GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 3G

Ở Việt Nam hiện nay, các mạng di động lớn như Mobiphone, Vinaphone, Viettel, liên doanh EVN Telecom và Vietnammobile…đã dành được quyền cấp phát 3G và đang thực hiện triển khai công nghệ này với mong muốn đưa đến cho người sử dụng trong thời gian sớm nhất

LỜI MỞ ĐẦU - Mặc dù so với các loại hình dịch vụ viễn thông khác thì thông tin di động ra đời khá muộn, chỉ mới xuất hiện trong vài chục năm qua. Nhưng do mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho người sử dụng nên dịch vụ này đã tăng trưởng một cách bùng nổ. Phát triển từ hệ thống thông tin di động tương tự, hệ thống thông tin di động 2G đánh dấu sự thành công của công nghệ GSM với 70% thị phần thông tin di động trên toàn cầu hiện nay. Nhưng khi vấn đề internet toàn cầu và các mạng riêng khác phát triển cả về quy mô và mức độ tiện ích đã xuất hiện nhu cầu về dịch vụ truyền số liệu mọi lúc mọi nơi. Người sử dụng có nhu cầu về các dịch vụ mới như: truyền số liệu tốc độ cao, điện thoại có hình, truy cập internet tốc độ cao từ máy điện thoại di động và các dịch vụ truyền thông đa phương tiện khác. Điều đó khiến cho các hệ thống 2G phải bộc lộ những nhược điểm, điều này tạo điều kiện xuất hiện hệ thống thông tin di động 3G đáp ứng các nhu cầu truyền số liệu tốc độ cao và khắc phục những nhược điểm khác của hệ thống 2G Ở Việt Nam hiện nay, các mạng di động lớn như Mobiphone, Vinaphone, Viettel, liên doanh EVN Telecom và Vietnammobile…đã dành được quyền cấp phát 3G và đang thực hiện triển khai công nghệ này với mong muốn đưa đến cho người sử dụng trong thời gian sớm nhất Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 3G - Thế giới đang chứng kiến những thay đổi lớn và sự phát triển rất nhanh chóng của ngành thông tin di động, từ công nghệ 2G chuyển sang 3G là một quãng thời gian 15 năm. Giờ đây công nghệ 3G đang được nhắc đến nhiều hơn bao giờ hết. Tại sao lại như vậy? - Đây không phải lần đầu tiên chúng ta trải nghiệm điều này; vào đầu và giữa thập niên 1990, các công nghệ mới, thế hệ thứ 2 (2G) như GSM, TDMA và CDMA đang được tung ra để đem lại chất lượng thoại tốt hơn, công suất mạng cao hơn, cấu trúc mở, và cách sử dụng phổ sóng hữu hiệu hơn. Tuy nhiên, bước chuyển tiếp này đã cần đến hơn 15 năm. Thực tế, ngay từ giữa thập niên 1990, những công nghệ phổ biến nhất với số khách thuê bao toàn cầu cao nhất vẫn là công nghệ tương đồng AMPS và TACS thuộc thế hệ thứ nhất. Trong khi đó, các nhà khai thác mới đang trở nên vững vàng tại các thị trường khắp thế giới và họ phải quyết định hoặc bắt đầu với công nghệ tương đồng và sau đó nâng cấp, hoặc đi thẳng vào một trong các công nghệ 2G mới mẻ hơn. - Trong khi các nhà sản xuất tiếp tục mời chào thiết bị tương đồng đem lại lợi nhuận cao, các nhà khai thác có tầm nhìn xa đã chọn các công nghệ GSM, TDMA hoặc CDMA để tăng tối đa thu nhập của họ. Một khi các công nghệ số được chứng tỏ và triển khai rộng rãi, các hãng vận hành trên khắp thế giới hiểu rằng mua thiết bị 1G – tuy với chi phí cơ bản thấp hơn nhờ tính tiết kiệm dựa trên qui mô lớn – chính là một quyết định kinh doanh và chiến lược kém cỏi khi xét tới vấn đề chi phí sở hữu trong dài hạn, các cơ hội tăng thu nhập và vị thế cạnh tranh trong thị trường. Chưa tới năm 1997, con số khách thuê bao công nghệ 2G đã vượt số khách thuê bao công nghệ 1G. - Hiện nay, những xu hướng tương tự đang diễn ra với các hệ thống di động 3G như CDMA2000 và WCDMA (còn gọi là UMTS), nhưng với một tốc độ nhanh hơn. Trong khoảng 5 năm, các nhà sản xuất đã cho thấy đại đa số đầu tư của họ vào nghiên cứu và phát triển đã được phân bổ vào danh mục sản phẩm 3G, với phần lớn ngân sách lấy từ các nguồn