chuẩn bị lờn 3G
Vinaphone là mạng thụng tin di động kỹ thuật số GSM hiện đại: cú cấu trỳc và một số đặc trưng của mạng GSM với 03 phõn hệ chớnh:
- BSS-Base Station Subsystem: phõn hệ trạm gốc. - NSS-Network Subsystem: phõn hệ mạng.
- O&M -Operation and Maintenance Subsystem: phõn hệ khai thỏc và bảo dưỡng.
Ngoài thế mạnh là chất lượng thoại tương đối tốt và ổn định, mạng Vinaphone cú những hạn chế đặc trưng của mạng GSM như:
- Tốc độ truyền số liệu thấp. - Độ rộng băng tần thấp.
- Tài nguyờn vụ tuyến tần số bị hạn chế đặc biệt là ở cỏc thành phố lớn.
Vinaphone là mạng 2.5G: với cỏc phần tử mạng lừi chuyển mạch kờnh 2G được bổ sung thờm GPRS. Hệ thống GPRS được xõy dựng nhằm cung cấp cỏc dịch vụ số liệu dạng gúi tốc độ lớn hơn 9.6 Kbps. Là mạng đa nhà cung cấp dịch vụ: phần mạng lừi của cỏc nhà cung cấp: Ericsson; Nokia-Siemens, ZTE; phần vụ tuyến của cỏc nhà cung cấp Motorola, Alcatel..
Vinaphone là mạng cú cấu trỳc phõn tỏn theo cấu trỳc địa lý của đất nước; cú nhiều tổng đài được tớch hợp cả chức năng MSC/VLR với G-MSC..
Dịch vụ mạng di động của Vinaphone chưa thực sự phong phỳ: tuy đó rất cố gắng đưa ra nhiều dịch vụ cho khỏch hàng lựa chọn nhưng do hạn chế về độ rộng băng tần nờn cũng gặp khú khăn khi đưa ra cỏc dịch vụ mới.
Sau đõy là hệ thống thụng tin di động GSM 2.5G:
3.4. Hệ thống HSCSD
3.4.1. Giới thiệu hệ thống HSCSD
Trước khi xuất hiện GPRS và EDGE đó xuất hiện nhu cầu cỏc dịch vụ tốc độ cao. Khi này GSM chỉ hỗ trợ cỏc dịch vụ số liệu đến tốc độ 9,6 kbit/s, đõy là tốc độ cực đại mà một khe thời gian cú thể cung cấp. Để hỗ trợ tốc độ số liệu cao hơn cho
GSM, cỏch tiếp cận hiển nhiờn nhất là MS phải sử dụng nhiều khe thời gian. Cụng nghệ HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) 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. Để thực hiện được nhiệm vụ này, tiờu chuẩn GSM đó được sửa đổi chẳng hạn như mó hoỏ kờnh 14,4 kbit/s thay thế cho mó hoỏ kờnh 9,6 kbit/s dựng để hỗ trợ cho truyền số liệu. Bốn kờnh 14,4 kbit/s được kết hợp thành một kờnh 57,6 kbit/s. Với việc sử dụng cụng nghệ HSCSD mỏy điện thoại GSM và cỏc thiết bị di động cú thể sử dụng cỏc ứng dụng đa phương tiện, truy nhập Web và tải cỏc trang đồ hoạ trong vài giõy. Đối với dịch vụ trong suốt thỡ tốc độ tối đa là 64 kbit/s đạt được với 4 khe thời gian. Dữ liệu truyền trong dịch vụ chuyển mạch kờnh tốc độc cao 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.
Dịch vụ HSCSD cú thể được triển khai dựa trờn cơ sở hạ tầng sẵn cú của mạng GSM, chỉ cần nõng cấp phần mềm hiện cú mà khụng lắp đặt thờm cỏc phần tử mạng mới. Giống như GPRS, HSCSD cho phộp cấp phỏt tài nguyờn khụng đối xứng ở giao diện vụ tuyến. Tuy nhiờn do vẫn sử dụng chuyển mạch kờnh nờn hiệu suất sử dụng tài nguyờn vụ tuyến của HSCSD khụng cao.
