WCDMA là một tiờu chuẩn thụng tin di động 3G của IMT-2000 được phỏt triển chủ yếu ở Chõu Âu với mục đớch cho phộp cỏc mạng cung cấp khả năng chuyển vựng toàn cầu và để hỗ trợ nhiều dịch vụ thoại, dịch vụ đa phương tiện. Cỏc mạng WCDMA được xõy dựng dựa trờn cơ sở mạng GSM, tận dụng cơ sở hạ tầng sẵn cú của cỏc nhà khai thỏc mạng GSM. Quỏ trỡnh phỏt triển từ GSM lờn WCDMA qua cỏc giai đoạn trung gian, cú thể được túm tắt trong sơ đồ sau đõy:
Hỡnh 2.5 Quỏ trỡnh phỏt triển lờn 3G theo nhỏnh sử dụng cụng nghệ WCDMA
- GPRS: GPRS cung cấp cỏc kết nối số liệu chuyển mạch gúi với tốc độ truyền lờn tới 171,2Kbps (tốc độ số liệu đỉnh) và hỗ trợ giao thức Internet TCP/IP và X25, nhờ vậy tăng cường đỏng kể cỏc dịch vụ số liệu của GSM.
Cụng việc tớch hợp GPRS vào mạng GSM hiện tại là một quỏ trỡnh đơn giản. Một phần cỏc khe trờn giao diện vụ tuyến dành cho GPRS, cho phộp ghộp kờnh số liệu gúi được lập lịch trỡnh trước đối với một số trạm di động. Cũn mạng lừi GSM được tạo thành từ cỏc kết nối chuyển mạch kờnh được mở rộng bằng cỏch thờm vào cỏc nỳt chuyển mạch số liệu Gateway mới, được gọi là GGSN và SGSN. GPRS là một giải phỏp đó được chuẩn hoỏ hoàn toàn với cỏc giao diện mở rộng và cú thể chuyển thẳng lờn 3G về cấu trỳc mạng lừi.
- EDGE: Hệ thống 2,5G tiếp theo đối với GSM là EDGE. EDGE ỏp
dụng phương phỏp điều chế 8PSK, điều này làm tăng tốc độ của GSM lờn 3 lần. EDGE là lý tưởng đối với phỏt triển GSM, nú chỉ cần nõng cấp phần mềm ở trạm gốc. Nếu EDGE được kết hợp cựng với GPRS thỡ khi đú được gọi là EGPRS. Tốc độ tối đa đối với EGPRS khi sử dụng cả 8 khe thời gian là 384kbps.
- WCDMA: WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là
một cụng nghệ truy nhập vụ tuyến được phỏt triển mạnh ở Chõu Âu. Hệ thống này hoạt động ở chế độ FDD & TDD và dựa trờn kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS- Direct Sequence Spectrum) sử dụng tốc độ chip
3,84Mcps bờn trong băng tần 5MHz. WCDMA hỗ trợ trọn vẹn cả dịch vụ chuyển mạch kờnh và chuyển mạch gúi tốc độ cao và đảm bảo sự hoạt động đồng thời cỏc dịch vụ hỗn hợp với chế độ gúi hoạt động ở mức hiệu quả cao nhất. Hơn nữa WCDMA cú thể hỗ trợ cỏc tốc độ số liệu khỏc nhau, dựa trờn thủ tục điều chỉnh tốc độ.
2.2.2.2 Hướng phỏt triển lờn 3G sử dụng cụng nghệ CDMA 2000.
Hệ thống CDMA 2000 gồm một số nhỏnh hoặc giai đoạn phỏt triển khỏc nhau để hỗ trợ cỏc dịch vụ phụ được tăng cường. Núi chung CDMA 2000 là một cỏch tiếp cận đa súng mang cho cỏc súng cú độ rộng n lần 1,25MHz hoạt động ở chế độ FDD. Nhưng cụng việc chuẩn hoỏ tập trung vào giải phỏp một súng mang đơn 1,25MHz (1x) với tốc độ chip gần giống IS-95. CDMA 2000 được phỏt triển từ cỏc mạng IS-95 của hệ thống thụng tin di động 2G, cú thể mụ tả quỏ trỡnh phỏt triển trong hỡnh vẽ sau:
Hỡnh 2.6. Quỏ trỡnh phỏt triển lờn 3G theo nhỏnh CDMA 2000.
