(UMTS) là 1 trong các công nghệ di động 3G. UMTS dựa trên nền tảng CDMA băng rộng (WCDMA), đƣợc chuẩn hóa bởi tổ chức các đối tác phát triển 3G (3GPP), và là lời đáp của châu Âu cho yêu cầu phát triển 3G đối với hệ thống di động tổ ong của tổ chức ITU IMT2000. UMTS đôi khi còn đƣợc gọi là 3GSM, để chỉ sự kết hợp về bản chất công nghệ 3G của UMTS và chuẩn GSM truyền thống.
UMTS, dùng công nghệ CDMA băng rộng WCDMA, hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên đến 21 Mbps (về lý thuyết, với chuẩn HSPDA). Thực tế, hiện nay, tại đƣờng xuống, tốc độ này chỉ có thể đạt 384 kbps (với máy di động hỗ trợ chuẩn R99), hay 7.2 Mbps (với máy di động hỗ trợ HSPDA). Dù sao, tốc độ này cũng lớn hơn khá nhiều so với tốc độ 9.6 kbps của 1 đơn kênh GSM hay 9.6 kbps của đa kênh trong HSCSD (14.4 kbit/s của CDMAOne) và một số công nghệ mạng khác.
Giả pháp này đi theo hƣớng giữ nguyên hạ tầng mạng nằm phía sau RNC. Việc liên lạc từ các femtocell về mạng lõi sẽ thực hiện bằng đƣờng hầm IP đƣợc bảo mật thông qua mạng IP băng rộng công cộng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Giải pháp kiến trúc Iub trên IP
Kiến trúc Iub femtocell giữ một vai trò của một Node B, còn FGW sẽ nằm giữa femtocell và RNC, giải pháp này thích hợp khi không có nhiều ngƣời kết nối với femtocell cùng lúc.
Khi đó số lƣợng femtocell kết nối với FGW mà FGW và RNC có thể thiết kế trong cùng một thiết bị hay 2 thiết bị riêng lẻ.
Hình 2.4. Kiến trúc giải pháp Iub-trên-IP
Các chức năng nhƣ quản lý di động MM (Mobility Management) và điều khiển cuộc gọi CC (Call Control) đƣợc thực hiện bởi mạng lõi. Với giải pháp này, nếu femtocell và macrocell cùng thuộc sự quản lý của một RNC, sự chuyển giao giữa femtocell và macrocell sẽ thuộc loại intra-RNC. Trong trƣờng hợp ngƣợc lại, sự chuyển giao giữa femtocell và macrocell sẽ là inter-RNC. Khi chuyển giao từ macrocell sang femtocell, the CN và UE sẽ chọn femtocell thích hợp, thiết lập báo hiệu Iub và tạo đƣờng hầm vận tải thông qua mạng IP công cộng giữa FGW và femtocell.
Tài nguyên vô tuyến giữa femtocell và UE đƣợc quản lý bởi giao thức RRC (Radio Resource Control) ở RNC. Một khi việc thiết lập đƣờng hầm Iub hoàn tất, mạng lõi sẽ chuyển cuộc gọi sang femtocell. Trong chuyển giao từ femtocell sang macrocell, RNC sẽ tiến hành thiết lập kết nối với macrocell trƣớc khi chuyển cuộc gọi sang macrocell. Trong chuyển giao giữa 2 femtocell, RNC sẽ đóng vai trò là nút neo (anchor) trong quá trình thiết lập đƣờng hầm Iub tới femtocell đích đến.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Một số trở ngại của giải pháp này đó là: chúng đƣợc nằm ở giới hạn mở rộng của RNC để đáp ứng hàng ngàn Node-B (bao gồm các femtocell). Để khắc phục phần nào tình trạng này, FGW đã đƣợc đề nghị. Mặc dùng giao diện Iub là một giao diện chuẩn nhƣng nó lại có thêm nhiều đặc tính riêng tùy thuộc theo giải pháp của nhà cung cấp thiết bị mạng. Chính vì thế, nó thiếu một sự nhất quán chung giữa những nhà sản xuất thiết bị khác nhau.
Giải pháp Iu trên IP
Các femtocell sẽ đƣợc tích hợp với mạng lõi di động thông qua các FGW Những chức năng của RNC và Node B sẽ đƣợc cài đặt trên femtocell và do đó femtocell sẽ liên lạc với FGW thông qua giao diện 3G Iu trên IP.