thu nhập 2G của họ - GSM và CDMA. Tuy nhiên cho đến nay sự có sẵn của thiết bị 3G chưa thay thế hẳn việc mua hoặc bán các thiết bị 2G. Bước chuyển sang 3G - Phần lớn những vụ mua hạ tầng không dây ngày nay là nhắm vào các hệ thống 3G. Theo một dự báo của Gartner về chi tiêu cho hạ tầng mạng toàn cầu, 54% tổng chi tiêu năm nay là dành cho CDMA2000 và WCDMA. Năm 2007, số chi tiêu sẽ tăng lên 61% cho 3G và sẽ tiếp tục tăng sau đó, trong khi đầu tư vào các công nghệ 2G như GSM sẽ tiếp tục giảm. - Trong một báo cáo vào tháng Bảy 2006, Strategy Analytics cũng tiên đoán hơn một nửa chi tiêu toàn cầu cho hạ tầng không dây 3G sẽ đổ vào CDMA2000 và WCDMA trong năm 2006 và cho thấy rằng các công nghệ 2G sẽ tiếp tục suy giảm sau đó. - Điều này có nghĩa rằng một khi các hãng vận hành dành một khoản đầu tư vào cơ sở hạ tầng mới, số lượng người sử dụng trên mạng sẽ tăng tương ứng. Tuy nhiên điều ấn tượng nhất là ở chỗ sự tiếp nhận các dịch vụ 3G đã vượt hơn hẳn bất kỳ lần giới thiệu công nghệ mới nào trong lịch sử ngành liên lạc không dây. - Ở qui mô toàn cầu, các nhà phân tích dự đoán đến 2009, hai công nghệ 3G hàng đầu, CDMA2000 và WCDMA, sẽ chiếm 41% thị trường khách thuê bao và khối lượng thuê bao GSM từng một thời rất lớn sẽ giảm xuống đều đặn. Con số khách thuê bao 3G sẽ vượt hơn số khách 2G trong khoảng 10 năm kể từ khi bắt đầu có 3G – trong khi 2G phải mất 15 năm mới qua mặt được 1G. Sức hút của tính kinh tế 3G - Thực tế, các nhà khai thác 3G tại các thị trường hàng đầu thế giới đã ghi nhận tốc độ tiếp thu nhanh và thu nhập tăng vọt nhờ tung ra các dịch vụ dữ liệu mới mẻ trên các mạng thế hệ mới của họ. Hầu hết các nhà khai thác 3G khắp thế giới đã ghi nhận thu nhập dữ liệu trung bình tính trên đầu người sử dụng (ARPU) nằm trong khoảng 10% đến 40% tổng thu nhập tính theo người sử dụng trên các mạng 3G của họ. - Tại những quốc gia như Cộng hòa Czech và Mỹ, nơi mà các dịch vụ CDMA2000 1xEV- DO đã có sẵn trên thị trường, các nhà khai thác sử dụng công nghệ GSM 2G nhận thấy họ khó mà cạnh tranh bằng giá cả và hiệu suất, điều đó buộc họ phải xem xét những kế hoạch mạnh mẽ để tung ra WCDMA và HSDPA. Người hưởng lợi từ sự cạnh tranh ngày càng tăng này là khách hàng và những doanh nghiệp vì họ có thể nhận được dịch vụ tốt hơn với giá rẻ hơn. - Tuy nhiên, bước chuyển sang 3G không bị giới hạn trong những quốc gia phát triển trên thế giới. Những thị trường đang lên cũng đang triển khai thiết bị 3G vì những lợi thế tương tự. Tại những thị trường này, dịch vụ thoại giá rẻ thường có ưu thế hơn dịch vụ dữ liệu băng rộng và chính tính kinh tế của 3G, nhất là trong các băng tần thấp, đã hỗ trợ quan điểm kinh doanh của các nhà khai thác đối với bước tiến vào CDMA2000 và WCDMA. Điều này đặc biệt đúng tại các thị trường đang phát triển nơi mà các dịch vụ đường dây mặt đất không dễ gì có sẵn và việc sử dụng dịch vụ thoại là tương đối cao. - Một báo cáo của Signals Research cho biết tổng chi phí sở hữu (TCO) của một mạng 3G, trong khoảng thời gian 10 năm, thì có lợi hơn 2G xét về vốn và chi phí vận hành; nên việc bắt đầu với một mạng 3G rõ ràng là tốt hơn. - Tại sao vậy? Ấy là bởi vì 3G cho phép công suất dữ liệu và thoại cao hơn với cùng một khối lượng phổ sóng, cùng với những cải thiện trong chi phí vận hành. Ngay cả trong các trường hợp mà ở đó nhà vận hành GSM/GPRS/EDGE không chuyển sang 3G trong thời gian 10 năm, CDMA2000 vẫn có thể đạt 12% có lợi hơn trong một mức tăng trưởng thuê bao khiêm tốn và viễn cảnh tính theo phút sử dụng. Và, khi viễn cảnh tính theo phút sử dụng và tăng trưởng thuê bao tăng lên, mức hiệu quả so với chi phí của CDMA2000 lại càng nổi bật hơn – với mức tiết kiệm chi phí từ 18% đến 23%. - Các