UMTS là hệ thống viễn thụng di động toàn cầu của chõu Âu dựa trờn cụng nghệ W-CDMA. Mục đớch của UMTS là cung cấp cho người sử dụng thụng tin cỏ nhõn truy cập vào dải băng rộng để sử dụng cỏc dịch vụ mới. UMTS cung cấp thụng tin cỏ nhõn di động multimedia định hướng. Đồng thời UMTS cung cấp dịch vụ roaming toàn cầu. UMTS được thương mại húa ở Nhật và ở chõu Âu. Ở Nhật, mấu chốt của UMTS là mang lại dung lượng cho thoại. Ở chõu Âu, mấu chốt là tăng yờu cầu của cỏc dịch vụ multimedia và khả năng sử dụng cỏc ứng dụng dữ liệu tốc độ cao.
UMTS kết hợp cỏc cụng nghệ mới với hệ thống và cỏc dịch vụ của GSM hiện tại. ERC đó qui định phổ mới trờn băng tần số 2GHz đối với mặt đất. Phổ này bao gồm:
- Băng tần kộp (1929-1980 MHz + 2110-2170 MHz). - Băng tần đơn (1910-1920 MHz + 2010-2025 MHz).
Dải phổ trờn đó được lựa chọn ở cả Chõu Âu và Nhật Bản. Cũn ở Bắc Mỹ thỡ rất tiếc nú đó được sử dụng cho cỏc hệ thống PCS.
Cú hai chế độ được định nghĩa là FDD và TDD. Cả hai chế độ đều là CDMA băng rộng (W-CDMA) với độ rộng kờnh vụ tuyến là 5 MHz và đó được phỏt triển nhằm sử dụng tối đa hiệu quả và lợi ớch của CDMA.
TD/CDMA được sử dụng trờn băng tần đơn. Lợi ớch của TD/CDMA là khả năng quản lý lưu lượng khụng song cụng (lưu lượng giữa đường lờn và đường xuống khỏc nhau). Bởi TD/CDMA cú đường lờn và đường xuống ở trờn cựng một băng tần chỉ phõn cỏch về mặt thời gian, nờn đối với việc truyền số liệu khụng cõn bằng giữa đường lờn và đường xuống, hiệu quả phổ của TD/CDMA sẽ cao hơn so với W-CDMA (ấn định hai băng tần riờng cho đường lờn và đường xuống). Lấy Internet là một vớ dụ điển hỡnh, rất nhiều thụng tin được tải xuống từ cỏc trang WEB mà rất ớt thụng tin được gửi đi.
Bảng 2.4 Tổng quỏt, từ 2,5G (GPRS/EDGE) phỏt triển lờn UMTS
Thực hiện
Mới
Giao diện vụ tuyến W-CDMA (UE, Node B) Giao diện mạng truy nhập vụ tuyến RAN (Iub (Node B-RNC) và Iur (RNC-RNC))
Giao diện mạng lừi: Iu (MSC-RNC và SGSN-RNC) Điều chỉnh MSC và SGSN cho giao diện Iu
Giữ nguyờn Mạng lừi chuyển mạch kờnh (HLR-AuC) Mạng lừi chuyển mạch gúi (GGSN)
3GPP đó xỏc định con đường phỏt triển của GSM lờn UMTS (W-CDMA) như sau:
Mạng lừi phỏt triển từ GSM-only nhằm hỗ trợ cả GSM, GPRS và cỏc thiết bị W-CDMA mới.
3GPP Release 99: thờm phần vụ tuyến 3G.
3GPP Release 4: thờm chuyển mạch mềm/ cỏc gatewway thoại và lừi chuyển mạch gúi.
3GPP Release 5: cung cấp cỏc dịch vụ multimedia IP (IMS) w/ SIP và QoS. 3GPP Release 6: mạng “All IP”, đang được chuẩn húa.
Release 99
- Phần mạng truy nhập vụ tuyến mới UTRAN (W-CDMA) được thờm cỏc thành phần RNC và BS.
- Việc cú nõng cấp giao diện vụ tuyến hiện cú của GSM lờn EDGE (E-RAN) hay khụng là tuỳ chọn của nhà khai thỏc.
MSC/VLR nõng cấp cú thể xử lý được cho phần vụ tuyến băng rộng.
Để cỏc dịch vụ IN (Information Network) cú thể được cung cấp cho cỏc mạng tạm trỳ của thuờ bao cần triển khai CAMEL.
Kết nối truyền dẫn trong mạng truy nhập vụ tuyến WCDMA dựng ATM nhằm hỗ trợ cỏc loại hỡnh dịch vụ khỏc nhau: cỏc dịch vụ tốc độ khụng đổi cho chuyển mạch kờnh và cỏc dịch vụ cú tốc độ thay đổi đối với chuyển mạch gúi. Cỏc nỳt mạng lừi được chuyển đổi:
- Phần CS (Circuit Switched) phải quản lý cả thuờ bao 2G và 3G, đũi hỏi thay đổi trong MSC/VLR và HLR/AuC/EIR.
- Phần PS (Packet Switched) được nõng cấp từ GPRS, thay đổi ở SGSN là lớn nhất.
Mạng cung cấp cỏc loại dịch vụ 3G và dịch vụ giống với mạng 2,5G, hầu hết cỏc dịch vụ được chuyển sang dạng gúi khi cú nhu cầu. Vớ dụ WAP sẽ chuyển sang dựng chuyển mạch gúi. Dịch vụ dựa trờn vị trớ giỳp truyền dữ liệu gúihiệu quả hơn.