Hỡnh 3.3 Cỏc luồng số liệu kết hợp ở IWF
Hầu hết cỏc chức năng của dịch vụ số liệu hiện nay được đặt ở IWF (Interworking Function chức năng kết nối mạng) của tổng đài MSC và ở chức năng TAF (Terminal Adaption Function) chức năng thớch ứng đầu cuối của MS. Dịch vụ HSCSD sử dụng tớnh năng này, kờnh tốc độ cao chứa một số kờnh con ở giao diện vụ tuyến cỏc kờnh con này được kết hợp lại thành một luồng số ở IWF và TAF. Khi sử dụng điều chế 8-PSK, HSCSD cú thể đạt được thụng lượng cao hơn với ớt khe thời gian hơn. HSCSD đó được ứng dụng trong mạng GSM nhưng sẽ khụng được
triển khai rộng. Nếu cần chọn giữa HSCSD và tớnh hiệu quả của GPRS cỏc nhà khai thỏc sẽ chọn cụng nghệ chuyển mạch gúi.
3.4.2. Cấu trỳc hệ thống HSCSD
Hỡnh 3.4 Cấu trỳc hệ thống HSCSD
TE (Terminal Equipment): Thiết bị đầu cuối MT (Mobile Terminal): Mỏy di động
TAF (Terminal Adaptation Function): chức năng thớch ứng đầu cuối
3.5. Hệ thống GPRS
3.5.1. Khỏi niệm về GPRS
Dịch vụ vụ tuyến gúi chung (GPRS = General Packet Radio Service) là sự lựa chọn của cỏc nhà khai thỏc GSM như một bước chuẩn bị về cơ sở hạ tầng kỹ thuật để tiến lờn W-CDMA với việc đưa chuyển mạch gúi vào mạng. Mạng W-CDMA sử dụng lại rất nhiều phần tử của GPRS.
GPRS hỗ trợ dịch vụ số liệu tốc độ cao cho GSM. Một MS trong mạng GPRS cú thể truy nhập đến nhiều khe thời gian. GPRS khỏc với HSCSD ở chỗ nhiều người sử dụng cú thể sử dụng chung một tài nguyờn vụ tuyến, vỡ thế hiệu suất sử dụng tài nguyờn vụ tuyến rất cao. Một MS ở chế độ GPRS chỉ giành được tài nguyờn vụ tuyến khi nú cú số liệu cần phỏt. Một người sử dụng GPRS cú thể sử dụng đến 8 khe thời gian để đạt được tốc độ đến hơn 100 kbit/s. Về mặt lý thuyết, GPRS cú thể cung cấp tốc độ tối đa là 171,2 kbit/s ở giao diện vụ tuyến qua 8 kờnh 21,4 kbit/s (Sử dụng mó hoỏ CS-4). ở trong cỏc mạng thực tế do cần phải dành một phần dung lượng cho việc hiệu chỉnh lỗi trờn đường truyền vụ tuyến nờn tốc độ cực đại chỉ cao hơn 100kbit/s với tốc độ khả thi vào khoảng 40 kbit/s đến 50 kbit/s.
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 băng 200 KHz 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. Tuy nhiờn mạng đường trục của GPRS được thiết kế sao cho nú khụng phụ thuộc vào giao diện vụ tuyến. Ngoài ra mó húa kờnh trong GPRS cũng hơi khỏc với mó hoỏ kờnh của GSM. GPRS định nghĩa một số sơ đồ mó hoỏ kờnh khỏc nhau. Sơ đồ mó hoỏ kờnh thường được sử dụng nhất cho truyền số liệu là Sơ đồ mó hoỏ 2 (CS-2: Code Schema 2).Mó hoỏ CS-2 cho phộp một khe thời gian cú thể mang số liệu ở tốc độ 13,4 kbit/s.
