Nghiên cứu chế tạo vật liệu pha tạp mn1 xmxo1+y nh2o bằng phương pháp điện hoá ứng dụng làm vật liệu siêu tụ m

THÁI VIỆT PHƯƠNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - THÁI VIỆT PHƯƠNG ĐIỆN TỬ - VIẾN THÔNG 2007 – 2009 Hà Nội 2009 MẠNG LÕI CHUYỂN MẠCH MỀM TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 3G CÔNG NGHỆ WCDMA LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HÀ NỘI 2009 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: Q TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG 11 1.1 Giới thiệu chung hệ thống di dộng .11 1.2 Hệ thống thông tin di động 2G 13 1.2.1 Phân hệ vô tuyến (RSS - Radio SubSystem) .15 1.2.1.1.Trạm di động (MS - Mobile Station) 15 1.2.1.2.Hệ thống trạm gốc (BSS - Base Station System) .15 1.2.2 Phân hệ chuyển mạch (SS - Switching Subsystem) 18 1.2.3 Phân hệ khai thác bảo dưỡng (OSS) .20 1.3 Hệ thống thông tin di động hệ 2,5G 22 1.3.1 Công nghệ GPRS .22 1.3.2 Công nghệ EDGE 23 1.4 Hệ thống thông tin di động 3G 24 1.4.1 Các tiêu chí chung để xây dựng IMT-2000: 25 1.4.2 Các yêu cầu hệ thống thông tin di dộng 3G 26 1.5 Nền tảng 3,5G hệ thống thông tin di động băng rộng tương lai 34 Chương 2: GIẢI PHÁP CHUYỂN MẠCH MỀM TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG36 2.1 Tổng quan MSS 36 2.1.1 Giới thiệu 36 2.1.2 Kiến trúc hệ thống MSS sử dụng công nghệ WCDMA 41 2.1.2.1.Kiến trúc phân lớp .41 2.1.2.2.So sánh với kiến trúc không phân lớp 42 2.1.2.3.Kiến trúc MSS WCDMA 45 2.1.3 Mơ hình tham chiếu 3GPP .47 2.1.4 Các phần tử mạng WCDMA MSS 50 2.1.5 Giải pháp TFO/TrFO 54 2.2 Các giao thức báo hiệu 64 2.2.1 Các giao thức giao diện báo hiệu 64 2.2.1.1 Các giao diện mạng lõi GSM/WCDMA 64 2.2.1.2 Các giao thức báo hiệu 67 2.2.2 Giao thức BICC - Bearer Independent Call Control (BICC) 68 2.2.3 GCP/ H.248 - Gateway control protocol 73 2.2.4 Q.AAL2 - ATM Adaptation Layer Signaling .76 2.2.5 IP Bearer Control Protocol 76 2.2.6 NBUP Protocol 77 Chương 3: TRIỂN KHAI TỪ MẠNG GSM 2,5G LÊN 3G W-CDMA 79 3.1 Mơ hình triển khai mạng 3G 79 3.2 Yêu cầu hạ tầng mạng triển khai kiến trúc mạng phân lớp 80 3.3 Phương án triển khai chuyển mạch mềm Vinaphone .84 Những thuận lợi khó khăn 89 3.4 Giới thiệu thiết bị MSS Ericsson 90 3.4.1 MSC-Server (R13) 90 3.4.2 MGW R5 93 3.4.3 MSC Server/MGW kết hợp .95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .98 TÓM TẮT 100 Danh mục bảng biểu hình vẽ Hình 1.1: Cấu trúc mạng GSM 13 Hình 1.2: Kiến trúc mạng 3G WCDMA .29 Hình 1.3: Lộ trình phát triển hệ thống thơng tin di động 35 Hình 2.1: Cấu trúc chuyển mạch truyền thống chuyển mạch mềm 38 Hình 2.2: Giải pháp chuyển mạch mềm mạng di động (MSS) 39 Hình 2.3: Mạng tích hợp dọc mạng tích hợp ngang 40 Hình 2.4: Cấu trúc mạng phân lớp 43 Hình 2.5: So sánh cấu trúc MSC truyền thống giải pháp MSS .46 Hình 2.6: Kiến trúc MSS 47 Hình 2.7: Kiến trúc mạng 3G W - CDMA R3 (R99) 47 Hình 2.8: Kiến trúc 3G-WCDMA R4 49 Hình 2.9: Kiến trúc 3G-WCDMA R5 49 Hình 2.10: Mơ hình tham chiếu 3GPP chi tiết 50 Hình 2.11: Các thành phần mạng WCDMA MSS .51 Hình 2.12: Cơ chế mã hóa thoại thơng thường (có chuyển tiếp) .55 Hình 2.13: Tandem Free Operation 56 Hình 2.14: Các thực thể chức điều khiển Tandem Free Operation 57 Hình 2.15: Cấu hình TFO mạng GSM 58 Hình 2.16: Cấu hình TFO mạng 3G .58 Hình 2.17: Cấu hình TFO mạng GSM mạng 3G 59 Hình 2.18: TFO/TrFO kiến trúc mạng phân lớp .60 Hình 2.19: TFO kiến trúc mạng sử dụng MSC truyền thống 61 Hình 2.20: Cơ chế TrFO .61 Hình 2.21: Mã hóa rìa mạng PSTN 62 Hình 2.22: Thủ tục TFO/TrFO gọi GSM tới GSM 63 Hình 2.23: Các