Chức năng chớnh của Nỳt B là để thực hiện xử lý ở lớp 1 giao diện vụ tuyến (ghộp xen và mó hoỏ kờnh, thớch ứng tốc độ, trải phổ .v.v.). Nú cũng thực hiện một số hoạt động Quản lý tài nguyờn vụ tuyến như là điều khiển cụng suất vũng bờn trong. Về mặt logic nú tương thớch với Trạm gốc GSM.
2.4 Cỏc dịch vụ và ứng dụng UMTS.
2.4.1. Giới thiệu.
Đặc điểm mới nổi bật của UMTS là tốc độ bit người sử dụng cao hơn: cú thể đạt được tốc độ của kết nối chuyển mạch kờnh 384kbps, kết nối chuyển mạch gúi lờn tới 2Mbps. Tốc độ bit dữ liệu cao hơn cung cấp cỏc dịch vụ mới như điện thoại hỡnh, và tải dữ liệu nhanh hơn.
So với GSM và cỏc mạng di động đang tồn tại, UMTS cung cấp cỏc đặc tớnh mới và quan trọng, đú là nú cho phộp thoả thuận cỏc đặc tớnh của một bộ mang vụ tuyến. Cỏc thuộc tớnh định nghĩa đặc trưng của chuyển vận bao gồm: thụng lượng, trễ truyền, và tỷ số lỗi dữ liệu. Là một hệ thống hoàn hảo, UMTS phải hỗ trợ rất nhiều cỏc dịch vụ cú cỏc yờu cầu chất lượng dịch vụ (QoS) khỏc nhau. Hiện tại, ta cũng
khụng dự đoỏn được hết cỏc đặc điểm và cỏch sử dụng của rất nhiều cỏc dịch vụ đú và cũng khú cú thể tối ưu cỏc dịch vụ UMTS thành chỉ một tập hợp cỏc ứng dụng. Cho nờn cỏc bộ mang UMTS phải cú đặc điểm chung, để hỗ trợ cỏc ứng dụng đang tồn tại đồng thời thuận tiện cho việc cho việc phỏt triển cỏc ứng dụng mới. Ngày nay khi mà hầu hết cỏc dịch vụ viễn thụng đều là cỏc ứng dụng Internet hoặc N-ISDN, thỡ rừ ràng cỏc ứng dụng và cỏc dịch vụ này chủ yếu là gọi cỏc thủ tục điều khiển cỏc bộ mang. Phần này khụng nghiờn cứu sõu về cỏc bộ mang, mà sẽ đề cập đến cỏc lớp dịch vụ của UMTS.
2.4.2. Cỏc lớp QoS UMTS.
Cỏc ứng dụng và dịch vụ UMTS được chia thành cỏc nhúm khỏc nhau. Giống như cỏc giao thức chuyển mạch gúi mới, UMTS cố gắng đỏp ứng cỏc yờu cầu QoS từ cỏc ứng dụng hoặc người sử dụng. Trong UMTS, cú 4 lớp lưu lượng được xỏc định:
- Lớp hội thoại (conversational). - Lớp luồng (streaming).
- Lớp tương tỏc (interactive). - Cỏc lớp nền (background).
Cỏc yếu tố phõn biệt giữa cỏc lớp là sự nhạy cảm với trễ của lưu lượng cỏc lớp. Lớp hội thoại dành cho lưu lượng nhạy cảm với trễ nhất, trong khi lưu lượng lớp nền ớt nhạy cảm với trễ nhất.
2.4.2.1 Lớp hội thoại.
Ứng dụng được biết đến nhiều nhất của lớp này là dịch vụ thoại trờn bộ mang chuyển mạch kờnh. Kết hợp với Internet và multimedia cú cỏc ứng dụng mới như: thoại qua giao thức Internet ( Voice Over IP), và điện thoại hỡnh (Video Telephony). Cỏc dịch vụ này được thực hiện là cỏc cuộc hội thoại thời gian thực cú đặc điểm sau: trễ giữa cỏc đầu cuối thấp (được xỏc định bằng cỏc thử nghiệm phự hợp với khả năng cảm nhận õm thanh và hỡnh ảnh của con người, nhỏ hơn 400ms), lưu lượng là đối xứng hoặc gần như đối xứng.
• Dịch vụ thoại đa tốc độ thớch nghi (AMR).
