Luận văn Nghiên cứu công nghệ CDMA2000 1xev-Do và đề xuất một số giải pháp ứng dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CDMA2000 1XEV-DO VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG NGÀNH: XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG MÃ SỐ: NGUYỄN THÁI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS. HÀ QUỐC TRUNG HÀ NỘI 2006 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của chính bản thân. Các nghiên cứu trong luận văn này dựa trên những tổng hợp lý thuyết, và hiểu biết thực tế của em, không sao chép. Tác giả luận văn Nguyễn Thái Trường MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ 1 MỤC LỤC........................................................................................................ 2 CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................... 5 DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................. 7 DANH MỤC BẢNG........................................................................................ 9 LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. 1 PHẦN I: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN LÊN 3G............................................................................................................. 3 CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN... 3 I.1 Giới thiệu chung .................................................................................... 3 I.2 Ưu điểm của công nghệ CDMA ............................................................ 3 I.2.1 Tăng dung lượng hệ thống ........................................................... 3 I.2.2 Nâng cao chất lượng cuộc gọi...................................................... 7 I.2.3 Quá trình thiết kế được đơn giản hoá........................................... 8 I.2.4 Nâng cao tính bảo mật thông tin .................................................. 8 I.2.5 Cải thiện vùng phủ sóng............................................................... 8 I.2.6 Tăng thời gian sử dụng pin .......................................................... 8 I.2.7 Cung cấp dải thông theo yêu cầu ................................................. 9 I.2.8 Vấn đề nâng cấp mạng ................................................................. 9 I.3 Thực trạng mạng CDMA 2000 hiện nay ............................................... 9 I.4 Hướng phát triên lên 3G của CDMA 2000 1x .................................... 11 PHẦN II: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ 1X EV-DO............................... 14 CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 1x EV-DO.............................. 14 II.1 Cấu trúc mạng CDMA 2000 1x EVDO ............................................. 14 II.2 Các đặc điểm mới của 1xEVDO ........................................................ 17 II.2.1 Tăng tốc độ cụm dữ liệu ........................................................... 17 II.2.2 Cơ chế thích ứng tốc độ của EV-DO........................................ 18 II.2.3 Mô hình điều chế và mã hoá tiên tiến....................................... 19 II.2.4 Phân cực marco qua việc lựa chọn vô tuyến ............................ 19 II.2.5 Ghép kênh hiệu quả khi sử dụng phân cực đa người dùng....... 20 II.2.6 Các tính năng khác của EV-DO................................................ 22 II.2.7 Lý do lựa chọn 1x EVDO ......................................................... 24 II.3 Giao diện vô tuyến của 1x EV-DO .................................................... 26 II.3.1 Đường xuống ............................................................................ 26 II.3.2 Đường lên ................................................................................. 35 II.4 Cơ chế hoạt động của 1x EV-DO....................................................... 37 II.4.1 Điều khiển công suất................................................................. 37 II.4.2 Điều khiển tải trong 1x EVDO ................................................. 39 II.4.3 Cơ chế bảo mật của 1xEVDO................................................... 41 II.4.4 Chuyển giao .............................................................................. 42 II.5 Cơ chế xử lý cuộc gọi......................................................................... 51 II.5.1 Các trạng thái của AT ............................................................... 51 II.5.2 Các thủ tục xử lý ....................................................................... 53 II.5.3 Quá trình thực hiện cuộc gọi dữ liệu gói .................................. 58 II.5.4 Thủ tục báo hiệu cuộc gọi 1x EVDO........................................ 62 PHẦN III: GIẢI PHÁP CHO MẠNG 1X EV-DO VIỆT NAM ............... 65 CHƯƠNG III: THỰC TRẠNG MẠNG CDMA 2000 VIỆT NAM ......... 65 III.1 Thực trạng mạng CDMA 2000 ......................................................... 65 III.2 Các khó khăn và tồn tại..................................................................... 65 III.3 Phương hướng giải quyết chung ....................................................... 66 CHƯƠNG IV: MỘT SỐ GIẢI PHÁP CỤ THỂ ........................................ 67 IV.1 Thiết kế mạng CDMA 2000 1x EV-DO........................................... 67 IV.1.1 Giả thiết thông số đầu vào....................................................... 67 IV.1.2 Tính toán thông lượng cho các loại hình thuê bao.................. 68 IV.1.3 Tính toán cấu hình card kênh cho BTS................................... 70 IV.1.4 Tính toán đơn vị dịch vụ dữ liệu gói cho PCF........................ 71 IV.1.5 Tính toán dung lượng trung kế................................................ 71 IV.1.6 Tính toán dung lượng báo hiệu ............................................... 71 IV.1.7 Tính toán độ dự trữ đường truyền và xác suất phủ sóng......... 74 IV.2 Vấn đề chuyển vùng cho mạng CDMA 2000 Việt Nam.................. 79 IV.2.1 Định nghĩa chuyển vùng ......................................................... 79 IV.2.2 Các lợi ích của việc roaming................................................... 79 IV.2.3 Nguyên tắc thực hiện roaming ................................................ 80 IV.2.4 Vấn đề roaming của mạng CDMA Việt Nam........................ 84 PHẦN IV: KẾT LUẬN................................................................................. 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 92 CÁC TỪ VIẾT TẮT AAA Authentication, Authorization, and Accounting AN Access Network ANSI American National Standards Institute AT Access Terminal BHCA Busy Hour Call Attempts BHSM number of Busy Hour Short Message BSC Base Station Controller BTS Base Trasciever Station CCS7 Common Channel signaling System 7 CDMA Code Division Multiple Access DRC Data Rate Control EDGE Enhanced Data rate for GSM Evolution EV-DO Evolution Data Optimized EV-DV EVolution Data and Voice FCH Fundamental Channel FER Frame Error Ratio GSM Globle System for Mobile Communication HA Home Agent HLR Home Location Register IMSI International Mobile Station Identity IS-2000 Interim Standard -2000 IS-856 Interim Standard -856 IS-95 Interim Standard 95 ISUP ISDN User Part MAC Medium Access Control MDN Mobile Directory Number MO Mobile Originated MSC Mobile Swiching Center MSU Message Signalling Unit MT Mobile Terminated PCF Packet Control Function PCM Pulse Code Modulation PDSN Packet Data Serving Node PN Pseudo Noise PPP Point-to-Point Protocol PSK Phase-Shift Keying QAM Quadrature Amplitude Modulation RA Reverse Activity RAN Radio Access Network RLP Radio Link Protocol RPC Reverse Power Control RRI Reverse Rate Indicator RSSI Received Signal Strength Indication R-UIM Removable User Identity Module SCH Supplemental Channel SMSC Short Message Service Center TCH Traffic CHannel TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol TDMA Time Division Multple Access TIA/EIA Electrical Industries Association/Telecommunications Industry Association TLDN Temporary Locator Directory Number UATI Unicast Access Termination Identifier UMTS Universal Mobile Telecommunications System VLR Visited Location Register WCDMA Wideband Code Division Multiple Access DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tốc độ tăng trưởng thuê bao của CDMA 2000. ............................. 10 Hình 1.2 Lộ trình phát triển của các công nghệ............................................. 11 Hình 1.3 Tình hình triển khai CDMA 2000 1xEV trên thế giới ................... 12 Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát của mạng 1xEVDO. ............................................. 14 Hình 2.2 1x EV-DO yêu cầu 01 sóng mang riêng biệt.................................. 15 Hình 2.3 Minh hoạ thích ứng tốc độ của 1xEV-DO...................................... 18 Hình 2.4 Thông lượng hệ thống khi sử dụng phân cực đa người dùng......... 21 Hình 2.5 So sánh khả năng cung cấp dịch vụ của các công nghệ ................. 25 Hình 2.6 Tối đa thông lượng nhờ sử dụng hiệu quả công suất phát BTS. .... 26 Hình 2.7 Chu kỳ của kênh điều khiển đường xuống. .................................... 27 Hình 2.8 Cấu trúc khe thời gian đường xuống của 1xEVDO. ...................... 27 Hình 2.9 Cấu trúc kênh đường xuống của 1xEV-DO. .................................. 28 Hình 2.10 RPC và DRCLock được ghép kênh theo thời gian......................... 29 Hình 2.11 Các cấu trúc tốc độ đường xuống của 1xEVDO. ........................... 30 Hình 2.12 Cấu trúc gói tin lớp vật lý của kênh lưu lượng đường xuống. ....... 31 Hình 2.13 Kênh điều khiển được ghép kênh theo thời gian............................ 32 Hình 2.14 AT lựa chọn sector có tốc độ cao để gửi yêu cầu phục vụ ............. 34 Hình 2.15 Cấu trúc khe thời gian đường lên của 1xEVDO............................. 35 Hình 2.16 Cấu trúc kênh đường lên của 1xEV-DO......................................... 35 Hình 2.17 Các cấu trúc tốc độ đường lên của 1xEVDO. ................................ 37 Hình 2.18 Điều khiển công suất vòng kín ....................................................... 38 Hình 2.19 Thêm một pilot vào active set......................................................... 45 Hình 2.20 Chuyển giao soft handoff ảo........................................................... 47 Hình 2.21 Chuyển đổi trạng thái của AT trong trạng thái trống ..................... 52 Hình 2.22 Chuyển đổi trạng thái của AT trong trạng thái kết nối................... 53 Hình 2.23 Thủ tục khởi tạo. ............................................................................. 54 Hình 2.24 Thủ tục đăng ký. ............................................................................. 54 Hình 2.25 Thủ tục sắp xếp phiên. .................................................................... 55 Hình 2.26 Thủ tục yêu cầu kết nối................................................................... 56 Hình 2.27 Thủ tục sắp xếp kết nối ................................................................... 56 Hình 2.28 Thiết lập phiên PPP. ....................................................................... 57 Hình 2.29 Thủ tục chuyển giao soft/softer ...................................................... 58 Hình 2.30 Chu trình xử lý cuộc gọi dữ liệu gói............................................... 59 Hình 2.31 AT khởi tạo kết nối từ trạng thái chờ ............................................. 59 Hình 2.32 AT kết thúc kết nối và chuyển về trạng thái chờ............................ 60 Hình 2.33 AN kết thúc kết nối và chuyển về trạng thái chờ ........................... 61 Hình 2.34 AT tái khởi tạo kết nối từ trạng thái chờ ........................................ 61 Hình 2.35 AN tái khởi tạo kết nối từ trạng thái chờ ........................................ 62 Hình 2.36 Khởi tạo cuộc gọi bởi AT ............................................................... 62 Hình 2.37 Tái kích hoạt kết nối bởi AN .......................................................... 