giao thức, giao diện MSS 64 Hình 2.24: Các giao diện mạng lõi GSM/WCDMA 65 Hình 2.26: Thiết lập kết nối hướng lên 70 Hình 2.27: Thiết lập kết nối hướng xuống 71 Hình 2.28: Transcoder Free Operation .72 Hình 2.29: IPBCP Message Tunnelling .73 Hình 2.31: Connection Model 74 Hình 2.32: Physical Ephemeral Termination 75 Hình 2.33: Truyền tải ATM 76 Hình 2.34: Giao thức IPBCP 77 Hình 3.1: Phương án chung mạng lõi 81 Hình 3.2: Phương án thêm mạng lõi 81 Hình 3.3: Phương án tích hợp chung 82 Hình 3.4: Sự phát triển liền mạch 82 Hình 3.5: Sơ đồ kết nối mạng lõi chưa triển khai MSS .86 Hình 3.7: MSC server .90 Hình 3.8: Kiến trúc phần cứng MSC server .92 Hình 3.9: Mạng lõi 2G/3G 93 Hình 3.10: Cấu trúc M-MGw .94 Hình 3.11: M-MGw Cabinet Layout .95 Hình 3.12: Kiến trúc MSC server/M-MGw 96 MỞ ĐẦU Có thể nói năm trở lại đây, ngành thơng tin di động có bước tiến vượt bậc Từ ngày đầu, dịch vụ chủ đạo hệ thống thông thông tin di động thoại dịch vụ tin nhắn Tuy nhiên, nhu cầu người dịch vụ khơng giới hạn, địi hỏi dịch vụ đa dạng chất lượng cao Do đó, dịch vụ liệu dựa IP ngày quan tâm đầu tư phát triển Người sử dụng di động mong muốn thời điểm họ sử dụng nhiều dịch vụ vừa gọi điện thoại vừa gửi hình ảnh, duyệt trang web, chia sẻ file cho Các dịch vụ viễn thông vô đa dạng phong phú trở nên phần thiếu người sử dụng sống Những dịch vụ đã, mở rộng với tảng công nghệ vững không ngừng đổi Trong bối cảnh cạnh tranh nhà khai thác ngày khốc liệt với dự đoán phát triển thị trường vây, họ phải hướng phù hợp nhằm đảm bảo sống Một giải pháp quan tâm xu hướng hội tụ Các nhà khai thác xây dựng mạng có tính hội tụ: hệ thống ứng dụng chung chạy hạ tầng mạng lõi phục vụ cho nhiều phương thức truy nhập khác Trong lĩnh vực di động, việc chuyển đổi kiến trúc mạng từ chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói dựa công nghệ IP xu hướng chủ đạo Trong luận văn này, em tập trung nghiên cứu giải pháp chuyển mạch mềm mạng di động – Mobile Softswitching Solution Chuyển mạch mềm dựa tảng IP thành phần quan trọng mạng lõi hệ thống mạng viễn thông di động trình phát triển lên 3G hệ di động Giải pháp dựa kiến trúc mạng phân lớp, mạng tích hợp ngang Đó kiến trúc mạng có phân tách chức điều 10 khiển với chức vận chuyển liệu Sự phân tách lớp điều khiển khỏi lớp truyền tải phù hợp với xu hướng phát triển hệ thống thông tin di động 3G phù hợp với tổ chức tiêu chuẩn 3GPP Nội dung luận văn em gồm: Chương 1: Quá trình phát triển hệ thống thông tin di động Chương 2: Mạng lõi chuyển mạch mềm mạng di động 3G WCDMA Chương 3: Triển khai từ mạng GSM 2,5G lên 3G WCDMA Trong trình nghiên cứu, em cố gắng xây dựng luận văn cách hồn chỉnh phong phú Tuy nhiên thời gian kiến thức cịn nhiều hạn chế nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận bảo thầy ý kiến đóng góp bạn bè để luận văn em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình PGS.TS.Đỗ Xuân Thụ thầy giáo khoa Điện tử-Viễn thơng để em hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn! 11 Chương 1: QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung hệ thống di dộng Điện thoại di động chứng tỏ thành tựu bật công nghệ thương mại thập niên gần Kể từ có đời điện thoại di động, vị trí thị trường phát triển cách chóng mặt từ thiết bị sơ khai, trở thành vật dụng thực cần thiết việc giải trí kinh doanh Ít nghĩ ngày đó, điện thoại di động nhỏ nhắn hàng ngày lại xem video, nghe nhạc, xem phim chí xem TV…Qua hai thập kỷ gần đây, với giảm đáng kể chi phí cho hoạt động kết hợp với phát triển ứng dụng dịch vụ lạ, tiến triển công nghệ di