So với GSM và cỏc mạng hiện cú khỏc, 3G cung cấp một đặc tớnh mới quan trọng liờn quan đến khỏi niệm kờnh mang vụ tuyến. Cỏc thuộc tớnh xỏc định đặc tớnh của kờnh truyền dẫn này cú thể bao gồm thụng lượng, trễ truyền dẫn và tỉ lệ lỗi dữ liệu. Mạng thụng tin di động 3G phải hỗ trợ nhiều ứng dụng với yờu cầu về chất lượng dịch vụ (QoS) khỏc nhau, do đú mạng 3G khụng được thiết kế tối ưu cho một loại ứng dụng. Kờnh mang của 3G phải cú tớnh kế thừa để hỗ trợ tốt cho cỏc ứng dụng hiện cú và thoả món sự chuyển đổi của cỏc ứng dụng mới, nhất là cỏc ứng dụng Internet. Cỏc ứng dụng và dịch vụ 3G cú thể được phõn loại thành từng nhúm dịch vụ, như:
Cỏc dịch vụ đa phương tiện: Là cỏc ứng dụng trờn cơ sơ cỏc dịch vụ băng
rộng cú thể đỏp ứng yờu cầu thời gian thực như điện thoại thấy hỡnh hoặc khụng cần thời gian thực như truy nhập Internet, truyền file, .v.v. Cỏc hệ thống 3G sẽ đảm bảo nhu cầu độ rộng băng thụng nhằm kết hợp được tớnh di động và tớnh tương tỏc toàn cầu.
Thương mại điện tử di động: Đõy là động lực quan trọng cho việc triển khai thành cụng cỏc hệ thống thụng tin di động 3G. Một dịch vụ thương mại di động đỳng nghĩa là cú thể cung cấp khả năng mua bỏn hàng hoỏ, dịch vụ hoặc nội dung thụng tin cũng như thực hiện cỏc giao dịch tài chớnh trực tiếp trờn mạng từ đầu cuối cầm tay của khỏch hàng. Cỏc vấn đề cơ bản đặt ra khi triển khai cỏc ứng dụng này là chớnh sỏch thuế cho thương mại di động, cơ chế thanh toỏn và an toàn bảo mật qua mạng.
Cỏc ứng dụng trờn cơ sở nhắn tin đa phương tiện: Hệ thống nhắn tin đa
phương tiện với cỏc dịch vụ cơ bản là nhắn tin dạng text, hỡnh ảnh, õm thanh,… giữa cỏc mỏy đầu cuối. Trong tương lai, cụng nghệ nhắn tin đa phương tiện là tổ
Quỏ trỡnh phỏt triển lờn 3G và hệ thống thụng tin di động thế hệ 3 WCDMA ================================================= =
hợp của cỏc cụng nghệ nhận dạng tiếng núi, cụng nghệ màn hỡnh thụng minh trờn cơ sơ sử dụng MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) để truyền toàn bộ quỏ trỡnh xử lý văn bản, fax, thoại, video, thương mại điện tử, cỏc ứng dụng phần mềm và cỏc file dữ liệu đa phương tiện. MIME cho phộp truyền cỏc tài liệu tổng hợp gồm cả hỡnh ảnh và hỡnh vẽ, đỏp ứng đồng thời cho truyền thoại và truyền fax. Cú thể coi đõy là một ứng dụng hội tụ thớch hợp cho cỏc mạng di động khi thuờ bao cú một hộp thư và một số duy nhất cho thoại, fax, thư điện tử cho phộp cải thiện hiệu quả thời gian kết nối và thực hiện cuộc nhắn tin.
Thoại IP: Tương lai của cỏc dịch vụ là theo xu hướng chuyển mụ hỡnh dữ
liệu qua mạng thoại sang mụ hỡnh thoại qua mạng dữ liệu. Cỏc nhà khai thỏc 3G hiện tập trung khai thỏc cỏc giải phỏp làm giảm chi phớ đầu tư và khai thỏc trong mạng của họ. Tuy nhiờn, xu hướng chắc chắn khụng phải là khai thỏc đồng thời cỏc mạng chuyển mạch gúi và chuyển mạch kờnh mà là chuyển đổi nhanh sang một mạng chuyển mạch gúi đa dịch vụ duy nhất.
