2. Lộ trình phát triển từ hệ thống thông tin di động GSM thế hệ hai sang W-
2.3.1.2. Các kênh logic ở giao diện vô tuyến
EDGE sử dụng các kiểu kênh giống nh GPRS, thực chất các kênh này đ- ợc dùng chung giữa GPRS và EDGE. Nh vậy cả ngời sử dụng GPRS và EDGE có thể đợc ghép chung lên một kênh PDTCH. Tất nhiên ở các khối vô tuyến này khi PDTCH đợc sử dụng bởi ngời sử dụng EDGE, điều chế có thể là GMSK hoặc 8-PSK, còn khi kênh này đợc sử dụng cho ngời sử dụng GPRS thì điều chế nhất thiết phải là GMSK.
Một nét quan trọng của các ngời sử dụng GPRS và EDGE khi họ chia sẻ chung kênh PDTCH ở đờng lên là việc sử dụng USF. Nhắc lại rằng USF đợc sử dụng khi cấp phát động, nó đợc phát ở đờng xuống và đợc sử dụng để chỉ ra MS nào đợc truy nhập đến khối RLC/MAC tiếp theo ở đờng lên. Nếu một kênh PDTCH đợc sử dụng cho cả hai MS GPRS và EDGE thì cả hai MS này phải có khả năng giải mã USF để có thể chọn kênh truyền dẫn đờng lên. Vì thế khi một kênh PDTCH đợc sử dụng chung cho cả GPRS và EDGE thì mọi khối vô tuyến cấp phát tài nguyên đờng lên cho GPRS MS phải sử dụng điều chế GMSK. Tất cả các khối vô tuyến khác có thể sử dụng điều chế 8-PSK.
2.4.Giao thức ứng dụng vô tuyến (WAP)
Hình 2.6. Cấu hình hệ thống WAP
WAP (Wireless Application Protocol: Giao thức ứng dụng vô tuyến) là một trong số nhiều giao thức đợc đa vào lĩnh vực vô tuyến để cho phép ngời sử dụng di động truy nhập vào mạng Internet. WAP đợc nhiều nhà bán thiết bị di động sử dụng vì nó cung cấp tiêu chuẩn mở toàn cầu cho các máy điện thoại vô tuyến nh: GSM-900, GSM-1800, GSM-1900, CDMA IS-95, TDMA IS-136, các hệ thống thế hệ ba.
WAP dùng để cung cấp nội dung Internet và các dịch vụ giá trị gia tăng khác. Ngoài ra WAP cũng đợc thiết kế cho các PDA sử dụng giao thức này. Hệ thống WAP phải có cổng WAP và chức năng kết nối mạng.
ở mạng di động 2G WAP cho phép thuê bao di động sử dụng dịch vụ Internet một cách hạn chế: chỉ có thể truy cập Internet, gửi và nhận e-mail ở dạng văn bản không có đồ hoạ. ở thế hệ 2,5G và 3G, các máy cầm tay đợc trang bị đặc biệt có thể nhận đồ hoạ.
Để các thuê bao di động có thể sử dụng đợc WAP, nhà khai thác hệ thống thông tin di động phải cài đặt WAP vào hệ thống của mình và phải cung cấp các máy cầm tay có hỗ trợ WAP.
MS kết nối Internet qua cổng WAP (WAP Gateway) bằng giao thức WAP, WAP gateway sẽ liên lạc với Web server bằng giao thức HTTP. WAP sử dụng trình duyệt WAP WML(Wireless Markup Language-Ngôn ngữ đánh dấu không dây), nó là một dạng của ngôn ngữ HTML (Hyper Text Markup
Trên Internet các trang WAP đợc viết bằng ngôn ngữ WML. Do đặc điểm hiển thị hạn chế của các máy điện thoại nên nội dung các trang WAP luôn luôn đơn giản, ngắn gọn và ít hình ảnh. Khi ta truy cập một trang WAP, yêu cầu của ta đợc tiếp nhận theo giao thức WAP bởi một máy tính cố định của nhà cung cấp dịch vụ. Máy tính ấy diễn dải yêu cầu này theo giao thức HTTP rồi gửi đến địa chỉ yêu cầu. Nh vậy máy tính này đóng vai trò cửa ngõ WAP. Khi nhận đợc nội dung trang WAP (tập tin WML), cửa ngõ WAP sẽ biên dịch nội dung ấy theo quy cách của WAP và gửi cho điện thoại di động.