UMTS sử dụng bộ mó hoỏ và giải mó thoại theo cụng nghệ đa tốc độ thớch nghi AMR. Bộ mó hoỏ thoại AMR cú cỏc đặc điểm sau:
- Là một bộ mó hoỏ/giải mó thoại tớch hợp đơn với 8 tốc độ nguồn: 12.2 (GSM- EFR), 10.2, 7.95, 7.40(IS-641), 5.90, 5.15 và 4.75 kbps.
- Bộ mó hoỏ AMR hoạt động với khung thoại 20ms tương ứng với 160 mẫu với tần số lấy mẫu là 8000 mẫu/s. Sơ đồ mó hoỏ cho chế độ mó hoỏ đa tốc độ được gọi là Bộ mó hoỏ dự đoỏn tuyến tớnh được kớch thớch bởi mó đại số (ACELP).
- Tốc độ bit AMR cú thể điều khiển bởi mạng truy nhập vụ tuyến tuỳ thuộc vào tải trờn giao diện vụ tuyến và chất lượng của kết nối thoại. Khi tải mạng ở mức cao , đặc biệt là trong giờ bận, cú thể sử dụng tốc độ bit AMR thấp hơn để yờu cầu dung lượng cao hơn trong khi chất lượng thoại giảm đi rất ớt. Cũng tương tự , khi MS chạy ra ngoài vựng phủ súng của cell và đang sử dụng sử dụng cụng suất phỏt lớn nhất của nú, thỡ sử dụng tốc độ bit AMR thấp hơn để mở rộng vựng phủ của cell. Với bộ mó hoỏ thoại AMR cú thể đạt được sự điều hoà giữa dung lượng vựng phủ của mạng và chất lượng của thoại tuỳ theo cỏc yờu cầu của nhà điều hành.
• Điện thoại hỡnh.
Dịch vụ này cú yờu cầu trễ tương tự như dịch vụ thoại. Nhưng do đặc điểm của nộn video, yờu cầu BER nghiờm ngặt hơn thoại. UMTS đó chỉ ra cỏc đặc tớnh trong ITU-T Rec. H.324M sử dụng cho điện thoại hỡnh trong cỏc kết nối chuyển mạch kờnh và giao thức khởi tạo phiờn (SIP) để hỗ trợ cỏc ứng dụng đa phương tiện IP bao gồm dịch vụ điện thoại hỡnh.
2.4.2.2 Lớp luồng.
Luồng đa phương tiện là một kỹ thuật chuyển dữ liệu nhờ đú dữ liệu được được xử lý như là một luồng liờn tục và đều đặn. Nhờ cú cụng nghệ streaming, người sử dụng cú thể truy cập nhanh để tải nhanh chúng cỏc file đa phương tiện cỏc trỡnh duyệt cú thể bắt đầu hiển thị dữ liệu trước khi toàn bộ file được truyền hết.
Cỏc ứng dụng streaming thường rất khụng đối xứng, cho nờn phải chịu nhiều trễ hơn là cỏc dịch vụ hội thoại đối xứng. Điều này cú nghĩa là chỳng phải chịu nhiều jitter hơn trong truyền dẫn.
Cỏc ứng dụng được chia thành 2 phạm vi mục đớch khỏc nhau: Quảng bỏ web, luồng hỡnh ảnh theo yờu cầu. Cỏc nhà cung cấp dịch vụ quảng web thường hướng mục tiờu đến đụng đảo khỏch hàng mà được kết nối với một mỏy chủ phương tiện truyền được tối ưu húa hiệu suất thụng qua Internet. Cỏc dịch vụ luồng video theo yờu cầu thường sử dụng cho cỏc cụng ty lớn mong muốn lưu trữ cỏc video clip hoặc cỏc bàigiảng vào một mỏy chủ được kết nối với một mạng intranet nội bộ băng thụng cao hơn.
2.4.2.3 Lớp tương tỏc.
Khi người sử dụng đầu cuối online để yờu cầu dữ liệu từ cỏc thiết bị từ xa (mỏy chủ), thỡ lớp tương tỏc được sử dụng. Lưu lượng tương tỏc là một mụ hỡnh giao tiếp dữ liệu khỏc mà được đặc trưng bởi mẫu đỏp ứng yờu cầu của người sử dụng đầu cuối, thời gian trễ round-trip, và tớnh trong suốt khi vận chuyển (với tốc độ lỗi bit thấp). Một ứng dụng quan trọng của lớp này là Computer game sử dụng cụng nghệ J2ME.
