Đồ án Các công nghệ di động sau 3G

liệu hay không. Lý do thứ hai để sử dụng lại khái niệm kênh dành riêng là, khái niệm chuyển giao mềm đặc biệt giá trị đối với hướng lên, bởi vì công suất phát của các UE có giới hạn thôi. Trong chuẩn, mỗi kênh dành riêng hướng lên được gọi là một Enhanced-DCH hay E-DCH. Các kênh dành riêng hướng lên theo chuẩn UMTS thì được RNC kiểm soát, và các mã trải dành cho chúng chỉ có thể được thay đổi để đạt đến những tốc độ truyền tối đa là 64, 128, hoặc 384 Kbit/s. Vì RNC quản lý các kênh truyền hướng lên nên các tham số truyền tải chỉ được thay đổi rất chậm, ví dụ như, định kỳ vài giây RNC mới kiểm tra để phát hiện xem đường truyền có quá lớn hay quá nhỏ cho tải đang được truyền hay không, hoặc điều kiện tín hiệu có thay đổi đáng kể hay không. Với khái niệm E-DCH trong HSUPA, trách nhiệm quản lý kênh truyền vô tuyến được chuyển từ RNC sang trạm cơ sở theo cách tương tự như đối với HSDPA vậy. Trạm cơ sở kiểm soát việc sắp đặt lịch truyền tổng thể của tất cả các kênh truyền hướng lên E-DCH bằng cách cấp phát dải thông cho tất cả các thiết bị E-DCH đang tích cực. Thông tin cấp phát dải thông được truyền theo chiều hướng xuống thông qua một kênh điều khiển dùng chung mới, gọi là E-AGCH (Enhanced Absolute Grant Channel). Thông tin cấp phát dải thông này được dịch ra thành lượng công suất phát tối đa mà mỗi UE được phép dùng. Bằng cách này, tất cả các UE vẫn có thể truyền dữ liệu của chúng đến trạm cơ sở cùng một lúc trong khi tốc độ truyền tối đa của chúng có thể nhanh chóng được điều chỉnh khi cần thiết. Việc giữ lại khái niệm kênh dành riêng, và vì thế cho phép tất cả các UE truyền cùng một lúc, có một lợi ích nữa là thời gian trì hoãn gói Các công nghệ di động Sau 3G 39 Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1 ngắn hơn so với giải pháp mà tất cả các UE phải đợi đến khe thời gian của chúng mới được truyền. Trạm cơ sở cũng có thể dùng thêm một kênh thông tin cấp phát thứ hai, gọi là E-RGCH (Enhanced Relative Grant Channel), để tăng hoặc giảm nhanh công suất phát của các UE từng bước một. Kênh này cho phép mỗi trạm cơ sở có liên quan trong một cuộc chuyển giao mềm E- DCH giảm công suất phát sóng của một UE nếu việc phát sóng này gây ra quá nhiều trở ngại cho việc liên lạc với các thiết bị khác. Khái niệm HARQ, vốn được giới thiệu lần đầu trong HSDPA, cũng được dùng với HSUPA trong việc truyền hướng lên. Thế có nghĩa là trạm cơ sở phải lập tức báo với UE sau mỗi khung dữ liệu nó nhận được từ UE, nhờ vậy những khung truyền hỏng có thể nhanh chóng được truyền lại. Vì mục đích này, một kênh dành riêng hướng xuống bổ sung được tạo ra, đó là kênh E-HICH (Enhanced HARQ Information Channel). Mỗi thiết bị HSUPA khi ở trạng thái Cell-DCH đều nhận được kênh E-HICH của riêng nó. Nếu một kênh truyền E-DCH ở trạng thái chuyển giao mềm, mỗi trạm cơ sở tham gia vào việc chuyển giao đó sẽ gửi cho UE thông tin báo nhận của riêng nó đối với mỗi khung dữ liệu được truyền. Nếu chỉ có một báo nhận là positive, tức đã nhận được khung đó, cuộc truyền cũng được xem là thành công, và quá trình HARQ chuyển sang khung kế tiếp. Tuy với HSDPA, cơ quan 3GPP đã quyết định giới thiệu phương thức điều chế mới 16-QAM cho hướng xuống nhằm tăng gia tốc độ truyền, nhưng họ cũng thấy (qua mô phỏng) rằng cách đó có lẽ không có tác dụng mấy đối với các cuộc truyền hướng lên. Truyền hướng lên thường bị hạn chế công suất, tức là không thể dùng một phương thức điều chế cấp cao hơn bởi vì nhịp độ lỗi sẽ trở nên quá cao. Thay vì vậy, trong HSUPA họ đã quyết định đưa ra giải pháp truyền đa mã (multicode transmission) trong một kênh dành riêng duy nhất để cho phép UE tách dữ liệu của nó ra thành vài kênh mã rồi truyền đi đồng thời. Khái niệm này tương tự như khái niệm dùng đồng thời vài kênh (dùng chung) ở hướng xuống để làm tăng tốc độ truyền vậy. Những thiết bị thuộc category cao nhất được qui định hiện nay có thể dùng từ hai mã trải với độ dài là 2 đến hai mã trải với độ dài là 4. Về lý thuyết, tốc độ truyền hướng lên có thể đạt tới 2 Mbit/s. Trong thực tế, tốc độ truyền thấp hơn, vì những lý do tương tự như đã mô tả ở trên với HSDPA. Hình 2.12: Các kênh dành cho một đường truyền kết hợp HSDPA và HSUPA hướng xuống. Các công nghệ di động Sau 3G 40 Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1 Các hình 2.12 và 2.13 cho thấy các kênh được dùng ở hướng lên và hướng xuống dành cho một UE hậu thuẫn cả HSDPA và HSUPA trong trường hợp phức tạp nhất, khi một cuộc gọi thoại đang diễn ra song song với việc truyền dữ liệu. Trong thực tế, việc mã hóa và giải mã nhiều kênh như vậy cùng một lúc là rất khắt khe, và chỉ có thể được thực hiện bởi năng lực xử lý đang gia tăng không ngừng của các chipset của các UE. Hơn nữa, các cuộc khảo sát cho thấy rằng những kiểu thực hiện mạng HSPA đầu tiên đã phải quay lại với giải pháp dùng kênh dành riêng mặc định dành cho đường truyền chuyển gói những khi xảy ra một cuộc gọi thoại song song. Hình 2.13: Các kênh dành cho một đường truyền kết hợp HSDPA và HSUPA hướng lên. 2.4. HSPA+ và những cải tiến khác: Cạnh tranh với LTE Việc tìm cách cải tiến UMTS và làm cho nó nhanh hơn, sử dụng điện năng hiệu quả cao hơn, và cho phép nhiều thiết bị hơn sử dụng đồng thời một cell (ví dụ như, cho VoIP) đã không kết thúc với HSPA. Ví dụ, ở các Release 7 (cuối năm 2007) và Release 8 (cuối năm 2008) của chuẩn 3GPP, đã có nhiều sáng kiến cải tiến thêm. Những cải tiến trong giao tiếp vô tuyến của hệ thống HSPA được gọi là chuẩn HSPA+. Ngoài ra, kiến trúc mạng cũng được “đại tu” lại để trở nên hiệu quả hơn, với một tính năng gọi là “one-tunnel”. Mục này sẽ xem xét tổng quát những cải tiến này, nhiều cái trong số đó có nhiều khả năng sẽ được đưa vào các mạng trong vài năm nữa thôi. 2.4.1. Điều chế cấp cao hơn nữa Một trong các thông số chủ chốt của một hệ thống không dây thường được viện dẫn trong các bài báo là tốc độ truyền tối đa. Cho đến nay, HSPA sử dụng các phương thức điều chế QPSK và 16-QAM để đạt đến những tốc độ truyền (về lý thuyết) lên tới 14.4 Mbit/s ở hướng xuống, còn trong thực tế là 2–5 Mbit/s trong những điều kiện truyền tốt. Để tăng hơn nữa tốc độ truyền, Release 7 của 3GPP đề xuất dùng phương thức