63 Hình 2.38 Tái kích hoạt kết nối bởi AT.......................................................... 63 Hình 2.39 Giải phóng kết nối bởi AT.............................................................. 64 Hình 2.40 Giải phóng phiên bởi AT................................................................ 64 Hình 4.1 Mô hình kết nối roaming giữa hai mạng ........................................ 80 Hình 4.2 Quá trình xử lý roaming cho cuộc gọi thoại ................................... 81 Hình 4.3 Quá trình xử lý roaming cho nhắn tin............................................. 82 Hình 4.4 Quá trình nhận thực cho cuộc gọi dữ liệu gói roaming.................. 83 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 So sánh dung lượng thoại giữa các công nghệ. ................................ 4 Bảng 1.2 So sánh tốc độ dữ liệu giữa các công nghệ....................................... 4 Bảng 2.1 So sánh thông lượng giữa các công nghệ. ...................................... 17 Bảng 2.2 So sánh tốc độ download giữa các công nghệ. ............................... 24 Bảng 2.3 So sánh giữa công nghệ CDMA 2000 1x và 1xEV-DO................. 25 Bảng 4.1 Thông số giả thiết cho thoại 1x. ..................................................... 68 Bảng 4.2 Thông số giả thiết cho dữ liệu gói 1x. ............................................ 69 Bảng 4.3 Thông số giả thiết cho dữ liệu kênh 1x. ......................................... 69 Bảng 4.4 Thông số giả thiết cho dữ liệu 1xEV-DO ...................................... 70 Bảng 4.5 Bán kính phủ sóng đường xuống của 1x EV-DO........................... 76 Bảng 4.6 Xác suất phủ sóng đường lên của 1x EV-DO................................. 76 Bảng 4.7 Kết quả tính toán cho đường lên (Reverse Link). .......................... 77 Bảng 4.8 Kết quả tính toán cho đường xuống (Forward Link)...................... 78 LUẬN VĂN CAO HỌC Lời nói đầu Nguyễn Thái Trường - 1 - LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ CDMA trước đây chủ yếu được quân đội Mỹ sử dụng với mục đích quân sự. Từ năm 1985, Chính phủ Mỹ cho phép Qualcomm phát triển thành công nghệ CDMA cho thông tin di động và đã dành được nhiều kết quả nghiên cứu, ứng dụng về công nghệ này. Năm 1995, Qualcomm đã đưa ra phiên bản CDMA đầu tiên gọi là IS-95A. Hệ thống thông tin di động CDMA IS-95 dựa trên công nghệ điều chế trải phổ. Công nghệ và lý thuyết trải phổ đã trở thành động lực phát triển và được ứng dụng cho nhiều ngành công nghiệp vô tuyến như truyền thông cá nhân, truyền thông đa truy nhập truyền thông thuê bao vô tuyến ở mạng nội hạt, truyền thông vệ tinh, định vị toàn cầu, ra đa xung... Hiệu suất sử dụng độ rộng băng tần cao và khả năng truy nhập là những yếu tố đã làm cho công nghệ CDMA trở thành công nghệ quản lý tắc nghẽn hàng đầu trong các mạng điện thoại vô tuyến di động với số lượng thuê bao ngày càng lớn. Đáp ứng các yêu cầu của thực tế, các phiên bản mới của CDMA như CDMA 20001x, CDMA 2000 1xEV-DO đã được đưa vào ứng dụng trong thông tin di động và đã được nhiều nhà khai thác lựa chọn với nhiều ưu điểm như: dung lượng mạng lớn, tính năng cải thiện chất lượng thoại, dễ dàng phát triển mạng và khả năng truyền số liệu tốc độ cao, đáp ứng được các dịch vụ tiên tiến sử dụng băng thông rộng như truyền số liệu tốc độ cao, các dịch vụ giải trí multimedia.... Tuy nhiên việc sử sụng các công nghệ CDMA mới nói chung và ở Việt nam nói riêng gặp một số khó khăn, ví dụ như khả năng roaming bị hạn chế, không tương thích với các công nghệ hiện có ... Đây là một vấn đề rất được quan tâm trong hoạt động tác nghiệp, nghiên cứu hàng ngày của tôi. Vì những lý do trên, tôi đã lựa chọn Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO để thực hiện đề tài nghiên cứu tốt nghiệp cao học của mình. LUẬN VĂN CAO HỌC Lời nói đầu Nguyễn Thái Trường - 2 - Luận văn “Nghiên cứu công nghệ CDMA 2000 1xEV-DO và đề xuất một số giải pháp ứng dụng” sẽ được chia làm 3 phần với 4 chương trong đó phần 1 sẽ tập trung nghiên cứu về công nghệ CDMA 2000 1x và CDMA 2000 1xEV-DO; phần 2 là một số đề xuất ứng dụng cho mạng CDMA với các giải pháp về thiết kế mạng và roaming cho các mạng CDMA Việt Nam; phần 3 là một số kết luận tóm tắt về luận văn. Cụ thể: Chương I: “Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển” sẽ trình bày về các ưu điểm của công nghệ CDMA 2000 so với các công nghệ di động khác và xu hướng phát triển lên 3G để đáp ứng các yêu cầu về chất lượng và dịch vụ của khách hàng. Chương II: “Công nghệ CDMA 2000 1xEV-DO” sẽ tập trung nghiên cứu về cấu trúc, cơ chế hoạt động và các điểm mới của CDMA 2000 1x EV- DO. Chương III: “Thực trạng mạng CDMA 2000 tại Việt Nam” sẽ giới thiệu sơ lược về hệ thống mạng CDMA Việt Nam hiện nay, các khó khăn, tồn tại và những phương hướng giải quyết chung để thúc đẩy mạng CDMA phát triển. Chương IV: “ Một số giải pháp cụ thể” sẽ đề xuất một giải pháp ứng dụng cụ thể gồm giải pháp về thiết kế một hệ thống CDMA 2000 1xEV-DO tiêu chuẩn và đề xuất roaming cho mạng CDMA Việt Nam. Do khả năng và kiến thức còn hạn chế nên cuốn luận văn này chắc chắn sẽ không khỏi có những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được những góp ý của các thầy cô giáo, các đồng nghiệp và bạn đọc để hoàn thiện cuốn luận văn này. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển Nguyễn Thái Trường - 3 - PHẦN I: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN LÊN 3G CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN I.1 Giới thiệu chung Thông tin di động đang phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới. Sự ra đời của thông tin di động số GSM đã tạo nên bước ngoặt lớn, đem tới cho con người những lợi ích không thể phủ nhận được về thời gian, chi phí, tính tiện dụng... Trên thế giới, GSM chiếm 70% số thuê bao di động, 30% còn lại chia sẻ bởi các công nghệ TDMA khác như IS-95 (CDMA), AMPS, IS96, PDC... Tuy nhiên, khi nhu cầu về thông tin di động của con người ngày càng tăng, ngày càng đòi hỏi cao hơn về tốc độ, chất lượng, loại hình, chi phí ... thì GSM đã bộc lộ những nhược điểm không thể đáp ứng được các yêu cầu này. Trước tình hình đó, xu thế tất yếu của thông tin di động là phải phát triển công nghệ mới, khắc phục nhược điểm của thông tin di động thế hệ 2, đem lại những dịch vụ di động cao cấp hơn, đưa thông tin di động phát triển lên một tầm cao mới - đó là thông tin di động thế hệ 3 mà một trong những đại diện là công nghệ CDMA2000. Trong các phần tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về các đặc điểm của công nghệ CDMA2000, lý do nó được lựa chọn làm công nghệ của thế hệ thứ ba và phiên bản công nghệ thê hệ thứ 3 của CDMA2000. I.2 Ưu điểm của công nghệ CDMA I.2.1 Tăng dung lượng hệ thống Với dải tần là 10MHz thì W-CDMA chỉ có 2 sóng mang/sector (mỗi sóng mang là 5MHz), còn CDMA 2000 có tới 7 sóng mang/sector (mỗi sóng LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển Nguyễn Thái Trường - 4 - mang là 1,25MHz). Như vậy với 62 kênh lưu lượng TCH/sóng mang thì W- CDMA có tối đa 124TCH/sector còn CDMA 2000 1x có tới 266TCH/sector. TDMA GSM GSM WCDMA CDMA 2000 1x Erl 37 21 ÷ 35 29 ÷ 47 111 ÷ 176 230.9 ÷ 328.7 User/Sector 48 29 ÷ 44 38 ÷ 58 124 ÷ 190 245 ÷ 343 Re-use 7/21 4/12 3/9 1/1 1/1 Bảng 1.1 So sánh dung lượng thoại giữa các công nghệ. Với các giả định như trên từ bảng so sánh trên ta thấy dung lượng thoại của CDMA 2000 1x là lớn nhất trong các công nghệ TDMA, GSM, W- CDMA và do đó số người sử dụng cùng một lúc là lớn nhất. GPRS EDGE WCDMA CDMA 2000 1x CDMA 2000 1xEV-DO Lưu lượng trung bình (Kbps) 256 768 1800 2450 11060 Mẫu tái sử dụng tần số 3/9 3/9 1/1 1/1 1/1 Bảng 1.2 So sánh tốc độ dữ liệu giữa các công nghệ. Qua bảng trên ta thấy dung lượng số liệu của CDMA 2000 1x và 1xEV-DO lớn hơn rất nhiều so với các công nghệ trên nền GSM khác như GPRS, EDGE và thậm chí cả W-CDMA. Nhờ khả năng truyền số liệu tốc độ cao mà CDMA 2000 có thể đưa ra một mức giá dịch vụ truyền số liệu rất cạnh tranh. Tái sử dụng tần số Công nghệ CDMA sử dụng một tần số duy nhất cho tất cả các trạm với độ rộng băng thông lớn vì vậy dung lượng của mạng CDMA lớn hơn rất LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển Nguyễn Thái Trường - 5 - nhiều so với dung lượng của GSM và các công nghệ khác vì số người sử dụng trong một sector của hệ thống CDMA tương đương với số người sử dụng trên toàn bộ một kênh CDMA 1,25MHz. Giảm tỷ số Eb/N0 Các hệ thống số chia ô đều sử dụng mã sửa lỗi. Các hệ thống điều chế băng hẹp thường sử dụng các phương thức ít phức tạp hơn để tốn ít dải băng tần hơn. Do đó, để giữ chất lượng âm thanh tốt thì nhà khai thác phải cần một tỷ số Eb/N0 cao(năng lượng bít/công suất nhiễu), dẫn tới họ phải giới hạn số lượng người sử dụng trên hệ thống nên làm hạn chế dung lượng. Trong khi đó, CDMA sử dụng phương pháp mã hoá sửa lỗi tiên tiến nên yêu cầu tỷ số Eb/N0 không cao. Việc sử dụng tỷ số Eb/N0 thấp hơn để đạt được các tiêu chuẩn về chất lượng thoại khiến cho hệ thống CDMA có dung lượng lớn hơn, cần ít công suất truyền tải hơn so với các hệ thống băng hẹp. Mã hoá tốc độ biến đổi Sự phát hiện ra tính linh động của thoại là một thay đổi khác giúp tăng dung lượng hệ thống CDMA. IS-95 CDMA đã lợi dụng tính linh động của thoại bằng cách sử dụng các bộ mã hoá có tốc độ biến đổi. Trong một cuộc nói chuyện qua điện thoại, một người chỉ thực sự nói trong khoảng 35% thời gian cuộc gọi, 65% còn lại là nghe người kia nói hoặc là thời gian im lặng nếu như người kia không nói. Nguyên tắc của bộ mã hoá có tốc độ biến đổi là nó chỉ hoạt động ở tốc độ cao và cung cấp chất lượng thoại tốt nhất khi có sự hoạt động của tiếng nói. Khi không phát hiện thấy tiếng nói thì bộ mã hoá sẽ hạ thấp tốc độ mã hoá vì không có lý do gì phải mã hoá sự im lặng ở tốc độ cao. Khi đó, tốc độ mã hoá có thể giảm xuống đến 4 hoặc 2 hoặc 1Kbps. Bởi vậy, bộ mã hoá có tốc độ biến đổi chỉ sử dụng hết LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển Nguyễn Thái Trường - 6 - dung lượng kênh khi thực sự cần thiết. Vì mức nhiễu giao thoa do tất cả những người sử dụng gây ra trực tiếp quyết định dung lượng của hệ thống và sự phát hiện ra tính linh động của thoại đã làm giảm mức nhiễu trong hệ thống nên dung lượng có thể đạt tới giá trị cực đại. Điều khiển công suất Một yếu tố then chốt quan trọng để nâng cao dung lượng của CDMA là điều khiển công suất. Mục đích thiết kế chủ yếu của một hệ thống CDMA là để tất cả những người sử dụng cùng nhận được một mức công suất như nhau từ trạm gốc và để mức công suất này càng thấp càng tốt trong khi vẫn duy trì được cuộc gọi có chất lượng cao. Bất kỳ một công suất nào lớn hơn nhu cầu sẽ chỉ làm tăng thêm mức nhiều toàn bộ trên kênh CDMA một cách không cần thiết và sẽ làm giảm dung lượng của hệ thống. Bởi vậy, việc điều khiển công suất càng chính xác thì dung lượng càng lớn. Trong CDMA, trạm gốc liên lạc với trạm di động MS, chỉ dẫn cho trạm di động điều chỉnh tăng giảm công suất.Trạm di động chỉ truyền đủ công suất để duy trì đường nối, do vậy công suất truyền dẫn trung bình của CDMA thấp hơn nhiều so với công suất truyền dẫn của hệ thống tương tự. Ô liên tục đo đạc tín hiệu nhận được từ máy di động và so sánh với mức công suất thiết kế và sau đó quyết định sẽ tăng hay giảm công suất truyền dẫn của một trạm di động xác định. Công việc này được tiến hành cứ mỗi 1,25ms một lần, tức 800lần/1 giây. CDMA điều chỉnh mức công suất lên xuống theo 84 mức của 1dB. Phương thức này bảo đảm rằng cho dù mobile có ở gần hay xa ô thì mỗi mobile vẫn nhận được một mức công suất như nhau. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển Nguyễn Thái Trường - 7 - I.2.2 Nâng cao chất lượng cuộc gọi Các hệ thống điện thoại cellular sử dụng công nghệ CDMA cung cấp âm thanh có chất lượng cao hơn và ít xảy ra rớt cuộc gọi hơn các hệ thống hoạt động dựa trên những công nghệ khác. Có nhiều đặc tính tồn tại trong hệ thống CDMA đã tạo ra khả năng đó như: • Các phương pháp sửa lỗi tiên tiến làm tăng khả năng chính xác cho các khung nhận được. • Các bộ mã hoá tinh vi cho phép mã hoá tốc độ cao và giảm tạp âm nền. • CDMA sử dụng ưu điểm của nhiều loại phân tập khác nhau để nâng cao chất lượng thoại như: o Phân tập tần số (bảo vệ khỏi fađing chọn lọc tần số). o Phân tập không gian (dùng 2 anten nhận). o Phân tập đường truyền (sử dụng bộ thu Rake để khắc phục sự thu nhận một tín hiệu qua nhiều đường gây ra “nhiễu giao thoa” và thậm chí còn nâng cao chất lượng âm thanh). o Phân tập thời gian (dùng cài xen và mã hoá). • Thực hiện chuyển giao soft để góp phần làm tăng chất lượng thoại bằng cách cung cấp một kết nối “make before break”. Quá trình chuyển giao softer giữa các sector của cùng 1 cell cũng cung cấp những lợi ích tương tự. • Điều khiển công suất chính xác, bảo đảm cho tất cả các mobile đều có mức công suất gần bằng mức công suất tối ưu để có thể đạt được một chất lượng thoại tốt nhất. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển Nguyễn Thái Trường - 8 - I.2.3 Quá trình thiết kế được đơn giản hoá Tất cả thuê bao sử dụng chung một sóng mang CDMA, cùng chia sẻ một phổ tần số với nhau. Hệ số sử dụng lại tần số bằng 1 là một yếu tố quan trọng đã làm cho dung lượng của CDMA lớn hơn nhiều so với các công nghệ khác, đồng thời nó còn làm cho việc thiết kế hệ thống đơn giản hơn. Nhà khai thác sẽ không phải lập kế hoạch sử dụng tần số - một công việc hết sức phức tạp trong hệ thống tương tự và TDMA. Quan trọng hơn, kể cả việc điều chỉnh lại tần số để mở rộng cũng được loại bỏ. Nếu nhà khai thác muốn thêm một cell hay một kênh mới thì không cần phải thiết lập lại toàn bộ tần số của hệ thống. I.2.4 Nâng cao tính bảo mật thông tin Thông tin trong CDMA được bảo mật rất cao, việc xâm nhập bất hợp pháp vào tín hiệu CDMA là cực kỳ khó. Đó là vì các khung thông tin đã số hoá được trải phổ trên một nền phổ rộng. Hơn thế nữa, trong tương lai CDMA có các kế hoạch mã hoá số mới để tạo ra các mức bảo mật và an toàn hơn nhiều. I.2.5 Cải thiện vùng phủ sóng Một cell CDMA có vùng phủ sóng lớn hơn nhiều so với cell tương tự hay số khác vì CDMA sử dụng thiết bị thu có độ nhạy lớn hơn các kỹ thuật khác. Do đó, để phủ sóng cùng một vùng địa lý như nhau thì số cell CDMA phải dùng sẽ ít hơn. Tuỳ thuộc vào nhu cầu tải của hệ thông và nhiễu giao thoa mà việc giảm số cell có thể tới 50% so với GSM. I.2.6 Tăng thời gian sử dụng pin Do việc điểu khiển công suất chính xác và các đặc tính khác của hệ thống, các máy mobile CDMA thường chỉ truyền công suất bằng một phần LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển Nguyễn Thái Trường - 9 - nhỏ công suất so với các máy tương tự và TDMA. Điều này cho phép các thuê bao tăng thời gian sử dụng pin của máy mobile. I.2.7 Cung cấp dải thông theo yêu cầu Một kênh CDMA băng rộng cung cấp tài nguyên chung mà tất cả các mobile trong hệ thống cùng dùng chung, tuỳ theo ứng dụng là truyền thoại, dữ liệu, fax hay ứng dụng khác. Tại một thời điểm bất kỳ, phần dải thông không được sử dụng bởi mobile này thì có thể được cung cấp cho một mobile khác. Điều này làm cho CDMA thực sự linh hoạt và được khai thác để tạo ra các khả năng mạnh hơn như dịch vụ dữ liệu tốc độ cao. I.2.8 Vấn đề nâng cấp mạng Không giống như việc nâng cấp mạng GSM (2G) lên thế hệ thứ 3 là EDGE hay W-CDMA thì cần phải lắp thêm một hệ thống trạm BTS mới (với EDGE) hay cả một mạng CDMA (với W-CDMA) chạy song song với mạng cũ, CDMA 2000 1x khi phát triển mạng lên 3G - CDMA 2000 1xEV là khá đơn giản, chúng ta sẽ chỉ phải lắp thêm các card thu phát mới cho 1xEV và nâng cấp phần mềm hệ thống. Như vậy so với việc phát triển GSM Æ W- CDMA thì việc phát triển từ CDMA 2000 1x lên CDMA 2000 1xEV đòi hỏi lắp thêm ít thiết bị hơn, đơn giản hơn mà vẫn tận dụng được cơ sở hạ tầng mạng đã triển khai. I.3 Thực trạng mạng CDMA 2000 hiện nay Với những ưu điểm vượt trội so với các công nghệ di động khác, CDMA đã có những phát triển rất nhanh chóng trong những năm gần đây. Hầu hết các nhà khai thác mới đều lựa chọn công nghệ CDMA cho hệ thống của mình, không những thế các nhà khai thác GSM hiện hữu cũng triển khai công nghệ CDMA 2000 để có thể cung cấp các dịch vụ 3G. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển Nguyễn Thái Trường - 10 - Tính đến tháng 8 năm 2006 thì đã có gần 200 nhà khai thác trên 72 nước và vùng lãnh thổ sử dụng công nghệ CDMA 2000 với tổng số thuê bao đạt khoảng 275 triệu thuê bao trong đó khu vực châu Mỹ La Tinh và châu Á Thái Bình Dương là hai khu vực có số thuê bao lớn nhất, chiếm khoảng 80% tổng số thuê bao. CDMA 2000 đang là công nghệ có tốc độ tăng trưởng thuê bao lớn nhất hiện nay, mỗi tháng CDMA 2000 có khoảng 8.5 triệu thuê bao mới. Dự kiến số lượng thuê bao CDMA 2000 sẽ đạt khoảng 350 triệu thuê bao vào cuối năm 2006 và đạt khoảng 450 thuê bao vào năm 2009. Với 275 triệu thuê bao như hiện nay CDMA chiếm 13% thị phần thuê bao di động trên toàn thế giới (trên tổng số 2 tỷ thuê bao di động hiện nay). Với tốc độ phát triển thuê bao vượt trội như hiện nay, dự báo thị phần thuê bao CDMA sẽ đạt 18% vào năm 2009. Hình 1.1 Tốc độ tăng trưởng thuê bao của CDMA 2000. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển Nguyễn Thái Trường - 11 - I.4 Hướng phát triên lên 3G của CDMA 2000 1x Ngày nay nhu cầu sử dụng các ứng dụng di động không chỉ dừng lại ở thoại, nhắn tin mà người sử dụng còn mong muốn có nhiều các dịch vụ truyền thông hữu ích như điện thoại truyền hình, định vị và tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, thư điện tử, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao... cùng nhiều các ứng dụng tiên tiến khác. Điều này đặt ra cho các nhà khai thác dịch vụ phải nâng cấp hệ thống mạng để có khả năng các dịch vụ truy cập dữ liệu tốc độ cao, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của khách hàng. Dù sử dụng công nghệ nào thì các nhà khai thác cũng tìm cách để nâng cấp hệ thống mạng của mình và cụ thể là tiến tới hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G), thứ 4 (4G)…để nâng cao khả năng truyền dữ liệu nhằm đáp ứng được các dịch vụ tiên tiến cho khách hàng. Hình 1.2 Lộ trình phát triển của các công nghệ. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển Nguyễn Thái Trường - 12 - Trong tiến trình phát triển lên công nghệ không dây thế hệ tiếp theo (3G) nổi lên hai hướng phát triển theo hai tiêu chuẩn chính đã được ITU-T công nhận đó là CDMA 2000 và W-CDMA: • Phát triển lên 3G CDMA từ các công nghệ TDMA, GSM: TDMA, GSM Æ GPRS Æ EDGE Æ W-CDMA. • Phát triển lên 3G CDMA từ IS-95: IS-95A Æ IS-95B Æ CDMA 2000 1x Æ CDMA 2000 1xEV Xem xét 2 hướng phát triển trên chúng ta thấy để có thể tiến tới thế hệ di động thứ 3 một cách hoàn chỉnh thì hướng xuất phát từ GSM Æ W-CDMA có một sự thay đổi lớn về mặt thiết bị cũng như là băng tần. Trong khi đó thì hướng xuất phát từ CDMA Æ CDMA 2000 1xEV có sự phát triển dễ dàng hơn với việc bổ sung phần cứng và nâng cấp phần mềm. Hình 1.3 Tình hình triển khai CDMA 2000 1xEV trên thế giới Hiện nay các nhà khai thác sử dụng công nghệ CDMA đều định hướng phát triển mạng di động tới công nghệ CDMA 1xEV-DO nhằm nâng cao tốc LUẬN VĂN CAO HỌC Chương I: Công nghệ CDMA 2000 và hướng phát triển Nguyễn Thái Trường - 13 - độ, chất lượng, độ tin cậy và sự đa dạng của dịch vụ di động đối với khách hàng và công nghệ CDMA cũng là công nghệ dẫn đầu trong xu hướng phát triển lên 3G hiện nay. Với sự thành công của 1x EV-DO thì các nhà nghiên cứu cũng đã tạm dừng triển khai một phiên bản khác của 3G CDMA là 1x EV-DV để tập trung cho 1x EV-DO. CDMA 2000 1x EV-DO là thế hệ phát triển tiếp theo của CDMA 2000 1x (hay 1xRTT), tiêu chí của công nghệ là dựa trên nền của IS-856, được xây dựng để nhằm tối ưu hoá khả năng truyền số liệu vô tuyến, vì vậy 1xEV-DO còn được biết đến với các tên như: CDMA IS-856, CDMA High - speed Data Rate (HDR) hay CDMA Evolution of Data Optimazation. Để trả lời cho câu hỏi tại sao các nhà khai thác đều có xu hướng phát triển lên công nghệ 1x EV-DO và công nghệ 1x EV-DO có những ưu điểm gi so với CDMA2000, trong chương tiếp theo chúng ta sẽ tập trung nghiên cứu các đặc điểm, tính năng và cơ chế hoạt động của hệ thống 1x EV-DO. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 14 - PHẦN II: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ 1X EV-DO CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 1x EV-DO II.1 Cấu trúc mạng CDMA 2000 1x EVDO Về cấu trúc mạng CDMA 1xEV-DO không khác nhiều so với CDMA 2000 1x, việc nâng cấp từ CDMA 2000 1x lên 1xEV-DO là khá dễ dàng. Phần mạng lõi không cần phải nâng cấp hay thay thế phần cứng, chỉ cần nâng cấp phần mềm để hỗ trợ 1xEV-DO. BTS, BSC, PDSN chỉ cần cắm thêm card, nâng cấp phần mềm. Bên cạnh đó cần trang bị một số phần tử mới để điều khiển, quản lý 1xEV-DO như AN-AAA, RNC... Sơ đồ tổng quát của mạng 1xEVDO như hình dưới đây: Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát của mạng 1xEVDO. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 15 - Chức năng của các thành phần mạng cũng tương tự như ở hệ thống 1x2000 tuy nhiên tên gọi của chúng có sự thay đổi để dễ dàng phân biệt giữa các công nghệ. CDMA2000 1X Term CDMA 1xEV-DO Term BSC (Base Station Controller) AN (Access Network) BTS (Base Transceiver Station) AP (Access Point) MS (Mobile Station) AT (Access Terminal) Vì thoại và dữ liệu có những yêu cầu rất khác nhau nên sẽ không hiệu quả nếu kết hợp 2 dịch vụ này trên cùng một sóng mang. Vì vậy để tối ưu hoá cho việc truyền dữ liệu hệ thống 1xEV sử dụng một CDMA carrier riêng rẽ, tuy nhiên nó hoàn toàn tương thích với công nghệ CDMA2000 1x. Nghĩa là cần 1 sóng mang cho thoại và 1 sóng mang cho dữ liệu. 1xEV-DO yêu cầu một sóng mang riêng biệt để tối ưu cho việc truyền tải dữ liệu, nâng tốc độ đường xuống tới 2,4Mbps và đường lên tới 153,6Kbps đối với phiên bản 0. Đối với phiên bản A, tốc độ đường xuống đạt tới 3,1Mbps và đường lên tới 1,8Mbps. Sóng mang này tương tự như sóng mang CDMA 2000 1x, độ rộng là 1,25MHz. Hình 2.2 1x EV-DO yêu cầu 01 sóng mang riêng biệt Đứng về khía cạnh của Nhà khai thác, đặc biệt khi nhằm mục đích cung cấp các dịch vụ số liệu vô tuyến, có hai vấn đề cần phải quan tâm đó là: LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 16 - • Năng lực của hệ thống: số lượng thuê bao có thể được phục vụ trong mỗi cell site sử dụng một quỹ tài nguyên tần số cố định (ví dụ 1,25 MHz băng thông). • Mức độ của các dịch vụ được cung cấp: thông lượng dữ liệu trung bình có thể cung cấp được cho mỗi thuê bao. Ngày nay, hầu hết các ứng dụng Internet như: duyệt web, email, video streaming… luôn yêu cầu các băng thông bất đối xứng, tỷ lệ thông thường giữa download và upload là khoảng 6 đến 8 lần cho nên vấn đề tối ưu hoá kênh đường xuống là một vấn đề rất quan trọng cần phải được xem xét khi cung cấp các dịch vụ Internet không dây. Có hai hệ số quan trọng để xác định hiệu năng của kênh đường xuống là: • Tốc độ cụm dữ liệu (Burst Data rate): đây là tốc độ nhận dữ liệu của thuê bao từ trạm BTS, khi hệ thống nằm ở trạng thái chịu tải cao thì chỉ một số ít thuê bao được kích hoạt dịch vụ, tốc độ cụm dữ liệu được xác định thông qua thông lượng thực tế của thuê bao. • Hiệu suất ghép kênh: Đây là hệ số để xác định khả năng cung cấp tài nguyên của hệ thống cho mỗi thuê bao trong tổng số nhiều thuê bao cùng đăng nhập vào mạng. Khi hệ thống được kích hoạt ở chế độ chịu tải, tại mỗi thời điểm sẽ có nhiều thuê bao cố gắng kết nối vào mạng, thông lượng thực tế của mỗi thuê bao được xác định thông qua hệ số này. Nhìn chung việc cải thiện hai yếu tố trên sẽ là điều kiện trực tiếp làm tăng dung lượng của hệ thống cũng như là mức độ dịch vụ có thể cung cấp. Ở đây chúng ta sẽ thảo luận một cách chi tiết tại sao 1x EV-DO có thể vượt trội hơn so với các công nghệ khác ở hai vấn đề trên. Hệ thống 1xEV-DO có thể cung cấp hiệu suất sử dụng băng thông tốt hơn từ 3 đến 4 lần so với 1xRTT và W-CDMA đó là nhờ khả năng tăng tốc LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 17 - độ cụm dữ liệu và cải thiện hiệu suất ghép kênh. Bảng sau đưa ra so sánh về thông lượng dữ liệu giữa các công nghệ. Bảng 2.1 So sánh thông lượng giữa các công nghệ. II.2 Các đặc điểm mới của 1xEVDO II.2.1 Tăng tốc độ cụm dữ liệu Một yêu cầu luôn luôn phát sinh từ phía khách hàng là tốc độ dữ liệu nhận được phải luôn ở mức cao nhất và thời gian kết nối tới mạng phải nhanh nhất, để giải quyết được vấn đề này hệ thống phải đáp ứng được: • Khả năng tương thích tốc độ dữ liệu theo điều kiện kênh khi điều kiện kênh truyền luôn thay đổi một cách nhanh chóng do sự di chuyển của thuê bao di động cũng như là do fading của tín hiệu. • Cung cấp các kỹ thuật mã hoá và điều chế đa mức tiên tiến. • Sử dụng các kỹ thuật phân tập tiên tiến để giảm fading. Bằng việc sử dụng kỹ thuật vượt cao hơn cho cả ba vấn đề trên, EV-DO có thể cung cấp tốc độ cụm trung bình lên tới 600 – 1200 Kbps trên mỗi thuê bao. Tức là cao hơn ít nhất 2 lần so với các chuẩn 3G hiện nay là 1xRTT và W-CDMA (với cùng một phổ tần) LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 18 - II.2.2 Cơ chế thích ứng tốc độ của EV-DO Thông thường, các hệ thống CDMA được thiết kế để cung cấp tốc độ không đổi từ 8-16Kbps cho mỗi cuộc gọi thoại. Nếu tốc độ giảm xuống dưới mức này, dù chỉ tạm thời thì cuộc gọi vẫn có thể bị rơi. Trái lại, đối với dữ liệu gói thì việc duy trì tốc độ dữ liệu không đổi là không quan trọng, miễn là duy trì được mức chất lượng tối thiểu nào đó. Tuy nhiên hệ thống sẽ cố gắng cung cấp tốc độ dữ liệu lớn nhất có thể tại bất kỳ thời điểm nào tuỳ theo điều kiện kênh truyền của các thuê bao. Các hệ thống dữ liệu gói 3G hiện tại như 1xRTT và W-CDMA được tối ưu cho tốc độ dữ liệu cố định, không có cơ chế thích ứng tốc độ dữ liệu hiệu quả dựa trên chất lượng kênh truyền của thuê bao. Điều này dẫn tới dung lượng bị giảm đáng kể. Ví dụ, 1 người sử dụng chỉ được phục vụ với tốc độ 32Kbps dù điều kiện kênh truyền cho phép tốc độ cao hơn nhiều. Hình 2.3 Minh hoạ thích ứng tốc độ của 1xEV-DO. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 19 - Còn hệ thống 1x EV-DO sử dụng cơ chế thích ứng tốc độ hiệu quả cho phép BTS thích ứng nhanh (cứ mỗi vài ms) tốc độ dữ liệu cho mỗi người sử dụng tích cực. Điều này cho phép BTS cung cấp cho mỗi người sử dụng tốc độ dữ liệu cao nhất mà tình trạng kênh truyền cụ thể của họ cho phép. Tuỳ theo tốc độ dữ liệu từ 38,4Kbps đến 2,45Mbps, BTS EV-DO sẽ lựa chọn cách điều chế đa mức phù hợp như QPSK, 8-PSK, 16-QAM. Cơ chế thích ứng tốc độ của EV-DO còn bao gồm một cơ chế Hybrid ARQ rất tinh vi có khả năng loại bỏ sự ước lượng sai tốc độ dữ liệu từ đầu cuối, đặc biệt trong những tình huống di động cao. II.2.3 Mô hình điều chế và mã hoá tiên tiến Mã Turbo là một phát minh quan trọng trong lĩnh vực mã hoá điều khiển lỗi, nó cho phép các hệ thống thông tin vận hành gần với giới hạn Shanon. Giống như các chuẩn giao diện vô tuyến 3G khác, EV-DO sử dụng mã Turbo mạnh với độ dư thừa là 100-400%. Đối với đường xuống, độ dư thừa tối đa của nó trong EV-DO lớn hơn 33% so với 1xRTT. Bên cạnh đó, EV-DO còn sử dụng điều chế nhiều mức (8PSK và 16- QAM). Các chuẩn 3G hiện tại bị giới hạn ở QPSK. Sử dụng điều chế mức cao hơn cho phép EV-DO hoạt động với hiệu suất dải thông cao hơn. II.2.4 Phân cực marco qua việc lựa chọn vô tuyến Sự quan trọng của phân cực marco chống lại phađinh được biết tới trong thông tin cellular. Trong các hệ thống CDMA tập trung vào thoại như 1xRTT và W-CDMA, phân cực marco được đạt được nhờ sử dụng chuyển giao mềm. Trong chuyển giao mềm ở đường xuống, nhiều BTS phát cùng khung liên kết vô tuyến cho phép máy cầm tay kết hợp các tính hiệu thu được để tăng độ tin cậy, chống lại phađinh. Tuy nhiên, vì phải sử dụng nhiều tài LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 20 - nguyên vô tuyến để gửi cùng một khung nên lợi ích thực tế của chuyển giao mềm ở đường xuống đối với dung lượng hệ thống thấp hơn so với phân cực marco. Bên cạnh việc sử dụng quá nhiều tài nguyên vô tuyến, chuyển giao ở đường xuống trong các hệ thống dữ liệu gói sẽ đẩy việc sắp xếp gói từ BTS tới bộ điều khiển mạng vô tuyến. Điều này gây ra trễ và làm giảm đáng kể hiệu suất sắp xếp gói. EV-DO khắc phục nhược điểm này bằng cách sử dụng sơ đồ phân cực marco, mỗi đầu cuối thực hiện đo chất lượng tín hiệu pilot nhận được từ tất cả các bộ thu phát vô tuyến quanh đó và sau đó gửi thông tin về trạm thu phát vô tuyến mà nó yêu cầu tới mạng. Nhờ đó, mạng có thể điều khiển trạm thu phát vô tuyến được yêu cầu phục vụ thuê bao để đạt tốc độ dữ liệu cao nhất. Sau đó, trạm thu phát vô tuyến phối hợp với bộ điều khiển mạng vô tuyến để đảm bảo các gói được phân phối chính xác đến trạm thu phát vô tuyến phục vụ và trạm thu phát vô tuyến phục vụ này sẽ sắp xếp các gói để truyền với tốc độ dữ liệu được lựa chọn bởi dầu cuối thuê bao. II.2.5 Ghép kênh hiệu quả khi sử dụng phân cực đa người dùng Đối với Wireless Internet, các BTS cần chia thông lượng đường xuống sẵn có giữa tất cả thuê bao tích cực theo cách ghép kênh nào đó. Hiệu quả của việc ghép kênh có ảnh hưởng lớn tới hiệu suất hệ thống, đặc biệt trong giờ bận. Trong các hệ thống CDMA cellular tập trung vào thoại, 1 BTS đơn có thể hỗ trợ nhiều cuộc gọi thoại bằng cách cấp phát công suất phát và không gian mã sẵn có (ghép kênh phân chia theo mã) giữa tất cả các cuộc gọi. Các hệ thống gói 3G hiện tại cũng sử dụng cách tiếp cận tương tự để hỗ trợ nhiều người sử dụng dữ liệu tích cực. Những hệ thống như vậy thường cấp phát nhiều tài nguyên vô tuyến (công suất) cho người sử dụng khi họ đang ở những vùng có chất lượng kênh thấp để duy trì tốc độ dữ liệu không đổi nào đó. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 21 - Cách tiếp cận này hoàn toàn thích hợp cho thoại nhưng thực tế là không thích hợp cho dữ liệu gói vì 1 người sử dụng khi có chất lượng kênh thấp thì có thể nhường đáng kể dải thông cho những người khác. Để cải thiện hiệu suất ghép kênh, EV-DO sử dụng phương pháp ghép kênh phân chia theo thời gian dựa vào gói. BTS có một bộ sắp xếp để xác định thứ tự các gói sẽ được truyền. Bộ sắp xếp này được chọn làm sao cho có ảnh hưởng lớn nhất tới hiệu suất của toàn hệ thống. Một tính năng rất quan trọng của EV-DO là khả năng sắp xếp gói dựa vào chất lượng kênh của người sử dụng. Điều này làm cải thiện hiệu suất ghép kênh đáng kể đối với bộ sắp xếp luân chuyển. Nhờ phục vụ các thuê bao tích cực khi tình trạng kênh của họ tương đối tốt nên thông lượng đánh giá từ phía người sử dụng được cải thiện tương đối (hình 2.4). Đây được gọi là sự phân cực đa người dùng. Phân cực đa người dùng phụ thuộc vào một số yêu tố, nhưng có thể dễ dàng đạt tới 50-100% chỉ với một số người sử dụng tích cực. Hình 2.4 Thông lượng hệ thống khi sử dụng phân cực đa người dùng LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 22 - II.2.6 Các tính năng khác của EV-DO II.2.6.1 Đường lên có khả năng thích ứng tốc độ Mặc dù đường lên tương đối ít quan trọng trong Wireless Internet, tuy nhiên người ta vẫn mong muốn đạt được hiệu suất cao ở đường lên để hỗ trợ các ứng dụng một cách hiệu quả như upload các file đính kèm email và hội nghị truyền hình qua IP. Ngược lại với đường xuống, đường lên của EV-DO sử dụng đa truy cập phân chia theo mã CDMA. Đường lên cung cấp hiệu suất dải thông cao và rất đơn giản cho hoạt động của đầu cuối thuê bao. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng CDMA rất hấp dẫn đối với đường lên của các hệ thống dữ liệu gói vì nó hỗ trợ ghép kênh thống kê và có trễ thấp đối với việc truyền các báo đáp TCP. Một ưu điểm nổi bật của EV-DO so với 1xRTT và W-CDMA đối với đường lên là khả năng thích ứng tốc độ. EV-DO hỗ trợ các tốc độ dữ liệu từ 9,6Kbps tới 153,6Kbps. Với điều khiển thích ứng tốc độ, BTS có thể điều khiển tốc độ dữ liệu của các đầu cuối cả đối với từng đầu cuối và toàn bộ các đầu cuối, do đó làm tăng tổng thông lượng đường lên trong khi điều khiển giao thoa. Khi được sử dụng đúng cách, việc điều khiển tốc độ như vậy cho phép BTS đạt được thông lượng đường lên lớn hơn 50% so với các hệ thống 3G tập trung vào thoại. II.2.6.2 Luôn hoạt động Luôn hoạt động là một tính năng quan trọng đối với bất cứ hệ thống truy cập Internet tốc độ cao nào. Điều đó có nghĩa là khi một đầu cuối sẵn sàng nhận hay truyền dữ liệu thì nó có thể thực hiện ngay lập tức mà không phải làm thủ tục kết nối dài dòng. Trong tất cả các hệ thống truy cập không dây di động, 1 đầu cuối thuê bao hoặc ở trạng thái tích cực hoặc ở trạng thái chờ và nó chỉ truyền hay nhận gói ở trạng thái tích cực, hai trạng thái này cần vì các lý do sau: LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 23 - • Cho phép đầu cuối không tích cực vào trạng thái chờ để tiết kiệm pin. • Giảm thiểu phần mào đầu địa chỉ đối với các khung đường xuống. • Quản lý chất lượng đường lên và xuống tốt hơn. Trong EV-DO, khi 1 đầu cuối ở trạng thái tích cực thì nó được gọi là có “kết nối” với mạng. Khái niệm kết nối này giống với 1 cuộc gọi trong các hệ thống thoại nhưng khác ở một số điểm quan trọng. Đối với thoại, cuộc gọi thông thường kết thúc trong vài phút. Còn đối với dữ liệu gói, kết nối này rất ngắn và có thể được thiết lập hay ngắt vài lần trong 1 phiên dữ liệu gói. Một tính năng quan trọng của EV-DO là khả năng hỗ trợ thiết lập và ngắt nhanh kết nối. Các đầu cuối có thể thiết lập các kết nối bằng việc gửi 1 bản tin yêu cầu rất ngắn tới BTS. Vì bản tin này có định dạng đặc biệt cho dữ liệu gói nên nó ngắn hơn các bản tin tương tự được sử dụng trong các hệ thống 3G tập trung vào thoại. EV-DO còn có khả năng kết nối lại nhanh cho phép mạng thiếp lập lại nhanh chóng kết nối với 1 thuê bao. Tính năng này cực kỳ hữu ích, đặc biệt với các ứng dụng dữ liệu gói cố định. II.2.6.3 Phối hợp hoạt động EV-DO là một chuẩn quốc tế được hỗ trợ bởi một số chuẩn thành phần bao gồm 3GPP2, TIA, CDG và ITU. Điều này đảm bảo sự phối hợp hoạt động giữa các đầu cuối/máy cầm tay và mạng vô tuyến. Còn có 1 chuẩn mạng cho EV-DO gọi là EV-DO Interoperability Specification (IOS) xác định các giao diện giữa các thành phần khác nhau của mạng EV-DO. Chuẩn này bao gồm giao diện giữa mạng truy cập vô tuyến và các thiết bị mạng khác như PDSN, AAA servers cũng như các giao diện giữa các mạng truy cập vô tuyến EV-DO của các nhà cung cấp khác LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 24 - nhau. Các chuẩn này cho phép các nhà khai thác không dây tự do hơn trong việc chọn lựa nhà cung cấp. EV-DO còn hỗ trợ giao tiếp với các mạng thoại 1xRTT và CDMA IS- 95A/B cho phép máy cầm tay dual-mode (CDMA/EV-DO) có thể nhận và thực hiện các cuộc gọi thoại ngay khi đang tham gia 1 phiên dữ liệu EV-DO. Các kỹ thuật mô tả ở trên đem lại cho 1xEV-DO thông lượng mỗi người sử dụng và dung lượng thuê bao cao nhất so với công nghệ 2,5G hay 3G. II.2.7 Lý do lựa chọn 1x EVDO Từ các phân tích trên cho thấy, dung lượng dữ liệu của CDMA 1xEV- DO lớn hơn rất nhiều so với CDMA 2000 1x và các công nghệ trên nền GSM khác như GPRS, EDGE và thậm chí cả W-CDMA. Nhờ khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao mà CDMA 1xEV-DO có thể đưa ra một mức giá dịch vụ truyền dữ liệu rất cạnh tranh. Các hình dưới đây đưa ra một ví dụ minh hoạ về tốc độ download dữ liệu của các công nghệ, qua đó ta có thể hình dung ra sự vượt trội của 1xEV-DO về khả năng truyền tải dữ liệu. Bảng 2.2 So sánh tốc độ download giữa các công nghệ. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 25 - Bảng 2.3 So sánh giữa công nghệ CDMA 2000 1x và 1xEV-DO. Nhờ sự vượt trong trội khả năng truyền tải dữ liệu, 1xEV-DO cho phép nhà khai thác cung cấp các dịch vụ dữ liệu cao cấp như game online, Video on demand, truyền hình ảnh thời gian thực, định vị vị trí, duyệt Web, download tốc độ cao... và nhiều ứng dụng cao cấp khác trong tương lai như quảng bá đa phương tiện số qua vệ tinh... Hình 2.5 So sánh khả năng cung cấp dịch vụ của các công nghệ LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 26 - II.3 Giao diện vô tuyến của 1x EV-DO II.3.1 Đường xuống II.3.1.1 Tối đa công suất phát Trong hệ thống 1xEVDO kênh dữ liệu được ghép theo thời gian nên nó không cần phải chia sẻ công suất như trong hệ thống IS 95 hoặc CDMA 2000, do đó kênh dữ liệu sẽ được BTS phát với toàn bộ công suất để có thể cung cấp một tỷ số năng lượng trên nhiễu (Eb/Nt) lớn nhất, điều này cho phép truyền tốc độ dữ liệu lớn hơn Hệ thống 1xEVDO sử dụng đường lên chung cho tất cả AT và chỉ phục vụ 1 AT tại một thời điểm. Khi được phục vụ, AT sẽ nhận toàn bộ công suất truyền của sector. AT tính toán tỷ lệ tín hiệu nhiễu trên sóng mang C/I của nó và gửi yêu cầu về tốc độ dữ liệu cao nhất mà nó có thể hỗ trợ tại thời điểm hiện tại về BTS. Hình 2.6 Tối đa thông lượng nhờ sử dụng hiệu quả công suất phát BTS. II.3.1.2 Cấu trúc khung đường xuống Đường xuống của 1xEV được cấu trúc để tối đa thông lượng dữ liệu của sector, không có sự xác định trước khe thời gian cho thuê bao mà được sắp xếp linh hoạt, động phụ thuộc vào điều kiện kênh truyền (C/I) của AT. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 27 - Hình 2.7 Chu kỳ của kênh điều khiển đường xuống. Hình 2.8 Cấu trúc khe thời gian đường xuống của 1xEVDO. Đường xuống được cấu trúc thành khung có độ dài 26,67 ms. Trong 1 khung có 16 khe thời gian, mỗi khe thời gian dài 2048 chip hay 1,67ms. Mỗi khung bao gồm 2 nửa khung, mỗi nửa khung là 8 khe thời gian. Mỗi khe thời gian chia làm 2 nửa khe, mỗi nửa khe chứa 1 cụm pilot dài 96 chip và ở giữa LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 28 - nửa khe. Trong mỗi khe, các kênh Pilot, MAC, lưu lượng hay điều khiển được ghép kênh theo thời gian. Tất cả các kênh TDM này được phát với công suất cực đại của sector. II.3.1.3 Cấu trúc kênh đường xuống Trong hệ thống 1xEVDO một kênh đơn đường xuống được chia thành 4 kênh ghép theo thời gian: • Kênh Pilot • Kênh điều khiển MAC • Kênh lưu lượng • Kênh điều khiển Hình 2.9 Cấu trúc kênh đường xuống của 1xEV-DO. II.3.1.4 Kênh Pilot 1xEV sử dụng cụm pilot, tối ưu cho các dịch vụ dữ liệu gói theo cụm. Cụm pilot không được truyền trên 1 kênh riêng biệt như với CDMA 2000 1x mà được chèn vào đường xuống ở những khoảng thời gian xác định trước. Cụm pilot của 1xEVDO được truyền với công suất cao nhất mà sector có thể LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 29 - để cung cấp tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR của pilot cao nhất có thể cho phép AT ước lượng được chính xác ngay cả khi điều kiện kênh truyền thay đổi liên tục. Các cụm pilot có độ rộng là 96 chip và nằm ở giữa các nửa khe. II.3.1.5 Kênh điều khiển truy nhập phương tiện MAC MAC Channel được truyền trong 2 cụm MAC của mỗi nửa khe và bao gồm 3 kênh con là: kênh điều khiển công suất đường lên RPC, kênh DRCLock và kênh tích cực đường lên RA kênh RA (truyền bit tích cực đường lên RAB). Các kênh con này được điều chế BPSK vào các kênh I hoặc Q với một mã Wash 64 trực giao và mỗi mã Wash này được xác định duy nhất bởi chỉ mục MAC (MAC index) có giá trị từ 0 - 63 Hình 2.10 RPC và DRCLock được ghép kênh theo thời gian. • Điều khiển công suất đường lên RPC: dùng cho mục đích điều khiển công suất, nó chỉ dẫn AT biết phải tăng hay giảm công suất phát. • Khoá điều khiển tốc độ động DRCLock: chỉ thị liệu BTS có thể nhận được DRC mà AT gửi không. • Bít tích cực đường lên RAB: chỉ dẫn AT biết phải tăng hay giảm tốc độ truyền trên kênh lưu lượng đường lên. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 30 - o RAB = 0: AT được phép tăng tốc độ dữ liệu đường lên. o RAB = 1: AT phải giảm tốc độ dữ liệu đường lên. o Tốc độ nhanh chậm mà AT tăng/giảm tốc độ dữ liệu được xác định bởi cấp độ mà AT đó được ấn định. Vì vậy, các thuê bao khác nhau sẽ có những cấp độ dịch vụ (class of service) khác nhau. II.3.1.6 Kênh lưu lượng/Dữ liệu: Trong hệ thống 1xEV có khả năng cung cấp nhiều tốc độ truyền dữ liệu tương ứng với cách mã hoá khác nhau tuỳ theo điều kiện kênh truyền. Các kênh lưu lượng được truyền với tốc độ biến đổi theo 12 mức từ 38,4Kbps tới 2,4576Mbps. Mã hoá gói Tỷ lệ mã Kiểu điều chế Số khe thời gian Thời gian truyền (ms) Số bít Tốc độ dữ liệu (Kbps) 1/5 QPSK 16 26,67 1024 38,4 1/5 QPSK 8 13,33 1024 76,8 1/5 QPSK 4 6,67 1024 153,6 1/5 QPSK 2 3,33 1024 307,2 1/5 QPSK 1 1,67 1024 614,4 1/3 QPSK 4 6,67 2048 307,2 1/3 QPSK 2 3,33 2048 614,4 1/3 QPSK 1 1,67 2048 1228,8 1/3 8PSK 2 3,33 3072 921,6 1/3 8PSK 1 1,67 3072 1843,2 1/3 16QAM 2 3,33 4096 1228,8 1/3 16QAM 1 1.67 4096 2457,6 Hình 2.11 Các cấu trúc tốc độ đường xuống của 1xEVDO. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 31 - Cứ mỗi 1,67ms AT sẽ đo lường chất lượng kênh truyền C/I để xác định sector phục vụ tốt nhất và yêu cầu tốc độ dữ liệu thích hợp và căn cứ vào tốc độ yêu cầu đó hệ thống sẽ lựa chọn phương pháp điều chế thích hợp. Hình 2.12 Cấu trúc gói tin lớp vật lý của kênh lưu lượng đường xuống. Kích cỡ gói tin kênh lưu lượng đường xuống được truyền bao gồm 4 mức là 1024 bit, 2048 bit, 3072 bit và 4096 bit và một gói tin lớp vật lý đường xuống có thể chứa 1, 2, 3 hoặc 4 gói tin ở lớp MAC tuỳ theo tốc độ truyền dẫn, khi đó kích cỡ gói tin nhận được từ lớp MAC sẽ cố định là 1002 bit. II.3.1.7 Kênh điều khiển 1xEV kết hợp kênh đồng bộ và tìm gọi của IS-95/1x thành 1 kênh điều khiển đơn, nó được trộn lẫn với dữ liệu lưu lượng để truyền đi. Kênh điều khiển được truyền đi sau mỗi 256 khe thời gian (413,17 ms) với độ dài là LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 32 - 13,33 ms (8 khe thời gian). Cũng giống như kênh lưu lượng mỗi khe thời gian được chia làm 2 nửa khe có độ rộng là 1024 chip, trên đó các kênh điều khiển điều chế dữ liệu, kênh pilot, kênh MAC được ghép xen theo thời gian. Kênh điều khiển được truyền ở tốc độ 38,4Kbps hoặc 76,8Kbps. Đặc tính điều chế của kênh điều khiển 38,4Kbps giống với kênh lưu lượng 38,4Kbps. Đặc tính điều chế của kênh điều khiển 76,8Kbps giống với kênh lưu lượng 38,4Kbps trừ việc gói được truyền trong 8 khe thời gian. Hình 2.13 Kênh điều khiển được ghép kênh theo thời gian II.3.1.8 Đặc điểm của đường xuống Điều khiển tốc độ truyền dữ liệu đường xuống • Tốc độ điều khiển biến đổi từ 1 tới 8 khe thời gian, quy định bởi chiều dài của DRC (1, 2, 4, 8). • AT yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu đường xuống bằng cách đo mức tín hiệu pilot từ tất cả các sector đang tích cực đối với nó trong Acticve Set. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 33 - • Sau đó, AT tính toán và xác định tốc độ dữ liệu đường xuống tối đa có thể được hỗ trợ dựa vào mức tín hiệu pilot đường xuống đo được và tỷ lệ lỗi bít gói yêu cầu. • Tiếp theo, AT chỉ ra tốc độ đường xuống yêu cầu trên DRC đường lên bằng tham số DRC. • Điều khiển tốc độ dữ liệu DRC gồm 2 phần: o DRC Rate: là 1 trường 4 bít, chỉ thị 13 tốc độ từ 0 tới 2,4576Mbps. o DRC Cover: là trường 3 bít, chỉ ra sector nào được lựa chọn bởi AT để truyền dữ liệu đường xuống. • AT phát DRC liên tục trong mỗi khe thời gian (1,66ms). • Modem đường lên của BTS giải mã DRC trong mỗi khe thời gian, nếu DRC Cover thu được cho thấy BTS này có sector yêu cầu bởi AT và nếu DRC Rate được giải mã thành công thì thông tin DRC sẽ được gửi tới modem đường xuống để chuyển tới bộ sắp xếp kế hoạch truyền. • Sector được AT yêu cầu phục vụ phải truyền ở tốc độ DRC Rate AT yêu cầu trên kênh đường xuống (hoặc chọn không truyền). Chọn lựa sector phục vụ ở đường xuống • AT đo mức tín hiệu pilot từ tất cả các sector đang tích cực đối với nó trong Active Set. • AT chọn sector có mức pilot mạnh nhất và mã hoá trong trường DRC cover. • Trong suốt quá trình truyền gói, AT phải hướng DRC yêu cầu vào sector mà nó yêu cầu được phục vụ. • BTS điều khiển để tối thiểu trễ khi thay đổi DRC cover đối với quá trình chuyển giao softer/soft ảo. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 34 - • AT chỉ có thể thay đổi DRC cover đối với chuyển giao softer trong mỗi chu kỳ softerHODelay slots (mặc định là 64 khe thời gian), đối với chuyển giao soft trong mỗi chu kỳ softHODelay slots (mặc định là 128 khe thời gian). Hình 2.14 AT lựa chọn sector có tốc độ cao để gửi yêu cầu phục vụ Lập kế hoạch truyền dẫn đường xuống Do điều kiện đường truyền của AT thay đổi rất lớn, ngay cả khi AT không di chuyển, do đó mà yêu cầu về tốc độ đường xuống cũng biến đổi rất nhanh. Vì vậy, việc lập kế hoạch truyền dẫn rất quan trọng, đã tận dụng ưu điểm của việc phân cực đa người dùng bằng cách phục vụ trước những người sử dụng đang trong điều kiện truyền dẫn tốt và trì hoãn phục vụ người sử dụng có điều kiện truyễn dẫn kém. Khi điều kiện được cải thiện thì quay trở lại phục vụ họ. Tối đa tổng thông lượng sector trong khi vẫn duy trì sự công bằng giữa tất cả người sử dụng trong sector đó. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 35 - II.3.2 Đường lên II.3.2.1 Cấu trúc khe thời gian Đường lên được truyền theo đơn vị truyền dẫn là gói với 5 kích thước khác nhau. Mỗi gói luôn được truyền trong 1 khung 16 khe thời gian và sử dụng phương pháp điều chế BPSK. Hình 2.15 Cấu trúc khe thời gian đường lên của 1xEVDO. II.3.2.2 Cấu trúc kênh đường lên Hình 2.16 Cấu trúc kênh đường lên của 1xEV-DO. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 36 - II.3.2.3 Kênh truy cập Kênh truy cập bao gồm 2 kênh con: • Kênh pilot: Phục vụ cho việc giải điều chế ở BTS • Kênh dữ liệu: AT sử dụng để khởi tạo đường truyền dẫn dữ liệu đường lên. II.3.2.4 Kênh lưu lượng đường lên Kênh lưu lượng bao gồm 4 kênh con: • Kênh Pilot: Phục vụ cho việc giải điều chế ở BTS • Kênh MAC: Bao gồm 2 kênh con o Chỉ thị tốc độ đường lên RRI: chỉ thị cho BTS biết tốc độ trên kênh dữ liệu đường lên. o Điều khiển tốc độ dữ liệu DRC: chỉ ra sector phục vụ được lựa chọn và tốc độ dữ liệu yêu cầu ở đường xuống. • Kênh báo nhận ACK: cho mạng truy cập AN biết AT có nhận thành công gói ở mức lớp vật lý đường xuống không. Một bit 0 được truyền nếu như gói được nhận thành công, ngược lại bit 1 sẽ được truyền. • Kênh dữ liệu (cho lưu lượng): sử dụng để truyền dữ liệu đường lên. Dữ liệu đường lên được truyền trong các khung có độ rộng 26,67ms theo 5 mức tốc độ biến đổi từ 9,6 ÷ 153,6 Kbps như hình sau: Mã hoá gói Tỷ lệ mã Kiểu điều chế Số khe thời gian Thời gian truyền (ms) Số bít Tốc độ dữ liệu (Kbps) 1/4 BPSK 16 26,67 256 9,6 1/4 BPSK 16 26,67 512 19,2 LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 37 - 1/4 BPSK 16 26,67 1024 38,4 1/4 BPSK 16 26,67 2048 76,8 1/2 BPSK 16 26,67 4096 153,6 Hình 2.17 Các cấu trúc tốc độ đường lên của 1xEVDO. II.4 Cơ chế hoạt động của 1x EV-DO II.4.1 Điều khiển công suất Trong hệ thống 1x EVDO đường xuống được ghép kênh theo thời gian và được phát với toàn bộ công suất nên việc điều khiển công suất là không được thực hiện. Ở đường xuống lựa chọn phương thức ghép kênh theo mã tương tự như ở hệ thống 1x do đó điều khiển công suất ở 1x EVDO được áp dụng cho đường xuống nhằm mục đích giảm nhiễu và tăng dung lượng hệ thống. II.4.1.1 Điều khiển công suất vòng mở Điều khiển công suất vòng mở sẽ xác định mức công suất phát của AT. Nếu AT không ở trạng thái chuyển giao, mức công suất thu được của AT sẽ liên quan trực tiếp đến khoảng cách giữa AT tới BTS. Nếu tín hiệu là lớn có nghĩa là AT đang ở gần BTS hoặc đường truyền vô tuyến giữa AT và BTS là tốt. Khi đó AT chỉ cần phát với mức công suất vừa đủ để đảm bảo tỷ lệ lỗi khung FER theo yêu cầu. Việc giảm công suất phát của AT sẽ làm cho nhiễu gây ra bởi AT tới các AT khác trong khu vực cũng giảm. Điều khiển công suất vòng mở rất hiệu quả khi khởi tạo kết nối cũng như là trường hợp suy hao đường truyền lớn do hiệu ứng che khuất. Tuy nhiên mức độ đáp ứng của điều khiển công suất vòng mở là tương đối chậm do đó hệ thống thường kết hợp cả điều khiển công suất vòng kín (có mức độ LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 38 - đáp ứng nhanh hơn) để hiệu chỉnh những sai lệch của điều khiển công vòng mở, đảm bảo cho hệ thống hoạt động ổn định. II.4.1.2 Điều khiển công suất vòng kín Hình 2.18 Điều khiển công suất vòng kín Điều khiển công suất vòng kín bao gồm điều khiển công suất vòng trong và vòng ngoài. Điều khiển công suất vòng ngoài nhằm mục đích đảm bảo độ tin cậy của kênh lưu lượng đường lên. Việc điều chỉnh mức ngưỡng điều chỉnh công suất của điều khiển công suất vòng trong sẽ đảm bảo một tỷ lệ FER theo yêu cầu ở đường lên. II.4.1.3 Điều khiển công suất vòng ngoài: Khi nhận được tín hiệu từ AT, BTS sử dụng thuật toán điều khiển công suất vòng ngoài để đánh giá chất lượng của từng khung giữ liệu là tốt hay xấu từ đó xác định giá trị điều chỉnh mức ngưỡng điều chỉnh công suất PCT. II.4.1.4 Điều khiển công suất vòng trong: Điều khiển công suất vòng trong xác định tỷ số FER mục tiêu có thể nhận được dựa trên PCT và gửi đi bit 0 hoặc bit 1 tới AT qua kênh RPC. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 39 - Nếu chất lượng thu tốt hơn giá trị mục tiêu bit 1 sẽ được truyền trên RPC và AT sẽ giảm công suất phát. Nếu chất lượng thu thấp hơn giá trị mục tiêu bit 0 sẽ được truyền và AT sẽ tăng công suất phát. Bước điều khiển công suất phát là 1 hoặc 0,5 dB. II.4.2 Điều khiển tải trong 1x EVDO Theo cấu trúc giao thức của 1xEVDO đường xuống truyền dữ liệu người dùng được ghép kênh theo thời gian với toàn bộ công suất của sector do đó việc điều khiển tải là ám chỉ điều khiển tải đường lên. Khi tải của một sector đạt tới dung lượng tối đa thì khi đó phạm vi phủ sóng là tối thiểu. Khi đó mức nhiễu lớn làm cho AT không thể đạt được chất lượng tín hiệu yêu cầu, hiệu năng của hệ thống sẽ suy giảm đáng kể. Nếu DRC thu được nhiễu AT sẽ không xác định được sector nào tốt hơn và BTS không thể phản hồi lại thông tin chính xác cho kênh DRC. Nếu thông tin phản hồi trên kênh ACK bị lỗi dẫn đến sự truyền lại dữ liệu đường xuống một cách không cần thiết, điều này gây lãng phí dung lượng hệ thống. Do đó điều khiển tải là rất cần thiết để làm tăng thông lượng đường lên. II.4.2.1 Điều khiển tốc độ dữ liệu đường lên EVDO thực hiện việc điều khiển tốc độ đường lên theo các cách sau: • Bản tin giới hạn tốc độ (Ratelimit message): AN sẽ phát đi bản tin BroacastReverseRateLimit hoặc bản tin UnicastReverseRateLimit để điều khiển tốc độ truyền dữ liệu của tất cả các AT hoặc 1 AT nằm trong sector. • Bit tích cực đường lên RAB: Giá trị bit RAB sẽ cho AT biết phải tăng hay giảm tốc độ truyền trên kênh lưu lượng đường lên. Bit RAB sẽ được truyền theo một chu kỳ khe thời gian nhất định và nó hỗ trợ cơ LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 40 - chế điều khiển tốc độ nhanh hơn so với bản tin giới hạn tốc độ. Hệ thống thực hiện điều chỉnh tốc độ theo các bước sau: 1. Gửi khả năng chuyển đổi tốc độ và giá trị giới hạn đường lên tối đa tới AT 2. Kiểm tra xem hệ thống có quá tải hay không dựa vào tổng công suất nhận được đường lên 3. Thiết lập RAB: RAB = 1 là quá tải (AT phải giảm tốc độ) và RAB = 0 là không quá tải (AT có thể tăng tốc độ) AT sẽ giải điều chế RAB, nếu RAB = 1 (hệ thống đang quá tải) thì AT sẽ giảm tốc độ dựa theo khả năng chuyển đổi tốc độ, nếu RAB = 0 (hệ thống không quá tải) thì AT sẽ tăng tốc độ dựa theo khả năng chuyển đổi tốc đố và tốc độ tối đa sẽ phải nhỏ hơn giá trị giới hạn Ratelimit. II.4.2.2 Điều khiển quá tải Điều khiển quá tải hiện nay là thực hiện thiết lập giá trị RAB, tuỳ theo sự tăng của RSSI và ước lượng tải sector được thực hiện bởi CSM5500, so sánh giá trị thu được với các mức ngưỡng tương ứng để thiết lập giá trị RAB. 1. Sử dụng thuật toán CSM5500 để ước lượng tải của sector: CSM5500 sẽ kiểm tra tốc độ dữ liệu dựa trên chỉ thị của kênh RRI của tất cả các gói được truyền bởi tất cả các AT trong active set trong 16 khe thời gian gần nhất. Từ đó CSM5500 sẽ ước lượng tải của sector và tính toán Ya cho từng sector theo công thức sau: Trong đó: - f(DataRate): là tỷ số tổng công suất nhận được từ AT/công suất kênh pilot LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 41 - - Ecp/Io: là tỷ số công suất trung bình của kênh pilot của sector trên tổng mật độ phổ công suất thu được. Nếu Ya lớn hơn giá trị mức ngưỡng hiện tại, thiết lập RAB = 1, ngược lại thiết lập RAB = 0. 2. Dựa trên tỷ số Io/No: BTS sẽ đo tỷ số tổng mật độ phổ công suất thu được (Z1)/mật độ phổ công suất nhiễu (Z2) nhận được từ anten chính và anten phân tập của sector trong từng khe thời gian. Dùng một bộ lọc thông dải 24 khe thời gian (40ms) để thu được các giá trị trung bình của Z1 và Z2. Nếu một trong các giá trị này lớn hơn mức ngưỡng được đặt thì thiết lập RAB = 1, ngược lại thiết lập RAB = 0. II.4.3 Cơ chế bảo mật của 1xEVDO Hệ thống mạng 1xEVDO cung cấp một số cơ chế nhận thực như sau: • Nhận thực người sử dụng IP. • Nhận thực phiên 1xEV-DO. • Nhận thực đầu cuối truy cập 1xEV-DO. II.4.3.1 Nhận thực người sử dụng IP Cơ chế nhận thực người sử dụng IP cung cấp sự bảo mật thông qua các thủ tục giữa AT và PDSN/AAA dựa trên thông số nhận dạng truy cập mạng của người sử dụng NAI và password: • Sử dụng nhận thực CHAP hay PAP đối với người sử dụng Simple IP hay nhận thực Foreign Agent Challenge đối với người sử dụng Mobile IP như đã được xác định bởi chuẩn TR45.6. • Không bao gồm nhận thực cho mạng truy cập vô tuyến RAN. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 42 - II.4.3.2 Nhận thực phiên dữ liệu 1xEVDO • Là tính năng tuỳ chọn đối với mạng truy cập vô tuyến RAN. • Nhận thực lại AT khi nó chuyển từ trạng thái chờ sang trạng thái tích cực để tránh việc xâm nhập trái phép vào phiên. • Thực hiện giao thức Generic Sercurity Protocol, chuyển đổi khoá Diffie-Hellman (DH) liên kết vào giao thức nhận thực SHA-1. • Giao thức nhận thực sử dụng thuật toán Secure Hash (SHA-1) để tạo ra “chữ ký số” của AT dựa trên khoá phiên được lưu trên AT. “Chữ ký số” này sau đó được sử dụng trên kênh truy cập. II.4.3.3 Nhận thực đầu cuối truy cập 1xEVDO • Là tính năng tuỳ chọn đối với mạng truy cập vô tuyến RAN. • Cung cấp cơ chế nhận thực AT không dựa vào PDSN (nếu nhà cung cấp dịch vụ không dây không phải là chủ sở hữu PDSN). • Thực hiện qua giao diện A12. • Khôi phục lại IMSI nếu quá trình tính cước sử dụng IMSI thay cho NAI. II.4.4 Chuyển giao II.4.4.1 Chuyển giao đường xuống Chuyển giao đường xuống trong 1xEVDO được quyết định bởi AT khi nó phát hiện một sector nào đó có thể cung cấp tốc độ dữ liệu lớn hơn sector đang phục vụ bằng cách giám sát cường độ tín hiệu từ sector đó. Nếu sector đó còn đủ tài nguyên vô tuyến thì AT sẽ gửi thông tin về tốc độ truyền qua kênh DRC tới sector, sau đó sector đó sẽ nhanh chóng chuyển sang luồng dữ liệu đường xuống của AT để giảm thiểu thời gian trễ. Để thực hiện được điều này thì AT phải liên tục giám sát cường độ tín hiệu pilot của tất cả các sector LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 43 - lân cận và lựa chọn một sector có cường độ tín hiệu đủ lớn để thực hiện việc chuyển giao. Cuối cùng AN sẽ chỉ định kênh dịch vụ và tài nguyên vô tuyến cho sector đó để thực hiện việc chuyển giao. II.4.4.2 Tập Pilot Ở trạng thái rỗi AT liên tục giám sát cường độ tín hiệu pilot của sector đang phục vụ và các sector lân cận để phân loại chúng vào các tập dưới đây. Các tập này liên tục thay đổi theo sự di chuyển của AT. • Tập tích cực (active set): là tập các tín hiệu pilot của các sector đang phục vụ AT, nó được thể hiện bởi mã PN và các kênh pilot CDMA và nó sẽ chỉ định các kênh lưu lượng đường lên, đường xuống, kênh điều khiển cống suất cho AT khi kết nối. Khi AT ở trạng thái rỗi tập này chỉ có 1 pilot. • Tập ứng viên (Candidate set):là các tín hiệu không nằm trong active set nhưng có cường độ tín hiệu đủ lớn để sẵn sàng lọt vào tập active set. • Tập lân cận (Neighbor set): là các tín hiệu pilot không nằm trong cả 2 tập trên nhưng có thể là những ứng viên tiềm năng cho tập active set. • Tập còn lại (Remaining set): là tất cả các pilot còn lại trong kênh được chỉ định mà không thuộc vào 3 tập trên. Mặc dù cả 4 tập trên luôn được duy trì bởi AT nhưng chỉ có tập active set là được duy trì bởi cả AN và AT và được update thông qua bản tin TrafficChannelAssignment. Khi AT ở trạng thái tích cực AT liên tục giám sát cường độ tín hiệu của các sector lân cận là lựa chọn các sector có cường độ tín hiệu đủ lớn để thực hiện chuyển giao. Các PN của các sector đó sẽ được chuyển đến AN qua bản tin RouteUpdate. Sau khi AN chỉ định tài nguyên vô tuyến cho sector được xác định bởi AT, PN của sector đó sẽ nhảy vào active LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 44 - set và ngay sau đó AT sẽ gửi yêu cầu trên DRC để thực hiện việc chuyển giao. II.4.4.3 Duy trì bộ định thời loại bỏ pilot: Sau khi chỉ định kênh lưu lượng AT sẽ sử dụng một bộ định thời pilot cho tất cả các pilot để đảm bảo sự tồn tại của các pilot trong các tập hiện tại của nó khi điều kiện truyền sóng thay đổi. Khi một pilot có cường độ tín hiệu thấp hơn giá trị PilotDrop, bộ định thời sẽ được kích hoạt. Khi bộ định thời đếm xong nếu giá trị pilot đó thấp hơn giá trị ngưỡng thì nó sẽ bị loại bỏ khỏi tập hiện tại, nếu lớn hơn giá trị ngưỡng thì nó vẫn được duy trì trong tập hiện tại. Trong trường hợp sử dụng bộ định thời pilot động (Dynamic Threshole = 1) thì việc điều chỉnh các giá trị mức ngưỡng thêm và bớt pilot là động và dựa vào kết hợp cường độ tín hiệu của tất cả các pilot. Khi đó các mức ngướng này sẽ có ký hiệu: SoftSlope, Addintercept, Dropintercept. Bộ định thời này sẽ được kích hoạt khi có bất kỳ cường độ tín hiệu pilot nào (PSi) thoả mãn: II.4.4.4 Quản lý tập Active set • Thủ tục thêm và bớt PN trong active set: Khi AT muốn thêm/bớt một pilot trong active set, AT sẽ gửi yêu cầu thay đổi trạng thái đường truyền vô tuyến đến sector tương ứng qua bản tin RouteUpdate rồi sau đó được chuyển đến AN. Bản tin RouteUpdate chứa các thông tin mã PN pilot, cường độ tín hiệu pilot, và trạng thái bộ định thời cho LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 45 - tất cả các pilot trong active set và candidate set. AN sau đó sẽ chỉ định/giải phóng kênh lưu lượng cho sector có pilot được thêm/bớt, sau khi nhận được bản tin xác nhận ACK pilot đó sẽ được thêm/bớt khỏi active set. Việc thêm hay bớt pilot phải đảm bảo rằng có tối đa 6 pilot trong active set. Hình 2.19 Thêm một pilot vào active set • Điều kiện để thêm hoặc bớt PN trong active set: Một tín hiệu pilot bị loại khỏi active set trong các trường hợp sau: - Nếu cường độ tín hiệu của pilot trong active set giảm thấp hơn giá trị ngưỡng PilotDrop và tiếp tục thấp hơn khi mà bộ định thời đã đếm xong. - Khi một pilot được thêm vào active set và số lượng pilot trong active set vượt quá 6 thì pilot có cường độ tín hiệu nhỏ nhất sẽ bị loại khỏi active set. Trường hợp Dynamic Threshold = 0 thì một tín hiệu pilot sẽ được thêm vào active set khi: LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 46 - - Cường độ tín hiệu pilot trong Neighbor set và Remaining set lớn hơn mức ngưõng PilotAdd. - Cường độ tín hiệu pilot trong Candidate set lớn hơn giá trị PilotCompare Trường hợp Dynamic Threshold = 1 thì một tín hiệu pilot được thêm vào active set khi: - Cường độ tín hiệu pilot trong Neighbor set và Remaining set thoả mãn: - Cường độ tín hiệu pilot trong Candidate set thoả mãn: II.4.4.5 Quản lý tập Candidate set Việc quản lý các pilot trong Candidate set cũng tương tự như trong active set, có tối đa là 6 pilot trong Candidate set. Khi một pilot ra khỏi active set thì nó sẽ được thêm vào Candidate set. Một pilot sẽ bị loại khỏi Candidate set trong các trường hợp: - Nếu cường độ tín hiệu của pilot tăng đủ lớn để lọt vào active set. - Nếu cường độ tín hiệu bị suy giảm xuống dưới mức ngưỡng - Khi một pilot được thêm vào Candidate set và số lượng pilot trong nó vượt quá 6 thì pilot có cường độ tín hiệu nhỏ nhất sẽ bị loại khỏi Candidate set. II.4.4.6 Quản lý cell lân cận Có tối đa là 20 pilot trong neighbor set, khi AT ở trạng thái kết nối thì thông tin về Neighbor set nhận được qua Neighbor List Message qua kênh lưu LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 47 - lượng đường xuống. Bản tin bao gồm các sector đang phục vụ lân cận, pilot của chúng, số kênh CDMA và kích thước cửa sổ tìm kiếm pilot. • Điều kiện để một pilot vào neighbor set: - Khi một pilot bị loại khỏi active set thì nó sẽ chuyển vào neighbor set (Dynamic Threshole được thiết lập là 1) - Khi bộ đếm loại bỏ pilot trong candidate set đếm xong - Khi một pilot trong remaining set được liệt kê trong Neighbor List Message. • Điều kiện để một Pilot ra khỏi neighbor set: - Khi pilot đó đủ điều kiện để chuyển vào active set hoặc candidate set - Khi số lượng pilot trong neighbor set vượt quá 20. II.4.4.7 Chuyển giao soft handoff ảo AT Sector 1 Sector 2 AN DRC Frame Forward Data Request Data Packet DRC Forward