Chơng III: Mạng thông tin di động W-CDMA (3G)
1. Mở đầu
W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là phát triển của GSM để cung cấp các khả năng cho thế hệ ba. W-CDMA sử dụng công nghệ DS-CDMA băng rộng và mạng lõi đợc phát triển từ GSM và GPRS. W-CDMA có thể có hai giải pháp cho giao diện vô tuyến: ghép song công phân chia theo tần số (FDD: Frequency Divison Duplex) và ghép song công phân chia theo thời gian (TDD: Time Division Duplex). Cả hai giao diện này đều sử dụng trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-CDMA). Giải pháp thứ nhất sẽ đợc triển khai rộng rãi còn giải pháp thứ hai chủ yếu sẽ đợc triển khai cho các ô nhỏ (micro và pico).
Giải pháp FDD sử dụng hai băng tần 5 MHz với hai sóng mang phân cách nhau 190 MHz: đờng lên có băng tần nằm trong dải phổ từ 1920 MHz đến 1980 MHz, đờng xuống có băng tần nằm trong dải phổ từ 2110 MHz đến 2170 MHz. Mặc dù 5 MHz là độ rộng băng danh định, ta cũng có thể chọn độ rộng băng từ 4.4 MHz đến 5 MHz với nấc tăng là 200 kHz. Việc chọn độ rộng băng đúng đắn cho phép ta tránh đợc nhiễu giao thoa, nhất là khi băng tần 5 MHz tiếp theo thuộc nhà khai thác khác.
Giải pháp TDD sử dụng các tần số nằm trong dải 1900 MHz đến 1920 MHz và từ 2010 Mhz đến 2025 Mhz; ở đây dờng lên và đờng xuống sử dụng chung một băng tần.
Giao diện không gian của W-CDMA hoàn toàn khác với GSM và GPRS, W-CDMA sử dụng phơng thức trải phổ chuỗi trực tiếp với tốc độ chíp là 3,84 Mchip/s. Trong W-CDMA, mạng truy nhập vô tuyến đợc gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network). Các phần tử của UTRAN rất khác với các phần tử của mạng truy nhập vô tuyến ở GSM. Vì thế khả năng sử dụng lại các BTS và BSC của GSM là rất hạn chế. Một số nhà sản xuất cũng đã có kế hoạch nâng cấp các GSM BTS cho W-CDMA. Đối với các nhà sản xuất này có thể chỉ tháo ra một số bộ thu phát GSM từ BTS và thay vào đó các bộ thu phát mới cho W-CDMA. Một số rất ít nhà sản xuất còn lập kế hoạch xa hơn. Họ chế
tạo các BSC đồng thời cho cả GSM và W-CDMA. Tuy nhiên đa phần các nhà sản xuất phải thay thế BSC trong GSM bằng RNC (Radio Network Controller) mới cho W-CDMA.
W-CDMA sử dụng rất nhiều kiến trúc của mạng GSM, GPRS hiện có cho mạng của mình. Kiến trúc mạng lõi của phát hành 3 GPP 1999 đợc xây dựng trên cơ sở kiến trúc mạng lõi của GSM/ GPRS. Tuy nhiên cần phải nâng cấp mạng lõi để có thể hỗ trợ đợc các giao diện mới của mạng truy nhập vô tuyến, tuy nhiên không cần thiết phải có một kiến trúc mạng hoàn toàn mới.
Các phần tử nh MSC, HLR, SGSN, GGSN có thể đợc nâng cấp từ mạng hiện có để hỗ trợ đồng thời W-CDMA và GSM.
