Nghiên cứu giải pháp đa sóng mang multi carrier công nghệ 3g trên mạng vinaphone

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WCDMA UMTS Mở đầu chương Chương này sẽ trình bàytổng quan các hệ thống thông tin di động của các thế hệ khác nhau từ 1G đến 3G, các kiến trúc mạng3G và

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin camđoanđâylàcôngtrìnhnghiêncứu của riêngtôi và được sự hướng dẫn khoa học

nêutrongluậnvănlàtrungthựcvàchưatừngđượccôngbốdưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những dữ liệu, bảng biểu phục vụ cho việc nghiên cứu, phân tích được chínhtác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo

Tác giả luận văn

Nguyễn Đức Hà

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS TS

Phạm Ngọc Nam, người trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo, định hướng và giúp đỡ hết mực

tận tình trong suốt thời gian qua Tôi cũng muốn nói lời cảm ơn tới các thầy giáo Viện đại học mở Hà Nội đã tận tình chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến bố mẹ, vợ, anh chị em cùng tất cả những người thân và bạn bè, những người đã giành những gì tốt đẹp nhất trong suốt quá trình học tập để có được đến ngày hôm nay

Do có sự hạn chế về thời gian nên bản luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong được sự góp ý của các thầy để kiến thức về mạng di động của tôi có thể phong phú hơn

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WCDMA UMTS 2

1.1 Lịch sử phát triển của thông tin di động 2

1.2 Các đặc trưng cơ bản của hệ thống WCDMA UMTS 5

1.3 Kiến trúc của hệ thống WCDMA UMTS 7

1.3.1 Kiến trúc WCDMA UMTS Release 3 7

1.3.2 Kiến trúc WCDMA UMTS Release 4 10

1.3.3 Kiến trúc WCDMA UMTS Release 5 và 6 12

1.4 Cấu hình địa lý của hệ thống WCDMA UMTS 14

1.4.1 Phân chia theo vùng mạng 14

1.4.2 Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR và SGSN 15

1.4.3 Phân chia theo vùng định vị và vùng định tuyến 15

1.4.4 Phân chia theo ô 16

1.4.5 Mẫu ô 17

1.4.6 Tổng kết phân chia vùng địa lý trong các hệ thống thông tin di động 3G 17

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ĐA SÓNG MANG 19

2.1.Giới thiệu chung 19

2.2.Cell Selection and Reselection – Lựa chọn và tái lựa chọn cell 20

2.2.1.Phân loại lựa chọn lại Cell 20

2.2.2.Thủ tục các phép đo 21

2.2.3.Quy tắc S – Dành cho lựa chọn lại Cell 22

2.2.4.Quy tắc R – Dành cho tái lựa chọn lại cell 22

2.2.5.Chiến thuật camping 25

2.2.6.Bảng giải thích các giá trị tham số 27

2.3.Inter-frequency Load Sharing 28

2.3.1 Load Sharing 28

2.3.2 Cell Load 29

2.3.3.Inter-Frequency Load Sharing 30

2.3.4 Cấu hình Inter-Frequency Load Sharing 31

2.4 Inter frequency Handover 34

2.4.1 Inter frequency Handover 34

2.4.2 Hệ thống các event 35

2.4.3.Quy hoạch cell neighbor 39

2.5.Lựa chọn Serving Cell HS-DSCH và thay đổi cell HS-DSCH 40

CHƯƠNG III: THỰC TRẠNG SỬ DỤNG TÀI NGUYÊN TẦN SỐ 3G VÀ TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM GIẢI PHÁP MULTI CARRIER TRÊN MẠNG VINAPHONE 44

3.1.Thực trạng sử dụng tài nguyên tần số 3G của Vinaphone 44

3.1.1.Tài nguyên tần số 3G của Vinaphone 44

3.1.2.Thực trạng triển khai tần số 3G trên mạng Vinaphone 44

3.2.Nhu cầu sử dụng tần số thứ 2 và thứ 3 trên mạng Vinaphone 45

3.3 Xây dựng giải pháp đa sóng mang trên mạng Vinaphone 46

3.3.1 Các bước chính để xây dựng giải pháp đa sóng mang trên mạng Vinaphone 46

3.3.2 Giải pháp phân tách lưu lượng R99 và HSPA trên các sóng mang riêng biệt 46

3.3.3 Giải pháp không phân tách lưu lượng R99 và HSPA 50

3.3.4.Lựa chọn giải pháp cho mạng Vinaphone 52

3.4 Triển khai thử nghiệm giải pháp đa sóng mang trên mạng Vinaphone 53

3.4.1 Hoàn cảnh thử nghiệm 53

3.4.2 Công cụ đo tại hiện trường 53

3.4.3 Kết quả đạt được của hai giải pháp 53

KẾT LUẬN 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

tải

quan trọng

hành

tuyến

UTRAN UniversalTerrestrialRadio AccessNetwork Mạngtruynhậpvôtuyếnmặtđấttoàncầu

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Các tham số của quy tắc tái lựa chọn cell……… 27

Bảng 2.2 Tóm tắt các thông số……… 33

Bảng 2.3 Các sự kiện Inter-frequency……… 36

Bảng 2.4 Các tham số chuyển giao khác tần số………36

Bảng 2.5 Số neighbor khuyến nghị cho các giải pháp đa sóng mang………….……… 40

Bảng 3.1 Băng tần 3G của Vinaphone trong quy hoạch tần số……….44

Bảng 3.2 Số cell sử dụng tần số 1, 2, 3 trên mạng Vinaphone……… 45

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sự phát triển công nghệ thông tin di động……… 4

Hình 1.2 Các phát hành của 3GPP……… … 5

Hình 1.3: Kiến trúc mạng UMTS ở 3GPP Release 1999……… ….8

Hình 1.4:Kiến trúc mạng phân bố của phát hành 3GPP Release 4……… 11

Hình 1.5: Kiến trúc mạng 3GPP R5 và R6……… 12

Hình 1.6: Chuyển đổi dần từ R4 sang R5 14

Hình 1.7: Phân chia mạng thành các vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN 15

Hình 1.8: Phân chia vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN thành các vùng định vị (LA: Location Area) và định tuyến (RA: Routing Area) 16

