DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng DCS Digital Communication System Hệ thống truyền thông số DPCCH Dedicated Physical Common Channel Kênh vật lý ấn định chung DPD
Trang 1Phạm Công Thuấn
Nghiên cứu về tái lựa chọn cell và chuyển giao liên hệ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
HÀ NỘI – 2010
Trang 2l MỤC LỤC
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3
DANH MỤC HÌNH VẼ 9
DANH MỤC CÁC BẢNG 11
LỜI GIỚI THIỆU 12
CHƯƠNG I 15
CẤU TRÚC MẠNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN 15
DI ĐỘNG GSM 15
1.1 Giới thiệu chương 15
1.2 Cấu trúc mạng GSM 16
1.2.1Trạm di động 17
1.2.2 Phân hệ trạm gốc (BSS) 17
1.2.3 Phân hệ chuyển mạch (SS) 19
1.2.4 Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS) 22
1.2.5 Cấu trúc kênh trong GSM 23
1.3 Hoạt động của MS trong chế độ thoại 26
1.4 Nâng cấp GSM lên 3G 31
1.4.1 Sự cần thiết nâng cấp mạng GSM lên 3G 31
1.4.2 Hoạt động song song hai hệ thống 2G và 3G 32
1.4.3 Mô hình triển khai 3G 34
CHƯƠNG II 36
CẤU TRÚC HỆ THỐNG UMTS 36
2.1 Giới thiệu chung 36
2.2 Cấu trúc mạng UMTS (R99) 38
2.2.1 Thực thể mạng lõi (CN - Core Network) 39
2.2.2 Mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN) 40
2.2.3 Giao diện vô tuyến 42
2.3 Cấu trúc kênh trên giao diện vô tuyến 44
2.3.1 Các kênh logic 45
2.3.2 Kênh vận chuyển 45
2.3.3 Các kênh vật lý 46
2.4 Các kỹ thuật chính trong WCDMA 51
2.4.1 Điều khiển công suất 51
2.4.2 Điều khiển chuyển giao 55
2.4.3 Điều khiển chấp nhận (Admission Control) 59
2.4.4 Điều khiển tải, điều khiển nghẽn 60
2.4.5 Phân bổ mã nguồn 62
2.4.6 Chức năng của mã OVSF 62
2.4.7 Chức năng của mã PN 63
2.4.8 Yêu cầu của việc quy hoạch mã nguồn 64
CHƯƠNG III 66
LỰA CHỌN CELL VÀ TÁI LỰA CHỌN CELL 66
TRONG UMTS 66
3.1 Lựa chọn lại cell giữa UMTS và GSM 66
3.2 Phân loại lựa chọn lại cell 67
Trang 33.3 Quy tắc S – Dành cho lựa chọn cell 68
3.4 Quy tắc R – Dành cho tái lựa chọn cell 69
3.5 Các giá trị được định nghĩa như sau 69
3.6 Lựa chọn cell 70
3.7 Tái lựa chọn cell 71
3.8 Tái lựa chọn Intra Frequency 72
3.9 Tái lựa chọn Inter-RAT cell từ 3G sang 2G 73
3.10 Tái lựa chọn Inter-Rat Cell từ 2G sang 3G 74
3.11 Bảng giá trị các tham số 76
3.12 Các trường hợp Reselection thường gặp 76
CHƯƠNG IV 80
CHUYỂN GIAO LIÊN HỆ THỐNG UMTS-GSM 80
4.1.Tổng quan về chuyển giao 80
4.2 Chuyển giao cùng một tần số 81
4.2.1 Thuật toán của các sự kiện trong chuyển giao cùng tần số 83
4.2.2 Trường hợp có nhiều hơn 32 cell liền kề 85
4.3 Chuyển giao khác tần số 87
4.3.1 Sự kiện 2A 89
4.3.2 Sự kiện 2B 90
4.3.3 Sự kiện 2C 91
4.3.4 Sự kiện 2D 91
4.3.5 Sự kiện 2E 92
4.3.6 Sự kiện 2F 92
4.4 Chuyển giao khác mạng (Inter-RAT Handover) 93
4.4.1 Sự kiện 3A 96
4.4.2 Sự kiện 3C 96
4.5 Tổng kết các tham số 99
4.5.1 Các thông số của Intra-Frequency Handover 99
4.5.2 Các thông số của Inter-Frequency Handover 99
4.5.3 Các thông số của Inter-RAT Handover 100
4.6 Một số trường hợp thường gặp 101
4.6.1 Lỗi handover từ 3G sang 2G do thời gian xảy ra handover quá chậm 101
4.6.2 Lỗi handover từ 3G sang 2G do thiếu neighbour 102
4.6.3 Kết quả tối ưu đối với một trạm IBS như sau 102
Kết luận chung 106
PHỤ LỤC 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO 112
Trang 4THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
A
AAL2 ATM Adaption Layer 2
Thích ứng ATM lớp 2 (cho thời gian thực)
AAL5 ATM Adaption Layer 5 Thích ứng ATM lớp 5
AGCH Access Grant Channel Kênh cho phép truy nhập
AICH Acquisiton Indicator Channel Kênh chỉ thị thu được
ATM Asynchronous Tranfer Mode Chế độ truyền không đồng bộ AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực
B
BCCH Broadcast Control Channel Kênh quảng bá điều khiển BER Bit Error Ratio Tỷ số bit lỗi
BLER Block Error Rate Tỷ lệ lỗi khối
BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc
BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc
BTS Base Tranceiver Station Trạm vô tuyến gốc
BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân
C
CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập chia theo mã CEPT Conference of European Post
Trang 5DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng
DCS Digital Communication System Hệ thống truyền thông số
DPCCH Dedicated Physical Common
Channel Kênh vật lý ấn định chung DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh dữ liệu vật lý ấn định
EDGE Enhanced Data Rates for GSM
Evolution Tốc độ dữ liệu nâng cấp bởi GSM ETSI European Telecommunations
Standards Institute
Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu
Âu EIR Equipment Identification Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị
F
FACCH
Fast Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh FCCH Frequency Common Channel Kênh hiệu chỉnh tần số
FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo tần
số FHSS Frequency Hopping Spread
Spectrum
Phương pháp trải phổ nhảy tần
FM Frequency Modulation Điều chế tần số
FDMA Frequence Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo tần số
G
GGSN Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS cổng
GMSC Gateway Mobile Service
Switching Centrer Tổng đài cổng G-PDU T-PDU + GTP Header Các nhãn
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung
Trang 6GSM Global System For Mobile
Network Mạng số tích hợp ITU
Trang 7MSC Mobile Service Switching
Center
Tổng đài di động MTP-3b Message Transfer Part level 3 Phần truyền thông điệp mức 3
N