Phỏt thanh và truyền hỡnh tương tỏc: Kết hợp sự phỏt triển của kỹ thuật số và truy nhập di động băng rộng sẽ cho phộp cung cấp cỏc dịch vụ đa phương tiện cho cỏc khỏn thớnh giả di động.
Cỏc dịch vụ định vị: Ứng dụng này cú hai cơ chế cơ bản là định vị vệ tinh GPS và định vị theo hạ tầng thụng tin mặt đất như ơ cỏc hệ thống 3G. Trờn thực tế, mỗi cơ chế này về kỹ thuật cú những ưu nhược điểm kốm theo và do đú việc triển khai trờn cỏc mạng và hệ thống tuỳ thuộc vào dịch vụ. Cỏc vấn đề cơ bản đặt ra với cỏc dịch vụ 3G là quản lý chất lượng và tớnh cước. Về nguyờn tắc, hướng phỏt triển của cấu trỳc mạng di động là đi đến mạng hoàn toàn trờn cơ sơ IP. Với yờu cầu triển khai IP trờn cỏc mạng 3G, cỏc vấn đề kỹ thuật chủ yếu phải được quan tõm như: phải thống nhất cỏc giao thức IP chung (giao diện giữa cỏc mạng lừi) để đảm bảo việc chuyển vựng của thuờ bao, thụng tin giữa cỏc mạng và đầu cuối phải hỗ trợ tối đa chức năng liờn mạng cho mỗi bước triển khai, cơ chế đỏnh số và địa chỉ phải thống nhất, vấn đề tương thớch ngược của cỏc loại đầu cuối di động chưa được triển khai IP di động, phải bảo đảm độ tin cậy cao, vấn đề nhận thực và cơ chế tớnh cước phải giống như trong mạng di động đó cú và đặc biệt là cỏc ứng dụng và dịch vụ thời gian thực….
Kiểu Dịch vụ Tốc độ dữ liệu Trễ Dung
sai trễ
Độ tin cậy
Đàm thoại/thời gian thực
Thoại 4-25 kbit/s < 150 ms < 1ms <3% FER
Điện thoại hỡnh 32-384 kbit/s < 150 ms <1% FER Đo xa
(Điều khiển)
<28,8 kbit/s < 250 ms ~0% FER
Quỏ trỡnh phỏt triển lờn 3G và hệ thống thụng tin di động thế hệ 3 WCDMA ================================================= =
Tương tỏc Thụng bỏo thoại 4-13 kbit/s < 1 sec < 1 ms <3% FER Duyệt Web < 4 sec/page
Thương mại điện tử
4 sec <0% FER
Luồng số liệu
Âm thanh 32-384 kbit/s < 10 sec < 1 ms <1% FER Hỡnh ảnh 32-384 kbit/s < 10 sec <1% FER Đo xa
(Điều khiển)
<28,8 kbit/s < 10 sec ~0% FER
Bảng 3.3 Trỡnh bày cỏc yờu cầu về chất lượng dịch vụ tương ứng với cỏc lớp dịch vụ của 3G
3.4.4.1. Cỏc lớp QoS của UMTS
Giống như cỏc giao thức chuyển mạch gúi, 3G cố gắng thoả món yờu cầu của từng ứng dụng hoặc người sử dụng. Trong 3G, bốn lớp lưu lượng đó được định nghĩa bao gồm lớp hội thoại, lớp streaming, lớp tương tỏc và lớp cơ bản:
• Lớp hội thoại (Conversational)
Ứng dụng tiờu biểu của lớp này là dịch vụ thoại trờn kờnh mang chuyển mạch kờnh. Internet và Multimedia và một số ứng dụng mới sẽ yờu cầu lớp này, vớ dụ: điện thoại truyền hỡnh. Đõy là lớp duy nhất trong bốn lớp yờu cầu cỏc đặc tớnh hạn chế do yờu cầu giao tiếp của con người. Hội thoại thời gian thực được đặc trưng bơi yếu tố là trễ đầu cuối-đến đầu cuối thấp và lưu lượng là đồng bộ hoặc gần đồng bộ. Trễ đầu cuối-đầu cuối cực đại được đưa ra do tớnh chất trao đổi hỡnh và tiếng của con người là phải nhỏ hơn 400ms. Do đú, giới hạn cho trễ chấp nhận được rất nghiờm ngặt, nếu khụng chất lượng sẽ khụng thể chấp nhận được.
