Cấu trúc hệ thống 3G sử dụng WCDMA của Vinaphone khi triển khai từ GSM - GPRS/EDGE -> WCDMA pha đầu sẽ theo chuẩn 3GPP Release 4 nhƣ hình 3-5.
Hình 3-5: Sơ đồ kết nối mạng lõi 3G theo 3GPP Release 4
Trong kiến trúc mạng 3G này, các phần tử mạng đƣợc phân thành 3 thành phần: thiết bị ngƣời dùng (UE), mạng vô tuyến UMTS (UTRAN) và mạng lõi (CN). Trong đó, UE và UTRAN đều bao gồm các giao thức hoàn toàn mới, việc thiết kế chúng dựa trên nhu cầu của công nghệ vô tuyến WCDMA mới. Còn mạng lõi thì ngƣợc lại, có các thành phần đƣợc kế thừa từ mạng lõi GSM, GPRS/EDGE trƣớc đó.
Thiết bị ngƣời sử dụng (UE):
Thiết bị UE đƣợc dùng để giao tiếp với ngƣời sử dụng và giao diện vô tuyến. Nó gồm hai thành phần:
Thiết bị di động (ME) là đầu cuối vô tuyến sử dụng để giao tiếp vô tuyến qua giao diện Uu.
Modul nhận dạng thuê bao UMTS (USIM) là một thẻ thông minh đảm nhận việc xác nhận thuê bao, thực hiện thuật toán nhận thực và lƣu giữ khoá mã mật, khoá nhận thực và một số các thông tin về thuê bao cần thiết tại đầu cuối.
Các giao diện kết nối trong UE và giữa UE với UTRAN bao gồm:
Giao diện Cu: Đây là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME. Giao diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các thẻ thông minh.
Giao diện Uu: Đây là giao diện vô tuyến WCDMA. Uu là giao diện nhờ đó UE truy nhập đƣợc với phần cố định của hệ thống và đây có thể là phần giao diện mở quan trọng nhất trong UMTS.
Mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN):
Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN thiết lập tất cả các chức năng liên quan đến vô tuyến. Nó đứng ở vị trí tƣơng tự nhƣ hệ thống BSS ở GSM. Nó gồm 2 thành phần:
Nút B: chuyển đổi dữ liệu truyền giữa giao diện Iub và Uu. Nó cũng tham gia vào quản lý tài nguyên vô tuyến.
Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC): sở hữu và điều khiển nguồn tài nguyên vô tuyến trong vùng của nó, bao gồm các Nút B kết nối với nó. RNC là điểm truy nhập dịch vụ cho tất cả các dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho mạng lõi.
Các giao diện kết nối mạng UTRAN bao gồm:
Giao diện Iur: Giao diện mở Iur hỗ trợ chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau và vì thế bổ sung cho giao diện mở Iu.
Giao diện Iub: Giao diện Iub kết nối một Nút B và một RNC. Đây là giao diện mở hoàn thiện giữa bộ điều khiển và trạm gốc đã đƣợc chuẩn hoá. Giống nhƣ các giao diện mở khác, Iub thúc đẩy hơn nữa tính cạnh tranh giữa các nhà sản xuất trong lĩnh vực này.
Giao diện Iu: Giao diện này kết nối UTRAN tới mạng lõi. Giao diện Iu gồm: Iu-CS và Iu-PS tƣơng ứng với các giao diện tƣơng thích trong GSM là giao diện A (đối với chuyển mạch kênh) và Gb (đối với chuyển mạch gói). Giao diện Iu đem lại cho các bộ điều khiển UMTS khả năng xây dựng đƣợc UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau.
Giao diện Iu-BC: Giao diện này kết nối RNC với miền quảng bá của mạng lõi là trung tâm quảng bá cell (Cell Broadcast Center). Giao diện Iu-BC đƣợc dùng để phát thông tin quảng bá tới ngƣời dùng di động trong cell cần quảng bá.
Mạng lõi (Core Network):
Mạng lõi thực hiện chức năng chuyển mạch và định tuyến cuộc gọi, điều khiển các phiên truyền và kết nối dữ liệu đến các mạng ngoài.
Các thành phần của mạng lõi gồm nhiều các thành phần kế thừa từ mạng lõi GSM và GPRS/EDGE bao gồm: MSC/VLR, G-MSC, SGSN, GGSN, HLR/EIR/AuC. Tuy nhiên, các thành phần MSC/VLR và HLR sẽ có các thành phần phần cứng và
phần mềm thay đổi để phù hợp với việc quản lý cấp phát cho các dịch vụ thoại, dữ liệu khác nhau. Dƣới đây ta sẽ tìm hiểu thêm về các thành phần mạng lõi MSC, MGW.
Ở kiến trúc mạng 3G của Vinaphone, xuất hiện các MSC Softswitch thay cho việc có các MSC chuyển mạch kênh. Về căn bản, MSC Softswitch đƣợc chia thành MSC server và cổng các phƣơng tiện (MGW: Media Gateway). MSC server này chứa tất cả các phần mềm điều khiển cuộc gọi, quản lý di động có ở một MSC tiêu chuẩn nhƣ trong GSM, tuy nhiên nó không chứa ma trận chuyển mạch. Ma trận chuyển mạch nằm trong MGW đƣợc MSC Server điều khiển và có thể đặt xa MSC Server.