động khẳng định thị trường lớn mạnh Hiện tại, bước vào hệ thứ ba (3G) hệ thống di động Nhìn chung, hệ thống hệ thứ (1G) mũi tên đường cho hệ sau, hệ thống dựa tảng công nghệ tương tự Đến năm 1990, hệ thống hệ di động thứ hai (2G) đời dựa công nghệ kỹ thuật số Bên cạnh dịch vụ viễn thơng truyền giọng nói kỹ thuật số, với góp mặt hệ thống 2G, loạt dịch vụ số với tốc độ truyền liệu thấp trở nên phong phú đa dạng, bao gồm “mobile fax” (chuyển fax di động), gửi thư giọng nói, dịch vụ gửi tin nhanh (short message service – SMS) Những hệ thống hệ thứ hai (2G) đồng nghĩa với toàn cầu hoá hệ thống di động Tầm quan trọng Internet thúc đẩy giai đoạn phát triển cuối loại mạng 2G cho đời dịch vụ đa phương tiện di động Đồng thời bước tiến tiếp tới ngưỡng cửa công nghệ hệ thứ ba 12 (3G) Sự phát triển đầy kinh ngạc Internet phản ánh nhu cầu lớn người dùng truy nhập vào ứng dụng dịch vụ băng rộng Những loại dịch vụ nằm khả hệ thống thuộc hệ 2G đương thời, dịch vụ mà cung cấp dịch vụ thoại có tốc độ liệu thấp Sự hội tụ công nghệ dựa giao thức Internet di động ngày động lực cho phát triển hệ thống thuộc 3G Những hệ thống truyền thông di động 3G có khả phân phối ứng dụng dịch vụ với tốc độ liệu lên tới vượt 2Mb/s Việc tiêu chuẩn hố hệ thống 3G thực hiên Liên đồn Viễn thơng Quốc tế Trên phương diện tồn cầu, công nhận hệ thống Viễn thông Di động Quốc tế 2000 (IMT- 2000) Ở châu Âu, hệ thống 3G coi Hệ thống Viễn thông Di động Tồn cầu (UMTS) Cho dù thoại ứng dụng chiếm ưu năm đầu mạng hệ 3G, có khả mạng vận hành hệ thống với ứng dụng đa phương tiện di động, chẳng hạn điện thoại truyền hình ảnh, truy nhập file ftp, duyệt trang Web… Khi công nghệ 3G mở ra, ứng dụng với băng thông rộng thâm nhập thị trường theo khuynh hướng mà việc chuyển phát liệu cho thông lượng lớn Tuy nhiên, mạng thông tin di động hệ thứ ba (3G) chưa đáp ứng tất nhu cầu khách hàng cần sử dụng giao tiếp thông tin tốc độ cao Do đó, địi hỏi phải có đời mạng di động hệ thứ tư (4G) Tốc độ liệu di động 2Mb/s, có khả lên tới 155Mb/s số môi trường định, tiếp tục mở rộng dịch vụ ứng dụng khả phân phối 13 1.2 Hệ thống thông tin di động 2G Hệ thống thông tin di động hệ thứ hai (2G) đời bước ngoặt lịch sử ngành truyền thơng giới Từ sử dụng tồn thiết bị với tín hiệu tương tự sang sử dụng tồn thiết bị với tín hiệu số giúp chất lượng mạng cải thiện đáng kể Giai đoạn đầu trình phát triển GSM phải đảm bảo dịch vụ số liệu tốt Tồn hai chế dịch vụ số liệu: chuyển mạch kênh (CS: Circuit Switched) chuyển mạch gói (PS: Packet Switched) Các dịch vụ số liệu chế độ chuyển mạch kênh đảm bảo: - Dịch vụ tin ngắn – SMS - Số liệu dị cho tốc độ 14,4Kbps - Fax băng tiếng cho tốc độ 14,4Kbps Các dịch vụ số liệu chế độ chuyển mạch gói đảm bảo: - Chứa chế độ dịch vụ kênh - Dịch vụ Email, Internet, … - Sử dụng chức IWF/PSDN Hình 1.1: Cấu trúc mạng GSM SSS ISDN AUC VLR HLR PSPDN CSPDN PSTN EIR MSC BSS BSC BTS PLMN MS OMC ... thức GCP/ H.248 M- MGw có nhiều ứng dụng bao g? ?m ứng dụng l? ?m Media Gateway Signaling Gateway ¾ Media Gateway Application Ứng dụng Media Gateway g? ?m chức liên quan đến giao tiếp với MSC/TSC Server,... thích hợp với WCDMA and GSM Hình 3.9: M? ??ng lõi 2G/3G M- MGw kết nối m? ??ng lõi di động với m? ??ng m? ??ng truy nhập vô tuyến WCDMA GSM, m? ??ng PSTN m? ??ng di động khác Các MSC Server điều khiển M- MGw thơng qua... 1.2.1.1.Tr? ?m di động (MS - Mobile Station) MS đầu cuối di động, g? ?m thầnh phần: thiết bị di động ME (Mobile Equipment) module nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module) SIM khối vật lý tách