Tối ưu mạng vô tuyến ho hệ thống thông tin di động wcdma

Trang 1 NGUYỄN BẢO TRUNGBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI--- NGUYỄN BẢO TRUNG KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG TỐI ƯU MẠNG VÔ TUYẾN CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA Trang 2

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

- NGUYỄN BẢO TRUNG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những kết quả trong luận văn này là kết quả thực hiện của tôi, không sao chép và công bố ở bất kì tài liệu nào khác

Học viên: Nguyễn Bảo Trung

LỜI CẢM ƠN

Luận văn Thạc sỹ ỹ K thuật được nghiên cứu và hoàn thành tại Viện đào tạo sau đạ ọi h c thuộc Đạ ọi h c Bách Khoa Hà N i ộ

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS Đoàn Nhân Lộ đã trực tiếp hướng d n, tẫ ạo

mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện báo cáo

luận văn Thầy đã thường xuyên kiểm tra, động viên, khích lệ và định hướng nghiên

c u giúp tôi hoàn thành t t luứ ố ận văn tốt nghi p này ệ

Trong quá trình học tập và th c hi n luự ệ ận văn tốt nghi p tệ ại Đại học Bách Khoa Hà N , tôi xin chân thành cội ảm ơn các thầy cô trong viện đào tạo sau đạ ọi h c, các thầy cô đã trực ti p gi ng dế ả ạy, giúp đỡ tôi hoàn thành tốt chương trình học tập

và luận văn tốt nghi p ệ

Tôi xin cảm ơn toàn thể các anh ch h c viên lớị ọ p cao học kỹ thuật truyền thông khóa 2011B, cùng gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình học tập cũng như nghiên cứu đề tài luận văn thạc sỹ ỹ k thu t này ậ

Hà nội, ngày 23 tháng 5 năm 2013

Học Viên: Nguyễn Bảo Trung

M C L C Ụ Ụ

LỜI CAM ĐOAN i

M C L C iiiỤ ỤDANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT viiiDANH M C B NG BI U xviiiỤ Ả ỂDANH M C HÌNH V VÀ BIỤ Ễ ỂU ĐỒ xix

M Ở ĐẦU xxii

CHƯƠNG 1 1

T NG QUAN V CÔNG NGH M NG 3G –WCDMA 1Ổ Ề Ệ Ạ1.1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA H THỆ ỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 11.2 L TRÌNH PHÁT TRI N T GSM LÊN 3G W-CDMA 4Ộ Ể Ừ 1.2.1 Công ngh ệ GSM 4 1.2.2 H th ng 2,5G GPRS 6 ệ ố 1.2.3 H th ng 2,75G EDGE 7ệ ố1.3 T NG QUAN V H TH NG 3G - WCDMA 8Ổ Ề Ệ Ố 1.3.1 C p phát ph t n trong h thấ ổ ầ ệ ống mạng 3G 8 1.3.2 Các lo i d ch v trong m ng 3G – WCDMA 9ạ ị ụ ạ1.4 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG M NG 3G – WCDMA 10Ạ 1.4.1 Ki n trúc 3G WCDMA UMTS R3 10ế 1.4.2 Ki n trúc 3G WCDMA UMTS R4 18ế 1.4.3 Ki n trúc 3G WCDMA UMTS R5 và R6 21ế1.5 K T LUẾ ẬN CHƯƠNG 1 23

CHƯƠNG 2 25

CÁC K THU T VÀ GIAO TH C TRONG H THỸ Ậ Ứ Ệ ỐNG WCDMA 25

2.1 K THU T TRỸ Ậ ẢI PHỔ 25

2.1.1 Mã phân kênh 27

2.1.2 Mã xáo tr n (Scrambling code) 28ộ 2.2 CÁC LO I KÊNH TRONG WCDMA 29Ạ 2.2.1 Các kênh logic 30

2.2.2 Các kênh truy n t i, TrCH 31ề ả 2.2.3 Các kênh v t lý 33ậ 2.2.4 C u trúc kênh v t lý riêng 38ấ ậ 2.2.5 Quá trình truy nh p ng u nhiên RACH và truy nh p gói CPCH 39ậ ẫ ậ 2.3 MÔ HÌNH GIAO TH C TÔNG QUÁT C A UTRAN 40Ứ Ủ 2.3.1 M t phặ ẳng điều khi n 40ể 2.3.2 M t phặ ẳng ngườ ử ụi s d ng 41

2.3.3 M t phặ ẳng điều khi n m ng truy n t i 41ể ạ ề ả 2.3.4 Người sử dụng mạng truyền tải 42

2.4 CÁC GIAO THỨC Ở LỚP MẠNG TRUYỀN TẢI 43

2.4.1 Giao thức RRC 43

2.4.2 Giao thức NBAP 43

2.4.3 Giao thức RNSAP 44

2.4.4 Giao thức RANAP 44

2.5 CÁC CHỨC NĂNG LOGIC CỦA RNC 44

2.5.1 S-RNC / D-RNC 45

2.5.2 C-RNC 45

2.6 CÁC TR NG THÁI VÀ CH Ạ Ế ĐỘ LÀM VIỆC C A UE 46Ủ 2.6.1 Chế độ ỗ r i (Idle mode) 46

2.6.2 Ch k t nế độ ế ối (Connected Mode) 46

2.6.3 M i quan h ố ệ giữa các chế độ làm việc của UE 48

2.7 ĐIỀU KHI N CÔNG SU T TRONG WCDMA 49Ể Ấ 2.7.1 Thí d v ụ ề điều khiển công su t vòng h cho PRACH 49ấ ở 2.7.2 Điều khi n công suể ất vòng kín đường lên 50

2.7.3 Điểu khi n công suể ất vòng kín đường xu ng 51ố 2.8 CHUY N GIAO TRONG WCDMA 51Ể 2.8.1 Chuy n giao c ng HHO 52ể ứ 2.8.2 Chuy n giao m m/mể ề ềm hơn (soft/softer HO) 53

2.9 K T LUẾ ẬN CHƯƠNG 2 55

CHƯƠNG 3 56

M T S TH T C BÁO HI U TRONG H TH NG 3G- Ộ Ố Ủ Ụ Ệ Ệ Ố WCDMA 56

3.1 TH T C THIỦ Ụ ẾT LẬP CELL 56

3.2 TH T C THIỦ Ụ ẾT LẬP CUỘC G I 59Ọ 3.2.1 Th t c thi t l p cuủ ụ ế ậ ộc gọi đi 59

3.2.2 Th t c thi t l p cuủ ụ ế ậ ộc gọi đến 68

3.3 TH T C THIỦ Ụ ẾT LẬP PHIÊN S D NG D CH V GÓI 70Ử Ụ Ị Ụ 3.3.1 Quá trình thiết lập phiên được yêu cầu từ UE 70

3.3.2 Quá trình thiết lập phiên được thi t l p t m ng 72ế ậ ừ ạ 3.4 CÁC THỦ Ụ T C BÁO HIỆU CHUYỂN GIAO 73

3.4.1 Th t c báo hi u c a chuy n giao mủ ụ ệ ủ ể ềm hơn 73

3.4.2 Th t c chuy n giao mủ ụ ể ềm giữa 2 NodeB 75

3.4.3 Th t c chuy n giao c ng gi a hai NodeB cùng RNC 78ủ ụ ể ứ ữ 3.4.4 Th t c chuy n giao c ng gi a 2 NodeB khác RNC 81ủ ụ ể ứ ữ 3.4.5 Chuy n giao gi a WCDMA và GSM 84ể ữ 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 87

