Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập lớn thông tin di động relay technology in lte advanced
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I - - BÀI TẬP LỚN THÔNG TIN DI ĐỘNG Đề tài : Relay Technology in LTE-Advanced Giảng viên hướng dẫn : Lớp : Ts Nguyễn Việt Hùng D11VT5 Hà Nội 11/2014 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED MỤC LỤC BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU .6 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MẠNG DI ĐỘNG LTE-ADVANCED 1.1 Tổng quan LTE-Advanced 1.2 Kiến trúc mạng LTE-Advanced .8 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ RELAY TRONG MẠNG LTE - ADVANCED .14 2.1 Sự cần thiết công nghệ Relay với LTE - Advanced .15 2.2 Cơ LTE - Advanced Relay 15 2.3 LTE-A Relay song công đầy đủ song công nửa 18 2.4 Phân loại LTE-A Relay 18 2.4.1 Phân loại chung 18 2.4.2 Phân loại Relay LTE-A .20 2.5 Các vấn đề liên quan tới triển khai mạng LTE-A 21 2.5.1 Thủ tục khởi dộng trạm chuyển tiếp LTE-A Relay .21 2.5.2 Thủ tục UE liên kết 22 2.5.3 Thủ tục chuyển giao 22 2.5.3.1 Chuyển giao từ trạm Relay đến trạm gốc 22 2.5.3.2 Chuyển giao từ eNodeB tới trạm Relay 22 2.6 Các ưu điểm nhược điểm việc sử dụng trạm Relay 23 2.7 Truy nhập vô tuyến cho trạm chuyển tiếp Relay 24 2.7.1 Cấu hình khung vô tuyến cho trạm Relay .24 2.7.2 Giao thức vô tuyến cho trạm chuyển tiếp Relay 24 2.8 Kiến trúc mạng cho trạm Relay 24 2.9 Kết luận chương .25 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU HOẠT ĐỘNG CỦA RELAY TRONG MẠNG LTE - ADVANCED 26 Nhóm 5_D11VT5 Page RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED 3.1 Một số đặc điểm trạm Relay .26 3.1.1 Dựa tiêu chí kỹ thuật 26 3.1.1.1 Trạm Relay RA and RF ( Relay amlify and forward) 26 3.1.1.2 Trạm Relay RD and RF( Relay Decode andf forward) .26 3.1.2 Dựa sở hạ tầng .27 3.1.2.1 Fixed Relay Station 27 3.1.2.2 Trạm chuyển tiếp tạm thời ( Nomadic Relay Station) .27 3.1.2.3 Trạm chuyển tiếp di động (Mobile Relay Station) .28 3.2 Phương án sử dụng Relay mạng LTE - Advanced 29 3.2.1 Đối với khu vực nông thôn 29 3.2.2 Khu vực đô thị .29 3.2.3 Điểm chết 30 3.2.4 Điểm nóng tòa nhà 30 3.3 Kết luận chương 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 Nhóm 5_D11VT5 Page RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT LTE Long – Term Evolution LTE-A LTE - Advanced E-UTRAN Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network PDCP Packet Data Convergence Protocol S-GW Service – Gateway MAC Media Access Control PHY Physical Layer Specifications RRC Radio Resource Control MIMO Multi Input Multi Output OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing UE User Equipment BS Base Station RN Relay Node SAE Service Architecture Evolution P-GW Packet-Gateway MME Mobility Management Entity RAN Radio Access Network SINR Signal to Interference plus Noise Ratio Nhóm 5_D11VT5 Page RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1:Các phần tử mạng lõi Hình 2: Giao diện truy nhập kiến trúc E-UTRAN 10 Hình 3: Kết hợp sóng mang LTE-Advanced 13 Hình 4: Mô hình trạm chuyển tiếp 14 Hình 5: Relay sử dụng để tang mật độ phủ .16 Hình 6: Relay sử dụng cho mở rộng vùng phủ 17 Hình LTE Relay coverage extension - extending coverage 17 Hình Relay sử dụng để cung cấp mạng roll-out nhanh chóng 18 Hình Các đặc điểm loại relay theo tiêu chuẩn LTE-A 21 Hình 10:Kiến trúc mạng vô tuyến sử dụng công nghệ relay loại 25 Hình 11: Trạm Relay cố định 27 Hình 12 Trạm Relay tạm thời 28 Hình 13 Trạm Relay tạm thời 28 Hình 14: Triển khai Relay với vùng mạng nông thôn 29 Hình 15: Triển khai mạng với vùng mạng đô thị 30 Hình 16: Triển khai mạng Relay với vùng mạng với điểm chết 30 Hình 17: Triển khai Relay với vùng mạng có điểm nóng 31 Nhóm 5_D11VT5 Page RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED LỜI NÓI ĐẦU Thông tin di động ngày trở thành lĩnh vực phát triển mạnh mẽ, đóng vai trò vô quan trọng hệ thống thông tin toàn cầu tạo khoản lợi nhuận to lớn cho nhà khai thác Sự phát triển mạnh mẽ thị trường viễn thông di động thúc đẩysự nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin di động tương lai Mặc dù hệ thống thông tin di động thứ (3G) triển khai lắp đặt nhiều nơi giới nhà khai thác viễn thông lớn giới tiến hành nghiên cứu, triển khai thử nghiệm chuẩn hóa mạng thông tin di động hệ thứ (4G) Công nghệ 4G mang lại tiện ích vượt trội so với 3G tốc độ hay phục vụ người dùng lúc, nơi, kể di chuyển với tốc độ cao … LTE(Long - Term Evolution) tiêu chuẩn hóa 3GPP (Dự án hợp tác tổ chức hệ mạng thứ 3) đạt thành tựu quan trọng, bước chuẩn bị tốt để lên 4G Những thay đổi 3GPP khắc phục hạn chế đặc điểm kĩ thuật hệ mạng trước Từ cuối năm 2009 thông tin di động LTE triển khai rộng khắp, bước nhảy GSM UMTS Với đích tới nâng cao tốc độ liệu, hỗ trợ dịch vụ tiên tiến ứng dụng khác lên tới 100 Mbps cho kịch truyền sóng khó 1Gbps cho kịch thấp Trong suốt năm 2009, 3GPP nghiên cứu để đưa cải tiến cần thiết giúp LTE đáp ứng yêu cầu từ IMT - Advanced Relay công nghệ đưa đáp ứng cho cải tiến IMT Relay (hay gọi công nghệ chuyển tiếp) công nghệ đề xuất cho hệ thống 4G LTE - Advanced Mục đích Relay LTE nâng cao vùng phủ sóng chất lượng tín hiệu Ý tưởng Relay với Relay LTE – Advanced xem xét để đảm bảo hiệu suất tối ưu – khả đáp ứng nhu cầu người dùng đảm bảo OPEX (Operational Expenses – Nhóm 5_D11VT5 Page RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED Chi phí hoạt động) giới hạn cho phép Với hạn chế thời gian trình độ học vấn, tiểu luận đưa hoạt động hệ thống mạng LTE - Advanced, tìm hiểu công nghệ chuyển tiếp LTE, vấn đề giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ, đáp ứng nhu cầu người dùng chi phí hoạt động phù hợp Nội dung tiểu luận gồm chương: Chương : Tổng quan hệ thống mạng di động LTE-Advance Chương : Giới thiệu công nghệ Relay mạng LTE-Advance Ở chương này, tìm hiểu cần thiết sử dụng công nghệ Relay cho công nghệ LTE - Advanced Tìm hiểu Relay in LTE - Advanced, loại Relay đặc điểm chúng Chương : Nghiên cứu hoạt động Relay LTE – Advanced Ở chương cuối trình bày chi tiết cách thức hoạt động trạm Relay giải pháp đưa để cải thiện tốc độ liệu khả đáp ứng dịch vụ mạng LTE - Advanced Dù cố gắng để hoàn thành tiểu luận kiến thức hạn hẹp nên không tránh khỏi thiếu sót Chúng mong nhận góp ý thầy bạn để giúp hoàn thành tiểu luận tốt Chúng xin chân thành cảm ơn Nhóm sinh viên thực Nhóm 5_D11VT5 Page RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MẠNG DI ĐỘNG LTEADVANCED 1.1 Tổng quan LTE-Advanced LTE-Advance (Long Term Evolution – Advanced) chuẩn truyền thông di động, thức trở thành ứng cử viên cho hệ thống thông tin di động 4G vào cuối năm 2009, phê duyệt ITU hoàn thành 3GPP (3rd Generation Partnership Project) vào tháng năm 2011 LTE-Advance, tên gọi nó, thực chất phiên nâng cấp mở rộng LTE,khắc phục hạn chế LTE nhằm hướng đến đáp ứng vượt so với yêu cầu IMT – Advanced Một số yêu cầu then chốt bao gồm1 : Hỗ trợ độ rộng băng tần lên đến 40MHz Khuyến khích hỗ trợ băng tần rộng ( tối đa đến 100MHz) Hiệu sử dụng phổ tần đỉnh đường xuống 30b/s/Hz (giả sử sử dụng MIMO 8x8) Hiệu dụng phổ tần đỉnh đường xuống 15b/s/Hz (giả sử sử dụng MIMO 4x4) Tốc độ thông thường lý thuyết 1,5 Gb/s 1.2 Kiến trúc mạng LTE-Advanced Đối với hệ thống 4G, giao diện vô tuyến mạng truy nhập vô tuyến mở rộng định nghĩa lại, nhiên kiến trúc mạng lõi EPC lại nhiều thay đổi với kiến trúc SAE tiêu chuẩn hóa Do vậy, chương trình bày kiến trúc E-UTRAN chức định nghĩa cho hệ thống LTE Advanced chức nút chunhs EPC, đưa phát hành 8,9,10 Rohde & Schwarz (2010), LTE-Advanced Technology Introduction white payper, pp – Nhóm 5_D11VT5 Page RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED 1.2.1 Mạng lõi Mạng lõi (được gọi EPC SAE) chịu trách nhiệm điều