn khả dụng lại khá cao. Đối với đường lên tình hình lại khác; không cần thiết phải chia sẻ các mã định kênh đối với các người sử dụng khác và vì thể thông thường tỷ lệ mã hóa kênh thấp hơn đối với đường lên. Như vậy khác với đường lên điều chế bậc cao ít hữu ích hơn trên đường lên trong các ô vĩ mô và vì thế không được xem xét trong phát hành đầu của HSUPA. 4.4.1. Lập biểu Đối với HSUPA, bộ lập biểu là phần tử then chốt để điều khiển khi nào và tại tốc độ số liệu nào một UE được phép phát. Đầu cuối sử dụng tốc độ càng cao, thì công suất thu từ đầu cuối tại nút B cũng phải càng cao để đảm bảo tỷ số Eb/N0 (Eb=Pr/Rb, Pr là công suất thu tại nút B còn Rb là tốc độ bit được phát đi từ UE) cần thiết cho giải điều chế. Bằng cách tăng công suất phát, UE có thể phát tốc độ số liệu cao hơn. Tuy nhiên do đường lên không trực giao, nên công suất thu từ một UE sẽ gây nhiễu đối với các đầu cuối khác. Vì thế tài nguyên chia sẻ đối với HSUPA là đại lượng công suất nhiễu cho phép trong ô. Nếu nhiễu quá cao, một số truyền dẫn trong ô, các kênh điều khiển và các truyền dẫn đường lên không được lập biểu có thể bị thu sai. Trái lại mức nhiễu quá thấp cho thấy rằng các UE đã bị điều chỉnh thái quá và không khai thác hết toàn bộ dung lượng hệ thống. Vì thế HSUPA sử dụng bộ lập biểu để cho phép các người sử dụng có số liệu cần phát được phép sử dụng tốc độ số liệu cao đến mức có thể nhưng vẫn đảm bảo không vượt quá mức nhiễu cực đại cho phép trong ô. Nguyên lý lập biểu HSUPA được cho trên hình 3.12. Hình 3.12. Nguyên lý lập biểu HSUPA của nút B Khác với HSDPA, bộ lập biểu và các bộ đệm phát đều được đặt tại nút B, số liệu cần phát được đặt tại các UE đối với đường lên. Tại cùng một thời điểm bộ lập biểu đặt tại nút B điều phối các tích cực phát của các UE trong ô. Vì thế cần có một cơ chế để thông báo các quyết định lập biểu cho các UE và cung cấp thông tin về bộ đệm từ các UE đến bộ lập biểu. Chương trình khung HSUPA sử dụng các cho phép lập biểu phát đi từ bộ lập biểu của nút B để điều khiển tích cực phát của UE và các yêu cầu lập biểu phát đi từ UE để yêu cầu tài nguyên. Các cho phép lập biểu điều khiển tỷ số công suất giữa E-DCH và hoa tiêu được phép mà đầu cuối có thể sử dụng; cho phép lớn hơn có nghĩa là đầu cuối có thể sử dụng tốc độ số liệu cao hơn nhưng cũng gây nhiễu nhiều hơn trong ô. Dựa trên các kết quả đo đạc mức nhiễu tức thời, bộ lập biểu điều khiển cho phép lập biểu trong từng đầu cuối để duy trì mức nhiễu trong ô tại mức quy định (hình 3.13). Trong HSDPA, thông thường một người sử dụng được xử lý trong một TTI. Đối với HSUPA, trong hầu hết các trường hợp chiến lược lập biểu đường lên đặc thù thực hiên lập biểu đồng thời cho nhiều người sử dụng. Lý do vì một đầu cuối có công suất nhỏ hơn nhiều so với công suất nút B: một đầu cuối không thể sử dụng toàn bộ dung lượng ô một mình. Hình 3.13. Chương trình khung lập biểu của HSUPA Nhiễu giữa các ô cũng cần được điều khiển. Thậm chí nếu bộ lập biểu đã cho phép một UE phát tại tốc độ số liệu cao trên cơ sở mức nhiễu nội ô chấp thuận được, nhưng vẫn có thể gây nhiễu không chấp nhận được đối với các ô lân cận. Vì thế trong chuyển giao mềm, ô phục vụ chịu trách nhiệm chính cho họat động lập biểu, nhưng