công nghệ 3G ở tần số thấp (450 và 850 MHz) thậm chí còn hấp dẫn hơn khi xét đến chi phí ngày càng giảm. Ở những tần số này, các trạm cơ sở có thể truyền tín hiệu sóng đi xa hơn và độ phủ sóng được cải thiện cả ở trong lẫn bên ngoài nhà. Điều này có nghĩa rằng người ta cần ít trạm gốc hơn mà vẫn có được tầm phủ sóng mong muốn, và điều này nghĩa là nhà khai thác chỉ cần một mức đầu tư cơ bản thấp hơn. - Khác biệt này là rất quan trọng. Ví dụ điển hình là, hãng vận hành 3G Belcel ở Belarus, phủ sóng được 80% dân cư chỉ với 60 trạm cơ sở CDMA2000 sử dụng băng tần 450 MHz. Hãng cạnh tranh với nó sử dụng GSM900/1800 cần đến một mạng lưới gồm trên 500 trạm gốc để phủ sóng một diện tích tương đương. - Các mạng 3G CDMA2000 và WCDMA có khả năng đem lại các dịch vụ dữ liệu băng rộng, thoại và đa truyền thông mới mẻ và sinh nhiều thu nhập mà đồng thời cũng đem lại tính kinh tế ưu việt cho vòng đời của mạng lưới. Ngày nay nhiều chuyên gia viễn thông cho rằng, đồng tiền khôn là được đặt vào 3G. - Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai được xây dựng theo tiêu chuẩn: GSM, IS-95, PDC, IS-36 phát triển rất nhanh những năm 1990. Các yêu cầu về dịch vụ mới của các hệ thống thông tin di động, nhất là các dịch vụ truyền số liệu đòi hỏi các nhà khai thác phải đưa ra được các hệ thống thông tin di động mới. Trong bối cảnh đó ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 với tên gọi IMT-2000 nhằm mục tiêu chính sau đây: * Tốc độ truy nhập cao để bảo đảm các dịch vụ băng rộng như truy nhập Internet nhanh hoặc các dịch vụ đa phương tiện. * Linh hoạt để bảo đảm các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và điện thoại vệ tinh. Các tính năng này sẽ cho phép mở rộng đáng kể tầm phủ của các hệ thống thông tin di động. * Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để bảo đảm sự phát triển liên tục của thông tin di động. Chương 2 KIẾN TRÚC CHUNG CỦA MỘT HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G 1.1. Mục đích chương • Hiểu được kiến trúc tổng quát của một mạng thông tin di động 3G. • Hiểu các kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS: R3, R4 và R5 và chiến lược chuyển dịch GSM lên 3G UMTS 1.1. Các chủ đề được trình bầy trong chương • Kiến trúc chung của một mạng thông tin di động 3G • Các khái niệm về các dịch vụ chuyển mạch kênh và các dịch vụ chuyển mạch gói • Các loại lưu lượng và các loại dịch vù mà 3G WCDMA UMTS có thể hỗ trợ • Kiến trúc 3G WCDMA UMTS qua các phát hành khác nhau: R3, R4, R5 và R6 • Chiến lược chuyển dịch GSM lên 3G UMTS 1.1.3. Hướng dẫn • Học kỹ các tư liệu được trình bầy trong chương • Tham khảo thêm các tái liệu tham khảo cuối tài liệu 2.1 Kiến trúc chung của một hệ thống thông tin di động 3G Mạng thông tin di động (TTDĐ) 3G lúc đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng. Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM. Trên đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế bằng chuyển mạch gói. Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng và video) cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói. Hình 1.4 dưới đây cho thấy thí dụ về một kiến trúc tổng quát của TTDĐ 3G kết hợp cả CS và PS trong mạng lõi. RAN: Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến BTS: Base Transceiver Station: trạm thu phát gốc BSC: Base Station Controller: bộ điều khiển trạm gốc RNC: Rado Network Controller: bộ điều khiển trạm gốc CS: Circuit Switch: chuyển mạch kênh PS: Packet Switch: chuyển mạch gói SMS: Short Message Servive: dịch vụ nhắn tin Server: máy chủ PSTN: Public Switched Telephone Network: mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PLMN: Public Land Mobile Network: mang di động công cộng mặt đất Hình 2.1. Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS - Các miền chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) được thể hiện bằng một nhóm các đơn vị chức năng lôgic: trong thực hiện thực tế các miền chức năng này được đặt vào các thiết bị và các nút vật lý. Chẳng hạn có thể thực hiện chức năng chuyển mạch kênh CS (MSC/GMSC) và chức năng chuyển mạch gói (SGSN/GGSN) trong một nút duy nhất để được một hệ thống tích hợp cho phép chuyển mạch và truyền dẫn các kiểu phương tiện khác nhau: từ lưu lượng tiếng đến lưu lượng số liệu dung lượng lớn. 3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System: Hệ thống thông tin di động toàn cầu) có thể sử dụng hai kiểu RAN. Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập WCDMA (Wide Band Code Devision Multiple Acces: đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng) được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Network: mạng truy nhập vô tuyến mặt đất của UMTS). Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA được gọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dưa trên công nghệ EDGE của GSM). Tài liệu chỉ xét đề cập đến công nghệ duy nhất trong đó UMTS được gọi là 3G WCDMA UMTS 2.2. Chuyển mạch kênh (CS), chuyển mạch gói (PS). DỊch vụ chuyển mạch kênh và dịch vụ chuyển mạch gói. 3G cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh như tiếng, video và các dịch vụ chuyển mạch gói chủ yếu để truy nhập internet. Chuyển mạch kênh (CS: Circuit Switch) là sơ đồ chuyển mạch trong đó thiết bị chuyển mạch thực hiện các cuộc truyền tin bằng cách thiết lập kết nối chiếm một tài nguyên mạng nhất định trong toàn bộ cuộc truyền tin. Kết nối này là tạm thời, liên tục và dành riêng. Tạm thời vì nó chỉ được duy trì trong thời gian cuộc gọi. Liên tục vì nó được cung cấp liên tục một tài nguyên nhất định (băng thông hay dung lượng và công suất) trong suốt thời gian cuộc gọi. Dành riêng vì kết nối này và tài nguyên chỉ dành riêng cho cuộc gọi này. Thiết bị chuyển mạch sử dụng cho CS trong các tổng đài của TTDĐ 2G thực hiện chuyển mạch kênh trên trên cơ sở ghép kênh theo thời gian trong đó mỗi kênh có tốc độ 64 kbps và vì thế phù hợp cho việc truyền các ứng dụng làm việc tại tốc độ cố định 64 kbps (chẳng hạn tiếng được mã hoá PCM). Chuyển mạch gói (PS: Packet Switch) là sơ đồ chuyển mạch thực hiện phân chia số liệu của một kết nối thành các gói có độ dài nhất định và chuyển mạch các gói này theo thông tin về nơi nhận được gắn với từng gói và ở PS tài nguyên mạng chỉ bị chiếm dụng khi có gói cần truyền. Chuyển mạch gói cho phép nhóm tất cả các số liệu của nhiều kết nối khác nhau phụ thuộc vào nội dung, kiểu hay cấu trúc số liệu thành các gói có kích thước phù hợp và truyền chúng trên một kênh chia sẻ. Việc nhóm các số liệu cần truyền được thực hiện bằng ghép kênh thống kê với ấn định tài nguyên động. Các công nghệ sử dụng cho chuyển mạch gói có thể là Frame Relay, ATM hoặc IP. Hình 1.5. cho thấy cấu trúc của CS và PS. Hình 2.2. Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS). Dịch vụ chuyển mạch kênh (CS Service) là dịch vụ trong đó mỗi đầu cuối được cấp phát một kênh riêng và nó toàn quyển sử dụng tài nguyên của kênh này trong thời gian cuộc gọi tuy nhiên phải trả tiền cho toàn bộ thời gian này dù có truyền tin hay không. Dịch vụ chuyển mạch kênh có thể được thực hiện trên chuyển mạch kênh (CS) hoặc chuyển mạch gói (PS). Thông thường dịch vụ này được áp dụng cho các dịch vụ thời gian thực (thoại). Dịch vụ chuyển mạch gói (PS Service) là dịch vụ trong đó nhiều đầu cuối cùng chia sẻ một kênh và mỗi đầu cuối chỉ chiếm dụng tài nguyên của kênh này khi có thông tin cần truyền và nó chỉ phải trả