TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE
Giới thiệu về công nghệ LTE
Công nghệ LTE đại diện cho một bước tiến quan trọng trong việc nâng cấp các công nghệ băng rộng di động, bao gồm cả 3G, và đã được nghiên cứu và triển khai từ năm 2004 Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới đang tiến hành đánh giá, thử nghiệm và lên kế hoạch cho việc thương mại hóa công nghệ LTE.
Hình 1 Định hướng phát triển các thế hệ mạng di động (nguồn ITU)
Theo sơ đồ phát triển, khoảng cách giữa các thế hệ mạng ngày càng được rút ngắn, với thời gian chuyển giao từ 4G sang 5G chỉ khoảng 4 đến 5 năm Điều này đòi hỏi các doanh nghiệp phải chuẩn bị kỹ lưỡng hơn để cập nhật và triển khai công nghệ mới trong vòng dưới 5 năm.
Trên toàn cầu, các cơ quan quản lý viễn thông, nhà sản xuất thiết bị và doanh nghiệp viễn thông lớn ở Châu Âu đều ủng hộ công nghệ LTE Trong khi đó, Bắc Mỹ và Châu Á lại phát triển song song cả hai công nghệ LTE và WiMAX.
LTE (Long Term Evolution), hay còn gọi là EUTRA (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access) và E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network), là thế hệ thứ tư của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển Công nghệ này cung cấp tốc độ truy cập dữ liệu nhanh, cho phép các nhà khai thác phát triển nhiều dịch vụ mới dựa trên nền tảng IP hoàn toàn Mục tiêu chính của LTE là đạt được tốc độ truyền dữ liệu cao, độ trễ thấp và tối ưu hóa công nghệ truy cập sóng vô tuyến gói dữ liệu.
- Tốc độ dữ liệu: Tốc độ đỉnh của dữ liệu là 100Mbps cho hướng DL, và 50 Mbps cho hướng UL với băng thông sử dụng là 20Mhz
Hiệu quả sử dụng phổ trong công nghệ mạng mới cho phép tăng gấp 3 đến 4 lần cho hướng tải xuống (DL) và gấp 2 đến 3 lần cho hướng tải lên (UL) so với phiên bản 6 Công nghệ này có khả năng tận dụng cả băng tần cũ lẫn các băng tần mới, mang lại hiệu suất tối ưu cho người dùng.
- Trễ (latency): Độ trễ trong giao thức điều khiển nhỏ hơn 20ms và đối với dịch vụ viễn thông nhỏ hơn 5ms.
Hình 2 Các định hướng phát triển các phiên bản của LTE
Băng thông hỗ trợ nhiều lựa chọn từ 5 đến 20 MHz, bao gồm cả băng thông dưới 5 MHz, với mỗi bước biến đổi là 180 kHz Mỗi khối băng thông danh định 180 kHz chứa 12 sóng mang con, mỗi sóng mang con có độ rộng 15 kHz Công nghệ này có thể được áp dụng cho cả băng tần hiện có và băng tần mở rộng.
Hình 3 Cấu trúc tổ chức mạng và băng thông
Tính tương tác của hệ thống cho phép kết nối với các công nghệ hiện có như WCDMA (3G) và GSM (2G), đồng thời hỗ trợ triển khai cả TDD và FDD.
- Giá thành: Giảm giá thành đầu tư cả CAPEX và OPEX do kiến trúc đơn giản, giao diện mở để tương thích với nhiều nhà sản xuất.
- Tính di động: Tối ưu cho tốc độ thấp từ 0 đến 15km/h, nhưng vẫn hỗ trợ cho tốc độ di động cao (lên tới 350km/h).
Chất lượng dịch vụ (QoS) đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ QoS End to End Với các công nghệ di động hiện tại như 3G, người dùng có thể dễ dàng duyệt Internet và gửi email qua notebook sử dụng công nghệ HSPA, thay thế modem DSL cố định bằng modem HSPA hoặc USB Họ cũng có khả năng gửi và nhận video hoặc file âm thanh qua điện thoại 3G Đặc biệt, với LTE, người dùng sẽ được phục vụ tốt hơn nhờ khả năng đáp ứng tốt hơn các yêu cầu về băng thông, tốc độ và chất lượng cho các ứng dụng truyền thống cũng như các dịch vụ mới như truyền hình tương tác, video blogging, game online và các dịch vụ chuyên nghiệp khác.
Hình 4 Kiến trúc của mạng LTE
Các dịch vụ triển khai trên nền LTE
Hệ thống thông tin di động LTE cung cấp tốc độ truy cập lên đến 200Mb/s và hỗ trợ roaming toàn cầu thông qua mạng lõi IP thuần Nó tương tác hiệu quả với các mạng khác, hứa hẹn mang đến nhiều dịch vụ phong phú và đa dạng.
Hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo (LTE) cung cấp các dịch vụ di động, viễn thông và internet với tốc độ cao lên đến 200 Mbit/s, đặc biệt chú trọng đến các dịch vụ đa phương tiện Với khả năng truyền tải dữ liệu nhanh, LTE hỗ trợ nhiều loại dịch vụ như điện thoại hình, thông tin vị trí, thương mại di động, phân phối nội dung, và điều khiển từ xa Các dịch vụ này được chia thành hai loại chính: dịch vụ cơ sở và dịch vụ đa phương tiện, và được phân loại theo ba hình thức: dịch vụ thời gian thực, dịch vụ không thời gian thực, và dịch vụ quản lý.
- Dịch vụ thoại (Voice telephony):
LTE vẫn duy trì các dịch vụ thoại như chờ cuộc gọi, chuyển cuộc gọi và gọi ba bên, cùng với các tính năng AIN, Centrex và Class Tuy nhiên, 4G không cố gắng tái tạo các dịch vụ thoại truyền thống mà thay vào đó, cải tiến công nghệ để đảm bảo chất lượng dịch vụ.
Khác với dịch vụ tin nhắn truyền thống trên mạng 2G, 3G chỉ hỗ trợ tin nhắn văn bản đơn giản Trong khi đó, tin nhắn trên mạng LTE không chỉ cho phép gửi email kèm theo mà còn có thể được sử dụng cho thanh toán trực tuyến các dịch vụ gia đình.
- Truyền thông tốc độ cao (High Multimedia)
LTE cung cấp tốc độ internet cao, phục vụ hiệu quả cho các ứng dụng như video độ phân giải cao, âm thanh chất lượng CD và các dịch vụ mua bán trực tuyến, bao gồm cả sản phẩm hữu hình như âm nhạc và phần mềm.