Hình 1.9: Phân chia LA và RA……… …16

Hình 1.10: Các kiểu mẫu ô……… 17

Hình 1.11: Các khái niệm phân chia vùng địa lý trong 3G WCDMA UMTS………… 18

Hình 2.1 Thứ tự ưu tiên tái lựa chọn cell trong WCDMA……….…23

Hình 2.2 Tái lựa chọn intra frequency cell……… 24

Hình 2.3Sơ đồ lựa chọn cell từ 3G sang 2G……… 24

Hình 2.4 Tham số qOffset2Sn trong chế độ camping không phân cực……… ….25

Hình 2.5: Tham số qOffset2Sn trong chế độ camping phân cực……….26

Hình 2.6 Inter-Frequency Load Sharing và Directed Retry to GSM……… 28

Hình 2.7 Cell Load……… 29

Hình 2.8 Inter-Frequency Load Sharing……… 30

Hình 2.9 Ví dụ về Inter-Frequency Load Sharing……… 31

Hình 2.10 Mục đích của Cell Reserved……… … 32

Hình 2.11 Hoạt động tại các tần số của Cell Reserved……… ….…33

Hình 2.12Nguyên nhân việc khởi tạo Inter Frequency handover……… 35

Hình 2.14 Sự kiện 2B – thực hiện việc chuyển giao……….39

Hình 2.15 Lựa chọn cell HS-DSCH……… 41

Hình 2.16 Ngưỡng về Pathloss……… 42

Hình 2.17 Ví dụ về chọn cell HS-DSCH……….42

Hình 2.18 Các sự kiện liên quan đến thay đổi cell HS-DSCH……… 43

Hình 3.1: Cấu trúc mạng giải pháp 1……….…47

Hình 3.2: Chiến thuật quản lý di động ( Strategy of mobility management)……… 48

Hình 3.3: Network structure……….….50

Hình 3.4: Chiến thuật quản lý di động giải pháp 2……… 51

Hình 3.5 So sánh tổng traffic……….….54

Hình 3.6 So sánh traffic HSPA……… 55

Hình 3.7 So sánh phân bố lưu lượng PS R99……… 56

Hình 3.8 So sánh phân bố lưu lượng thoại……….……57

Hình 3.9 So sánh KPI Accessibility……… …… 58

Hình 3.10 So sánh KPI Retainability……… 59

Hình 3.11 So sánh KPI Mobility……….60

Hình 3.12 So sánh Througput HS……….…….60

Hình 3.13 So sánh kết quả Driving TEST……….……….61

MỞ ĐẦU

Giải pháp đa sóng mang là một cách hiệu quả để mở rộng dung lượng, vùng phủ, cải thiện chất lượng để đáp ứng lượng khách hàng ngày càng tăng của các dịch vụ R99 và băng rộng

Ưu điểm của giải pháp bổ sung thêm sóng mang là:

- Cho phép mở rộng dung lượng, vùng phủ và cải thiện chất lượng

- Dùng lại các trạm đang có, bao gồm cả hệ thống anten và truyền dẫn

- Dùng lại dữ liệu cấu hình sẵn có, như các setting về power, neighbor với các cell 2G…

Xuất phát từ nhu cầu đó, tôi chọn luận văn tốt nghiệp“Nghiên cứu áp dụng giải pháp đa sóng mang (Multi Carrier) công nghệ 3G trên mạng Vinaphone” với mong muốn nghiên cứu đầy đủ các góc cạnh của giải pháp đa sóng mang và đề xuất một giải pháp phù hợp áp dụng trên mạng Vinaphone

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WCDMA

UMTS

Mở đầu chương

Chương này sẽ trình bàytổng quan các hệ thống thông tin di động của các thế hệ khác nhau từ 1G đến 3G, các kiến trúc mạng3G và cách phân chia vùng địa lý trong các mạng thông tin di động.Đây là những thông tin cơ bản nhất về hệ thống di động WCDMA UMTS hiện nay

1.1 Lịch sử phát triển của thông tin di động

Sự phát triển của công nghệ thông tin di động tính đến nay được tóm tắt như sau:

Công nghệ thông tin di động 1G

Các hệ thống 1G đảm bảo truyền dẫn tương tự dựa trên FDM với kết nối mạng lõi dựa trên TDM Hệ thống truyền dẫn di động đầu tiên trên thế giới là hệ thống NMT tương tự (Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu), được giới thiệu ở các quốc gia Bắc Âu năm 1981 cùng thời điểm với AMPS tương tự (Hệ thống di động tiên tiến) được sử dụng

ở Mỹ Các công nghệ tế bào khác đã triển khai rộng rãi trên thế giới là TACS và J-TACS Chúng có chung đặc điểm là thiết bị cồng kềnh, chất lượng thoại thường không ổn định,

“xuyên âm” giữa các người dùng là vấn đề phổ biến

Thông thường các công nghệ 1G được triển khai tại một số nước hoặc nhóm các nước, không được tiêu chuẩn hóa bởi các cơ quan tiêu chuẩn quốc tế và không có ý định

sử dụng cho quốc tế

Công nghệ thông tin di động 2G

Khác với 1G, các công nghệ 2G được thiết kế để triển khai quốc tế Thiết kế 2G nhấn mạnh đến tính tương thích, khả năng chuyển mạng phức tạp và sử dụng truyền dẫn tiếng số hóa trên vô tuyến Tính năng cuối cùng chính là yêu cầu đối với 2G Các thí dụ điển hình về hệ thống 2G là GSM và CDMAone (dựa trên tiêu chuẩn TIA IS95) Ở Châu

Âu, CEPT đã đề xướng dự án GSM để phát triển một hệ thống di động toàn Châu Âu Các hoạt động của GSM tiếp tục được thực hiện trong năm 1989 với ETSI Sau khi tính toán các đề xuất dựa trên TDMA, CDMA và FDMA giữa những năm 1980, chuẩn GSM cuối cùng đã được xây dựng trên TDMA Cùng lúc đó, việc phát triển chuẩn tế bào cũng được TIA thực hiện ở Mỹ với chuẩn IS-54 dựa trên TDMA, sau này được gọi đơn giản là

US-TDMA Tiếp sau đó, sự phát triển chuẩn CDMA đã được TIA hoàn thành trong năm

1993 với tên gọi là IS-95 Ở Nhật Bản, chuẩn TDMA 2G cũng được phát triển với tên gọi

là PDC

Các chuẩn này có chiều hướng “băng hẹp”, với các dịch vụ “băng thông thấp” như voice Hệ thống 2G cũng mang lại cơ hội để cung cấp các dịch vụ dữ liệu thông qua mạng di động Các dịch vụ dữ liệu đầu tiên được giới thiệu trong 2G là tin nhăn văn bản SMS và dịch vụ dữ liệu chuyển mạch kênh cho phép truyền e-mail và các ứng dụng dữ liệu khác Tốc độ dữ liệu đỉnh vào thời gian đầu là 9,6 kbps Các tốc độ cao hơn được đưa ra sau đó bằng cách gán nhiều khe thời gian cho người dùng và thay đổi sơ đồ mã hóa

Truyền dữ liệu thông qua hệ thống tế bào trở thành sự thật trong suốt nửa sau những năm 1990 với GPRS được đưa ra trong GSM và dữ liệu gói cũng được đưa vào các công nghệ tế bào khác như chuẩn PDC Những công nghệ này thường được gọi là 2,5G Sự thành công của dịch vụ dữ liệu không dây iMode ở Nhật Bản là một dấu hiệu về khả năng của các ứng dụng truyền gói trong hệ thống di động, mặc dù trong thời điểm đó tốc độ dữ liệu còn rất thấp

Công nghệ thông tin di động 3G

Sự xuất hiện của 3G và các giao diện vô tuyến băng tần cao hơn của UTRA mang lại khả năng cho một loạt các dịch vụ mới chỉ được đề xuất ở 2G và 2,5G Ngày nay, việc phát triển truy nhập vô tuyến 3G được chuyển giao cho 3GPP Tuy nhiên thì các bước khởi tạo cho 3G đã được thực hiện từ đầu những năm 1990, trước khi 3GPP hình thành một thời gian khá dài