khiển tổng thể UE thiết lập kênh mang Các nút logic mạng lõi : • Thực thể quản lý di động (MME) • Cổng phục vụ (S-GW) • Cổng mạng liệu gói (P-GW) Ngoài nút trên, EPC có nút logic khác chức khác Home Subscriber Server (HSS) chức điều khiển sách quy luật tính cước (PCRF) Hình 1:Các phần tử mạng lõi Chức nút EPC • Thực thể quản lý di động MME (Mobility Managerment Entity) phần tử điều khiển EPC Thông thường MME server đặt vị trí an toàn nhà khai thác Nó hoạt động mặt điều khiển (Control Plane) không tham gia vào trình truyền liệu UP (User Plane) Các chức MME cấu hình kiến trúc hệ thống sở : An ninh nhận thực Quản lý di động Quản lý hồ sơ thuê bao kết nối dịch vụ • Cổng phục vụ S-GW: Trong cấu hình kiến trúc sở, chức mức cao SGW phận hạ tầng mạng quản lý tập trung nhà khai thác S-GW chịu trách nhiệm cho tài nguyên ấn định chúng dựa yêu cầu MME, P-GW hay PCRF Xem thêm: Nguyễn Phạm Anh Dũng (2013), Thông tin di động, Nxb Bưu điện, tr 499 – 511 Nhóm 5_D11VT5 Page RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED • Cổng mạng liệu gói P-GW : router biên EPS mạng số liệu bên Nó điểm neo di động mức cao hệ thống hoạt động điểm nhập mạng IP UE Nó thực chức mở cổng lưu lượng lọc yêu cầu dịch vụ • HSS: (Home Subcriber Server) lưu giữ số liệu thuê bao cho tất số liệu cố định người sử dụng Nó ghi lại vị trí người sử dụng mức nút điều khiển mạng nơi mà người sử dụng làm khách hàng • PCRF: chức điều khiển sách tính cước tài nguyên phần tử mạng chịu trách nhiệm cho việc điều khiển sách tính cước Nó định xử lý dịch vụ theo QoS cung cấp thông tin cho PCEF (chức thực thi chiến lược tính cước 1.2.2 Mạng truy nhập Phần truy nhập của kiến trúc E-UTRAN bao gồm mạng lưới Nút B phát triển( eNodeBs), cung cấp giao diện vô tuyến với mặt phẳng người sử dụng mặt phẳng điểu khiển kết cuối hướng đến UE Giao diện kết nối eNodeB với gọi giao diện X2, với EPC gọi giao diện S1-MME với S-GW giao diện S1-U mô tả hình Hình 2: Giao diện truy nhập kiến trúc E-UTRAN Các giao thức chạy eNodeBs UE gọi “giao thức AS” Nhóm 5_D11VT5 Page 10 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED Hình Relay sử dụng để cung cấp mạng roll-out nhanh chóng 2.3 LTE-A Relay song công đầy đủ song công nửa Các nút Relay hoạt động theo hai kịch sau: Bán song công : Một hệ thống bán song công cung cấp thông tin liên lạc hai hướng, không lúc - truyền với đa truy nhập theo thời gian (TDMA) LTE-A Relay yêu cầu lịch trình, kế hoạch cẩn thận Nó đỏi hỏi RN phối hợp, phân bổ tài nguyên với UE đường lên eNodeB đường xuống Điều đạt việc sử dụng giải pháp gán trước, với phức tạp - đòi hỏi nhiều xử lý thông minh hơn, giao tiếp linh hoạt tối ưu hóa Song công: Đối với song công, hệ thống truyền nhận lúc Các nút LTE - A Relay thường tần số Các nút Relay nhận tín hiệu, xử lý truyền với tần số trễ nhỏ, trễ nhỏ so sánh với thời gian khung Để đạt song công, phải thiết lập cách ly riêng biệt anten truyền anten nhận tín hiệu Khi xem xét hệ thống song công bán song công cho LTE-A Relay, có đánh đổi khả thực giá nút Relay Hiệu suất thu quan trọng, vấn đề tách biệt anten phía phát phía thu cho phép đồng thời truyền tải tiếp nhận có kênh sử dụng 2.4 Phân loại LTE-A Relay 2.4.1 Phân loại chung Phần đưa số loại LTE-A Relay khác sử dụng Tuy nhiên, trước định nghĩa cá loại trạm Relay, cần tìm điểm khác để phân loại Một đặc điểm quan trọng LTE-A Relay tần số sóng mang Từ ta có phương pháp thực : • Trong băng: Một LTE-A Relay node nói băng kết nối BS nút Relay tần số sóng mang kết nối LTE-A Relay Nhóm 5_D11VT5 Page 18 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED thiết bị người sử dụng Hay nói cách khác, kết nối BS-RN BS-UE tương tự tần số • Ngoài băng : Với LTE-A node băng, RNS, kết nối BS-RN khác tần số sóng mang với kết nối RN-UE Một tính khác, mục đích Relay node, có loại cho đặc điểm Loại 1: Những LTE-A Relay điều khiển cell chúng với