UE giám sát thông tin lập biểu từ tất cả các ô mà UE nằm trong chuyển giao mềm. Các ô không phục vụ yêu cầu tất cả các người sử dụng mà nó không phục vụ hạ tốc độ số liệu E-DCH bằng cách phát đi chỉ thị quá tải trên đường xuống. Cơ chế này đảm bảo hoạt động ổn định cho mạng. Lập biểu nhanh cung cấp một chiến lược cho phép kết nối mềm dẻo hơn. Vì cơ chế lập biểu cho phép xử lý tình trạng trong đó nhiều người sử dụng cần phát đồng thời, nên số người sử dụng số liệu gói tốc độ cao mang tính cụm được cho phép lớn hơn. Nếu điều này gây ra mức nhiễu cao không thể chấp nhận được trong hệ thống, thì bộ lập biểu có thể phản ứng nhanh chóng để hạn chế các tốc độ số liệu mà các UE có thể sử dụng. Không có lập biểu nhanh, điều khiển cho phép có thể chậm trễ hơn và phải dành một dự trữ nhiễu trong hệ thống trong trường hợp nhiều người sử dụng hoạt động đồng thời. 4.4.2. HARQ với kết hợp mềm HARQ nhanh với kết hợp mềm được HSUPA sử dụng với mục đích cơ bản giống như HSDPA: để đảm bảo tính bền vững chống lại các sai lỗi truyền dẫn ngẫu nhiên. Sơ đồ được sử dụng giống như đối với HSDPA. Đối với từng khối truyền tải được phát trên đường lên, một bit được phát từ nút B đến UE để thông báo giải mã thành công (ACK) hay yêu cầu phát lại khối truyền tải thu bị mắc lỗi (NAK). Điểm khác biệt chính so với HSDPA bắt nguồn từ việc sử dụng chuyển giao mềm trên đường lên. Khi UE nằm trong chuyển giao mềm, nghĩa là giao thức HARQ kết cuối tại nhiều ô. Vì thế trong nhiều trường hợp số liệu truyền dẫn có thể được thu thành công tại một số nút B nhưng lại thất bại tại các nút B khác. Nhìn từ phía UE, điều này là đủ, vì ít nhất một nút B thu thành công số liệu. Vì thế trong chuyển giao mềm tất cả các nút B liên quan đều giải mã số liệu và phát ACK hoặc NAK. Nếu UE nhận được ACK ít nhất từ một nút B, UE coi rằng số liệu đã được thu thành công. HARQ với kết hợp mềm có thể được khai thác không chỉ để đàm bảo tính bền vững chống lại nhiễu không dự báo được mà còn cải thiện hiệu suất đường truyền để tăng dung lượng và (hoặc) vùng phủ. Các bit được mã hóa bổ sung chỉ được phát khi cần thiết. Vì thế tỷ lệ mã sau các lần phát lại được xác định theo tỷ lệ mã cần thiết cho điều kiện kênh tức thời. Đây cũng chính là mục tiêu mà thích ứng tốc độ cố gắng đạt được, điểm khác chính là thích ứng tốc độ cố gắng tìm ra tỷ lệ mã phù hợp trứơc khi phát. 4.4.3. Kiến trúc Để hoạt động hiệu quả, bộ lập biểu phải có khả năng khai thác các thay đổi nhanh theo mức nhiễu và các điều kiện đường truyền. HARQ với kết hợp mềm cũng cho lợi từ các phát lại nhanh và điều này giảm chi phí cho các phát lại. Vì thế hai chức năng này phải được đặt gần giao diện vô tuyến. Vì thế cũng giống như HSDPA, các chức năng lập biểu và HARQ của HSUPA được đặt tại nút B. Ngoài ra cũng giống như đối với HSDPA, cũng cần đảm bảo giữ nguyên các lớp cao hơn lớp MAC. Vì thế mật mã, điều khiển cho phép … vẫn đặt dưới quyền điều khiển của RNC. Điều này cho phép đưa HSUPA êm ả vào các vùng được chọn lựa; trong các ô không hỗ trợ truyền dẫn E-DCH, có thể sử dụng chuyển mạch kênh để sắp xếp luồng số của người sử dụng lên DCH. Giống như triết lý thiết kế HSDPA, một thực thể MAC mới (MAC-e) được đưa vào UE và nút B. Trong