2.3.1. Cấu trỳc hệ thống W CDMA
WCDMA (UMTS) là tiến hoỏ của GSM, để cung cấp khả năng cho hệ thống WCDMA cú thể cú hai giải phỏp cho giao diện vụ tuyến: Ghộp song cụng phõn chia theo tần số (FDD: Frequency Division Duplex) và ghộp song cụng phõn chia theo thời gian (TDD: Time Division Duplex). Cả hai giao diện này đều sử dụng trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-CDMA). Giải phỏp thứ nhất sẽ được triển khai rộng rói cũn giải phỏp thứ hai sẽ được triển khai cho cỏc ụ nhỏ Micro và Pico.
Giải phỏp FDD sử dụng hai băng tần 5MHz với hai súng mang phõn cỏch nhau 190 MHz: Đường lờn cú băng tần nằm trong dải phổ từ 1920 MHz đến 1980 MHz, đường xuống cú băng tần nằm trong dải phổ từ 2110 MHz đến 2170 MHz. Mặc dự 5 MHz là độ rộng băng danh định, ta cũng cú thể chọn độ rộng băng từ 4,4 MHz đến 5 MHz với nấc tăng là 200 KHz. Việc chọn độ rộng băng đỳng đắn cho phộp ta trỏnh được nhiễu giao thoa nhất là khi khối 5 MHz tiếp theo thuộc nhà khai thỏc khỏc. USIM ME UE NodeB RNC RNC Iub Iur UTRAN MSC /VLR GMSC HLR SGSN GGS N PLMN, PSTN, ISDN... Internet, X25 CN Cỏc mạng ngoài Uu Iu NodeB NodeB NodeB Cu
Hỡnh 2.3: Cấu trỳc cỏc phần tử của mạng UMTS
Giải phỏp TDD sử dụng cú tần số nằm trong dải 1900 đến 1920 MHz và từ 2010 đến 2025 MHz; ở đõy đường lờn và đường xuống sử dụng chung một băng tần.
Nhỡn trờn sơ đồ ta cú thể thấy hệ thống gồm cỏc thành phần chớnh là:
+ Mạng lừi (CN: Core Network): thực hiện cỏc chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi và kết nối số liệu.
+ Mạng truy nhập vụ tuyến (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access network) để thực hiện cỏc chức năng liờn quan đến vụ tuyến.
+ Ngoài ra để hoàn thiện hệ thống cũn cú thiết bị người sử dụng UE (User equipment) thực hiện giao diện người sử dụng với hệ thống.
•Thiết bị di động UE bao gồm:
- ME ( Mobile Equipment: Thiết bị di động): là đầu cuối vụ tuyến được sử dụng cho thụng tin vụ tuyến trờn giao diện Uu.
- USIM ( UMTS Subscriber Identity Module: Modun nhận dạng thuờ bao UMTS ) : Là một thẻ thụng minh để nhận dạng cỏc thuờ bao.
• UTRAN: bao gồm một hay nhiều hệ thống con mạng vụ tuyến (RNS-
Radio Network Subsystem). Một RNS là một mạng con trong UTRAN, gồm một bộ điều khiển mạng vụ tuyến RNC và một hay nhiều nỳt B. Cỏc RNC cú thể được nối với nhau qua giao diện Iur. RNC kết nối với cỏc nỳt B bằng giao diện Iub.
- Node B để chuyển đổi dũng số liệu giữa cỏc giao diện Iub và Uu. Nú thực hiện xử lớ lớp 1 của giao diện vụ tuyến (Mó hoỏ kờnh, đan xen, thớch ứng tốc độ, trải phổ) và tham gia quản lớ tài nguyờn vụ tuyến như điều khiển cụng suất vũng trong. Nỳt B tương đương với BTS trong GSM.
- Bộ điều khiển mạng vụ tuyến (RNC) sở hữu và điều khiển cỏc tài nguyờn vụ tuyến ở trong vựng của mỡnh (Cỏc nỳt B nối với nú). Nú giao diện với CN và kết cuối giao thức điều khiển tài nguyờn vụ tuyến (RRC-Radio Resource Control), giao thức này định nghĩa cỏc bản tin và cỏc thủ tục giữa MS và UTRAN. Nú đúng vai trũ như BSC trong GSM.
- Bộ ghi định vị thường trỳ ( HLR - Home Location Register ): lưu giữ cỏc số liệu cố định của thuờ bao di động trong mạng như USIM, cỏc thụng tin liờn quan tới việc cung cấp cỏc dịch vụ viễn thụng, khụng phụ thuộc vào vị trớ hiện thời của thuờ bao và chứa cỏc thụng tin về thuờ bao như : trạng thỏi cuộc gọi, trạng thỏi chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng…Thường HLR là một mỏy tớnh đứng riờng, khụng cú khả năng chuyển mạch nhưng cú khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuờ bao. Một chức năng con của HLR là nhận dạng trung tõm nhận thực thuờ bao AUC.
