Do tính chất di động của thuê bao di động nên mạng di động phải được tổ chức theo một cấu trúc địa lý nhất định để mạng cĩ thể theo dõi được vị trí của thuê bao.
2.1.2.1. Phân chia theo vùng mạng
Trong một quốc gia cĩ thể cĩ nhiều vùng mạng viễn thơng, việc gọi vào một vùng mạng nào đĩ phải được thực hiện thơng qua tổng đài cổng. Các vùng mạng di động 3G được đại diện bằng tổng đài cổng GMSC hoặc GGSN. Tất cả các cuộc gọi đến một mạng di động từ một mạng khác đều được định tuyến đến GMSC hoặc GGSN. Tổng đài này làm việc như một tổng đài trung kế vào cho mạng 3G. Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi để định tuyến cuộc gọi kết cuối ở trạm di động. GMSC/GGSN cho phép hệ thống định tuyến các cuộc gọi vào từ mạng ngồi đến nơi nhận cuối cùng: các trạm di động bị gọi.
2.1.2.2. Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR và SGSN
Một mạng thơng tin di động được phân chia thành nhiều vùng nhỏ hơn, mỗi vùng nhỏ này được phục vụ bởi một MSC/VLR (hình 2.5a). hay SGSN (hình 2.5b) Ta gọi đây là vùng phục vụ của MSC/VLR hay SGSN.
Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được nối đến MSC đang phục vụ thuê bao di động cần gọi. Ở mỗi vùng phục vụ MSC/VLR thơng tin về thuê bao được ghi lại tạm thời ở VLR. Thơng tin này bao gồm hai loại:
• Thơng tin về đăng ký và các dịch vụ của thuê bao,
• Thơng tin về vị trí của thuê bao (thuê bao đang ở vùng định vị hoặc vùng định tuyến nào). GGSN SGSN 1 UE GGSN SGSN 2 SGSN 2 Vùng ới UE SGSN 1 Mạng thơng tin diđộng (CN) Data của người sử dụng (các gĩi IP) Data của người sử dụng (các gĩi IP) Kết nối logic (truyền tunnel) Kết nối logic (truyền tunnel) Thay đổi vị trí Thiết lập lại kết nối logic
Hình 2.5: Phân chia mạng thành các vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN
2.1.2.3. Phân chia theo vùng định vị và vùng định tuyến
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị: LA (Location Area) (hình 2.6a). Mỗi vùng phục vụ của SGSN được chia thành các vùng định tuyến (RA: Routing Area) (hình 2.6b).
Hình 2.6: Phân chia vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN thành LA và RA
Vùng định vị (hay vùng định tuyến) là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR (hay SGSN) mà ở đĩ một trạm di động cĩ thể chuyển động tự do và khơng cần cập nhật thơng tin về vị trí cho MSC/VLR (hay SGSN) quản lý vị trí này. Cĩ thể nĩi vùng định vị (hay vùng định tuyến) là vị trí cụ thể nhất của trạm di động mà mạng cần biết để định tuyến cho một cuộc gọi đến nĩ. Ở vùng định vị này thơng báo tìm sẽ được phát quảng bá để tìm thuê bao di động bị gọi. Hệ thống cĩ thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị (LAI: Location Area Identity) hay nhận dạng vùng định tuyến (RAI: Routing Area Identity). Vùng định vị (hay vùng định tuyến) cĩ thể bao gồm một số ơ và thuộc một hay nhiều RNC, nhưng chỉ thuộc một MSC (hay một SGSN).
2.1.2.4. Phân chia theo ơ
Vùng định vị hay vùng định tuyến được chia thành một số ơ (hình 2.7).
