Về mặt chức năng, các phần tử mạng được nhóm thành hai phần:
- Mạng lõi CN (Core Network) thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi và kết nối số liệu.
- Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN thực hiện chức năng liên quan đến vô tuyến.
Hình 3.1. Cấu trúc của UMTS
USIM (UMTS Subscriber Identity Module): Modul nhận dạng thuê bao UMTS
MS (Mobile Station): Trạm di động
RNC (Radio Network Controller): Bộ điều khiển mạng vô tuyến
MSC (Mobile Service Switching Center): Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động
VLR (Visitor Location Register): Bộ ghi định vị tạm trú
USIM ME USIM Nút B Nút B Nút B Nút B RNC RNC MSC/ VLR GMSC GGSN SGSN HLR PLMN, PSTN,ISDN… Internet Uu Iu UE Cu I ur UTRAN Iub CN Các mạng ngoài
SGSN (Serving GPRS Support Node): Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS GGSN (Gateway GPRS Support Node): Nút hỗ trợ GPRS cổng HLR (Home Location Register): Bộ ghi định vị thường trú
UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network): Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS.
CN (Core Network): Mạng lõi
PLMN (Public Land Mobile Network): Mạng di động công cộng mặt đất
PSTN (Public Switch Telephone Network): Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng.
ISDN (Integrated Service Digital Network): Mạng số liên kết đa dịch vụ
ME (Mobile Equipment): Thiết bị di động *UE (User Equipment): Thiết bị người sử dụng
Thiết bị người sử dụng UE thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng với hệ thống. UE gồm hai phần :
- Thiết bị di động ME ( Mobile Equipment ) : Là đầu cuối vô tuyến được sử dụng cho thông tin vô tuyến trên giao diện Uu.
- Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM) : Là một thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng của thuê bao, nó thực hiện các thuật toán nhận thực, lưu giữ các khóa nhận thực và một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối. * UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network): Mạng truy nhập vô tuyến
Mạng truy nhập vô tuyến có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đến truy nhập vô tuyến. UTRAN bao gồm nhiều hệ thống mạng con vô tuyến RNS (Radio Network Subsystem). Một RNS gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC và các nút B.
Hình 3.2 . Cấu trúc của UTRAN
- Chức năng của UTRAN:
+ Hỗ trợ các chức năng truy nhập vô tuyến, đặc biệt là chuyển giao mềm và các thuật toán quản lý tài nguyên đặc thù của W-CDMA.
+ Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói bằng cách sử dụng giao thức vô tuyến duy nhất để kết nối từ UTRAN đến cả hai vùng của mạng lõi.
+ Đảm bảo tính chung nhất với GSM.
+ Sử dụng cơ chế truyền tải ATM là cơ chế truyền tải chính ở UTRAN. - Các thành phần của UTRAN:
+ Nút B: Là nút logic có chức năng thu và phát vô tuyến, nó còn được gọi là trạm thu phát gốc BTS. Giao diện giữa nút B và RNC được gọi là Iub. Nút B thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu. Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến. Nút B phủ sóng cho một hoặc nhiều ô, nó được kết nối với thiết bị người sử dụng UE qua giao diện vô tuyến.
+ Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC (Radio Network Controller): Có chức năng quản lý các tài nguyên vô tuyến và điều khiển nút B như điều khiển chuyển giao. Giao diện giữa các RNC được gọi là Iur . Đây là một giao diện
Nút B Nút B Nút B Nút B RNC RNC Iu Iur UTRAN Iub MSC/ VLR SGSN I u - PS Iu - CS USIM ME Uu UE Cu
logic để có thể thực hiện đấu nối vật lý giữa các RNC. RNC còn là điểm truy cập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN.
* CN (Core Network):Mạng lõi
- HLR (Home Location Register) : Là thanh ghi định vị thường trú lưu giữ thông tin chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng. Các thông tin này bao gồm : thông tin về các dịch vụ được phép, các vùng không được chuyển mạng và các thông tin về dịch vụ bổ sung như : trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi.
- MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register) : 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 (Gateway MSC) : Chuyển mạch kết nối với mạng ngoài.
- SGSN (Serving GPRS) : Có chức năng như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS – Packet Switch).
- GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Có chức năng như GMSC nhưng chỉ phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói.
* Các mạng ngoài
- Mạng CS (Circuit Switch): Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch kênh giống như các dịch vụ điện thoại. ISDN và PSTN là các ví dụ về mạng CS.
- Mạng PS (Packet Switch): Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói. Internet là một ví dụ về mạng PS
* Các giao diện vô tuyến - Giao diện Cu:
một khuôn dạng chuẩn cho các thẻ thông minh. - Giao diện Uu:
Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệ thống và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS.
- Giao diện Iu:
Giao diện này nối UTRAN với CN, nó cung cấp cho các nhà khai thác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau. Iu có hai kiểu: + Iu – CS để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch kênh
+ Iu – PS để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch gói - Giao diện Iur:
Là giao diện vô tuyến giữa các bộ điều khiển mạng vô tuyến, nó cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau. Giao diện Iur
phải đảm bảo 4 chức năng sau:
+ Hỗ trợ tính di động cơ sở giữa các RNC + Hỗ trợ kênh lưu lượng riêng
+ Hỗ trợ kênh lưu lượng chung
+ Hỗ trợ quản lý tài nguyên vô tuyến toàn cầu - Giao diện Iub:
Giao diện cho phép kết nối một nút B với một RNC. Iub được tiêu chuẩn hóa như là một giao diện mở hoàn toàn. Giao diện Iub định nghĩa cấu trúc khung và các thủ tục điều khiển trong băng cho từng kiểu kênh truyền tải. Các chức năng chính của Iub:
+ Thiết lập, bổ sung, giải phóng và tái thiết lập một kết nối vô tuyến đầu tiên của một UE và chọn điểm kết cuối lưu lượng.
+ Khởi tạo và báo cáo các đặc thù ô, nút B, kết nối vô tuyến + Xử lý kết hợp chuyển giao
+Quản lý sự cố kết nối vô tuyến