CHƯƠNG 4 88

BÀI TOÁN TỐI ƯU MẠNG VÔ TUY N VÀ CÁC THÔNG S Ế Ố KPI TRONG MẠNG 3G WCDMA 88

4.1 BÀI TOÁN TỐI ƯU MẠNG VÔ TUY N 88Ế 4.1.1 Mục đích của việc tố ưu mại ng 88

4.1.2 Lý do ph i có công viả ệc tối ưu mạng 88

4.1.3 Lợi ích thu được từ ối ưu hóa mạ t ng 89

4.2 KHÁI QUÁT CHUNG V Ề KPI MẠNG 3G – WCDMA 89

4.2.1 Định nghĩa, đặc điểm và mục đích của việc sử ụ d ng KPI 89

4.2.2 Phân loại các KPI 91

4.3 B Ộ ĐẾM 93

4.4 KPI – CDR 95

4.5 PHÂN TÍCH CÁC NGUYÊN NHÂN ẢNH HƯỞNG ĐẾN CDR 99 4.5.1 R t cuớ ộc gọi do có vấn đề ớ ỗ v i l i thi t b 99ế ị 4.5.2 R t cuớ ộc gọi do chuy n giao 101ể 4.5.3 R t cuớ ộc gọi liên quan đến vấn đề vùng ph 105ủ 4.5.4 R t cuớ ộc gọi do ngh n 106ẽ

4.5.5 R t cuớ ộc gọi do xung đột mã xáo tr n (SC) 107ộ

4.5.6 Rớt cuộc gọi do vấn đề ô nhiễm kênh hoa tiêu 108

4.5.7 R t cuớ ộc gọi do vấn đề nhi u 110ễ 4.5.8 R t cuớ ộc gọi do bán kính phục vụ ủ c a cell quá l n 111ớ 4.5.9 R t cuớ ộc gọi do các tham s cố ủa hệ ố th ng 2G 112

4.6 KPI CSSR 112

4.7 PHÂN TÍCH CÁC NGUYÊN NHÂN ẢNH HƯỞNG ĐẾN KPI CSSR 116 4.7.1 Do lỗi phần c ng 116ứ 4.7.2 Do các vấn đề ề v nhiễu đường lên 119

4.7.3 Các vấn đề thường g p 120ặ 4.8 K T LUẾ ẬN CHƯƠNG 4 121

KẾT LUẬN 123

KIẾN NGHỊ CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 124

TÀI LIỆU THAM KHẢO 125

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

A AMPS Advanced Mobile Phone

System

Hệ thống điện thoại di động tiên tiến

ALCP Access Link Control

AMR Adaptive Multi Rate codec Bộ mã hóa và giải mã

thích nghi ATM Asynchronous Transfer Mode Truyền dẫn dị bộ

B

BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng

bá BER Bit Error Ratio

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốcBSS Base Station Subsystem Phận hệ trạm gốc

BHCA Busy Hour Call Attempts Số cuộc gọi trong giờ

bận BLER Block Error Rate Tỷ lệ lỗi Block

BPSK Binary Phase Shift Key Khóa dịch pha nhị phânBSIC Base Station Identity Code Mã xác nhận trạm gốcBTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốcBMC Broadcast/Multicast Control Bộ điều khiển quảng bá

C CDMA Code Division Multiple

Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

CRC Cyclic Redundancy Code Mã vòng dư

CCTRCH Code Composite Transport

Channel

Kênh truyền tải hỗn hợp

CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chungCCPCH Common Control Physical

Channel

Kênh vật lý điều khiển chung

CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung

CSSR Call Success Setup Rate Tỷ lệ thiết lập cuộc gọi

thành công

CQT Communication Quality Test Kiểm tra chất lượng

liên lạc

CLPC Closed Loop Power Control Điều khiển công suất

vòng kín

D DTX Discontinuous Transmission Phát không liên tục

DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng

DPDCH Dedicated Physical Data

Channel

Kênh dữ liệu vật lý riêng

DSSS Direct Sequence Spread

Spectrum

Trải phổ trực tiếp

DSCH Downlink Shared Channel Kênh dùng chung

đường xuống DTCH Dedicated Trafic Channel Kênh lưu lượng riêng

Evolution

Tốc độ dữ liệu tăng cường

F

FACH Forward Access Channel Kênh truy cập đường

xuống FDD Frequency Division Duplex Chế độ song công theo

tần số FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi

FDMA Frequency Division Multiple

Access

Đa truy nhập theo tần

số

G GPS Global Position System Hệ thống định vị toàn

cầu

GPRS General Packet Radio System Hệ thống vô tuyến gói

chung GTP GPRS Tunneling Protocol Giao thức đường hầm

GPRS GGSN GPRS Gateway Support

Node

Nút hỗ trợ cổng GPRS

GSM Global System for Mobile

telecommunication

Hệ thống di động toàn cầu

H HLR Home Location Register Bộ đăng kí thường trú

HSUPA High Speed Uplink Packet

Access

Truy nhập gói đường lên tốc độ cao

HSDPA High Speed Downlink Packet

Access

Truy cập gói đường xuống tốc độ cao

I IMT-2000 International Mobile

IMS IP Media Subsystem

K KPI Key Performance Index Chỉ số đo chất lượng

mạng

L

LLC Logical link Control Điều khiển đoạn nối

logic

M

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập

môi trường

MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển

mạch

O

OVFS Orthogonal Variable

Spreading Factor

Hệ số trải phổ trực giao thay đổi

OMC Operation and maintenance

Central

Trung tâm bảo dưỡng

và vạn hành OLPC Open Loop Power Control Điều khiển công suất

vòng kín

P

PICH Paging Indication Channel Kênh chỉ thị tìm gọiPCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi PCPCH Physical Common Packet

Channel

Kênh gói chung vật lý

P-CCPCH Primary Common Control

PG Processing Gain Độ lợi xử lý

PDP Packet Data Protocol Giao thức dữ liệu góiPRACH Physical Random Access

PDCP Packet Data Convergence

phương QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

R

vô tuyến RANAP Radio Access Network

Application Part

Phần ứng dụng truy nhập vô tuyến RNSAP Radio Network Subsystem

Application Part

Phần ứng dụng truy nhập phân hệ mạng vô tuyến

RLC Radio Link Control Điều khiển đoạn nối vô

tuyến

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô

tuyến RNS Radio Network Subsystem Phân hệ mạng vô tuyếnRRC Radio Resource Control

nhiên RAT Radio Access Technology Công nghệ truy nhập vô

tuyến RTWP Received Total Wideband

Power

Công suất nhận được trên toàn bộ băng RSSI Received Signal Strength

Indicator

Chỉ thị độ lớn tín hiệu nhận được

RSCP Received Signal Code Power Công suất tín hiệu theo

mã

RNL Radio Network Layer Lớp mạng vô tuyến

S SFN System Frame Number Số hiệu khung hệ thốngSDH Synchronous Digital

SIP Session Initial Protocol Giao thức khởi tạo

phiên S-SCH Secondary – Synchronous

Channel

Kênh đồng bộ thứ cấp

SMS Short Message Service Dịch vụ tin nhắn

SIR Signal to Interference Ratio Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ phục vụ