NAS Non-Access Stratum Tầng không truy nhập
NLOS Non Line Of Sight Không trong tầm nhìn thẳng
O
OSS
Operation and Support Subsystem Phân hệ khai thác và hỗ trợOVSF
PCH Paging Channel Kênh tìm gọi
PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi
PDC Personal Digital Cellular Mạng tế bào số
PDCH Packet Data Channel Kênh dữ liệu gói
PG Processing Gain Độ tăng ích
PICH Page Indicator Channel Kênh chỉ thị
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PIN Personal Identification Number Mã số nhận dạng cá nhân
PN Pseudo Noise Mã giả ngẫu nhiên
PRACH Physical Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên PSC Primary Screambling Code Mã kiểm tra chính
P-SCH Primary Synchronization Channel Kênh đồng bộ chính
PSK Phase Shift Keying Điều chế khóa dịch pha
PSTN Public Switched Telephone
Trang 8RANAP Radio Access Network
Application Part Phần ứng dụng truy cập mạng RLA_C Receiving Level Average
Combination Giá trị trung bình các tín hiệu thu RNC Radio Network Controller Điều khiển mạng vô tuyến
RNS Radio Network Subsystem Mạng con vô tuyến
RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RSCP Received Signal Code Power Công suất thu tín hiệu
Rxlev Receiver Level Mức thu
Rxqual Receivel Quality Chất lượng tín hiệu thu
S
SACCH
Slow Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết chậm
SC Screambling Code Mã kiểm tra
SCCP Signaling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu SCH Synhchronization Channel Kênh đồng bộ
SCTP Simple Control Transmission Protocol Giao thức truyền đơn giản
SDCCH Stand-alone Dedicated Control
Channel
Kênh điều khiển ấn định đứng một mình
SFN System Frame Number Số khung hệ thống
SIB Systerm Information Broadcast Quảng bá thông tin hệ thống SIM Subscriber Identity Modul Mô đun nhận dạng thuê bao SS7 Signaling System No.7 Hệ thống báo hiệu số 7
SSC Second Screambling Code Mã kiểm tra phụ
SDCCH Stand alone Dedicated Control
Channel Kênh điều khiển dành riêng SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS
Trang 9TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng
TCP Transmitted Carrier Power Công suất sóng mang
TRAU Transcoder/Rate Adapter Unit Bộ thích ứng tốc độ và chuyển mã TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời
Trang 10DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mô hình hệ thống thông tin di động GSM[5]………16
Hình 1.2 Minh họa cho TDMA [5]……… 24
Hình 1.3 Phân loại kênh logic[5]……… 25
Hình 1.4: Hoạt động MS ở đường lên và xuống[5]……… 27
Hình 1.5 Cấu trúc kênh đa khung thoại[5]………28
Hình 1.6 Cấu trúc bản tin báo cáo[5]………29
Hình 1.7 Phương án chung mạng lõi[6]………33
Hình 1.8 Phương án thêm mạng lõi[6]……… 33
Hình 1.9 Phương án tích hợp chung[6]………34
Hình 2.1 Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ Ba……… ………37
Hình 2.2 Cấu trúc của mạng UMTS[5]……….38
Hình 2.3 Cấu trúc UTRAN[5]……… 40
Hình 2.4 Mô hình tổng quát các giao diện vô tuyến của UTRAN……… 42
Hình 2.5 Sơ đồ cấu trúc các kênh[5]……….44
Hình 2.6 Các kênh vận chuyển[5]………46
Hình 2.7 Minh họa các kênh vật lý chung[5]………48
Hình 2.8 Sự ánh xạ của kênh[5]………49
Hình 2.9 Cấu trúc khung vô tuyến[5]……… 50
Hình 2.10 Cấu trúc kênh CPICH[5]……….51
Hình 2.11 Điều khiển công suất vòng mở và vòng kín[4]……… 52
Hình 2.12 Inner Loop [4]………54
Hình 2.13 Outer Loop[4]………55
Hình 2.14 Minh họa chuyển giao [4]………56
Hình 2.15 Chuyển giao cứng[4]……… 57
Hình 2.16 Chuyển giao mềm[4]……… 57
Hình 2.17 Sơ đồ điều khiển tải………60
Trang 11Hình 2.18 Cell Breathing……… ….… …62
Hình 2.19 OVSF code[4]……… … ….62
Hình 2.20 OVSF code[4]……… ….… 62
Hình 2.21 Mã gốc và mã con[4]……… …… 63
Hình 2.22 Mã PN[4]……….….….….63
Hình 2.23 Quy hoạch mã PN theo đường xuống[4]……….….…….64
Hình 2.24 Sơ đồ hình cây của mã kênh[4]……….….…… 65
Hình 2.25 Ví dụ về việc ấn định mã[4]……… ….….65
Hình 3.1 Tái lựa chọn cell[3]……… … 72
Hình 3.2 Sơ đồ lựa chọn cell từ 3G sang 2G[4]……… 73
Hình 3.3 : Sơ đồ lựa chọn lại cell từ 2G sang 3G[4]……… ………… 74
Hình 3.4 Minh họa trước khi tối ưu……… 78
Hình 3.5 Minh họa sau khi tối ưu……… ……….78
Hình 4.1.Các bước thực hiện Handover……… 80
Hình 4.2.Kết quả đo neighbour……… 81
Hình 4.3 Minh họa về chuyển giao một tần số[3]……….82
Hình 4.4 Thứ tự ưu tiên các cell liền kề………86
Hình 4.5 Cách cấu hình độ ưu tiên của cell[4]……… …………87
Hình 4.6 Sự kiện 2A……….90
Hình 4.7 Sự kiện 2B……….……91
Hình 4.8 Sự kiện 2C……….91
Hình 4.9 Sự kiện 2F……….93
Hình 4.10 Nguyên lý của Compression Mode ……… 94
Hình 4.11 Sự kiện 3C ……… …97
Hình 4.12 Cách cấu hình độ ưu tiên của Neighbour GSM cell[4]……… … 97
Hình 4.13 Cách thực hiện Inter-RAT[4]……… 98
Hình 4.14 Đặt các thông số đo để thực hiện Handover[4]……… … 98
Hình 6.15 Thống kê CSSR và DCR……… ….104
Hình 6.16 Thống kê HOSR……… ……….105
Trang 12DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Công suất phát của MS[5]……….…………29
Bảng 2.1 Các kênh vật lý……… 47
Bảng 3.1 Bảng giải thích các tham số……… 72
Bảng 3.2 Giá trị của hàm F(Qsearch-I)……… ……… 75
Bảng 3.3 Các tham số của tái lựa chọn cell……… ………76
Bảng 3.4 Các tham số trước và sau khi tối ưu……… ………77
Bảng 4.1 Các sự kiện của Intra-frequency……… ….82
Bảng 4.2 Các tham số của sự kiện 1A……….….83
Bảng 4.3 Các tham số của sự kiện 1B……….……….………84
Bảng 4.4 Các tham số của sự kiện 1C……….….85
Bảng 4.5 Các tham số của sự kiện 1D……… 85
Bảng 4.6 Các sự kiện Inter-frequency……… 88
Bảng 4.7 Các tham số……….……… 89
Bảng 4.8 Các sự kiện của Inter-RAT………95
