Thông tin di động thế hệ ba 3g với công nghệ w CDMA

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ BA – 3G Mở đầu Với phát triển không ngừng ngành công nghiệp viễn thông nay, đặc biệt phát triển nhanh chóng dịch vụ số liệu IP đặt yêu cầu công nghiệp viễn thông di động Thông tin di động hệ thứ hai sử dụng công nghệ số hệ thống băng hẹp xây dựng chế chuyển mạch kênh nên đáp ứng dịch vụ Trong bối cảnh ITU đưa hệ thống thông tin di động hệ ba với tên gọi ITM-2000 ITM-2000 mở rộng đáng kể khả cung cấp dịch vụ cho phép sử dụng nhiều phương tiện thông tin Mục đích ITM-2000 đưa nhiều khả đồng thời đảm bảo phát triển liên tục thông tin di động hệ hai Các hệ thống 3G cung cấp nhiều dịch vụ viễn thông bao gồm: tiếng, số liệu tốc độ bit thấp bit cao, đa phương tiện, video cho người sử dụng làm việc phương tiện công cộng lẫn tư nhân Các tiêu chí chung để xây dựng ITM-2000 sau: - Sử dụng dải tần quốc tế quy định GHz sau: + Đường lên: 1885 – 2025 MHz + Đường xuống: 2110 – 2200 MHz - Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho loại hình thông tin vô tuyến: + Tích hợp mạng thông tin vô tuyến hữu tuyến + Tương tác cho loại dịch vụ viễn thông - Sử dụng phương tiện khai thác khác nhau: + Trong công sở + Ngoài đường + Trên xe + Vệ tinh - Có thể hỗ trợ dịch vụ như: GVHD: TS.VÕ XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí + Các phương tiện nhà ảo (VHE: Virtual Home Environment) sơ sở mạng thông minh, di động cá nhân chuyển mạng toàn cầu + Đảm bảo chuyển mạng quốc tế + Đảm bảo dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển mạch kênh số liệu chuyển mạch gói - Dễ dàng hỗ trợ dịch vụ xuất Môi trường hoạt động ITM-2000 chia thành bốn vùng với tốc độ bit Rb sau: + Vùng 1: nhà, ô pico, Rb  Mbit/s + Vùng 2: thành phố, ô micro, Rb  384 kbit/s + Vùng 3: ngoại ô, ô macro, Rb  144 kbit/s + Vùng 4: toàn cầu, Rb = 9,6 kbit/s Các hoạt động quốc tế xây dựng tiêu chuẩn hệ thống thông tin di động hệ ba Trong trình thiết kế hệ thống thông tin hệ ba, hệ thống hệ hai (GSM, IS-95 CDMA PDC (tổ ong cá nhân)) quan tiêu chuẩn hóa vùng xem xét để đưa đề xuất tương thích Các công nghệ nghiên cưu để đưa đề xuất cho hệ thống thông tin di động hệ ba gồm: + W-CDMA (CDMA băng rộng) + W-TDMA (TDMA băng rộng) + TDMA/CDMA băng rộng + OFDMA (đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao) + ODMA (đa truy nhập theo hội) Dưới ta xét tổng quan công nghệ , ta xét W-CDMA liên quan đến đề tài mà em nghiên cứu W-CDMA Công nghệ W-CDMA có tính sở sau: + Hoạt động CDMA băng rộng với băng tần MHz + Lớp vật lý linh hoạt để tích hợp tất tốc độ sóng mang + Tái sử dụng Ngoài công nghệ có tính tăng cường sau: GVHD: TS.VÕ XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí + Phân tập phát + Anten thích ứng + Hỗ trợ cấu trúc thu tiên tiến W-CDMA nhận ủng hộ lớn trước hết nhờ tính linh hoạt lớp vật lý việc hỗ trợ kiểu dịch vụ khác nhau, đặc biệt tốc độ bit thấp trung bình Nhược điểm W-CDMA hệ thống không cấp phép băng TDD với phát thu liên tục, công nghệ W-CDMA không tạo điều kiện cho kỹ thuật chống nhiễu phương tiện làm việc máy điện thoại không dây Dưới bảng tổng kết giao diện không gian, giao diện mạng ITU quan tiêu chuẩn Cdma2000 ARIB/DOCOM O PDC Hệ thống 2G Giao diện vô tuyến IS95/cdmaOne Cdma2000 W-CDMA Giao diện mạng 3G Các quan tiêu chuẩn ANSI-41 nâng cấp TIA TR-45 (CDG hỗ trợ) MAP GSM nâng cấp ARIB UMTS UWC-136 GSM IS-136 UTRA (W-CDMA/ TD-CDMA) MAP GSM nâng cấp ETSI IS-136+/ 136IS/136+HS ANSI-41 nâng cấp TIA TR-45 (UWCC hỗ trợ) UMTS: Hệ thống di động toàn cầu UWC: Thông tin vô tuyến toàn cầu PDC: Tổ ong cá nhân HS: Tốc độ cao UWCC: Hiệp hội UWC ARIB: Liên hiệp kinh doanh công nghiệp vô tuyến ITM-2000 Các nhóm nghiên cứu tiêu chuẩn ITM-2000 chia thành nhóm sở TDMA CDMA hình TDMA CDMA Đơn sóng mang Đa sóng mang Trải phổ trực tiếp 3,84 Mchip/s Đa sóng mang 3,9664Mchi p/s GVHD: TS.VÕ XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH TDD 3,84 Mchip/s 