GPRS

T TCP Transmission Control

Protocol

Giao thức điều khiển truyền dẫn

TFCI Transport Format

Combination Indicator

Chỉ thị tổ hợp khuôn dạng truyền tải TFI Transport Format

Identification

Chỉ thị khuôn dạng truyền tải

TPC Transmit Power Control Điều khiển công suất

phát TDD Time Division Duplex Song công theo thời

gian TMC Terminate Mobile Call Cuộc gọi đến

TMSI Temprorary Mobile Subcriber

Identity

Số nhận dạng thuê bao tạm thời

U

UTRAN UMTS Terrestrial Radio

Access Network

Mạng truy nhập mặt đất UMTS

UMTS Universal Mobile

Telecommunication System

Hệ thống viến thông di động toàn cầu

USIM UMTS Subcriber Identity

Module

Modun nhận dạng thuê bao UMTS

V VLR Visitor Location Register Bộ đăng ký tạm trú

W WCDMA Wide Band Code Division

Multiple Access

Đa truy nhập theo mã trên nền băng thông rộng

DANH M C BỤ ẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Các thông số cơ bản của Hệ Thống Thông Tin Tế Bào Số 2

Bảng 2.1: Danh sách các kênh Logic 30

Bảng 2.2 Các kênh truyền tải: 32

Bảng 2.3 Danh sách các kênh vật lý: 34

Bảng 4.1 Một số KPI dùng trong tối ưu mạng 3G: 93

Bảng 4.2 Thống kê các bộ đếm: 94

Bảng 4.3 Bảng thống kê RTWP bất thường: 110

DANH M C HÌNH V VÀ BIỤ Ễ ỂU ĐỒ

Hình 1.1: Lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin di động lên 3G 3

Hình 1.2: Lộ trình phát triển từ GSM đến W-CDMA 4

Hình 1.3: Cấu trúc cơ bản của hệ thống GSM 6

Hình 1.4: Cấu trúc cơ bản của hệ thống GPRS 7

Hình 1.5: Cấp phát phổ tần trong 3G 8

Hình 1.6: Băng tần của WCDMA 9

Hình 1.7: Các loại dịch vụ trong 3G 10

Hình 1.8: Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 11

Hình 1.9: Kiến trúc mạng UMTS R4 20

Hình 1.10: Kiến trúc mạng UMTS 3GPP R5 và R6 22

Hình 1.11: Chuyển đổi dần từ R4 sang R5 23

Hình 2.1: Tương quan giữa hai tín hiệu 25

Hình 2.2: Nguyên lý trải phổ 26

Hình 2.3: Nguyên lý trải phổ được sử dụng trong WCDMA 26

Hình 2.4: Cây mã OVSF 27

Hình 2.5: Bộ mã trộn 28

Hình 2.6: Chuyển đổi giữa các kênh logic và truyền tải giữa đường lên và đường xuống 33

Hình 2.7: Kênh vật lý 33

Hình 2.8: Chuyển đổi giữa các kênh vật lý các kênh truyền tải 37Hình 2.9: Ghép các kênh truyền tải lên các kênh vật lý 38Hình 2.10: Cấu trúc kênh vật lý riêng cho đường lên và đường xuống 38Hình 2.11: Các thủ tục truy nhập ngẫu nhiên RACH và truy nhập gói 39Hình 2.12 Mô hình giao thức tổng quát cho giao diện mặt đất UTRAN 40Hình 2.13: Các giao thức trên lớp mạng truyền tải vô tuyến 43Hình 2.14: Vai trò của S-RNC và D-RNC 45Hình 2.15: Vài trò của CRNC 46Hình 2.16: Mối quan hệ giưa các chế độ của UE 48Hình 2.17: Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín đường lên 50Hình 2.18: Nguyên lý điều khiển công suất đường xuống 52Hình 2.19: Ví dụ về giải thuật SHO 54Hình 3.1: Thủ tục thiết lập Cell 56Hình 3.2: Thủ tục xử lý cuộc gọi 60Hình 3.3: Thủ tục thiết lập RRC giữa UE và SRNC 61Hình 3.4Thủ tục thiết lập báo hiệu và chế độ điều khiển xác thực và bảo mật 62Hình 3.5: Thủ tục thiết lập cuộc gọi 64Hình 3.6: Thủ tục giải phóng cuộc gọi 66Hình 3.7: Thủ tục giải phóng RRC 67Hình 3.8: Thủ tục tìm gọi, thiết lập RRC và thiết lập báo hiệu 68Hình 3.9: Thủ tục thiết lập cuộc gọi đến 69Hình 3.10: Báo hiệu cuộc gọi trong miền chuyển mạch gói 71Hình 3.11: Thủ tục chuyển giao mềm hơn 74

Hình 3.12: Thủ tục chuyển giao mềm trong cùng một RNC 76Hình 3.13Thủ tục chuyển giao cùng tần số giữa 2 nodeB trong cùng một RNC76Hình 3.14: Chuyển giao cứng giữa hai NodeB trong cùng 1 RNC 79Hình 3.15: Thủ tục chuyển giao cứng giữa 2 NodeB trong cùng 1 RNC 79Hình 3.16: Minh họa chuyển giao cứng giữa 2 nodeB thuộc hai RNC khác nhau ……… 81Hình 3.17: Thủ tục chuyển giao cứng giữa hai nodeB thuộc 2 RNC khác nhau.82Hình 3.18: Thủ tục chuyển giao từ UMTS sang GSM trong miền CS 84Hình 3.19: Chuyển giao từ GSM sang UMTS 87Hình 4.1: Các KPI được hiện thị theo đồ thị 93Hình 4.2: Điểm đo KPI CDR 96Hình 4.3: Các bước tối ưu CDR 98Hình 4.4: Trước khi sửa lỗi sai feeder 100Hình 4.5: Sau khi sửa lỗi sai feeder 101Hình 4.6: Khu vực xảy ra tình trạng thiếu cấu hình Cell hàng xóm 102Hình 4.7: Khu vực hay xảy ra rớt cuộc gọi cao 104Hình 4.8: Điều chỉnh tham số D hợp lý 105Hình 4.9: Khu vực có vấn đề về vùng phủ 106Hình 4.10: Khu vực xảy ra xung đột mã xáo trộn 108Hình 4.11: Khu vực xảy ra ô nhiễm hoa tiêu 109Hình 4.12: Rớt cuộc gọi do bán kính Cell quá lớn 111Hình 4.13: Điểm đo lường KPI CSSR 114Hình 4.14: Phân tích các vấn đề về lỗi thiết lập vô tuyến 115