Ở Châu Âu, 3G được đặt tên là UMTS Đầu năm 1998, ETSI đã lựa chọn WCDMA là công nghệ cho UMTS WCDMA có thể có hai giải pháp cho giao diện vô tuyến: ghép song công phân chia theo tần số và ghép song công phân chia theo thời gian Chuẩn WCDMA được thực hiện song song trong ETSI và ARIB cho đến cuối năm 1998 khi 3GPP được hình thành bởi các tổ chức phát triển chuẩn từ các vùng khác nhau trên thế giới : ARIB (Nhật), CCSA (Trung Quốc), ETSI (Châu Âu), ATIS (Mỹ), TTA (Hàn Quốc) và TTC (Nhật)

Hình 1.1 đã trình bày sự phát triển của thông tin di động và xu hướng tiến vào 4G

Hình 1.1: Sự phát triển công nghệ thông tin di động

Sự phát triển từ WCDMA lên HSPA và LTE diễn ra theo từng giai đoạn, được gọi

là phát hành 3GPP Các nhà cung cấp thiết bị sản xuất ra phần cứng hỗ trợ từng đặc điểm riêng của từng phiên bản Tổng hợp các phát hành của 3GPP được trình bày trong hình 1.2

Phát hành 99: (Đã hoàn chỉnh) Đây là phiên bản đã triển khai đầu tiên của UMTS, nâng cao tốc độ cho GSM (EDGE) Đa số những triển khai ngày nay đều dựa vào phát hành 99 Phiên bản này hỗ trợ cho mạng truy nhập vô tuyến GSM/ EDGE/ GPRS/ WCDMA

Phát hành 4: (Đã hoàn chỉnh) Phát hành này hỗ trợ tin nhắn đa phương tiện, kết nối hiệu quả với cơ sở hạ tầng mạng lõi thông qua mạng đường trục IP

Phát hành 5: (Đã hoàn chỉnh): Bổ sung chính vào phát hành 5 là HSDPA và pha đầu tiên của IMS

Phát hành 6: (Đã hoàn chỉnh) Phiên bản này bổ sung HSUPA, hỗ trợ đa phương tiện thông qua MBMS, định rõ hiệu suất cho máy thu tiên tiến, tích hợp WLAN, và phiên bản thứ hai của IMS

Phát hành 7: (Chưa hoàn chỉnh) Cung cấp các chức năng dữ liêu GSM nâng cao, đồng thời bao gồm các cải tiến cho các tính năng từ các phiên bản trước Kết quả làm tăng hiệu suất, nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần, tăng cường dung lượng và chống nhiễu tốt hơn Do đó, nó thường được gọi là 3G+ (phát triển 3G ) Ngoài ra trong phát hành 7, HSPA+ còn hỗ trợ dịch vụ VoIP

Bước tiến cuối cùng được nghiên cứu và phát triển trong 3GPP là cải tiến của 3G vào mạng truy nhập vô tuyến LTE và mạng lõi truy nhập gói SAE

Hình 1.2: Các phát hành của 3GPP

1.2 Các đặc trưng cơ bản của hệ thống WCDMA UMTS

Một số đặc trưng cơ bản của hệ thống thông tin di động như sau:

 Đường xuống: 2170-2200MHz

Tốc độ bít và vùng phủ:

 Tốc độ bít cực đại tới 2 Mbps hoặc cao hơn ở các hệ thống 3.5G

 Cung cấp vùng phủ toàn cầu nhờ vệ tinh Tốc độ dữ liệu phụ thuộc vào vùng phủ như trong bảng dưới đây:

 Có khả năng cung cấp đồng thời các dịch vụ VBR với yêu cầu chất lượng khác

nhau trên một kết nối duy nhất

 Các dịch vụ đa phương tiện phong phúmà mạng 3G có thể cung cấp là:

 Truyền hình hội nghị: quản lý thông tin cá nhân, lập biểu, nhóm làm việc, fax màu,…

 Truyền thông: Báo, tạp chí, quảng cáo,…

 Mua sắm: Thương mại điện tử, tiền điện tử, ví điện tử, giao dịch tự động,

đấu giá,…

 Giải trí: Tin tức, thể thao, trò chơi, video, âm nhạc,…

 Giáo dục: Thư viện trực tuyến, máy tìm kiếm, học từ xa…

 Sức khoẻ: Chữa bệnh, theo dõi và chuẩn đoán từ xa…

 Tự động hoá: Đo đạc từ xa…

 Truy nhập các thông tin cá nhân: Thời gian biểu, đặt vé từ xa, cảnh báo

vị trí…

Chất lượng:

 Chất lượng cao, có thể đạt tới BER=10-6

 Tính bảo mật cao, chống nghe trộm

Chuyển mạng:

 Cho phép thực hiện chuyển mạng toàn cầu giữa các nhà khai thác 3G khác nhau

 Hỗ trợ chuyển giao giữa các hệ thống khác nhau để cân bằng tải tăng cường

vùng phủ

1.3 Kiến trúc của hệ thống WCDMA UMTS

3G WCDMA UMTS được xây dựng theo ba phát hành chính được gọi là R3, R4, R5 và R6 Phát hành của hệ thống UMTS không được phát hành hàng năm như hệ thống GSM Phát hành đầu tiên của hệ thống UMTS là 3GPP Release 1999, sau đó là phát hành

3GPP Release 2000 được chia thành 3GPP Release 4 và 3GPP Release 5

Mạng lõi R3 và R4 bao gồm hai miền: miền CS (Circuit Switch: chuyển mạch kênh) và miền PS (Packet Switch: chuyển mạch gói) Việc kết hợp này phù hợp cho giai đoạn đầu khi PS chưa đáp ứng tốt các dịch vụ thời gian thực như thoại và hình ảnh Khi này miền CS sẽ đảm nhiệm các dịch vụ thoại còn số liệu được truyền trên miền PS R4 phát triển hơn R3 ở chỗ miền CS chuyển sang chuyển mạch mềm vì thế toàn bộ mạng truyền tải giữa các nút chuyển mạch đều trên IP Dưới đây ta xét các kiến trúc 3G WCDMA UMTS nói trên

1.3.1 Kiến trúc WCDMA UMTS Release 3

Từ hình vẽ 1.3 ta thấy kiến trúc mạng 3G Release 3 cũng không khác gì nhiều so với kiến trúc mạng GSM, nhưng trong kiến trúc mạng này ta có thể thấy được là nó có hỗ trợ thêm các node là: SGSN, GGSN và GMSC,…Cụ thể như sau:

Mạng lõi gồm các MSC, SGSN, GGSN, GMSC và các phần tử khác chứa các cơ

sở dữ liệu cần thiết của mạng thông tin di động như: HLR, AUC, VLR,…Còn mạng truy nhập vô tuyến UTRAN thì ta có thể xem trong hai khía cạnh tức là giai đoạn đầu ta vừa triển khai mạng 3G, còn hệ thống GSM sẽ vẫn còn tồn tại Vậy ta thấy được cả hai bộ phận bao gồm: RNC và BSC Các giao diện mạng UTRAN của phát hành này đều xây dựng trên cơ sở ATM, còn giao diện giữa SGSN và GGSN là sử dụng giao thức IP và báo hiệu số 7 (SS7) cũng sử dụng trong các bộ phận khác

Cấu trúc của hệ thống UMTS bao gồm các phần mạng logic và các giao diện Hệ thống này gồm có nhiều phần tử, mỗi phần tử có chức năng khác nhau

Hình 1.3: Kiến trúc mạng UMTS ở 3GPP Release 1999

UE: Thiết bị người sử dụng, là đầu cuối mạng UMTS của người sử dụng Có thể

nó đây là phần hệ thống có nhiều thiết bị nhất và sự phát triển của nó sẽ làm ảnh hưởng lớn lên các ứng dụng và các dịch vụ khả dụng Giá thành giảm nhanh chóng sẽ tạo điều kiện cho người sử dụng mua thiết bị của UMTS Điều này đạt được nhờ tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến và cài đặt mọi trí tuệ tại các card thông minh

Node B: Trạm gốc trong UMTS, nhiệm vụ của nó là thực hiện kết nối vô tuyến

vật lý giữa đầu cuối với nó Nó nhận tín hiệu vô tuyến trên giao diện Uu Nó cũng thực hiện một số thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến cơ sở như “điều khiển công suất vòng trong” Tính năng này để phòng ngừa vấn đề gần xa, nghĩa là nếu tất cả các đầu cuối phát cùng một công suất, thì các đầu cuối gần nút B nhất sẽ che lấp tín hiệu từ các đầu cuối ở

xa Nút B kiểm tra công suất thu từ các đầu cuối khác nhau và thông báo cho chúng giảm

công suất hoặc tăng công suất sao cho nút B luôn thu được công suất từ tất cả các đầu cuối

RNC: Bộ điều khiển mạng vô tuyến, chịu trách nhiệm cho một hoặc nhiều trạm

gốc và điều khiển các tài nguyên của chúng Đây cũng là điểm truy nhập mà UTRAN cung cấp cho CN Nó được nối đến CN bằng hai kết nối, một cho miền chuyển mạch gói

và một cho chuyển mạch kênh

Một nhiệm vụ quan trọng nữa của RNC là bảo vệ sự bí mật và toàn vẹn Sau thủ tục nhận thực và thỏa thuận khóa, các khóa bảo mật và toàn vẹn được đặt vào RNC

RNC có nhiều chức năng Logic tùy thuộc vào việc nó phục vụ nút nào Người sử dụng được kết nối vào một RNC phục vụ (SRNC: Serving RNC) Khi người sử dụng chuyển đến một RNC khác nhưng vẫn kết nối với RNC cũ, một RNC trôi (DRNC: Drift RNC) sẽ cung cấp tài nguyên vô tuyến cho người sử dụng, nhưng RNC phục vụ vẫn quản

lý kết nối của người sử dụng đến CN Chức năng cuối cùng của RNC là RNC điều khiển (CRNC: Control RNC) Mỗi nút B có một RNC điều khiển chịu trách nhiệm cho các tài nguyên vô tuyến của nó

SGSN: Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS, là nút chính của miền chuyển mạch gói Nó

nối đến UTRAN thông qua giao diện IuPS và đến GGSN thông qua giao diện Gn SGSN chịu trách nhiệm cho tất cả kết nối PS của tất cả các thuê bao Nó lưu hai dữ liệu thuê bao: Thông tin đăng ký thuê bao và thông tin vị trí thuê bao

GGSN: Nút hỗ trợ cổng GPRS, là một SGSN kết nối với các mạng số liệu khác

Tất cả các cuộc gọi truyền thông số liệu từ thuê bao đến các mạng ngoài đều qua GGSN Cũng như SGSN, nó lưu cả thông tin thuê bao và thông tin vị trí

VLR: Bộ ghi định vị tạm trú là bản sao của HLR cho mạng phục vụ Dữ liệu

thuê bao cần thiết để cung cấp các dịch vụ thuê bao được copy từ HLR và lưu ở đây Cả MSC và SGSN đều có VLR nối với chúng

Các số liệu sau đây được lưu trong VLR:

 IMSI

 SMISDN

 TMSI (nếu có)

 LA hiện thời của thuê bao

 MSC/SGSN hiện thời mà thuê bao nối đến

Ngoài ra VLR có thể lưu giữ thông tin về các dịch vụ mà thuê bao được cung cấp

Cả SGSN và MSC đều được thực hiện trên cùng một nút vật lý với VLR vì thế được gọi

là VLR/SGSN và VLR/MSC

MSC: Thực hiện các kết nối CS giữa đầu cuối và mạng Nó thực hiện các chức

năng báo hiệu và chuyển mạch cho các thuê bao trong vùng quản lý của mình Chức năng của MSC trong UMTS giống chức năng MSC trong GSM, nhưng nó có nhiều khả năng hơn Các kết nối CS được thực hiện trên giao diện CS giữa UTRAN và MSC Các MSC được nối đến các mạng ngoài qua GMSC

GMSC: Có thể là một trong các MSC GMSC chịu trách nhiệm thực hiện các

chức năng định tuyến đến vùng có MS Khi mạng ngoài tìm cách kết nối đến PLMN của một nhà khai thác GMSC nhận yêu cầu thiết lập kết nối và hỏi HLR về MSC hiện thời quản lý MS Không vẽ trong hình 1.2

HLR: Bộ ghi định vị thường trú: Là một cơ sở dữ liệu có nhiệm vụ quản lý các

thuê bao di động có thể chứa nhiều HLR tùy thuộc vào số lượng thuê bao, dung lượng của từng HLR và tổ chức bên trong mạng Cơ sở dữ liệu này chứa IMSI, ít nhất một MSISDN (Mobile Station ISDN: số thuê bao có trong danh bạ điện thoại) và ít nhất một địa chỉ PDP Cả IMSI và MSISDN có thể sử dụng làm khóa để truy nhập đến các thông tin được lưu khác Để định tuyến và tính cước các cuộc gọi, HLR còn lưu giữ thông tin

về SGSN và VLR nào hiện đang chịu trách nhiệm thuê bao Các dịch vụ khác như chuyển hướng cuộc gọi, tốc độ dữ liệu và thư thoại cũng có trong danh sách cùng với các hạn chế dịch vụ như các hạn chế chuyển mạng

Các giao diện:

Vai trò của các nút khác nhau của mạng chỉ được định nghĩa thông qua các giao diện khác nhau Các giao diện này được định nghĩa chặt chẽ để nhà sản xuất có thể kết nối các phần cứng khác nhau

Giao diện Uu là giao diện vô tuyến được định nghĩa cho UMTS Giao diện này nằm giữa nút B và đầu cuối