Bảng 4.9 Các tham số của Inter-RAT……….……… 96
Trang 13LỜI GIỚI THIỆU
Cùng với sự phát triển của các ngành công nghệ như điện tử, tin học,công nghệ thông tin di động trong những năm qua đã phát triển rất mạnh mẽ cung cấp các loại hình dịch vụ đa dạng đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng Kể từ khi ra đời vào cuối năm 1940 cho đến nay thông tin di động đã phát triển qua nhiều thế hệ và đã tiến một bước dài trên con đường công nghệ
Trong thế kỷ 21, thế giới đã chứng kiến sự bùng nổ về nhu cầu truyền thông không dây cả về số lượng, chất lượng và các loại hình dịch vụ Tuy nhiên, theo đánh giá thì công nghệ truyền thông không dây hiện thời vẫn còn quá chậm và không đáp ứng được các yêu cầu về dịch vụ mới đặc biệt là các dịch vụ truyền số liệu đa phương tiện Điều này đòi hỏi các nhà khai thác phải có được công nghệ truyền thông không dây nhanh hơn và tốt hơn Để đáp ứng yêu cầu đó, ngay từ những năm đầu của thập kỷ 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu, hoạch định hệ thống thông tin di động thế hệ ba ITU-R đang tiến hành công tác tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000, còn ở châu Âu ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hóa phiên bản này với tên gọi là UMTS (Universal Mobile Telecommunnication System) Mục tiêu trước mắt là tăng tốc độ bit truyền từ 9.5Kbps lên 2Mbps Công nghệ này sẽ nâng cao chất lượng thoại, và dịch vụ dữ liệu sẽ hỗ trợ truyền thông đa phương tiện đến các thiết bị không dây
Có nhiều chuẩn thông tin di động thế hệ ba được đề xuất, trong đó chuẩn CDMA đã được ITU chấp thuận và hiện nay đang được triển khai ở một số khu vực Hệ thống UMTS là sự phát triển tiếp theo của các hệ thống thông tin di động thế hệ hai sử dụng công nghệ TDMA như GSM, PDC, IS-136 UMTS sử dụng công nghệ CDMA đang là mục tiêu hướng tới của các hệ thống thông tin di động trên toàn thế giới, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến công nghệ truyền thông không dây trên toàn cầu
W-Hiện nay, các mạng thông tin di động lớn của Việt Nam đang sử dụng công nghệ GSM, đồng thời các nhà mạng cũng đang triển khai hệ thống thông tin di động
Trang 14động thứ ba UMTS để đáp ứng được các yêu cầu về dịch vụ mới cũng như đòi hỏi chất lượng dịch vụ ngày càng cao của người sử dụng Do đó việc nghiên cứu và triển khai mạng thông tin di động thế hệ ba UMTS là một điều tất yếu Xuất phát những khó khăn khi nhà mạng triển khai UMTS dựa trên nền tảng mạng GSM có sẵn nên em đã quyết định chọn đề tài: " Nghiên cứu về tái lựa chọn cell và chuyển giao liên hệ thống UMTS - GSM"
Nội dung luận văn gồm 4 chương :
Chương 1: Cấu trúc hệ thống di động GSM
Chương này trình bày về cấu trúc mạng của hệ thống GSM, giao diện vô tuyến
và cấu trúc kênh vô tuyến
Chương 2: Cấu trúc hệ thống UMTS
Chương này trình bày về cấu trúc mạng của hệ thống UMTS (R99) Các vấn
đề liên quan đến giao diện vô tuyến, các kênh vô tuyến và các kĩ thuật của hệ thống UMTS
Chương 3: Lựa chọn cell và tái lựa chọn cell trong UMTS
Chương này trình bày tổng quát về tái lựa chọn cell, nguyên lý cơ bản cũng như các thuật toán tái lựa chọn cell, phân tích trường hợp tái lựa chọn cell từ WCDMA sang GSM và ngược lại
Chương 4: Chuyển giao trong UMTS
Chương này trình bày các thuật toán áp dụng trong chuyển giao đồng thời đưa
ra một số giá trị tham số khuyến nghị có thể giải quyết các vấn đề gặp phải trong chuyển giao đặt biệt là trong chuyển giao giữa hệ thống UMTS và hệ thống GSM Trong quá trình làm luận văn, em đã cố gắng rất nhiều song do kiến thức hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự phê bình, hướng dẫn và sự giúp đỡ của Thầy cô, bạn bè
Trang 15Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của Thầy giáo Tiến sĩ Đỗ Trọng Tuấn cùng các Thầy cô trong khoa để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này
Hà Nội, ngày tháng năm 2010
Học Viên Phạm Công Thuấn
Trang 16CHƯƠNG I
CẤU TRÚC MẠNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN
DI ĐỘNG GSM 1.1 Giới thiệu chương
Chương này sẽ giới thiệu về sự hình thành và phát triển của hệ thống thông tin
di động GSM, kiến trúc mạng GSM , phương pháp đa truy cập trong GSM , các thủ tục thông tin của thuê bao sử dụng trong mạng và sự cần thiết phải nâng cấp mạng GSM lên thế hệ 3G
Lịch sử hình thành GSM bắt đầu từ một đề xuất vào năm 1982 của Nordic Telecom và Netherlands tại hội nghị châu Âu về Bưu Chính Viễn Thông (CEPT) để phát triển một chuẩn tế bào số mới đáp ứng với nhu cầu ngày càng tăng của mạng
di động Châu Âu
Ủy ban Châu Âu đưa ra lời hướng dẫn yêu cầu các quốc gia thành viên sử dụng GSM cho phép liên lạc di động trong băng tần 900MHz Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) định nghĩa GSM khi quốc tế chấp nhận tiêu chuẩn hệ thống điện thoại tế bào số
Lời đề xuất có kết quả vào tháng 9 năm 1987, khi 13 nhà điều hành và quản lý của nhóm cố vấn CEPT GSM thỏa thuận ký hiệp định GSM MoU “Club”, với ngày khởi đầu là 1 tháng 7 năm 1991
GSM là từ viết tắt của Global System for Mobile Communications (hệ thống thông tin di động toàn cầu), trước đây có tên là Groupe Spécial Mobile
Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM là hệ thống thông tin tế bào số tích hợp
và toàn diện, được phát triển đầu tiên ở Châu Âu và đã nhanh chóng phát triển trên toàn thế giới Mạng được thiết kế phù hợp với hệ thống ISDN và các dịch vụ mà GSM cung cấp là một hệ thống con của dịch vụ ISDN chuẩn