Mạng GPRS là một mạng số liệu gúi được xõy dựng trờn cơ sở cấu trỳc mạng GSM hiện tại, cộng thờm một số phần tử mới. Vỡ lỳc đầu GSM được thiết kế cho chuyển mạch kờnh nờn việc đưa chuyển mạch gúi vào đũi hỏi phải bổ sung thờm thiết bị cho mạng. GPRS là một bước phỏt triển kịp thời đỏp ứng nhu cầu trao đổi dữ liệu ngày càng cao và là sự chuyển tiếp hợp lý giữa thụng tin di động thế hệ 2 và thụng tin di động thế hệ 3.
3.5.2. Cấu trỳc mạng GPRS
Hỡnh 3.5 Cấu trỳc mạng GPRS
- Nỳt hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN - Serving GPRS Support Node) phụ trỏch việc phõn phỏt và định tuyến cỏc gúi số liệu giữa mỏy di động MS và cỏc mạng truyền số liệu bờn ngoài. SGSN khụng chỉ định tuyến cỏc gúi số liệu giữa mỏy di động MS và nỳt hỗ trợ cổng GPRS - GGSN mà cũn đăng ký cho cỏc mỏy di động GPRS mới xuất hiện trong vựng phục vụ của nú. SGSN tương tự như MSC/VLR trong vựng chuyển mạch kờnh nhưng thực hiện cỏc chức năng tương tự ở vựng chuyển mạch gúi. Cỏc chức năng này bao gồm: quản lý di động, an ninh và cỏc chức năng điều khiển truy nhập.
Vựng phục vụ của SGSN được chia thành cỏc vựng định tuyến (RA: Routing Area) cỏc vựng này tương tự như vựng định vị (LA) ở vựng chuyển mạch kờnh, khi mỏy di động GPRS MS chuyển động từ một RA này đến một RA khỏc, nú thực hiện cập nhật vựng định tuyến cũng giống như cập nhật vựng định vị ở vựng chuyển mạch kờnh. Chỉ cú một sự khỏc nhau duy nhất là MS cú thể cập nhật RA ngay cả khi đang xảy ra phiờn số liệu. Theo thuật ngữ của GPRS thỡ phiờn số liệu đang xảy ra này được gọi là ngữ cảnh giao thức số liệu gúi (PDP Context: Packet Data Protocol Context). Trỏi lại, khi một MS đang thực hiện một cuộc gọi chuyển mạch kờnh, sự thay đổi vựng định vị khụng dẫn đến cập nhật vựng định vị.
Một SGSN cú thể phục vụ nhiều BSC, cũn một BSC chỉ giao diện với một SGSN. Giao diện Gb giữa SGSN với BSC (thực chất là với PCU ở BSC) được sử dụng để chuyển giao bỏo hiệu và cỏc thụng tin điều khiển cũng như lưu lượng của người sử dụng đến và từ SGSN.
SGSN cú cỏc chức năng chớnh sau:
- Quản trị di động: bao gồm quản lý việc nhập mạng, rời mạng của thuờ bao GPRS, quản lý vị trớ hiện diện của thuờ bao trong vựng phục vụ, thực hiện cỏc chức năng bảo mật, an ninh cho mạng,...
- Định tuyến và truyền tải cỏc gúi dữ liệu đi, đến hay được xuất phỏt từ vựng phục vụ của SGSN đú.
SGSN cũng giao diện với bộ ghi định vị thường trỳ (HLR) thụng qua giao diện Gr. Đõy là giao diện trờn cơ sở bỏo hiệu số 7. SGSN sử dụng giao diện Gr để cập nhật vị trớ cỏc thuờ bao GPRS ở HLR và để nhận được thụng tin đăng ký của thuờ bao liờn quan đến GPRS đối với mọi thuờ bao nằm trong vựng phục vụ của SGSN. Tuỳ chọn, một SGSN cú thể giao diện với MSC thụng qua giao diện Gs. Đõy cũng
là giao diện trờn cơ sở bỏo hiệu số 7. Mục đớch của Gs là đảm bảo sự kết hợp giữa MSC/VLR và GPRS cho cỏc thuờ bao sử dụng cả hai dịch vụ. Nếu một thuờ bao hỗ trợ cả dịch vụ thoại là dịch vụ số liệu gúi và nú đó nhập mạng GPRS, thỡ MSC cú thể tỡm gọi thuờ bao này cho cuộc gọi thoại thụng qua SGSN bằng cỏch sử dụng Gs.