Hiện nay, hầu hết điện thoại di động đều được trang bị camera hiện đại, cho phép quay video chất lượng cao, dẫn đến nhu cầu xem video trực tuyến với độ nét cao ngày càng tăng Sự phát triển của dịch vụ LTE sẽ giúp người dùng tải dữ liệu truyền hình nhanh chóng, tiết kiệm chi phí và cải thiện kết nối không dây.
- Game cầm tay/di động:
Game thủ hiện nay có nhu cầu cao về tốc độ và tính di động của dịch vụ LTE Nhờ sự phát triển của LTE, người chơi có thể dễ dàng trải nghiệm game trực tuyến ngay cả khi di chuyển với tốc độ cao, như khi ngồi trong ô tô hoặc đi xe máy.
Mobile IPTV là công nghệ cho phép người dùng truyền và nhận dịch vụ đa phương tiện như tivi, video, nhạc và văn bản qua mạng di động Với Mobile IPTV, người dùng có thể xem chương trình TV yêu thích mọi lúc, mọi nơi, kể cả khi di chuyển.
- Hội nghị truyền hình (Web Conference)
Thông qua 4G việc sử dụng hội nghị truyền hình thông qua điện thoại khi đang di chuyển sẽ trở thành hiện thực.
- Dịch vụ dữ liệu (Data Service)
Các dịch vụ dữ liệu cho phép thiết lập kết nối thời gian thực giữa các đầu cuối, cung cấp các giá trị gia tăng như tính tin cậy, phục hồi nhanh kết nối, kết nối chuyển mạch ảo (SVC) và quản lý dải tần, điều khiển cuộc gọi Tóm lại, các kết nối này có khả năng điều chỉnh theo băng thông và chất lượng dịch vụ (QoS) theo yêu cầu.
- Dịch vụ đa phương tiện (Multimedia Service)
Nhiều người có thể tương tác qua thoại, video và dữ liệu, cho phép khách hàng vừa trò chuyện vừa hiển thị thông tin Hơn nữa, các máy tính cũng có khả năng cộng tác hiệu quả với nhau.
- Tính toán mạng công cộng (PNC Public Network Computing):
Chúng tôi cung cấp dịch vụ tính toán dựa trên mạng công cộng cho thương mại và khách hàng, bao gồm khả năng lưu trữ và xử lý riêng Ví dụ, nhà cung cấp mạng công cộng có thể hỗ trợ chủ sở hữu trang web, lưu trữ, bảo vệ và dự phòng các tệp dữ liệu, cũng như chạy các ứng dụng tính toán hiệu quả.
- Bản tin hợp nhất (Unified Messaging):
Chúng tôi cung cấp dịch vụ voicemail, email, fax mail và pages thông qua các giao diện chung, cho phép người dùng truy cập và nhận thông báo về tất cả các loại tin nhắn mà không phụ thuộc vào hình thức truy cập, bao gồm cả hữu tuyến và vô tuyến Đặc biệt, dịch vụ này sử dụng kỹ thuật chuyển đổi lời nói thành văn bản và ngược lại, được thực hiện trên server ứng dụng.
- Môi giới thông tin (Information Brokering)
Bao gồm quảng cáo và tìm kiếm thông tin, việc cung cấp dữ liệu đến khách hàng được thực hiện dựa trên các nhà cung cấp Khách hàng có thể nhận thông tin theo các tiêu chuẩn cụ thể hoặc dựa trên các tham chiếu cá nhân để đáp ứng nhu cầu của họ.
- Thương mại điện tử (E-Commerce/ M-Commerce)
Khách hàng có thể thực hiện mua sắm hàng hóa và dịch vụ trực tuyến, bao gồm việc xử lý giao dịch, xác minh thông tin thanh toán và đảm bảo tính bảo mật cho các giao dịch này.
Ngân hàng tại nhà và dịch vụ đi chợ tại nhà là một phần trong danh mục các dịch vụ hiện đại, bao gồm cả ứng dụng thương mại và ví điện tử Những dịch vụ này hỗ trợ quản lý dây chuyền cung cấp và ứng dụng quản lý tri thức, mang lại tiện ích cho người dùng.
- Trò chơi tương tác trên mạng (Interactive gaming)
Cung cấp cho khách hàng một phương thức gặp nhau trực tuyến và tạo ra các trò chơi tương tác (chẳng hạn như video games)
- Thực tế phân tán ảo (Distributed Virtual Reality)
Quản lý tài nguyên vô tuyến
Quản lý tài nguyên vô tuyến bao gồm các yêu cầu quan trọng như nâng cao QoS end to end, tối ưu hóa truyền dẫn ở lớp cao hơn, và hỗ trợ chia sẻ tài nguyên cùng với quản lý chính sách thông qua các công nghệ truy cập vô tuyến đa dạng.
Việc hỗ trợ nâng cao cho QoS end to end yêu cầu cải thiện sự thích ứng giữa dịch vụ, ứng dụng và các điều kiện về giao thức.
Để hỗ trợ hiệu quả cho truyền dẫn ở lớp cao hơn, LTE cần cung cấp cơ cấu hỗ trợ truyền dẫn hiệu suất cao và đảm bảo hoạt động của các giao thức ở lớp cao hơn thông qua giao tiếp vô tuyến.
Việc hỗ trợ chia sẻ tài nguyên và quản lý chính sách qua các công nghệ truy cập vô tuyến khác nhau yêu cầu xem xét lại cấu trúc để định hướng thiết bị đầu cuối đến các công nghệ truy cập phù hợp, đồng thời đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) toàn diện trong quá trình chuyển giao giữa các công nghệ này.
KIẾN TRÚC MẠNG LTE
Cùng với sự phát triển của truy nhập vô tuyến LTE, các mạng lõi đang chuyển đổi sang cấu trúc SAE, nhằm tối ưu hóa hiệu suất mạng, nâng cao hiệu quả đầu tư và hỗ trợ phát triển thị trường dịch vụ trên nền tảng IP.
Hình 5 Cấu trúc mạng LTE áp dụng SAE
Cấu trúc SAE bao gồm hai nút chính: các trạm gốc LTE (eNodeB) và cổng SAE (SAE Gateway) Thiết kế phẳng này giúp giảm thiểu số lượng nút cần thiết trong quá trình kết nối.