GSM đầu tiên được thiết kế hoạt động ở dải tần 890-915 MHz và 935-960 MHz, hiện nay là 1.8GHz Một vài tiêu chuẩn chính được đề nghị cho hệ thống :
Trang 17• Chất lượng âm thoại chính thực sự tốt
• Giá dịch vụ và thuê bao giảm
• Hỗ trợ liên lạc di động quốc tế
• Khả năng hỗ trợ thiết bị đầu cuối trao tay
• Hỗ trợ các phương tiện thuận lợi và dịch vụ mới
• Khả năng tương thích ISDN
Tiêu chuẩn được ban hành vào tháng giêng năm 1990 và những hệ thống thương mại đầu tiên được khởi đầu vào giữa năm 1992 Tổ chức MoU (Memorandum of Understanding) thành lập bởi nhà điều hành và quản lý GSM được cấp phép đầu tiên, lúc đó có 13 hiệp định được ký kết và đến nay đã có 191 thành viên ở khắp thế giới Tổ chức MoU có quyền tối đa, được quyền định chuẩn GSM
1.2 Cấu trúc mạng GSM
Hình 1.1 Mô hình hệ thống thông tin di động GSM[5]
Mạng thông tin di động theo chuẩn GSM được chia thành 4 phân hệ chính sau:
Trang 181.2.1Trạm di động
Trạm di động bao gồm thiết bị trạm di động và một khối nhỏ gọi là mođun nhận dạng thuê bao Đó là một khối vật lý tách riêng, chẳng hạn là một IC Card hoặc còn gọi là SIM SIM cung cấp khả năng di động cá nhân, vì thế người sử dụng
có thể lắp SIM vào bất cứ máy điện thoại di động GSM nào truy nhập vào dịch vụ
đã đăng ký Mỗi điện thoại di động được phân biệt bởi một số nhận dạng điện thoại
di động IMEI Card SIM chứa một số nhận dạng thuê bao di động IMSI để hệ thống nhận dạng thuê bao, một mật mã để xác thực và các thông tin khác IMEI và IMSI hoàn toàn độc lập với nhau để đảm bảo tính di động cá nhân Card SIM có thể chống việc sử dụng trái phép bằng mật khẩu hoặc số nhận dạng cá nhân (PIN) Trạm di động ở GSM thực hiện hai chức năng:
• Thiết bị vật lý để giao tiếp giữa thuê bao di động với mạng qua đường
vô tuyến
• Đăng ký thuê bao, ở chức năng thứ hai này mỗi thuê bao phải có một thẻ gọi là SIM card Trừ một số trường hợp đặc biệt như gọi cấp cứu… thuê bao chỉ có thể truy nhập vào hệ thống khi cắm thẻ này vào máy
• TRAU (Transcoding and Rate Adapter Unit): Bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ
• BSC (Base Station Controler): Bộ điều khiển trạm gốc
• BTS (Base Transceiver Station): Trạm thu phát gốc
Trang 191.2.2.1 Trạm thu phát gốc
Một BTS bao gồm các thiết bị thu/phát tín hiệu sóng vô tuyến, anten và bộ phận mã hóa và giải mã giao tiếp với BSC BTS là thiết bị trung gian giữa mạng GSM và thiết bị thuê bao MS, trao đổi thông tin với MS qua giao diện vô tuyến Mỗi BTS tạo ra một hay một số khu vực vùng phủ sóng nhất định gọi là tế bào (cell)
1.2.2.2 Khối chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ (TRAU)
Khối thích ứng và chuyển đổi mã thực hiện chuyển đổi mã thông tin từ các kênh vô tuyến (16 Kb/s) theo tiêu chuẩn GSM thành các kênh thoại chuẩn (64 Kb/s) trước khi chuyển đến tổng đài TRAU là thiết bị mà ở đó quá trình mã hoá và giải
mã tiếng đặc thù riêng cho GSM được tiến hành, tại đây cũng thực hiện thích ứng tốc độ trong trường hợp truyền số liệu TRAU thường được đặt gần MSC
1.2.2.3 Khối điều khiển trạm gốc BSC
BSC có nhiệm vụ quản lý tất cả giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển từ xa Các lệnh này chủ yếu là lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và chuyển giao Một phía BSC được nối với BTS, còn phía kia nối với MSC của phân
hệ chuyển mạch SS Giao diện giữa BSC và MSC là giao diện A, còn giao diện giữa BTS và BSC là giao diện A.bis
Các chức năng chính của BSC:
• Quản lý mạng vô tuyến: Việc quản lý vô tuyến chính là quản lý các cell và các kênh logic của chúng Các số liệu quản lý đều được đưa về BSC để đo đạc và xử lý, chẳng hạn như lưu lượng thông tin ở một cell, môi trường vô tuyến, số lượng cuộc gọi bị mất, các lần chuyển giao thành công và thất bại
• Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS: Trước khi đưa vào khai thác, BSC lập cấu hình của BTS ( số máy thu/phát TRX, tần số cho mỗi trạm ) Nhờ đó mà BSC có sẵn một tập các kênh vô tuyến dành cho điều khiển và kết nối cuộc gọi
Trang 20• Điều khiển kết nối các cuộc gọi: BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải phóng các đấu nối tới máy di động MS Trong quá trình gọi, việc kết nối được BSC giám sát Cường độ tín hiệu, chất lượng cuộc đấu nối được ở máy di động và TRX gửi đến BSC Dựa vào đó mà BSC sẽ quyết định công suất phát tốt nhất của MS và TRX để giảm nhiễu và tăng chất lượng cuộc đấu nối BSC cũng điều khiển quá trình chuyển giao nhờ các kết quả
đo kể trên để quyết định chuyển giao MS sang cell khác, nhằm đạt được chất lượng cuộc gọi tốt hơn Trong trường hợp chuyển giao sang cell của một BSC khác thì nó phải nhờ sự trợ giúp của MSC Bên cạnh đó, BSC cũng có thể điều khiển chuyển giao giữa các kênh trong một cell hoặc từ cell này sang kênh của cell khác trong trường hợp cell này bị nghẽn nhiều
• Quản lý mạng truyền dẫn: BSC có chức năng quản lý cấu hình các đường truyền dẫn tới MSC và BTS để đảm bảo chất lượng thông tin Trong trường hợp có sự cố một tuyến nào đó, nó sẽ tự động điều khiển tới một tuyến dự phòng
1.2.3 Phân hệ chuyển mạch (SS)
Phân hệ chuyển mạch bao gồm các khối chức năng sau:
• Trung tâm chuyển mạch di động MSC
• Thanh ghi định vị thường trú HLR
• Thanh ghi định vị tạm trú VLR
• Trung tâm nhận thực AuC
• Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR
Phân hệ chuyển mạch (SS) bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của mạng GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người
sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác
Trang 211.2.3.1 Trung tâm chuyển mạch di động MSC
Tổng đài di động MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một
số các bộ điều khiển trạm gốc BSC MSC thực hiện các chức năng chuyển mạch chính, nhiệm vụ chính của MSC là tạo kết nối và xử lý cuộc gọi đến những thuê bao của GSM, một mặt MSC giao tiếp với phân hệ BSS và mặt khác giao tiếp với mạng ngoài qua tổng đài cổng GMSC (Gateway MSC)
Chức năng chính của tổng đài MSC:
• Xử lý cuộc gọi
• Điều khiển chuyển giao
• Quản lý di động
• Tương tác mạng qua GMSC
1.2.3.2 Bộ ghi định vị thường trú (HLR - Home Location Register)
HLR là cơ sở dữ liệu tham chiếu lưu giữ lâu dài các thông tin về thuê bao, các thông tin liên quan tới việc cung cấp các dịch vụ viễn thông HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao và chứa các thông tin về vị trí hiện thời của thuê bao
Trang 22như một HLR phân bố VLR chứa thông tin chính xác hơn về vị trí MS ở vùng MSC Nhưng khi thuê bao tắt máy hay rời khỏi vùng phục vụ của MSC thì các số liệu liên quan tới nó cũng hết giá trị
Hay nói cách khác, VLR là cơ sở dữ liệu trung gian lưu trữ tạm thời thông tin về thuê bao trong vùng phục vụ MSC/VLR được tham chiếu từ cơ sở dữ liệu HLR
1.2.3.4 Thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR)
EIR có chức năng kiểm tra tính hợp lệ của ME thông qua số liệu nhận dạng
di động quốc tế (IMEI) và chứa các số liệu về phần cứng của thiết bị Một ME sẽ có
số IMEI thuộc một trong ba danh sách sau:
1 Nếu ME thuộc danh sách trắng (White List) thì nó được quyền truy nhập
và sử dụng các dịch vụ đã đăng ký
2 Nếu ME thuộc danh sách xám (Gray List), tức là có nghi vấn và cần kiểm tra Danh sách xám bao gồm những ME có lỗi (lỗi phần mềm hay lỗi sản xuất thiết bị) nhưng không nghiêm trọng tới mức loại trừ khỏi hệ thống
3 Nếu ME thuộc danh sách đen (Black List), tức là bị cấm không cho truy nhập vào hệ thống, những ME đã thông báo mất máy
1.2.3.5 Khối trung tâm nhận thực AuC
AuC được nối đến HLR, chức năng của AuC là cung cấp cho HLR các tần số nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật Đường vô tuyến cũng được AuC cung cấp mã bảo mật để chống nghe trộm, mã này được thay đổi riêng biệt cho từng thuê bao Cơ sở dữ liệu của AuC còn ghi nhiều thông tin cần thiết khác khi
Trang 23thuê bao đăng ký nhập mạng và được sử dụng để kiểm tra khi thuê bao yêu cầu cung cấp dịch vụ, tránh việc truy nhập mạng một cách trái phép
1.2.4 Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (OSS)
OSS thực hiện 3 chức năng chính:
• Khai thác và bảo dưỡng mạng
• Quản lý thuê bao và tính cước
• Bảo dưỡng
Có nhiệm vụ phát hiện, định vị và sửa chữa các sự cố và hỏng hóc, nó có một
số quan hệ với khai thác Các thiết bị ở hệ thống viễn thông hiện đại có khả năng tự phát hiện một số các sự cố hay dự báo sự cố thông qua kiểm tra Bảo dưỡng bao gồm các hoạt động tại hiện trường nhằm thay thế các thiết bị có sự cố, cũng như việc sử dụng các phần mềm điều khiển từ xa
Hệ thống khai thác và bảo dưỡng có thể được xây dựng trên nguyên lý của mạng quản lý viễn thông Lúc này, một mặt hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối đến các phần tử của mạng viễn thông (MSC, HLR, VLR, BSC, và các phần tử mạng khác trừ BTS) Mặt khác hệ thống khai thác và bảo dưỡng được nối tới máy tính chủ đóng vai trò giao tiếp người - máy Theo tiêu chuẩn GSM hệ thống này được gọi là trung tâm vận hành và bảo dưỡng (OMC)
Trang 241.2.4.2 Quản lý thuê bao
Bao gồm các hoạt động quản lý đăng ký thuê bao Nhiệm vụ đầu tiên là nhập
và xoá thuê bao khỏi mạng Đăng ký thuê bao cũng có thể rất phức tạp, bao gồm nhiều dịch vụ và các tính năng bổ sung Nhà khai thác có thể thâm nhập được các thông số nói trên Một nhiệm vụ quan trọng khác của khai thác là tính cước các cuộc gọi rồi gửi đến thuê bao Khi đó HLR, SIM-Card đóng vai trò như một bộ phận quản lý thuê bao
1.2.4.3 Quản lý thiết bị di động
Quản lý thiết bị di động được bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR thực hiện EIR lưu trữ toàn bộ dữ liệu liên quan đến trạm di động MS EIR được nối đến MSC qua đường báo hiệu để kiểm tra tính hợp lệ của thiết bị Trong hệ thống GSM thì EIR được coi là thuộc phân hệ chuyển mạch NSS
1.2.5 Cấu trúc kênh trong GSM
1.2.5.1 Kênh vật lý
Kênh vật lý được tổ chức theo quan niệm truyền dẫn Mỗi một sóng mang
GSM có thể hỗ trợ lên đến 8 thuê bao di động Mỗi kênh chiếm một phần tám độ dài thời gian của sóng mang Đó được gọi là kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) Khoảng thời gian đó được chia thành các chu kỳ riêng biệt gọi
là khe thời gian Các khe thời gian sắp xếp liên tiếp được đánh số từ 0 đến 7 (Hình 1.3) Mỗi một khung như thế được gọi là khung TDMA
Mỗi một cuộc gọi chiếm một khe thời gian (0-7) trong một khung cho đến khi cuộc gọi đó kết thúc hoặc là chuyển giao Các khung TDMA có thể tạo ra nhiều cấu trúc khung tùy theo các loại kênh Để cho hệ thống hoạt động chính xác thì việc đồng bộ trong truyền dẫn từ và đến MS là rất quan trọng MS và BS phải được truyền thông tin chính xác liên quan đến một cuộc gọi nếu không thì khe thời gian
đó sẽ bị mất Thông tin mang trên một khe thời gian gọi là cụm
Trang 25Hình 1.2 Minh họa cho TDMA [5]
1.2.5.2 Kênh logic