phương thức truyền dẫn riêng biệt bao gồm đồng kênh tham chiếu ký hiệu Relay loại xuất với phát hành eNodeN tới phát hành UE Điều đảm bảo tính tương thích ngược Cơ loại LTE-A Relay cung cấp truyền dẫn bán song công băng Ở đây, phân loại thành loại nhỏ khác để chi tiết mục đích • Loại 1.a Loại RNs băng tính tương tự loại 1, chúng truyền dẫn nhận thời gian-song công • Loại 1.b Loại dạng băng Chúng có cô lập anten sử dụng cho liên kết BS-RN liên kết RN-UE Sự cô lập đạt bới khoảng cách anten định hướng kỹ thuật xử lý tín hiệu kỹ thuật số chuyên dụng, cần quan tâm tới giá thành để thực điều Khả thwucj RN dự đoán tương tự femtocell Loại : Loại cell bên mà nhìn có cell Một vài UE phục vụ Relay từ eNodeB không với cell Thông tin điều khiển truyền dẫn từ eNodeB liệu người sử dụng từ LTE-A Relay Nhóm 5_D11VT5 Page 19 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED Bảng 2.1: So sánh loại relay theo chuẩn chung 2.4.2 Phân loại Relay LTE-A Ngoài có cách phân loại khác, cách phân loại dựa tiêu chuẩn sử dụng Relay node mạng LTE-A.6 NTT DOCOMO Technical Journal (2012), Special Arcicles on LTE-Advanced Technology Ongoing Evolution of LTE toward IMT Advanced- Relay Technology in LTE-Advanced, p 30 Nhóm 5_D11VT5 Page 20 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED Hình Các đặc điểm loại relay theo tiêu chuẩn LTE-A • Chuyển tiếp loại 1: Với tên khác Booster hay Repeater Đây dạng chuyển khuếch đại chuyển tiếp tín hiệu (AF) cách khuếch đại tín hiệu vô tuyến đường xuống từ trạm gốc truyền đến UE Với đặc điểm này, loại sử dụng rộng rãi hệ thống thông tin di động 2G 3G Được nghiên cứu để mở rộng vùng phủ khu vực đồi núi cao, khu vực dân cư thưa thót nông thôn Tuy nhiên đồng thời khuếch đại tín hiệu nhiễu liên Cell (inter-cell) tạp âm với tín hiệu mong đợi Điều làm giảm SINR giảm độ lợi, nâng cao thông lượng truyền dẫn • Chuyển tiếp loại 2: Đây kiểu công nghệ chuyển tiếp giải mã chuyển tiếp (DF) cách giải mãi, tiếp giải điều chế tín hiệu tiếp nhận RF đường xuống từ trạm gốc, sau tín hiệu vô tuyến lần mã hóa điều điểu chế lần trước chuyển đến UE Việc xử lý mã hóa/giải mã điều chế/giải điều chế thực trạm Relay Điều làm tăng tỉ số SINR, nhiễu liên Cell tạp âm xử lý không khuếch đại chuyển tiếp Do cao thông lượng tốt với chuyển tiếp loại • Chuyển tiếp loại 3: Cũng loại 2, loại thực giải điều chế giải mã tín hiệu vô tuyến nhận đường xuống từ trạm gốc sau thực xử lý ( mật mã hóa (Cyphering), ghép nối/phân chia/rap lại liệu người dùng Userdata) để truyền lại liệu người dùng giao diện vô tuyến cuối thực mã hóa điều chế đưa đến UE Loại cải thiện loại thông lượng loại bỏ nhiễu liên Cell tiếng ồn 2.5 Các vấn đề liên quan tới triển khai mạng LTE-A 2.5.1 Thủ tục khởi dộng trạm chuyển tiếp LTE-A Relay Khi trạm chuyển tiếp triển khai mạng, tự động gắn vào mạng di động Thủ tục khởi động chia làm giai đoạn Giai đoạn 1: Nút chuyển tiếp Relay tạo kết nối RRC tới trạm gốc eNodeB liên kết với trạm UE để cấu hình khởi tao bắt đầu bật thiết bị Nhóm 5_D11VT5 Page 21 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED Giai đoạn 2: Relay node kết nối BS ( lựa chọn theo tiêu chuẩn nó) Các nút Relay lúc gửi yêu cầu,chỉ số tới BS qua trình thiết lập kết nối với RRC 2.5.2 Thủ tục UE liên kết Có trường hợp liên quan đến phần liên kết Relat node UE Trưởng hợp 1, UE liên kết với Relay node khởi động trường hợp liên kết với BS sau khởi dộng – cần liên kết với trạm Relay sau lựa chọn laij vùng phủ cell trạng thái RRC Idle Trường hợp 1: Thực kết nối logic S1 UE CN thực thiết lấp kết nối RRC, kích hoạt bới nút chuyển tiếp trạm Relay Trường hợp 2: Trong trạng thái mạng LTE idle Tất thủ tục di động LTE trạng thái thực độc lâp với UE 2.5.3 Thủ tục chuyển giao 2.5.3.1 Chuyển giao từ trạm Relay đến trạm gốc Trong RRC- connectes, E-UTRAN định Cell phủ mà UE nên chuyển giao để đảm bảo đường truyền vô tuyến Qua