Không giống với giao diện A, ở giao diện Gb mỗi người dùng được cấp phát tài nguyên duy nhất trong suốt thời gian tồn tại cuộc gọi, không quan tâm đến luồng thông tin, Giao diện Gb cho phép nhiều người dùng được ghép trên cùng một tài nguyên vật lý
Báo hiệu GPRS và dữ liệu người dùng có thể được gửi trên cùng tài nguyên vật lý. Tốc độ truy cập với mỗi user thay đổi từ dữ liệu không tới băng thông lớn nhất có thể (TS 4818 700)
Mạng truy cập, kết nối PCU với SGSN được chuẩn hoá ở lớp 2. Nó chạy giao thức frame relay trên lớp 2 và BSSGP, LLC và SNDCP trên những lớp cao. Khi BSSGP header được tạo bởi BSS thì những header lớp trên được tạo bởi MS. Những header này được truyền xuyên qua BSS.
Giới hạn của GPRS, header dịch vụ mạng (layer 2) chứa header của giao thức chuyển mạch (FR – Frame Relay: là một dạng phát dữ liệu packet mà giao diện Gb sử dụng giữa PCU và SGSN) cộng thêm thông tin về kết nối ảo dịch vụ mạng so- called. Quyết định chuyển mạch chỉ dựa trên header FR.
Khi giao thức lớp 1 ở luồng E1, nó có thể thiết lập nhiều thay đổi của kết nối vật lý giữa PCU và SGSN.
Hình 2.3: Những lớp của giao diện Gb 2.3.2 Giao diện Gr giữa SGSN và HLR
Giao diện này được dùng để trao đổi dữ liệu liên quan tới định vị MS và tới quản lý thuê bao. Dịch vụ chính là dịch chuyển dữ liệu gói. SGSN cho HLR biết vị trí của MS. HLR gửi tới SGSN tất cả dữ liệu cần để hỗ trợ dịch vụ tới thuê bao di động
2.3.3 Giao diện Gn và Gp giữa SGSN và GGSN
Những giao diện này hỗ trợ tính di động giữa SGSN và GGSN. Giao diện Gn được dùng khi GGSN và SGSN cùng trong một PLMN. Giao diện Gp được dùng nếu GGSN và SGSN trong nhũng PLMN khác nhau. Giao diện Gn/Gp có một bộ phận mà cho phép SGSNs thông tin tới thuê bao và dữ liệu người dùng, khi thay đổi SGSN
Kết nối trong mạng SGSN và GGSN được định nghĩa cho tới lớp 3. Mạng phát dữ liệu người dùng ở khung GTP ( GPRS Tunnelling Protocol), khung này được gói tiếp thành UDP và IP. IP giúp định tuyến xuyên qua mạng Gn từ đó phát khung GTP giữa một SGSN và một GGSN. DNS cũng sử dụng giao diện này Giao diện Gp là giao diện dựa vào IP giữa SGSN bên trong và GGSNs bên ngoài. Giữa SGSN và GGSN bên ngoài, có Border Gateway (giống như một firewall). Cũng sử dụng giao thức GTP
2.3.4 Giao diện Gc là đường báo hiệu giữa GGSN và HLR
GGSN sử dụng đường báo hiệu không bắt buộc này (Gc) để lấy thông tin định vị (vị trí) và hỗ trợ nhiều dịch vụ cho thuê bao di động, để có thể kích hoạt địa chỉ mạng dữ liệu.
2.3.5 Giao diện Gf giữa SGSN và EIR
Giữa SGSN và EIR là giao diện Gf chức năng là trao đổi dữ liệu, mục đích là để xác minh trạng thái của IMEI nhận được từ MS.