điều chế 64-QAM ở hướng xuống, tức mỗi bước Các công nghệ di động Sau 3G 41 Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1 truyền đi 6 chip so với 4 chip của 16-QAM. Trong thực tế, người ta hy vọng rằng việc đưa vào phương thức điều chế 64-QAM sẽ giúp người dùng ở gần trung tâm của cell có thêm 30% thông suất. Tuy nhiên, hầu hết người dùng sẽ không dùng được phương thức 64-QAM, bởi vì khi đó tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu của họ sẽ rất thấp. Tuy nhiên khi thông suất tổng thể trong cell tăng lên, những người dùng này cũng sẽ hưởng lợi từ việc dùng phương thức điều chế ấy, bởi vì cell sẽ có nhiều thời gian hơn để truyền dữ liệu, và bởi vì dữ liệu dành cho những người dùng ở gần trung tâm cell hơn có thể được gửi đi nhanh hơn. Hơn nữa, điều chế 64-QAM cũng có lợi cho việc xây dựng các microcell ở những nơi công cộng như siêu thị, nơi người dùng ở gần những cell nhỏ cho nên ít tạo ra nhiễu. Ở hướng lên, trong Release 7 của 3GPP không có sự thay đổi nào về phương thức điều chế cả. Tuy nhiên release 8 có thể gộp luôn 16-QAM vào tập hợp các phương thức điều chế, mặc dù kết luận lúc trước là có lẽ nó không có lợi mấy. Có lẽ những bộ thu sóng tiên tiến hơn và việc tập trung vào các môi trường microcell ở những nơi công cộng làm thay đổi ý kiến này. 2.4.2. MIMO Một công nghệ đang nổi lên khác để làm tăng thông suất trong điều kiện tín hiệu tốt là MIMO (Multiple Input Multiple Output). Về cơ bản, công nghệ truyền MIMO sử dụng hai ăng-ten hoặc nhiều hơn, ở cả phía bộ phát sóng lẫn phía bộ thu sóng, để truyền đồng thời những dòng dữ liệu độc lập trên cùng dải tần. Cách này làm tốc độ truyền tăng tỉ lệ thuận với số ăng-ten. Như vậy, một bộ hai ăng-ten phát và hai ăng-ten thu (2x2) như đang được chỉ định cho HSPA+ có thể làm tăng gấp đôi tốc độ truyền dữ liệu của hệ thống trong những điều kiện tín hiệu lý tưởng. Release 7 của bộ chuẩn 3GPP dự đoán là MIMO sẽ được sử dụng kết hợp với điều chế 16-QAM ở hướng xuống. Cho nên, nếu nhà cung cấp dịch vụ mạng chọn triển khai một bộ ăng-ten tăng cường như vậy cho trạm cơ sở, tốc độ truyền dữ liệu tối đa về lý thuyết 14.4 Mbit/s sẽ tăng lên đến 28.8 Mbit/s. Chương 3 sẽ bàn sâu hơn về nền tảng kỹ thuật của MIMO. Tùy thuộc điều kiện tín hiệu, số ăng-ten hiện có và khả năng của UE, mạng có thể lựa chọn giữa truyền một dòng dữ liệu duy nhất bằng 64-QAM hay truyền hai dòng dữ liệu bằng 16- QAM. Release 8 của bộ chuẩn có thể kết hợp MIMO với 64-QAM, tức có thể đạt đến tốc độ truyền tối đa là 43.2 Mbit/s ở hướng xuống. Tuy nhiên, cần lưu ý lần nữa rằng, hiện nay chỉ một lượng rất ít người dùng (gần trung tâm nhất) của một cell mới có thể đạt những tốc độ truyền như vậy. Bởi vì truyền hướng lên thường bị giới hạn công suất, nên MIMO chỉ được xem xét cho hướng xuống mà thôi. 2.4.3. Khả năng truyền gói liên tục (Continuous Packet Connectivity) Continuous Packet Connectivity (CPC) là một tập hợp các tính năng đặc biệt (feature) được giới thiệu trong các chuẩn 3GPP để cải thiện việc xử lý các thuê bao di động trong khi họ có một đường truyền gói được thiết lập, tức