chương 1) Các yêu cầu về tính di động tập trung lên tốc độ của các đầu cuối di động. Mục tiêu đề ra phải đạt hiệu năng cực đại tại các tốc độ thấp của đầu cuối di động, 0-15km/giờ, hiệu năng có thể giảm một chút tại các đầu cuối tốc độ cao hơn. Đối với các tốc độ lên đến 120km/giờ, LTE phải đảm bảo hiệu năng cao để duy trì kết nối trên toàn mạng tổ ong. Hệ thống LTE có thể quản lý tốc độ đến 350km/giờ (hay thậm chí 500km/giờ phụ thuộc vào băng tần).
LTE phải đảm bảo dịch vụ thoại ngang bằng với WCDMA/HSPA. Các yêu cầu về vùng phủ tập trung lên vùng phủ (bán kính) ô, nghĩa là khoảng cách cực đại từ trạm ô đến một thiết bị đầu cuối trong ô. Yêu cầu đối với các kịch bản không bị giới hạn nhiễu là phải đáp ứng các yêu cầu về thông lượng của người sử dụng, hiệu suất sử dụng phổ tần và di động cho các ô có bán kính đến 5km. Đối với các ô có vùng phủ lên đến 30km, cho phép giảm nhẹ thông lượng và cho phép giảm khá lớn hiệu suất sử dụng phổ.
Tuy nhiên vẫn phải đáp ứng tính di động. Tiêu chuẩn cũng không được cản trở các vùng phủ đến 100 km, tuy nhiên các yêu cầu về hiệu năng trong trường hợp này không được công bố. Các yêu cầu MBMS tăng cường đề cập đến chế độ quảng bá và chế độ phát đơn phương. Tổng quát, LTE phải đảm bảo các dịch vụ MBMS tốt hơn các dịch vụ mà R6 cung cấp.
Yêu cầu cho trường hợp quảng bá là hiệu suất sử dụng phổ tần 1bit/s/Hz, tương đương với 16 kênh truyền hình, trong đó mỗi kênh sử dụng 300kbps trong băng thông 5MHz. Ngoài ra phải có thể cung cấp dịch vụ MBMS như là 424 Giáo trình Lộ trình phát triển thông tin di động 3G lên 4G dịch vụ duy nhất trên một sóng mang, đồng thời cũng có thể cung cấp dịch vụ này trộn lẫn với các dịch vụ khác không phải MBMS. Tất nhiên chuẩn LTE phải đảm bảo cung cấp đồng thời các dịch vụ thoại và các dịch vụ MBMS. Các khía cạnh liên quan đến triển khai Các yêu cầu liên quan đến triển khai bao gồm các kịch bản triển khai, tính linh hoạt phổ tần, triển khai phổ và đồng tồn tại cũng như tương tác với các công nghệ truy nhập vô tuyến của 3GPP khác chẳng hạn GSM, WCDMA/HSPA.
Yêu cầu về kịch bản triển khai bao gồm cả trường hợp hệ thống LTE được triển khai độc lập lẫn trường hợp nó được triển khai cùng với WCDMA/HSPA và (hoặc) GSM. Như vậy trong thực tế yêu cầu này không giới hạn các tiêu chí thiết kế. Các yêu cầu về tính linh hoạt phổ tần được trình bày cụ thể hơn trong mục 11. Sự đồng tồn tại và tương tác với các hệ thống 3GPP khác và các yêu cầu tương ứng đã đặt ra yêu cầu về tính di động giữa LTE và GSM, giữa LTE và WCDMA/HSPA cho các đầu cuối hỗ trợ các công nghệ này.2 liệt kê các yêu cầu về gián đoạn, nghĩa là gián đoạn cho phép cực đại trên đường truyền vô tuyến khi chuyển động giữa hai công nghệ truy nhập khác nhau, cho các dịch vụ thời gian thực và phi thời gian thực.