• Lớp streaming
Streaming đa phương tiện là một kỹ thuật truyền dữ liệu sao cho dữ liệu cú thể được xử lý như một luồng dữ liệu liờn tục và khụng đổi. Cỏc kỹ thuật streaming đang trơ nờn rất quan trọng với sự phỏt triển của Internet vỡ hầu hết người sử dụng khụng cú truy nhập đủ nhanh để tải cỏc file đa phương tiện lớn. Với streaming, trỡnh duyệt mỏy con cú thể bắt đầu hiển thị dữ liệu trước khi toàn bộ file được truyền hết. Để streaming hoạt động, phớa mỏy con thu dữ liệu phải cú khả năng thu thập dữ liệu và gửi chỳng thành một luồng khụng đổi tới ứng dụng đang xử lý dữ liệu và biến đổi chỳng thành hỡnh ảnh hoặc õm thanh. Cỏc ứng dụng streaming rất khụng đối xứng do đú thường cú thể chấp nhận trễ lớn hơn cỏc dịch vụ hội thoại đối xứng. Nghĩa là cho phộp trượt trong truyền dẫn lớn hơn. Trượt cú thể dễ dàng sửa chữa bơi bộ đệm. Cỏc sản phẩm hỡnh Internet và cụng nghiệp đa phương tiện đi kốm cú thể được phõn theo hai mục đớch khỏc nhau rừ ràng: Web quảng bỏ và luồng video theo yờu cầu. Cỏc nhà cung cấp Web quảng bỏ nhằm tới rất nhiều người sử dụng
Quỏ trỡnh phỏt triển lờn 3G và hệ thống thụng tin di động thế hệ 3 WCDMA ================================================= =
nối với một mỏy chủ đa phương tiện chỉ tiờu tối ưu cao cấp (hoặc chọn trong nhiều mỏy chủ) qua Internet.
• Lớp tương tỏc
Cơ chế tương tỏc thường được ỏp dụng khi đầu cuối sử dụng, cú thể là người hoặc mỏy, đang trực tuyến và yờu cầu dữ liệu từ một thiết bị xa (mỏy chủ chẳng hạn), vớ dụ trỡnh duyệt Web, thõm nhập cơ sơ dữ liệu, truy nhập mỏy chủ,… Lưu lượng tương tỏc phỏt sinh trờn cơ sơ trao đổi thụng tin giữa người và mỏy chủ từ xa theo mẫu trả lời của đầu người sử dụng, ơ đớch của bản tin, cú một bộ phận đang đợi bản tin (trả lời) trong một khoảng thời gian nhất định. Do đú trễ hai luồng đi và về là một trong số cỏc thuộc tớnh của lớp dịch vụ này. Đặc tớnh khỏc là nội dung của gúi tin cần được truyền xuyờn suốt (tỉ lệ lỗi bớt thấp). Một vớ dụ của loại dịch vụ tương tỏc là cỏc dịch vụ dựa trờn vị trớ. Cỏc ứng dụng dựa trờn vị trớ sẽ trơ thành một hướng mới của 3G. Dịch vụ dựa trờn vị trớ hoặc là do nhà khai thỏc hoặc là do bờn thứ ba cung cấp sử dụng vị trớ hiện hành của mỏy đầu cuối. Tuỳ theo dịch vụ, dữ liệu cú thể được thõm nhập tương tỏc hoặc ơ mức cơ sơ.
• Lớp cơ bản
Lưu lượng dữ liệu của cỏc ứng dụng như e-mail, SMS, tải cơ sơ dữ liệu và nhận bản ghi do khụng yờu cầu đỏp ứng ngay lập tức, trễ cú thể là vài giõy, vài chục giõy hoặc thậm chớ vài phỳt. Lưu lượng cơ sơ là một trong cỏc cơ cấu thụng tin dữ liệu cơ bản thường đặc trưng bơi việc đớch khụng yờu cầu dữ liệu phải đến trong một khoảng thời gian nhất định. Một đặc tớnh khỏc là nội dung của gúi khụng cần được truyền dẫn xuyờn xuốt. Dữ liệu được truyền dẫn phải được thu khụng hạn chế do lỗi.