Hình 6 Kiến trúc của LTE và SAE
Kiểm soát tín hiệu di động được quản lý bởi các nút MME, tách biệt khỏi cổng, giúp tối ưu hóa triển khai mạng và mở rộng khả năng cho các ứng dụng cố định, di động và di chuyển có giới hạn LTE đã cải tiến so với 3G với hệ thống Evolved Packet System (EPS) và mạng lõi Evolved Packet Core (EPC), trong đó MME điều khiển từ SGW qua điểm tham chiếu mở S11 E-UTRAN cung cấp băng thông cao hơn để cải thiện dịch vụ, trong khi việc tách MME khỏi SGW giúp tối ưu hóa xử lý gói tin và giao dịch điều khiển Các nhà khai thác có thể lựa chọn độc lập về vị trí và quy mô triển khai, tối ưu hóa băng thông, giảm độ trễ và tập trung các điểm lỗi.
Hình 7 Cấu trúc tổ chức mạng LTE
Mạng truy cập vô tuyến tiên tiến RAN (Evolved Radio Access Network) trong LTE bao gồm eNodeB (eNB), đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp giao tiếp với các thiết bị người dùng (UE) eNB thực hiện các lớp vật lý (PHY), kiểm soát truy cập môi trường truyền (MAC), kiểm soát đường truyền vô tuyến (RLC) và giao thức điều khiển dữ liệu gói (PDCP) với chức năng mã hóa và nén header của user plane Ngoài ra, eNB còn đảm nhiệm chức năng kiểm soát tài nguyên vô tuyến (RRC) thuộc control plane, thực hiện nhiều nhiệm vụ như quản lý tài nguyên vô tuyến, kiểm soát quản lý, định thời, và thực thi QoS thỏa thuận trong hướng lên (UL), cũng như quảng bá thông tin trạm và xử lý mã hóa, giải mã dữ liệu cho user và control plane, cùng với nén/giải nén các header của DL/UL user plane.
Gateway Serving (SGW) đóng vai trò quan trọng trong việc định tuyến và chuyển giao các gói dữ liệu người dùng, đồng thời quản lý tính di động của user plane trong quá trình chuyển giao giữa các điểm eNB SGW cũng điều khiển quá trình di động giữa công nghệ LTE và các công nghệ 3GPP khác thông qua giao thức S4, đồng thời trung chuyển lưu lượng giữa các hệ thống 2G/3G và PDN GW Đối với các thiết bị người dùng (UE) ở trạng thái rỗi, SGW kết nối đường dữ liệu xuống (DL) và kích hoạt tìm kiếm (paging) khi có dữ liệu DL đến Nó quản lý và lưu trữ thông tin của UE, bao gồm dịch vụ IP cơ bản và thông tin định tuyến, cũng như thực hiện chức năng tạo bản sao dữ liệu trong trường hợp cần thiết cho việc giám sát hợp pháp.
Mobility Management Entity (MME) là node điều khiển chính trong mạng truy nhập LTE, chịu trách nhiệm dò tìm các UE ở trạng thái rỗi và thực hiện các chức năng dò tìm, paging và truyền lại MME tham gia vào quá trình kích hoạt và loại bỏ dịch vụ cơ bản, đồng thời chọn lựa SGW cho UE trong quá trình gán ban đầu và chuyển giao nội mạng LTE MME cũng thực hiện xác thực thuê bao qua HSS và quản lý báo hiệu Non-Access Stratum (NAS), bao gồm việc tạo và cấp phát nhận dạng tạm thời cho các UE Nó kiểm tra quyền của UE do mạng di động cung cấp và thi hành các giới hạn roaming Ngoài ra, MME là điểm kết cuối bảo vệ mã hóa và toàn vẹn báo hiệu NAS, hỗ trợ báo hiệu Lawful Interception, và cung cấp chức năng control plane cho di động giữa LTE và mạng 2G/3G với kết cuối tham chiếu S3 từ SGSN và S6a đối với Home HSS cho các Roaming UE.
Gateway mạng dữ liệu gói (PDN GW) đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các thiết bị người dùng (UE) với mạng dữ liệu gói bên ngoài, hoạt động như điểm ra vào lưu lượng cho UE Các thiết bị này có khả năng duy trì nhiều kết nối đồng thời với các PDN GW khác nhau, cho phép truy cập đến nhiều mạng PDN khác nhau.
GW thực hiện chức năng thi hành chính sách, lọc gói dữ liệu cho từng UE, hỗ trợ tính cước, can thiệp hợp pháp và kiểm tra gói Ngoài ra, PDN GW còn đóng vai trò là điểm neo khi di chuyển giữa các mạng 3GPP và các mạng không phải 3GPP như WiMAX và 3GPP2 (CDMA 1x và Ev-DO).
Các giao diện kết nối trong mạng LTE:
S1-MME là điểm tham chiếu giao thức điều khiển control plane giữa E-UTRAN và
MME Giao thức tại điểm tham chiếu này là eRANAP và nó sử dụng Stream Control Transmission Protocol (SCTP) như giao thức vận chuyển.
S1-U là điểm kết nối quan trọng giữa E-UTRAN và SGW, chịu trách nhiệm cho việc truyền tải gói dữ liệu của từng người dùng và quản lý các đường chuyển dữ liệu trong quá trình chuyển giao inter-eNB Giao thức được sử dụng tại điểm tham chiếu này là GPRS Tunneling Protocol-User plane (GTP-U).
S2a cung cấp hỗ trợ về điều khiển và di động liên quan giữa truy cập trusted non-3GPP
IP và Gateway thuộc user plane S2a dựa trên Proxy Mobile IP
S2b cung cấp hỗ trợ về điều khiển và di động liên quan giữa truy cập evolved Packet
Data Gateway (ePDG) và PDN GW thuộc user plane Nó dựa trên Proxy Mobile IP.
S2c cung cấp hỗ trợ cho việc điều khiển và di động giữa truy cập UE và PDN GW trong user plane Điểm tham chiếu này được thực hiện thông qua các phương thức truy cập non-3GPP và/hoặc 3GPP, có thể là trusted hoặc untrusted.
S3 là giao diện quan trọng giữa SGSN và MME, cho phép trao đổi thông tin người dùng và dịch vụ cơ bản giữa các mạng truy cập 3GPP trong quá trình di động, cả khi ở trạng thái rỗi và bận.
S4 cung cấp hỗ trợ về điều khiển và di động liên quan giữa truy cập giữa SGSN và
S5 là một thành phần quan trọng trong quản lý đường hầm, cung cấp khả năng tạo đường hầm SGW và PDN GW cho user plane Nó được sử dụng để định vị lại các SGW khi có sự di chuyển của UE.
