Tại sao CSFB PSR suy giảm sau khi nâng cấp tần số?

Tại sao CSFB PSR suy giảm sau khi nâng cấp tần số?

( Bài viết mang tính học thuật, những con số được đưa ra mang tính tham khảo khi áp dụng vào trong các mô hình cụ thể).

Với 4G, khi dung lượng tăng cao, để đáp ứng cho nhu cầu ấy, người ta thường nâng cấp tần số,khi đấy tổng dung lượng đáp ứng cho một khu vực địa lý cụ thể sẽ được tăng cường. Vậy tần số ở đâu mà nâng cấp? Theo công nghệ 4G ta có các băng thông là 1.4Mhz, 3Mhz, 5Mhz, 10Mhz, 15Mhz, 20Mhz. giả sử một nhà mạng nào đó được cấp băng thông là 13Mhz thì ban đầu họ sử dụng 10Mhz, khi nhi cầu tăng cao, họ tiếp tục sử dụng 3Mhz còn lại để nâng cấp. Hoặc trường hợp phổ biến hơn là họ được cấp phép băng thông 10Mhz cho tần số 1800, 5 Mhz còn lại ở tần số 900. Với khu vực lưu lượng cao, họ kết hợp cả hai băng tần này để phục vụ một khu vực địa lý cụ thể. Để tránh Ping pong, thì khi quy hoạch TA, các Cell trong cùng địa lý sẽ được quy hoạch cùng TA, và khi đấy Tải Paging được đổ về các cell là như nhau cho các tần số khác nhau. Nhưng mức độ chịu tải Paging của các tần số khác nhau thế nào? Với tần số có băng thông 5Mhz và tần số có băng thông 10Mhz thì dung lượng đáp ứng cho bản tin Paging có giống nhau? Bài viết này Hoạt sẽ phân tích các yếu tố này, để chi ra một nguy cơ là việc nâng cấp thêm tần số có băng thông thấp, làm tăng nguy cơ nghẽn bản tin Paging làm giảm chỉ số CSFB PSR.

Chúng ta hãy tập trung xem sét Tải paging của  EnodeB, của 2 loại băng thông vô tuyến là 5Mhz và 10Mhz.

Tải Paging của EnodeB được xác định bởi công thức:

CenodeB= min( Tải CPU của enodeB, Khả năng nghẽn kênh Paging cho phép, Tải cho phép của Kênh PDSCH, tải cho phép của kênh PDCCH). Số lượng các kênh vật lý SHARE và COMMON phụ thuộc vào băng thông vô tuyến, vì thế số lượng bản tin Paging mạng trên hệ SHARE và kênh COMMON cũng sẽ khác nhau cho các băng thông vô tuyến. Trong bài viết này ta chỉ quan tâmtới ba yếu tố này,  yếu tố CPU của eNodeBlà các yếu tố chung cho các băng thông vô tuyến, ta không đề cập ở đây.

Về tải kênh PDSCH.

C­­_PDSCH= 100nsB.Frame x L_{PDSCH max}/(3+0.32(n_{PDCCH Sym}-1))

Với nsB.Frame là số khối sô tuyến khả dụng được lập lịch. Với băng thông 5Mhz thì nsB.Framebằng 250, với băng thông 10Mhz thì nsB.Framebằng 500.N_PDCCHsymlà số lượng symbol khả dụng cho kênh PDCCH, giá trị này bằng 2 cho cả băng thông 5Mhz và 10Mhz.

L_{PDSCH Max} là tải Maximum của kênh PDSCH được phép mang bản tin Paging.  Đây là giá trị chủ quan của nhà mạng, giá trì này thông thường không vượt quá 5%.

Thay số vào công thức ta có: với băng thông 5Mhz thì Tải paging cho kênh PDSCH là 376 paging/s, còn với băng thông 10Mhz thì tải Paging cho kênh PDSCH là 753 paging/s.

Về tải kênh PDCCH.

C_PDCCH= -100nPO.frame x ln[1- n_CCEframe x L_{PDCCH max}/4nPO.frame] với BW <= 3MHz.

C_PDCCH= -100nPO.frame x ln[1- n_CCEframe x L_{PDCCH max}/8nPO.frame] với BW >3 MHz.

nPO.Frame là số lượng bản tin Paging chiếm trong 1 khung SFN, theo chu kỳ DRX, được ký hiệu là nB.

n_CCEframe là số lượng kênh Control channel element khả dụng cho một khung OFDMA. Nếu PDCCH symbol bằng 2 thì n_CCEFrame  = 120 với băng thông 5Mhz, bằng 250 với băng thông là 10Mhz.

­L_{PDCCH max} là tải kênh PDCCH maximum cho phép, đây là giá trị khai thác của  nhà mạng, thông thường không lên quá 5%.

Biểu đồ sau minh họa cho các trường hợp nPO.Frame(nB/T), với giá trị nB= T( tức là mỗi SFN đều có Block cho Paging). Thì ta thấy số lượng bản tin cho phép trên kênh PDCCH là gấp đôi nhau với băng thông từ 5Mhz sang 10Mhz.  Với cùng xác suất nghẽn Paging.

Xác suất nghẽn Paging.

Xác suất nghẽn paging được giả thiết tuân theo phương trình Poisson.

P_blocking.Max = 1- (Rmax-e­­­­­^{-Cblocking.PO}x)/C­_blocking.RO

Với Rmax là số lượng bản tin paging được truyền trong một PO( liên quan tới thạm số Maxnoofpagingrecords), Cblocking.PO. là số lượng bản tin Paging được truyền trong 1 PO với xác suất nghẽn. với băng thông vô tuyến khác nhau thì Rmax là khác nhau, với băng thông là 5Mhz thì Rmax =7, với băng thông là 10Mhz thì Rmax là 16.

Công thức: C_blocking = C_blocking.PO x 100nB/T

Dựa vào công thức ở trên, ta xây dựng biểu đồ tương quan giữa xác suất nghẽn, Rmax với bản tin truyền Paging/ PO như sau:

Biểu đồ này chỉ rõ, với cùng xác suất nghẽn là 2% thì với Rmax =7 ta có Cpaging là 4 pagings/PO. Còn với Rmax = 16 ta có Cpaging là 12 paging/PO.

Kết luận chung. Ta thấy rằng băng thông vô tuyến khác nhau sẽ làm cho dung lượng Paging khác nhau, với băng thông vô tuyến tăng gấp đôi thì dung lượng Paging cao hơn từ 2 tơi 3 lần.  Vì thế khi  nâng cấp một băng thông hẹp hơn nhàm tăng dung lượng Data 4G cần xem xét tới yếu tố tải Paging để điều chỉnh TA cho phù hợp.