Cần lưu ý rằng các yêu cầu này là rất nhỏ đối với thời gian gián đoạn chuyển giao và có thể kỳ vọng là các giá trị này tốt hơn nhiều trong các triển khai thực tế. Yêu cầu đồng tồn tại và tương tác cũng đề cập đến chuyển mạch lưu lượng truyền đa phương được LTE cung cấp theo kiểu quảng bá đến lưu lượng đơn phương được GSM hoặc WCDMA cung cấp. Mặc dù không con số nào được đưa ra. Chương 11: Các mục tiêu thiết kế LTE và SAE 425 Bảng 11.
Các yêu cầu thời gian gián đoạn, LTE-GSM và LTE-WCDMA Phi thời gian thực (ms) Thời gian thực (ms) LTE sang WCDMA 500ms 300ms LTE sang GSM 500ms 300ms 11. Tính linh hoạt ph và triển khai Cơ sở đối với các yêu cầu về tính linh hoạt phổ là yêu cầu đối với hệ thống LTE được triển khai trong các băng tần đã có của IMT-2000, có nghĩa là sự đồng tồn tại giữa các hệ thống đã triển khai trong các băng này bao gồm GSM và WCDMA/HSPA. Yêu cầu tính linh hoạt phổ của LTE là phải có khả năng triển khai truy nhập vô tuyến dựa trên LTE trong cả các ấn định băng kép và băng đơn, nghĩa là LTE phải hỗ trợ cả ghép song công phân cia theo tần số (FDD) và ghép song công phân chia theo thời gian (TDD). Sơ đồ ghép song công hay sắp xếp ghép song công là một thuộc tính của công nghệ vô tuyến.
Tuy nhiên một cấp phát phổ tần cho trước thường liên kết với một cách sắp xếp song công đặc thù. Các hệ thống FDD được triển khai trong các ấn định kép với một băng cho truyền dẫn đường xuống và một băng khác cho truyền dẫn đường lên. Các hệ thống TDD được triển khai trong các ấn định băng đơn. Ta xét thí dụ phổ tần IMT-2000 tại 2GHz (có thể coi như “băng gốc” của IMT-2000).
Như thấy trên hình 11.1, phổ này gồm một cặp băng tần 1920-1980MHz và 2110-2170MHz dành cho truy nhập vô tuyến theo FDD, và hai băng tần 1910-1920MHz và 2010-2025MHz dành cho truy nhập vô tuyến TDD. Lưu ý rằng các quy định địa phương và vùng có thể sử dụng phổ IMT-2000 khác với phổ được chỉ ra ở đây. 426 Giáo trình Lộ trình phát triển thông tin di động 3G lên 4G Hình 11. Cấp phát phổ băng ‘lõi’ IMT-2000 tại 2GHz Cấp phát băng kép cho FDD trên hình 11.1 là 2x60MHz, nhưng phổ khả dụng cho một nhà khai thác có thể là 2x20MHz hay thậm chí 2x10MHz.
Trong các băng tần khác thậm chí phổ khả dụng có thể ít hơn. Ngoài ra việc chuyển dịch vào phổ hiện đang được sử dụng cho các công nghệ truy nhập vô tuyến khác phải được thực hiện từ từ để đảm bảo đủ lượng phổ còn lại cho hỗ trợ các người sử dụng hiện có. Như vậy lượng phổ chuyển cho LTE lúc đầu có thể khá nhỏ, nhưng sẽ tăng dần (hình 11. Sự thay đổi các kịch bản phổ có thể có cho thấy cần có một yêu cầu về tính linh hoạt phổ đối với LTE để hỗ trợ các băng thông truyền dẫn.
Ví dụ về quá trình chuyển dịch từng bước của LTE vào vùng phổ của WCDMA hiện đã triển khai Chương 11: Các mục tiêu thiết kế LTE và SAE 427 Yêu cầu tính linh hoạt phổ của LTE chỉ ra rằng LTE phải có khả năng định lại kích cỡ trong miền tần số và hoạt động trong các băng tần khác nhau. Yêu cầu tính linh hoạt đưa ra danh sách các ấn định phổ của LTE (1,25; 1,6; 2,5; 5; 15 và 20MHz). Ngoài ra LTE cũng phải có khả năng làm việc trong phổ đơn cũng như phổ kép. LTE phải có thể được triển khai trong các băng tần khác nhau.