Kênh logic được tổ chức theo quan điểm nội dung tin tức, các kênh này được đặt vào các kênh vật lý Các kênh logic được đặc trưng bởi thông tin truyền giữa BTS và MS Có thể chia kênh logic thành hai loại tổng quát: các kênh báo hiệu điều khiển CCH và các kênh lưu lượng TCH
a.Kênh lưu lượng TCH: Có hai loại kênh lưu lượng:
Kênh lưu lượng toàn tốc (TCH/F), kênh này mang thông tin thoại hay số liệu ở
tốc độ 22,8 kbit/s
Kênh lưu lượng bán tốc (TCH/H), kênh này mang thông tin ở tốc độ 11,4 kbit/s
b.Kênh điều khiển CCH : bao gồm các nhóm kênh sau:
• Kênh quảng bá BCH chỉ hoạt động theo chiều hướng xuống bao gồm các kênh sau
- FCCH: Kênh hiệu chỉnh tần số cung cấp tần số tham chiếu của hệ
thống cho trạm MS FCCH chỉ được dùng cho đường xuống
- SCH : Kênh đồng bộ khung cho MS
Trang 26- BCCH : Kênh điều khiển quảng bá cung cấp thông tin cho MS như: Mã vùng định vị LAC, mã mạng di động MNC , tin tức về tần số của các cell lân cận, thông số dải quạt của cell và các thông số phục vụ truy cập
Hình 1.3 Phân loại kênh logic[5]
• Kênh điều khiển chung CCCH làm việc theo cả chiều lên và chiều
xuống, CCCH là kênh thiết lập sự truyền thông giữa BTS và MS Nó bao gồm: CCCH = RACH + PCH + AGCH
-RACH kênh truy nhập ngẫu nhiên Đó là kênh hướng lên để MS đưa yêu cầu kênh dành riêng, yêu cầu này thể hiện trong bản tin đầu của MS gửi đến BTS trong quá trình một cuộc liên lạc
Trang 27- AGCH: Kênh cho phép truy nhập AGCH, là kênh hướng xuống, mang tin tức phúc đáp của BTS đối với bản tin yêu cầu kênh của MS để thực hiện một kênh lưu lượng TCH và kênh DCCH cho thuê bao
• Kênh điều khiển riêng DCCH: DCCH là kênh dùng cả ở hướng lên
và hướng xuống, dùng để trao đổi bản tin báo hiệu, phục vụ cập nhật vị trí, đăng ký
và thiết lập cuộc gọi, phục vụ bảo dưỡng kênh DCCH gồm có:
- Kênh điều khiển dành riêng đứng một mình SDCCH hỗ trợ việc truyền
dữ liệu từ và đến MS trong quá trình thiết lập cuộc gọi
- Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH, là một kênh hoạt động liên
tục trong suốt cuộc liên lạc để truyền các số liệu đo lường và điều khiển công suất
- Kênh điều khiển liên kết nhanh FACCH, nó liên kết với một kênh
TCH và hoạt động bằng cách lấy lên một khung FACCH được dùng để chuyển giao cell
1.3 Hoạt động của MS trong chế độ thoại
Mỗi cell trong mạng GSM có riêng một kênh BCCH, kênh này sẽ được phát liên tục ở mức công suất đầu ra không đổi và bất cứ timeslot nào trên sóng mang BCCH nếu không mang thoại sẽ được phát dummy burst (Cụm giả không mang thông tin có ích)
Trong cả chế độ rỗi (IDLE) và bận (dedicated), MS được cấp một danh sách các cell lân cận qua bản tin hệ thống trên kênh BCCH và phải giám sát cường độ tín hiệu (RSSI) của các cell lân cận này
Khi đang thực hiện cuộc gọi, MS đo cường độ sóng mang BCCH của cell lân cận giữa lúc phát đường lên và lúc nhận ở đường xuống của các đa khung TDMA Tuy trong đa khung 26 nhưng MS chỉ thực hiện đo 25 lần do khung cuối cùng là khung “rỗi” bị loại trừ Tiêu chuẩn GSM yêu cầu MS phải báo cáo 6 cell mạnh nhất
ít nhất một lần một giây Chu kỳ báo cáo dựa trên đa khung SACCH, 480ms, và do
đó MS có thể báo cáo 2 lần trong 1 giây Do đó, điều này thỏa mãn ngay cả khi có hoạt động đồng thời như gửi nhận SMS trong khi đang thoại trên kênh SACCH
Trang 28Hình 1.4: Hoạt động MS ở đường lên và xuống[5]
Có 8 khe thời gian trong một khung TDMA, cho phép 8 kênh vật lý dùng chung một sóng mang vô tuyến Mỗi kênh vật lý có thể dùng chung bởi nhiều kênh logic Để hiểu được kênh các kênh logic dùng chung kênh vật lý thì phải hiểu được cấu trúc đa khung GSM Ở đây chỉ nói tới cấu trúc đa khung 26 khung, chia sẻ giữa thoại và kênh báo hiệu SACCH Hình dưới đây mô tả mối quan hệ giữa timeslot, khung TDMA và đa khung 26 khung Đa khung 26 khung có độ dài là 120ms Khung 12 (thứ tự 13 trong đa khung 26) được sử dụng bởi kênh điều khiển liên kết chậm SACCH, mang thông tin điều khiển đường truyền vô tuyến đường lên và đường xuống Khung cuối cùng trong đa khung 26 là khung rỗi vì thu phát đường lên và đường xuống tạm thời dừng lại Trong khoảng thời gian này MS chuyển sang chế độ “tìm kiếm” để tìm ra các BSIC lân cận Một chu kỳ SACCH bằng độ dài đa khung 26 là 120ms Một bản tin SACCH là sự kết hợp thông tin của 4 chu kỳ SACCH và có độ dài bằng 480ms
Trang 29
Hình 1.5 Cấu trúc kênh đa khung thoại[5]
Khi sử dụng chế độ halfrate, mỗi khung trong đa khung 26 dùng cho 2 cuộc gọi (tốc độ cho mỗi cuộc giảm một nửa) Tuy nhiên tốc độ kênh SACCH không thay đổi với mỗi MS, do đó khung 12 sẽ dùng cho SACCH một MS, và MS kia sẽ sử dụng khung IDLE của MS này làm kênh SACCH
MS báo cáo
Vào cuối mỗi chu kỳ báo cáo, MS tạo ra các kết quả lấy trung bình của mỗi neighbour trong danh sách BA (BCCH Allocation list) Sau đó MS báo cáo 6 cell mạnh nhất tới phân hệ trạm gốc theo định dạng bản tin SACCH đường lên Một bản tin SACCH gồm 4 cụm liên kề
Chủ yếu các báo cáo chứa đựng các giá trị RxLev mạnh nhất đã được lấy đo các neighbour mạnh nhất Phần header của bản tin SACCH lớp 1 chứa đựng giá trị định thời thực tế và mức công suất đường lên MS đang phát như một phần của bản tin thông tin vật lý
Phần Header
Mức công suất MS thực tế Giá trị định thời thực tế
Trang 30Hình 1.6 Cấu trúc bản tin báo cáo[5]
Phần Header lớp 1
Mức công suất MS phát thực sự được quy định trong bảng sau
Mức công suất phát thực sự đối
0 – 63 Dải giá trị định thời hợp lệ
64 – 126 nếu lớn hơn giá trị 63 sẽ được đặt về 63
127 (mẫu bit là 1111111) chỉ ra rằng trường này không chứa đựng giá trị định thời
