1.12.1 Kiến trúc mạng lõi UMTS
UMTS sử dụng một giao diện không gian được gọi là mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS, mạng này được chuẩn hoá cho các hệ thống WCDMA dưới khuôn khổ IMT2000. Mạng lõi GSM/GPRS phần lớn không bị thay đổi cho việc tương thích sau này. Mạng UMTS cũng cung cấp các tính năng về chuyển giao giữa GSM/GPRS và các mạng UMTS, tạo điều kiện cho việc tương thích và chuyển vùng. Các UTRAN hoạt động trong các dải tần từ 1920 Mhz tới 1980 Mhz và 2110 Mhz tới 2170 Mhz và có thể được bổ sung vào các trạm gốc GSM hiện tại. Hệ thống trạm gốc GSM và UTRAN chia sẻ cùng mạng lõi GPRS các nút SGSN và GGSN. Các bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) được kết nối tới các trung tâm chuyển mạch di động (MSC) và UTRAN được kết nối với SGSN cho mạng 3G UMTS. Hình 15 mô tả cấu trúc mạng di động UMTS/GSM.
Cấu trúc mạng UMTS
1.12.2 Phổ tần của các dịch vụ truyền hình di động trên UMTS
UMTS được tương thích theo tiêu chuẩn Châu Âu cùng với truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRA) đang được tiêu chuẩn hoá truy nhập. Các nước khác như Nhật Bản và Hoa Kỳ cũng đi theo cùng một tiêu chuẩn trong các mạng được chọn. Tiêu chuẩn thống nhất này sẽ cho phép chuyển vùng truy nhập tốt trong mạng các 3G. UTRA cung cấp truy cập dữ liệu lên đến 2
Mbps để triển khai Internet băng thông rộng hoặc các dịch vụ video. Phổ tần cho UMTS tại Châu Âu là một phần các khuyến nghị của ITU và được phân bổ như sau (Hình 16):
- Phổ cho UMTS bao gồm tổng cộng 155 MHz trong đó 120 Mhz lại bao gồm các cặp phổ tần (60 x 2 MHz) và 35MHz bao gồm các phổ đơn trong băng tần 2 GHz. Cặp phổ tần được sử dụng cho WCDMA trong khi phổ đơn sẽ được sử dụng cho TD-CDMA.
- Từ 1920 Mhz đến 1980 Mhz và 2110 Mhz đến 2170 MHz tương ứng được sử dụng là cặp phổ tần cho đường lên và đường xuống cho UMTS (FDD- WCDMA). Những dải tần này được sử dụng cho truy nhập mặt đất. Mỗi dải tần rộng 60MHz và có thể được chia nhỏ hơn thành các sóng mang FDD 5 MHz. Các sóng mang có thể được phân bổ một hoặc nhiều nhà khai thác dựa trên các nhu cầu lưu lượng.
- Các băng tần từ 1900 Mhz đến 1920Mhz và từ 2010 Mhz đến 2025 MHz được dành cho việc sử dụng cho truy nhập mặt đất UMTS với TD-CDMA. Truyền dẫn trong TD-CDMA là song công và việc sử dụng các cặp phổ tần là không cần thiết.
- Các băng tần từ 1980 Mhz đến 2010 Mhz và từ 2170 Mhz đến 2200 MHz được phân bổ cho truy nhập qua vệ tinh UMTS sử dụng các công nghệ FDD-CDMA. Các băng tần được tạo thành cặp và sự truyền dẫn trong băng này (từ hoặc đến vệ tinh) theo cùng một giao diện như truyền dẫn trên mặt đất (3GPP UTRA FDD-CDMA).
Phân bổ tần số - IMT2000
1.12.3 Cấu trúc chung hệ thống cung cấp dịch vụ quảng bá – MBMS
ETSI TS 123 246. Dịch vụ MBMS cung cấp hai chế độ là chế độ quảng bá và chế độ phát đa hướng trong đó chế độ quảng bá hỗ trợ cho EPS và chế độ phát đa hướng hỗ trợ cho GPRS. MBMS cho EPS hỗ trợ E-UTRAN và UTRAN và cho GPRS hỗ trợ UTRAN và GERAN.