Giao diện Iu kết nối CN và UTRAN Nó bao gồm ba phần, Iu-ps cho miền chuyển mạch gói, Iu-cs cho miền chuyển mạch kênh và IuBC cho miền quảng bá CN có thể kết nối đến nhiều UTRAN cho cả giao diện Iu-cs và Iu-ps Nhưng một UTRAN chỉ có thể kết nối đến một điểm truy nhập CN

1.3.2 Kiến trúc WCDMA UMTS Release 4

Điểm khác biệt chủ yếu của phát hành 3GPP Release 4 so với phát hành 3GPP Release 99 là mạng lõi trong phát hành 3GPP Release 4 sử dụng kiến trúc phân bố

Iub

Iu r

Hình 1.4:Kiến trúc mạng phân bố của phát hành 3GPP Release 4

Trong kiến trúc phân bố ở phát hành này, phần báo hiệu và lưu lượng của chuyển mạch kênh được tách hai tuyến riêng biệt Phần chuyển mạch kênh giống như trong phát hành 3GPP Release 99 Các phần tử MSC và GMSC được tách thành hai thành phần sau:

MSC: Được chia thành các thành phần sau:

 MSC Server: Chứa tất cả các phần mềm điều khiển cuộc gọi và quản lý

di động có ở một MSC tiêu chuẩn MSC Server và GMSC Server kết nối với MGW bằng giao thức MEGACO Giao thức điều khiển cuộc gọi giữa MSC Server và GMSC Server là giao thức BICC

 MGW (Cổng đa phương tiện): Chứa ma trận chuyển mạch hoạt động

dưới sự điều khiển của phần mềm tại MSC Server (Softswich) Việc tách MSC thành hai thành phần còn cho phép chuyển đổi tốc độ sang 64 Kbps chỉ cần thực hiện ở giao diện MGW với mạng ngoài mà không cần thực hiện trong mạng lõi của UMTS

GMSC: Thành phần này cũng được chia thành hai thành phần là GMSC

Server và MGW, GMSC Server có chức năng tương tự như MSC Server Như vậy, ta có thể nói rằng trong phát hành này tồn tại hai đường trục cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói Ngoài ra trong môi trường mạng lõi thì đều sử dụng giao thức IP và ATM, và trong đó UMTS được sử dụng báo hiệu số 7 (SS7)

1.3.3 Kiến trúc WCDMA UMTS Release 5 và 6

Bước phát triển tiếp theo của UMTS là đưa ra kiến trúc mạng đa phương tiện IP (hình 1.5) Bước phát triển này thể hiện sự thay đổi toàn bộ mô hình cuộc gọi Ở đây cả tiếng và số liệu được xử lý giống nhau trên toàn bộ đường truyền từ đầu cuối của người

sử dụng đến nơi nhận cuối cùng Có thể coi kiến trúc này là sự hội tụ toàn diện của tiếng

và số liệu

Hình 1.5: Kiến trúc mạng 3GPP R5 và R6

Điểm mới của R5 và R6 là nó đưa ra một miền mới được gọi là phân hệ đa phương tiện IP (IMS: IP Multimedia Subsystem) Đây là một miền mạng IP được thiết kế

để hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực IP Từ hình 1.5 ta thấy tiếng và số liệu không cần các giao diện cách biệt; chỉ có một giao diện Iu duy nhất mang tất cả phương tiện Trong mạng lõi giao diện này kết cuối tại SGSN và không có MGW riêng

Phân hệ đa phương tiện IP (IMS) chứa các phần tử sau: Chức năng điều khiển trạng thái kết nối (CSCF: Connection State Control Function), Chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF: Multimedia Resource Function), chức năng điều khiển cổng các phương tiện (MGCF: Media Gateway Control Function), Cổng báo hiệu truyền tải (T-SGW: Transport Signalling Gateway) và Cổng báo hiệu chuyển mạng (R-SGW: Roaming Signalling Gateway)

Một nét quan trọng của kiến trúc toàn IP là thiết bị của người sử dụng được tăng cường rất nhiều Nhiều phần mềm được cài đặt ở UE Trong thực tế, UE hỗ trợ giao thức

khởi đầu phiên (SIP: Session Initiation Protocol) UE trở thành một tác nhân của người sử

dụng SIP Như vậy, UE có khả năng điều khiển các dịch vụ lớn hơn trước rất nhiều

CSCF quản lý việc thiết lập , duy trì và giải phóng các phiên đa phương tiện đến

và từ người sử dụng Nó bao gồm các chức năng như: phiên dịch và định tuyến CSCF hoạt động như một đại diện Server /hộ tịch viên

SGSN và GGSN là các phiên bản tăng cường của các nút được sử dụng ở GPRS

và UMTS R3 và R4 Điểm khác nhau duy nhất là ở chỗ các nút này không chỉ hỗ trợ dịch

vụ số liệu gói mà cả dịch vụ chuyển mạch kênh (tiếng chẳng hạn) Vì thế cần hỗ trợ các khả năng chất lượng dịch vụ (QoS) hoặc bên trong SGSN và GGSN hoặc ít nhất ở các Router kết nối trực tiếp với chúng

Chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF)là chức năng lập cầu hội nghi được

sử dụng để hỗ trợ các tính năng như tổ chức cuộc gọi nhiều phía và dịch vụ hội nghị

Cổng báo hiệu truyền tải (T-SGW) là một cổng báo hiệu SS7 để đảm bảo tương tác SS7 với các mạng tiêu chuẩn ngoài như PSTN T-SGW hỗ trợ các giao thức Sigtran

Cổng báo hiệu chuyển mạng (R-SGW) là một nút đảm bảo tương tác báo hiệu với các mạng di động hiện có sử dụng SS7 tiêu chuẩn Trong nhiều trường hợp T-SGW và R-SGW cùng tồn tại trên cùng một nền tảng

MGW thực hiện tương tác với các mạng ngoài ở mức đường truyền đa phương tiện MGW ở kiến trúc mạng của UMTS R5 có chức năng giống như ở R4 MGW được điều khiển bởi Chức năng cổng điều khiển các phương tiện (MGCF) Giao thức điều khiển giữa các thực thể này là ITU-T H.248

MGCF cũng liên lạc với CSCF Giao thức được chọn cho giao diện này là SIP Tuy nhiên có thể nhiều nhà khai thác vẫn sử dụng nó kết hợp với các miền chuyển mạch kênh trong R3 và R4 Điều này cho phép chuyển đồi dần dần từ các phiên bản R3

và R4 sang R5 Một số các cuộc gọi thoại có thể vẫn sử dụng miền CS một số các dịch vụ khác chẳng hạn video có thể được thực hiện qua R5 IMS Cấu hình lai ghép được thể hiện trên hình 1.6

Hình 1.6: Chuyển đổi dần từ R4 sang R5

1.4 Cấu hình địa lý của hệ thống WCDMA UMTS

Do tính chất di động của thuê bao di động nên mạng di động phải được tổ chức theo một cấu trúc địa lý nhất định để mạng có thể theo dõi được vị trí của thuê bao

1.4.1 Phân chia theo vùng mạng

Trong một quốc gia có thể có nhiều vùng mạng viễn thông, việc gọi vào một vùng mạng nào đó phải được thực hiện thông qua tổng đài cổng Các vùng mạng di động 3G