là trong khi họ được cấp phát một địa chỉ IP. Phối hợp với nhau, chúng nhằm giảm số lượng thay đổi trạng thái để tối thiểu thời gian trễ và phụ phí báo hiệu, bằng cách đưa ra những phương thức cải tiến để giữ cho một thiết bị ở trên các kênh tốc độ cao (ở trạng thái HSPA Cell-DCH) càng lâu càng tốt, cho dù không có cuộc truyền dữ liệu nào đang diễn ra. Vì mục đích này, cần phải giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng trong khi các UE lắng nghe các kênh dùng chung, và đồng thời giảm thiểu yêu cầu thông lượng cho hệ thống báo hiệu vô tuyến nhằm làm tăng số lượng UE có thể giữ được ở trạng thái HSPA Cell-DCH. CPC không đưa ra những tính năng mới có tính cách mạng. Thay vì vậy, những tính năng có sẵn được sửa đổi lại để đạt được những kết quả mong muốn. Để hiểu cách thức hoạt động của những cải tiến này, cần phải nghiên sâu hơn một chút vào bộ chuẩn. Đặc tả 3GPP TR 25.903 cung cấp một cái nhìn tổng thể về những thay đổi được đề xuất, và các tiểu mục sau đây bàn về những tính năng đã được các nhà cung cấp dịch vụ mạng chọn thực hiện. Các công nghệ di động Sau 3G 42 Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1 2.4.3.1. Tính năng 1: Một dạng thức khung (slot format) mới cho kênh điều khiển hướng lên Trong khi một đường truyền được thiết lập giữa mạng và UE, có vài kênh được đồng thời sử dụng. Điều này là cần thiết, bởi vì không chỉ dữ liệu người dùng mà cả thông tin điều khiển cũng được gửi qua đường truyền, để giữ cho đường truyền đó được thiết lập, để điều khiển công suất truyền, v.v... Hiện nay, kênh điều khiển vô tuyến ở hướng lên (Uplink Dedicated Control Channel, UL DPCCH) được truyền liên tục, ngay cả trong những lúc thụ động, để không mất đồng bộ. Bằng cách này, khi cần thiết UE có thể tiếp tục các cuộc truyền tải lên mà không có bất kỳ sự trễ nải nào. Kênh điều khiển hướng lên vận chuyển bốn loại thông số:  Transmit Power Control (TPC);  pilot (dùng cho việc đánh giá kênh của bộ thu sóng);  TFCI (Transport Format Combination Identifier);  FBI (Feedback Indicator). Các bit pilot luôn luôn giống nhau, và cho phép bộ thu sóng đánh giá một kênh truyền trước khi giải mã các khung dữ liệu người dùng, tuy nhiên khi không nhận được khung dữ liệu người dùng nào thì các bit này ít quan trọng. Thông số lúc nào cũng quan trọng là TPC. Mục đích của dạng thức khung mới này là làm tăng số bit cần mã hóa TPC và làm giảm số bit pilot những khi kênh hướng lên rảnh rang (ở trạng thái Idle). Vì vậy, một số bit dự phòng khác được thêm vào trường TPC. Kết quả là có thể giảm bớt công suất phát dành cho kênh điều khiển mà không bị nguy cơ sai lạc thông tin chứa trong TPC. Khi việc truyền dữ liệu người dùng tiếp tục, dạng thức khung chuẩn lại được dùng đến, và công suất phát được dùng cho kênh điều khiển tăng trở lại như cũ. 2.4.3.2. Tính năng 2: giảm bớt báo cáo CQI, truyền không liên tục hướng lên kết hợp với những cải tiến trong truyền thông tin điều khiển hướng xuống Giảm bớt báo cáo CQI: để sử dụng tốt nhất những điều kiện tín hiệu hiện thời ở hướng tải xuống, UE phải báo cáo về mạng là nó nhận dữ liệu