M Ở ĐẦU

Trong thời đại hi n nay, khi nhu c u v thông tin ngày càng cao cệ ầ ề ả ề ố lượ v s ng, chất lượng và các lo i hình d ch v ạ ị ụ thì thông tin di động ngày càng đóng một vai trò quan tr ng trong s phát tri n cọ ự ể ủa xã hội Công nghệ WCDMA ra đời nh m thay ằ

đổ ộ ặ ệ ống thông tin di đội b m t h th ng trên toàn th gi i ế ớ

Hiện nay, tại Việt Nam hệ thống 3G trên nền tảng công nghệ WCDMA đã được tri n khai, có bể ốn nhà khai thác đã được B Thông tin và Truy n thông c p ộ ề ấ

giấy phép sử ụng băng tần 3G WCDMA là Viettel, Mobifone, Vinaphone và liên ddanh gi a EVNTelecom (Viettel) và Vietnamobileữ Dịch vụ cung cấp ch y u v n ủ ế ẫ

dựa trên nền tảng công nghệ 2G-GSM, tập trung vào tho i và SMS bên cạ ạnh đó là công nghệ 2.5G-GPRS và 2.75G EDGE có b sung các d- ổ ịch vụ truyền tải dữ ệ li u Công nghệ 3G-UMTS đã được đi vào hoạt động và khai thác, đã có tác động lớn đến người dùng Với ưu thế ề ố v t c đ truy n t i d li u và các ng d ng ngày càng ộ ề ả ữ ệ ứ ụphong phú, 3G ở Việt Nam đang có những bước phát triển vượ ật b c, v i nhi u dớ ề ịch

v mụ ới được đưa ra kéo theo đó là sự tăng vọt của các thuê bao 3G làm cho thịtrường 3G đang ngày càng sôi động

Trong quá trình tri n khai mể ạng di động 3G, khâu tối ưu mạng đóng vai trò rất quan trọng để nâng cao chất lượng d ch vị ụ, tăng dung lượng và k p th i kh c phị ờ ắ ục các sự ố ả c x y ra trong quá trình v n hành Vậ ới vai trò đó, công tác tối ưu mạng 3G cần diễn ra thường xuyên, liên tục và theo một chu trình khép kín trong suốt quá trình t n tồ ại của mạng t khi m i tri n khai và trong suừ ớ ể ốt quá trình đưa vào vận hành Công tác tối ưu mạng di động 3G đòi hỏi các kỹ sư tối ưu ngoài việc đáp ứng các yêu cầu về ự ỷ s t m , chính xác thì còn c n phỉ ầ ải có kiến th c chắứ c chắn v lý ềthuyết mạng 3G UMTS, đồng thời cần có nhiều kinh nghiệm và nắm chắc quy trình -

tối ưu mạng Do đó tôi đã chọn đề tài nghiên cứu “Tối ưu mạ, ng vô tuy n cho h ế ệ

thống thông tin di động WCDMA” làm nội dung cho luận văn tốt nghi p c a mình ệ ủ

Luận văn gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan hệ ống thông tin di độ th ng thế ệ 3 WCDMA Chương h này trình bày t ng quan vổ ề ộ l trình phát triển của các hệ ống thông tin di độ th ng và

h thệ ống WCDMA, các đặ điểm cơ bảc n c a h th ng WCDMA, c u trúc h th ng ủ ệ ố ấ ệ ố

và chức năng của các phầ ửn t trong m ng WCDMA ạ

Chương 2: Các kỹ thuật và giao th c trong hứ ệ thống WCDMA Chương này trình bày các kỹ thuật và các giao thức chính được sử ụ d ng trong hệ th ng ốWCDMA như kỹ thu t tr i ph , các lo i kênh, ậ ả ổ ạ điều khi n công su t các giao th c ể ấ ứ ở

l p truyớ ền tải m ng ạ

Chương 3: Các thủ tục báo hiệu trong hệ thống WCDMA Chương sẽ trình bày các thủ tục báo hiệu như thiết lập Cell, thiết lập cuộc gọi, thiết lập phiên và chuyển giao

Chương 4: Bài toán tối ưu mạng vô tuyến, phần đầu chương trình bày khái niệm

và ý nghĩa các chỉ số tối ưu mạng KPI Sau đó chúng ta phân 2 chỉ số KPI quan trọng

đó là CDR và CSSR, phân tích các nguyên nhân ảnh hưởng, và các biện pháp nâng cao 2 chỉ số KPI này Việc phân tích 2 chỉ số KPI này chúng ta sẽ sử dụng các tool như TEMS, MapInfo, và thực tế mạng của mạng Viettel

Việc nghiên cứu một hệ thống thông tin di động tiên tiến như hệ th ng ốWCDMA đòi hỏi m t ki n th c sâu r ng và s ộ ế ứ ộ ự đầu tư thoả đáng về th i gian Vì ờ

vậy trong khuôn khổ luận văn chắc chắn không tránh khỏi những sai sót cũng như còn nhi u về ấn đ ề chưa được gi i quy t thoả ế ả đáng Rất mong nhận được sự ch b o ỉ ả

của các thầy cô giáo, s góp ý và phê bình cự ủa các bạn!

Chương 1

T NG QUAN V CÔNG NGH MỔ Ề Ệ ẠNG 3G –WCDMA

1.1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRI N C A H THỂ Ủ Ệ ỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Thông tin di động đã được đưa vào sử ụng đầ d u tiên M ở ỹ năm 1946, khi đó

nó chỉ được sử ụ d ng phở ạm vi thành phố, hệ ống này có 6 kênh sử ụng cấu trúc th d

ô rộng vớ ầi t n s 150MHz M c dù các khái niố ặ ệm tế bào, các khái niệm trải phổ, điều ch s ế ố và các c ng ngh hiô ệ ện đại khác được biết đến hơn 50 năm trước đây, nhưng cho đến đầu những năm 1960 dịch v ụ điện thoại di động t bào m i xuất ế ớ

hiện trong các dạng ứng dụng và khi đó nó chỉ là sửa đ i, thích ứng của các hệổ

thống điều vận, các hệ thống điện thoại này có ít tiện lợi và dung lượng thấp Vào

những năm 1980, hệ ống điện thoại di ộng tế bào điều tần song công sử ụng kỹ th d dthuật đa truy nhập phân chia theo tần số xuất hiện, đây là hệ ống tương tự hay còn th

gọi là hệ thống thông tin di động thế ệ h th ứ 1 (1G) Các hệ thống di động tế bào tương tự ổ ế n i ti ng nh t là: H thấ ệ ống di động tiên ti n (AMPS), h thế ệ ống di động tiên

tiến băng hẹp (NAMPS), hệ thống thông tin truy nhập toàn diện (TACS) và hệ

thống NTT Hạn chế ủa các hệ ống này là: Phân bố ần số ạn chế, dung lượng c th t h

thấp, tiếng ồn khó chịu, không đáp ứng được các dịch vụ mới hấp dẫn của khách hàng…