S6a cho phép chuyển giao dữ liệu đăng ký và xác thực trong quá trình xác thực, giúp người dùng truy cập hệ thống thông qua giao tiếp AAA giữa MME và HSS.
S7 cung cấp chuyển các luật chính sách và tính cước QoS từ Policy and Charging Rules
Function (PCRF) đến Policy and Charging Enforcement Function (PCEF) tại PDN GW.
S10 là điểm tham chiếu giữa các MME trong quá trình định vị lại MME và chuyển thông tin từ MME đến MME.
S11 là điểm tham chiếu giữa MME và SGW.
SGi là điểm tham chiếu giữa PDN GW và mạng packet data network PDN Mạng PDN có thể là mạng nhà khai thác bên ngoài hoặc mạng riêng.
Rx+ là điểm tham chiếu giữa chức năng ứng dụng Application Function và PCRF trong chuẩn 3GPP TS 23.203.
Wn* đóng vai trò là điểm tham chiếu giữa truy cập IP không đáng tin cậy Non-3GPP và ePDG Lưu lượng trên giao diện này sẽ được định tuyến về ePDG cho các UE thông qua đường hầm khởi tạo.
So sánh một số điểm nổi bật của 3G và LTE cho ta thấy như sau:
TIÊU CHÍ CÔNG NGHỆ 3G CÔNG NGHỆ LTE
Bandwidth được cố định là 5MHz cho WCDMA và HSPA+ Độ trễ cao (50ms) với HSPA+
Hiệu suất sử dụng phổ tần chưa cao
OFDM, MC-CDMA, LAS-CDMA, UWB,…
Bandwidth có thể thay đổi, 5MHz - 20MHz. Độ trễ thấp (10ms)
Hiệu suất sử dụng phổ tần cao, gấp 3-
Tốc độ -WCDMA: Max 384Kb/s (R.99)
Kiến trúc mạng phức tạp, vẫn tách riêng 2 Domain: CS cho chuyển mạch kênh và PS cho chuyển mạch gói Tốn OPEX và CAPEX
Kiến trúc mạng đơn giản, không còn
CS Domain, toàn bộ chuyển mạch gói dựa trên nền IP.
Tiết kiệm đáng kể OPEX và CAPEX
Dịch vụ Đắt , hiệu suất đầu tư trên bit dữ liệu cao.
Truyền thoại tốt Đa dạng với giá thành thấp, giúp nâng cao trải nghiệm của người dùng.
Truyền thoại , số liệu đều tốt và kế thừa toàn bộ các dịch vụ có trên 3G.
Bảng 2 So sánh 3G và LTE
TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE
Các chế độ truy nhập vô tuyến
Giao diện không gian LTE hỗ trợ hai chế độ chính là FDD (song công phân chia theo tần số) và TDD (song công phân chia theo thời gian), với mỗi chế độ có cấu trúc khung riêng biệt Chế độ FDD cho phép chia sẻ phần cứng giữa đường lên và đường xuống, do chúng không sử dụng đồng thời, giúp tiết kiệm chi phí và giảm một nửa khả năng truyền dữ liệu.
Giao diện không gian LTE hỗ trợ phát đa phương tiện và dịch vụ phát quảng bá đa điểm (MBMS), cho phép truyền hình kỹ thuật số tới thiết bị người dùng (UE) qua kết nối điểm-đa điểm Các thông số kỹ thuật 3GPP cho MBMS lần đầu tiên xuất hiện trong UMTS phiên bản 6, trong khi LTE định nghĩa dịch vụ eMBMS cao cấp hơn, hoạt động qua mạng phát quảng bá/đa điểm (MBSFN) đơn tần số Công nghệ MBSFN sử dụng sóng đồng bộ thời gian chung để truyền tải tới nhiều ô trong khoảng thời gian nhất định, cho phép kết hợp qua vô tuyến và sử dụng tiền tố vòng (CP) để bảo vệ sự sai khác do trễ, giúp UE truyền tải như từ một tế bào lớn duy nhất Nhờ đó, LTE đạt hiệu suất cao trong việc truyền tải MBMS.
Băng tần truyền dẫn
LTE cần hỗ trợ thị trường không dây quốc tế và tuân thủ các quy định về phổ tần Để đạt được điều này, các thông số kỹ thuật bao gồm băng thông kênh biến đổi từ 1,4 đến 20MHz và khoảng cách giữa các sóng mang con là 15kHz, có thể giảm xuống 7,5kHz khi sử dụng eMBMS Khoảng cách này là hằng số và không phụ thuộc vào băng thông kênh 3GPP đã xác định giao diện vô tuyến của LTE là băng thông không thể biết, cho phép giao diện này thích ứng với băng thông kênh khác nhau mà không ảnh hưởng lớn đến hoạt động của hệ thống.
Giá trị nhỏ nhất của tài nguyên trong mạng LTE được gọi là khối tài nguyên (RB), có độ rộng 180kHz và kéo dài 0,5ms Mỗi RB bao gồm 12 sóng mang con với khoảng cách 15kHz giữa các sóng mang con Đối với eMBMS, tùy chọn khoảng cách giữa các sóng mang con là 7,5kHz, và một RB sẽ bao gồm 24 sóng mang con trong khoảng thời gian 0,5ms.
Kỹ thuật đa truy nhập
Kế hoạch truyền dẫn đường lên cho E-UTRAN chế độ FDD và TDD dựa trên kỹ thuật OFDM truyền thống, trong đó phổ tần được chia thành nhiều sóng mang con, mỗi sóng mang con được điều chế độc lập bởi một dòng dữ liệu tốc độ thấp Tuy nhiên, OFDMA gặp phải tỷ lệ công suất đỉnh-đến-trung bình (PAPR) cao, gây khó khăn trong việc thiết kế bộ phát sóng nhúng trong UE Để truyền dữ liệu từ UE đến mạng, cần có bộ khuếch đại công suất để nâng tín hiệu lên mức đủ cao cho mạng thu nhận Bộ khuếch đại này là một trong những thành phần tiêu thụ năng lượng lớn nhất, do đó, hiệu quả công suất cao rất quan trọng để kéo dài tuổi thọ pin 3GPP đã tìm ra phương án truyền dẫn khác cho hướng lên LTE, và SC-FDMA được lựa chọn vì nó kết hợp các kỹ thuật hiệu quả hơn.
Hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang như GSM và CDMA có PAPR thấp, giúp cải thiện khả năng chống nhiễu đa đường Đồng thời, OFDMA cung cấp khả năng cấp phát tần số linh hoạt, tối ưu hóa hiệu suất truyền dẫn.
Bài viết so sánh giữa OFDMA và SC-FDMA, với ví dụ sử dụng bốn sóng mang con trong hai chu kỳ ký hiệu và dữ liệu tải trọng được điều chế bằng QPSK Trong hệ thống LTE, tín hiệu được phân bổ trong các đơn vị 12 sóng mang con lân cận, với mỗi sóng mang con 15kHz được đặt tại vị trí mong muốn trong băng thông kênh OFDMA có chu kỳ ký hiệu 66,7μs, cho phép bốn ký hiệu QPSK được truyền song song, trong đó chỉ có pha của mỗi sóng mang con được điều chế, trong khi công suất vẫn giữ nguyên Sau mỗi chu kỳ ký hiệu, các CP được chèn vào, tạo ra sự liên tục trong công suất truyền dẫn mặc dù có gián đoạn pha ở biên ký hiệu Để tạo tín hiệu truyền đi, một IFFT được thực hiện trên từng sóng mang con.
M tín hiệu miền thời gian Chúng lần lượt là vector tổng hợp để tạo ra dạng sóng miền thời gian cuối cùng được sử dụng để truyền dẫn.
Hình 8 OFDMA và SC-FDMA truyền một chuỗi ký hiệu dữ liệu QPSK
Tín hiệu SC-FDMA được hình thành qua một quy trình đặc biệt, tương tự như OFDMA Sự khác biệt nổi bật giữa hai phương pháp là OFDMA truyền bốn ký hiệu dữ liệu QPSK song song trên mỗi sóng mang con, trong khi SC-FDMA truyền bốn ký hiệu dữ liệu QPSK theo chuỗi bốn lần, với mỗi ký hiệu chiếm băng thông M×15kHz.
Tín hiệu OFDMA được hiểu là đa sóng mang với mỗi sóng mang con mang một ký hiệu dữ liệu, trong khi tín hiệu SC-FDMA xuất hiện như nhiều sóng mang đơn, với mỗi ký hiệu dữ liệu được biểu diễn qua một chuỗi tín hiệu Mặc dù chiều dài ký hiệu của cả OFDMA và SC-FDMA đều là 66,7μs, ký hiệu SC-FDMA chứa M ký hiệu con để biểu diễn dữ liệu điều chế Việc truyền tải song song nhiều ký hiệu trong OFDMA dẫn đến PAPR cao không mong muốn Ngược lại, SC-FDMA truyền M ký hiệu dữ liệu tại M thời điểm, chiếm băng thông tương tự như OFDMA nhưng có PAPR thấp hơn Khi kết hợp nhiều dạng sóng QPSK băng hẹp trong OFDMA, sẽ tạo ra các đỉnh cao hơn so với dạng sóng QPSK đơn sóng mang của SC-FDMA.
Kỹ thuật đa anten MIMO
Trung tâm của LTE là kỹ thuật đa anten, giúp cải thiện vùng phủ sóng và khả năng của lớp vật lý Việc thêm nhiều anten vào hệ thống vô tuyến cho phép nâng cao hiệu suất nhờ vào các đường dẫn vật lý khác nhau của tín hiệu Có ba loại kỹ thuật đa anten chính: đầu tiên là sự phân tập đường dẫn, nơi mà một đường dẫn có thể bị mất tín hiệu do fading trong khi đường dẫn khác vẫn hoạt động Thứ hai là kỹ thuật hướng búp song (beamforming), điều khiển mối tương quan pha của tín hiệu để tối ưu hóa năng lượng truyền Cuối cùng, kỹ thuật phân tách không gian (MIMO) sử dụng sự khác biệt đường dẫn bằng cách tách biệt các anten, kết hợp ghép kênh theo không gian và tạo chùm tia để nâng cao hiệu suất truyền tải.
Hình 9 trình bày bốn phương pháp sử dụng kênh vô tuyến, trong đó các ví dụ được mô tả chỉ sử dụng một hoặc hai anten để đơn giản hóa.
Hình 9 Các chế độ truy nhập kênh vô tuyến
- Đơn đầu vào đơn đầu ra (SISO)
- Đơn đầu vào đa đầu ra (SIMO)
- Đa đầu vào đơn đầu ra (MISO)
- Đa đầu vào đa đầu ra (MIMO)
MIMO (Multiple Input Multiple Output) là một kỹ thuật quan trọng trong LTE, yêu cầu ít nhất hai máy phát và hai máy thu để tăng cường công suất phổ Kỹ thuật này cho phép phát nhiều luồng dữ liệu đồng thời trên cùng một tần số và thời gian, tối ưu hóa việc sử dụng các đường dẫn khác nhau trong kênh vô tuyến Để hoạt động hiệu quả, MIMO cần có số lượng máy thu tối thiểu bằng số luồng phát; điều này khác với các cấu hình như MISO (Multiple Input Single Output) và SIMO (Single Input Multiple Output), nơi số lượng ăng ten không tương đương với số luồng dữ liệu Việc tách biệt các luồng dữ liệu qua ít nhất N ăng ten và N máy thu là cần thiết để đảm bảo dữ liệu được giải mã chính xác, đồng thời giảm thiểu nhiễu trong kênh Để mỗi máy thu có thể nhận diện dữ liệu, tín hiệu cần được truyền từ mỗi ăng ten một cách duy nhất, thường thông qua các mẫu trực giao Nhờ vào sự phân tập không gian, MIMO có khả năng nâng cao tốc độ dữ liệu bằng cách gán một dòng dữ liệu cho mỗi ăng ten.
Hình 10 MIMO 2x2 không có tiền mã hóa
Trong ánh xạ trực tiếp, một luồng dữ liệu được gán cho một anten, và các luồng này được trộn lẫn trên kênh, khiến mỗi anten thu nhận một sự kết hợp của các luồng Bộ thu sử dụng bộ lọc để tái tạo lại dữ liệu gốc từ các luồng nhận được Tiền mã hóa trong MIMO là một phương pháp tiên tiến, tối ưu hóa việc truyền dẫn qua nhiều anten phát Để hoạt động hiệu quả, máy phát cần hiểu rõ các điều kiện kênh truyền, đặc biệt trong chế độ FDD, thông tin này cần được cung cấp thời gian thực từ UE, làm tăng độ phức tạp trong tối ưu hóa Ngược lại, với hệ thống TDD, tiền mã hóa không yêu cầu phản hồi, vì máy phát có thể xác định điều kiện kênh qua phân tích tín hiệu nhận được trên cùng tần số.