- IS-95B: IS-95B hay CDMA One được coi là cụng nghệ thụng tin di động 2,5G thuộc nhỏnh phỏt triển CDMA 2000, là một tiờu chuẩn khỏ linh hoạt cho phộp cung cấp dịch vụ số liệu tốc độ lờn đến 115Kbps
- CDMA 2000 1xRTT: Giai đoạn đầu của CDMA2000 được gọi là
1xRTT hay chỉ là 1xEV-DO, được thiết kế nhằm cải thiện dung lượng thoại của IS-95B và để hỗ trợ khả năng truyền số liệu ở tốc độ đỉnh lờn tới 307,2Kbps. Tuy nhiờn, cỏc thiết bị đầu cuối thương mại của 1x mới chỉ cho phộp tốc độ số liệu đỉnh lờn tới 153,6kbps.
-CDMA 2000 1xEV-DO: 1xEV-DO được hỡnh thành từ cụng nghệ HDR (High Data Rate) của Qualcomm và được chấp nhận với tờn này như là một tiờu chuẩn thụng tin di động 3G vào thỏng 8 năm 2001 và bỏo hiệu cho sự phỏt triển của giải phỏp đơn súng mang đối với truyền số liệu gúi riờng biệt.
Nguyờn lý cơ bản của hệ thống này là chia cỏc dịch vụ thoại và dịch vụ số liệu tốc độ cao vào cỏc súng mang khỏc nhau. 1xEV-DO cú thể được xem như một mạng số liệu “xếp chồng”, yờu cầu một súng mang riờng. Để tiến hành cỏc cuộc gọi vừa cú thoại, vừa cú số liệu trờn cấu trỳc “xếp chồng” này cần cú cỏc thiết bị hoạt động ở 2 chế độ 1x và 1xEV-DO.
- CDMA 2000 1xEV-DV: Trong cụng nghệ 1xEV-DO cú sự dư thừa
về tài nguyờn do sự phõn biệt cố định tài nguyờn dành cho thoại và tài nguyờn dành cho số liệu. Do đú CDG (nhúm phỏt triển CDMA) khởi đầu pha thứ ba của CDMA 2000 bằng cỏc đưa cỏc dịch vụ thoại và số liệu quay về chỉ dựng một súng mang 1,25MHz và tiếp tục duy trỡ sự tương thớch ngược với 1xRTT. Tốc độ số liệu cực đại của người sử dụng lờn tới 3,1Mbps tương ứng với kớch thước gúi dữ liệu 3.940 bit trong khoảng thời gian 1,25ms.
- CDMA 2000 3x(MC- CDMA ): CDMA 2000 3x hay 3xRTT đề cập
đến sự lựa chọn đa súng mang ban đầu trong cấu hỡnh vụ tuyến CDMA 2000 và được gọi là MC-CDMA (Multi carrier) thuộc IMT-MC trong IMT- 2000. Cụng nghệ này liờn quan đến việc sử dụng 3 súng mang 1x để tăng tốc độ số liệu và được thiết kế cho dải tần 5MHz (gồm 3 kờnh 1,25Mhz). Sự lựa chọn đa súng mang này chỉ ỏp dụng được trong truyền dẫn đường xuống. Đường lờn trải phổ trực tiếp, giống như WCDMA với tốc độ chip hơi thấp hơn một ớt 3,6864Mcps (3 lần 1,2288Mcps).
2.3. LỘ TRèNH PHÁT TRIỂN TỪ GSM LấN 3G SỬ DỤNG CễNG NGHỆ WCDMA NGHỆ WCDMA
Hệ thống thụng tin di động GSM cung cấp cỏc dịch vụ thoại và số liệu trờn cơ sở chuyển mạch kờnh băng thụng hẹp. Do đú tốc độ truyền thấp, 13 kbit/s với truyền thoại và 9,6 kbit/s với truyền số liệu. Tốc độ này khụng đỏp ứng được nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng về cỏc dịch vụ mới như truyền số liệu tốc độ cao, điện thoại cú hỡnh, truy cập Internet tốc độ cao từ mỏy di động và cỏc dịch vụ truyền thụng đa phương tiện khỏc. => cỏc nhà khai thỏc GSM đang từng bước nõng cấp mạng GSM lờn một hệ thống thụng tin di động thế hệ thứ 3. Con đường tiến tới 3G duy nhất của GSM là CDMA băng thụng rộng. Trong cấu trỳc dịch vụ 3G cần cú băng thụng rất lớn và như thế cần nhiều phổ tần hơn. Tuy nhiờn việc loại bỏ hẳn cụng nghệ đang dựng để tiếp cận ngay mạng 3G là rất tốn kộm về mặt kinh tế.