nút B, MAC-e chịu trách nhiệm truyền tải các phát lại HARQ và lập biểu, còn trong UE, chiu trách nhiệm chọn lựa tốc độ số liệu trong các giới hạn do bộ lập biểu trong MAC-e của nút B đặt ra. Khi UE nằm trong chuyển giao mềm với nhiều nút B, các khối truyền tải khác nhau có thể được giải mã đúng tại các nút B khác nhau. Kết quả là một khối truyền tải có thể được thu đúng tại một nút B, trong khi đó một nút B khác vẫn tham gia và các phát lại của một khối truyền tải được phát sớm hơn. Vì thế để đảm bảo chuyển các khối truyền tải đúng trình tự đến giao thức RLC, cần có chức năng sắp xếp lại thứ tự trong RNC ở dạng một thực thể mới: MAC-es. Trong chuyển giao mềm, nhiều thực thể MAC-e được sử dụng cho một UE vì số liệu được thu từ nhiều ô. Tuy nhiên MAC-e trong ô phục vụ chịu trách nhiệm chính cho lập biểu; MAC-e trong ô không phục vụ chủ yếu xử lý giao thức HARQ (hình 3.14). Hình 3.14. Kiến trúc mạng được lập cấu hình E-DCH (và HS-DSCH). Hình 3.15. cho thấy các kênh cần thiết cho HSUPA. E-DCH được sắp xếp lên một tập các mã định kênh đường lên được gọi là các kênh số liệu vật lý riêng của E-DCH (E-DPDCH). Phụ thuộc vào tốc độ số liệu tức thời, số các E-DPDCH và các hệ số trải phổ có thể thay đổi. Ngoài kênh số liệu E-DCH còn có các kênh báo hiệu cho nó như sau. Các kênh E-AGCH (E-DCH Absolute Grant Channel: kênh cho phép tuyệt đối của E-DCH) và E-RGCH (E-DCH Relative Grant Channel: kênh cho phép tương đối của E-DCH) là các kênh hỗ trợ cho điều khiển lập biểu. Kênh E-HICH (E-DCH HARQ Indicator Channel: kênh chỉ thị HARQ của E-DCH) là kênh hỗ trợ cho phát lại sử dụng cơ chế HARQ. Hình 3.15. Các kênh cần thiết cho một UE có khả năng HSUPA Không như HSDPA, HSUPA không hỗ trợ điều chế thích ứng vì nó không hỗ trợ các sơ đồ điều chế bậc cao. Lý do là các sơ đồ điều chế bậc cao phức tạp hơn và đòi hỏi phát nhiều năng lượng trên một bit hơn, vì thể để đơn giản đường lên sử dụng sơ đồ điều chế BPSK kết hợp với truyền dẫn nhiều mã định kênh song song. Tổng kết các kênh đường lên cần thiết cho hoạt động của E-DCH được minh họa trên hình 3.16 cùng với các kênh sử dụng cho HSDPA. Các kênh mới được đưa vào cho HSUPA được thể hiện bằng các đường đứt nét Hình 3.16. Cấu trúc kênh tổng thể với HSDPA và HSUPA. Vì đường lên không trực giao theo thiết kế, nên cần thiết điều khiển công suất nhanh để xử lý vấn đề gần xa. E-DCH không khác với mọi kênh đường lên khác và vì thế công suất được điều khiển theo cách giống như các kênh đường lên khác. Nút B đo tỷ số tín hiệu trên nhiễu và phát đi các lệnh điều khiển công suất trên đường xuống đến UE để điều chỉnh công suất phát của UE. Các lệnh điều khiển công suất có thể được phát bằng cách sử dụng DPCH hay để tiết kiệm các mã định kênh bằng F-DPCH. 3.5. CHUYỂN GIAO TRONG HSDPA Trong HSDPA chỉ có chuyển giao cứng. Tồn tại các kiểu chuyển giao sau đây trong HSDPA: Chuyển giao trong cùng một RNC Chuyển giao giữa các RNC Chuyển giao từ kênh HS-DSCH sang DCH Để thực hiện chuyển giao UE phải báo cho SRNC về ô tốt nhất. Trông phần dưới đây ta sẽ xét quá trình xác định ô tốt nhất. 3.5.1. Xác định ô tốt nhất và chuyển giao Quá trình xác định ô (đoạn ô) tốt nhất và chuyển giao được mô tả trên hình 3.17. Hình 3.17. Sự kiện đo và báo cáo ô (đoạn ô) phục vụ HS-DSCH tốt nhất Dựa trên kết quả đo Ec/I0 trên kênh P-CPICH của các ô nằm trong tập tích cực của chuyển giao mềm đường lên (thậm chí có thể cả các ô hay đoạn ô nằm trong tập ứng cử), UE báo cáo ô phục vụ HS-DSCH tốt nhất cho SRNC để nó quyết định chuyển giao cứng cho HS-DSCH. Hình 4.20 cho thấy ô 2 (đoạn ô) là ô được chọn và sau khoảng thời gian DT+DD thì HS-DSCH ô 1 được chuyển sang ô 2. 