MIMO mang lại nhiều lợi ích lý thuyết, phụ thuộc vào số lượng anten truyền và nhận, điều kiện lan truyền vô tuyến, SNR và khả năng thích nghi của máy phát với các điều kiện thay đổi Trong điều kiện lý tưởng, các đường dẫn trong kênh truyền vô tuyến hoàn toàn không tương quan, tương tự như các kết nối cáp vật lý không có xuyên âm giữa máy phát và máy thu, nhưng điều này khó đạt được trong không gian tự do Các giới hạn lý tưởng của MIMO có thể xác định dễ dàng, với hệ thống 2×2 cho phép tăng gấp đôi công suất và tốc độ dữ liệu khi sử dụng hai luồng dữ liệu đồng thời MIMO hoạt động hiệu quả nhất trong điều kiện SNR cao và tầm nhìn cực tiểu, khiến nó trở nên lý tưởng cho môi trường trong nhà với mức độ đa đường cao.
LỚP VẬT LÝ LTE
Điều chế
Trong điều chế hướng lên, phương pháp truyền thống được sử dụng là điều chế biên độ cầu phương (QAM) Các phương pháp điều chế phổ biến cho dữ liệu người dùng bao gồm khóa dịch pha vuông góc (QPSK), 16QAM và 64QAM Trong đó, QPSK và 16QAM có sẵn trên tất cả các thiết bị, trong khi 64QAM là khả năng hỗ trợ của thiết bị người dùng (UE) trong điều chế hướng lên Các chòm điểm điều chế khác nhau được thể hiện trong hình 11.
Trong LTE, điều chế PRACH sử dụng điều chế pha với các chuỗi Zadoff–Chu, tạo ra sự khác biệt về pha giữa các ký hiệu Việc chọn chuỗi ảnh hưởng đến tỉ lệ đỉnh-trung bình (PAR) và giá trị Metric khối (CM), có thể thấp hơn hoặc cao hơn so với giá trị của QPSK.
Việc sử dụng điều chế QPSK mang lại hiệu quả công suất phát tối ưu khi hoạt động ở chế độ công suất truyền tải đầy đủ Điều chế này ảnh hưởng đến kết quả của CM trong SC-FDMA, đồng thời yêu cầu thiết bị khuyếch đại chờ để thực hiện truyền tải Khi sử dụng điều chế 16QAM hoặc 64QAM, các thiết bị sẽ hoạt động với công suất phát tối đa thấp hơn.
Trong hướng đường xuống, các phương pháp điều chế dữ liệu người sử dụng tương tự như trong hướng lên Hệ thống OFDM có khả năng sử dụng các điều chế khác nhau cho từng sóng mang con, nhưng việc này không khả thi do chi phí quá cao Nếu điều chế riêng từng sóng mang con, sẽ có quá nhiều bít trong hướng đường xuống dành cho báo nhận các tham số của mỗi sóng mang con Trong khi đó, hướng đường lên cần phản hồi chỉ thị chất lượng kênh (CQI) với độ chi tiết quá cao để có thể thích ứng với các sóng mang con.
Khóa dịch pha nhị phân (BPSK) đã được xác định cho các kênh điều khiển, với việc sử dụng BPSK hoặc QPSK để truyền dẫn thông tin điều khiển.
Truyền tải dữ liệu người sử dụng hướng lên
Dữ liệu người sử dụng được truyền tải qua PUSCH với cấu trúc khung 10ms, dựa trên việc phân bổ tài nguyên trong miền thời gian và miền tần số, với khoảng thời gian 1ms và băng tần 180kHz Phân bổ tài nguyên này được quản lý bởi một bộ lập biểu tại eNodeB, như minh họa trong hình 12.
Hình 12 Cấp phát tài nguyên hướng lên được điều khiển bởi bộ lập biểu eNodeB
Các thiết bị không cần có nguồn tài nguyên cố định và không yêu cầu tín hiệu trước từ eNodeB; thay vào đó, chúng có thể truy cập ngẫu nhiên các nguồn tài nguyên Để thực hiện điều này, các thiết bị cần cung cấp thông tin cho bộ lập lịch về trạng thái bộ đệm và dựa trên các nguồn tài nguyên công suất truyền tải hiện có.
Cấu trúc khung sử dụng khe 0,5ms với 2 khe (1 khung con) cho phép cấp phát thời gian hiệu quả Chu kỳ cấp phát ngắn hơn 0,5ms có thể đạt được nhờ vào cường độ tín hiệu, đặc biệt khi có nhiều người sử dụng Cấu trúc khung 10ms, như minh họa trong hình 13, phù hợp cho cả chế độ FDD và TDD, trong đó chế độ TDD có các phần bổ sung cho các điểm chuyển tiếp giữa đường lên và đường xuống trong khung.
Hình 13 Cấu trúc khung LTE FDD
Trong khe 0,5ms, có cả ký hiệu tham chiếu và ký hiệu dữ liệu người sử dụng Tốc độ dữ liệu của người dùng là tạm thời và phụ thuộc vào băng thông được cấp phát, dao động từ 0 đến 20MHz trong các bậc 180kHz Cấp phát băng thông là liên tục, với truyền dẫn đường lên sử dụng FDMA và chỉ một ký hiệu được truyền tại một thời điểm Băng thông khe được điều chỉnh giữa các TTI liên tiếp, dẫn đến việc tăng gấp đôi tốc độ dữ liệu cũng đồng nghĩa với việc tăng gấp đôi băng thông sử dụng Các ký hiệu tham chiếu luôn chiếm cùng một không gian trong miền thời gian, do đó, tốc độ dữ liệu cao hơn mang lại sự gia tăng tương ứng với tốc độ dữ liệu của ký hiệu tham chiếu.
Hình 14 Tốc độ dữ liệu giữa các TTI theo hướng lên
Tiền tố vòng (Cyclic Prefix) trong đường lên có hai giá trị phụ thuộc vào việc sử dụng tiền tố vòng ngắn hoặc dài Các thông số khác không thay đổi, cho phép khe 0,5ms chứa 6 hoặc 7 ký hiệu Mặc dù tải trọng dữ liệu giảm khi sử dụng tiền tố vòng mở rộng, nhưng nó thường không được áp dụng do lợi ích về hiệu suất, khi có 7 ký hiệu lớn hơn nhiều so với sự suy giảm có thể xảy ra từ nhiễu liên ký tự và độ trễ của kênh dài hơn so với tiền tố vòng.