Vỡ vậy họ phải chọn giải phỏp nõng cấp mạng GSM qua bước trung gian 2,5G để tạm thời đỏp ứng nhu cầu của người sử dụng cũng như chuẩn bị cơ sở hạ tầng kỹ thuật sau đú mới tiến lờn 3G. Núi chung 2,5G bao gồm một hoặc tất cả cỏc cụng nghệ sau:
- Số liệu chuyển mạch kờnh tốc độ cao (HSCSD) - Dịch vụ vụ tuyến gúi chung (GPRS)
- Tốc độ số liệu tăng cường để phỏt triển GMS (EDGE) Lộ trỡnh nõng cấp GSM lờn W-CDMA như sau:
2.3.1. Cụng nghệ số liệu chuyển mạch kờnh tốc độ cao HSCSD
GSM chỉ hỗ trợ cỏc dịch vụ số liệu với tốc độ cực đại mà một khe thời gian cú thể cung cấp là 9,6 kbit/s. Để hỗ trợ tốc độ số liệu cao hơn cho
GSM HSCSD GPRS EDGE
GSM, MS phải sử dụng nhiều khe thời gian. Cụng nghệ HSCSD sử dụng nguyờn tắc này.
- Cụng nghệ HSCSD cho phộp nõng cao khả năng truyền số liệu trờn mạng GSM bằng cỏch cấp phỏt nhiều khe thời gian hơn cho người sử dụng. HSCSD phối hợp 4 kờnh thoại GSM 14,4 kbit/s thành một kờnh 57,6 kbit/s. Đối với dịch vụ số liệu thỡ tốc độ tối đa là 64 kbit/s đạt được với 4 khe thời gian. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Dữ liệu truyền trong dịch vụ HSCSD được hỡnh thành dưới dạng cỏc luồng song song để đưa vào cỏc khe thời gian khỏc nhau và chỳng sẽ được kết hợp lại tại đầu cuối. Tất cả cỏc khe thời gian sử dụng trong một kết nối HSCSD phải thuộc về cựng một súng mang. Việc cấp phỏt cỏc khe thời gian phụ thuộc vào thủ tục cấp phỏt khe thời gian.
Cấu trỳc hệ thống HSCSD:
Hỡnh 2.7 Cấu trỳc hệ thống HSCSD
TE (Terminal Equipment): Thiết bị đầu cuối MT (Mobile Terminal): Mỏy di động đầu cuối
TAF (Terminal Adaptation Function): Chức năng thớch ứng đầu cuối
IWF (Interworking Function): Chức năng kết nối mạng
- Chức năng thớch ứng đầu cuối TAF:
TE MT BTS MSC IWF PDN PLMN ISDN PSPDN TRAU TAF BSC Kờnh 64 kbit/s Kờnh nx 16 kbit/s nx cỏc kờnh toàn tốc nx khe thời gian/khung TDMA
Giao diện vụ tuyến
Đúng vai trũ tiếp nhận số liệu của thiết bị đầu cuối TE đưa tới và chia chỳng vào cỏc khe thời gian đó được chọn trước. Mỗi khe thời gian mang số liệu với cỏc tốc độ được chuẩn húa 1,2 kbit/s; 2,4 kbit/s; 4,8 kbit/s; 9,6 kbit/s; 14,4 kbit/s.
- MT và giao diện vụ tuyến:
Số liệu từ TAF đưa tới đầu cuối di động MT, tại đõy mỗi khe thời gian được mó húa kờnh. Đầu ra sau mó húa là luồng số liệu tốc độ 22,8 kbit/s cho mỗi khe thời gian và nú được chuyển tới giao diện vụ tuyến.