Kết quả đo lường
BA–USED
Trang 31Cờ BA được bao gồm để xác nhận danh sách neighbour, từ đó mạng phân biệt kết quả đo liên quan đến các BA khác nhau ( BCCH hay SACCH) hoặc khi danh sách neighbour bị thay (ví dụ có sự thêm hay xóa neighbour) Khi thay đổi xảy ra thi giá trị cờ sẽ thay đổi
DTX–USED: Cờ DTX để xác nhận DTX đường lên
NO–NCELL–M: số lượng neighbour đo được
000 = không có kết quả đo cell nào
001 = 1
Trang 32có thể là 1 danh sách (BA_both) hoặc chia làm 2 danh sách con (BA_BCCH and BA_SACCH) Trong mỗi danh sác con BCCH, tần số BCCH được đặt tăng dần ngoài trừ ARFCN 0, nếu trong danh sách có tần số này thì nó sẽ được đặt cuối cùng
BSIC–NCELL
Mã nhận dạng trạm của các cell lân cận mạnh nhất MS tính được Trường này được
mã hóa nhị phân
1.4 Nâng cấp GSM lên 3G
1.4.1 Sự cần thiết nâng cấp mạng GSM lên 3G
Để đáp ứng được các dịch vụ mới về truyền thông đa phương tiện trên phạm vi toàn cầu đồng thời đảm bảo tính kinh tế, hệ thống GSM sẽ được nâng cấp từng bước lên thế hệ ba Thông tin di động thế hệ ba có khả năng cung cấp dịch vụ truyền thông multimedia băng rộng trên phạm vi toàn cầu với tốc độ cao đồng thời
Trang 33cho phép người dùng sử dụng nhiều loại dịch vụ đa dạng Việc nâng cấp GSM lên WCDMA thực hiện theo các tiêu chí sau :
- Là mạng băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện trên phạm vi toàn cầu Cho phép hợp nhất nhiều chủng loại hệ thống tương thích trên toàn cầu
- Có khả năng cung cấp độ rộng băng thông theo yêu cầu nhằm hỗ trợ một dải rộng các dịch vụ từ bản tin nhắn tốc độ thấp thông qua thoại đến tốc độ dữ liệu cao khi truyền video hoặc truyền file Nghĩa là đảm bảo các kết nối chuyển mạch cho thoại, các dịch vụ video và khả năng chuyển mạch gói cho dịch vụ số liệu Ngoài ra nó còn hỗ trợ đường truyền vô tuyến không đối xứng để tăng hiệu suất sử dụng mạng (chẳng hạn như tốc độ bit cao ở đường xuống và tốc độ bit thấp ở đường lên)
- Khả năng thích nghi tối đa với các loại mạng khác nhau để đảm bảo 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 vùng phủ sóng của các hệ thống 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 Tương thích với các dịch vụ trong nội bộ IMT-2000
và với các mạng viễn thông cố định như PSTN/ISDN Có cấu trúc mở cho phép đưa vào dễ dàng các tiến bộ công nghệ, các ứng dụng khác nhau cũng như khả năng cùng tồn tại và làm việc với các hệ thống cũ
1.4.2 Hoạt động song song hai hệ thống 2G và 3G
Khi nâng cấp lên 3G, công nghệ WCDMA hoạt động trên một kỹ thuật truy cập khác hoàn toàn, đó là CDMA, do đó băng tần hoạt động sẽ phải tách biệt với GSM (WCDMA mỗi kênh băng tần số là 5MHz) Sẽ cần một dải tần 3G mới khác với tần số đang hoạt động hiện nay (thực chất của cuộc thi 3G là để giành được sự cấp phép tần số này) Sự đổi mới như vậy sẽ cần một thiết bị thu phát sóng BTS hoàn toàn mới, được đặt tên là NodeB, cùng với nó là một thiết bị quản lý trạm gốc
(BSC) mới, tên là điều khiển mạng vô tuyến RNC (Radio Network Controller)
Do tính kế thừa khi nâng cấp, hệ thống mạng lõi (tổng đài chuyển mạch) hiện
hữu vẫn có thể được sử dụng để kết nối với mạng vô tuyến (NodeB và RNC) của công nghệ WCDMA mới (Hình 1.5)
Trang 34
Hình 1.8 Phương án thêm mạng lõi [6]
Trang 35
Theo thời gian, tất cả các thiết bị mạng lõi và vô tuyến sẽ tích hợp chung như Hình 1.7 Các thiết bị BTS, BSC cũ sẽ hết khấu hao hoặc di chuyển ra các vùng sâu, vùng xa khác để hỗ trợ sóng GSM/EDGE
Hình 1.9 Phương án tích hợp chung [6]
1.4.3 Mô hình triển khai 3G
Nói về việc nâng cấp 3G không thể không bàn đến mô hình, hay chiến lược để triển khai 3G Có 3 chiến lược chính là: (A) Triển khai nhanh chóng WCDMA toàn mạng, (B) Triển khai WCDMA dần dần (C) Triển khai 3G sau
A.Triển khai nhanh chóng WCDMA trên toàn mạng: Có nhiều nguyên nhân
để các nhà cung cấp chọn phương án này: mức độ cạnh tranh thị trường cao; theo yêu cầu của nhà nước; thị trường có nhu cầu dịch vụ dữ liệu cao; tình hình tài chính mạnh; dung lượng mạng GSM hiện tại đang bị hạn chế; tỉ lệ rời mạng cao; tham vọng chiếm thêm thị phần và nâng cao chỉ số doanh thu trên một thuê bao (ARPU) Nếu vùng phủ sóng 3G là rộng khắp mà khách hàng lại không có thiết bị để sử dụng thì cũng vô nghĩa Vì vậy, muốn chiến lược này thành công, các nhà khai thác phải
có một chính sách phát triển thuê bao tương ứng: khuyến khích khách hàng thay máy mới, tiếp thị các thiết bị mới gắn với dịch vụ dữ liệu v.v…
B.Triển khai WCDMA dần dần: phủ sóng WCDMA bắt đầu từ vùng đô thị
rồi lan tỏa dần ra, trong khi đó vẫn tiếp tục đầu tư GSM để nâng cao dung lượng dịch vụ thoại và dịch vụ dữ liệu tốc độ thấp GPRS Các lý do để chọn chiến lược này: khả năng phát triển của GSM và GPRS vẫn còn cao; chất lượng và dung lượng
Trang 36của GSM và GPRS có vấn đề (cần phải đầu tư để cải thiện phục vụ khách hàng 2G); mạng GSM và số thuê bao quá lớn; điện thoại 2G vẫn còn nhiều; thị trường dữ liệu
di động chỉ mới phát triển; tình hình tài chính ổn định Các thiết bị đầu cuối đa chế
độ GSM/GPRS/WCDMA vì vậy cũng sẽ được giới thiệu, tiếp thị dần dần, phụ thuộc vào nhu cầu và khả năng của khách hàng
C.Triển khai 3G sau: khi nhu cầu thị trường về dịch vụ dữ liệu cao còn thấp,
nhu cầu về thoại vẫn là chủ yếu và tiếp tục phát triển, hoặc chính phủ chưa cấp phép băng tần 3G, thì nhà cung cấp tại thị trường này chỉ cần phát triển lên EDGE là vừa