truyền tốt đến mức nào. Chất lượng của tín hiệu được báo cáo về mạng bằng thông số CQI (Channel Quality Index) cùng với dữ liệu người dùng ở hướng lên. Để làm giảm công suất phát của UE trong khi có dữ liệu được tryền ở hướng lên nhưng không có ở hướng xuống, tính năng này qui định giảm đi số lượng báo cáo CQI trong dữ liệu hướng lên. Tắt đi kênh UL HS-DPCCH: khi không có dữ liệu nào được truyền ở hướng lên hoặc hướng xuống, kênh điều khiển hướng lên (UL DPCCH) dành cho HSDPA được tắt đi (điều này được gọi là UL HS-DPCCH gating). Định kỳ nó được bật lên trong một khoảng thời gian ngắn để truyền một mớ gói điều khiển về mạng nhằm duy trì sự đồng bộ. Điều này cải thiện tuổi thọ pin đối với những ứng dụng như duyệt Web chẳng hạn. Giải pháp này cũng làm giảm mức tiêu thụ điện năng cho VoIP và làm giảm mức nhiễu trong mạng (tức là cho phép nhiều người dùng VoIP đồng thời hơn). Hình 2.14 cho thấy những lợi điểm của giải pháp này. Tắt đi kênh F-DPCH: các UE trong chế độ tích cực HSDPA luôn luôn nhận được một kênh vật lý dành riêng (DPCH) điều khiển ở hướng xuống, ngoài những kênh điều khiển dùng chung tốc độ cao (HS-SCCH), vốn vận chuyển thông tin điều khiển công suất và các thông điệp tài nguyên vô tuyến (RRC) tầng 3, ví dụ cho các cuộc chuyển giao, sửa đổi kênh, v.v… Tính năng F-DPCH (Fractional-DPCH) đặt các thông điệp RRC lên các kênh dùng chung HSDPA, và vì vậy, UE chỉ phải giải mã thông tin điều khiển công suất từ kênh DPCH. Vào những khoảng thời Các công nghệ di động Sau 3G 43 Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1 gian khác, tức khi UE không trong chế độ tích cực HSDPA, thì kênh DPCH không được UE sử dụng (cho nên nó được gọi là một phần _ fractional). Trong những khoảng thời gian này, thông tin điều khiển công suất được truyền cho các UE khác bằng cách dùng cùng mã trải. Hệ quả là, vài UE dùng chung mã trải của kênh vật lý dành riêng đó nhưng lắng nghe nó vào những thời điểm khác nhau. Thế có nghĩa là hệ thống sử dụng ít mã trải hơn cho mục đích này, như vậy để lại nhiều tài nguyên hơn cho các kênh tải xuống tốc độ cao, hoặc cho phép nhiều người dùng hơn đồng thời được giữ ở trạng thái HSPA Cell-DCH. Hình 2.14: Kênh điều khiển được tắt đi trong những khoảng thời gian đường truyền ít tích cực. 2.4.3.3. Tính năng 3: Nhận thông tin điều khiển không liên tục (DRX) ở hướng xuống Khi một UE đang ở trong trạng thái tích cực HSPA, nó phải giám sát một hoặc nhiều kênh điều khiển dùng chung tốc độ cao (HS-SCCH) để xem khi nào các gói được giao cho nó trên các kênh dữ liệu tốc độ cao HS-PDSCH. Việc giám sát này là liên tục (continuous), nghĩa là bộ thu sóng có thể không bao giờ bị tắt đi. Vào những khi không có dữ liệu nào được truyền, hoặc tốc độ truyền trung bình thấp hơn nhiều so với mức tốc độ truyền cần để giao dữ liệu trên các kênh dùng chung tốc độ cao, trạm cơ sở có thể chỉ thị cho UE chỉ lắng nghe những khung được chọn của kênh điều khiển dùng chung thôi. Những khung mà UE không cần phải quan sát sẽ được đồng bộ đến hết mức với các khoảng thời gian tắt kênh điều khiển. Như thế, có những lúc UE có