- Nỳt hỗ trợ cổng GPRS (GGSN)
GGSN (Gateway GPRS Support Node) là điểm giao diện với cỏc mạng số liệu gúi bờn ngoài. Một SGSN cú thể giao diện với một hay nhiều GGSN và giao diện này gọi là Gn. Đõy là giao diện trờn cơ sở IP được sử dụng để mang bỏo hiệu và số liệu người sử dụng. Giao diện Gn sử dụng giao thức xuyờn đường hầm GPRS (GTP: GPRS Tunneling Protocol). Giao diện này truyền xuyờn số liệu giữa SGSN và GGSN qua mạng đường trục IP. SGSN cú thể giao diện với cỏc SGSN khỏc trong mạng. Giao diện này cũng là Gn và cũng sử dụng GTP. Chức năng của giao diện này là đảm bảo truyền xuyờn cỏc gúi từ một SGSN cũ đến một SGSN mới khi xảy ra cập nhật định tuyến trong thời gian một phiờn số liệu gúi. Quỏ trỡnh chuyển hướng cỏc gúi từ một SGSN này đến một SGSN khỏc rất ngắn đỳng bằng thời gian mà SGSN mới và SGSN thiết lập PDP context giữa chỳng. Quỏ trỡnh này khỏc với chuyển giao giữa cỏc MSC ở GSM. ở trường hợp GSM, MSC đầu tiờn vẫn duy trỡ vai trũ MSC neo của nú cho đến khi cuộc gọi kết thỳc.
Khi SGSN và GGSN thuộc về hai mạng di động mặt đất cụng cộng PLMN (Public Land Mobile Network) khỏc nhau, chỳng được kết nối thụng qua giao diện Gp. Trong đú giao diện Gp bao gồm chức năng của Gn cộng thờm chức năng về an ninh được yờu cầu khi trao đổi thụng tin giữa cỏc PLMN khỏc nhau.
- Hệ thống trạm gốc BSS
Phần BSS cung cấp tất cả cỏc chức năng điều khiển và truyền dẫn thụng tin phần vụ tuyến của mạng, bao gồm:
+ Khối điều khiển dữ liệu gúi PCU (Packet Control Unit)
Khối điều khiển dữ liệu gúi PCU cú nhiệm vụ kết hợp cỏc chức năng điều khiển kờnh vụ tuyến GPRS (Điều khiển truy nhập giao diện vụ tuyến) với phần hệ thống trạm gốc BSS của mạng GSM hiện tại. PCU định tuyến cỏc bản tin bỏo hiệu, và truyền tải dữ liệu của người sử dụng. PCU sẽ lắp rỏp và sắp xếp lại dữ liệu để chuyển tới SGSN. Tại PCU cỏc khối dữ liệu RLC sẽ được sắp xếp trong khung LLC
(điều khiển liờn kết logic), sau đú được chuyển tới SGSN. PCU đặt tại BSC và phục vụ BSC đú.
+ Bộ điều khiển trạm gốc BSC
Trong mạng GPRS, BSC (Base Station Controller) đúng vai trũ trung tõm phõn phối, định tuyến dữ liệu và thụng tin bỏo hiệu GPRS. BSC cú thể thiết lập, giỏm sỏt và huỷ bỏ kết nối của cỏc cuộc gọi chuyển mạch kờnh cũng như chuyển mạch gúi.
+ Trạm gốc BTS (Base Transceiver Station) cung cấp khả năng ấn định kờnh vật lý tại cỏc khe thời gian cho cuộc gọi chuyển mạch kờnh trong mạng GSM và dữ liệu chuyển mạch gúi GPRS. BTS kết hợp với BSC để thực hiện cỏc chức năng về vụ tuyến.