2.3.6 Giao diện Gs giữa MSC/VLR và SGSN
Giao thức này cho phép paging và sự sẵn sàng của trạm khi thực hiện truyền dữ liệu. Khi trạm attach tới mạng GPRS, SGSN theo dõi vùng định tuyến (RA) mà trạm attach. Một RA là một phần LA. Khi trạm (station) được đánh số thì thông tin này là tài nguyên mạng. Khi trạm thực hiện PDP context, SGSN có BTS đang được sử dụng bởi trạm (station)
2.4 Giao thức GPRS
Hình 2.4: Giao thức của GPRS
Chương 3 Công nghệ GSM/EDGE 3.1 Sự khác nhau về kỹ thuật giữa GPRS và EDGE
Kỹ thuật EDGE
EDGE – Enchanced Data rates for GSM Evolution hoặc Enhanced GPRS – EGPRS : là kỹ thuật điện thoại số cho phép tăng tốc độ truyền data và truyền data tin cậy hơn. Được phân loại như chuẩn 2,75G không chính thức, vì tốc độ mạng chậm hơn
EDGE được giới thiệu cho mạng GSM trên khắp thế giới từ năm 2003, bắt đầu ở Bắc Mỹ. GSM/EDGE Radio Access Network (GERAN)
EDGE là giải pháp để tăng tốc độ dữ liệu trên đường vô tuyến GSM. EDGE chỉ giới thiệu một kỹ thuật điều chế mới và mã hoá kênh mới mà có thể phát cả 2 thoại chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh và dịch vụ dữ liệu. Do đó, EDGE là thêm vào GPRS và không thể làm việc một mình. GPRS và EDGE có giao thức khác nhau và cách hoạt động khác nhau trên BSS. Tuy nhiên trên mạng lõi, GPRS và EGPRS cùng chia sẻ những giao thức xử lý gói và cách thức
EDGE không yêu cầu những thay đổi phần cứng hoặc phần mềm trong mạng lõi GSM. Những đơn vị thu phát tương thích với EDGE phải được cài đặt (installed) và BSS cần phải được nâng cấp để hỗ trợ EDGE. Phần cứng đầu cuối di động mới và phần mềm yêu cầu phải giải mã/mã hoá (decode/encode) điều chế mới và phối hợp mã và mang tốc dộ data user cao hơn để triển khai dịch vụ mới
Hình 3.1: EGPRS giới thiệu những thay đổi trên BSS trong mạng GPRS
Bảng 3.1: GPRS và EDGE: So sánh thông tin kỹ thuật (8PSK, 8-phase shift
keying; GMSK, Gaussian minimum shift keying; MSC, Modulation coding scheme)
EDGE có thể phát nhiều bit gấp 3 lần GPRS trong một chu kỳ. Đây là lý do chính cho tốc độ bit EDGE cao hơn. ITU đã định nghĩa 384kbps là giới hạn tốc độ dữ liệu cho dịch vụ để thực hiện chuẩn IMT-2000 trong môi trường không lý tưởng. 384kbps tương ứng với 48kbps trên mỗi khe thời gian, giả sử một đầu cuối có 8 khe thời gian.
Kỹ thuật điều chế
GMSK – Gaussian minimum shift keying là một loại điều chế pha. Kỹ thuật này tương ứng là biều đồ I/Q trong đó I là thực và Q là ảo, mỗi lần phát đi bit 1 hoặc 0 là pha thay đổi với lượng gia số + _ p, mỗi ký tự phát đi tương ứng là một (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để tăng tốc độ bit cao hơn thì phương pháp điều chế phải thay đổi. EDGE tận dụng cấu trúc kênh, bề rộng kênh, mã hoá kênh và những cơ cấu đang tồn tại và tính năng hoạt động của GPRS và HSCSD. Chuẩn điều chế sử dụng trong EDGE là 8PSK (8-Phase Shift Keying)
Hình 3.2: Biều đồ I/Q chỉ ra những ích lợi điều chế của EDGE Coding and modulation scheme (MCS) Speed (kbit/s/slot) Modulation MCS-1 8.80 GMSK MCS-2 11.2 GMSK MCS-3 14.8 GMSK MCS-4 17.6 GMSK MCS-5 22.4 8-PSK MCS-6 29.6 8-PSK MCS-7 44.8 8-PSK MCS-8 54.4 8-PSK MCS-9 59.2 8-PSK
Bảng 3.2: tốc độ và điều chế của MCS-1 tới MCS-9
Phương pháp điều chế 8PSK là phương pháp tuyến tính, một ký tự ánh xạ tới 3 bit liền nhau trong I/Q plane. Do đó, tốc độ dữ liệu tổng tăng lên gấp 3 lần.