1,28 Mchip/s Hình 1.1: Phân nhóm nghiên cứu tiêu chuẩn ITM-2000 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Để xây dựng tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động hệ ba, tổ chức quốc tế sau hình thành điều khiển ITU: 3GPP: đề án đối tác hệ ba, gồm thành viên sau: +EITS: châu u + TTA: Hàn Quốc + ARIB: Nhật Bản +T1P1: Mỹ 3GPP2: đề án thứ hai đối tác hệ ba, gồm thành viên sau: + TIA, T1P1: Mỹ + TTA: Hàn Quốc + ARIB, TTC: Nhật Bản Hiện hai tiêu chuẩn chấp thuận cho ITM2000 là: + W-CDMA xây dựng từ 3GPP + cdma2000 xây dựng từ 3GPP2 Dưới bảng thông số giao diện vô tuyến W-CDMA cdma2000 Sơ đồ đa truy nhập Độ rộng băng tần (MHz) Tốc độ chip (Mchip/s) Độ dài khung Đồng BTS Điều chế đường xuống/ đường lên Trải phổ đường xuống/đường W-CDMA DS-CDMA băng rộng cdma2000 CDMA đa són mang 5/10/15/20 1,15/5/10/15/20 1,28/3,84/7,68/11,52/15,3 10 ms Dị bộ/đồng 1,2288/3,6864/7,2738/11 ,0592/ 14,7456 5/20 ms Đồng QPSK/BPSK QPSK/BPSK QPSK/OCQPSK(HPSK) QPSK/OCQPSK(HPSK) GVHD: TS.VÕ XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí lên Vocoder Tổ chức tiêu chuẩn CS-ACELP(AMR) 3GPP/EITS/ARIB EVRC, QCELP(13 kbit/s) 3GPP2/TIA/TTA/ARIB OCQPSK(HPSK): Khóa dịch pha vuông góc phức trực giao CS-ACELP: Dự báo tuyến tính kích thích theo mã đại sốcấu trúc phức hợp EVRC: Bộ mã hóa tốc độ thay đổi tăng cường Sau mô hình tổng quát mạng ITM-2000 : Vùng thiết bị đầu cuối TE di động UIM TE di động TE di động UIM Vùng mạng truy nhập Mạng truy nhập Phát quảng báthông tin truy nhập hệ thống Phát thu vô tuyến Điều khiển truy nhập vô tuyến TE di động Vùng dịch vụ ứng dụng TE: Thiết bị đầu cuối UI: Giao diện người sử dụng Hình 1.2: Mô Vùng mạng lõi Mạng lõi Điều khiển gọi Điều khiển chuyển mạch dịch vụ Điều khiển tài nguyên quy định Quản lý dịch vụ Quản lý vị trí Quản lý nhận Các dịch vụ ứng dụng hình mạng ITM-2000 Các dạng thiết bị đầu cuối bao gồm: Máy điện thoại cầm tay: - Tiếng: 8/16/32 kbit/s - Số liệu (chẳng hạn PCM CIA) GVHD: TS.VÕ XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí + Truyền dẫn số liệu mô-đem tiếng cho tốc độ: 1,2 kbit/s, 2,4 kbit/s, 4,8 kbit/s, 9,6 kbit/s, 19,2 kbit/s, 28,8 kbit/s + Truyền dẫn số liệu chuyển mạch theo mạch cho tốc độ: 64 kbit/s, đầu cuối video thấp Mbit/s - nh tónh (đầu cuối cho PSTN) - Hình ảnh di động: phân làm hai loại theo cấp bậc chất lượng (31/64/128 kbit/s) - Thoại có hình chất lượng cao với tốc độ thấp 128 kbit/s Thiết bị đầu cuối giống máy thu hình: - Đầu cuối kết hợp máy thu hình máy tính - Máy thu hình cầm tay có khả thu MPEG Thiết bị đầu cuối số liệu gói: - PC có cửa thông tin cho phép: + Điện thoại có hình + Văn bản, hình ảnh, truy nhập sở liệu, video - Đầu cuối PDA: + PDA tốc độ thấp + PDA tốc độ cao trung bình + PDA kết hợp với sách điện tử bỏ túi - Máy nhắn tin hai chiều - Sách điện tử bỏ túi có khả thông tin Lộ trình phát triển từ hệ thống hệ hai đến hệ ba Có hai lộ trình phát triển tứ hệ thống hệ hai đến hệ ba: lộ trình phát triển từ hệ thống IS-95 hệ hai đến cdma2000 hệ ba, lộ trình thứ hai phát triển từ hệ thống thông tin di động GSM hệ hai sang W-CDMA hệ ba Vì đề tài em trình bày công nghệ W-CDMA nên em trình bày lộ trình từ GSM lên W-CDMA Lộ trình phát triển từ GSM hệ hai sang W-CDMA hệ ba cho hình sau: GVHD: TS.VÕ XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí GSM HSCSD GPRS EDGE WCDMA HSCSD: Số liệu chuyển mạch tốc độ cao GPRS: Dịch vụ vô tuyến gói chung EDGE: Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM Hình 1.3: Lộ trình phát triển từ GSM đến W-CDMA Ởû giai đoạn đầu trình phát triển GSM phải đảm bảo dịch vụ số liệu tốt Tồn hai chế độ dịch vụ số liệu: chuyển mạch kênh (CS) chuyển mạch gói (PS) sau: Các dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh CS đảm bảo: - Dịch vụ tin ngắn (SMS) - Số liệu dị tốc độ 14,4 kbit/s - Fax băng tiếng tốc độ 14,4 kbit/s Các dịch vụ số liệu chuyển mạch gói PS đảm bảo: - Chứa chế độ dịch vụ kênh - Dịch vụ Internet, e-mail, … - Sử