thông số gửi, Relay node định có nên bắt đầu chuyển giao hay không Nếu có, Relay node lựa chọn mục tiêu Cell phủ cho UE Sau đó, Relay gửi tin chuyển tiếp tin X2 hướng tới eNodeB Sau tiếp nhận tin báo cáo nhận ACK yêu cầu chuyển giao, nút chuyển tiếp gửi lệnh chuyển giao tới UE UE sau tách đồng với mục tiêu eNodeB 2.5.3.2 Chuyển giao từ eNodeB tới trạm Relay Trong trường hợp này, thủ tục giống từ eNodeB đến eNodeB khác Nhìn từ phía UE, Relay node giống eNodeB UE thông báo kết đo đạc tới eNodeB eNodeB định chuyển giao tới trạm Relay Sau trạng thái chuyển giao thực hiện, yêu cầu chuyển giao gửi tới trạm Relay thông qua eNodeB Nếu trạm Relay đồng ý UE này, tin chấp nhận gửi tới UE, bắt đầu thực chuyển giao Dữ liệu đường xuống đến eNodeB tới UE chuyển qua trạm Relay Nhóm 5_D11VT5 Page 22 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED 2.6 Các ưu điểm nhược điểm việc sử dụng trạm Relay Ưu điểm • Mục đích việc chuyển tiếp cung cấp tốc độ liệu cao để hỗ trợ dịch vụ liệu cao • Các RN (Relay node) tăng cường thông lượng toàn mạng cách sử dụng hiệu tài nguyên mạng • Các RN giải pháp chi phí triển khai hiệu quả, nhiều nhà điều hành mạng quan tâm • RN mang lại SINR có lợi đáng kể vào liên kết chuyển tiếp thông qua kế hoạch tích hợp vị trí Nó làm giảm hiệu ứng bóng ram cách chọn vị trí tốt cho việc triển khai RN Nhược điểm • Trong Relay, DeNodeB sử dụng vùng tài nguyên vô tuyên chung liên kết: liên kết trực tiếp ,liên kết Relay liên kết truy nhập Hơn nữa, chuyển tiếp băng, liên kết Relay liên kết truy nhập sử dụng chung tài nguyên vô tuyến thông qua sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo thời gian(TMA), làm giảm hiệu suất RN Nó tạo cạnh tranh cao cho tài nguyên vô tuyến có sẵn DeNB, đòi hỏi kỹ thuật lập kế hoạch tài nguyên hiệu • Các Relay node có bán kính vùng phủ nhỏ công suất phát thấp, độ lợi anten thấp tổn hao đường truyền cao theo số mũ Như vậy, số UE kết nối với RN, dẫn đến việc sử dụng không hiệu nguồn tài nguyên cân tải RN trạm sở • Các Relay node cần có tài nguyên vô tuyến đường liên kết tới để kết nối tới DeNodeB • Các Relay node nguyên nhân gây trễ hệ thống trình xử lý tín hiệu trước truyền Inam Ullah (2012), Performance Analysis of LTE-Advanced Relay Node in Public Safety Communication, p 22 Nhóm 5_D11VT5 Page 23 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED 2.7 Truy nhập vô tuyến cho trạm chuyển tiếp Relay 2.7.1 Cấu hình khung vô tuyến cho trạm Relay Một giải pháp đơn giản sử dụng tần số đơn lẻ Multicast/Broadcast (MBSFN), cấu hình khung khung tiếp nhận trạm chuyển tiếp tiếp nhận tín hiệu từ BS Trong phương pháp này,các tín hiệu điểu khiển Relay loại 1/Relay loại đặt nhiều phía trước khung con, chiếm ký tự Trong giải pháp này, UE nhận liệu truyền từ trạm chuyển tiếp khung trạm chuyển tiếp nhận tín hiệu trạm gốc Tại thời điểm giống vậy, UE đo cường độ tín hiệu RF tiếp nhận từ trạm Relay so với tín hiệu tham khảo kí tự phía trước thu nhỏ 2.7.2 Giao thức vô tuyến cho trạm chuyển tiếp Relay Trong công nghệ chuyển tiếp loại 3, trạm chuyển tiếp trang bị giao thức hội tụ gói liệu (PDCP) mật mã nén tiêu đề cho liệu người dùng Giao thức điều khiển kết nối vô tuyến (RLC) điều khiển truyền lại với ARQ Sự trùng hợp/phân khúc/ráp lại cho khối liệu dịch vụ (SDU) trình tự gói tin tiếp nhận Giao thức điều khiển truy nhập trung bình (MAC) cho HARQ sơ đồ liệu người dùng giao thức điều khiển nguồn vô tuyến cho di động, chất lượng dịch vụ (QoS) điều khiển bảo mật Thêm vào quản lý đường kết nối backhaul kết nối truy nhập vô tuyến tần số miêu tả Quản lý việc ghép kênh phân chia theo thời gian TDM yêu cầu hai kết nối việc yêu cầu điều khiển vô tuyến liên kết Điều hoàn tất cung cấp phương pháp cho việc định vị nguồn tài nguyên tới kết nối vô tuyến backhaul 2.8 Kiến trúc mạng cho trạm Relay Trạm Relay (Relay station) phải có chức tương ứng với chức trạm phát