a. Mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA
4.2. TIẾN TRÌNH TRIỂN KHAI LÊN 4G TỪ 2.5G CỦA MẠNG MOBIFONE
Để có thể đƣa ra đƣợc các bƣớc phát triển theo mỗi giai đoạn, chúng ta cần xem xét xu hƣớng phát triển mạng 3G trong tƣơng lai. Phiên bản 3GPP R5 đã hƣớng tới việc phát triển một mạng toàn IP. Các bƣớc chuyển đổi cho các nhà khai thác GSM ở nƣớc ta hiện nay là triển khai mạng lõi dữ liệu gói GPRS (IP) rồi mới đến WCDMA sẽ là phƣơng án phù hợp nhất với một điều kiện duy nhất là mạng lõi IP của GPRS phải đƣợc sử dụng làm cơ sở cho mạng lõi của mạng 3G WCDMA. Để tiến lên 4G, có thể chia thành 5 giai đoạn. Giai đoạn đầu kết hợp GSM với GPRS, giai đoạn thứ hai thiết lập mạng UMTS, giai đoạn ba chuyển sang mạng lõi cơ sở IP, giai đoạn là mạng cơ sở IP, và cuối cùng là triển khai mạng 4G. Các bƣớc chi tiết đƣợc giới thiệu nhƣ sau:
Giai đoạn 1: Kết hợp GPRS vào mạng GSM
Giai đoạn này dự kiến hoàn thành trong năm 2006. Thực chất vấn đề ở đây là chủ yếu nhằm vào việc chuẩn bị một mạng lõi IP cho 3G trong tƣơng lai gần với hai nút mạng cho dịch vụ dữ liệu gói là GGSN và SGSN. GGSN đƣợc kết nối với mạng GSM đang có qua SGSN và PCU (Packet Control Unit). PCU đƣợc lắp đặt phía BSC với mục đích bổ
74
sung chức năng điều khiển gói cho BSC trong quá trình khai thác dịch vụ GPRS.
Cấu trúc mạng GPRS đƣợc xây dựng trên nền của hệ thống GSM hiện tại. Hệ thống mạng truy cập của GSM đƣợc giữ nguyên mà chỉ cần nâng cấp phần mềm. Cụ thể BTS, BSC phải đƣợc nâng cấp phần mềm, MS phải có chức năng GPRS, HLR/VLR, AuC và EIR cũng cần đƣợc nâng cấp phần mềm để quản lý dịch vụ dữ liệu. Phân hệ mạng lõi đƣợc bổ sung thêm phần chuyển mạch gói với hai nút chính: Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS(SGSN) và nút hỗ trợ cổng GPRS(GGSN). Bằng cách này, với nâng cấp không đáng kể, hệ thống có thể cung cấp dịch vụ dữ liệu gói cho thuê bao di động rất thích hợp với các dịch vụ dữ liệu không đối xứng. Giai đoạn này chủ yếu nhằm vào việc chuẩn bị một mạng lõi IP cho 3G trong tƣơng lai gần với hai nút mạng cho dịch vụ dữ liệu gói là GGSN và SGSN.
Chức năng định tuyến chính đƣợc thực hiện thực hiện thông qua các điểm hỗ trợ, bao gồm: GGSN và SGSN. Bên cạnh đó có một mạng backbone để nối các điểm GGSN và
SGSN với nhau, và một cổng biên giới để kết nối với các mạng PLMN khác. Ngoài ra còn có server quản lý tên miền để phục vụ cho mục đích biên dịch địa chỉ.
Hình 4.2: Cấu trúc mạng GSM-GPRS
Để tăng tốc độ trên giao diện vô tuyến, EDGE thay thế phƣơng thức điều chế GMK của GSM (1bit/ symbol) bằng điều chế 8-PSK, tƣơng ứng với 3bit/symbol. Tốc độ symbol của một kênh vật lý trong EDGE là 271 kbit/s, tức là 69,2 kbp/khe thời gian, gấp 3 lần so với tốc độ 22,8 kbit/s /khe thời gian nếu dùng GSMK.
75
liệu gói với tốc độ từ 11,2 kbit/s đến 69,2 kbit/s cho một khe thời gian. Ngoài ra, EDGE còn hỗ trợ phƣơng thức sử dụng nhiều khe thời gian để tăng tốc độ truyền gói lên 554 kbit/s.
Việc triển khai EDGE trong các hệ thống GSM đòi hỏi phải nâng cấp hạ tầng vô tuyến, còn phần core network sẽ không có nhiều thay đổi vì các node của GPRS, SGSN, GGSN đều ít nhiều độc lập với tốc độ truyền dữ liệu. Đối với các giao thức truyền trong suốt, EDGE sẽ thực hịên cơ chế tƣơng tích kết nối (lin adaptation) để thay đổi các phƣơng thức mã hoá và điều chế nhằm cung cấp các khe thời gian có chất lƣợng đáp ứng các yêu cầu về tốc độ bit và BER.
Giai đoạn hai: Triển khai mạng UMTS
Trong giai đoạn này, bên cạnh việc sử dụng các BTS GSM sẵn có, các trạm mới triển khai là các Node B (Node B Universal BTS), đƣợc kết nối với mạng di động qua các RNC (Radio Network Controler). Các RNC có thể nối trực tiếp với SGSN hoặc nối với MSC. Lúc này MSC và SGSN đƣợc thay đổi cho mục đích thích ứng với mạng UMTS nên gọi là MSCu và SGSNu. Những thay đổi này là cần thiết để từng bƣớc xoá bỏ mạng GSM thế hệ hai, phát triển lên mạng 3G. Các Node B là các trạm thu phát gốc chung (Node B Universal BTS) tích hợp đầu tƣ về từ các site GSM đang tồn tại (tầng vĩ mô, M-Cell, InCell). Chúng rất linh hoạt để sử dụng lại/ triển khai các site đang tồn tại.