3.5.2. Chuyển giao HS-DSCH giữa các ô (hay đoạn ô) trong cùng một RNC Quá trình chuyển giao HS-DSCH giữa hai đoạn ô của cùng một nút B được minh họa trên hình 3.18. Sau khi quyết định chuyển giao, SRNC gửi bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến đã được đồng bộ đến các nút liên quan B và đồng thời gửi bản tin RRC về đặt lại cấu hình kênh vật lý đến UE để chúng thực hiện chuyển giao. Quá trình chuyển giao từ nút B này sang nút B khác thuộc cùng một RNC cũng xẩy ra tương tự. Hình 3.18. Chuyển giao HS-DSCH giữa hai đoạn ô thuộc cùng một nút B 3.5.3. Chuyển giao HS-DSCH giữa hai các ô (đoạn ô) thuộc hai RNC khác nhau Quá trình chuyển giao HS-DSCH giữa hai ô (đoạn ô) thuộc hai RNC khác nhau được minh họa trên hình 3.19. Sau khi SRNC đã quyết định chuyển giao, nó gửi bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến đã được đồng bộ đến các nút B liên quan và đồng thời gửi bản tin RRC đặt lại cấu hình kênh vật lý đến UE để thực hiện chuyển giao. Trong trường hợp này bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến được SRNC gửi đến nút B đích thông qua DRNC. Hình 3.19. Chuyển giao HS-DSCH giữa các đoạn ô thuộc hai RNC khác nhau 3.5.4. Chuyển giao HS-DSCH sang ô chỉ có DCH Hình 3.20 minh họa quá trình chuyển giao HS-DSCH từ ô (đoạn ô) có HS-DSCH sang một nút B chỉ có DCH. Sau khi SRNC đã quyết định chuyển giao, nó gửi bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến đã được đồng bộ đến các nút B liên quan và đồng thời gửi bản tin RRC về đặt lại cấu hình kênh vật lý đến người sử dụng để chúng thực hiện chuyển giao. Trong trường hợp này bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến được SRNC gửi đến nút B đích thông qua DRNC Hình 3.20. Chuyển giao HS-DSCH từ nút B có HS-DSCH sang một nút B chỉ có DCH. Chương 4 DỊCH VỤ VÔ TUYẾN GÓI CHUNG GPRS 4.1. Tổng quan GPRS là một công nghệ nâng cao song song được xây dựng bên cạnh chuẩn GSMvà tận dụng các tài nguyên của chuẩn GSM. Cấu trúc giao diện giữa trạm cơ sở và trạm di động (khe thời gian, các giá trị thời gian và cấu trúc khung) vẫn không thay đổi, nhưng nội dung của khe thời gian được xây dựng khác.Lưu lượng chuyển mạch gói đòi hỏi một cách tiếp cận khác với cách tiếp cận chuyển mạch kênh. Bởi vì, toàn bộ ngăn xếp giao thức mang lưu lượng GPRS khác hoàn toàn. GPRS đưa vào phân lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) và các lớp RLC (Radio Link Control – Điều khiển liên kết vô tuyến) và một số lớp quan trọng khác cho lưu lượng chuyển mạch gói.Lưu lượng GPRS sử dụng các kênh riêng của mình như là:. PRACH (Packet Random Access Channel – Kênh truy nhập ngẫu nhiên gói): thiết bị đầu cuối gửi yêu cầu bắt đầu chuyển mạch gói qua kênh này. . PACCH (Packet Associated Control Channel – Kênh điều khiển liên kết gói): làm