được đại diện bằng tổng đài cổng GMSC hoặc GGSN Tất cả các cuộc gọi đến một mạng

di động từ một mạng khác đều được định tuyến đến GMSC hoặc GGSN Tổng đài này làm việc như một tổng đài trung kế vào cho mạng 3G Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi

để định tuyến cuộc gọi kết cuối ở trạm di động GMSC/GGSN cho phép hệ thống định

tuyến các cuộc gọi vào từ mạng ngoài đến nơi nhận cuối cùng: các trạm di động bị gọi

1.4.2 Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR và SGSN

Một mạng thông tin di động được phân chia thành nhiều vùng nhỏ hơn, mỗi vùng nhỏ này được phục vụ bởi một MSC/VLR (hình 1.16a) hay SGSN (1.16b) Ta gọi đây là vùng phục vụ của MSC/VLR hay SGSN

Hình 1.7: Phân chia mạng thành các vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN

Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được nối đến MSC đang phục vụ thuê bao di động cần gọi Ở mỗi vùng phục vụ MSC/VLR thông tin về thuê bao được ghi lại tạm thời ở VLR Thông tin này bao gồm hai loại:

• Thông tin về đăng ký và các dịch vụ của thuê bao

• Thông tin về vị trí của thuê bao (thuê bao đang ở vùng định vị hoặc vùng định tuyến nào)

1.4.3 Phân chia theo vùng định vị và vùng định tuyến

Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị: LA (Location Area) (hình 1.8a) Mỗi vùng phục vụ của SGSN được chia thành các vùng định tuyến

Hình 1.8: Phân chia vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN thành các vùng

định vị (LA: Location Area) và định tuyến (RA: Routing Area)

Vùng định vị (hay vùng định tuyến là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR (hay SGSN) mà ở đó một trạm di động có thể chuyển động tự do và không cần cập nhật thông tin về vị trí cho MSC/VLR (hay SGSN) quản lý vị trí này Có thể nói vùng định vị (hay vùng định tuyến) là vị trí cụ thể nhất của trạm di động mà mạng cần biết để định tuyến cho một cuộc gọi đến nó Ở vùng định vị này thông báo tìm sẽ được phát quảng bá để tìm thuê bao di động bị gọi Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị (LAI: Location Area Identity) hay nhận dạng vùng định tuyến (RAI Routing Area Identity) Vùng định vị (hay vùng định tuyến) có thể bao gồm một số ô và thuộc một hay nhiều RNC, nhưng chỉ thuộc một MSC (hay một SGSN)

1.4.4 Phân chia theo ô

Vùng định vị hay vùng định tuyến được chia thành một số ô (hình 1.9)

Hình 1.9: Phân chia LA và RA

Ô là một vùng phủ vô tuyến được mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI: Cell Global Identity) Trạm di động nhận dạng ô bằng mã nhận dạng trạm gốc (BSIC: Base Station Identity Code) Vùng phủ của các ô thường được mô phỏng bằng hình lục giác để tiện cho việc tính toán thiết kế

từ phát xạ của nhiều hơn ba anten Trong thực tế mẫu ô có thể rất đa dạng tùy vào địa hình cần phủ sóng Tuy nhiên các mẫu ô như trên hình 1.10 thường được sử dụng để thiết

kế cho sơ đồ phủ sóng chuẩn

1.4.6 Tổng kết phân chia vùng địa lý trong các hệ thống thông tin di động 3G

Trong các kiến trúc mạng bao gồm cả miền chuyển mạch kênh và miền chuyển mạch gói, vùng phục mạng không chỉ được phân chia thành các vùng định vị (LA) mà còn được phân chia thành các vùng định tuyến (RA: Routing Area) Các vùng định vị

Các vùng định tuyến (RA: Routing Area) là các thực thể của miền PS Mạng lõi PS sử dụng RA để tìm gọi Nhận dạng thuê bao P-TMSI (Packet- Temporary Mobile Subsscriber Identity: nhận dạng thuê bao di động gói tạm thời) là duy nhất trong một RA

Trong mạng truy nhập vô tuyến, RA lại được chia tiếp thành các vùng đăng ký UTRAN (URA: UTRAN Registration Area) Tìm gọi khởi xướng UTRAN sử dụng URA khi kênh báo hiệu đầu cuối đã được thiết lập URA không thể nhìn thấy được ở bên ngoài UTRAN

Quan hệ giữa các vùng được phân cấp như cho ở hình 1.11 (ô không được thể hiện) LA thuộc 3G MSC và RA thuộc 3G SGSN URA thuộc RNC Theo dõi vị trí theo URA và ô trong UTRAN được thực hiện khi có kết nối RRC (Radio Resource Control: điều khiển tài nguyên vô tuyến) cho kênh báo hiệu đầu cuối Nếu không có kết nối RRC, 3G SGSN thực hiện tìm gọi và cập nhật thông tin vị trí được thực hiện theo RA

Hình 1.11: Các khái niệm phân chia vùng địa lý trong 3G WCDMA UMTS Kết luận chương

Chương này đã cho ta cái nhìn tổng quát về hệ thống thông tin di động WCDMA

và cấu hình địa lý Phần sau, luận văn sẽ đưa ra những thông tin cơ bản nhất về hệ thống

đa sóng mang và những ưu nhược điểm của nó

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ĐA SÓNG

MANG

Mở đầu chương

Chương này sẽ đưa ra những lý thuyết cơ bản nhất về giải pháp đa sóng mang và những

ưu điểm nhược điểm của giải pháp này Những thuật toán và các công thức tính toán cũng được đưa ra để có cái nhìn khoa học nhất về giải pháp

2.1.Giới thiệu chung

Đa sóng mang là dùng nhiều sóng mang (từ hai trở lên) cùng một thời điểm

Ví dụ: Mạng VNP sử dụng 3 sóng mang trong 1 sector đối với những trạm lưu lượng lớn với cấu hình 3/3/3

Cụ thể: Sóng mang thứ 1 (F1): downlink là: 2155 – 2160, uplink là: 1965 – 1970

Sóng mang thứ 2 (F2): downlink là: 2160 – 2165, uplink là: 1970 – 1975

Sóng mang thứ 3 (F3): downlink là: 2165 – 2170, uplink là: 1975 – 1980

Khi triển khai tính năng MultiCarrier trong mạng WCDMA thì yếu tố quan trọng nhất là chiến lược sử dụng như thế để việc triển khai MultiCarrier đạt hiệu quả cao nhất Đối với nhà mạng là các yếu tố như thu hút thêm được nhiều thuê bao, lưu lượng tăng, chất lượng mạng đảm bảo Đối với người dùng là sự hài lòng về chất lượng mạng Đó chính là sự phân bố về lưu lượng, sự chia tải giữa khác tần số với nhau khi triển khai tính năng MultiCarrier Xuyên suốt toàn bộ là quá trình của thuê bao từchế độ Idle đến quá trình trình truy nhập và cuối cùng là quá trình Connected Tương đương với 5 tính năng