sóng gốc, nghiên cứu thực chức điều khiển phương thức truyền tải người dùng giao diện trạm phát sóng gốc trạm Nhóm 5_D11VT5 Page 24 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED chuyển tiếp giao diện trạm chuyển tiếp trạm chuyển mạch thực thể quản lý di động (MME) cổng phục vụ (S-PW)8 Hình 10:Kiến trúc mạng vô tuyến sử dụng công nghệ relay loại 2.9 Kết luận chương Trong chương này, chuyên đề giới thiệu khái quát công nghệ Relay tiêu chuẩn hệ thống LTE - Advanced Cho đến nay,trạm Relay phát triển Repeater để mở rộng vùng phủ cho hệ thống kết nối di động 3G tới vùng đồi núi, vùng dân cư thưa thớt hải đảo xa xôi Trong hệ thống LTE Advanced, công nghệ Relay loại giới thiệu thay repeater (gây nhiễu liên Cell tạp âm) làm tăng tỉ số SINR tăng lên thông lượng truyển dẫn hiệu Các NTT DOCOMO Technical Journal (2012), Special Arcicles on LTE-Advanced Technology Ongoing Evolution of LTE toward IMT Advanced- Relay Technology in LTE-Advanced, p 35 Nhóm 5_D11VT5 Page 25 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED tiêu chuẩn kỹ thuật trạm Relay nghiên cứu phát triển phiên LTE.10 để mở rộng vùng dịch vụ LTE cách hiệu kịp thời, hoàn cảnh nhu cầu dịch vụ người dùng tăng nhanh CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU HOẠT ĐỘNG CỦA RELAY TRONG MẠNG LTE ADVANCED 3.1 Một số đặc điểm trạm Relay9 3.1.1 Dựa tiêu chí kỹ thuật 3.1.1.1 Trạm Relay RA and RF ( Relay amlify and forward) Chuyển tiếp khuếch đại chuyển tiếp AF: dạng chuyển tiếp song công, khuếch đại tín hiệu từ bước trước truyền lại tới bước thứ AF có hạn chế khuếch đại nhiễu tạp âm với tín hiệu mong muốn Điều giảm tỉ số SINR tổng thể hạn chế thông lượng hệ thống Trong chuyển tiếp AF, tín hiệu truyền đường truy nhập rò rỉ tới đường tiếp nhận tín hiệu chuyển tiếp gây nhiễu vòng (Loop interference) 3.1.1.2 Trạm Relay RD and RF( Relay Decode andf forward) Giải mã chuyển tiếp (DF): kỹ thuật chuyển tiếp, toàn tín hiệu tiếp nhận từ nút trước giải mã truyền lại cho UE Nó gây trễ xử lý tín hiệu phức tạp trình mã hóa/ giải mã lại tín hiệu Trong chuyển tiếp DF, thông lượng qua trạm chuyển tiếp Relay truy nhập liên kết tối đa, tất hai liên kết có thông lượng Inam Ullah (2012), Performance Analysis of LTE-Advanced Relay Node in Public Safety Communication, pp 16-19 Nhóm 5_D11VT5 Page 26 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED 3.1.2 Dựa sở hạ tầng 3.1.2.1 Fixed Relay Station Các Relay node phân loại từ quan điểm triển khai mạng, trao đổi thông tin cho triển khai phương tiện giao thông di động RNs (Relay nodes) cố định thường triển khai mạng để cải thiện vùng phủ sóng lực mạng vùng biên Cell phủ, vùng lõm bị che chắn hình sau: Hình 11: Trạm Relay cố định Chúng sử dụng vùng phủ sóng mạng cho người dùng bên khu vực di động Relay node triển khai tháp, cột, đỉnh tòa nhà, cột đèn đường,… Chiều cao anten giữ thấp với trạm gốc Các nhà khai thác mạng lập kế hoạch để đạt vị trí RN tầm nhìn thẳng (LOS) so với trạm gốc 3.1.2.2 Trạm chuyển tiếp tạm thời ( Nomadic Relay Station) Trạm chuyển tiếp tạm thời cho phép triển khai trạm RN tạm thời để cung cấp bổ sung vùng phủ lực mạng khu vực, nơi mà trạm eNodeB trạm Fixed Relay có vùng phủ yếu không đảm bảo QoS, nơi xảy cố tắc nghẽn mạng (ex: Lễ hội, nơi tập trung đông người thời điểm định) Nhóm 5_D11VT5 Page 27 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED Chiều cao anten tương đối thấp, kết nối truy nhập thực hai kênh tầm nhìn thẳng (LOS) kênh bị che chắn (NLOS) Nó thường hoạt động chế độ acquy nên cấu trúc vật lý tương đối nhỏ gọn so với trạm Relay thông thường Hình 12 Trạm Relay tạm thời 3.1.2.3 Trạm chuyển tiếp di động (Mobile Relay Station) Trạm chuyển tiếp di động thường gắn thiết bị giao thông ( ex: Xe bus, xe lửa, tàu điện ngầm,…) nhằm mục tiêu cung cấp dịch vụ di động tốt bên phương tiện Nó kết nối với BS thông qua liên kết chuyển tiếp di động