Kiến trúc MBMS như trong hình 9 cho phép sử dụng hiệu quả tài nguyên mạng lõi và mạng truy nhập vô tuyến, đặc biệt tính hiệu quả của giao diện vô tuyến.Ở GPRS, ranh giới của dịch vụ phần mang MBMS là điểm tham chiếu Gmb cho mặt phẳng điều khiển và Gi cho phân phối dữ liệu MBMS còn ở EPS là SGmb cho mặt phẳng điều khiển và SGi-mb cho phân phối dữ liệu.
Kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ truyền hình di động trên mạng 3G
Các thành phần của hệ thống cung cấp MBMS:
- Trung tâm dịch vụ broadcast/multicast (BM-SC): BM-SC cung cấp các chức năng để cung cấp và phân phối các dịch vụ phần mang MBMS. BM-SC bao gồm những chức năng con sau: chức năng thành viên; chức năng phiên và truyền dẫn; chức năng uỷ quyền và truyền tải; chức năng thông báo dịch vụ; chức năng bảo mật; đồng bộ hoá nội dung cho MBMS trong UTRAN; đồng bộ hoá nội dung cho MBMS trong E- UTRAN trong chế độ quảng bá; nén mào đầu cho dữ liệu MBSFN MBMS trong UTRAN
hoạt/chấm dứt dịch vụ tải tin MBMS và các chức năng bảo mật thích hợp cho MBMS. UE (phụ thuộc vào khả năng thiết bị đầu cuối) có thể nhận được các thông báo dịch vụ người sử dụng MBMS, trang thông tin (không cụ thể MBMS) và hỗ trợ các dịch vụ đồng thời. Tùy thuộc vào khả năng thiết bị đầu cuối, các UE có thể lưu trữ dữ liệu MBMS.
- UTRAN/GERAN: UTRAN/GERAN chịu trách nhiệm phân phối hiệu quả dữ liệu MBMS tới vùng dịch vụ MBMS đựơc chỉ định; hỗ trợ các cơ chế phân phối hiệu quả dữ liệu MBMS trong chế độ multicast; hỗ trợ việc khởi tạo và chấm dứt các truyền dẫn MBMS của mạng lõi; có thể nhận được dữ liệu MBMS từ mạng lõi qua các phần mang Iu được chia sẻ bởi nhiều UE; hỗ trợ cả tính di động intra-RNC/BSC và inter- RNC/BSC của các máy thu MBMS; có khả năng truyền tải thông báo dịch vụ người sử dụng MBMS, thông tin phân trang và hỗ trợ các dịch vụ khác song song với nhau trong MBMS.
- SGSN: vai trò của SGSN trong kiến trúc MBMS là để thực hiện các chức năng điều khiển dịch vụ phần mang MBMS cho mỗi UE và để cung cấp các truyền dẫn MBMS tới UTRAN/GERAN; cung cấp hỗ trợ các thủ tục di động cho intra-SGSN và inter-SGSN; chỉ ra các hỗ trợ MBMS của SGSN tới UE cũng như SGSN phải có khả năng đồng bộ với UE; tạo dữ liệu tính cước cho mỗi dịch vụ phần mang MBMS multicast trên mỗi người dùng; thiết lập các phần mang Iu và Gn được chia sẻ bởi nhiều người sử dụng khi nhận được một khởi đầu phiên từ GGSN.
- GGSN: Vai trò GGSN trong kiến trúc MBMS là để phục vụ như là một điểm tiếp nhận lưu lượng multicast IP như dữ liệu MBMS; có thể yêu cầu thiết lập một mặt phẳng phần mang cho truyền dẫn MBMS broadcast hoặc multicast theo thông báo từ BM-SC; teardown thiết lập mặt phẳng phần mang theo thông báo BM-SC; nhận lưu lượng multicast IP cụ thể MBMS và định tuyến chính xác dữ liệu này tới các đường hầm GTP được thiết lập như một phần của dịch vụ phần mang MBMS; cung cấp các tính năng hỗ trợ các dịch vụ phần mang MBMS (hiển thị bản tin, liên kết dữ liệu tính cước, tính cước dựa trên lưu lượng).