việc tương tự như SACCH trong chuyển mạch kênh. . PAGCH (Packet Access Grant Channel – Kênh cấp truy nhập gói): giống như AGCH trong chuyển mạch kênh; mạng cấp quyền truy cập cho thiết bị chuyển mạch gói.. PPCH (Packet Paging Channel – Kênh phân trang gói): thông qua kênh này thiết bị chuyển mạch gói nhận được lệnh phân trang.. PDTCH (Packet Data Traffic Channel – Kênh lưu lượng dữ liệu gói): kênh này dành cho lưu lượng gói thực tế phát đi, cả lên và xuống. Hình 4.1 GSM/GPRS TRX với hai PDTCHs Những thay đổi trong mạng GPRS có thể được tóm tắt trong bảng sau: Thành phần của mạng GSM Những thay đổi và nâng cấp trong mạng GPRS TE (terminal equipment) Toàn bộ thiết bị đầu cuối thuê bao phải mới để truy xuất dịch vụ GPRS, những thiết bị này phải tương thích với mạng GSM. BTS (Base Transceiver Station) Nâng cấp phần mềm BSC (Base Station Controller) Nâng cấp phần mềm và thiết lập thiết bị phần cứng mới gọi là PCU (Packet Control Unit). PCU dẫn lưu lượng dữ liệu đến mạng GPRS và là một thành phần của BSC Core Network Sự phát triển lên GPRS đòi hỏi nhiều thành phần mới Các cơ sở dữ liệu (VLR, HLR..) Tất cả các cơ sở dữ liệu trong mạng đều phải nâng cấp phần mềm để xử lý các chức năng và mô hình mới trong GPRS 4.2. Đặc điểm của hệ thống GPRS: Trong khi hệ thống GSM sử dụng chuyển mạch kênh để truyền thoại, thì hệ thống GPRS sử dụng chuyển mạch gói, nhưng đều theo chuẩn GSM. Khi một bản tin được truyền đi, nó được chia thành nhiều gói. Khi những gói này đến chỗ thu nó được tập hợp lại cho ra bản tin ban đầu. Tất cả các gói này đều được lưu trong bộ đệm dữ liệu. Những gói dữ liệu từ MS có thể dùng nhiều kênh vô tuyến khác nhau trong suốt quá trình truyền. MS trong hệ thống GPRS có thể chỉ được dùng cho chuyển mạch kênh, hoặc cho cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. 4.3. Kiến trúc mạng GPRS GSM lúc đầu được thiết kế cho chuyển mạch kênh nên việc đưa dịch vụ chuyển mạch gói vào mạng đòi hỏi phải bổ sung thêm thiết bị mới. Hai node được thêm vào để làm nhiệm vụ quản lý chuyển mạch gói là node hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN) và node hỗ trợ cổng GPRS (GGSN), cả hai node được gọi chung là các node GSN. Node hỗ trợ dịch vụ GPRS(SGSN) và node hỗ trợ Cổng GPRS (GGSN) thực hiện thu và phát các gói số liệu giữa các MS và các thiết bị đầu cuối số liệu cố định của mạng số liệu công cộng (PDN). GSN còn cho phép thu phát các gói số liệu đến các MS ở các mạng thông tin di động GSM khác. GGSN GGSN SGSN Another PLMN BTS MSC/VLR SOG PCU HLR AUC SMS-SC Frame Relay BGw TCP/IP X.25 Backbone GGSN MS Um A bis A Gs Gb Gb Gr Gi Gi Gn Gp Gn Gn BTS Hình 4.2 Cấu trúc mạng GPRS 4.4.Cấu trúc dữ liệu GPRS Dữ liệu GPRS phải được chuẩn hóa theo dạng cấu trúc dữ liệu GSM để truyền qua mạng GSM. Header Data SNDCP Header Segmented N-PDU Frame Header Information Field BCS Normal Burst Normal Burst Normal Burst Normal Burst Block Header Information Field BCS Block Header Information Field BCS Block Header Network Layer Control Compression Data Compression Segmented Chamel Coding Interleaving Burst Formating SNDCP Layer LLC Layer RLC/MAC Layer Physical Layer Hình 4.3 Cấu trúc dữ liệu GPRS - Phần tiêu đề và dữ liệu được sắp xếp lại thành