2.Tổng quát về công nghệ ATM và giao thức TCP/IP
3G cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh nh: tiếng, video và các dịch vụ chuyển mạch gói chủ yếu để truy cập Internet. CS (Circuit Switching- chuyển mạch kênh) là sơ đồ trong đó thiết bị chuyển mạch thực hiện các quy trình truyền tin bằng cách thiết lập kết nối chiếm tài nguyên mạng trong toàn quy trình truyền tin. Thiết bị chuyển mạch sử dụng cho CS trong thông tin di động 2G thực hiện chuyển mạch trên các kênh 64 kbit/s (Chẳng hạn tiếng đợc mã hoá PCM).
PS (Packet Switching - chuyển mạch gói) là sơ đồ thực hiện phân chia số liệu thành các gói có độ dài nhất định và chuyển các gói này kèm với thông tin về nơi nhận đợc gắn với từng gói và ở PS tài nguyên mạng chỉ bị chiếm dụng khi có gói cần truyền. Công nghệ này đợc áp dụng cho thông tin IP.
Thông tin di động 3G đòi hỏi một sơ đồ chuyển mạch hiệu suất cao để chuyển mạch các luồng số liệu tốc độ cao. ATM (Asynchronous Transfer Mode - Phơng thức truyền dẫn không đồng bộ) là công nghệ thực hiện phân chia thông tin cần truyền thành các tế bào 53 byte để truyền dẫn và chuyển mạch. Việc sử dụng ATM cho phép thực hiện các chức năng PS và CS trong cùng một kiến trúc. Trong tơng lai, truyền dẫn số liệu sẽ bao hàm cả các dịch vụ chuyển mạch kênh hiện nay và sử dụng IP, mặt khác ATM vẫn đáp ứng đợc yêu
cầu này. ATM có các chức năng quản lý luu lợng và điều khiển chất lợng mạnh để xử lý các đặc tính lu lợng và là một công nghệ hiệu quả để truyền cả dịch vụ PS lẫn dịch vụ CS.
2.1.Công nghệ ATM
Nguyên lý cơ sở của ATM
Một tế bào ATM gồm 5 byte tiêu đề (Có chứa thông tin định tuyến) và 48 byte tải tin (chứa số liệu của ngời sử dụng). Thiết bị chuyển mạch ATM cho phép chuyển mạch nhanh trên cơ sở chuyển mạch phần cứng tham chuẩn theo thông tin định tuyến ở phần tiêu đề mà không thực hiện phát hiện lỗi trong từng tế bào. Thông tin định truyến trong tiêu đề gồm: đờng dẫn ảo (VP: Virtual Path) và kênh ảo (VC: Virtual Channel). Điều khiển kết nối bằng VC (Tơng ứng với kênh của ngời sử dụng) và VP (là một bó các VC) cho phép khai thác và quản lý có tính linh động cao.
Trong kiểu truyền không đồng bộ, thuật ngữ “truyền” bao gồm cả lĩnh vực truyền dẫn và chuyển mạch, do đó dạng truyền ám chỉ cả chế độ truyền dẫn và chuyển mạch thông tin trong mạng.
Thuật ngữ không đồng bộ giải thích cho một kiểu truyền trong đó các gói trong cùng một cuộc nối có thể lặp lại một cách bất bình thờng (không có chu kỳ). Trong dạng truyền đồng bộ STM (Synchronous Transfer Mode), các phần tử số liệu tơng ứng với kênh đã cho đợc nhận biết bởi vị trí của nó trong khung truyền trong khi ở ATM, các gói thuộc về một cuộc nối lại tơng ứng với các kênh ảo và có thể xuất hiện tại vị trí bất kỳ nào.
ATM sử dụng các gói có kích thớc nhỏ và cố định gọi là các tế bào ATM (ATM cell), các tế bào nhỏ cùng với tốc độ truyền lớn sẽ làm cho trễ truyền và biến động trễ giảm đủ nhỏ đối với các dịch vụ thời gian thực, ngoài ra kích thớc nhỏ củng tạo điều kiện cho việc hợp kênh ở tốc độ cao đợc dễ dàng hơn. ATM còn có một đặc diểm quan trọng là khả năng nhóm một vài kênh ảo (Virtual Channel ) thành một đờng ảo (Virtual Path) nhằm giúp cho việc định tuyến đợc dễ dàng.
