Chương 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ MẠNG CDMA
2.1. Sơ đồ kiến trúc mạng CDMA 2000 1X
Hình 2.1 : Kiến trúc mạng CDMA 2000 1X MS ( Mobile Station ) : Trạm di động
BTS ( Base Transceiver Station ) : Trạm thu phát gốc BSC ( Base Station Controller ) : Bộ điều khiển trạm gốc
MSC ( Mobile Switching Center ) : Trung tâm chuyển mạch di động HLR ( Home Location Register ) : Bộ ghi định vị thường trú
VLR ( Visitor Location Register ) : Bộ ghi định vị tạm trú SMS ( Short Message Services ): Dịch vụ bản tin ngắn
PDSN ( Packet Data Serving Node ) : Nút phục vụ số liệu gói
AAA ( Authentication, Authorization and Accounting ) : Xác nhận, trao quyền và thanh toán
PDN ( Public Data Network ) : Mạng số liệu công cộng
PSTN ( Public Switched Telephone Network ) : Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng
ISDN ( Integrated Services Digital Network ) : Mạng số liên kết đa dịch vụ
2.1.1. Nút phục vụ số liệu gói PDSN :
PDSN là một phần tử mới của mạng CDMA 2000 1X (Không có trong cdmaOne). Đây là một phần tử quan trọng để xử lý các dịch vụ gói. Nhiệm vụ của PDSN là hỗ trợ các dịch vụ gói và thực hiện các chức năng chính sau:
- Thiết lập, duy trì và kết cuối các phiên của giao thức điểm đến điểm PPP (Point to Point Protocol)
- Hỗ trợ các dịch vụ gói đơn giản và IP di động MIP (Mobile IP)
- Thiết lập, duy trì và kết thúc các đoạn nối logic với mạng vô tuyến RN và giao diện vô tuyến gói
- Khởi đầu nhận thực, trao quyền và thanh toán (AAA) đến AAA chủ cho khách hàng di động
- Tiếp nhận các thông số dịch vụ từ AAA chủ cho khách hàng di động - Định tuyến các gói đến và từ mạng số liệu ngoài
- Thu thập số liệu sử dụng để truyền đến AAA 2.1.2. Nhận thực, trao quyền và thanh toán AAA:
AAA Server là một phần tử mới liên quan đến CDMA 2000 1X. AAA cung cấp các chức năng nhận thực, trao quyền và thanh toán cho mạng số liệu gói của CDMA 2000 1X.
Có khả năng hỗ trợ nhiều loại cơ sở dữ liệu khác nhau cho nhà khai thác nhiều lựa chọn. Cung cấp giao diện để làm việc tương thích với một nhà khai thác thứ 3.
AAA Server liên lạc với PDSN qua mạng IP và thực hiện các chức năng chính ở mạng CDMA 2000 1X như sau:
- Nhận thực liên quan đến các kết nối PPP và MIP
- Trao quyền ( lý lịch dịch vụ, phân phối khóa bảo mật và quản lý ) - Thanh toán
2.1.3. Home Agent ( HA ):
HA là phần tử chính thứ ba của mạng dịch vụ gói trong hệ thống CDMA 2000 1X. HA thực hiện các nhiệm vụ liên quan đến theo dõi vị trí thuê bao MIP khi thuê bao này chuyển động từ một vùng chuyển mạch gói này đến vùng chuyển mạch gói khác. Trong quá trình theo dõi máy di động, HA đảm bảo rằng các gói được chuyển đến đúng máy di động.
Chức năng của HA:
- Đóng gói và hình thành tuyến đường hầm dữ liệu gói từ các thiết bị đầu cuối trong vùng đã đăng ký (home Access Terminal) tới các PDSN Gateway/Foreign Agent cần thiết để giữ hoặc huỷ hay thiết lập kết nối với các thiết bị đầu cuối mà FA coi là không trong vùng đăng ký (visitor Access Terminal).
- Truy tìm vị trí của các thiết bị cuối qua thủ tục đăng ký vị trí đối với các thuê bao sử dụng dịch vụ MIP.
- Duy trì kết nối liên tục với các FA/PDSN Gateway.
- Sẵn sàng hỗ trợ khả năng nâng cấp mạng lên thế hệ CDMA 2000 1X EV-DO và EV-DV.
2.1.4. Router:
Router có chức năng định tuyến các gói đến và từ các mạng khác nhau trong CDMA 2000 1X. Router cũng có nhiệm vụ gửi và nhận các gói đến và từ các mạng khác.
2.1.5. Trạm thu phát gốc BTS:
BTS trao đổi thông tin với MS qua giao diện vô tuyến Um. Một BTS bao gồm các thiết bị thu phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù. Có thể coi BTS như một “modem” vô tuyến phức tạp.
BTS có nhiệm vụ phân bổ nguồn tài nguyên gồm tần số, công suất và mã định kênh (Walsh) cho thuê bao sử dụng. BTS cũng có thiết bị vô tuyến vật lý được dùng để phát và thu các tín hiệu CDMA 2000 1X.
BTS điều khiển giao diện giữa mạng CDMA 2000 1X và thiết bị của người sử dụng. BTS cũng điều khiển nhiều tính năng của hệ thống có liên quan đến hoạt động của mạng. Ví dụ, BTS điều khiển các sóng mang ở một trạm, công suất đường xuống (phân bổ mào đầu lưu lượng và chuyển giao mềm) và phân phối mã Walsh.
Với các hệ thống CDMA 2000 1X, có thể sử dụng nhiều sóng mang trên một sector, giống như các hệ thống IS-95. Khi một phiên gói hoặc phiên thoại mới được khởi tạo, BTS cần phải quyết định cách ấn định sóng mang để đáp ứng tốt nhất việc cung cấp dịch vụ cho người sử dụng. BTS trong quá trình quyết định không chỉ kiểm tra yêu cầu dịch vụ, mà cả cấu hình vô tuyến, kiểu người sử dụng và phải xem xét dịch vụ là thoại hay gói. Nguồn tài nguyên của BTS đã đề cập ở trên có thể bị hạn chế cả về mặt vật lý lẫn về mặt logic, tùy thuộc vào trạng thái cụ thể.
BTS có thể giảm chất lượng dịch vụ từ kết nối có tốc độ trải phổ cao hơn xuống kết nối có tốc độ trải phổ thấp hơn nếu:
- Yêu cầu nguồn tài nguyên không phải là chuyển giao - Yêu cầu nguồn tài nguyên không sẵn có
- Các nguồn tài nguyên thay thế sẵn có
Sau đây là một vài nguồn tài nguyên logic và vật lý mà BTS cần phân bổ khi phân phối các nguồn tài nguyên cho thuê bao:
- Kênh cơ sở FCH (số các nguồn tài nguyên vật lý sẵn có)
- Công suất đường xuống FCH (công suất đã được phân bổ và là sẵn có) - Các mã Walsh yêu cầu (và các mã này là có sẵn)
Nguồn tài nguyên vật lý BTS đưa ra cũng liên quan đến việc quản lý các thành phần kênh được yêu cầu cho cả dịch vụ thoại lẫn dịch vụ gói.
2.1.6. Bộ ề đi u khi n trể ạm gốc (BSC):
BSC có nhiệm vụ điều khiển mọi BTS nằm trong vùng quản lý của nó.
BSC định tuyến các gói tới và từ các BTS tới PDSN. Ngoài ra, BSC định tuyến lưu lượng ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) tới chuyển mạch kênh MSC.