3.4.4.2. Cỏc dịch vụ mạng
UMTS cho phộp người sử dụng lựa chọn cỏc đặc tớnh mang phự hợp nhất cho việc mang thụng tin. Ngoài ra cũng cú thể thay đổi đặc tớnh mang thụng qua thủ tục đàm phỏn lại trong quỏ trỡnh kết nối tớch cực. Đàm phỏn vật mang được khơi xướng bơi ứng dụng trong khi đú đàm phỏn lại cú thể được tỏi tạo hoặc bơi người sử dụng hoặc bơi mạng (chẳng hạn khi chuyển giao). Đàm phỏn khơi xướng bơi ứng dụng về cơ bản giống như đàm phỏn xảy ra khi thiết lập vật mang: ứng dụng yờu cầu một vật mang phụ thuộc vào nhu cầu của mỡnh và mạng kiểm tra cỏc tài nguyờn khả dụng, đăng ký thuờ bao sau đú trả lời.
Loại vật mang, cỏc thụng số vật mang và cỏc giỏ trị của thụng số liờn quan trực tiếp đến ứng dụng cũng như mạng giữa phỏt và thu. Cần phải chọn tập cỏc thụng số sao cho cỏc thủ tục đàm phỏn và đàm phỏn lại đơn giản và rừ ràng. Ngoài ra cỏc thụng số phải cho phộp dễ dàng kiểm soỏt và giỏm sỏt. Khuụn mạng và ngữ nghĩa phải xột đến cỏc giao thức hiện cú. Ngoài ra khỏi niệm chất lượng phục vụ phải linh hoạt và đủ đa dạng cho phộp đàm phỏn cỏc vật mang trong tương lai đối với cỏc ứng dụng chưa biết.
Cấu trỳc phõn lớp của dịch vụ UMTS được thể hiện trong hỡnh 3.20, mỗi vật mang ơ một lớp đặc thự cung cấp cỏc dịch vụ riờng sử dụng cỏc dịch vụ do cỏc
Quỏ trỡnh phỏt triển lờn 3G và hệ thống thụng tin di động thế hệ 3 WCDMA ================================================= =
lớp dưới cung cấp. Do đú được vật mang đảm bảo nhiệm vụ chớnh trong việc đảm bảo dịch vụ đầu cuối- đầu cuối.
Hỡnh 3.20: Kiến trỳc cỏc dịch vụ mang UMTS
3.4.4.3. Mụi trường nhà ảo VHE
Mụi trường nhà ảo VHE được định nghĩa như khỏi niệm cho khả năng cầm tay của dịch vụ mụi trường cỏ nhõn PSE qua biờn giới mạng và giữa cỏc đầu cuối. Khỏi niệm này cho phộp người sử dụng được đảm bảo cố định khụng đổi một tập cỏc tớnh năng cỏc dịch vụ và khỏch hàng húa giao diện người sử dụng đó được cỏ nhõn húa (riờng cho người này) trong mọi mạng và và ơ mọi đầu cuối (trong phạm vi cỏc khả năng của đầu cuối) và của mạng tại mọi nơi mà người này đến.
Yờu cầu chớnh của VHE là để cung cấp cho người sử dụng với mụi trường dịch vụ cỏ nhõn bao gồm: - Dịch vụ cỏ nhõn húa. TE MT TE UTRAN CN Iu EDGE NODE Cổng mạng lừi Dịch vụ đầu cuối-đầu cuối
Dịch vụ mang
địa phương TE/MT Dịch vụ mang UMTS Dịch vụ mang ngoài
Dịch vụ mang truy nhập vụ tuyến Dịch vụ mang Mạng lừi Dịch vụ mang Đường trục Dịch vụ mang Iu Dịch vụ mang Vụ tuyến Dịch vụ mang UTRA FDD/TDD Dịch vụ mang vật lý
Quỏ trỡnh phỏt triển lờn 3G và hệ thống thụng tin di động thế hệ 3 WCDMA ================================================= =
- Giao diện người dựng đó cỏ nhõn húa (trong khả năng của thiết bị đầu cuối).
- Bộ thống nhất cỏc dịch vụ từ phớa người dựng mà khụng quan tõm đến kiểu truy nhập (cố định, di động, vụ tuyến, vv). Thớch hợp với dịch vụ toàn cầu khi chuyển vựng.