Hình 15 Cấu trúc khe đường lên với tiền tố vòng ngắn và dài
Tốc độ dữ liệu hướng lên tức thời trên một khung con 1ms phụ thuộc vào điều chế, số lượng khối tài nguyên được cấp phát, chi phí thông tin điều khiển và tốc độ mã hóa kênh Phạm vi tốc độ dữ liệu đỉnh hướng lên tức thời từ các nguồn tài nguyên lớp vật lý dao động từ 700kbps đến 86Mbps Phiên bản 8 không xác định đa anten cho truyền tải hướng lên Tốc độ dữ liệu tức thời cho một UE chịu ảnh hưởng từ các đặc điểm đường lên LTE và các yếu tố liên quan.
- Phương thức điều chế được áp dụng: với 2, 4 hoặc 6 bits trên ký hiệu điều chế tùy thuộc vào trình tự điều chế với QPSK, 16QAM và 64QAM tương ứng
Băng thông được áp dụng cho 1,4MHz có chi phí cao nhất do sự hiện diện của các kênh chung và tín hiệu đồng bộ Băng thông tạm thời của kênh có thể thay đổi, với mức cấp phát tối thiểu là 12 sóng mang con (tương đương 180kHz) và có thể mở rộng lên đến 1200 sóng mang con với băng thông tối đa là 20MHz.
- Tốc độ mã hóa kênh được áp dụng
- Tốc độ dữ liệu trung bình phụ thuộc vào thời gian phân bổ tài nguyên miền
V-MIMO (MIMO ảo) cho phép tăng năng suất dữ liệu tối đa trong các ô hoặc khu vực cụ thể bằng cách xử lý truyền từ hai UE khác nhau thông qua eNodeB, sử dụng mỗi ăngten phát đơn như một kiểu truyền dẫn MIMO Tuy nhiên, V-MIMO không làm tăng tốc độ dữ liệu tối đa cho từng người dùng đơn lẻ.
Hình 16 Chuỗi mã hóa kênh PUSCH
Chuỗi mã hóa kênh cho đường lên được thể hiện trong hình 16, nơi dữ liệu và thông tin điều khiển được mã hóa riêng biệt Các thông tin điều khiển có vị trí xung quanh các ký hiệu tham chiếu, trong khi thông tin điều khiển lớp vật lý được mã hóa riêng và được đặt vào một tập hợp các ký hiệu điều chế đã được xác định trước.
Mã hóa kênh cho dữ liệu người dùng LTE sử dụng mã turbo, một loại mã chập ghép song song (PCCC) với cấu trúc được điều chỉnh từ mã turbo của WCDMA Sự điều chỉnh này giúp mã turbo phù hợp hơn với đặc tính của LTE và cấu trúc khe, đồng thời mang lại tính linh hoạt cao hơn trong việc xử lý tín hiệu song song khi tốc độ dữ liệu tăng.
LTE kết hợp với công nghệ lặp lại lớp vật lý, được gọi là yêu cầu lặp lại thích ứng hỗn hợp (HARQ) Trong quá trình hoạt động, HARQ lưu trữ các gói tin khi kiểm tra CRC không thành công và kết hợp các gói tin nhận được khi có sự truyền lại.
Dữ liệu và thông tin điều khiển được ghép theo thời gian ở mức tài nguyên Mặc dù dữ liệu được điều khiển độc lập với thông tin điều khiển, nhưng thời gian điều chế trong một TTI 1ms là giống nhau.
Hình 17 Ghép kênh của thông tin điều khiển và dữ liệu
Truyền tải dữ liệu người sử dụng hướng xuống
Dữ liệu người dùng được truyền qua kênh PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) với việc phân bổ tài nguyên 1ms trên đường xuống Các sóng mang con nhận được đơn vị tài nguyên 180kHz (khối tài nguyên vật lý, PRBs) từ 12 sóng mang con, cho phép truyền song song với tần số 15kHz Tốc độ dữ liệu của người dùng phụ thuộc vào số lượng sóng mang con được cấp phát cho từng người dùng, với eNodeB xác định khối tài nguyên dựa trên chỉ số chất lượng kênh (CQI) từ thiết bị đầu cuối Các khối tài nguyên này được phân bổ trong cả miền thời gian và miền tần số.
Hình 18 Cấp phát tài nguyên đường xuống tại eNodeB
Kênh điều khiển đường xuống vật lý (PDCCH) thông báo cho thiết bị về các khối tài nguyên được cấp phát với độ chi tiết 1ms Dữ liệu PDSCH chiếm từ 3 đến 6 ký hiệu trên mỗi khe 0,5ms, tùy thuộc vào việc cấp phát cho PDCCH và loại tiền tố vòng (ngắn hoặc dài) Trong khung con 1ms, khe 0,5ms đầu tiên chứa PDCCH, trong khi khe thứ hai dành cho dữ liệu PDSCH Với tiền tố vòng dài, có thể gán 6 ký hiệu, trong khi với tiền tố vòng ngắn, có thể gán 7 ký hiệu Ví dụ, nếu có 3 ký hiệu cho PDCCH, số lượng này có thể thay đổi từ 1 đến 3 Đối với băng thông tối thiểu 1,4MHz, số ký hiệu dao động từ 2 đến 4, đảm bảo đủ dung lượng để truyền tín hiệu và cho phép mã hóa kênh hiệu quả trong các trường hợp quan trọng.
Hình 19 Cấu trúc khe đường xuống cho băng thông 1.4 MHz
Hình 20 Chuỗi mã hóa kênh DL-SCH
Ngoài các ký hiệu điều khiển PDCCH, không gian dữ liệu của người sử dụng bị ảnh hưởng bởi các tín hiệu chuẩn, tín hiệu đồng bộ và dữ liệu quảng bá Ước lượng kênh trở nên hiệu quả khi các tín hiệu chuẩn được phân bổ đồng đều trong thời gian và tần số, giúp giảm chi phí nhưng yêu cầu quy tắc rõ ràng để máy thu và máy phát có thể ánh xạ tài nguyên một cách nhất quán Trong tổng không gian cấp phát tài nguyên, các kênh chung như PBCH có thể tiêu tốn một phần không gian tài nguyên riêng của chúng Hình 21 minh họa ví dụ về PDCCH và việc cấp phát tài nguyên PDSCH.