kết nối với UE bên phương tiện giao thông qua liên kết truy nhập Chiều cao anten tương đối thấp hạn chế độ an toàn thiết kế phương tiên giao thông Hình 13 Trạm Relay tạm thời Nhóm 5_D11VT5 Page 28 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED 3.2 Phương án sử dụng Relay mạng LTE - Advanced10 3.2.1 Đối với khu vực nông thôn Các dịch vụ khu vực nông thông có đặc tính vùng phủ sóng rộng mật độ người dùng thấp Vì vậy, câu hỏi quan tâm đến nhà điều hành mạng làm để giảm chi phí triển khai Trong kịch tương tự vậy, trạm Relay cung cấp giải pháp hiệu việc giảm số lượng trạm marco eNodeB Nhìn chung địa hình nông thôn nên đường truyền LOS chi phối, đường truyển NLOS tương đối trừ địa hình đồi núi cao phủ thảm thực vật cao Hình 14: Triển khai Relay với vùng mạng nông thôn Việc triển khai trạm Relay có công suất cao việc quy hoạch mạng quan trọng với khu vực 3.2.2 Khu vực đô thị Trái ngược hoàn toàn với khu vực nông thôn, khu vực thành thị có mật độ người dùng cao, phân bố đồng Mục đích triển khai khu vực nâng cao lực mạng Do phạm vi vùng phủ RN tương đối nhỏ nhiều RN triển khai phạm vi vùng phủ Marco eNodeB Có thể có nhiều vùng phủ chồng lên RN 10 Nhóm 5_D11VT5 Page 29 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED Hình 15: Triển khai mạng với vùng mạng đô thị 3.2.3 Điểm chết Các điểm chết thường phía sau xung quanh tòa nhà cao tầng nơi mà sóng vô tuyến BS tới Môi trường truyền tương tự môi trường đô thị Nhiễu chủ yếu tiếng ồn Repeater giải pháp thay chuyển tiếp DF Hình 16: Triển khai mạng Relay với vùng mạng với điểm chết 3.2.4 Điểm nóng tòa nhà Chuyển tiếp sử dụng để đạt thông lượng liệu cao nhà Hiện tượng Fading có xu hướng tăng sóng phản xạ khúc xạ đới với tường chắn Chuyển tiếp cung cấp tăng cường thông lượng để phục vụ người dùng nhà khu vực vùng phủ sóng yếu Do lực vùng phủ Marco tăng lên Trong tòa nhà cao tầng, người dùng tầng khác trải nghiệm chất lượng kênh truyền khác Tỷ số SINR bị giảm Do trường hợp này, Nhóm 5_D11VT5 Page 30 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED anten định hướng nút Relay phía eNodeB tăng cường hiệu cường độ tín hiệu từ eNodeB làm cải thiện SINR Người ta mong đợi số lượng UE (từ 30100) hỗ trợ từ Relay Hình 17: Triển khai Relay với vùng mạng có điểm nóng 3.3 Kết luận chương Các mạng lõi mạng truy cập vô tuyến, nơi mà mạng truy cập kiểm soát giao diện vô tuyến Vì kiểm soát tài nguyên đường lên, nguồn tài nguyên vô tuyến chia cho trạm chuyển tiếp Relay, lịch trình eNode-B Một câu trả lời quan trọng có liên quan đến thực tế việc sử dụng trạm chuyển tiếp làm hạn chế việc sử dụng khối tài nguyên, MS sử dụng trạm chuyển tiếp Relay truyền môt nửa trạm chuyển tiếp Relay giao cho nó, nửa khác cần thiết cho giao tiếp trạm chuyển tiếp Relay trạm gốc (BS) Nhóm 5_D11VT5 Page 31 RELAY TECHNOLOGY IN LTE-ADVANCED TÀI LIỆU THAM KHẢO Mikio Iwamura, HideakiTakahashi, Satoshi Nagata (2010), Replay technology in LTE – Advanced, NTT DOCOMO Technical Journal, Vol 2, No 2 Rohde & Schwarz (2010), LTE-Advanced Technology Introduction white payper Ian F Akyildiz, David M Gutierrez-Estevez, Elias Chavarria Reyes (2010), The evolution to 4G cellular systems: LTE-Advanced Alcatel-Lucent (2009), The LTE Network Architecture A comprehensive tutoria-white payper LTE-A Relay Scenarios and Evaluation Methodology 4G Americas (2014), 4G Mobile Broadband Evolution: 3GPP Release 11 & Release 12 and Beyond –white payper Erik Dahlman, Stefan Parkvall, and Johan Sköld (2011), 4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband Nhóm 5_D11VT5 Page 32 [...]