thể giảm công suất bộ thu sóng của nó để bảo tồn năng lượng. Khi lượng dữ liệu đến từ mạng nhiều hơn mức có thể được giao bằng chu kỳ DRX được chọn, chế độ DRX sẽ được tắt đi và mạng lại có thể sắp đặt lịch truyền cho dữ liệu hướng xuống một cách liên tục. 2.4.3.4. Tính năng 4: Hoạt động không cần kênh HS-SCCH Tính năng này không nhằm làm tăng hiệu năng sử dụng pin mà để tăng số lượng người dùng VoIP thời gian thực đồng thời trong mạng. Dịch vụ VoIP, ví dụ như thông qua dịch vụ nhắn tin nhanh IMS (Instant Messaging Service), đòi hỏi một mức thông lượng trên đầu người tương đối thấp, và vì vậy số lượng người dùng đồng thời có thể cao. Tuy nhiên trên đường truyền vô tuyến, mỗi đường có một mức phụ phí báo hiệu (signaling overhead) nhất định, cho nên nhiều người dùng hơn có nghĩa là nhiều phụ phí báo hiệu hơn, làm giảm thông lượng tổng thể có thể dùng được cho dữ liệu người dùng. Trong trường hợp HSPA, tài nguyên báo hiệu chính là các kênh điều khiển dùng chung tốc độ cao (HS-SCCH). Càng có nhiều người dùng tích cực trong cell, mức độ yêu cầu thông lượng khả dụng của họ càng tăng lên. Tính năng hoạt động không cần kênh HS-SCCH (HS-SCCH-less operation) có mục tiêu là làm giảm lượng phụ phí báo hiệu này. Đối với những người dùng thời gian thực nào chỉ cần một thông lượng hạn chế thôi, mạng có thể sắp đặt lịch truyền cho dữ liệu cho họ trên các kênh hướng xuống tốc độ cao mà không cần báo hiệu trước trên một kênh HS-SCCH. Điều này được Các công nghệ di động Sau 3G 44 Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1 thực hiện như sau: ngoài tất cả các gói đang được truyền trên một trong các kênh dùng chung hướng xuống tốc độ cao, mạng chỉ thị cho UE không lắng nghe thêm kênh HS-SCCH nào cả. Như thế UE sẽ phải cố gắng giải mã mù (blind decoding) tất cả các gói nhận được trên kênh dùng chung đó. Để làm cho việc giải mã mù này dễ thực hiện hơn, các gói nào không được thông báo trên một kênh điều khiển dùng chung chỉ có thể được phép dùng một trong bốn dạng thức truyền (số lượng bit dữ liệu) được qui định sẵn, và luôn luôn được điều chế bằng QPSK. Những hạn chế này không gây ra vấn đề gì đối với hiệu năng hoạt động, bởi vì HS-SCCH-less operation chỉ được dự trù cho các dịch vụ thời gian thực yêu cầu thông lượng thấp mà thôi. Mã checksum được bổ sung vào gói để nhận diện là gói được dự định gửi tới UE nào. Điều này được thực hiện bằng cách dùng địa chỉ MAC của UE như một thông số nhập liệu bổ sung cho giải thuật tính checksum, ngoài số lượng bit dữ liệu ra. Nếu UE có thể giải mã đúng đắn một gói nào đó, và nếu nó có thể tái cấu trúc lại mã checksum, thì nó chính là thiết bị nhận dự định của gói đó. Nếu mã checksum không khớp thì hoặc gói đó được dự định dành cho một UE khác, hoặc một lỗi truyền đã xảy ra. Trong cả hai trường hợp, gói đó đều được bỏ đi. Trong trường hợp có lỗi truyền, gói đó sẽ được tự động truyền lại, bởi vì UE đã không gửi về mạng một báo nhận (HARQ ACK) tương ứng với gói đó. Các cuộc truyền lại được thông báo trên kênh điều khiển dùng chung, như vậy lại cần thêm tài nguyên, nhưng điều này không xảy