đủ Việc nâng cấp lên WCDMA sẽ được cân nhắc trong tương lai Tuy nhiên khi đầu tư hạ tầng mạng GSM hoặc GPRS, nhà khai thác này phải chú ý chọn hệ thống
hỗ trợ tốt việc nâng cấp WCDMA trong tương lai
Ở Việt Nam đến thời điểm hiện nay các nhà mạng lựa chọn phương án hai phát triển 3G từ các thành phố rồi mở rộng dần ra vùng sâu vùng xa Tốc độ nhanh hay chậm là tùy thuộc vào tham vọng cũng như năng lực của từng nhà cung cấp
Trang 37CHƯƠNG II CẤU TRÚC HỆ THỐNG UMTS
2.1 Giới thiệu chung
Chương này sẽ giới thiệu về công nghệ WCDMA, cấu trúc mạng UMTS, mạng truy nhập vô tuyến UTRAN, các giao diện vô tuyến và đặc trưng riêng của chúng,
ta sẽ có cái nhìn tổng quan về mạng 3G UMTS
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - truy cập đa phân mã băng rộng) là công nghệ 3G hoạt động dựa trên CDMA và có khả năng hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao như video, truy cập Internet, hội thảo hình WCDMA nằm trong dải tần 1920 MHz -1980 MHz, 2110 MHz - 2170 MHz
WCDMA giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống bằng cách dùng
kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA Trong các công nghệ thông tin di động thế hệ ba thì WCDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất nhờ vào tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là dịch vụ tốc độ bit thấp và trung bình
WCDMA có các tính năng cơ sở sau :
• Hoạt động ở CDMA băng rộng với băng tần 5MHz
• Lớp vật lý mềm dẻo để tích hợp được tất cả thông tin trên một sóng mang
• Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1
• Hỗ trợ phân tập phát và các cấu trúc thu tiên tiến
Nhược điểm chính của WCDMA là hệ thống không cấp phép trong băng TDD phát liên tục cũng như không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chống nhiễu ở các môi trường làm việc khác nhau
Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS có thể cung cấp các dịch vụ với tốc độ bit lên đến 2MBit/s Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn như truyền dẫn đối xứng
và không đối xứng, thông tin điểm đến điểm và thông tin đa điểm Với khả năng đó, các hệ thống thông tin di động thế hệ ba có thể cung cấp dể dàng các dịch vụ mới
Trang 38như : điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh, ngoài ra nó còn cung cấp các dịch vụ
đa phương tiện khác
Hình 2.1 Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ thống
thông tin di động thế hệ thứ ba
Các nhà khai thác có thể cung cấp rất nhiều dịch vụ đối với khách hàng, từ các dịch vụ điện thoại khác nhau với nhiều dịch vụ bổ sung cũng như các dịch vụ không liên quan đến cuộc gọi như thư điện tử, FPT…
Công trình nghiên cứu của các nước châu Âu cho WCDMA bắt đầu từ đề án CODIT (Code Division Multiplex Testbed : Phòng thí nghiệm đa truy cập theo mã)
và FRAMES (Future Radio Multiplex Access Scheme : Kỹ thuật đa truy cập vô tuyến trong tương lai) từ đầu thập niên 90 Các dự án này đã tiến hành thử nghiệm
KBit/s
Đối xứng Không đối xứng Đa phương
Điểm đến điểm Đa điểm
Đa phương tiện di động Quảng bá
Thư điện tử FTP
Điện thoại IP
Video theo yêu cầu
Báo điện tử
Karaoke ISDN
Xuất bản điện tử
Thư điện tử FAX
Các dịch vụ phân phối thông tin
Tin tức
Dự báo thời tiết Thông tin lưu lượng Thông tin nghỉ ngơi
Truyền hình di động
Truyền thanh di động
Tiếng
Số liệu H.ảnh
Trang 39Theo các chuyên gia trong ngành viễn thông, đường tới 3G của GSM là WCDMA Nhưng trên con đường đó, các nhà khai thác dịch vụ điện thoại di động phải trải qua giai đoạn 2,5G Thế hệ 2,5G bao gồm những gì? Đó là: dữ liệu chuyển mạch gói tốc độ cao (HSCSD), dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS và Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE)
Hình 2.2 Cấu trúc của mạng UMTS[5]
Trang 402.2.1 Thực thể mạng lõi (CN - Core Network)
Mạng lõi được chia thành hai miền là miền chuyển mạch kênh và miền chuyển mạch gói Hai miền này khác nhau bởi cách hỗ trợ lưu lượng người dùng tuy nhiên chúng cũng chứa một số phần tử chung sẽ được nói dưới đây
• Miền chuyển mạch kênh
Miền chuyển mạch kênh chứa các phần tử trong đó đều có kết nối loại chuyển mạch kênh cho lưu lượng người dùng cũng như hỗ trợ những gì liên quan đến báo hiệu Các thực thể của chuyển mạch kênh bao gồm các phần tử như :
- MSC/VLR: Là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE tại vị trí của nó MSC có chức năng sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh VLR có chức năng lưu giữ bản sao về lý lịch người sử dụng cũng như vị trí chính xác của UE trong hệ thống đang phục vụ
- GMSC: là chuyển mạch kết nối ra mạng ngoài
• Miền chuyển mạch gói
Miền chuyển mạch gói chứa các phần tử trong đó đều có kết nối lại chuyển mạch gói cho lưu lượng người dùng cũng như hỗ trợ những gì liên quan đến báo hiệu Chuyển mạch gói sử dụng các chuỗi bít độc lập gọi là các gói Mỗi gói có thể được định tuyến độc lập theo các hướng khác nhau Các phần tử thuộc miền chuyển mạch gói cũng là các thành phần GPRS Miền chuyển mạch gói bao gồm 2 phần tử sau :
- SGSN (Serving GPRS) : Có chức năng như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS)
- GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Có chức năng như GMSC nhưng chỉ phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói
• Các phần tử chung của cả hai miền chuyển mạch gói và chuyển mạch
kênh gồm 3 phần tử là thanh ghi định vị thường chú (HLR), khối nhận thực (AuC)
và thanh ghi nhận dạng thiết bị (EIR) Các phần tử trên đã được định nghĩa ở chương 1