2.4.2.4 Lớp nền.
Lưu lượng dữ liệu của cỏc ứng dụng như là Email, dịch vụ nhắn tin ngắn SMS, dịch vụ nhắn tin đa phương tiện MMS (MMS là một sự mở rộng hoàn hảo của SMS) tải về cơ sở dữ liệu, nhận cỏc bản ghi đo đạc cú thể sử dụng lớp nền vỡ cỏc ứng dụng này khụng đũi hỏi cỏc hành động tức thỡ. Lưu lượng nền cú cỏc đặc điểm sau: điểm đớch khụng mong chờ dữ liệu trong một thời gian nhất định, cho nờn ớt nhiều khụng nhạy cảm với thời gian phõn phỏt dữ liệu; nội dung cỏc gúi khụng nhất thiết phải chuyển một cỏch hoàn toàn trong suốt; dữ liệu bờn thu khụng cú lỗi.
Ngoài ra, trong WCDMA cũn cú cỏc dịch vụ và ứng dụng dựa vào vị trớ: Dịch vụ định vị dựa vào vựng phủ súng của cell; sự khỏc nhau về thời gian đó quan sỏt; cỏc dịch vụ cú hỗ trợ của hệ thống định vị toàn cầu (GPS).
2.4.3. Khả năng hỗ trợ dịch vụ của cỏc lớp đầu cuối.
Trong WCDMA, cỏc thiết bị đầu cuối phải thụng bỏo trờn kết nối đó thiết lập cho mạng một tập hợp cỏc thụng số cho biết tớnh tương thớch của phần truy nhập vụ tuyến với cỏc thiết bị đầu cuối đặc biệt. Khả năng cú thể là tốc độ dữ liệu người sử
dụng lớn nhất mà cấu hỡnh vụ tuyến hỗ trợ một cỏch độc lập trờn cả đường lờn và đường xuống. 3GPP đó chỉ ra khả năng truy nhập vụ tuyến của thiết bị đầu cuối, một số tham khảo sau đõy đó được 3GPP chuẩn hoỏ cho Release’99 như sau:
•Lớp 32 kbps : Lớp này cung cấp cỏc dịch vụ thoại cơ bản, bao gồm thoại AMR, và
dữ liệu tốc độ hạn chế lờn tới 32 kbps.
•Lớp 64 kbps: Lớp này cung cấp dịch vụ thoại và số liệu bao gồm cả dữ liệu và thoại
AMR đồng thời.
•Lớp 128 kbps: Lớp này cú khả năng trờn giao diện vụ tuyến để cung cấp cỏc dịch vụ
chẳng hạn như điện thoại hỡnh và cỏc dịch vụ dữ liệu khỏc nhau.
•Lớp 384 kbps: Lớp này là lớp tăng cường cho lớp 128 kbps và cú chức năng đa mó
với mục đớch hỗ trợ cỏc phương thức dữ liệu gúi tiờn tiến.
•Lớp 768 kbps: được định nghĩa là một bước trung gian giữa lớp 384 kbps và lớp 2
Mbps.
•Lớp 2 Mbps: Lớp này là tầng cao nhất của lớp chất lượng dữ liệu cao, chỉ được định
nghĩa cho đường xuống.
Cỏc lớp được xỏc định theo quy luật cỏc lớp cao hơn cú tất cả cỏc khả năng của lớp thấp hơn. Trong WCDMA Release 5 đưa ra khả năng Truy cập dữ liệu gúi đường xuống tốc độ cao HSDPA, khả năng tốc độ của thiết bị đầu cuối cú thể lờn tới 10Mbps.
2.4. Tổng kết về cụng nghệ truy nhập vụ tuyến WCDMA trong hệ thống UMTS
WCDMA là cụng nghệ đa truy nhập phõn chia theo mó băng rộng sử dụng cho phần giao diện vụ tuyến cho hệ thống thụng tin di động thế hệ 3 UMTS. Cỏc thụng số nổi bật đặc trưng cho WCDMA như sau:
•WCDMA là hệ thống đa truy nhập phõn chia theo mó trải phổ dóy trực tiếp băng rộng DS-CDMA, nghĩa là cỏc bit thụng tin được trải ra trong một băng tần rộng bằng cỏch nhõn dữ liệu người dựng với cỏc bit giả ngẫu nhiờn (gọi là chip), cỏc bit này xuất phỏt từ cỏc mó trải phổ CDMA. Để hỗ trợ tốc độ bit cao (lờn tới 2Mbps), cần sử dụng cỏc kết nối đa mó và hệ số trải phổ khỏc nhau.