tiền theo lượng tin được truyền trên kênh. Dịch vụ chuyển mạch gói chỉ có thể được thực hiện trên chuyển mạch gói (PS). Dịch vụ này rất rất phù hợp cho các dịch vụ phi thời gian thực (truyền số liệu), tuy nhiên nhờ sự phát triển của công nghệ dịch vụ này cũng được áp dụng cho các dịch vụ thời gian thực (VoIP). Chuyển mạch gói có thể thực hiện trên cơ sở ATM hoặc IP. ATM (Asynchronous Transfer Mode: chế độ truyền dị bộ) là công nghệ thực hiện phân chia thông tin cần phát thành các tế bào 53 byte để truyền dẫn và chuyển mạch. Một tế bào ATM gồm 5 byte tiêu đề (có chứa thông tin định tuyến) và 48 byte tải tin (chứa số liệu của người sử dụng). Thiết bị chuyển mạch ATM cho phép chuyển mạch nhanh trên cơ sở chuyển mạch phần cứng tham chuẩn theo thông tin định tuyến tiêu đề mà không thực hiện phát hiện lỗi trong từng tế bào. Thông tin định tuyến trong tiêu đề gồm: đường dẫn ảo (VP) và kênh ảo (VC). Điều khiển kết nối bằng VC (tương ứng với kênh của người sử dụng) và VP (là một bó các VC) cho phép khai thác và quản lý có khả năng mở rộng và có độ linh hoạt cao. Thông thường VP được thiết lập trên cơ sở số liệu của hệ thống tại thời điểm xây dựng mạng. Việc sử dụng ATM trong mạng lõi cho ta nhiều cái lợi: có thể quản lý lưu lượng kết hợp với RAN, cho phép thực hiện các chức năng CS và PS trong cùng một kiến trúc và thực hiện khai thác cũng như điều khiển chất lượng liên kết. Chuyển mạch hay Router IP (Internet Protocol) cũng là một công nghệ thực hiện phân chia thông tin phát thành các gói được gọi là tải tin (Payload). Sau đó mỗi gói được gán một tiêu đề chứa các thông tin địa chỉ cần thiết cho chuyển mạch. Trong thông tin di động do vị trí của đầu cuối di động thay đổi nên cần phải có thêm tiêu đề bổ sung để định tuyến theo vị trí hiện thời của máy di động. Quá trình định tuyến này được gọi là truyền đường hầm (Tunnel). Có hai cơ chế để thực hiện điều này: MIP (Mobile IP: IP di động) và GTP (GPRS Tunnel Protocol: giao thức đường hầm GPRS). Tunnel là một đường truyền mà tại đầu vào của nó gói IP được đóng bao vào một tiêu đề mang địa chỉ nơi nhận (trong trường hợp này là địa chỉ hiện thời của máy di động) và tại đầu ra gói IP được tháo bao bằng cách loại bỏ tiêu đề bọc ngoài (hình 1.6). Hình 2.3. Đóng bao và tháo bao cho gói IP trong quá trình truyền tunnel Hình 1.7 cho thấy quá trình định tuyến tunnel (chuyển mạch tunnel) trong hệ thống 3G UMTS từ tổng đài gói cổng (GGSN) cho một máy di động (UE) khi nó chuyển từ vùng phục vụ của một tổng đài gói nội hạt (SGSN1) này sang một vùng phục vụ của một tổng đài gói nội hạt khác (SGSN2) thông qua giao thức GTP. Hình 2.4. Thiết lập kết nối tunnel trong chuyển mạch tunnel Vì 3G WCDMA UMTS được phát triển từ những năm 1999 khi mà ATM là công nghệ chuyển mạch gói còn ngự trị nên các tiêu chuẩn cũng được xây dựng trên công nghệ này. Tuy nhiên hiện nay và tương lai mạng viễn thông sẽ được xây dựng trên cơ sở internet vì thế các chuyển mạch gói sẽ là chuyển mạch hoặc router IP. 2.3.Các loại lưu lượng và dịch vụ đượng 3GWCDMA UMTS hỗ trợ Vì TTDĐ 3G cho phép truyền dẫn nhanh hơn, nên truy nhập Internet và lưu lượng thông tin số liệu khác sẽ phát triển nhanh. Ngoài ra TTDĐ 3G cũng được sử dụng cho các dịch vụ tiếng. Nói chung TTDĐ 3G hỗ trợ các dịch vụ tryền thông đa phương tiện. Vì thế mỗi kiểu lưu lượng cần đảm bảo một mức QoS nhất định tuỳ theo ứng dụng của dịch vụ. QoS ở W-CDMA được phân loại như sau: Loại hội thoại (Conversational, rt): Thông tin tương tác yêu cầu trễ nhỏ (thoại chẳng hạn). Loại luồng (Streaming, rt): Thông tin một chiều đòi hỏi dịch vụ luồng với trễ nhỏ (phân phối truyền hình thời gian thực chẳng hạn: Video Streaming) Loại tương tác (Interactive, nrt): Đòi