Giải pháp để ại bỏ các hạn chế lo trên là chuy n sang s d ng k thu t thông tin ể ử ụ ỹ ậ

s ố và sử ụng các dịch vụ đa truy nhập mới Hệ ống đa truy nhập TDMA đầu tiên d th

ra đời trên th giế ới là GSM GSM được phát tri n t ể ừ năm 1982, CEPT quy định vi c ệ

ổn định t n s d ch v vi n thông Châu Âu ầ ố ị ụ ễ ở băng tần 900MHz Vi t Nam h Ở ệ ệ

thống thông tin di động được đưa vào hoạt động năm 1993, song song với sự phát triển của các hệ ống thông tin di động nói trên, các hệ ống thông tin di động hạn th th

ch chế o m ng n i hạ ộ ạt sử ụ d ng, máy c m tay không dây sầ ố cũng được nghiên cứu

phát tri n Hai hể ệ thống điển hình cho lo i máy này là DECT (Digital Enhanced ạCordless Telecom) c a Châu Âu và PHS c a Nhủ ủ ật cũng được đưa vào khai thác Ngoài kỹ thuật TDMA, đến năm 1995, CDMA được đưa vào sử ụ d ng m t s ở ộ ốnước Các h thệ ống thông tin di động k thu t s nói trên s dỹ ậ ố ử ụng phương pháp truy

nhập TDMA như GSM (Châu Âu), PDC (Nhật) hoặc phương pháp truy nhập CDMA (CDMA – IS 95) đều thuộc hệ ống thông tin di độ th ng th ứ 2 (2G)

Các hệ thống thông tin di động t bào s có nhiế ố ều điểm nổi bật như: Tốc đ ộthông tin được c i thi n nh các công ngh x lý s khác nhau, nhi u d ch v m i ả ệ ờ ệ ử ố ề ị ụ ớ(các d ch vị ụ phi tho i) k thuạ ỹ ật mã hoá được cải tiến tương thích tốt hơn với các

mạng số và phát huy hiệu quả ải phổ vô tuyến Bảng 1.1 mô tả các thông số cơ bả d n

của các tiêu chuẩn cho các hệ ố th ng thông tin t bào s c a Nhế ố ủ ật, Mỹ và Châu Âu

Bảng 1.1: Các thông số cơ bản của Hệ Thống Thông Tin Tế Bào Số

IS-54 IS-95 Băng tần 800MHz/1.5

13kbit/s VSELP

6.5kbit/s QCELP tốc độ

bi n thiên 4 n c ế ấ

22.8kbit/s RPE-LTP.LPC 11.4kbit/s EVSI Phương

pháp điều

chế

xu ng ốQBSK Hướng lên:

OQBSK

GMSK

RPE: Mã hoá d ữ báo kích thích xung đều

LTP: Mã hoá d báo dài h n ữ ạ

LPC: Mã hoá dữ báo tuy n tính ế

FDD: Song công chia tần s ố

PSI – CELP d báo tuy n tính kích thích mã – ữ ế đổi đồng b âm ộ

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng hệ ống thông tin di độ th ng

th 3–ứ IMT2000 đã và đang được nghiên cứu sử ụng Khác với hệ thố d ng thông tin

di động th ứ 1(tương tự) và th 2(s ), h thứ ố ệ ống thông tin di động th 3(3G) có xu th ứ ếchuẩn hoá toàn cầu và khả năng cung cấp các dịch vụ ở ố t c đ bit lên tới 2Mb/s (có ộ

th ể truy cập internet, truyền hình và các dịch vụ khác) Để phân biệt với hệ thống thông tin di động băng hẹp hi n nay, h thệ ệ ống thông tin di động th h th 3 còn ế ệ ứđược g i là h thọ ệ ống thông tin di động băng rộng T ừ năm 2001, các hệ th ng ốIMT-2000 sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng (W-CDMA) bắt đầu được đưa vào khai thác

L trình phát triộ ển của hệ ống thông tin di động lên 3G đượ th c minh họa ở hình 1.1

CDMA2000 1X EV-DV

1.2 L TRÌNH PHÁT TRI N T Ộ Ể Ừ GSM LÊN 3G W-CDMA

Để đả m bảo đáp ứng được các dịch vụ ớ m i về truyền thông máy tính và hình ảnh đồng thời đảm b o tính kinh t , tính h thả ế ệ ống, thông tin di động th h hai s ế ệ ẽđược chuyển đổ ừng bưới t c sang th h ba T ng quát quá trình chuyế ệ ổ ển đổi này như hình v 1.2 ẽ

Hình 1.2: Lộ trình phát triển từ GSM đến W-CDMA 1.2.1 Công ngh ệ GSM

GSM là chu n phẩ ổ ế bi n nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế ớ gi i Khả năng phủ sóng r ng khộ ắp nơi của chu n GSM làm cho nó tr nên ph bi n trên th ẩ ở ổ ế ế

giới, cho phép người sử ụng có thể ử ụng ĐTDĐ của họ ở d s d nhiều vùng trên thế

giới GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó về ả tín hiệu và tố c c đ , chất lượộ ng cuộc gọi Nó được xem như là một h thệ ống ĐTDĐ thế ệ h th hai (second ứ

Generation, 2G) GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó được phát triển bởi 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Đứng v ề phía quan điểm khách hàng, l i th ợ ếchính của GSM là chất lượng cuộc gọ ốt hơn, giá thành thấi t p và d ch vị ụ tin nh n ắThuận lợi đối với nhà điều hành mạng là khả năng triển khai thiết bị ừ t nhiều người cung ứng GSM cho phép nhà điều hành mạng có thể ẵn sàng dịch vụ ở s khắp nơi,

vì th ế người sử ụ d ng có th s dể ử ụng điện tho i cạ ủa họ ở khắp nơi trên thế ớ gi i

Giao diện vô tuyến

- GSM là mạng điện thoại di động thi t kế ồế g m nhiều tế bào (cell) do đó các máy điện thoại di động k t n i v i m ng b ng cách tìm ki m các cell g n nó nh t ế ố ớ ạ ằ ế ầ ấCác mạng di động GSM hoạt động trên 4 băng tần, h u h t thì hoầ ế ạt động ở băng

900 MHz và 1800 MHz Vài nướ ởc Châu M thì s dỹ ử ụng băng 850 MHz và 1900 MHz do băng 900 MHz và 1800 MHz ở nơi này đã bị ử ụng trướ s d c Các m ng s ạ ử

dụng băng tần 900 MHz thì đường lên (từ thuê bao di động đến trạm truyền dẫn uplink) sử ụ d ng t n s trong d i 890ầ ố ả –915 MHz và đường xu ng downlink số ử ụ d ng

tần số rong dải 935 960 MHz Và chia các băng tần này thành 124 kênh với độ t –rộng băng thông 25 MHz, mỗi kênh cách nhau 1 khoảng 200 kHz Khoảng cách song công (đường lên & xu ng cho 1 thuê bao) là 45 MHz m t s ố Ở ộ ố nước, băng

tần chuẩn GSM900 được mở ộng thành E GSM, nhằm đạt được dải tần rộng hơn r E-GSM dùng 880 915 MHz cho đường lên và 925 960 MHz cho đường xuố– – ng,