Hình 21 Ví dụ về chia sẻ tài nguyên đường xuống giữa PDCCH & PDSCH
Mã hóa kênh cho dữ liệu người dùng theo hướng xuống sử dụng mã turbo 1/3, với kích thước tối đa cho khối mã hóa là 6144 bit nhằm giảm gánh nặng xử lý Các cấp phát cao hơn sẽ được phân đoạn thành các khối mã hóa đa Ngoài mã hóa turbo, hướng xuống còn có lớp vật lý HARQ với các phương pháp kết hợp tương tự như hướng lên Loại thiết bị cũng phản ánh số lượng bộ nhớ đệm có sẵn để kết hợp phát lại Chuỗi mã hóa hướng xuống được minh họa trong hình 21, và không có ghép kênh các nguồn tài nguyên lớp vật lý với PDCCH khi chúng có nguồn tài nguyên riêng trong khung con 1ms.
Sau khi dữ liệu được mã hóa, các từ mã sẽ được sử dụng cho các chức năng điều chế và xáo trộn Ánh xạ điều chế áp dụng các phương pháp điều chế như QPSK, 16QAM hoặc 64QAM, và các ký hiệu sẽ được nạp cho lớp ánh xạ trước khi tiến hành mã hóa Đối với truyền dẫn đa anten (2 hoặc 4), dữ liệu sẽ được chia thành nhiều luồng khác nhau và ánh xạ để tối ưu hóa các thành phần tài nguyên cho PDSCH, từ đó tạo ra tín hiệu OFDMA, như minh họa trong hình 36 với ví dụ về truyền dẫn 2 anten Nếu chỉ có một anten phát, các chức năng của lớp ánh xạ và mã hóa sẽ không có vai trò trong việc truyền dẫn tín hiệu.
Hình 22 Sự tạo thành tín hiệu hướng xuống
Hiệu quả của tốc độ dữ liệu hướng xuống tức thời phụ thuộc vào :
- Điều chế, với phương pháp tương tự có thể như hướng đường lên
Cấp phát số lượng sóng mang con là một yếu tố quan trọng trong việc quản lý tài nguyên tần số Trong hướng xuống, không cần thiết phải cấp phát liên tục trong miền tần số, giúp tối ưu hóa việc sử dụng băng thông Phạm vi cấp phát băng thông tương tự như hướng lên, với khả năng từ 12 sóng mang con (180 kHz) đến 1200 sóng mang con.
- Tốc độ mã hóa kênh
- Số lượng anten phát (các luồng độc lập) với sự hoạt động của MIMO
Tốc độ dữ liệu đỉnh tức thời cho đường xuống dao động từ 0,7Mbps đến 170Mbps, và có thể đạt tới 300Mbps hoặc cao hơn với cấu hình MIMO 4 – 4 anten Không có giới hạn về tốc độ dữ liệu tối thiểu, tuy nhiên, nếu yêu cầu các đơn vị cấp phát nhỏ nhất (1 khối tài nguyên) quá cao, có thể áp dụng khoảng đệm.
CÁC THỦ TỤC TRUY NHẬP LTE
Dò tìm tế bào
Dò tìm cell là quy trình mà thiết bị đầu cuối xác định cell có khả năng kết nối, bao gồm việc thu nhận nhận dạng cell và ước tính định thời khung của nó Quy trình này cũng đánh giá các thông số cần thiết để thu thập thông tin từ hệ thống trên kênh quảng bá, giúp truy cập vào hệ thống dễ dàng hơn Để đơn giản hóa việc lập kế hoạch cell, LTE hỗ trợ 510 nhận dạng ô, chia thành 170 nhóm Dò tìm cell trong LTE thường diễn ra qua nhiều bước, tương tự như quy trình ba bước trong WCDMA Để hỗ trợ thiết bị đầu cuối, LTE cung cấp tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp trên đường xuống, được chèn vào hai ký hiệu OFDM cuối cùng trong khe đầu tiên của khung phụ 0 và 5, cùng với các tín hiệu tham chiếu để cải thiện hiệu quả dò tìm.
Truy nhập ngẫu nhiên
Một yêu cầu cơ bản cho bất kỳ hệ thống di động tế bào nào là khả năng thiết bị đầu cuối thiết lập kết nối, thường được gọi là truy nhập ngẫu nhiên Truy nhập ngẫu nhiên phục vụ hai mục đích chính trong LTE: thiết lập đồng bộ hướng lên và nhận dạng thiết bị đầu cuối duy nhất (C-RNTI) Do đó, nó không chỉ được sử dụng cho truy nhập ban đầu khi chuyển từ trạng thái LTE_tách biệt hoặc LTE_rảnh rỗi sang LTE_tích cực, mà còn trong các giai đoạn không tích cực của đường lên khi đồng bộ bị mất trong LTE_tích cực.
Tổng quan về truy nhập ngẫu nhiên được thể hiện như trong hình 23, bao gồm bốn bước:
Bước đầu tiên trong quá trình truyền dẫn là thực hiện phần mở đầu truy cập ngẫu nhiên, giúp eNodeB ước lượng thời gian truyền tải của thiết bị đầu cuối Đồng bộ hướng lên là điều kiện cần thiết, nếu không thiết bị đầu cuối sẽ không thể truyền dữ liệu lên.
Bước thứ hai trong quy trình này liên quan đến việc mạng truyền một lệnh định thời sớm để điều chỉnh sự đồng bộ truyền của thiết bị đầu cuối, dựa trên các phép đo định thời từ bước đầu tiên Ngoài việc thiết lập đồng bộ hướng lên, bước này cũng chỉ định các nguồn tài nguyên hướng lên cho thiết bị đầu cuối, nhằm sử dụng trong bước ba của các thủ tục truy nhập ngẫu nhiên.
Bước thứ ba trong quá trình này liên quan đến việc truyền dẫn nhận dạng thiết bị đầu cuối di động thông qua UL-SCH, tương tự như cách thức truyền dữ liệu thông thường Nội dung của tín hiệu này sẽ thay đổi tùy thuộc vào trạng thái của thiết bị đầu cuối, bao gồm việc thiết bị đã từng kết nối với mạng hay chưa.
Bước cuối cùng trong quy trình là truyền dẫn thông điệp giải quyết tranh chấp từ mạng tới thiết bị đầu cuối qua kênh DL-SCH Giai đoạn này cũng xử lý các tranh chấp phát sinh khi nhiều thiết bị đầu cuối cố gắng truy cập vào hệ thống cùng một lúc, sử dụng chung tài nguyên truy cập.
Hình 23 Thủ tục truy nhập ngẫu nhiên