- Trạm thu phỏt gốc BTS:
BTS tiếp nhận luồng số liệu từ giao diện vụ tuyến, nú thực hiện giải mó cho mỗi khe thời gian để thu được luồng số liệu cú tốc độ phự hợp với khung TRAU (16 kbit/s). Sau đú luồng số liệu được chuyển tới khối TRAU đặt tại bộ điều khiển trạm gốc BSC. Cỏc khung TRAU 16 kbit/s được gửi tới BSC thụng qua giao diện Abis.
- Giao diện Abis:
Cỏc khung TRAU 16 kbit/s được gửi tới BSC thụng qua giao diện Abis.
- Bộ chuyển đổi mó và thớch ứng tốc độ TRAU:
TRAU tiếp nhận cỏc khung số liệu 16 kbit/s từ giao diện Abis và nú định dạng lại thụng tin của mỗi luồng số liệu thành dạng A - TRAU để truyền đi trờn giao diện A.
- Giao diện A:
Cho phộp chứa được 4 khung A-TRAU tốc độ 16 kbit/s từ một người sử dụng đưa đến. Cỏc khung này được ghộp lại với nhau để phỏt đi trờn một đường 64 kbit/s.
- Trung tõm chuyển mạch di động MSC và cỏc khối IWF:
MSC tiếp nhận cỏc khung A-TRAU của đường kết nối 64 kbit/s và định tuyến chỳng thụng qua IWF. Sau khi tiếp nhận, khối IWF lấy ra cỏc thụng
tin số liệu trong A-TRAU và kết hợp chỳng thành những luồng số liệu ghộp trước khi chuyển tới cỏc modem của mỡnh. Modem tiếp nhận số liệu và định tuyến chỳng qua mạng PSTN tới cỏc modem đớch và cỏc thiết bi đầu cuối số liệu DTE (Data Terminal Equipment) ở nơi khỏc.
2.3.2. Dịch vụ vụ tuyến gúi chung GPRS
2.3.2.1 . Giới thiệu
- GPRS (General Packet Radio Service) là cụng nghệ chuyển mạch gúi được cỏc nhà khai thỏc GSM lựa chọn như là một bước chuẩn bị cơ sở hạ tầng kỹ thuật để tiến lờn 3G.
- GPRS hỗ trợ dịch vụ số liệu tốc độ cao cho GSM với tốc độ tối đa đường truyền cú thể đạt 171,2 kbit/s. Nhờ đú cú thể truy cập Internet từ MS cú tớnh năng WAP (Wireless Application Protocol) để gửi tin nhắn hỡnh ảnh và õm thanh. Và cú thể truy cập mạng Internet để gửi email, nhận fax, truy cập cỏc cơ sở dữ liệu.
- GPRS cho phộp cung cấp dịch vụ nhắn tin đa phương tiện (MMS-Multi- media Message Service) và dịch vụ truyền ảnh động VTS (Video Streaming).
- Với GPRS, người sử dụng cú thể dựng chung một tài nguyờn vụ tuyến. Vỡ thế hiệu suất sử dụng tài nguyờn vụ tuyến rất cao, cước phớ truy cập mạng cũng chỉ tớnh theo lưu lượng dữ liệu được truyền tải.
- Giao diện vụ tuyến của GPRS được xõy dựng trờn cựng nền tảng như giao diện vụ tuyến của GSM, cựng súng mang vụ tuyến độ rộng 200KHz và 8 khe thời gian. Như vậy cả dịch vụ chuyển mạch kờnh và chuyển mạch gúi đều cú thể sử dụng cựng súng mang. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.3.2.2. Kiến trỳc mạng GPRS
GPRS được phỏt triển trờn cơ sở mạng GSM sẵn cú. Cỏc phần tử của mạng GSM chỉ cần nõng cấp về phần mềm, ngoại trừ BSC phải nõng cấp
phần cứng. GSM lỳc đầu được thiết kế cho chuyển mạch kờnh nờn việc đưa dịch vụ chuyển mạch gúi vào mạng đũi hỏi phải bổ sung thờm thiết bị mới. Hai node được thờm vào để làm nhiệm vụ quản lý chuyển mạch gúi là node hỗ trợ GPRS dịch vụ (SGSN) và node hỗ trợ GPRS cổng (GGSN), cả hai node được gọi chung là cỏc node GSN. Node hỗ trợ GPRS dịch vụ (SGSN) và node hỗ trợ GPRS cổng (GGSN) thực hiện thu và phỏt cỏc gúi số liệu giữa cỏc MS và cỏc thiết bị đầu cuối số liệu cố định của mạng số liệu cụng cộng (PDN). GSN cũn cho phộp thu phỏt cỏc gúi số liệu đến cỏc MS ở cỏc mạng thụng tin di động GSM khỏc.