-như vậ đã thêm được 50 kênh (đánh số 975 đến 1023 và 0) so với băng GSMy -900 ban đầu

- ửS dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (Time Division Multiplexing), cho phép truyền 8 kênh thoại toàn tốc hay 16 kênh thoại bán tốc trên

1 kênh vô tuy n Có 8 khe th i gian g p l i g i là m t khung TDMA Các kênh bán ế ờ ộ ạ ọ ộ

tốc sử ụng các khung luân phiên trong cùng khe thời gian Tố d c độ truyền dữ ệu licho c 8 kênh là 270.833 kbit/s và chu k cả ỳ ủa một khung là 4.615 ms

Cấu trúc cơ bản của h thệ ống GSM

Bao gồm ba phân hệ chính như hình 1.3 đó là BSS, NSS và NMS

BSS

H thệ ống được thực hiện như là một mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh nhau để

đảm b o toàn b vùng ph c a vùng ph c v M i ô có mả ộ ủ ủ ụ ụ ỗ ột tr m vô tuyạ ến gốc (BTS) làm việc ở ậ t p h p các kênh vô tuy n Các kênh này khác v i các kênh làm ợ ế ớ

việc của ô kế ận để tránh nhiễu giao thoa BTS được điều khiển bởi bộ điều khiể c n

trạm gốc BSC Các BSC được phục vụ ởi trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ b di

động (MSC) Một BSC điều khi n nhi u BTS ể ề

NSS

NSS trong GSM là m t m ng thông minh NSS qu n lý giao di n giộ ạ ả ệ ữa người

s d ng m ng GSM vử ụ ạ ới ngườ ử ụng mạng viễi s d n thông khác

Hình 1.3: Cấu trúc cơ bản của hệ thống GSM

NMS

Là hệ ố th ng qu n lý m ng, qua hả ạ ệ ố th ng này thì mạng lưới được vận hành và khai thác m t cách hi u quộ ệ ả nhất v i mớ ục đích mang lại chất lượng d ch vị ụ ố t t nhất cho khách hàng

1.2.2 H ệ thống 2,5G GPRS

GPRS - General Packet Radio Service, là một dịch vụ ữ ệu di động dạ d li ng gói dành cho những người dùng hệ ống thông tin di độ th ng toàn cầu (GSM) và điện thoại di động IS 136 Nó cung cấp dữ ệ ở ố- li u t c đ đỉnh là 171,2 kb/s, có hỗ ợộ tr giao th c TCP/IP và X25, nhứ ờ ậy tăng cườ v ng đáng kể các d ch vụ ố ệị s li u của GSM

Các hệ thống di động 2G k t hế ợp với GPRS thường được gọi là "2.5G", có nghĩa là, một công ngh trung gian gi a th h ệ ữ ế ệ điện thoại di động th hai (2G) và ứ

th ứ ba (3G) Phương pháp đa truy cập dùng trong GSM kết hợp GPRS dựa trên song công chia theo t n sầ ố (FDD) và đa truy cập theo phân chia th i gian (TDMA) ờTrong su t m t phiên k t nố ộ ế ối, người dùng được gán cho m t cộ ặp kênh t n sầ ố ả t i lên

và t i xu ng Cái này sả ố ẽ phối h p v i ghép kênh th ng kê theo mi n th i gian, có ợ ớ ố ề ờnghĩa là liên lạc theo ch ế độ gói tin, điều này s ẽ giúp cho vài người dùng có th chia ể

s cùng m t kênh t n s ẻ ộ ầ ố

Hình 1.4: Cấu trúc cơ bản của hệ thống GPRS

Còn mạng lõi GSM được tạo thành các kết n i chuyố ển mạch kênh nên được

m rở ộng bằng cách thêm vào các nút chuyển mạch số ệu gateway mới, còn được ligọi là SGSN và GGSN GPRS là một giải pháp đã được chuẩn hóa hoàn toàn với các giao diện mở ộ r ng và có th chuy n th ng lên 3G v c u trúc m ng lõi ể ể ẳ ề ấ ạ

1.2.3 H ệ thống 2,75G EDGE

EDGE - Enhanced Data Rates for GSM Evolution ôi khi còn g i là Enhanced , đ ọGPRS (EGPRS), là m t công nghộ ệ di động được nâng c p t GPRS cho phép ấ ừ truyền dữ ệu với tố li c đ EDGE có ể lên đến 384 kbit/s cho người dùng cố địộ th nh

hoặc di chuyển chậm và 144kbit/s cho người dùng di chuyển tốc đ cao Trên ộđường tiến đến 3G, EDGE được biết đến như một công ngh 2.75G Th c t bên ệ ự ế

cạnh điều chế GMSK, EDGE dùng phương thức điều chế 8-PSK để tăng tốc độ d ữ

mạng GSM hiện nay, cho phép nó phủ sóng trực tiếp trên nền GSM hiện có Đối

với một số mạng GSM/GPRS hiện nay, EDGE được coi là lý tưởng với sự phát tri n c a GSM, b i nó ch c n nâng c p phể ủ ở ỉ ầ ấ ần mề ở các trạm m g c ố

1.3 T NG QUAN V H TH NG 3G - WCDMA Ổ Ề Ệ Ố

1.3.1 Cấp phát phổ ầ t n trong h th ng m ng 3G ệ ố ạ

W-CDMA (Wideband CDMA) là công nghệ thông tin di động thế ệ ba (3G) h giúp tăng tốc đ truy n nh n d li u cho h th ng GSM b ng cách dùng k thu t ộ ề ậ ữ ệ ệ ố ằ ỹ ậCDMA hoạt động ở băng tần r ng thay th cho TDMA Trong các công nghộ ế ệ thông tin di động th h ế ệba thì W CDMA nh- ận được s ng h l n nh t nh vào tính linh ự ủ ộ ớ ấ ờ

ho t cạ ủa lớp v t lý trong viậ ệc hỗ ợ các kiể tr u d ch v ị ụ khác nhau

Hội nghị vô tuyến thế giới năm 1992 đã đưa ra các phổ ần số dùng cho hệ t

th ng UMTS (Hình 1.5) ố

Hình 1.5: Cấp phát phổ tần trong 3G

Tại Việt Nam, công nghệ 3G UMTS sử ụng băng tần số theo chuẩn IMT d –

2000 trong băng tần s 1900 – ố 2200 MHz Băng tần đường lên 1920 1980 MHz –

và băng tần đường xu ng 2110 2170 MHz Mố – ỗi m t t n s ộ ầ ố sóng mang có băng

thông 5 MHz và kho ng cách song công 190 MHz S kênh t n s vô tuy n tuyả ố ầ ố ế ệt

đối (URAFCN) = T n s trung tâm × 5 và t n s trung tâm = URAFCN × 200 kHz ầ ố ầ ố(200 kHz là mành kênh) URAFCN đường lên t 9612 – ừ 9888 và đường xu ng ố

10562 – 10838 (hình 1.6)