hỏi trả lời trong một thời gian nhất định và tỷ lệ lỗi thấp (trình duyệt Web, truy nhập server chẳng hạn). Loại nền (Background, nrt): Đòi hỏi các dịch vụ nỗ lực nhất được thực hiện trên nền cơ sở (e- mail, tải xuống file: Video Download) Môi trường hoạt động của 3WCDMA UMTS được chia thành bốn vùng với các tốc độ bit R b phục vụ như sau: • Vùng 1: trong nhà, ô pico, R b ≤ 2Mbps • Vùng 2: thành phố, ô micro, R b ≤ 384 kbps • Vùng 2: ngoại ô, ô macro, R b ≤ 144 kbps • Vùng 4: Toàn cầu, R b = 12,2 kbps Có thể tổng kết các dịch vụ do 3GWCDMA UMTS cung cấp ở bảng 1.1. Bảng 2.1. Phân loại các dịch vụ ở 3GWDCMA UMTS Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết Dịch vụ di động Dịch vụ di động Di động đầu cuối/di động cá nhân/di động dịch vụ Dịch vụ thông tin định vị - Theo dõi di động/ theo dõi di động thông minh Dịch vụ âm thanh - Dịch vụ âm thanh chất lượng cao (16-64 kbps) - Dịch vụ truyền thanh AM (32-64 kbps) - Dịch vụ truyền thanh FM (64-384 kbps) Dịch vụ viễn thông Dịch vụ số liệu - Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình (64-144 kbps) - Dịch vụ số liệu tốc độ tương đối cao (144 kbps- 2Mbps) - Dịch vụ số liệu tốc độ cao (≥ 2Mbps) Dịch vụ đa phương tiện - Dịch vụ Video (384 kbps) - Dịch vụ hình chuyển động (384kbps- 2 Mbps) - Dịch vụ hình chuyển động thời gian thực (≥ 2 Mbps) Dịch vụ Internet Dịch vụ Internet đơn giản Dịch vụ truy nhập Web (384 kbps-2Mbps) Dịch vụ Internet thời gian thực Dịch vụ Internet (384 kbps-2Mbps) Dịch vụ internet đa Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian thực (≥ Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết phương tiện 2Mbps) 3G WCDMA UMTS được xây dựng theo ba phát hành chính được gọi là R3, R4, R5. Trong đó mạng lõi R3 và R4 bao gồm hai miền: miền CS (Circuit Switch: chuyển mạch kênh) và miền PS (Packet Switch: chuyển mạch gói). Việc kết hợp này phù hợp cho giai đoạn đầu khi PS chưa đáp ứng tốt các dịch vụ thời gian thực như thoại và hình ảnh. Khi này miền CS sẽ đảm nhiệm các dịch vụ thoại còn số liệu được truyền trên miền PS. R4 phát triển hơn R3 ở chỗ miền CS chuyển sang chuyển mạch mềm vì thế toàn bộ mạng truyền tải giữa các nút chuyển mạch đều trên IP. Dưới đây ta xét ba kiến trúc 3G WCDMA UMTS nói trên. 2.4. Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 WCDMA UMTS R3 hỗ trợ cả kết nối chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói: đến 384 Mbps trong miền CS và 2Mbps trong miền PS. Các kết nối tốc độ cao này đảm bảo cung cấp một tập các dich vụ mới cho người sử dụng di động giống như trong các mạng điện thoại cố định và Internet. Các dịch vụ này gồm: điện thoại có hình (Hội nghị video), âm thanh chất lượng cao (CD) và tốc độ truyền cao tại đầu cuối. Một tính năng khác cũng được đưa ra cùng với GPRS là "luôn luôn kết nối" đến Internet. UMTS cũng cung cấp thông tin vị trí tốt hơn và vì thế hỗ trợ tốt hơn các dịch vụ dựa trên vị trí. Một mạng UMTS bao gồm ba phần: thiết bị di động (UE: User Equipment), mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Network), mạng lõi (CN: Core Network) (xem hình 1.8). UE bao gồm ba thiết bị: thiết bị đầu cuối (TE), thiết bị di động (ME) và module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM: UMTS Subscriber Identity Module). UTRAN gồm các hệ thống mạng vô tuyến (RNS: Radio Network System) và mỗi RNS bao gồm RNC (Radio Network Controller: bộ điều khiển mạng vô tuyến) và các nút B nối với nó. Mạng lõi CN bao gồm miền chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói và HE (Home Environment: Môi trường nhà). HE bao gồm các cơ sở dữ liệu: AuC (Authentication Center: Trung tâm nhận thực), HLR (Home Location Register: Bộ ghi định vị thường trú) và EIR (Equipment Identity Register: Bộ ghi nhận dạng thiết bị). Hình 2.5. Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 2.3.1. Thiết bị người sử dụng (UE) UE (User Equipment: thiết bị người sử dụng) là đầu cuối mạng UMTS của người sử dụng. Có thể nói đây là phần hệ thống có nhiều thiết bị nhất và sự phát triển của nó sẽ ảnh hưởng lớn lên các ứng dụng và các dịch vụ khả dụng. Giá thành giảm nhanh chóng sẽ tạo điều kiện cho người sử dụng mua thiết bị của UMTS. Điều này đạt được nhờ tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến và cài đặt mọi trí tuệ tại các card thông minh. 2.3.1.1. Các đầu cuối (TE) Vì máy đầu cuối bây giờ không chỉ đơn thuần dành cho điện thoại mà còn cung cấp các dịch vụ số liệu mới, nên tên của nó được chuyển thành đầu cuối. Các nhà sản xuất chính đã đưa ra rất nhiều đầu cuối dựa trên các khái niệm mới, nhưng trong thực tế chỉ một số ít là được đưa vào sản xuất. Mặc dù các đầu cuối dự kiến khác nhau về kích thước và thiết kế, tất cả chúng đều có màn hình lớn và ít phím hơn so với 2G. Lý do chính là để tăng cường sử dụng đầu cuối cho nhiều dịch vụ số liệu hơn và vì thế đầu cuối trở thành tổ hợp của máy thoại di động, modem và máy tính bàn tay. Đầu cuối hỗ trợ hai giao diện. Giao diện Uu định nghĩa liên kết vô tuyến (giao diện WCDMA). Nó đảm nhiệm toàn bộ kết nối vật lý với mạng UMTS. Giao diện thứ hai là giao diện Cu giữa UMTS IC card (UICC) và đầu cuối. Giao diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các card thông minh. Mặc dù các nhà sản xuất đầu cuối có rất nhiều ý tưởng về thiết bị, họ phải tuân theo một tập tối thiểu các định nghĩa tiêu chuẩn để các người sử dụng bằng các đầu cuối khác nhau có thể truy nhập đến một số các chức năng cơ sở theo cùng một cách. Các tiêu chuẩn này gồm: • Bàn phím (các phím vật lý hay các phím ảo trên màn hình) • Đăng ký mật khẩu mới • Thay đổi mã PIN • Giải chặn PIN/PIN2 (PUK) • Trình bầy IMEI • Điều khiển cuộc gọi Các phần còn lại của giao diện sẽ dành riêng cho nhà thiết kế và người sử dụng sẽ chọn cho mình đầu cuối dựa trên hai tiêu chuẩn (nếu xu thế 2G còn kéo dài) là thiết kế và giao diện. Giao diện là kết hợp của kích cỡ và thông tin do màn hình cung cấp (màn hình nút chạm), các phím và menu. 2.3.1.2. UICC UMTS IC card là một card thông minh. Điều mà ta quan tâm đến nó là dung lượng nhớ và tốc độ bộ xử lý do nó cung cấp. Ứng dụng USIM chạy trên UICC. 2.3.1.3. USIM Trong hệ thống GSM, SIM card lưu giữ thông tin cá nhân (đăng ký thuê bao) cài cứng trên card. Điều này đã thay đổi trong UMTS, Modul nhận dạng thuê bao UMTS được cài như một ứng dụng trên UICC. Điều này cho phép lưu nhiều ứng dụng hơn và nhiều chữ ký (khóa) điện tử hơn cùng với USIM cho các mục đích khác (các mã truy nhập giao dịch ngân hàng an ninh). Ngoài ra có thể có nhiều USIM trên cùng một UICC để hỗ trợ truy nhập đến nhiều mạng. [...]... GSM lên 3G UMTS theo ba phát hành: 3GR1, 3GR2 và 3GR3 Với mỗi phát hành, các sản phẩm mới và các tính năng mới được đưa ra 2.7.1 3GR1 : Kiến trúc mạng UMTS chồng lấn Phát hành 3GP1 dựa trên phát hành của 3GPP vào tháng 3 và các đặc tả kỹ thuật vào tháng 6 năm 2000 Phát hành đầu của 3GR1 chỉ hỗ trợ UTRA-FDD và sẽ được triển khai chồng lấn lên GSM Chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTS phát hành 3GR1 được... này của mạng Kiến trúc RAN của 3GR1.3 được thể hiện trên hình 2.12 Hình 2.12 Kiến trúc RAN thống nhất của 3GR3.1 2.8 Cấu hình địa lý của hệ thống thông tin di động 3G Do tính chất di động của thuê bao di động nên mạng di động phải được tổ chức theo một cấu trúc địa lý nhất định để mạng có thể theo dõi được vị trí của thuê bao 2.8.1 Phân chia theo vùng mạng Trong một quốc gia có