Khoảng cách giữa những ký tự khác nhau trong 8PSK ngắn hơn so với GMSK. Khoảng cách ngắn làm tăng rủi ro cho việc phân biệt những ký tự trong máy thu, khi điều kiện thời tiết xấu. Tuy nhiên, những bit thêm vào được dùng để cộng vào mã hiệu chỉnh lỗi, thông tin hiệu chỉnh có thể được lấy lại. Chỉ dưới điệu kiện môi trường xấu GMSK có hiệu quả hơn. Do đó, EDGE coding scheme sử dụng cả GMSK và 8PSK
Thích nghi liên kết
Thích nghi liên kết sử dụng chất lượng liên kết vô tuyến, đo bởi MS trên đường truyền downlink hoặc bởi BTS trên đường truyền uplink, để chọn MCS phù hợp nhất cho việc phát những gói kế tiếp.
3.2 Chuẩn hoá
Hoàn thành chuẩn EDGE: Chuẩn EDGE có thể được chia làm 3 vùng
− Chuẩn hoá những thay đổi lớp vật lý (định nghĩa điều chế và CS)
− Những thay đổi giao thức cho ECSD
− EGPRS
chuẩn EDGE và những tham khảo
BSS của EDGE cung cấp platform để thực hiện kỹ thuật điều chế mới, trong khi NSS của EDGE định nghĩa những thay đổi mạng để thoả mãn lớp vật lý. EDGE cung cấp 2 phase:
− Phase 1: Những dịch vụ chuyển mạch gói đơn khe và đa khe và những dịch vụ chuyển mạch kênh đơn khe và đa khe
− Phase 2: Những dịch vụ thời gian thực thực hiện kỹ thuật điều chế mới mà không bị gộp trong phase 1
Phase 1 được hoàn thành ở R99 của 3GPP
Phase 2 vẫn đang được tiếp tục bởi chuẩn 3GPP, và phạm vi của nó đã được mở rộng trong WCDMA và cung cấp IMS
Hình 3.3: Giao thức của EDGE
3.3 Tương lai của GSM/EDGE là hướng tới WCDMA
Bước phát triển tiếp theo cho hệ thống tế bào GSM/EDGE, gồm nhiều cải tiến về dịch vụ trong miền chuyển mạch gói và tăng liên kết cung cấp dịch vụ trong UMTS/UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network).
Dựa vào kỹ thuật phát tốc độ cao GSM/EDGE kết hợp với những nâng cao tới giao diện liên kết vô tuyến GPRS, GERAN sẽ cung cấp nhiều hỗ trợ tiên tiến cho tất cả chất lượng của nhiều lớp dịch vụ cho UMTS: interactive, background, streaming and conversational. Do đó, phạm vi mới của những ứng dụng, những ứng dụng đa phương tiện IP, sẽ được hỗ trợ đầy đủ.
3. 4 Lợi ích của EGPRS
EGPRS giới thiệu kỹ thuật điều chế mới, cùng với những cải tiến về giao thức vô tuyến, mà cho phép các nhà khai thác sử dụng phổ tần đang tồn tại (800, 900, 1800 và 1900MHz) hiệu quả hơn.
Những cải tiến đơn giản về giao thức đang tồn tại của GSM/GPRS làm cho EDGE chi phí hiệu quả, dễ để triển khai add-on, nâng cấp phần mềm mới trong BSS để cho phép sử dụng những giao thức mới; những đơn vị thu phát mới trong BTS cho phép sử dụng kỹ thuật điều chế mới.