Hình 1.6 Băng tần của WCDMA

1.3.2 Các lo i dạ ịch vụ trong m ng 3G – WCDMA ạ

Nói về ị dch vụ ủ c a UMTS, Hình 1.7 đã cho chúng ta thấy tấ ảt c V i sớ ự ra đời

của WCDMA, hệ ống UMTS cho phép triển khai tất cả các loại dịch vụ trên môi thtrường vô tuy n UMTS chia các d ch v ế ị ụ được h tr thành 4 lỗ ợ ớp như sau:

- Lớp cao nhất là lớp đàm thoại (conversational Class): Đặc điểm của lớp này yêu

cầu dịch vụ phải đảm bảo được đ sai lệch về ời gian của thông tin giữa bên gửi ộ th

và bên nhận (variation), đồng th i yêu c u vờ ầ ề độ ễ ấ tr r t kh t khe Các d ch vắ ị ụ ủ c a nhóm này như thoại (voice), h i ngh hình nh, video game ộ ị ả

- Lớp thứ hai là lớp luồng (streaming class): Với lớp này không yêu cầu khắt khe

v tr ề độ ễ nhưng bắt buộc phải đảm bảo được đ sai lệch về ời gian của thông tin ộ th

là như nhau (variation) Các d ch v c a lị ụ ủ ớp này như Streaming Multimedia, Video

on Demand

- Lớp thứ ba là lớp tương tác (interactive Class): Các dịch vụ ớp này yêu cầu l

phải đảm bảo được tính tương tác của ứng dụng và toàn vẹn dữ ệu Có thể ể đế li k n các dịch v ụ như duyệt web, trò chơi Online

- Lớp cuối cùng là lớp nền (background): Đặc điểm của lớp này yêu cầu tính toàn

vẹn dữ ệu nhưng không yêu cầu về ặt thời gian Các ứng dụng như tải file, đọc li memails

Hình 1.7 Các loại dịch vụ trong 3G 1.4 KI N TRÚC H THẾ Ệ ỐNG MẠNG 3G – WCDMA

1.4.1 Ki n trúc 3G WCDMA UMTS R3 ế

WCDMA UMTS R3 hỗ ợ ả ế tr c k t n i chuy n m ch kênh và chuy n m ch gói ố ể ạ ể ạ

đến 384 Kbps trong mi n CS và 2Mbps trong mi n PS Các k t n i t c đ cao này ề ề ế ố ố ộ

đảm b o cung c p m t t p các d ch v mả ấ ộ ậ ị ụ ới cho ngườ ử ụng di đội s d ng giống như trong các mạng điện tho i cạ ố định và Internet Các d ch v này gị ụ ồm: Điện tho i có ạhình (h i ngh video), âm thanh chộ ị ất lượng cao (CD) và tốc đ truy n cao tại đầu ộ ềcuối Một tính năng khác cũng được đưa ra cùng v i GPRS là luôn luôn k t n i đ n ớ ế ố ếinternet UMTS cũng cung cấp thông tin vị trí tốt hơn và vì thế ỗ trợ ốt hơn các h t

d ch v d a trên v trí ị ụ ự ị

Một mạng UMTS bao gồm ba phần: Thiết bị di động (UE: User Equipment), mạng truy nhập vô tuyến mặt đ t UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio ấNetwork), mạng lõi (CN: Core Network) UE bao g m ba thi t b : Tồ ế ị hiế ị đầt b u cuối (TE), thi t bế ị di động (ME) và module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM: UMTS Subcriber Identity Module) UTRAN gồm các hệ thống m ng vô tuy n (Rạ ế NS:

Radio Network System) và m i RNS bao g m RNC (ỗ ồ Radio Network Controller: Bộ điều khi n m ng vô tuy n) và các nodeB n i v i nó M ng lõi CN bao g m mi n ể ạ ế ố ớ ạ ồ ềchuyển mạch kênh, chuyển mạch gói và HE (Home Environment: Môi trường nhà)

HE bao gồm các cở ở ữ ệ s d li u AuC (Authentication Center: Trung tâm nh n thậ ực), HLR (Home Location Register: Bộ ghi định vị thường trú) và EIR (Equipment Identity Register: B ghi nh n d ng thiộ ậ ạ ết bị)

Các đầu cu i (TE) ố

Vì các đầu cu i bây gi không chố ờ ỉ đơn thuần dành cho điện tho i mà còn cung ạ

cấp các dịch vụ ố liệu mới, nên tên của nó được chuyển thành đầu cuối Các nhà s sản xuất đã đưa ra rất nhiều đầu cuối dựa trên các khái niệm mới nhưng trong thực

t ế chỉ ột số ít là được đưa vào sả m n xu t Mấ ặc dù các đầu cuối dự ế ki n khác nhau v ềkích thước và thi t k , t t c ế ế ấ ả chúng đều có màn hình lớn và ít phím hơn so với 2G

Lý do chính là để tăng cường s dử ụng đầu cu i cho nhi u d ch v s liố ề ị ụ ố ệu hơn và vì

th u cu i tr thành t h p cế đầ ố ở ổ ợ ủa máy di động, modem và máy tính tay

Hình 1.8 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3

Đầu cuối hỗ ợ tr hai giao di n Giao diệ ện Uu định nghĩa liên kết vô tuy n (gế iao

diện WCDMA) Nó đảm nhiệm toàn bộ ết nối vật lý với mạng UMTS Giao diệ k n

th ứ hai là giao diện Cu giữa UMTS IC card (UICC) và đầu cuối Giao diện này tuân theo tiêu chu n cho các card thông minh) ẩ

Mặc dù các nhà sản xuất đầu cuối có rất nhiều ý tưởng về thiết bị, họ phải tuân

theo một tậ ốp t i thiểu các định nghĩa tiêu chuẩn để các người sử ụ d ng bằng các đầu cuối khác nhau có th truy nhể ập đến mộ ốt s các chức năng cơ sở theo cùng m t ộcách Các tiêu chu n này bao gẩ ồm:

- Điều khiển cuộc gọi

Các ph n còn l i c a giao di n s dành riêng cho nhà thi t kầ ạ ủ ệ ẽ ế ế và người sử ụ d ng

s ẽ chọn cho mình đầu cuối dựa trên hai tiêu chuẩn là thiết kế và giao diện Giao

di n k t h p c a kích c và thông tin do màn hình cung c p Các phím và menu ệ ế ợ ủ ỡ ấUICC

UMTS IC là một Card thông minh, điều mà ta quan tâm đến nó là dung lượng

nh và tớ ốc độ ộ ử b x lý do nó cung c p ng d ng USIM ch y trên UICC ấ Ứ ụ ạ

USIM

Trong hệ ống GSM, SIM Card lưu giữ thông tin cá nhân (đăng kí thuê bao) thcài cứng trên card Điều này đã thay đổi trong UMTS module nh n dạng thuê bao ậUMTS được cài như mộ ứt ng d ng trên UIụ CC Điều này cho phép lưu nhiề ứu ng

dụng hơn và nhiều chữ ký (khóa) điện tử hơn cùng với USIM cho các mục đích khác Ngoài ra có th dùng USIM trên cùng mể ột UICC để ỗ ợ h tr truy nhập đến nhi u m ng ề ạ