Stop Indicator Flush Buffer Data Packet Frame Forward Data Request Hình 2.20 Chuyển giao soft handoff ảo Chuyển giao ở đường xuống được gọi là chuyển giao mềm ảo vì khi phát hiện một sector có khả năng cung cấp tốc độ dữ liệu lớn hơn thì nó sẽ LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 48 - hướng DRC thẳng tới sector đó, ngắt kết nối với sector cũ và thực hiện truyền/nhận dữ liệu qua sector mới. BTS sẽ quyết định trễ tối thiểu thay đổi DRC đối với quá trình chuyển giao soft handoff ảo. Khi AT hướng DRC vào sector 1, sector 1 gửi yêu cầu truyền dữ liệu đến AN và sau đó AN sẽ truyền dữ liệu gói qua sector đó. Khi AT hướng DRC tới sector 2 thì sector 2 cũng gửi yêu cầu truyền dữ liệu tới AN và đồng thời sector 1 cũng gửi Forward Stop Indicator đến AT để chỉ thị rằng khung cuối cùng đã truyền xong. Ngay sau khi nhận được yêu cầu truyền dữ liệu từ sector 2, AN sẽ gửi lệnh Flush đến sector 1 và truyền tín hiệu qua sector 2. II.4.4.8 Chuyển giao đường lên Chuyển giao softer/soft Chuyển giao đường lên là loại hình chuyển giao softer/soft, đây là quá trình chuyển giao của AT tới một sector hay 1 BTS khác phục vụ nó mà không ngắt kết nối của AT với BTS đang phục vụ nó. Chuyển giao softer/soft làm chất lượng cuộc gọi (thoại, dữ liệu) của 1xEV-DO cao hơn hẳn so với các công nghệ không dây khác sử dụng chuyển giao cứng (ngắt kết nối với BTS đang phục vụ mà không cần biết AT có được chuyển giao thành công tới BTS mới hay không). Tuy nhiên, điều này phải trả giá bằng tài nguyên mạng, thông thường, tỷ lệ chuyển giao softer/soft trong CDMA chiếm tới 35% tài nguyên mạng. Chuyển giao softer/soft chỉ có thể thực hiện trong cùng băng tần, cùng tần số và cùng offset khung. Chuyển giao ở trạng thái chờ Chuyển giao ở trạng thái chờ (chuyển giao kết nối R-P) giữa các PCF khác nhau (trong cùng hay khác PDSN) nhằm duy trì phiên của AT khi AT ở trạng thái chờ. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 49 - Mục đích của chuyển giao ở trạng thái chờ để: • Tiết kiệm tài nguyên hệ thống: quá trình thiết lập phiên rất lãng phí vì: o Nó tiêu tốn rất nhiều tài nguyên để thoả hiệp các tham số/giao thức (mỗi khi thoả hiệp xong thì kết nối phải được giải phóng rồi thiết lập lại), các quá trình nhận thực RAN ở giao diện A12 (khôi phục IMSI…), các quá trình nhận thực PPP PDSN… o Đường lên của 1xEV-DO dùng chung giữa tất cả những người sử dụng. o Kênh lưu lượng được ấn định sẽ không được sử dụng để truyền dữ liệu. • Giảm trễ đối với người sử dụng: quá trình thiết lập phiên mất một thời gian dài nên quá trình chuyển giao ở trạng thái chờ cho phép giảm trễ đối với người sử dụng nếu họ muốn truyền dữ liệu khi di chuyển tại vùng biên. • Cho phép người sử dụng 1xEV-DO luôn ở trạng thái online: người sử dụng sẽ không phải khởi tạo lại kết nối PPP khi di chuyển ở vùng biên. Thủ tục thực hiện quá trình chuyển giao ở trạng thái chờ: • AT gửi 1 bản tin yêu cầu nhận dạng UATI tới AN đích. • AN đích sẽ phân tích được subnet (PCF) trước đó của AT và địa chỉ IP của subnet này. • AN đích sẽ chuyển đổi các bản tin ở giao diện A13 (giao diện giữa các AN) với AN nguồn để khôi phục phiên cũ của AT sử dụng địa chỉ IP của subnet cũ. Nếu phiên cũ được khôi phục thành công, AN đích sẽ cố gắng kết nối tới PDSN cũ. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 50 - II.4.4.9 Chuyển giao giữa 1x EVDO và 1x2000 Chuyển giao giữa 1x2000 và 1xEV-DO được thực hiện với các đầu cuối hỗ trợ cả 2 chế độ 1x và 1xEVDO (dual mode hay hybrid). Chuyển giao giữa 1x và EVDO nhằm không làm gián đoạn việc sử dụng dịch vụ dữ liệu của thuê bao. Chuyển giao xảy ra theo cả 2 chiều, từ EVDO sang 1x và từ 1x sang EVDO. Phiên IP có thể được duy trì nếu EVDO và 1x sử dụng cùng 1 PDSN hay dùng cơ chế Simple IP. Quá trình chuyển giao giữa 1x và EVDO: • AT sẽ giám sát cả kênh tìm gọi của 1x và kênh điều khiển của EVDO khi nó ở trạng thái chờ. • Đầu cuối hybrid sẽ ưu tiên sử dụng 1xEV-DO để truyền dữ liệu khi nó nằm trong vùng phủ sóng của cả 1x và EVDO. • Trong khi truyền dữ liệu bằng 1xEV-DO, nó vẫn giám sát hệ thống 1x theo chu kỳ để xem liệu có cuộc gọi đến không. Nếu có cuộc gọi đến và người sử dụng nhấc máy, phiên dữ liệu EVDO sẽ được chuyển giao sang 1x. • Trong khi truyền dữ liệu bằng 1xEV-DO, nó sẽ kiểm tra cường độ tín hiệu 1x để xem có phải chuyển giao giữa 2 hệ thống EVDO và 1x không. Nếu cần phải chuyển giao thì nó sẽ chuyển sang chế độ 1x. • Quá trình thực hiện việc chuyển đổi kênh tần số để thực hiện chuyển giao là hoàn toàn do AT. AT sẽ ngay lập tức chuyển sang hệ thống mới khi nhận thấy cần chuyển giao. Các trường hợp chuyển giao: • Trường hợp 1: AT đang có 1 phiên dữ liệu với mạng truy cập vô tuyến 1xEV-DO RAN: trong khi ở trạng thái chờ, nếu có sự di chuyển sang LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 51 - vùng phủ sóng của 1x, nó sẽ thực hiện việc chuyển giao ở trạng thái chờ từ 1x EVDO RAN hiện tại này sang 1x BTS mới • Trường hợp 2: AT đang truyền dẫn dữ liệu với hệ thống 1xEV-DO thì có cuộc gọi thoại tới trên hệ thống 1x: Vì AT giám sát kênh chung đường xuống 1x định kỳ nên nó có thể nhận được bản tin tìm gọi thông báo có cuộc gọi thoại ngay cả khi đang truyền dữ liệu trên hệ thống 1xEV-DO. Trong trường hợp này, nó sẽ thực hiện: o Chuyển ngay sang cuộc gọi thoại trên hệ thống 1x (nếu người sử dụng đồng ý) mà không thông báo gì cho hệ thống 1x EVDO. o Kết nối giữa AT với hệ thống 1xEV-DO sẽ được giải phóng khi phát hiện không có dữ liệu được truyền hoặc bộ đếm thời gian chờ về 0. o Quá trình cũng tương tự như trường hợp AT thực hiện cuộc gọi. • Trường hợp 3: AT có thể nhận SMS trong khi đang truyền dữ liệu trên hệ thống 1xEV-DO. SMS được nhận trong suốt khe thời gian được ấn định cho AT hay khe thời gian quảng bá. • Trường hợp 4: AT di chuyển ra khỏi vùng phủ sóng của hệ thống 1xEV-DO và vào vùng phủ sóng của 1x. AT sẽ thực hiện thay đổi AN từ hệ thống 1xEV-DO sang hệ thống 1x. II.5 Cơ chế xử lý cuộc gọi II.5.1 Các trạng thái của AT II.5.1.1 Trạng thái khởi tạo Là trạng thái mà khi AT chuyển từ trạng thái tắt sang bật, khi đó AT sẽ phải thực hiện thủ tục khởi tạo để có thể được phục vụ bởi mạng. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 52 - II.5.1.2 Trạng thái trống Là trạng thái mà các kênh lưu lượng không được ấn định cho AT, AT chỉ kết nối với mạng thông qua kênh truy cập hoặc kênh điều khiển. Ở trạng thái trống AT sẽ thực hiện các thủ tục đăng ký, cập nhật vị trí. Hình 2.21 Chuyển đổi trạng thái của AT trong trạng thái trống Trạng thái trống bao gồm các trạng thái cụ thể như sau: • Trạng thái không tích cực: chờ lệnh kích hoạt để chuyển trạng thái. • Trạng thái ngủ: AT không thực hiện giám sát kênh điều khiển đường xuống và giảm thiểu một số xử lý để tiết kiệm pin. Ở trạng thái ngủ AN cũng không cho phép truyền các gói tới AT. • Trạng thái giám sát: AT liên tục giám sát kênh điều khiển đường xuống và AN có thể gửi các gói tới AT. • Trạng thái thiết lập kết nối: thiết lập kết nối giữa AT và AN, nếu do AT khởi tạo gọi là normal setup, còn nếu AN khởi tạo thì gọi là fast setup. • Trạng thái treo: khi giữa AN và AT đang có kết nối mà AN đóng kết nối thì AT sẽ chuyển về trạng thái treo. Ở trạng thái treo AT giám sát kênh điều khiển theo chu kỳ. Nếu AN muốn truyền dữ liệu đến AT trong trạng thái treo thì nó sẽ gửi TrafficChannelAssignment Message LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 53 - thay vì Page message. Sau một thời gian xác định nếu không có hoạt động gì thì nó sẽ chuyển sang trạng thái ngủ. II.5.1.3 Trạng thái kết nối Là trạng thái mà tài nguyên vô tuyến đã được ấn định cho AT, giữa AT và AN đã có các quá trình xử lý thông tin. Ở trạng thái kết nối AT sẽ thực hiện các thủ tục kết nối, chuyển giao… Trạng thái kết nối bao gồm các trạng thái sau: • Trạng thái không tích cực: chờ lênh kích hoạt để chuyển trạng thái • Trạng thái kết nối mở: giữa AT và AN đang thực hiện các ứng dụng. • Trạng thái đóng kết nối: là trạng thái khi AN giải phóng tài nguyên mạng. Hình 2.22 Chuyển đổi trạng thái của AT trong trạng thái kết nối. II.5.2 Các thủ tục xử lý II.5.2.1 Thủ tục khởi tạo AT thực hiện thủ tục khởi tạo để đồng bộ với mạng và nhận được các thông tin về mạng phục vụ. Khi bật nguồn AT sẽ tìm kiếm tín hiệu pilot có LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 54 - cường độ mạnh nhất rồi nhận bản tin Sync qua kênh điều khiển để đồng bộ với thời gian hệ thống. Sau đó nó sẽ chuyển sang trạng thái chờ. Hình 2.23 Thủ tục khởi tạo. II.5.2.2 Thủ tục đăng ký (yêu cầu phiên UATI) Sau khi chuyển sang trạng thái chờ AT sẽ ngay lập tức thiết lập một phiên mở bằng việc thực hiện thủ tục đăng ký. Khi thực hiện thủ tục đăng ký AT sẽ được chỉ định một số nhận dạng UATI để phân biệt các AT và các AT cũng dùng UATI để giám sát các bản tin điều khiển trên kênh điều khiển. Hình 2.24 Thủ tục đăng ký. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 55 - II.5.2.3 Thủ tục sắp xếp phiên (thoả thuận cấu hình) Sau khi AT được ấn định một số nhận dạng UATI, nó sẽ thực hiện thoả thuận các tham số cho phiên kết nối. Trình tự quá trình thoả thuận cấu hình như sau: Hình 2.25 Thủ tục sắp xếp phiên. 1. AT gửi yêu cầu thiết lập cấu hình bằng bản tin Configuration message 2. AN sẽ phản hồi bằng bản tin Configuration Response. Bước 1 và bước 2 sẽ được lặp lại cho đến khi thoả thuận giữa 2 bên hoàn thành 3. AT gửi bản tin Configuration Complete. II.5.2.4 Thủ tục yêu cầu kết nối Nếu AN khởi tạo kết nối, nó sẽ gửi bản tin tìm gọi đến cho AT và chỉ thị cho AT gửi bản tin yêu cầu kết nối Connection Request. Còn nếu AT khởi tạo kết nối thì bước này được bỏ qua. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 56 - Hình 2.26 Thủ tục yêu cầu kết nối II.5.2.5 Thủ tục sắp xếp kết nối CONNECTED State C on ec tio n N eg ot ia tio n Hình 2.27 Thủ tục sắp xếp kết nối II.5.2.6 Thủ tục thiết lập phiên PPP Sau khi các thủ tục về phiên và kết nối đã được cấu hình thì một kết nối PPP (Point to Point Protocol) sẽ được thiết lập giữa AT và PDSN để truyền các gói dữ liệu. Trình tự thiết lập kết nối PPP như sau: LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 57 - Hình 2.28 Thiết lập phiên PPP. II.5.2.7 Chức năng Keep Alive Khi giữa AT và AN đang tồn tại một phiên kết nối, trong suốt thời gian không tích cực của AT thì giữa AT và AN luôn có sự trao đổi các bản tin KeepAliveRequest/KeepAliveResponse để đảm bảo là kết nối vẫn được duy trì. Các bản tin này được truyền qua các kênh điều khiển và kênh truy cập nếu AT trong trạng thái ngủ hoặc được truyền trên kênh lưu lượng khi kênh lưu lượng chưa được giải phóng. Nếu sau khi một bên gửi bản tin KeepAliveRequest mà không nhận được phản hồi trong một khoảng thời gian nhất định thì bộ định thời KeepAliveTimer sẽ được kích hoạt. Nếu không có hoạt động nào của AT cho đến khi bộ định thời về 0 thì phiên kết nối sẽ bị giải phóng. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 58 - II.5.2.8 Thủ tục chuyển giao Khi AT di chuyển giữa các BTS nó sẽ thực hiện việc chuyển giao theo thủ tục như sau: Hình 2.29 Thủ tục chuyển giao soft/softer 1. AT sẽ gửi bản tin RouteUpdate khi phát hiện đạt ngưỡng chuyển giao 2. AN sẽ quyết định có cho phép handoff hay không. Nếu cho phép AN sẽ gửi bản tin TrafficChannelAssignment. 3. AN gửi bản tin ResetReport để thiết lập nguyên tắc gửi 4. AT gửi bản tin TrafficChannelComplete để xác định việc chuyển giao đã hoàn tất. II.5.3 Quá trình thực hiện cuộc gọi dữ liệu gói Quá trình xử lý cuộc gọi dữ liệu gói tuân theo một chu trình kép kín như sau: LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 59 - Hình 2.30 Chu trình xử lý cuộc gọi dữ liệu gói II.5.3.2 AT khởi tạo kết nối dữ liệu gói từ trạng thái chờ Hình 2.31 AT khởi tạo kết nối từ trạng thái chờ LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 60 - 1. Sau khi thực hiện các thủ tục kết nối, AN chỉ định kênh lưu lượng cho AT 2. AT gửi Xon Request để xác nhận đã sẵn sàng trao đổi dữ liệu, AN chỉ định một địa chỉ IP cho AT. 3. Phiên PPP được thiết lập, bắt đầu trao đổi dữ liệu. II.5.3.3 AT kết thúc kết nối và trở về trạng thái chờ Hình 2.32 AT kết thúc kết nối và chuyển về trạng thái chờ Khi AT không thực hiện trao đổi dữ liệu AT sẽ kết thúc kết nối bằng cách giải phóng kênh lưu lượng. Khi đó AT sẽ chuyển về trạng thái chờ và phiên PPP vẫn được duy trì. II.5.3.4 AN kết thúc kết nối và trở về trạng thái chờ Khi người quản trị mạng thực hiện thao tác ngắt kết nối, kênh lưu lượng sẽ được giải phóng và AT chuyển về trạng thái chờ. Phiên PPP vẫn được duy trì. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 61 - Hình 2.33 AN kết thúc kết nối và chuyển về trạng thái chờ II.5.3.5 AT tái khởi tạo kết nối từ trạng thái chờ Hình 2.34 AT tái khởi tạo kết nối từ trạng thái chờ AT đang ở trạng thái chờ và có nhu cầu trao đổi dữ liệu, nó sẽ gửi yêu cầu kết nối. Sau khi kênh lưu lượng được chỉ định có thể bắt đầu trao đổi dữ liệu. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 62 - II.5.3.6 AN tái khởi tạo kết nối từ trạng thái chờ Hình 2.35 AN tái khởi tạo kết nối từ trạng thái chờ II.5.4 Thủ tục báo hiệu cuộc gọi 1x EVDO II.5.4.1 Khởi tạo cuộc gọi bởi AT Hình 2.36 Khởi tạo cuộc gọi bởi AT LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 63 - II.5.4.2 Tái kích hoạt kết nối bởi AN Hình 2.37 Tái kích hoạt kết nối bởi AN II.5.4.3 Tái kích hoạt kết nối bởi AT Hình 2.38 Tái kích hoạt kết nối bởi AT LUẬN VĂN CAO HỌC Chương II:Công nghệ CDMA2000 1xEV-DO Nguyễn Thái Trường - 64 - II.5.4.4 Giải phóng kết nối bởi AT Hình 2.39 Giải phóng kết nối bởi AT II.5.4.5 Giải phóng phiên bởi AT Hình 2.40 Giải phóng phiên bởi AT LUẬN VĂN CAO HỌC Chương III: Thực trạng mạng CDMA2000 Việt Nam Nguyễn Thái Trường - 65 - PHẦN III: GIẢI PHÁP CHO MẠNG 1X EV-DO VIỆT NAM CHƯƠNG III: THỰC TRẠNG MẠNG CDMA 2000 VIỆT NAM III.1 Thực trạng mạng CDMA 2000 Cùng với xu hương chung của thế giới các nhà khai thác di động Việt Nam cũng nhanh chóng tiếp nhận công nghệ CDMA. Hiện nay Việt nam hiện nay có 6 nhà khai thác dich vụ điện thoại di động trong đó có 3 nhà khai thác sử dụng công nghệ GSM là VinaPhone, MobiFone, Viettel và 3 nhà khai thác sử dụng công nghệ CDMA 2000 là S-Telecom, EVNTelecom và Hanoi Telecom. Hai nhà khai thác sử dụng công nghệ GSM MobiFone và VinaPhone là những nhà khai thác có mặt trên thị trường đã khá lâu và chiếm lĩnh phần lớn thị phần thuê bao di động tại Việt nam. Một nhà khai thác cũng sử dụng công nghệ GSM mới tham gia vào thị trường di động Việt Nam cũng rất thành công là Viettel. Ngược lại, các khai thác sử dụng công nghệ CDMA đều là những nhà khai thác mới (hiện nay mới chỉ có Sfone và EVNTelecom đã triển khai thương mại), chiếm thị phần nhỏ và chưa có được sự cạnh tranh lớn so với các nhà khai thác khác. III.2 Các khó khăn và tồn tại Hiện nay các mạng thông tin di động CDMA của Việt Nam còn rất nhiều hạn chế, cụ thể như sau: - Vốn đầu tư còn hạn chế - Việc thiết kế, qui hoạch mạng chưa đồng bộ, còn phân tán - Chưa có hệ thống quản lý, điều hành mạng lưới tập trung. - Chịu sự cạnh tranh quyết liệt của các nhà khai thác GSM khác... LUẬN VĂN CAO HỌC Chương III: Thực trạng mạng CDMA2000 Việt Nam Nguyễn Thái Trường - 66 - Với những hạn chế như trên, các mạng CDMA đều gặp phải một số khó khăn chính như sau: - Vùng phủ sóng còn hạn chế - Chất lượng dịch vụ chưa ổn định - Chưa roaming trong nước và quốc tế - Chưa có khả năng cung cấp các dịch vụ tiên tiến, vượt trội so với các nhà khai thác GSM hiện nay. Chính những khó khăn này làm giảm tính cạnh tranh của các nhà khai thác CDMA, làm cho các nhà khai thác chưa phát huy được hết thế mạnh công nghệ để phục vụ người tiêu dùng. III.3 Phương hướng giải quyết chung Để tháo gỡ những khó khăn trên tôi xin đề xuất một số phương hướng chung nhằm tăng khả năng cạnh tranh của các khai thác khai thác CDMA như sau: • Phát triển và qui hoạch các mạng CDMA một cách hợp lý tối ưu, lấy chất lượng dịch vụ và chăm sóc khách hàng là tiêu chí cạnh tranh. • Đầu tư phát triển mạng lưới lên công nghệ di động thế hệ 3 là CDMA 2000 1x EV-DO để có khả năng cung cấp các dịch vụ tiên tiến vượt trội. • Thực hiện roaming giữa các mạng CDMA của Việt nam cũng như thực hiện roaming quốc tế để thực hiện việc mở rộng mạng đồng thời tiết kiệm chi phí đầu tư. Trong chương tiếp theo chúng ta sẽ tập trung vào giải pháp thiết kế một hệ thống 1x EV-DO tiêu chuẩn và giải pháp roaming trong nước và quốc tế cho mạng CDMA Việt Nam. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương IV:Một số giải pháp cụ thể Nguyễn Thái Trường - 67 - CHƯƠNG IV: MỘT SỐ GIẢI PHÁP CỤ THỂ IV.1 Thiết kế mạng CDMA 2000 1x EV-DO IV.1.1 Giả thiết thông số đầu vào Để hiểu được phương pháp thiết kế mạng, sau đây sẽ xét một ví dụ tính toán thiết kế mạng CDMA 2000 1x EV-DO với quy mô 100.000 thuê bao và 50 BTS EVDO. Các thông tin đầu vào: • Dung lượng mạng: 100.000 thuê bao Tham số Giá trị Thuê bao thoại 1x 90.000 Thuê bao dữ liệu 1x 8.000 Thuê bao dữ liệu kênh 2.000 Thuê bao 1x EV-DO 50.000 Tổng số thuê bao 100.000 • Số lượng BTS: 50 BTS Æ mỗi BTS phục vụ 100.000/50 = 2000 thuê bao • Vùng phủ sóng: khu vực đô thị. • Dự trữ suy hao do phản xạ đa đường qua các toà nhà cao tầng: từ kết quả khảo sát địa hình, mức suy hao kiến nghị là 10 dB. • Chiều cao anten khuyến nghị: tối thiểu 30 m. Các giả thiết về lưu lượng • Traffic Direction: o Mobile-to-Mobile: 20% o Between Mobile and PSTN: 80% LUẬN VĂN CAO HỌC Chương IV:Một số giải pháp cụ thể Nguyễn Thái Trường - 68 - • BHSM/Subscriber : 0,6 (0,1 MO/0.,5 MT) o Average number of character per SMS message: 60 bytes o Subscriber penetration: 50% • Erlang/Trunk: 0.7 Erl IV.1.2 Tính toán thông lượng cho các loại hình thuê bao Tham số cho dịch vụ thoại Giá trị Giao diện vô tuyến CDMA 2000 1x Tần số hoạt động 450 MHz Block A Kiểu bộ Vocoder 8 Kbps EVRC Tỷ lệ chuyển giao soft và softer 35 % Cấp phục vụ của giao diện vô tuyến - GoS 2 % GoS của giao diện MSC-PSTN 1 % Tỷ lệ lỗi khung thoại mục tiêu - FER 2 % BHCA/thuê bao 1 call/thuê bao Thời gian trung bình 1 cuộc gọi 72 s Thông lượng trung bình của thuê bao thoại 0.02 Erlang Bảng 4.1 Thông số giả thiết cho thoại 1x. Thông lượng trung bình thuê bao thoại được tính như sau: Sv = BHCA. t/3600 = 72/3600 = 0.02Erl Tham số cho dịch vụ dữ liệu gói 1x Giá trị Tỷ lệ thuê bao (%) 8 % Tỷ lệ lỗi khung dữ liệu mục tiêu - FER 5 % Thông lượng trung bình của mỗi thuê bao trong giờ bận 0,1Kbps/Subs LUẬN VĂN CAO HỌC Chương IV:Một số giải pháp cụ thể Nguyễn Thái Trường - 69 - Tham số cho dịch vụ dữ liệu gói 1x Giá trị Số ngày trung bình của 1 tháng 28 ngày Độ thâm nhập BHCA (tham khảo: 10% of 10 giờ/ngày) 10 % Data Vol/Sub/Month 12,6 MB Thông lượng đường lên trong giờ bận 20bps Bảng 4.2 Thông số giả thiết cho dữ liệu gói 1x. Dịch vụ dữ liệu gói PDS sử dụng 2 kênh là Fundamental Channel (FCH) với tốc độ dữ liệu là 9,6kbps và Supplemental Channel (SCH) với tốc độ dữ liệu lớn hơn. Chúng ta giả thiết rằng 42,24% dữ liệu sẽ được xử lý bằng FCH và 57,76% được xử lý bằng SCH. - Thông lượng FCH/1 thuê bao = FCH data throughput of single cell/ (Basic rate of FCH data) = 20bps*42.24%/9600 = 0,00088 Erl - Thông lượng SCH/1 thuê bao = SCH data throughput of single cell/ (Basic rate of SCH data* Utilization of data demodulation resource) = 20bps*57.76%/9600/1.47 = 0,00082 Erl - Tổng thông lượng cho dịch vụ PDS/1 thuê bao = 0,0017 Erl. Tham số cho dịch vụ dữ liệu kênh 1x Giá trị Tỷ lệ thuê bao 2 % Erlang/thuê bao 0,02 Erlang Thời gian trung bình 1 cuộc gọi 90 s BHCA/thuê bao 1 Thông lượng đường lên trong giờ bận 144kbps Bảng 4.3 Thông số giả thiết cho dữ liệu kênh 1x. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương IV:Một số giải pháp cụ thể Nguyễn Thái Trường - 70 - Thông lượng dịch vụ dữ liệu kênh CDS/1 thuê bao = CDS data throughput of single cell/ (Basic rate of CDS data) = 144bps/14400bps = 0,01 Erlang Tham số cho dịch vụ dữ liệu 1x EV-DO Giá trị Giao diện vô tuyến 1xEV-DO Tỷ lệ thuê bao 50% Số lượng thuê bao luôn on-line 90% Thời gian phiên dữ liệu PPP (phút) ALWAYS ON Mobile IP Penetration of attached subscriber 20 % Thông lượng dữ liệu trung bình cho mỗi thuê bao 1 Kbps Dung lượng dữ liệu trung bình cho mỗi thuê bao 450 KB/h Thông lượng đường lên giờ bận 200 bps Bảng 4.4 Thông số giả thiết cho dữ liệu 1xEV-DO Thông lượng cho 1xEV-DO = Data throughput of single cell/ (Basic rate of data) = 200/9600 = 0,02 Erl. IV.1.3 Tính toán cấu hình card kênh cho BTS IV.1.3.1 Cấu hình Channel Element (CE) cho 3G 1x Dung lượng thoại/cell (Erl) = 2000*90%*0,02 = 36 Erl Dung lượng dữ liệu kênh/cell (Erl) = 2000*2%*0,01 = 0,4 Erl Dung lượng dữ liệu gói/cell = 2000*8%*0,0017 = 0,272 Erl Tổng cộng: 36 + 0,4 +0.272 = 36,672 Erl Tra bảng Erlang B với Gos = 2% ta được CE = 46 + 3 (kênh chung) = 49 CE. LUẬN VĂN CAO HỌC Chương IV:Một số giải pháp cụ thể Nguyễn Thái Trường - 71 - IV.1.3.2 Cấu hình CE cho 1x EV-DO Dung lượng dữ liệu gói/cell = 1000*90%*0,02 = 18 Erl Tra bảng Erlang B với Gos = 2% ta được CE = 25 + 3 (kênh chung) = 28 CE. IV.1.4 Tính toán đơn vị dịch vụ dữ liệu gói cho PCF Chức năng điều khiển gói PCF thực hiện chức năng định tuyến các gói dữ liệu tới PDSN. Đơn vị dịch vụ dữ liệu gói được xác định bằng cách tra bảng Erlang với lưu lượng xử lý cho dịch vụ dữ liệu gói và cấp độ phục vụ Gos = 1% Theo như tính toán ở phần trên, lưu lượng dịch vụ dữ liệu gói = 20 + 0,272 = 20,272 Erl. Æ Đơn vị dịch vụ dữ liệu gói mà PCF phải hỗ trợ là: 30. IV.1.5 Tính toán dung lượng trung kế Theo như tính toán ở trên thì tổng tải xử lý bởi BSC cho lưu lượng dữ liệu kênh là: 90.000*0,02 + 2000*0,01 = 1820 Erl Trong đó 1 kênh PCM E1 hỗ trợ lưu lượng là 0,7Erlang Æ số kênh PCM E1 là 1820/0,7 = 2600 Vậy số luồng E1 cần thiết là: 2600/30 = 85 E1. IV.1.6 Tính toán dung lượng báo hiệu Để tính toán được số lượng link báo hiệu giữa các phần tử mạng lõi chúng ta cần biết các tham số các bản báo hiệu được trao đổi trong mạng. 1) Maximum message length for A interface (uni-directional): • Location update: 152 bytes • Authentication: 47 bytes LUẬN VĂN CAO HỌC Chương IV:Một số giải pháp cụ thể Nguyễn Thái Trường - 72 - • Voice call: 222 bytes • SMS call: 283 bytes • Inter-MSC handoff: 140 bytes 2) Maximum message length for C interface (uni-directional): MSC->HLR: • Registration (REGNOT): 168 bytes • Authentication request: 151 bytes • Location request or Response to Route request: 164 bytes HLR->MSC: • Response to registration (REGNOT): 141 bytes • Authentication Response: 87 bytes • Route request or Response to location request: 196 bytes 3) Maximum message length (uni-directional) for normal call: • VLR->HLR: (Response to route request): 176 bytes • HLR->MSC: (Response to location request): 196 bytes 4) Maximum message length (uni-directional) for registration: • CurrentVLR->HLR (Registration request): 168 bytes • Previous VLR->HLR: (Registration cancellation): 98 bytes 5) Maximum message length (uni-directional) for SMS call (average length per SMS message, MT or MO: 60 bytes) • MSC->SMSC: MO 176 bytes • SMSC->MSC: MT 171 bytes • SMSC->HLR: MT 82 bytes 6) ISUP message: • Average number of characters per MSU: 35 bytes • Average number of MSU per call: 7.5 LUẬN VĂN CAO HỌC Chương IV:Một số giải pháp cụ thể Nguyễn Thái Trường - 73 - IV.1.6.1 Báo hiệu giữa MSC - BSC (IS-41) Lưu lượng báo hiệu/thuê bao = A*152+B*47*10%+C*222 +D*283+E*140 A: Location update BH/Sub: 3 B: Authentication BH/Sub: 5 C: BHCA/Sub: 3 D: BHSM/Sub. 0,6 E: Inter-MSC handoff BH/Sub: 0,1 Tổng cộng = 456+237.5+666+169.8+14=1329Bytes Giả thiết mỗi link báo hiệu có dung lượng tải là 0,2 Erl thì nó có thể hỗ trợ số lượng thuê bao là: 3600*8000*0,2/1329 = 4334 thuê bao. Vậy số link báo hiệu (một chiều) cần thiết để phục vụ cho 100.000 thuê bao là: 100.000/4334 =23 link báo hiệu. IV.1.6.2 Báo hiệu giữa MSC - HLR (IS-41) Lưu lượng báo hiệu giờ bận/thuê bao = A*168+B*151+C*196=1847 A: Registration BH/Sub: 3 B: Authentication BH/Sub: 5 C: BHCA/Sub: 3 Giả thiết mỗi link báo hiệu có dung lượng tải là 0,2 Erl thì nó có thể hỗ trợ số lượng thuê bao là: 3600*8000*0,2/1847 = 3119 thuê bao. Vậy số link báo hiệu (một chiều) cần thiết để phục vụ cho 100.000 thuê bao là: 100.000/3119 =32 link báo hiệu. IV.1.6.3 Báo