ra thường xuyên bởi vì hầu hết các gói đều được giao nhận đúng đắn ngay lần thử thứ nhất rồi. 2.4.4. Các trạng thái Enhanced Cell-FACH, Enhanced Cell/URA-PCH Các tính năng CPC được mô tả ở trên nhằm làm giảm mức tiêu thụ công suất và phụ phí báo hiệu ở trạng thái HSPA Cell-DCH. Vậy thì các biện pháp CPC làm tăng số lượng UE có thể vào trạng thái Cell-DCH đồng thời, và cho phép các UE ở lại trong trạng thái này trong một khoảng thời gian lâu hơn cho dù chỉ có một lượng dữ liệu nhỏ hoặc không có dữ liệu nào được truyền cả. Tuy nhiên, nếu cuối cùng có quá ít dữ liệu truyền đến nỗi không còn ý nghĩa nếu giữ UE trong trạng thái Cell-DCH, không thể biện minh được cho dù giảm phụ phí báo hiệu và tiêu thụ điện năng. Trong trường hợp này, mạng đặt đường truyền vào trạng thái Cell-FACH như đã mô tả ở trên, hay thậm chí vào trạng thái Cell-PCH hoặc URA-PCH để giảm mức tiêu thụ năng lượng hơn nữa. Nhược điểm của biện pháp này là, một sự chuyển trạng thái về Cell-DCH sẽ mất chút thời gian, và chỉ có một lượng dữ liệu rất ít hoặc không có dữ liệu nào được truyền trong khi thay đổi trạng thái. Vì vậy trong Release 7 và 8, chuẩn 3GPP đã mở rộng để dùng cả các kênh dùng chung hướng xuống tốc độ cao để phụ trách các trạng thái này. Trong thực tế, điều này được thực hiện như sau:  Enhanced Cell-FACH: ở trạng thái Cell-FACH chuẩn, UE lắng nghe kênh S-CCPCH (Secondary Common Control Physical CHannel) ở hướng xuống như đã mô tả ở trên đối với các thông điệp kiểm soát tài nguyên vô tuyến gửi đến từ RNC và thông điệp về dữ liệu người dùng (các gói IP). Với tính năng Enhanced Cell-FACH, mạng có thể chỉ thị một UE nào đó phải quan sát một kênh điều khiển hướng xuống tốc độ cao hoặc kênh dữ liệu dùng chung để nhận các thông điệp kiểm soát tài nguyên vô tuyến gửi đến từ RNC và thông điệp về dữ liệu người dùng. Ưu điểm của cách tiếp cận này so với cách trên là, ở hướng xuống, thông tin có thể được gửi nhanh hơn nhiều. Điều này làm giảm độ trễ và làm tăng tốc thủ tục chuyển từ trạng thái Cell-FACH sang Cell-DCH. Không giống như ở trạng thái Cell-DCH, không có kênh điều khiển hướng xuống hoặc hướng lên nào khác được sử dụng cả. Ở hướng lên, UE vẫn dùng kênh truy cập tùy ý RACH để hồi đáp các thông điệp kiểm soát tài nguyên vô tuyến từ RNC và để gửi những gói IP của chính nó đi. Điều này hạn chế việc sử dụng phương thức điều chế và mã hóa thích nghi, bởi vì UE không thể gửi những báo cáo đo đạc thường xuyên về trạm cơ sở và cho biết chất lượng nhận sóng ở hướng xuống. Hơn nữa, nó cũng không thể thông báo về việc có nhận các khung dữ liệu đúng đắn hay không. Thay vì vậy, RNC thông Các công nghệ di động Sau 3G 45 Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1 báo cho trạm cơ sở khi nó nhận được thông tin đo đạc trong các thông điệp kiểm soát tài nguyên vô tuyến từ UE.  