thể có nhiều vùng mạng. .. ngoài Các mạng ngoài không phải là bộ phận của hệ thống UMTS, nhưng chúng cần thiết để đảm bảo truyền thông giữa các nhà khai thác Các mạng ngoài có thể là các mạng điện thoại như: PLMN (Public Land Mobile Network: mạng di động mặt đất công cộng), PSTN (Public Switched Telephone Network: Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng), ISDN hay các mạng số liệu như Internet Miền PS kết nối đến các mạng số liệu... thể có nhiều vùng mạng viễn thông, việc gọi vào một vùng mạng nào đó phải được thực hiện thông qua tổng đài cổng Các vùng mạng di động 3G được đại diện bằng tổng đài cổng GMSC hoặc GGSN Tất cả các cuộc gọi đến một mạng di động từ một mạng khác đều được định tuyến đến GMSC hoặc GGSN Tổng đài này làm việc như một tổng đài trung kế vào cho mạng 3G Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi để định tuyến cuộc... không có kết nối RRC, 3G SGSN thực hiện tìm gọi và cập nhật thông tin vị trí được thực hiện theo RA Hình 2.17 Các khái niệm phân chia vùng địa lý trong 3G WCDMA UMTS 2.9 Tổng kết Chương này trước hết xét tổng quan quá trình phát triển thông tin di động lên 4G Nếu công nghệ đa truy nhập cho 3G là CDMA thì công nghệ đa truy nhập cho 4G là OFDMA Sau đó kiến trúc mạng 3G được xét Mạng lõi 3G bao gồm hai vùng... (phát hành 3GR1.1) 2.7.2 3GR2 : Tích hợp các mạng UMTS và GSM Trong giai đoạn triền khai UMTS thứ hai sự tích hợp đầu tiên giữa hai mạng sẽ được thực hiện bằng cách đưa ra các thiết bị đa tiêu chuẩn như: Nút B kết hợp BTS (MBS V2) và RNC kết hợp BSC (RNC V2) Các chức năng khai thác và bảo dưỡng mạng vô tuyến cũng có thể được thực hiện chung bởi cùng một OMC-R (V2) Hình 2.11 mô tả kiến trúc mạng RAN tích... 2.4.3 Mạng lõi Mạng lõi (CN) được chia thành ba phần, miền PS, miền CS và HE Miền PS đảm bảo các dịch vụ số liệu cho người sử dụng bằng các kết nối đến Internet và các mạng số liệu khác và miền CS đảm bảo các dịch vụ điện thoại đến các mạng khác bằng các kết nối TDM Các nút B trong CN được kết nối với nhau bằng đường trục của nhà khai thác, thường sử dụng các công nghệ mạng tốc độ cao như ATM và IP Mạng. .. nhập mạng Danh mục xám chứa IMEI của các đầu cuối đang bị theo dõi còn danh mục đen chứa các số IMEI của các đầu cuối bị cấm truy nhập mạng Khi một đầu cuối được thông báo là bị mất cắp, IMEI của nó sẽ bị đặt vào danh mục đen vì thế nó bị cấm truy nhập mạng Danh mục này cũng có thể được sử dụng để cấm các seri máy đặc biệt không được truy nhập mạng khi chúng không hoạt động theo tiêu chuẩn 2.4.4 Các mạng. .. bao trong mạng UMTS Nó có thể lưu cả bản sao hồ sơ của thuê bao Người sử dụng phải tự mình nhận thực đối với USIM bằng cách nhập mã PIN Điểu này đảm bảo rằng chỉ người sử dụng đích thực mới được truy nhập mạng UMTS Mạng sẽ chỉ cung cấp các dịch vụ cho người nào sử dụng đầu cuối dựa trên nhận dạng USIM được đăng ký 2.4.2 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy... RNC Khác với GSM đây là giao diện mở 2.5 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4 Hình 1.10 cho thấy kiến trúc cơ sở của 3G UMTS R4 Sự khác nhau cơ bản giữa R3 và R4 là ở chỗ khi này mạng lõi là mạng phân bố và chuyển mạch mềm Thay cho việc có các MSC chuyển mạch kênh truyền thống như ở kiến trúc trước, kiến trúc chuyển mạch phân bố và chuyển mạch mềm được đưa vào Về căn bản, MSC được chia thành MSC server và cổng . đưa đến cho người sử dụng trong thời gian sớm nhất Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 3G - Thế giới đang chứng kiến những thay đổi lớn và sự phát triển rất nhanh. lên 3G UMTS theo ba phát hành: 3GR1, 3GR2 và 3GR3. Với mỗi phát hành, các sản phẩm mới và các tính năng mới được đưa ra. 2.7.1. 3GR1 : Kiến trúc mạng