để triển khai MultiCarrier là

+ Cell Selection and Reselection

+ Inter-frequency Load Sharing

+ Inter-frequency Handover

+ Lựa chọn serving Cell HS-DSCH và thay đổi cell HS-DSCH

Tính năng di động trong hệ thống WCDMA cho phép thuê bao với các trạng thái

tần số bao giờ cũng dễ dàng hơn khi chọn giữa các tần số khác nhau Lý do chọn tại tần

số bao gồm các yếu tố như vùng phủ, khả năng phục vụ cũng như các dịch vụ mà tần số

đó thể cung cấp Để việc phân bố tốt UE giữa các tần số trong trạng thái connectedthì việc điều khiển UE ở chế độ Idle là rất cần thiết, Thuật toán chọn lựa cell được sử dụng

để UE chọn đúng tần số sẽ tránh cho việc mất dịch vụ khi chuyển sang chế độ connected Trong trạng thái connected, các thuật toán về inter frequency load sẽ chia sẻ tài nguyên, cân bằng tải giữa các tần số được hợp lý Và thật toán inter frequency handover sẽ đảm bảo tính liên tục cho thuê bao khi di chuyển do liên quan đến yếu tố về vùng phủ

2.2.Cell Selection and Reselection – Lựa chọn và tái lựa chọn cell

Trong hệ thống 3G ở chế độ Idle, thiết bị đầu cuối sẽ thực hiện lựa chọn lại giữa các tần số WCDMA và giữa WCDMA với GSM dựa trên mức thu tín hiệu của serving cell và neighor cell Đối với WCDMA là các giá trị CPICH Ec/N0 hoặc RSCP, đối với GSM là cường độ tín hiệu RSSI Thiết bị đầu cuối chỉ được cho phép lựa chọn cell UMTS hoặc GSM khi mức chất lượng trung bình hoặc mức tín hiệu trung bình đạt đến ngưỡng nhỏ nhất Mức ngưỡng nhỏ nhất của tín hiệu thu đảm bảo rằng mạng có thể nhận được thông tin về việc lựa chọn lại cell phát đi từ thiết bị đầu cuối Điều này cũng tính đến mức công suất phát tối đa của thiết bị đầu cuối được cho phép khi truy cập cellvà mức công suất phát tần số vô tuyến tối đa mà thiết bị đầu cuối có thể phát

2.2.1.Phân loại lựa chọn lại Cell

Trong hệ thống WCDMA việc lựa chọn lại cell được chia thành 3 nhóm

• Intra Frequency ( f1,f1): Là việc lựa chọn lại cell WCDMA trong trường hợp các cell đó cùng một tần số

• Inter Frequency (f1,f2) : Là việc lựa chọn lại cell WCDMA trong trường hợp các cell đó có tần số khác nhau

• Inter – RAT: Là việc lựa chọn lại cell trong trường hợp các cell đó thuộc hai hệ thống vô tuyến khác nhau Trong trường hợp này là giữa WCDMA và GSM

Thứ tự ưu tiên việc lựa chọn lại cell là do quy hoạch của nhà mạng quyếtđịnh Hiện nay tại Việt Nam các nhà mạng đi lên 3G từ GSM đã sử dụng cả ba tần số được cấp phép nên lựa chọn lại cell sẽ xảy ra cả bai trường hợp là Intra frequency, Inter frequency vàInter-RAT Trong đó mục tiêu là muốn thuê bao nắm giữ 3G càng lâu càng tốt nên sẽ

ưu tiên cho Intra Frequency và Inter frequency hơn cả

2.2.2.Thủ tục các phép đo

Các thủ tục này cho phép thiết bị đầu cuối(UE) báo cáo đến mạng các kết quả đo được Từ đó chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến sẽ đưa ra quyết định chính xác để duy trì chất lượng dịch vụ có thể chấp nhận được đến UE Mạng sẽ cấu hình các phép đo này để cung cấp đến UE các đối tượng được đo như các cell, các kênh vận chuyển, các kênh vật lý, các chuẩn được sử dụng như chu kỳ đo, các sự kiện được khởi tạo cũng như loại bỏ Cấu hình này được thực hiện bởi thông điệp điều khiển đo Báo cáo các phép đo được phân loại thành các nhóm sau

• Các phép đo Intra Frequency UE đo các kênh vật lý theo đường xuống của các cell có cùng tần số Các phép đo đó bao gồm

- Ec/Io của kênh P-CPICH

- Suy hao theo đường xuống Đó là sự chênh lệch giữa công suất phát và công suất thu trên kênh CPICH Công suất phát CPICH được quảng bá bởi mạng

- Công suất mã tín hiệu thu theo đường xuống (RSCP) của kênh P-CPICH

- Đo thời gian khác nhau giữa các khung của các cell

• Các phép đo Inter Frequency Đo trên kênh đường xuống của cell với một tần

số khác Các giá trị đo khác cũng giống như Intra Frequency

• Các phép đo Inter-RAT từ đó có thể đưa ra yêu cầu thực hiện chuyển giao Inter-RAT Các giá trị đo trong GSM bao gồm cường độ tín hiệu RSSI, BSIC, giá trị định thời…

• Các phép đo về chất lượng Gồm các chỉ số về chất lượng theo đường xuống giống như tỷ lệ lỗi khối của kênh vận chuyển

• Các phép đo trong chính UE như công suất phát của UE, giá trị định thời…

2.2.3.Quy tắc S – Dành cho lựa chọn lại Cell

Khi thuê bao bắt đầu đăng nhập vào mạngsẽ sử dụng một trong hai thủ tục sau đây

để tìm cell

• Chọn cell lần đầu Thủ tục này không cần yêu cầu phải biết các tần số nào trong mạng UE sẽ quét tất cả các tần số trong dải của WCDMA để tìm một cell thích hợp Trên mỗi sóng mang UE chỉ cần tìm cell mạnh nhất Khi có cell thích hợp

UE có thể lựa chọnđể đăng nhập vào mạng

• Chọn cell theo thông tin đã lưu trữ sẵn Thủ tục này yêu cầu phải có sẵn thông tin lưa trữ về cell nhưcác tần số, các thông số về cell, scrambling code từ các phép đo trước đó (trước khi mà UE rời mạng) Một UE sẽ chỉ tìm thấy một cell thích hợp

mà UE có thể chọn Nếu không tìm thấy UE sẽ dùng thủ tục thứ nhất để tìm cell

UE sẽ chọn được cell nếu thỏa mãn quy tắc S sau đây

Trong đó

Squal= CPICH_EcNo – Qqualmin

Srxlev= CPICH_RSCP – Qrxlevmin – Pcompensation

Pcompensation=max(UE_TXPWR_MAX_RACH – P_MAX,0)

2.2.4.Quy tắc R – Dành cho tái lựa chọn lại cell

Thủ tục tái lựa chọn cell là thủ tục tìm cell tốt nhất để MS có thể chọn Ở chế độ rỗi UE luôn thực hiện các phép đo đó sau khi UE đã hoàn thành việc chọn cell (cell đầu tiên đã được chọn) Mục đích của việc chọn lại là đảm bảo UE luôn vào những cell có chất lượng tốt UE sẽ thực hiện việc tái lựa chọn cell nếu thỏa mãn quy tắc R dưới đây