Báo hiệu điều khiển các cuộc gọi chuyển mạch kênh đƣợc thực hiện giữa RNC và MSC Server. Đƣờng truyền lƣu lƣợng thoại cho các cuộc gọi chuyển mạch kênh đƣợc thực hiện giữa RNC và MGW. Thông thƣờng MGW nhận các cuộc gọi từ RNC và định tuyến các cuộc gọi này đến nơi nhận trên các đƣờng trục gói. Trong nhiều trƣờng hợp đƣờng trục gói sử dụng Giao thức truyền tải thời gian thực (RTP: Real Time Transport Protocol) trên Giao thức Internet (IP). Từ hình 3.5 ta thấy lƣu lƣợng số liệu gói từ RNC đi qua SGSN và từ SGSN đến GGSN trên mạng đƣờng trục IP. Cả dữ liệu và thoại đều có thể sử dụng truyền tải IP bên trong mạng lõi. Đây là mạng truyền tải hoàn toàn IP.
Tại nơi mà một cuộc gọi cần chuyển đến một mạng khác, PSTN chẳng hạn, sẽ có một cổng các phƣơng tiện khác (MGW) đƣợc điều khiển bởi MSC Server cổng (GMSC server).
MGW này sẽ chuyển tiếng thoại đƣợc đóng gói thành PCM tiêu chuẩn để đƣa đến PSTN.
Giao thức điều khiển giữa MSC Server hoặc GMSC Server với MGW là giao thức ITU H.248. Giao thức này đƣợc ITU và IETF cộng tác phát triển và có tên là điều khiển cổng các phƣơng tiện (MEGACO: Media Gateway Control). Giao thức điều khiển cuộc gọi giữa MSC Server và GMSC Server có thể là một giao thức điều khiển cuộc gọi bất kỳ. 3GPP khuyến nghị sử dụng (không bắt buộc) giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập kênh mang (BICC: Bearer Independent Call Control) đƣợc xây dựng trên cơ sở khuyến nghị Q.1902 của ITU Vinaphone hiện đang sử dụng giao thức này.
Rất nhiều giao thức đƣợc sử dụng bên trong mạng lõi là các giao thức trên cơ sở gói sử dụng hoặc IP hoặc ATM. Tuy nhiên mạng phải giao diện với các mạng truyền thống qua việc sử dụng các cổng các phƣơng tiện. Ngoài ra mạng cũng phải giao diện với các mạng SS7 tiêu chuẩn. Giao diện này đƣợc thực hiện thông qua cổng SS7 (SS7 GW). Đây là cổng mà ở một phía nó hỗ trợ truyền tải bản tin SS7 trên đƣờng truyền tải SS7 tiêu chuẩn, ở phía kia nó truyền tải các bản tin ứng dụng SS7 trên mạng gói (IP chẳng hạn). Các thực thể nhƣ MSC Server, GMSCServer và HSS liên lạc với cổng SS7 bằng cách sử dụng các giao thức truyền tải đƣợc thiết kế đặc biệt để mang các bản tin SS7 ở mạng IP. Giao thức này đƣợc gọi là Sigtran.
Hình 3-6, là hình vẽ cấu hình mạng lõi 3G của Vinaphone giai đoạn đầu mới triển khai. Vinaphone sử dụng hệ thống MSS (Mobile Softswitch Solution) của Ericsson làm hệ thống tổng đài và cổng phƣơng tiện: nhƣ MSS-E2A/MGW-E2A, MSS-E2B/MGW-E2B, MSS-E4A/MGW-E4A. Ngoài ra, để truyền tải báo hiệu SS7 trên mạng gói với giao thức Sigtran, có các TSS1A, TSS2A, TSS2B cũng của hãng Ericsson đóng vai trò G-MSC kết nối giữa các trung tâm Hà Nội, Hồ Chí Minh, Cần Thơ, tƣơng ứng với nó là các truyền tải lƣu lƣợng giữa các G-MGW qua giao thức Nb trên luồng truyền dẫn IP.
Hình 3-6: Sơ đồ kết nối mạng lõi Vinaphone khi triển khai 3G
Hiện nay, Vinaphone đã triển khai HSDPA trên nền kiến trúc 3G đã đề cập ở trên.
Cấu trúc của hệ thống HSDPA về cơ bản tuân theo chuẩn 3GPP Release 5 và với hạ tầng mạng đã triển khai, Vinaphone đã cung cấp dịch vụ HSDPA với tốc độ 7,2 Mbps và đang trong tiến trình nâng cấp lên tốc độ 14,4 Mbps. Để triển khai HSDPA, Vinaphone chỉ cần nâng cấp phần mềm trên phần cứng đã hỗ trợ sẵn tại phần mạng UTRAN là RNC và NodeB để có thể sử dụng các kỹ thuật điều chế, mã hóa kết hợp với các phƣơng thức điều khiển kênh truyền, lập biểu cung cấp dịch vụ tốc độ cao đƣờng xuống.
CHƢƠNG 4: GIẢI PHÁP