Các băng tần được hỗ trợ phải được đặc tả dựa trên “tính độc lập với phát hành”, nghĩa là phát hành đầu của LTE không cần phải hỗ trợ tất cả các băng ngay từ đầu. Ngoài ra tiêu chuẩn cũng đề cập đến đồng tồn tại với GSM và WCDMA trên các tần số lân cận cũng như đồng tồn tại giữa các nhà khai thác trên các tần số lân cận và các mạng trong các nước khác nhau sử dụng phổ chồng lấn nhau. Ngoài ra cũng yêu cầu rằng không cần có thêm hệ thống nào khác để một đầu cuối có thể truy nhập LTE, có nghĩa là LTE phải có tất cả các báo hiệu điều khiển cần thiết cho truy nhập. Kiến trúc và chuyển dịch 3GPP công bố một số nguyên tắc mang tính hướng dẫn cho thiết kế kiến trúc LTE RAN như sau: - Kiến trúc LTE RAN đơn nhất phải được đồng thuận.
- Kiến trúc LTE RAN phải dựa trên gói, mặc dù lưu lượng thời gian thực và hội thoại được hỗ trợ. - Kiến trúc LTE RAN phải giảm thiểu sự tồn tại ‘một điểm sự cố’ mà không làm tăng giá thành đường trục. - Kiến trúc LTE RAN phải đơn giản hóa và giảm thiểu số giao diện được đưa ra. - Tương tác giữa lớp mạng vô tuyến (RNL: Radio Network Layer) và lớp mạng truyền tải (TNL: Transport Network Layer) phải không bị cấm nếu cần cải thiện hiệu năng hệ thống.
428 Giáo trình Lộ trình phát triển thông tin di động 3G lên 4G - LTE RAN phải hỗ trợ QoS đầu cuối đầu cuối. TNL phải đảm bảo QoS tương ứng do RNL yêu cầu. - Các cơ chế QoS phải xét đến các kiểu lưu lượng khác nhau để đảm bảo sử dụng băng thông hiệu quả: Lưu lượng mặt phẳng điều khiển, lưu lượng mặt phẳng người sử dụng, lưu lượng khai thác và bảo dưỡng… - LTE RAN phải được thiết kế để giảm thiểu thay đổi trễ (Jitter), chẳng hạn cho TCP/IP. - Kiến trúc phẳng.
Trong phát triển kiến trúc, trạm gốc được bổ sung thêm trí tuệ, tương tự như xu thế đối với HSPA. Lúc đầu kiến trúc UMTS được định nghĩa theo phân cấp, trong đó các chức năng liên quan đến vô tuyến được đặt trong RNC. Trong kiến trúc phẳng các chức năng liên quan đến vô tuyến được đặt trong trạm gốc. Khi lập biểu gói được đặt trong trạm gốc, quá trình lập biểu sẽ nhanh hơn kể cả lập biểu miền tần số.
3GPP quyết định đặt toàn bộ chức năng vô tuyến trong trạm gốc (hình 11. Các chức năng vô tuyến mới trong BTS so với HSPA là: Điều khiển liên kết vô tuyến (RLC), điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) và giao thức hội tụ số liệu gói PDCP. Kiến trúc trên hình 11.4 cho thấy sự phân chia chức năng giữa mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi. Trong khi mạng truy nhập vô tuyến chỉ còn một phần tử duy nhất là e NodeB thì nhiều phần tử hơn được sử dụng trong mạng lõi.
Từ quan điểm mạng truy nhập vô tuyến, xu thế quan trọng là không cần chuyển giao mềm trong hệ thống. Đây cũng là xu thế đã được thực hiện trong HSDPA. Trong HSDPA chỉ thông tin điều khiển lớp vật lý là vẫn có phân tập vĩ mô, còn số liệu của người sử dụng không có. Đây là một trong các lý do cho phép đặt tất cả các chức năng vô tuyến vào một e NodeB nhờ vậy có thể hỗ trợ kiến trúc phẳng dễ hơn.
Cũng có thể hỗ trợ phân tập vĩ mô trong kiến trúc phẳng, Chương 11: Các mục tiêu thiết kế LTE và SAE 429 nhưng cần có các yêu cầu bổ sung đối với các liên kết truyền dẫn giữa các trạm gốc.