Nếu mạng lõi không hỗ trợ vận tải IP, FGW sẽ đảm nhiệm việc chuyển đổi giữa truyền tải IP và truyền tải ATM nhờ vào giao thức truyền tải báo tin SIGTRAN.
Số nhận diện của femtocell trong trƣờng hợp này khi liên lạc với FGW có dạng địa chỉ của một RNC (12 bits). FGW tạo đƣờng hầm cho các thông điệp báo hiệu RANAP từ femtocell đến mạng lõi
Cũng giống nhƣ trên, trong giải pháp Iub trên IP, ngay khi lắp đặt, femtocell sẽ tạo một liên hiệp bảo mật với FGW và dùng TR-069 hay một cơ chế tƣơng tự để cấu hình địa chỉ IP của nó. femtocell sẽ sử dụng ACS để cấu hình các thông số quản lý tài nguyên cũng nhƣ thuật toán thực hiện trong môi trƣờng femtocell.
Hình 2.5. Kiến trúc giải pháp Iu trên IP
Hỗ trợ dịch vụ vô tuyến gói
chung Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
FGW là điểm tập trung lƣu lƣợng từ hàng ngàn femtocell gửi đến và tách gửi lƣu lƣợng thoại và dữ liệu đến tổng đài MSC và SGSN giống nhƣ chức năng của một RNC. Ví dụ, thông tin thoại sẽ đƣợc gửi từ femtocell đến FGW dùng RTP trên UDP, sau đó FGW sẽ chuyển đổi thông tin thoại này sang IP, ATM hay DTM tƣơng ứng với truyền tải của mạng lõi.
Nhìn chung, FGW giả lập vai trò của mạng lõi di động đối với các femtocell và giả lập RNC đối với mạng lõi di động. Do vậy, với giải pháp này ta không cần bất cứ sự thay đổi nào ở hạ tầng mạng lõi. Để bảo mật thông tin gửi từ femtocell đến FGW qua mạng IP công cộng, giao thức IPSec đƣợc chọn dùng. Một cổng bảo mật sẽ đƣợc cài đặt cùng với FGW . Đây cũng chính là điểm kết thúc của các đƣờng hầm IPSec đến từ các femtocell.
Hình 2.6. Giao thức của giải pháp Iu trên IP
Femtocell có chức năng quản lý tài nguyên cục bộ giữa femtocell và những ngƣời dùng. Tuy nhiên, chất lƣợng dịch vụ phụ thuộc vào sự kết nối với mạng IP công cộng. Những vấn đề nhƣ độ trễ IP hay mất gói tin dĩ nhiên sẽ ảnh hƣớng đến chất lƣợng dịch vụ trên femtocell. Đây là một giải pháp nhanh nhất và đơn giản nhất để triển khai femtocell. Tuy nhiên, do tất cả dung lƣợng từ các kết nối femtocell sẽ đổ về mạng lõi, điều này có thể sẽ dẫn đến yêu cầu phải nâng cấp mạng lõi. Để ngƣời dùng chuyển giao từ femtocell sang một macrocell, nếu cả 2 đều cùng thuộc sự quản lý của một MSC/SGSN, chuyển giao này sẽ thuộc loại inter-RNC. Nếu không, chuyển giao giữa femtocell và macrocell sẽ đƣợc thực hiện nhƣ một chuyển giao inter-MSC/SGSN.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Khi chuyển từ một macrocell sang một femtocell, UE và CN sẽ xác định femtocell thích hợp dựa vào danh sách các cell cận kề, thiết lập báo hiệu Iu và đƣờng hầm truyền tải giữa femtocell và FGW thông qua mạng IP. Việc quản lý tài nguyên giữa femtocell và UE đƣợc thực hiện nhờ sự phối hợp của giao thức RRC và RANAP.
Một khi đƣờng hầm Iu đƣợc thiết lập, mạng lõi sẽ chuyển cuộc gọi thoại tới femtocell sử dụng giao thức quản lý di động MM và giao thức quản lý cuộc gọi CC ở MSC và UE. Trong quá trình chuyển giao theo chiều ngƣợc lại, tức từ femtocell sang macrocell, giao thức RANAP tại MSC và giao thức RRC tại RNC đích đến thiết lập kết nối ở macrocell trƣớc khi cuộc gọi đƣợc chuyển giao. Đối với chuyển giao giữa 2 femtocell, MSC/SGSN đóng vai trò nhƣ một điểm neo để thiết lập đƣờng truyền và đƣờng hầm Iu mới tới femtocell đích đến.