•WCDMA cú tốc độ chip là 3.84 Mcps dẫn đến băng thụng của súng mang xấp xỉ 5MHz, nờn được gọi là hệ thống băng rộng. Cũn cỏc hệ thống DS-CDMA với băng tần khoảng 1 MHz như IS-95, thường được gọi là hệ thống CDMA băng hẹp. Băng thụng rộng của súng mang WCDMA hỗ trợ cỏc tốc độ dữ liệu cao của người dựng và đem lại những lợi ớch hiệu suất xỏc định, như là tăng khả năng phõn tập đa đường. Cỏc nhà vận hành mạng cú thể sử dụng nhiều súng mang 5MHz để tăng dung lượng, cú thể bằng cỏch sử dụng cỏc lớp tế bào phõn cấp. Khoảng cỏch giữa cỏc súng mang thực tế cú thể được chọn là lưới 200KHz trong khoảng 4.4 – 5Mhz tuỳ thuộc vào nhiễu giữa cỏc súng mang.
•WCDMA hỗ trợ tốt cỏc tốc độ dữ liệu người dựng khỏc nhau hay núi cỏch khỏc là hỗ trợ tốt đặc tớnh băng thụng theo yờu cầu (BoD). Mỗi người sử dụng được cấp cỏc khung cú độ rộng 10ms, trong khi tốc độ người sử dụng được giữ khụng đổi. Tuy nhiờn dung lượng người sử dụng cú thể thay đổi giữa cỏc khung. Việc cấp phỏt nhanh dung lượng vụ tuyến thụng thường sẽ được điều khiển bởi mạng để đạt được thụng lượng tối ưu cho cỏc dịch vụ dữ liệu gúi.
•WCDMA hỗ trợ mụ hỡnh hoạt động cơ bản: Chế độ song cụng phõn chia theo tần số FDD và song cụng phõn chia theo thời gian TDD (Time Division Duplex). Trong
chế độ FDD, cỏc tần số súng mang 5MHz khỏc nhau sẽ được sử dụng cho đường lờn và đường xuống, trong khi ở chế đố TDD, chỉ cú 1 súng mang 5MHz được sử dụng bằng cỏch chia sẻ miền thời gian cho cỏc đường lờn và đường xuống.
•WCDMA hỗ trợ hoạt động của cỏc trạm gốc dị bộ, khỏc với hệ thống đồng bộ IS- 95, nờn khụng cần chuẩn thời gian toàn cầu ,như là GPS, Việc triển khai cỏc trạm gốc micro và trạm gốc indoor sẽ dễ dàng hơn khi nhận tớn hiệu mà khụng cần GPS.
•WCDMA ỏp dụng kỹ thuật tỏch súng kết hợp trờn cả đường lờn và đường xuống dựa vào việc sử dụng kờnh hoa tiờu. Mặc dự được sử dụng trờn đường xuống IS-95, nhưng việc sử dụng tỏch súng kết hợp trờn đường lờn trong hệ thống WCDMA là mới, cú khả năng tăng tổng thể dung lượng và vựng phủ súng của đường lờn.
•Giao diện vụ tuyến WCDMA được xõy dựng một cỏch khộo lộo theo cỏch của cỏc bộ thu CDMA tiờn tiến, như là khả năng tỏch súng nhiều người dựng và cỏc anten thớch ứng thụng minh, cú thể được triển khai bởi cỏc nhà điều khiển mạng như là một hệ thống được chọn lựa để tăng dung lượng và vựng phủ súng. Trong hầu hết cỏc hệ thống thế hệ 2, khụng cú cỏc điều khoản cho cỏc khỏi niệm bộ thu này, cú nghĩa là chỳng khụng cú khả năng ứng dụng hoặc khụng thể ỏp dụng một cỏch bắt buộc với việc tăng hiệu suất một cỏch hạn chế.
WCDMA được thiết kế để giao tiếp với GSM. Vỡ thế, sự chuyển giao giữa GSM và WCDMA được hỗ trợ để cải tiến vựng phủ súng của GSM bằng cỏch sử dụng WCDMA.
Bảng 2- Túm tắt cỏc thụng số chớnh của WCDMA
Phương thức đa truy nhập DS-CDMA
Phương thức song cụng FDD/TDD
Việc đồng bộ trạm gốc Hoạt động khụng đồng bộ
Tốc độ chip 3,84Mcps
Chiều dài khung 10ms
Ghộp cỏc dịch vụ Nhiều dịch vụ với yờu cầu chất lượng khỏc