Ưu điểm:
- Tận dụng tối đa hạ tầng GSM/GPRS hiện cú: Cú thể triển khai nhanh chúng, chỉ tiờu của cỏc phần tử mạng rất ổn định.
- Cung cấp cả dịch vụ 2G và 3G, dịch vụ chuyển mạch kờnh và gúi. - Bảo đảm an toàn đầu tư: Thiết bị nõng cấp dần dần tới mạng lừi 3G. Nhược điểm:
- Phức tạp do cú cả hai thành phần CS và PS.
- Phần CS phức tạp do phải phục vụ cả 2G và 3G, khú mở rộng. - Việc quản lý hệ thống sẽ phức tạp.
- Khắc phục: Bước phỏt triển tiếp theo sau 3GPP R99 chỉ ra cỏc xu hướng chung. Đú là tỏch phần kết nối cuộc gọi, phần điều khiển và phần dịch vụ, đồng thời chuyển đổi mạng theo hướng hoàn toàn trờn cơ sở IP.
Release 4
Điểm khỏc biệt chớnh của Release 4 so với Release 99 là mạng lừi phõn bố: MSC được chia thành MSC server và MGW. 3GPP Release 4 tỏch phần kết nối, điều khiển và dịch vụ cho miền chuyển mạch kờnh mạng lừi.
MSC server cú chức năng quản lý di động và điều khiển cuộc gọi, khụng chứa ma trận chuyển mạch, phần tử điều khiển MGW. Cũn Media Gateway (MGW) là phần tử chịu trỏch nhiệm duy trỡ cỏc kết nối và thực hiện chức năng chuyển mạch khi cần.
Thoại chuyển mạch gúi (VoIP): cuộc gúi chuyển mạch kờnh được chuyển sang chuyển mạch gúi trong MGW.
Ưu điểm: khắc phục được một số nhược điểm của Release 99:
- Tỏch riờng phần kết nối cuộc gọi, phần điều khiển và phần dịch vụ cho phần mạng lừi chuyển mạch kờnh.
- Toàn bộ lưu lượng đi qua MGW, được quản lý bằng một MSC Server tỏch rời (nõng cấp từ MSC/VLR).
- Phần CN CS cú thể được tự do mở rộng khi dựng nhiều MGW. - Cho phộp truyền tải lưu lượng hiệu quả hơn nhờ chuyển mạch gúi.
Một cuộc gọi GSM truyền thống sẽ được thay bằng VoIP qua MGW. Phõn hệ đa phương tiện IP (IMS) được thờm vào đỏp ứng cỏc dịch vụ đa phương tiện trờn IP và VoIP.
Nhược điểm:
- Làm thay đổi căn bản phần CS nhưng vẫn cũn cả hai phần CS và PS.
- Vai trũ của CAMEL sẽ thay đổi, phải lập kết nối với phần PS và sẽ trở thành yếu tố đấu nối giữa hạ tầng dịch vụ và mạng.
Đặc điểm của Release 5 là thờm miền IP đa phương tiện trong mạng lừi (IM), hỗ trợ dữ liệu và thoại qua IP, trong đú bổ sung một số phần tử mới:
CSCF: quản lý việc thiết lập duy trỡ và giải phúng cỏc phiờn truyền đa phương tiện với người sử dụng.
MRF: hỗ trợ cỏc chức năng như cuộc gọi nhiều bờn, cuộc gọi hội nghị. Ngoài ra, SGSN và GGSN được cải tiến so với R4 là cú hỗ trợ thoại. MGW vẫn cú chức năng tương tự như R4 và MGW do MGCF điều khiển.
Ưu điểm:
- Tồn tại duy nhất phần chuyển mạch gúi PS.
- Sử dụng hiệu quả và dễ dàng quản lý toàn bộ lưu lượng trờn mạng 3G vỡ đều là IP.
- Cụng nghệ truy nhập vụ tuyến sẽ giảm tầm quan trọng đi.Trong tương lai, cỏc mạng lừi 3G sẽ cú nhiều cụng nghệ truy nhập vụ tuyến khỏc nhau.
Một số vấn đề cần xem xột thờm:
- Cụng nghệ chưa “chớn muồi”, cần chờ tiờu chuẩn và hệ thống ổn định. - Mụi trường thường trỳ ảo (VHE): đỏp ứng yờu cầu hội tụ cỏc mạng di động, cố định và Internet. Cho phộp thuờ bao được cung cấp dịch vụ như đang ở mạng thường trỳ kể cả khi roaming.
- Quản lý chất lượng dịch vụ: do IP là dịch vụ “best effort”. - Bảo mật: IPv6, IP-VPN.
Mở rộng khụng gian địa chỉ: IPv6.
Đặc tớnh kết nối vụ tuyến khỏc hữu tuyến, vớ dụ: BER cao hơn. Tớnh di động đầu cuối.
Release 6
Mục đớch chuẩn húa của 3GPP Release 6 là:
Cung cấp cỏc dịch vụ đa phương tiện IP, pha 2: Nhắn tin IMS và quản lý nhúm.
Hoạt động phối hợp với mạng LAN vụ tuyến.
Phạm vi và định nghĩa đang tiếp tục được tiờu chuẩn hoỏ.