Các trạng thái Enhanced Cell/URA-PCH: trong hai trạng thái này, UE ở tình trạng ngủ sâu, và chỉ quan sát kênh thông điệp nhắn tin để được cảnh báo về một thông điệp nhắn tin đang gửi đến, vốn được vận chuyển trên kênh nhắn tin. Sau đó nếu muốn truyền dữ liệu, UE phải chuyển sang trạng thái Cell-FACH hoặc Cell-DCH. Nếu UE và mạng hậu thuẫn các trạng thái Enhanced Cell/URA-PCH này, mạng có thể chỉ thị UE không dùng kênh nhắn tin tốc độ chậm để nhận thông điệp nhắn tin mà dùng một kênh dùng chung hướng xuống tốc độ cao thay vào đó. Khi đó kênh hướng xuống tốc độ cao ấy cũng được dùng cho những lệnh RRC sau đó, vốn cần thiết để chuyển UE trở về một trạng thái tích cực hơn. Giống như giải pháp được mô tả ở trên, giải pháp này làm giảm đáng kể thời gian đánh thức UE. Hình 2.15 cho thấy cách hoạt động trong thực tế giải pháp này. Trong khi việc trao đổi thông điệp để thông báo cho UE về dữ liệu gửi tới và chuyển nó sang một trạng thái tích cực khác vẫn giống như cũ, thì việc dùng các kênh dùng chung hướng xuống tốc độ cao giúp rút ngắn thủ tục đó đến vài trăm mili-giây. Hình 2.15: Việc trao đổi thông điệp để chuyển một UE từ trạng thái URA-PCH về lại trạng thái Cell-DCH khi có các gói IP đến từ mạng. Những biện pháp cải tiến nào được mô tả ở trên sẽ được đưa vào các mạng HSPA trong tương lai thì vẫn chưa biết trước, và cũng sẽ tùy thuộc vào chuyện LTE và các công nghệ mạng cạnh tranh khác được triển khai nhanh đến mức độ nào. Tuy CPC và các trạng thái quản lý tính di động cải tiến làm tăng tính hiệu quả của hệ thống, nhưng chúng cũng làm tăng đáng kể tính phức tạp của giao tiếp vô tuyến, bởi vì cả hai loại UE cũ lẫn mới đều phải được giao tiếp vô tuyến hậu thuẫn đồng thời. Độ phức tạp tăng lên này đặc biệt thách thức đối với việc sáng chế mới các UE và mạng, bởi vì nó tạo ra những kịch bản tương tác mới, khiến ngày càng trở nên kho thử nghiệm và gỡ lỗi hơn trước. Đến nay, các UE được kiểm tra bằng các thiết bị mạng do nhiều nhà chế tạo cung cấp và các phiên bản phần mềm khác nhau. Việc đưa thêm một tầng tính năng khác vào sẽ làm cho điều này trở nên phức tạp hơn nữa trong tương lai. Các công nghệ di động Sau 3G 46 Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1 2.4.5. Cải tiến mạng vô tuyến: Một đường hầm duy nhất (One-tunnel) Hình 2.16 cho thấy đường truyền mặc định của dữ liệu người dùng giữa một UE và Internet thông qua mạng di động tổ ong. Trong kiến trúc hiện nay, các gói dữ liệu được gửi xuyên qua GGSN, SGSN, RNC và trạm cơ sở. Tất cả các gói dữ liệu người dùng được truyền xuyên hầm để đi qua mạng như đã mô tả ở mục 2.2.2.10. bên trên, bởi vì vị trí người dùng có thể thay đổi bất kỳ lúc nào. Kiến trúc hiện tại sử dụng một đường hầm (tunnel) giữa GGSN và SGSN và một đường hầm thứ hai giữa SGSN và RNC. Vậy thì tất cả các gói dữ liệu phải đi qua SGSN, và nút này kết thúc một đường hầm, trích xuất các gói ra rồi đặt chúng vào đường hầm còn lại. Điều này đòi hỏi cả thời gian lẫn khả năng xử lý. Hình 2.16: Kiến trúc mạng hiện tại so với kiến trúc cải tiến một đường hầm. Bởi vì cả RNC lẫn GGSN đều là các IP router, nên quá trình xuyên hầm đến hai lần này là không cần thiết trong phần lớn trường hợp. Giải pháp một đường hầm duy nhất (one-tunnel), giờ đây đã được chuẩn hóa trong 3GPP, cho phép SGSN tạo ra một đường hầm nối trực tiếp giữa RNC và GGSN. Như vậy SGSN tự loại nó khỏi dây ch