► Node GSN
• Cấu trỳc
- Cỏc node GSN được xõy dựng trờn nền tảng hệ thống chuyển mạch gúi hiệu
suất cao. Nền tảng này kết hợp những đặc tớnh thường cú trong thụng tin dữ liệu
như tớnh cụ động và năng lực cao, những thuộc tớnh trong viễn thụng như độ vững chắc và khả năng nõng cấp. Những đặc tớnh kỹ thuật nền tảng của hệ thống này là :
Hỡnh 2.8. Cấu trỳc mạng GPRS
+ Hệ thống cú thể hỗ trợ sự kết hợp một vài ứng dụng trong cựng một node
+ Phần lưu thụng và điều khiển phõn chia chạy trờn nhiều bộ xữ lý khỏc nhau. Cú ba loại xử lý được dựng là :
+ Bộ xử lý ứng dụng trung tõm (AP/C) cho cỏc chức năng trung tõm và dựng chung như OM.
của GPRS.
+ Bộ xử lý thiết bị (DP) chuyờn dựng trong quản lý lưu lượng tại một vài kiểu giao diện nào đú như IP thụng qua giao diện ATM.
Ngoài ra cấu trỳc phần mềm của GSN cũng được chia ra thành cỏc phõn hệ bao gồm cỏc phõn hệ nũng cốt và cỏc phõn hệ ứng dụng đề hỗ trợ và quản lý hệ thống.
• Thuộc tớnh của node GSN
- Cỏc node GSN thường là cỏc Router cú dung lượng lớn. Trong cỏc GGSN cú thờm cổng BG để chia sẽ cỏc giao diện vật lý đến cỏc mạng ngoài và đến mạng backbone. Một BG cú thể quản lý nhiều mạng PLMN.
- Chức năng tớnh cước thực hiện trong cỏc SGSN và GGSN cú kết hợp với cỏc
thiết bị khỏc để cung cấp cho nhà quản lý mạng khả năng tớnh cước đa dạng như
tớnh cước theo lượng dữ liệu, theo thời gian cuộc gọi, theo kiểu dịch vụ, theo đớch đến…
- Khả năng cấp phỏt động địa chỉ IP cho phộp nhà quản lý mạng sử dụngvà tỏi sử dụng lại một số lượng địa chỉ IP giới hạn dựng cho mạng PLMN. Điều này sẽ hạn chế tối đa tổng số địa chỉ IP cấp cho mỗi PLMN.
- Cung cấp cỏc chức năng bảo mật trong GSN thụng qua cỏc thủ tục xỏc nhận cú chọn lọc.
- Quản lý lưu lượng trong SGSN : Trong một chu kỳ thời gian, cỏc gúi dữ liệu cú độ trễ cấp 1 theo QoS sẽ được phõn phỏt trước bất kỳ gúi dữ liệu nào cú độ trễ cấp
- Lưu lượng đến và đi từ cỏc MS trong cựng một mức trễ sẽ được xữ lý theo kiểu hàng đợi.
• Chức năng
* Node hỗ trợ GPRS dịch vụ (SGSN)
- Quản lý việc di chuyển của cỏc đầu cuối GPRS bao gồm việc quản lý vào mạng, rời mạng của thuờ bao, mật mó, bảo mật của người sử dụng, quản lý vị trớ hiện thời của thuờ bao v.v…
- Định tuyến và truyền cỏc gúi dữ liệu giữa cỏc mỏy đầu cuối GPRS. Cỏc luồng được định tuyến từ SGSN đến BSC thụng qua BTS để đến MS.
- Quản lý trung kế logic tới đầu cuối di động bao gồm việc quản lý cỏc
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});