Mạng ATM chỉ cần những chức năng tối thiểu ở nút chuyển mạch, do đó nó cho phép truyền số liệu tốc độ rất cao, trễ giảm xuống còn vài phần trăm às, do đó có thể sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch kênh.
Lớp thích ứng ATM
AAL (ATM Adaptation Layer) là một giao thức để kết hợp lớp cao có các thuộc tính lu lợng khác nhau nh: thoại, luồng video và các gói IP với lớp ATM đợc tiêu chuẩn độc lập ứng dụng với lớp cao. Bốn kiểu AAL đợc quy định là AAL1, AAL2, AAL3/4 và AAL5.
AAL1 đợc sử dụng để truyền số liệu tốc độ cố định liên tục nh tiếng mã hoá PCM. AAL2 đợc tiêu chuẩn hoá để truyền các khung ngắn trong ATM nh số liệu, tiếng nén trong thông tin di động và đợc áp dụng trong RAN của thông tin di động 3G, AAL3/4 đợc phát triển cho mục đích truyền số liệu và nó có thể truyền đến 1024 byte số liệu lớp cao trên một kết nối VC. AAL5 là giao thức đơn giản hơn AAL3/4 đợc sử dụng rộng rãi để truyền các gói số liệu và các báo hiệu điều khiển. AAL5 đợc sử dụng để truyền báo hiệu trong thông tin di động 3G và số liệu gói ở giai đoạn RAN-CN. Nó phù hợp cho việc chuyển số liệu gói IP.
2.2.Giao thức TCP/IP.
Để các bộ phận trong mạng có thể giao tiếp đợc với nhau thì chúng phải có một phơng thức giao tiếp chung, Phơng thức đố chính là giao thức. Nói chung giao thức (Protocol) của mạng là một tập hợp các quy ớc rằng buộc sự liên lạc giữa hai phía.
TCP/IP là tên chung cho một tập hợp giao thức trong đó hai giao thức chính là TCP (Transmission Control Protocol) và IP (Internet Protocol).IP là giao thức lớp mạng, nó chứa các thông tin địa chỉ và thông tin điều khiển để các gói có thể định tuyến đợc. Công việc của IP là chuyển các gói đến đích. Tại đích TCP nhận các gói và kiểm tra lỗi. Nếu một lỗi xuất hiện, TCP yêu cầu gửi lại gói đó. Chỉ khi tất cả các gói nhận đợc là đúng, TCP sẽ sử dụng số thứ tự để tạo lại thông tin ban đầu.
Nói cách khác, công việc của IP là chuyển dữ liệu thô (các gói ) từ nơi này đến nơi khác. Công việc của TCP là quản lý dòng chảy và đảm bảo rằng dữ liệu là đúng.
TCP là giao thức thuộc tầng vận chuyển của mô hình OSI. Dòng dữ liệu ở tầng TCP sẽ đợc đóng thành các gói. Cấu trúc gồm phần header chứa thông tin điều khiển và sau đó là phần dữ liệu. Sau đó dữ liệu đợc chuyển xuống tầng IP.
ở đây dữ liệu sẽ đợc đóng gói thành gói nhỏ hơn sao cho phù hợp với mạng chuyển mạch gói mà nó dùng để truyền dữ liệu.Trong khi đóng gói, IP cũng chèn thêm phần header của nó vào và chuyển xuống cho tầng Datalink/Physical. Khi các gói dữ liệu IP tới tầng Datalink sẽ đợc gắn thêm một phần header khác và chuyển tới tầng physical đi vào mạng.
Sử dụng giao thức IP có u điểm lớn là cơ sở hạ tầng mạng không dây có lợi từ khả năng tơng thích. Một lợi ích lớn khác của việc triển khai IP là IP đã đ- ợc chấp nhận là một giao thức tiêu chuẩn. IP là giao thức mà dựa vào đó mạng Internet đợc xây dựng. Từ đó sự hoà nhập giữa mạng không dây và Iternet sẽ đem lại những lợi ích to lớn.