76
Giai đoạn 3: mạng lõi cơ sở IP
Trong giai đoạn này, Mobifone sẽ tập trung cho việc phát triển mạng lõi thông qua việc xây dựng một mạng lõi IP có tốc độ cao, sử dụng những công nghệ tiên tiến. Song song với quá trình này, Mobifone sẽ nâng cấp MSC Server, MGW. MGW sẽ đƣợc nâng cấp lên để đảm bảo có những tính năng:
Giao diện Gigabit Ethernet cho kết nối với mạng lõi IP.
Chức năng nén tín hiệu thoại GSM, có khả năng chuyển đổi mã tín hiệu PCM sang IP và ngƣợc lại.
Để đáp ứng việc phát triển thoại và dữ liệu, Mobifone tiến hành đồng thời việc nâng cấp MSC Server và MGW cùng với việc mở rộng dung lƣợng của chúng. Giai đoạn này dự kiến đƣợc thực hiện từ năm 2007 với khả năng đáp ứng đƣợc 4 triệu thuê bao GSM và 1 triệu thuê bao 3G.
Hình 4.4: Mạng lõi cơ sở IP
Giai đoạn 4: Mạng cơ sở IP và triển khai mạng 3,5G
Trên cơ sở mạng lõi IP và mạng 3G đã đƣợc xây dựng, Mobifone sẽ tập trung phát triển dịch vụ 3G cung cấp cho khách hàng. Điều này đƣợc thực hiện thông qua việc phát triển lên IMS và 3,5G cho toàn mạng. Cấu trúc mạng IMS trên nền tảng IP core sẽ đảm bảo đƣợc việc cung cấp các dịch vụ đa phƣơng tiện trong tƣơng lai cho khách hàng. Đây là quá trình chuyển dịch mạng di động sang hƣớng IP trên cơ sở một nền tảng dịch vụ IP linh động của IMS.
77
đối với mạng truy nhập vô tuyến. Với các công nghệ HSDPA và HSUPA cho phép cải thiện đáng kể tốc độ dữ liệu tới ngƣời sử dụng. Đây là nền tảng và là bƣớc chuẩn bị cho việc phát triển tiếp theo lên mạng 4G của Mobifone. Mô hình cấu trúc mạng đƣợc thể hiện trên hình 4.5.
Hình 4.5: Mô hình mạng 3,5G Mobifone
Các khía cạnh kỹ thuật thực hiện trong nội dung HSDPA bao gồm: Phát kênh chia sẻ
Điều chế và mã hóa thích ứng Kỹ thuật phát đa mã
Yêu cầu lặp lại tự động nhanh HARQ.
Để nâng cấp từ công nghệ WCDMA lên HSDPA, thì cần phải thay đổi phần cứng và phần mềm của RNC, Node B (BS), và UE. Sự thay đổi chính đó là ở lớp điều khiển truy nhập môi trƣờng (MAC: Medium Access Control), Node B có thêm MAC-hs để điều khiển tài nguyên của kênh HS-DSCH. Node B cũng đƣợc cải tiến để có thể liên tục giám sát chất lƣợng tín hiệu nhờ nhận đƣợc các bản tin về chất lƣợng kênh hiện thời, cho phép kích hoạt giao thức HARQ từ lớp vật lý, giúp cho các quá trình phát lại nhanh hơn. Lớp điều khiển truy nhập môi trƣờng (MAC-Medium Access Control) đƣợc đặt tại Node B, do đó cho phép truy nhập nhanh hơn tới các giá trị đo lƣờng tuyến kết nối, lập lịch gói hiệu quả hơn và nhanh hơn, cũng nhƣ điều khiển chất lƣợng chặt chẽ hơn. Bằng cách sử dụng kỹ thuật mã hóa Turbo tốc độ thay đổi, điều chế 16QAM, cũng nhƣ hoạt động đa mã mở rộng, kênh HS-DSCH hỗ trợ tốc độ dữ liệu đỉnh từ 120Kbps tới hơn 10 Mbps.
78
Hình 4.6: Thay đổi ở RNC và Node B
HSUPA sử dụng các kỹ thuật, công nghệ của HSDPA nhƣng đƣợc áp dụng cho kênh đƣờng lên.
Giai đoạn 5: Triển khai mạng 4G
Hình 4.7: Mô hình cấu trúc mạng 4G Mobifone
Sau giai đoạn 4, thì mạng đã có dựa trên nền IP, có tốc độ khá cao. Trong giai đoạn 5 này chúng ta cần nâng cấp giao diện vô tuyến, nâng cấp mạng thâm nhập vô tuyến, thiết bị đầu cuối, để nó có tính linh hoạt trong quá trình giao tiếp với nhau. Ngoài ra, thay thế dần IPv4 thành IPv6. Đƣa ra một số giao thức chuẩn cho các mạng để dễ dàng trong việc tích hợp các mạng với nhau. Với cấu trúc này, thì Mobifone có thể cung
79
cấp đƣợc nhiều loại hình dịch vụ khác nhau, có tốc độ cao, chất lƣợng tốt. Lúc này, mạng có thể tích hợp đƣợc với nhiều mạng khác nhau nhƣ WiMAX, WLAN,…