- Phần chuyển mạch:
+ Trung tõm chuyển mạch di động/ Bộ đăng ký tạm trỳ MSC/VLR MSC/VLR (Mobile Switching Center/Visitor Location Register) được sử dụng cho việc đăng ký và liờn lạc với thuờ bao nhưng khụng đúng vai trũ gỡ trong việc định tuyến dữ liệu GPRS. Trong hệ thống GPRS, MSC/VLR khụng được dựng cho thủ tục nhận thực thuờ bao như trong hệ thống GSM mà thay vào đú là HLR, do đú SGSN sẽ nhận bộ ba thụng số dành cho việc nhận thực từ bộ đăng ký thường trỳ/trung tõm nhận thực - HLR/AUC.
+ Bộ đăng ký thường trỳ/ trung tõm nhận thực - HLR/AUC
Bộ đăng ký thường trỳ HLR (Home Location Register) lưu giữ tất cả cỏc thụng tin về thuờ bao GSM cũng như GPRS. Thụng tin về thuờ bao GPRS được trao đổi giữa HLR với SGSN. Thờm vào đú, như đó trỡnh bày, HLR được sử dụng trực tiếp cho việc nhận thực thuờ bao thay cho MSC/VLR trong hệ thống GSM. SGSN sẽ nhận bộ ba thụng số nhận thực từ HLR/AUC.
- Trung tõm nhận thực AUC (Authentication User Centrer) cung cấp bộ ba thụng số nhận thực dành cho việc nhận thực và thực hiện mó hoỏ đường truyền. Thủ tục nhận thực trong GPRS và GSM là như nhau, chỉ cú quỏ trỡnh mó hoỏ đường truyền là thay đổi so với hệ thống GSM, sự thay đổi này khụng tỏc động gỡ đến AUC, do đú khụng cần cập nhật AUC.
+ Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Register). EIR vẫn thực hiện chức năng như trong hệ thống GSM. EIR lưu giữa tất cả cỏc dữ liệu liờn
quan đến thiết bị đầu cuối MS. EIR được nối đến MSC qua đường bỏo hiệu để kiểm tra sự được phộp của thiết bị, một thiết bị khụng được phộp sẽ bị cấm.
- Thiết bị cung cấp dịch vụ nhắn tin ngắn (SMS-GMSC và SMS- IWMSC) SMS-GMSC (Tổng đài di động cú cổng cho dịch vụ SMS) và SMS-IWMSC (Tổng đài di động liờn mạng cho dịch vụ SMS) được kết nối với SGSN qua giao diện Gd nhằm cung cấp khả năng truyền tải cỏc bản tin ngắn.
- Thiết bị đầu cuối GPRS (MS)
Thiết bị đầu cuối GPRS cú thể chia làm ba loại:
+ Loại 1: Hỗ trợ sử dụng đồng thời cỏc dịch vụ thoại và số liệu.
Như vậy người sử dụng loại 1 cú thể vừa núi chuyện vừa truyền số liệu GPRS cựng một lỳc. (sử dụng cả hai dịch vụ chuyển mạch kờnh và gúi đồng thời).
+ Loại 2: Hỗ trợ đồng thời việc nhập mạng GPRS và nhập mạng GSM, nhưng khụng cho phộp sử dụng đồng thời cả hai dịch vụ. Người sử dụng loại 2 cú thể được đăng ký ở mạng GSM và GPRS đồng thời, nhưng khụng thể vừa núi chuyện vừa truyền số liệu. Nếu người sử dụng đó cú một phiờn số liệu GPRS và muốn thiết lập cuộc thoại, thỡ phiờn này khụng bị xoỏ. Đỳng hơn là phiờn bị treo và chờ cho đến khi cuộc thoại này kết thỳc.
+ Loại 3: Cú thể nhập mạng GPRS hoặc GSM nhưng khụng thể nhập đồng thời cả hai mạng. Như vậy tại một thời điểm nhất định thiết bị loại 3 hoặc là thiết bị GSM hoặc là thiết bị GPRS. Nếu đó nhập một loại dịch vụ, thỡ cú thể coi rằng thiết bị đó rời bỏ dịch vụ kia.