dụng chức IWF/PSDN như: Cổng vào cho mạng số liệu gói IWF/PSDN đặt MSC hay BSC hay độc lập Để thực kết nối vào mạng IP, giai đoạn sử dụng giao thức ứng dụng vô tuyến (WAP) Giai đoạn để tăng tốc độ số liệu sử dụng công nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD), dịch vụ gói vô tuyến chung (GPRS) tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM (EDGE) Bước trung gian gọi hệ 2,5 Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao, HSCSD HSCSD dịch vụ cho phép tăng tốc độ số liệu chuyển mạch kênh 9,6 kbit/s (hay cải tiến 14,4 kbit) GSM Để tăng tốc độ số liệu, người sử dụng cấp phát nhiều khe thời gian Có thể kết hợp linh hoạt từ đến khe thời gian để đạt tốc độ số liệu cực đại 64 kbit/s cho người sử GVHD: TS.VÕ XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí dụng Giao diện vô tuyến HSCSD chí hỗ trợ tốc độ lên đến 8x14,4 kbit/s, đạt tốc độ 100 kbit/s Một tính đặc biệt HSCSD hỗ trợ kết nối đối xứng lẫn không đối xứng Ởû chế độ HSCSD đối xứng số khe phát từ BTS đến MS số khe phát từ MS đến BTS người sử dụng Còn chế độ không đối xứng số khe phát từ BTS lớn nhiều số khe phát theo chiều ngược lại người sử dụng Chế độ phát không đối xứng thường sử dụng Internet cần nhiều khe để truyền nhanh số liệu đường xuống Việc sử dụng điều chế 8-PSK cho HSCSD cho phép đạt tốc độ truyền số liệu cao hơn, nhiên sử dụng chế chuyển mạch kênh nên hiệu suất sử dụng tài nguyên vô tuyến Khả triển khai HSCSD bị hạn chế GVHD: TS.VÕ XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí HSCSD đối xứng BTS đến MS MS đến BTS 7 Đo HSCSD không đối xứng BTS đến MS MS đến BTS 7 Đo Hình 4: Biểu đồ thời gian cho HSCSD đối xứng không đối xứng Dịch vụ gói vô tuyến chung, GPRS Dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS) hỗ trợ dịch vụ số liệu gói tốc độ cao cho GSM GPRS khác với HSCSD chỗ nhiều người sử dụng sử dụng chung vài tài nguyên vô tuyến, hiệu suất sử dụng tài nguyên vô tuyến cao Một MS chế độ GPRS dành tài nguyên vô tuyến có số liệu cần phát thời điểm khác người sử dụng khác sử dụng chung tài nguyên vô tuyến Nhờ băng tần sử dụng hiệu Một người sử dụng GPRS sử dụng đến khe thời gian để đạt tốc độ đến 100 kbit/s Tuy nhiên tốc độ đỉnh, nhiều người sử dụng tốc độ bit thấp Vì lúc đầu GSM thiết kế cho lưu lượng chuyển mạch kênh nên việc đưa dịch vụ chuyển mạch gói vào đòi hỏi phải bổ sung thêm thiết bị cho mạng (như hình phía dưới) Mạng GPRS kết nối với mạng số liệu công cộng IP mạng X.25 Nút hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN) nút hỗ trợ GVHD: TS.VÕ XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí GPRS cổng (GGSN) thực nhu cầu phát gói số liệu MS thiết bị đầu cuối số liệu cố định mạng số liệu công cộng (PDN) Các nút GGSN cho phép phát thu gói số liệu đến MS mạng thông tin di động GSM khác Giao diện vô tuyến GPRS sử dụng tính giao diện vô tuyến GSM Như dịch vụ chuyển mạch kênh chuyển mạch gói sử dụng sóng mang Tuy nhiên mạng đường trục GPRS thiết kế cho không phụ thuộc vào giao diện vô tuyến SMS-GMSC SMS-IWMSC E SM-SC C Gd MSC/VLR HLR Maïng GPRS D A Gs Gr Gc Gp TE MT R BSS U m Gn SGSN PDN GGSN Gn Gp Gi Gf SGSN EIR GGSN Mạng PLMN khác Báo hiệu Báo hiệu lưu lượng EIR: Bộ ghi nhận dạng thiết bị HLR: Bộ đăng ký vị trí thường trú SMS: Dịch vụ tin ngắn SGSN: Điểm hỗ trợ GPRS phục vụ GGSN: Điểm hỗ trợ GPRS cổng MT: Đầu cuối di động TE: Thiết bị đầu cuối PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng PDN: Mạng số liệu công cộng BSS: Hệ thống trạm gốc IWMSC: Kết nối MSC GMSC: Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng GVHD: TS.VÕ 10 XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Hình 1.5: Cấu trúc mạng GPRS TE Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Các thủ tục NBAP chung (C-NBAP) sử dụng cho báo hiệu không liên quan đến trường hợp UE đặc thù có nút B C-NBAP định nghóa tất thủ tục cho khai thác bảo dưỡng (O &M) logic nút B như: quản lý cấu hình cố Các chức NBAP chung là: - Thiết lập đoạn nối vô tuyến (RL- Radio Link) UE chọn điểm kết cuối lưu lượng - Cấu hình ô - Xử lý kênh RACH/FACH PCH - Khởi xướng báo cáo đo đạc đặc thù ô nút B - Quản lý cố NBAP riêng (D-NBAP) Khi RNC yêu cầu đoạn nối vô tuyến cho UE thông qua thủ tục thiết lập đoạn nối vô tuyến C-NBAP, nút B ấn định kết cuối lưu lượng để xử lý trường hợp UE báo hiệu liên quan đến MS trao đổi thủ tục NBAP riêng (D-NBAP) qua cổng điều khiển riêng điểm kết cuối cho Các chức NBAP riêng là: - Bổ sung, giải phóng lập cấu hình lại đoạn nối vô tuyến cho trường hợp UE - Xử lý kênh riêng dùng chung - Xử lý kết hợp chuyển giao - Khởi đầu báo cáo đo đạc đặc thù đoạn nối vô tuyến - Quản lý cố đoạn nối vô tuyến Thiết lập gọi W-CDMA UMTS Thủ tục thiết lập gọi sở W-CDMA UMTS cho hình 18 Quá trình bắt đầu yêu cầy truy nhập từ UE Yêu cầu truy nhập phát kênh truyền tải RACH kênh truyền tải CPCH Bản tin phát yêu cầu để thiết lập kết nối RRC trước thực giao dịch báo hiệu hay thiết lập vật mang Yêu cầu kết nối RRC bao gồm lý yêu cầu kết nối GVHD: TS.VÕ134 XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí UE CCCH: yêu cấu kết nối RRC RNC CCCH: Thiết lập kết nối RRC DCCH: Kết nối RRC hoàn thành MSC/VLR RANAP: Bản tin UE khởi đầu (Yêu cầu dịch vụ CM) DCCH: Truyền trực tiếp khởi đầu RANAP: Truyền trực tiếp (Yêu cầu nhật thực) DCCH: Truyền trực tiếp (Yêu cầu nhật thực) DCCH: Truyền trực tiếp (Trả lời nhật thực) RANAP: Truyền trực tiếp (Trả lời nhật thực) RANAP: Lệnh chế độ bảo mật DCCH: Lệnh chế độ bảo mật DCCH: Hoàn thành chế độ bảo mật RANAP: Hoàn thành chế độ bảo mật DCCH: Truyền tïc tiếp (Thiết lập) RANAP: Truyền trực tiếp (Thiết lập) RANAP: Truyền trực tiếp (Tiếp tục gọi) DCCH: Truyền trực tiếp (Tiếp tục gọi) DCCH: Thiết lập vật mang hay lập lại cấu hình vật mang vô tuyến DCCH: Thiết lập vật mang vô tuyến hoàn thành hay lập lại cấu hình hoàn thành RANAP: Yêu cầu ấn định RAB RANAP: Hoàn thành ấn định RAB RANAP: Truyền trực tiếp (Báo chuông) DCCH: Truyền trực tiếp (Báo chuông) RANAP: Truyền trực tiếp (Kết nối) DCCH: Truyền trực tiếp (Kết nối) RANAP: Tryuền trực tiếp công nhận kết nối DCCH: Truyền trực tiếp công nhận kết nối Hình 4.18: Thủ tục thiết lập gọi W-CDMA UMTS RNC trả lời tin Thiết lập kết nối RRC Bản tin phát kênh logic CCCH ( thường truyền kênh truyền tải FACH) Nếu kênh truyền tải DCH cấp phát, tin thết lập kết nối RRC mã ngẫu nhiên để UE sử dụng GVHD: TS.VÕ135 XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí đường lên UE tự xác định mã định kênh mã thực đường lên Cần lưu ý DPCCH liên kết với DPDCH DPDCH chứa TFCI, TFCI chứa thông tin hệ số trải phổ SF cho phép UTRAN xác định mã định kênh cho DPDCH Nếu RNC không ấn định kênh DCH báo hiệu tiếp tục phát FACH đường xuống RACH hay CPCH đường lên UE trả lời tin Kết nối RRC hoàn thành Bản tin mang kênh logic DCCH đường lên Sau UE phát tin cho mạng lõi CN Bản tin phát tin Truyền trực tiếp khởi đầu, chưa có thiết lập quan hệ báo hiệu trực tiếp UE mạng lõi Tải trọng tin chuyển trực tiếp UE mạng lõi Bản tin thị cho RNC mạng lõi cần thiết lập mối quan hệ báo hiệu UE mạng lõi RNC đặt tin Truyền trực tiếp khởi đầu vào tin UE khởi đầu RANAP gửi tin đến mạng lõi Trong trường hợp tin gởi đến MSC Việc chọn MSC hay SGSN phụ thuộc vào thông tin tiêu đề tin Truyền khởi đầu phát từ UE Tải trọng tin Truyền trực tiếp khởi đầu đặt vào tải trọng tin đến MSC: UE khởi đầu RANAP Tiếp theo, MSC khởi đầu thủ tục bảo an Thủ tục bắt đầu nhận thực nguyên tắc Hiệu lệnh-Trả lời giống GSM Ở có điểm khác UE mạng nhận thực lẫn Nghóa lã mạng không phát mã ngẫu nhiên đến UE để nhận trả lời mà phát Thẻ nhận dạng mạng (AUTN: Authentication Token Network) tính toán độc lập mạng HLR để so sánh với AUTN tính toán độc lập UE USIM AUTN phải trùng với AUTN mạng UE phát Yêu cầu nhận thực cách phát tin truyền trực tiếp RANAP giao thức RRC Nếu nhận thực thành công, UE phát trả lời tin Trả lời nhận thực để MSC kiểm tra Bản tin mang cách sử dụng khả truyền