EDGE gấp 3 lần dung lượng của GPRS. Sự tăng dung lượng này cải thiện việc thực thi những ứng dụng đang tồn tại và cho phép những dịch vụ mới như dịch vụ đa phương tiện
Với EDGE, nhà khai thác có thể triển khai những ứng dụng data không dây, gồm đa phương tiện không dây, e-mail, thông tin web và dịch vụ định vị, cho những người tiêu dùng và thương mại. Những thuê bao có thể duyệt internet trên điện thoại di động của họ, trợ giúp kỹ thuật số cá nhân hoặc laptop ở tốc độ giống với máy tính để bàn.
Hình 3.4: Hội tụ nhiều chuẩn khác nhau về EDGE
ECSD : Dịch vụ HSCSD (high-speed circuit – switched data) để truyền data ở chế độ chuyển mạch kênh trên vài khe thời gian được gọi là ECSD (Enhanced circuit- switched data). Hỗ trợ tốc độ GSM hiện tại (2,4kbps, 4,8kbps, 9,6kbps và 14,4kbps) , CSs mới kết hợp với điều chế mới, cho phép tốc độ data :28,8kbps, 32kbps và 43,2kbps trên mỗi khe thời gian. Vì vậy, ECSD hỗ trợ di động đa khe trên 4 khe thời gian có thể đạt tới tốc độ 172,8kbps, ECSD sử dụng sự thích ứng liên kết động để adapt hết khả năng tới những điều kiện vô tuyến
EDGE classic là sự phát triển từ GPRS lên EDGE còn được gọi là EGPRS. EGPRS (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
dựa vào kiến trúc mạng GPRS, tốc độ lên tới 475kbps cho máy thu hỗ trợ Rx trên 8 khe thời gian.
EDGE compact là sự phát triển IS-136 U.S, băng tần số giống như D-AMPS
800MHz
Chương 4 Công nghệ UMTS Release ‘99 4.1 Tổng quan về UMTS (là 3G)
CDMA được dùng trong mạng IMT-2000 3G là WCDMA (Wideband CDMA) và cdma2000.
- WCDMA là đối thủ của cdma2000 và là một trong 2 chuẩn 3G, trải phổ rộng hơn đối với CDMA do đó có thể phát và nhận thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn. - Ở Châu Âu, mạng 3G WCDMA được biết như là UMTS (Universal Mobile Telephony System) là một cái tên khác cho W-CDMA/dịch vụ 3G.
UMTS sử dụng WCDMA, WCDMA như chuẩn phát vô tuyến. Nó có băng thông kênh là 5 MHz, có thể mang 100 cuộc gọi cùng một lúc, hoặc nó có thể mang dữ liệu tới 2 Mbps. Tuy nhiên, với sự tăng cường HSDPA và HSUPA chính là trong những release sau này (R99/R4/R5/R6) của chuẩn, tốc độ phát dữ liệu tăng tới 14,4 Mbps
Hình 4.1: Vùng phủ sóng của UMTS
UMTS cho phép cả 2 chế độ FDD và TDD. Chế độ đầu tiên là FDD là uplink và downlink trên các tần số khác nhau. Không gian giữa chúng là 190MHz cho mạng band 1. Ở TDD uplink và downlink được chia theo thời gian với những trạm cơ sở (base station) và sau đó di động phát lần lượt trên cùng tần số, đặc biệt phù hợp tới nhiều loại ứng dụng khác nhau. Nó cũng thực hiện ở những cell nhỏ. Thời gian bảo vệ được yêu cầu giữa phát và thu. Hệ thống TDD có thể hiệu quả khi sử dụng trong picocell để mang dữ liệu internet.
Tần số: hiện tại có 6 băng sử dụng cho UMTS/WCDMA, tập trung vào UMTS tần số cấp phát trong 2 băng Uplink (1885 – 2025)MHz và Downlink (2110 – 2200) MHz. Bên trong những băng này nhiều sự phân chia đã được dữ trữ cho những ứng dụng khác.