Srxlev >0andSqual > 0

Quy tắc tính toán tái lựa chọn cell trên đây được áp dụng cho UE ở chế độ IDLE UE sẽ

đo ở tất cả các tần số Intra frequency, Inter frequency, Inter-RAT có trong thông tin hệ thống Sau đó UE sử dụng Squal để so sánh

• Nếu Squal <= Sintrasearch UE thực hiện phép đo intra-frequency

• Nếu Squal <= Sintersearch UE thực hiện phép đo inter-frequency

• Nếu Squal <= SsearchRAT UE sẽ thực hiện đo chất lượng của cell neighbour inter-RAT

Theo mong muốn của nhà khai thác các giá trị trên được đặt phải thoả mãn điều kiện Sintrasearch > Sintersearch > Ssearch-RAT

Để thỏa mãn yêu cầu UE sẽ ưu tiên chọn cell có cùng tần số trước sau đó mới đến tần số khác và cuối cùng là chọn cell của mạng GSM

R(Serving) = Qqualmeas (s) + Qhyst(s)R(neighbor) = Qqualmeas (n) – Qoffset2sn

Ví dụ về tái lựa chọn cell intra frequyency

Hình 2.2: Tái lựa chọn intra frequency cell

Sơ đồ đồ tái lựa chọn Inter-RAT cell

Hình 2.3:Sơ đồ lựa chọn cell từ 3G sang 2G

Treselection

UE perform cell reselection

UE start measurements Squalmin

Squalmin + Ssearch

• Bước 1:

UE bắt đầu thực hiện các phép đo GSM khi thoả mãn điều kiện sau:

Squal= Ec/Io – Qqualmin<Ssearch-RAT

• Bước 2 Áp dụng quy tắc R ta so sánh

Serving cell WCDMA :Rs = RSCP+ Qhyst1s

GSM cell: Rn = Rxlev(n)GSM – Qoffset1n

• Bước 3: Nếu Rn(GSM) > Rs(WCDMA) và Rxlev >Qrxlevmin

thì UE sẽ reselection sang cell GSM

2.2.5.Chiến thuật camping

Một chiến thuật camping tốt là cơ sở cho sự phân bố lưu lượng, dịch vụ giữa các sóng mang Chiến thuật camping trong idle mode được chia thành phân cực và không phân cực

2.2.5.1 Camping không phân cực

Bằng cách setting tham số ở idle mode Qoffset2sn bằng 0 cho quan hệ

inter-frequency, UE sẽ camping vào sóng mang có Ec/No tốt nhất ( tải ít nhất) sử dụng luật đo đạc và xếp hạng theo các bản tin đo ở idle mode

Hình 2.4: Tham số qOffset2Sn trong chế độ camping không phân cực

Với chế độ camping không phân cực, UE sẽ camping vào 2 sóng mang xấp xỉ nhau Một khi tải ở một sóng mang tăng lên, thì sóng mang còn lại sẽ thu hút các UE để camping, điều này là do sóng mang ít tải sẽ có Ec/No tốt hơn Các UE ở connected mode

sẽ ở sóng mang tương ứng và tuân theo luật mobility từ các tham số giám sát chất lượng ( Event 2D, Event 6D)

Chế độ camping không phân cực phù hợp với chiến thuật phân bố dịch vụ R99 và HSPA trên các sóng mang như nhau

2.2.5.2 Camping có phân cực

Bằng cách phân bố UE phân cực trên một sóng mang nhất định, lưu lượng được thiết lập trên sóng mang đó sẽ là nhiều hơn Chế độ phân cực có thể đạt được bằng 2 cách khác nhau, một là sử dụng tham số qOffset2Sn như đã mô tả ở trên, cách khác là dùng các tham số HCS

Hình 2.5: Tham số qOffset2Sn trong chế độ camping phân cực

Bằng cách đặt tham số qOffset2sn là -6 cho quan hệ neighbor từ F1 sang F2, và +6 từ F2 sang F1, thuê bao idle mode sẽ phân cực sang F2 khi camping Giá trị lớn nhất của tham

số này là -50 và +50 có thể được dùng khi tất cả UE được phân cực sang F2 mà không quan tâm tới tải Điều này sẽ tạo nên một sóng mang HSDPA không có R99, cải thiện chất lượng HSDPA

Cách đặt tham số này phù hợp với các mạng có tải lưu lượng nhỏ, và muốn ưu tiên cho user trải nghiệm chất lượng HSDPA tốt nhất khi phần lớn camping sẽ trên sóng mang R99

2.2.6.Bảng giải thích các giá trị tham số

Bảng 2.1: Các tham số của quy tắc tái lựa chọn cell

thỏa mãn điều kiện chọn và chọn lại của UE

mãn điều kiện chọn và chọn lại của UE

UE_TXPWR_MAX_RA

CH – P_MAX

Mức công suất phát lớn nhất trên kênh RACH

Qhyst (s) Giá trị dịch chuyển của Serving cell

Qoffset2sn Giá trị bù giữa Serving cell và Neighbour cell

Sintrasearch Mức ngưỡng của UE để kích hoạt lựa chọn lại cell intra

frequency

Sintersearch Mức ngưỡng của UE để kích hoạt lựa chọn lại cell inter

frequency

Treselection Giá trị định thời lựa chọn lại cell của UE(Cell được lựa

chọn lại phảiduy trì các điều kiện thoả mãn trong một giá trị định thời gọi là Treselection)

2.3.Inter-frequency Load Sharing

2.3.1 Load Sharing

Load Sharing nâng cao hiệu năng của mạng truy nhập vô tuyến RAN bằng cách gộp các tài nguyên từ các phần khác nhau của mạng WCDMA Có 2 loại Load Sharing trong WCDMA RAN:

- Inter-Frequency Load Sharing: chuyển tiếp lưu lượng đến (CS & PS) từ cell có tải lớn trong một tần số WCDMA sang một tần số WCDMA khác có tải nhỏ hơn

- Directed Retry to GSM: thực hiện chuyển tiếp lưu lượng (chỉ có CS)từ WCDMA RAN sang GSM RAN có cùng một vị trí hay cùng vùng phủ sóng

Hình 2.6: Inter-Frequency Load Sharing và Directed Retry to GSM

Inter-Frequency Load Sharing

Inter-Frequency Load Sharing: chuyển tiếp lưu lượng đến (CS & PS) từ cell có tải lớn trong một tần số WCDMA sang một tần số WCDMA khác có tải nhỏ hơn Inter-Frequency Load Sharing cung cấp những lợi ích dưới đây cho việc triển khai sóng mang thứ hai:

- Cung cấp hiệu quả kết nối cao hơn, có nghĩa là tăng khả năng của các cell WCDMA riêng lẻ trong việc thích ứng với những biến động tạm thời của lưu lượng

- Loại bỏ bất kỳ sự mất cân bằng tải dài hạn nào giữa các tần số khác nhau