Ơ là một vùng phủ vơ tuyến được mạng nhận dạng bằng nhận dạng ơ tồn cầu (CGI: Cell Global Identity). Trạm di động nhận dạng ơ bằng mã nhận dạng trạm gốc (BSIC: Base
a) Vùng phục vụ MSC/VLR I MSC1 VLR1 II MSC2 VLR2 III MSC3 VLR3 IV MSC4 VLR4 b) Vùng phục vụ SGSN I SGSN1 II SGSN2 III SGSN3 IV SGSN4
LA1 LA2 LA3
LA6 LA5 LA4 MSC VLR a) Phân chia vùng phục vụ MSC/VLR thành các vùng định vị (LA)
RA1 RA2 RA3
RA6 RA5 RA4 SGSN b) Phân chia vùng phục vụ SGSN thành các vùng định tuyến (RA)
Station Identity Code). Vùng phủ của các ơ thường được mơ phỏng bằng hình lục giác để tiện cho việc tính tốn thiết kế.
Hình 2.7: Phân chia LA và RA
Hình 2.7: Phân chia LA và RA
2.1.2.5. Mẫu ơ
Mẫu ơ cĩ hai kiểu: vơ hướng ngang (omnidirectional) và phân đoạn (sectorized). Các mẫu này được cho trên hình 2.8.
Hình 2.8: Các kiểu mẫu ơ
Ơ vơ hướng ngang (hình 2.8a) nhận được từ phát xạ của một anten cĩ búp sĩng trịn trong mặt ngang (mặt phẳng song song với mặt đất) và búp sĩng cĩ hướng chúc xuống mặt đất trong mặt đứng (mặt phẳng vuơng gĩc với mặt đất). Ơ phân đoạn (hình 2.8b) là ơ nhận được từ phát xạ của ba anten với hướng phát xạ cực đại lệch nhau 1200. Các anten này cĩ búp sĩng dạng nửa số 8 trong mặt ngang và trong mặt đứng búp sĩng của chúng chúc xuống mặt đất. Trong một số trường hợp ơ phân đoạn cĩ thể được tạo ra từ phát xạ của nhiều hơn ba anten. Trong thực tế mẫu ơ cĩ thể rất đa dạng tùy vào địa hình cần phủ sĩng. Tuy nhiên các mẫu ơ như trên hình 2.8 thường được sử dụng để thiết kế cho sơ đồ phủ sĩng chuẩn.
2.1.2.6. Tổng kết phân chia vùng địa lý trong các hệ thống thơng tin di động 3G
Trong các kiến trúc mạng bao gồm cả miền chuyển mạch kênh và miền chuyển mạch gĩi, vùng phục vụ mạng khơng chỉ được phân chia thành các vùng định vị mà cịn được phân chia thành các vùng định tuyến. Các vùng định vị là khái niệm quản lý di động của miền CS kế thừa từ mạng GSM. Các vùng định tuyến là các thực thể của miền PS. Mạng
LA1 LA2 LA3
LA6 LA5 LA4 MSC VLR a) Phân chia vùng các vùng định vị thành các ơ
RA1 RA2 RA3
RA6 RA5 RA4 SGSN b) Phân chia vùng các vùng định vị tuyến thành các ơ 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1
a) ơ vơ hướng b) ơ phân đoạn
β γ
lõi PS sử dụng RA để tìm gọi. Nhận dạng thuê bao P-TMSI (Packet- Temporary Mobile Subsscriber Identity: nhận dạng thuê bao di động gĩi tạm thời) là duy nhất trong một RA.
Trong mạng truy nhập vơ tuyến, RA lại được chia tiếp thành các vùng đăng ký UTRAN (URA: UTRAN Registration Area). Tìm gọi khởi xướng UTRAN sử dụng URA khi kênh báo hiệu đầu cuối đã được thiết lập. URA khơng thể nhìn thấy được ở bên ngồi UTRAN.
Quan hệ giữa các vùng được phân cấp như cho ở hình 2.9 (ơ khơng được thể hiện). LA thuộc 3G MSC và RA thuộc 3G SGSN. URA thuộc RNC. Theo dõi vị trí theo URA và ơ trong UTRAN được thực hiện khi cĩ kết nối RRC (Radio Resource Control: điều khiển tài nguyên vơ tuyến) cho kênh báo hiệu đầu cuối. Nếu khơng cĩ kết nối RRC, 3G SGSN thực hiện tìm gọi và cập nhật thơng tin vị trí được thực hiện theo RA.
Hình 2.9: Các khái niệm phân chia vùng địa lý trong 3G WCDMA UMTS.