trực tiếp RANAP RRC Sau mạng lõi khởi đầu thủ tục mã hóa kiểm tra trung thực Quá trình thực giống GSM ngoại trừ khả bổ sung là: đảm GVHD: TS.VÕ136 XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí bảo tính trung thực Khả cho phép mạng UE kiểm tra xem tin báo hiệu từ thực thể có bị kẻ khác thay đổi hay không Quá trình mật mã kiểm tra tính trung thực mạng lõi khởi xướng, thực UE UTRAN Vì MSC gửi tin Lệnh chế độ bảo mật RRC đến UE UE trả lời MSC tin RANAP: Hoàn thành chế độ bảo mật Tại thời điểm này, thông tin thiết lập gọi thực như: số điện thoại bị gọi gửi tin Thiết lập từ UE đến MSC cách sử dụng báo hiệu truyền trực tiếp Nếu xử lý gọi này, MSC trả lời tin Đang tiến hành gọi giống GSM Sau RNC cần thiết lập Vật mang truy nhập vô tuyến (RAB) để truyền tải luồng tiếng thực người sử dụng RAB vật mang UE mạng lõi để truyền tải số liệu người sử dụng: tiếng số liệu gói RAB đặt nhiều vật mang vô tuyến giao diện vô tuyến Mỗi RAB có số nhận dạng riêng để sử dụng trình báo hiệu UE mạng Mạng lõi phát yêu cầu thiết lập RAB thông qua tin Yêu cầu ấn định RAB RANAP Trên sở thông tin Yêu cầu ấn định RAB, RNC thiết lập vật mang vô tuyến cho UE lập lại cấu hình cho vật mang UE hoạt động RNC sử dụng tin RRC Thiết lập vật mang vô tuyến Lập lại cấu hình vật mang vô tuyến để hướng dẫn UE sử dụng vật mang hay lập lại cấu hình UE trả lời tin Thiết lập vật mang vô tuyến hoàn thành tin Lập lại cấu hình vật mang vô tuyến hoàn thành Đến lượt mình, RNC trả lời MSC tin RANAP: Hoàn thành ấn định RAB Khi có đường dẫn vật mang từ UE đến MSC Lưu ý việc thiết lập đường dẫn vật mang đòi hỏi thiết lập phương tiện mặt đất nút B, RNC RNC,MSC Phần lại trình thiết lập gọi hoàn toàn giống thiết lập gọi GSM Phần lại bao gồm: tin báo chuông, kết nối xác nhận kết nối truyền báo hiệu truyền trực tiếp Các phiên số liệu gói W-CDMA UMTS GVHD: TS.VÕ137 XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Ở hình 4.19 trình bày mặt phẳng điều khiển dịch vụ số liệu gói W-CDMA hình 4.20 trình bày mặt phẳng người sử dụng Thiết lập dịch vụ gói W-CDMA giống GPRS: thông qua tích tực PDP Contex với Tên điểm truy nhập (APN), tiêu chuẩn QoS,… Điểm khác biệt W-CDMA GPRS việc định vị lại SRNS Vì kênh GTP-U kết cuối RNC SGSN, nên việc định vị lại UE đến RNC khác phải thực nạp đệm gói RNC chuyển tiếp gói đến RNC thứ hai xảy định vị lại Chuyển tiếp thực thông qua SGSN khác nhau, đường truyền gói từ đệm từ RNS1 đến SGSN1 qua SGSN2 đến RNC2 Từ quan điểm giao diện vô tuyến W-CDMA đảm bảo tính linh hoạt cao GPRS cách ấn định tài nguyên cho lưu lượng số liệu gói W-CDMA không cung cấp nhiều tốc độ số liệu hơn, mà giao diện vô tuyến W-CDMA chọn kiểu kênh khác để truyền số liệu gói Ở đường lên nguồn gồm có RACH, CPCH, DCH kênh khả dụng RNC điều hành việc chọn kênh kênh chọn tùy theo đặc tính phiên mà người sử dụng yêu cầu, chẳng hạn lưu lượng kiểu cụm tích lớn hay nhỏ GVHD: TS.VÕ138 XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Ứng dụng IP, PPP IP, PPP Chuyển tiếp PDCP Chuyển tieáp GTP-U PDCP GTP-U GTP-U GTP-U RLC RLC UDP/IP UDP/IP UDP/IP UDP/IP MAC MAC AAL5 AAL5 Lớp Lớp RF RF ATM ATM Lớp Lớp UE Uu RNS Iu-PS SGSN Gn Gi PDCP: Giao thức hội tụ số liệu gói PPP: Giao thức điểm-điểm PS: Chuyển mạch gói Hình 4.20: Ngăn xếp giao thức mặt phẳng người sử dụng W-CDMA GPRS a) GMM/SM/S Đối GMM/SM/S với dịch vụ dạng cụm luồng video MS MS hay truyền tệp lớn, DCH lựa chọn tốt có Chuyển RRC RANAP khả cho thông lượng tiếp cao Tuy nhiên việc chọn RRC điểm RANAP cần thời gian thiết kênh có nhược lập lâu RLC Đối với lưu lượng dạng cụm nhỏ, RACH hay RLC SCCP SCCP CPCH thích hợp Thiết lập kênh Vật Vật mang MAC MAC cung nhanh hơn, cấp tốc độ số liệu cao mang báo hiệu Trong trường hợp RACH thườngbáo có kênh rên AAL5 AAL5 RF RF cóhiệu ô, CPCH nhiều kênh ô ATM ATM Ngoài CPCH mang nhiều số liệu RACH Ở đường xuống, FACH hiệu cho số lượng dạng RNS SGSN có cụm nhỏUEcủa người sử dụng Tuy nhiên Uu Iu-PS RACH, FACH hạn chế Ở