Chức năng chính của Nút B là để thực hiện xử lý ở lớp 1 giao diện vô tuyến (ghép xen và mã hoá kênh, thích ứng tốc độ, trải phổ ...). Nó cũng thực hiện một số hoạt động Quản lý tài nguyên vô tuyến như là Điều khiển công suất vòng bên trong. Về mặt logic nó tương thích với Trạm gốc GSM.
1.5 Các dịch vụ và ứng dụng UMTS 1.5.1 Giới thiệu
Đặc điểm mới nổi bật của UMTS là tốc độ bit người sử dụng cao hơn: có thể đạt được tốc độ của kết nối chuyển mạch kênh 384kbps, kết nối chuyển mạch gói lên tới 2Mbps. Tốc độ bit dữ liệu cao hơn cung cấp các dịch vụ mới như điện thoại hình, và tải dữ liệu nhanh hơn.
So với GSM và các mạng di động đang tồn tại, UMTS cung cấp các đặc tính mới và quan trọng, nó cho phép thoả thuận các đặc tính của một bộ mang vô tuyến. Các thuộc tính định nghĩa đặc trưng của chuyển vận bao gồm: thông lượng, trễ truyền, và tỷ số lỗi dữ liệu. Là một hệ thống hoàn hảo, UMTS phải hỗ trợ rất nhiều các dịch vụ có các yêu cầu chất lượng dịch vụ (QoS) khác nhau. Hiện tại, ta cũng không dự đoán được hết các đặc điểm và cách sử dụng của rất nhiều các dịch vụ đó và cũng khó có thể tối ưu các dịch vụ UMTS thành chỉ một tập hợp các ứng dụng. Cho nên các bộ mang UMTS phải có đặc điểm chung, để hỗ trợ các ứng dụng đang tồn tại đồng thời thuận tiện cho việc phát triển các ứng dụng mới. Ngày nay khi mà hầu hết các dịch vụ viễn thông đều là các ứng dụng Internet hoặc N-ISDN, thì rõ ràng các ứng dụng và các dịch vụ này chủ yếu là gọi các thủ tục điều khiển các bộ mang. Phần này không nghiên cứu sâu về các bộ mang, mà sẽ đề cập đến các lớp dịch vụ của UMTS.
1.5.2 Các lớp QoS UMTS.
Các ứng dụng và dịch vụ UMTS được chia thành các nhóm khác nhau. Giống như các giao thức chuyển mạch gói mới, UMTS cố gắng đáp ứng các yêu cầu QoS từ các ứng dụng hoặc người sử dụng. Trong UMTS, có 4 lớp lưu lượng được xác định:
- Lớp hội thoại (Conversational). - Lớp luồng (Streaming).
- Lớp tương tác (Interactive). - Các lớp nền (Background).
Các yếu tố phân biệt giữa các lớp là sự nhạy cảm với trễ của lưu lượng các lớp. Lớp hội thoại dành cho lưu lượng nhạy cảm với trễ nhất, trong khi lưu lượng lớp nền ít nhạy cảm với trễ nhất.
1.5.2.1 Lớp hội thoại.
Ứng dụng được biết đến nhiều nhất của lớp này là dịch vụ thoại trên bộ mang chuyển mạch kênh. Kết hợp với Internet và multimedia có các ứng dụng mới như: thoại qua giao thức Internet (Voice Over IP), và điện thoại hình (Video Telephony). Các dịch vụ này được thực hiện là các cuộc hội thoại thời gian thực có đặc điểm sau: trễ giữa các đầu cuối thấp (được xác định bằng các thử nghiệm phù hợp với khả năng cảm nhận âm thanh và hình ảnh của con người, nhỏ hơn 400ms), lưu lượng là đối xứng hoặc gần như đối xứng.
Dịch vụ thoại đa tốc độ thích nghi (AMR).
UMTS sử dụng bộ mã hoá và giải mã thoại theo công nghệ đa tốc độ thích nghi AMR. Bộ mã hoá thoại AMR có các đặc điểm sau:
- Là một bộ mã hoá/giải mã thoại tích hợp đơn với 8 tốc độ nguồn: 12.2 kbps(GSM- EFR), 10.2 kbps, 7.95 kbps, 7.40 kbps(IS-641), 5.90 kbps, 5.15 kbps và 4.75 kbps. - Bộ mã hoá AMR hoạt động với khung thoại 20ms tương ứng với 160 mẫu, với tần số lấy mẫu là 8000 mẫu/s. Sơ đồ mã hoá cho chế độ mã hoá đa tốc độ được gọi là Bộ mã hoá dự đoán tuyến tính được kích thích bởi mã đại số (ACELP).