... thống LTE Advanced, công nghệ Relay loại 3 được giới thiệu thay vì các repeater (gây nhiễu liên Cell và tạp âm) làm tăng tỉ số SINR và tăng lên về thông lượng truyển dẫn hiệu quả Các 8 NTT DOCOMO Technical Journal (2012), Special Arcicles on LTE- Advanced Technology Ongoing Evolution of LTE toward IMT Advanced- Relay Technology in LTE- Advanced, p 35 Nhóm 5_D11VT5 Page 25 RELAY TECHNOLOGY IN LTE- ADVANCED. .. CÔNG NGHỆ RELAY TRONG MẠNG LTE ADVANCED 5 Xem thêm: Nguyễn Phạm Anh Dũng (2013), Thông tin di động, Nxb Bưu điện, tr 476 – 489 Nhóm 5_D11VT5 Page 14 RELAY TECHNOLOGY IN LTE- ADVANCED Công nghệ chuyển tiếp( Relay) là một trong những công nghệ được đề xuất cho hệ thống mạng 4G – LTE - Advanced Công nghệ Relay cải thiện về tốc độ và hiệu năng xử lý của hệ thống mạng Công nghệ Relay trong LTE - Advanced. .. trên các tiêu chuẩn sử dụng của các Relay node trong mạng LTE- A.6 6 NTT DOCOMO Technical Journal (2012), Special Arcicles on LTE- Advanced Technology Ongoing Evolution of LTE toward IMT Advanced- Relay Technology in LTE- Advanced, p 30 Nhóm 5_D11VT5 Page 20 RELAY TECHNOLOGY IN LTE- ADVANCED Hình 9 Các đặc điểm của các loại relay theo tiêu chuẩn của LTE- A • Chuyển tiếp loại 1: Với cái tên khác là Booster... 5_D11VT5 Page 31 RELAY TECHNOLOGY IN LTE- ADVANCED TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Mikio Iwamura, HideakiTakahashi, Satoshi Nagata (2010), Replay technology in LTE – Advanced, NTT DOCOMO Technical Journal, Vol 2, No 2 2 Rohde & Schwarz (2010), LTE- Advanced Technology Introduction white payper 3 Ian F Akyildiz, David M Gutierrez-Estevez, Elias Chavarria Reyes (2010), The evolution to 4G cellular systems: LTE- Advanced 4... vụ của một Relay từ eNodeB chính không với cell này Thông tin điều khiển có thể được truyền dẫn từ eNodeB và dữ liệu người sử dụng từ LTE- A Relay Nhóm 5_D11VT5 Page 19 RELAY TECHNOLOGY IN LTE- ADVANCED Bảng 2.1: So sánh giữa các loại relay theo chuẩn chung 2.4.2 Phân loại Relay trong LTE- A Ngoài ra còn có một cách phân loại khác, cách phân loại này dựa trên các tiêu chuẩn sử dụng của các Relay node... Trong chuyển tiếp DF, thông lượng qua trạm chuyển tiếp Relay và các truy nhập liên kết có thể được tối đa, nếu tất cả hai liên kết có thông lượng bằng nhau 9 Inam Ullah (2012), Performance Analysis of LTE- Advanced Relay Node in Public Safety Communication, pp 16-19 Nhóm 5_D11VT5 Page 26 RELAY TECHNOLOGY IN LTE- ADVANCED 3.1.2 Dựa trên cơ sở hạ tầng 3.1.2.1 Fixed Relay Station Các Relay node có thể được... Page 17 RELAY TECHNOLOGY IN LTE- ADVANCED Hình 8 Relay được sử dụng để cung cấp một mạng roll-out nhanh chóng 2.3 LTE- A Relay song công đầy đủ và song công một nửa Các nút Relay có thể hoạt động theo hai kịch bản sau: Bán song công : Một hệ thống bán song công cung cấp các thông tin liên lạc trong cả hai hướng, nhưng không cùng một lúc - truyền đi với đa truy nhập theo thời gian (TDMA) LTE- A Relay yêu... chuyển tiếp di động khi kết nối với UE bên trong phương tiện giao thông qua liên kết truy nhập Chiều cao anten tương đối thấp do hạn chế về độ an toàn trong thiết kế của các phương tiên giao thông này Hình 13 Trạm Relay tạm thời Nhóm 5_D11VT5 Page 28 RELAY TECHNOLOGY IN LTE- ADVANCED 3.2 Phương án sử dụng Relay trong mạng LTE - Advanced1 0 3.2.1 Đối với khu vực nông thôn Các dịch vụ ở khu vực nông thông có... Nó thường hoạt động ở chế độ acquy nên cấu trúc vật lý tương đối nhỏ gọn so với trạm Relay thông thường Hình 12 Trạm Relay tạm thời 3.1.2.3 Trạm chuyển tiếp di động (Mobile Relay Station) Trạm chuyển tiếp di động thường được gắn trên các thiết bị giao thông ( ex: Xe bus, xe lửa, tàu điện ngầm,…) nhằm mục tiêu cung cấp dịch vụ di động tốt bên trong các phương tiện này Nó kết nối với BS thông qua liên... trọng của một LTE- A Relay là tần số sóng mang Từ đó ta có 2 phương pháp thực hiện : • Trong băng: Một LTE- A Relay node được nói là trong băng nếu kết nối giữa BS và nút Relay ở cùng tần số sóng mang như kết nối giữa LTE- A Relay và Nhóm 5_D11VT5 Page 18 RELAY TECHNOLOGY IN LTE- ADVANCED thiết bị người sử dụng Hay nói cách khác, kết nối BS-RN và BS-UE là tương tự tần số • Ngoài băng : Với một LTE- A node