đường xuống có thêm lựa chọn DSCH, kênh ghép thời gian b) GTP- C GTP- C nhiều người sử dụng Kênh hỗ trợ lưu lượng UDP cao FACH, chưa cao bằngUDP DCH Tuy nhiên kênh phù hợp nhiều lưu lượng dạng cụm so IP IP với DCH Lớp Lớp Lớp Lớp GVHD: TS.VÕ139 XUÂN TỰU Gn SGSN GGSN SVTH: HỒ NHỰT LINH RRC: Điều khiển tài nguyên vô tuyến SCCP: Phần điều khiển nối thông báo hiệu RNS: Hệ thống mạng vô tuyến MAC: Điều khiển truy nhập môi trường RF: Tần số vô tuyến Ket-noi.com kho tàiATM liệu miễn AAL: Lớp thích ứng SGSN: Điểm hỗ trợ GPRS phục vụ UDP: Giao thức gói từ người sử dụng GGSN: Điểm hỗ trợ GPRS cổng phí GTP: Giao thức đường hầm GPRS Hình 4.19: Các ngăn xếp giao thức Mặt phẳng điều khiển W-CDMA UMTS a) Từ UE đến SGSN b) Từ SGSN đến GGSN CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ATM CHO THÔNG TIN DI ĐỘNG G Mở đầu Hệ thống thông tin di động G cung cấp dịch vụ chuyển mạch kênh (CS: Channel Switching) tiếng, video dịch vụ chuyển mạch gói (PS:Packet Switchinh) chủ yếu chuyển mạch gói chủ yếu CS sơ đồ thiết bị chuyển mạch thực qui trình truyền tin cách thiết lập kết nối chiếm tài nuyên mạng toàn quy trình truyền tin Thiết bị chuyển mạch cho CS thông tin di động 2G thực chuyển mạch kênh 64 kbit/s phù hợp cho việc truyền ứng dụng tốc độ cố định 64 kbit/s ( chẳng hạn tiếng mã hóa PCM) PS sơ đồ thực phân chia số liệu thnàh gói số liệu có độ dài định chuyển gói kèm với thông tin nơi nhận gắn với gói PS tài nguyên mạng bị chiếm dụng có gói cần truyền Công nghệ áp dụng cho thông tin IP Thông tin di động 3G đòi hỏi sơ đồ chuyển mạch phát thoại thông tin số liệu nén với hiệu suất cao để truy nhập Internet ATM công nghệ thực phân chia thông tin cần truyền thành tế bào 53 byte để truyền dẫn chuyển mạch Việc sử dụng ATM mạng lõi có nhiều ưu điểm: quản lý lưu lượng kết hợp với RAN, cho phép thực chức CS PS kiến trúc thực khai thác điều khiển chất lượng liên kết ATM có chức quản lý lưu lượng điều khiển chất lượng mạnh để xử lý đặc tính lưu lượng công nghệ hiệu để truyền dịch vụ PS lẫn CS Các ưu điểm bậc ATM: GVHD: TS.VÕ140 XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí - Điều khiển nhiều loại lưu thông khác như: Dữ Liệu, Tiếng Nói, Hình nh, Video, … - Khả sử dụng đường truyền hiệu quả: Cho phép truyền ứng dụng hình ảnh, liệu, có tốc độ cố định, biến đổi theo thời gian ngắt quãng - Dùng kỹ thuật chuyển mạch phần cứng: Với chiều dài tế bào cố định 53 Bytes, ATM cho phép việc xử lý chuyển mạch phần cứng có tốc độ nhanh, giảm thiểu thời gian chuyển mạch tăng đáng kể tốc độ truyền - Cho khả thiết lập nhóm kênh ảo: Nhóm kênh ảo định nghóa số nhận dạng ảo (VPI/VCI) Do tạo mới, thay đổi lưu lượng lộ trình cách điều khiển việc gán nhãn địa nút chuyển mạch Khả cho phép việc quản lý điều hành mạng động - Đặc tính truyền dẫn mềm dẻo: Cho phép không giới hạn tốc độ kênh số lượng kênh kênh thông tin thiết lập chuỗi tế bào ATM, số lượng tế bào truyền đơn vị thời gian tự do, số lượng kênh đường truyền phụ thuộc vào số nhận dạng logic nên tốc độ kênh thông tin đạt đến mức tối đa Cấu trúc nguyên lý sở ATM 2.1 Cấu trúc tế bào ATM Một tế bào ATM gồm byte tiêu đề chứa thông tin định tuyến 48 byte tải tin chứa số liệu người sử dụng Thiết bị chuyển mạch ATM cho phép chuyển mạch nhanh sở chuyển mạch phần cứng tham chuẩn theo thông tin định tuyến phần tiêu đề mà không GVHD: TS.VÕ141 XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí phát lỗi tế bào Thông tin định tuyến tiêu đề gồm : đường dẫn ảo (VP) kênh ảo Điều khiển kết nối VC (tương ứng với kênh người sử dụng) VP (tương ứng bó VC) cho phép khai thác quản lý có khả mở rộng có độ linh hoạt cao 2.2 Cấu trúc phân lớp ATM Mô hình lớp ATM so với mô hình OSI: Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Layer Upper Layer AAL ATM Layer Physical Layer  Chức lớp vật lý: chức giống với lớp vật lý giao diện mà ATM ứng dụng  Chức lơp ATM: + Tách/ghép bào: tế bào thuộc VC, VP khác ghép thành dòng tế bào Tại đầu thu dòng