USIM chứa các hàm và số ệ li u cần để nhận d ng và nhạ ận thực thuê bao trong

m ng UMTS Nó có th ạ ể lưu cả ả b n sao h ồ sơ của thuê bao

Người sử ụ d ng ph i t mình nh n thả ự ậ ực đối v i USIM b ng cách nh p mã PIN ớ ằ ậĐiều này đảm b o r ng ch ả ằ ỉ ngườ ử ụng đích thựi s d c m i truy nhớ ập được m ng ạUMTS M ng sạ ẽ ch ỉcung cấp các dịch vụ cho người nào sử ụng đầ d u cuối dựa trên

nh n dậ ạng USIM được đăng ký

Mạng truy nhập vô tuy n UMTS ế

UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network: M ng truy nh p vô tuyạ ậ ến

mặt đất UMTS) là liên kết giữa người sử ụng và CN Nó bao gồm các cuộc t d ruy n ề

th ng UMTS trên vô tuyố ến và điều khiển chúng

UTRAN được định nghĩa giữa hai giao di n Giao di n Iu giệ ệ ữa UTRAN và CN gồm hai phần: IuPS và cho miền chuyển mạch gói và IuCS cho miền chuyển mạch kênh, giao diện Uu giữa UTRAN và thiết bị người sử ụng Giữa hai giao diện này d

Một nhiệm vụ quan trọng nữa của RNC là bảo vệ ự bí mật và toàn ẹn Sau s v

th tử ục nhận thực và thỏa thuận khóa, các khóa bảo mật và toàn vẹn được đ t vào ặtrong RNC Sau đó các khóa này đượ ử ục s d ng b i các hàm an ninh f8 và f9 ở

RNC có nhiều chức năng logic tùy thuộc vào vi c nó phệ ục vụ nút nào và người

ta định nghĩa nên ba loại RNC đó là DRNC, SRNC, CRNC

Node B

Trong UMTS tr m gạ ốc được gọi là Node B và nhi m vệ ụ ủ c a nó là th c hiự ện

kết nối vô tuyến vật lý giữa đ u cuối với nó Nó nhận tín ệu trên giao diện Iub từầ hiRNC và chuy n nó vào tín hi u vô tuy n trên giao diể ệ ế ện Uu Nó cũng thực hiện một

s ố thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến cơ sở như “điều khi n công su t vòng ể ấtrong” Tính năng này để phòng ng a vừ ấn đề ầ g n xa: Nghĩa là nếu t t c các đ u ấ ả ầcuối đều phát cùng m t công suộ ất, thì các đầu cu i g n nodeB nh t s che lấp tín ố ầ ấ ẽ

hiệu từ các tín hiệu từ các đầu cuố ở xa Node B kiểm tra công suất thu từ các đầu i cuối khác nhau và thông báo cho chúng gi m công su t hoả ấ ặc tăng công suất sao cho

nodeB luôn thu được công su t gấ ần như là như nhau từ ấ ả các đầ t t c u cu i ố

M ng Lõi (CN) ạ

M ng ạ lõi (CN) được chia thành ba phần, Miền PS, Miền CS và HE Miền PS

đảm b o các d ch v s liả ị ụ ố ệu cho ngườ ử ụi s d ng b ng các k t nằ ế ối đến Internet và các

mạng số ệ khác và miền CS đảm bảo các dịch vụ điện thoại đến các mạng khác li u

bằng các kết nối TDM Các nodeB trong CN được kết nối với nhau bằng các đường

trục củ nhà khai thác, thường được sử ụng công nghệ ạng tốa d m c đ cao như ATM ộ

và IP Mạng đường tr c trong mi n CS sụ ề ử ụ d ng TDM còn trong miền PS sử ụ d ng

IP

SGSN

SGSN (SGSN: Serving GPRS Support Node): nút hỗ ợ tr GPRS ph c vụụ ) là nút chính của miền chuyển mạch gói Nó nối đến UTRAN thông qua giao di n IuPS và ệ

đến GGSN thông qua giao di n Gn SGSN ch u trách nhi m co t t c k t n i PS c a ệ ị ệ ấ ả ế ố ủ

tất cả thuê bao Nó lưu hai kiểu dữ ệu thuê bao: Thông tin đăng ký thuê bao và lithông tin v trí thuê bao S liị ố ệu lưu trong SGSN g m: ồ

- IMSI (International Mobile Subscriber Identity: số nhận dạng thuê bao di

động qu c t ) ố ế

- Các nhận dạng tạm thời gói (P TMSI: Packet - – Temporary Mobile Subscriber Identity: S nhố ận dạng thuê bao di động t m th i gói) ạ ờ

- Các địa chỉ PDP (Packet Data Protocol: Giao Thức số ệ li u gói)

S li u v ố ệ ị trí được lưu trên SGSN là:

- Vùng định tuy n thuê bao (RA: Routing Area) ế

- S VLR ố

- Các địa chỉ GGSN của từng HHSN có các kết nối tích c c ự

GGSN

GGSN (Gateway GPRS Suport Node: Nút hỗ ợ tr GPRS cổng) là một SGSN

kết nối với các mạng số ệu khác Tất cả các cuộc truyền thông số ệu từ thuê bao li li

đến các mạng ngoài đều qua GGSN Cũng như SGSN, nó lưu cả hai ki u s li u, ể ố ệthông tin thuê bao như IMSI và các địa ch PDP và các s liỉ ố ệu như địa ch SGSN ỉ

mà hiện thuê bao đang nối đến (GGSN nối đến Internet thông qua giao di n Gi và ệđến BG thông qua Gp)

- IMSI

- MSISDN

- TMSI

- LA hi n th i c a thuê bao ệ ờ ủ

- MSC/SGSN hi n th i mà thuê bao nệ ờ ối đến

Ngoài ra VLR có thể lưu giữ thông tin về các dịch v mà thuê bao ụ được cung

cấp, cả SGSN và MSC đều được th c hi n trên cùng m t nút v t lý vớự ệ ộ ậ i VLR vì th ếđược g i là VLR/SGSN và VLR/MSC ọ

MSC

MSC th c hiự ện các kế ối CS giữt n a đ u cu i và m ng, nó th c hi n các ch c ầ ố ạ ự ệ ứnăng báo hiệu và chuy n m ch cho các thuê bao trong vùng qu n lý c a mình Ch c ể ạ ả ủ ứnăng của MSC trong UMTS gi ng chố ức năng MSC trong GSM, nhưng có nhi u kh ề ảnăng hơn Các kế ối CS đượt n c th c hi n trên giao di n CS gi a UTRAN và MSC, ự ệ ệ ữMSC được k t nế ối đến các m ng ngoài qua GMSC ạ

GMSC

GMSC có thể là một trong số các MSC GMSC ch u trách nhi m thị ệ ực hiện các chức năng định tuyến đển vùng có MS Khi m ng ngoài tìm cách k t nạ ế ối đến PLMN