- (1920 – 1980) và (2110 – 2170)MHz FDD (FDD, WCDMA) ghép thành cặp uplink và downlink, băng thông là 5MHz và vạch quét là 200kHz, một nhà khai thác cần 3-4 kênh (2 x 15MHz hoặc 2 x 20MHz) có thể xây dựng mạng tốc độ cao, dung lượng cao
- (1900-1920) và (2010 – 2025) MHz TDD (TDD, TD/CDMA) không được ghép thành cặp, băng thông là 5MHz và vạch quét(raster) là 200kHz. Việc phát và thu không bị tách biệt trong tần số
- (1980-2010) và (2170-2200) MHz Satellite uplink và downlink. Tần số được thiết kế bởi UARFCN, UARFCN = 5 x (frequency in MHz)
UMTS sử dụng WCDMA như một cơ cấu vận chuyển vô tuyến. Điều chế trên đường uplink và downlink là khác nhau. Downlink sử dụng dịch khóa pha cầu phương (QPSK) cho tất cả những kênh vận chuyển. Tuy nhiên, Uplink sử dụng 2 kênh riêng biệt để thực hiện quay vòng của bộ phát ở trạng thái on và off để không gây ra nhiễu trên đường audio, những kênh đôi ( dual channel phase chifl keying) dùng để mã hóa dữ liệu người dùng tới I hoặc đầu vào In-phase tới bộ điều chế DQPSK, và điều khiển dữ liệu đã được mã hóa bằng việc sử dụng mã khác nhau tới đầu vào Q hoặc quadrature tới bộ điều chế.
- cdma2000, chuẩn 3G khác. Nó là một sự nâng cấp cdmaOne. Nó sử dụng trải phổ rộng do đó có thể phát và thu thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn, phát dữ liệu internet nhanh, video, và phát nhạc chất lượng CD. Tuy nhiên, có nhiều phần tử cdma2000 được gọi là cdma20001X, 1X-EV-DV, 1X EV-DO, và cdma2000 3X. Chúng phát dịch vụ 3G khi chiếm dữ một phổ tần nhỏ (1,25 MHz mỗi sóng mang)
Ưu điểm của công nghệ W-CDMA so với GSM:
- Tiêu chuẩn thống nhất toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến. - Có khả năng truyền tải đa phương tiện.
- Thực hiện truyền tải dịch vụ hình ảnh tốc độ thấp cho đến tốc độ cao nhất là 2Mbps.
- Tính bảo mật của cuộc thoại và mức độ hiệu quả khai thác băng tần cao hơn. - Có khả năng chuyển mạch mềm, tích hợp được với mạng NGN.
- Chất lượng thoại được nâng lên và dung lượng mạng tăng lên 4-5 lần so với GSM. - CDMA có cơ chế giúp tiết kiệm năng lượng, giúp tăng thời gian thoại của pin. - Khả năng mở rộng dung lượng của CDMA dễ dàng và chi phí thấp hơn so với GSM.
Các phương thức truyền tin song công giữa MS và BS
Phương thức TDD sử dụng cùng một kênh tần số để mang thông tin theo hai hướng tại các khe thời gian luân phiên.
Truyền song công phân chia theo tần số (FDD – Frequency Division Duplex)
Hướng xuống: Downlink – Hướng thuận: Forward channel Hướng lên: Uplink – Hướng lên: Reverse Channel
Phương thức FDD sử dụng kênh tần số ở hai băng tần khác nhau để mang thông tin theo hai hướng
4.2 Những phần tử mới trong R99
Hình 4.2: Những phần tử mới cho mạng UMTS (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cơ sở hạ tầng GPRS được dùng để phát dịch vụ SMS và WAP tới cả 2 người dùng GSM và UMTS, GPRS là cái cầu giữa 2G và 3G
Một phần của mạng GSM/GPRS vẫn được sử dụng, nhưng một số thành phần mới phải được triển khai cho UMST.s
Thiết bị user (UE): có thể hỗ trợ một hoặc nhiều chuẩn vô tuyến và chứa USIM.
Nó đồng thời là bản sao tới Node B, RNC và CN
Giống như Node B, UE xử lý tín hiệu vô tuyến. Nhiệm vụ tính toán chuyên sâu gồm sửa lỗi, trải phổ và điều chế tín hiệu tiếp tục là khuyếch đại năng lượng.