tế bào phân thành VC, VP độc lập tới thiết bị thu + Tạo thành trường tế bào: thể điểm kết thúc bắt đầu dòng thông tin tế lớp ATM + Đọc thay đổi giá trị VPI, VCI: chức chuyển mạch ATM thực nút chuyển mạch nút nối xuyên mạng + Điều khiển luồng: cung cấp giao thức thông tin tới từ khách hànghay từ thuê bao mã GFC  Chức lớp thích ứng ATM (AAL): + AAL có nhiệm vụ tạo tương thích dịch vụ cung cấp lớp ATM với lớp cao + AAL nhận số liệu lớp cao chia nhỏ chúng vào trường liệu (playload) tế bào ATM + Sau ATM chuyển playload đến lớp ATM GVHD: TS.VÕ142 XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Lớp AAL gồm hai lớp con: CS SAR CS phụ thuộc vào loại dịch vụ AAL, cung cấp dịch vụ lớp AAL cho lớp cao thông qua điểm truy nhập dịch vụ SAR phân đoạn PDU cách thích hợp (48 byte) đưa vào tế bào ATM lấy thông tin playload tế bào ATM để khôi phục PDU hoàn chỉnh AAL gồm có loại: AAL1, AAL2, AAL3/4, AAL5 Trong AAL2 AAL5 sử dụng mạng thông tin di động 3G 2.2.1 AAL2 Hình mô tả cấu trúc AAL2 AAL2 ghép đến 256 kết nối người sử dụng kết nối VC có khả phát tin ngắn hiệu bị trễ Gói lớp phần chung CPS (Common Part Sublayer) gồm tiêu đề byte tải tin dài từ 1÷45 byte Tiêu đề chứa nhận dạng kênh (CID) để nhận dạng người sử dụng Nhiều kết nối người sử dụng truyền cách ghép chúng lên VC Gói CPS mang đơn vị số liệu giao thức CPS (CPS-PDU) có trường byte STF (STart Fied) Người sử dụng A Người Người Người sử sử sử dụng B dụng C dụng D Các gói CPS AAL Lớp ATM Tế baøo ATM byte 48 byte CPS-PDU byte STF Hình 5.1: Cấu trúc AAL2 Tiêu đề chứa nhận dạng kênh (CID) để nhận dạng nhười sử dụng Nhiều kết nối người sử dụng truyền cách ghép chúng lên VC Gói CPS mang đơn vị số liệu giao thức CPS (CPS-PDU) có trường byte (STF) GVHD: TS.VÕ143 XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Dưới hình minh hoạ việc sử dụng AAL2 giao diện W-CDMA AAL2 giao thức sử dụng giao diện nút B – RNC, giao thức RNC AAL2 giao thức để truyền lưu lượng mạng lõi CS Điều cho phép dễ dàng truyền lưu lượng CS từ RNC đến RNC khác qua CN CN Iu Iu AAL2 RNC RNC Iur AAL2 IuB RAN IuB Nuùt B AAL2 Nút B Hình 5.2: Các giao diện RAN 2.2.2 AAL5 AAL5 phù hợp cho việc chuyển số liệu gói IP Cấu trúc khung AAL5 cho hình số liệu người sử dụng lớp cao gắn thêm đuôi (gồm thông tin độ dài mã phát lỗi) phần đệm (PAD) để điều chỉnh độ dài tạo nên CPCS-PDU (lớp hội tụ phần chung) Độ dài cực đại CPCS-PDU 65535 byte Trong W-CDMA, báo hiệu Số liệu người sử dụng AAL Lớp ATM PAD đuôi CPCS-PDU Tiê u đề Tế bào ATM 48 byte byte GVHD: TS.VÕ144 XUÂN TỰU Hình 5.3: Cấu trúc AAL5 SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí điều khiển RAN số liệu PS giao diện Iu CN truyền AAL5 Chất lượng dịch vụ (QoS) quản lý lưu lượng ATM 3.1 Các loại QoS thông tin di động 3G Vì thông tin di động 3G cho phép truyền dẫn nhanh hơn, nên truy nhập Internet lưu lượng thông tin số liệu khác phát triển nhanh Ngoài thông tin di động 3G sử dụng cho dịch vụ tiếng Nói chung thông tin di động 3G hỗ trợ dịch vụ đa phương tiện Vì kiểu lưu lượng cần đảm bảo mức QoS định tùy thep ứng dụng dịch vụ QoS W-CDMA phân loại sau: - Loại hội thoại thôn tin tương tác yêu cầu trễ nhỏ (ví dụ thoại) - Loại luồng: thông tin chiều đòi hỏi dịch vụ luồng với trễ nhỏ (ví cụ truyền hình thời gian thực) - Loại tương tác: đòi hỏi trả lời thời gian định tỷ lệ lỗi thấp (ví dụ duyệt Wev, truy nhập máy chủ) - Loại đòi hỏi dịch vụ thực sở (e-mail, tải tệp liệu xuống) Các QoS cần đảm bảo từ đầu cuối đến đầu cuối Có thể sử dụng khả ATM để đạt điều RAN cà CN Đặc biệt ATM phân tán tải xử lý liên quan đến điều khiển QoS thực quản lý mạng theo tiêu chuẩn định cách đảm bảo QoS lớp thấp mạng mà không cần đến điều khiển lưu lượng giao thức đầu cuối đến đầu cuôi Các chức quản lý lưu lượng ATM gồm: - Sử dụng hiệu tài nguyên mạng cách ghép luồng thống kê - Hỗ trợ loại dịch vụ khác - Đảm bảo chất lượng thông tin cách đảm bảo độ rộng băng tần thời điểm thiết lập kết nối - Chức giám sát vi phạm