đơn vị dữ liệu thủ tục mạng (N-PDU) tại lớp mạng. - N-PDU được nén và phân đoạn thành đơn vị dữ liệu thủ tục mạng con (SN-PDU) ở lớp SNDCP nhờ giao thức SNDCP. - Các dữ liệu SN-PDU được ghép lại thành các khung LLC có các kích thước khác nhau. Kích thước tối đa của một khung LLC là 1600 octets. - Toàn bộ khung LLC được phân đoạn thành các khối dữ liệu RLC, kích cỡ khối phụ thuộc vào cách điều chế CS. Dữ liệu trên được đưa vào trường thông tin, thêm phần tiêu đề khối và bit BCS. - Dữ liệu RLC được đưa qua bộ mã hóa kênh CS cho khung chuẩn 456bit/20ms, ghép xen nhờ bọ tạo loạn (interleaving) và cuối cùng là định dạng burst để tạo thành các burst chuẩn 114bit. Sau đó các burst được điều chế qua bộ điều chế GMSK rồi khuếch đại và truyền đi trong không gian. 4.5. Một số dịch vụ của GPRS Môi trường GPRS đối với dịch vụ WAP Giao thức truy cập không dây (WAP) cho phép người dùng di động có thể tương tác dễ dàng các thông tin, ứng dụng dịch vụ thông qua màn hình điện thoại di động. Các dịch vụ và ứng dụng này là: e-mail, dịch vụ chăm sóc khách hàng, quản lý cuộc gọi, thông tin thời tiết, thể thao, ngân hàng, … WAP sử dụng HTTP1.1 Web Server (máy phục vụ WEB trên nền HTTP1.1) cung cấp nội dung Internet hay intranet. FAX qua GPRS Tích hợp fax với văn bản điện tử chuyển đổi fax thành dạng tin nhắn MINE (Multipurpose Internet Mail extension – Internet Mail mở rộng đa mục đích) kết hợp với văn bản dạng TIFF để có thể phục hồi lại bản fax và có thể truy cập điện tử. Môi trường truyền thông qua mail server. Thông tin được lưu trữ và phục khôi phục lại dạng TIFF. Với cách truyền qua WEB đã giảm chi phí định tuyến, quản lý, ... Kết hợp giữa thoại và dữ liệu GGSN có thể đặt ở nhà khách hàng, dựa trên kỹ thuật định tuyến, các phần mềm là giải pháp lý tưởng để tích hợp với các dịch vụ IP như mạng quay số riêng ảo (VPDN) hay thoại qua IP (Voice over IP). Giải pháp kết hợp mạng riêng ảo Với các SGSN với độ tin cậy cao có thể tạo môi trường cộng tác trong GPRS, mạng riêng ảo là giải pháp phù hợp cho các văn phòng gia đình hay văn phòng nhỏ (SOHO). Chương 5 CÔNG NGHỆ GSM/EDGE 5.1. Tổng quan Giải pháp nâng cấp mạng GSM lên GPRS đã tăng tốc độ truyền dữ liệu lên đến 170Kbps nhưng vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của các dịch vụ truyền thông đa phương tiện. Dịch vụ GPRS tạo ra tốc độ cao chủ yếu nhờ sự kết hợp của các khe thời gian. Tuy nhiên do vẫn sử dụng kỹ thuật điều chế nguyên thuỷ GMSK nên tốc độ truyền dữ liệu còn hạn chế. Công nghệ EDGE sẽ kết hợp việc ghép khe thời gian với việc thay đổi kỹ thuật điều chế GMSK bằng 8PSK, điều này sẽ giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu trong mạng GPRS lên 2 đến 3 lần. Về mặt kỹ thuật, có ba bước thực hiện EDGE:. Điều chế 8-PSK (Octagonal Phase Shift Keying – Khóa dịch pha cơ số 8): cải thiện dung lượng GMSK rõ rệt. . Điều chế sơ đồ mã hóa (Modulation Coding Schemes – MCSs ): phương pháp mã hóa kênh mới tăng số lượng bit trong khe thời gian vật lý với cùng kích thước.. Quy hoạch sóng và mạng.Như trong GPRS, cấu trúc vật lý giao diện vô tuyến vẫn giống về thời gian và khung. Sự thay đổi của EDGE diễn ra trong các khe thời gian. Các sơ đồ mã hóa điều chế mới cho phép truyền dữ liệu