Tiờu chuẩn hỗ trợ VHE phải đủ linh hoạt cho VHE cú khả năng ứng dụng với tất cả cỏc loại mạng trong tương lai cũng như cung cấp cơ cấu cho sự nõng cấp mạng hiện tại. Ngoài ra cỏc chuẩn phải cú ý nghĩa toàn cầu để người dựng cú thể sử dụng dịch vụ của họ mà khụng cần quan tõm đến vị trớ địa lý. Điều này cú nghĩa là VHE phải:
- Cung cấp truy nhập chung cho cỏc dịch vụ trong mạng tương lai. - Cho phộp hỗ trợ VHE bơi cỏc mạng tương lai.
- Cho phộp tạo ra cỏc dịch vụ.
- Cho phộp mụi trường cỏc dịch vụ cỏ nhõn cú thể phục hồi lại (vớ dụ trường hợp mất hay hỏng thiết bị đầu cuối).
VHE là nền tảng cho phộp đưa vào nhanh chúng cỏc dịch vụ mới (giỏ trị gia tăng) bơi nhà khai thỏc mạng hay nhà cung cấp dịch vụ.
VHE trong suốt với cơ chế truyền tải. Mặc dự chưa được đặc tả trong phiờn bản 2000, khỏi niệm rộng của VHE cú thể bao gồm cỏc ứng dụng IP hay cỏc giao thức IP để cung cấp cho thuờ bao cỏc dịch vụ giỏ trị gia tăng.
3.4.4.4. CAMEL
CAMEL thực hiện cỏc chức năng của mạng thụng minh cho cỏc mụi trường GSM. CAMEL làm cho mạng GSM trơ nờn linh hoạt hơn: bổ sung cỏc dịch vụ giỏ trị gia tăng, đa dạng dịch vụ và nhanh chúng đưa vào cỏc dịch vụ mới. CAMEL là khỏi niệm và là cụng nghệ mơ rộng khả năng gồm cỏc khối dịch vụ cơ bản và bộ cụng cụ và là nền tảng phần cứng / phần mềm của mạng thụng minh để tạo lập và thực hiện dịch vụ. CAMEL kết hợp mạng thụng minh và tớnh di động nú mang lại cho GSM tớnh linh hoạt cao hơn. CAMEL như là phần bổ sung và cải tiến của mạng thụng minh, nú cải tiến thờm cho GSM một nền tảng IN khụng phụ thuộc vào dịch vụ để thực hiện cỏc tớnh năng khụng bị ràng buộc bơi thiết kế mạng. Cỏc dịch vụ mới trờn cơ sơ CAMEL khụng đòi hỏi đưa phần mềm mới vào tất cả cỏc MSC của mạng GSM, nú khụng đòi hỏi tiờu chuẩn húa và cú thể đặc thự riờng cho từng người sử dụng. Đõy chớnh là mục tiờu cuối cựng của CAMEL là đảm bảo VHE.
3.4.4.5. Mụi trường thực hiện cỏc ứng dụng của MS (MexE)
Mụi trường thực hiện cỏc ứng dụng của MS (MExE) trong phiờn bản 99 cung cấp cho cỏc nhà khai thỏc cỏc hóng sản xuất mỏy cầm tay và cỏc đối tỏc thứ 3 để tải xuống cỏc ứng dụng, nội dung và logic dịch vụ vào cỏc đầu cuối từ cỏc server.
Quỏ trỡnh phỏt triển lờn 3G và hệ thống thụng tin di động thế hệ 3 WCDMA ================================================= =
Phiờn bản 2000 bao hàm cỏc cải tiến được thực hiện trong phiờn bản MExE 2000 để hỗ trợ cỏc loại cỏc lý lịch người dựng mới xõy dựng trờn cơ sơ hỗ trợ chứng nhận USIM, cỏc cải tiến an toàn và QoS được thực hiện ơ phiờn bản 99. MExE hỗ trợ cỏc WAP và cỏc thiết bị loại Java.
Cỏc đầu cuối MExE tương tỏc với server bằng cỏch sử dụng đàm phỏn khả năng, và vẫn tiếp tục sử dụng đàm phỏn khả năng ơ vựng gúi. MExE trong