- Tốc độ bit AMR có thể điều khiển bởi mạng truy nhập vô tuyến tuỳ thuộc vào tải trên giao diện vô tuyến và chất lượng của kết nối thoại. Khi tải mạng ở mức cao, đặc biệt là trong giờ bận, có thể sử dụng tốc độ bit AMR thấp hơn để yêu cầu dung lượng cao hơn trong khi chất lượng thoại giảm đi rất ít. Cũng tương tự, khi MS chạy ra ngoài vùng phủ sóng của cell và đang sử dụng sử dụng công suất phát lớn nhất của nó, thì sử dụng tốc độ bit AMR thấp hơn để mở rộng vùng phủ của cell. Với bộ mã hoá thoại AMR có thể đạt được sự điều hoà giữa dung lượng vùng phủ của mạng và chất lượng của thoại tuỳ theo các yêu cầu của nhà điều hành.
Điện thoại hình.
Dịch vụ này có yêu cầu trễ tương tự như dịch vụ thoại. Nhưng do đặc điểm của nén video, yêu cầu BER nghiêm ngặt hơn thoại. UMTS đã chỉ ra các đặc tính trong ITU-T Rec. H.324M sử dụng cho điện thoại hình trong các kết nối chuyển mạch kênh và giao thức khởi tạo phiên (SIP) để hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện IP bao gồm dịch vụ điện thoại hình.
1.5.2.2 Lớp luồng.
Luồng đa phương tiện là một kỹ thuật chuyển dữ liệu nhờ đó dữ liệu được được xử lý như là một luồng liên tục và đều đặn. Nhờ có công nghệ tạo luồng, người sử dụng có
thể truy cập nhanh để tải nhanh chóng các file đa phương tiện các trình duyệt có thể bắt đầu hiển thị dữ liệu trước khi toàn bộ file được truyền hết.
Các ứng dụng tạo luồng thường rất không đối xứng, cho nên phải chịu nhiều trễ hơn là các dịch vụ hội thoại đối xứng. Điều này có nghĩa là chúng phải chịu nhiều biến đổi trễ hơn trong truyền dẫn.
Các ứng dụng được chia thành 2 phạm vi mục đích khác nhau: Quảng bá web, luồng hình ảnh theo yêu cầu. Các nhà cung cấp dịch vụ quảng web thường hướng mục tiêu đến đông đảo khách hàng mà được kết nối với một máy chủ phương tiện truyền được tối ưu hóa hiệu suất thông qua mạng. Các dịch vụ luồng video theo yêu cầu thường sử dụng cho các công ty lớn mong muốn lưu trữ các đoạn video hoặc các bài giảng vào một máy chủ được kết nối với một mạng nội bộ băng thông cao hơn.
1.5.2.3 Lớp tƣơng tác.
Khi người sử dụng đầu cuối trực tuyến để yêu cầu dữ liệu từ các thiết bị từ xa (máy chủ), thì lớp tương tác được sử dụng. Lưu lượng tương tác là một mô hình giao tiếp dữ liệu khác mà được đặc trưng bởi mẫu đáp ứng yêu cầu của người sử dụng đầu cuối, thời gian trễ vòng, và tính trong suốt khi vận chuyển (với tốc độ lỗi bit thấp). Một ứng dụng quan trọng của lớp này là trò chơi máy tính sử dụng công nghệ J2ME.
Lưu lượng dữ liệu của các ứng dụng như là thư điện tử, 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 các bản ghi đo đạc có thể sử dụng lớp nền vì các ứng dụng này không đòi hỏi các hành động tức thì. Lưu lượng nền có các đặc điểm sau: điểm đích không mong chờ dữ liệu trong một thời gian nhất định, cho nên ít nhiều không nhạy cảm với thời gian phân phát dữ liệu; nội dung các gói không nhất thiết phải chuyển một cách hoàn toàn trong suốt; dữ liệu bên thu không có lỗi.
Ngoài ra, trong WCDMA còn có các dịch vụ và ứng dụng dựa vào vị trí: Dịch vụ định vị dựa vào vùng phủ sóng của cell; sự khác nhau về thời gian đã quan sát; các dịch vụ có hỗ trợ của hệ thống định vị toàn cầu (GPS).