1.12.4 Thủ tục thiết lập cung cấp dịch vụ quảng bá trong MBMS
Thủ tục thiết lập cung cấp dịch vụ quảng bá được mô tả trong tiêu chuẩn ETSI TS 122 246.
Sơ đồ thiết lập phiên cung cấp dịch vụ quảng bá
Hình 18 mô tả thiết lập phiên cung cấp dịch vụ trong MBMS. Chế độ broadcast cho phép truyền dẫn dữ liệu đa phương tiện theo một chiều từ điểm- tới-đa điểm.Chế độ broadcast không yêu cầu người sử dụng phải đăng ký trước hoặc “joining”. Tất cả người sử dụng trong một vùng dịch vụ quảng bá được định nghĩa bởi nhà khai thác mạng đều có thể thu được dữ liệu. Tuy nhiên, khi người sử dụng không muốn thu dữ liệu này thì người sử dụng có thể cấu hình thiết bị đầu cuối UE của mình ở chế độ không thu dữ liệu. Chế độ multicast yêu cầu người sử dụng phải đăng ký để thu được các dịch vụ MBMS. Người sử dụng giám sát các bản tin thông báo dịch vụ và quyết định
tham gia sử dụng một hoặc nhiều dịch vụ.Tính cước được thực hiện dựa trên việc đăng ký trả trước hoặc dựa trên việc mua các khoá cho phép truy nhập tới dữ liệu đã được phát.
Khởi đầu, thông tin về một dịch vụ MBMS đặc biệt được gửi tới server cung cấp dịch vụ.Thông tin này được gọi là thông báo dịch vụ.Các thông báo dịch vụ cung cấp thông tin về dịch vụ và bằng cách nào các thiết bị đầu cuối có thể truy nhập tới dịch vụ đó. Có nhiều cách để phân phát các thông báo dịch vụ tới người sử dụng, như lưu giữ các thông báo này ở web server mà từ đó chúng có thể được tải về bởi giao thức HTTP hoặc giao thức truy nhập vô tuyến WAP hoặc phân phát các thông báo dịch vụ bằng bản tin SMS hoặc bản tin MMS hoặc sử dụng một kênh thông báo dịch vụ MBMS đặc biệt.
Nếu dịch vụ là broadcast, thiết bị đầu cuối chỉ cần điều chỉnh tới kênh có các tham số được mô tả trong thông báo dịch vụ. Nếu dịch vụ là dịch vụ multicast, một yêu cầu tham gia phiên (session join) phải được gửi tới mạng với các tham số được tách ra từ thông báo dịch vụ. Thiết bị đầu cuối người sử dụng trở thành một thành viên của nhóm dịch vụ MBMS tương ứng và thu tất cả dữ liệu được phát bởi dịch vụ.
Trước khi truyền dẫn dữ liệu bắt đầu, BM-SC phải gửi một yêu cầu khởi đầu phiên (senssion start) tới GGSN trong mạng lõi.GGSN xác định các nguồn tài nguyên nội bộ cần thiết và chuyển tiếp yêu cầu tới các SGSN liên quan.Các SGSN lại yêu cầu phân bổ các nguồn tài nguyên vô tuyến cần thiết để cung cấp chất lượng dịch vụ QoS yêu cầu.Cuối cùng, các thiết bị đầu cuối của nhóm dịch vụ MBMS tương ứng được thông báo rằng dịch vụ là để phân phát nội dung.
Sau đó server có thể gửi dữ liệu đa phương tiện tới BM-SC, BM-SC chuyển tiếp dữ liệu tới phần mang MBMS.Ở chế độ multicast, dữ liệu được mật mã hoá và được phát tới mọi thiết bị đầu cuối tham gia phiên MBMS.
Sau cùng, server gửi một thông báo kết thúc phiên (session stop) để chỉ thị rằng pha truyền dẫn dữ liệu đã kết thúc.
Người sử dụng muốn rời khỏi một dịch vụ multicast MBMS gửi một yêu cầu rời khỏi dịch vụ (service leave) tới mạng, mạng sau đó sẽ loại bỏ người sử dụng từ nhóm dịch vụ MBMS liên quan.