- Trung tõm chuyển mạch / Bộ ghi định vị tạm trỳ ( MSC/VLR - Mobile Switching Center / Visitor Location Register ): VLR Là một cơ sở dữ liệu chứa thụng tin về tất cả cỏc MS hiện đang ở vựng phục vụ của MSC. Mỗi MSC cú một VLR, thường thiết kế VLR ngay trong MSC. Ngay cả khi UE lưu động vào một vựng MSC mới. VLR liờn kết với MSC sẽ yờu cầu số liệu về MS từ HLR. Đồng thời HLR sẽ được thụng bỏo rằng MS đang ở vựng MSC nào. Nếu sau đú UE muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ cú tất cả cỏc thụng tin cần thiết để thiết lập một cuộc gọi mà khụng cần hỏi HLR, cú thể coi VLR như một HLR phõn bố. VLR chứa thụng tin chớnh xỏc hơn về vị trớ UE ở vựng MSC. Nhưng khi thuờ bao tắt mỏy hay rời khỏi vựng phục vụ của MSC thỡ cỏc số liệu liờn quan tới nú cũng hết giỏ trị. Vỡ vậy, cú thể gọi VLR là hệ thống lưu giữ “ Hộ khẩu tạm trỳ ” của cỏc thuờ bao vóng lai. MSC thường là một tổng đài điều khiển và quản lý một số RNC. MSC thực hiện cỏc chức năng chuyển mạch chớnh, tạo kết nối và xử lý cuộc gọi đến những thuờ bao của nú, một mặt MSC giao tiếp với RNC và mặt khỏc giao tiếp với mạng ngoài qua GMSC
- Tổng đài di động cổng GMSC (Gateway MSC): Tất cả cỏc cuộc gọi vào cho mạng UMTS sẽ được định tuyến cho tổng đài vụ tuyến cổng GMSC. Nếu một người nào đú ở mạng cố định PSTN muốn thực hiện một cuộc gọi đến một thuờ bao di động của mạng UMTS. Tổng đài tại PSTN sẽ kết nối cuộc gọi này đến GMSC rồi mới kết nối với MSC. GMSC sẽ phải tỡm ra vị trớ của UE cần tỡm. Điều này được thực hiện bằng cỏch hỏi HLR nơi MS đăng ký. HLR sẽ trả lời, khi đú MSC này cú thể định tuyến lại cuộc gọi đến MSC cần thiết. Khi cuộc gọi đến MSC
này, VLR sẽ cho biết chi tiết hơn về vị trớ của MS. Như vậy cú thể nối thụng một cuộc gọi ở mạng UMTS cú sự khỏc biệt giữa thiết bị vật lý và đăng ký thuờ bao.
- Điểm hỗ trợ GPRS cổng GGSN (Gateway GPRS Support Node) : cú chức năng giống như GMSC nhưng liờn quan đến dịch vụ chuyển mạch gúi PS (Packet Switch).
- Điểm hỗ trợ dịch vụ GPRS - SGSN ( Serving GPRS Support Node) :
cú chức năng giống như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho cỏc dịch vụ chuyển mạch gúi.
•Cỏc mạng ngoài cú thể được chia làm hai nhúm :
- Cỏc mạng chuyển mạch kờnh CS ( Circuit Switch ) : cỏc mạng này đảm bảo cỏc kết nối chuyển mạch theo cỏc kờnh giống như cỏc dịch vụ điện thoại. ISDN và PSTN là cỏc thớ dụ về cỏc mạng chuyển mạch kờnh.
- Cỏc mạng chuyển mạch gúi PS (Packet Switch) : cỏc mạng này đảm bảo cỏc kết nối cho cỏc dịch vụ chuyển mạch gúi như Internet chẳng hạn.
•Cỏc giao diện của mạng
- Iu : là giao diện này nối UTRAN với CN giống như giao diện tương ứng của GSM : A (chuyển mạch kờnh) và Gb (chuyển mạch gúi). Giao diện Iu cung cấp cho cỏc nhà khai thỏc khả năng trang bị UTRAN và CN từ cỏc nhà sản xuất khỏc nhau.
- Cu : là giao diện thụng minh nối ME và USIM. Giao diện này tuõn theo một khuụn dạng tiờu chuẩn cho cỏc thẻ thụng minh.
- Iur: giao diện này cho phộp chuyển giao mềm giữa cỏc RNC từ cỏc nhà sản xuất khỏc nhau.
- Iub: giao diện kết nối nỳt B với 1 RNC, UMTS là một hệ thống điện thoại di động đầu tiờn trong đú giao diện của bộ điều khiển và trạm gốc được tiờu chuẩn hoỏ như một giao diện hoàn toàn. Giống như cỏc giao diện khỏc, Iub mở cho phộp động viờn sự cạnh tranh giữa cỏc nhà sản xuất trong lĩnh vực này.
- Uu: là giao diện vụ tuyến của WCDMA. Uu là giao diện mà qua đú UE truy nhập cỏc phần tử cố định của hệ thống và vỡ nú là giao diện mở quan trọng nhất ở UMTS, và chắc chắn sẽ cú nhiều nhà sản xuất UE hơn so với sản xuất cỏc phần tử mạng.