lưu lượng hợp đồng 3.2 Các chức quản lý lưu lượng ATM Các loại dịch vụ ATM cho bảng GVHD: TS.VÕ145 XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Loại dịch vụ Đặc tính CBR Đảm bảo PCR Các thông PCR số độ rộng băng tần rt-VBR Đảm bảo SCR với trễ thấp PCR SCR MBS nrt-VBR UBR ABR Đảm bảo CR cho thông tin thời gian thực Nỗ lực Đảm bảo MCR cho điều khiển luồng PCR SCR MBS PCR* PCR* MCR CBR: tốc độ bit không đổi rt-VBR: tốc độ bit khả biến thời gian thực nrt-VBR: tốc độ bit khả biến không thời gian thực UBR: tốc độ bit không qui định ABR: tốc độ bit khả dụng PCR: tốc độ tế bào đỉnh SCR: tốc độ tế bào có đủ khả trì MBS: kích thước cụm cực đại Theo đặc tính nói trên, loại dịch vụ ATM tương ứng với loại QoS thông tin di động 3G sau: - Loại hội thoại  CBR - Loại luồng  rt-VBR - Loại tương tác  nrt-VBR - Loại  UBR Điều khiển cho phép kết nối (CAC) Để đảm bảo chất lượng thông tin cần có chế tứ chối gọi đảm bảo chất lượng không đủ tài nguyên mạng xem xét đến độ rộng băng tần chất lượng dịch vụ QoS yêu cầu Khi đảm bảo chất lượng truyền tin điều khiển CAC, tài nguyên mạng không đủ dẫn đến xác suất chặn cao Vì thế, việc khai thác mạng không đòi hỏi đảm bảo chất lượng truyền tin CAC mà phải đảm bảo chất lượng kết nối gọi sở công nghệ lưu lượng phù hợp Điều kiển thông số sử dụng (UPC) Nếu lưu lượng vào mạng nhiều thông báo cho phép kết nối CAC không lưu lượng vi phạm GVHD: TS.VÕ146 XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí hợp đồng mà lưu lượng khác truyền bị tác động Điều khiển thông số sử dụng UPC thực chức giám sát việc kết nối có đảm bảo hợp đồng phép hay không Các dịch vụ thông tin di động chủ yếu bao gồm thông tin tiếng, thông tin video dịch vụ khác truyền tốc độ định trước giới hạn tốc độ xác định tốc độ kênh vô tuyến Tuy nhiên dịch vụ truy nhập Internet lưu lượng vào mạng 3G thường xuyên đự báo cách xác, ví điều khiển UPC nút cổng mạng lõi sở ATM hiệu việc cung vấp dịch cụ Internet kiểu đảm bảo chất lượng việc sử dụng hiệu độ rộng băng tần mạng cách trì luồng vào mức xử lý tài nguyên mạng Dưới hình minh họa áp dụng UPC thông tin di động 3G Tốc độ cố định 64 kbit/s  Nút B Tốc độ kênh vô tuyến hạn chế RNC Mạng cố định MSC/ SGSN Mạng sở ATM G-MSC/ GGSN Internet Luồng vào điều khiển UPC Hình 5.4: Thí dụ áp dụng UPC cho mạng thông tin di động  KẾT LUẬN Cùng với phát triển chung giới nhu cầu trao đổi thông tin cao nước ta Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Việt Nam, đặc biệt dịch vụ thông tin di động, bước áp dụng công nghệ tiên tiến GVHD: TS.VÕ147 XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí giơí vào mội trường nước ta Hiện nước ta, nhà cung cấp dịch vụ giai đoạn GPRS 2,5G Với ưu điểm vượt trội thông tin di động 3G đặc biệt khả cung cấp dịch vụ linh hoạt với chất lượng tốc độ cao, việc ứng dụng công nghệ vào thực tế Việt Nam ta có khả chắn thời gian không xa Vì thực tế phục vụ tốt cho nhiều loại đối tượng với nhiều mục đích khác nhau: thoại, truy nhập internet, giải trí, video, hội nghị truyền hình, dịch vụ đa phương tiện khác Tài liệu tham khảo : Giáo trình thông tin di động hệ ba (NXB Bưu Điện) Thông tin di động số CELLULAR (NXB Giáo Dục) Thông tin di động GSM Thông tin di động hệ ba xu hướng phát triển (NXB Bưu Điện) Thiết kế mạng chuyển mạch ATM ( Tập 1, 2) (NXB Bưu Điện) GVHD: TS.VÕ148 XUÂN TỰU SVTH: HỒ NHỰT LINH ... triển từ hệ thống IS-95 hệ hai đến cdma2 000 hệ ba, lộ trình thứ hai phát triển từ hệ thống thông tin di động GSM hệ hai sang W- CDMA hệ ba Vì đề tài em trình bày công nghệ W- CDMA nên em trình bày... Rb = 9,6 kbit/s Các hoạt động quốc tế xây dựng tiêu chuẩn hệ thống thông tin di động hệ ba Trong trình thiết kế hệ thống thông tin hệ ba, hệ thống hệ hai (GSM, IS-95 CDMA PDC (tổ ong cá nhân))... theo hội) Dưới ta xét tổng quan công nghệ , ta xét W- CDMA liên quan đến đề tài mà em nghiên cứu W- CDMA Công nghệ W- CDMA có tính sở sau: + Hoạt động CDMA băng rộng với băng tần MHz + Lớp vật lý