*) Cấu trỳc mạng cơ sở UMTS ở phỏt hành 1999 của 3GPP R3. ( Tập tiờu chuẩn đầu tiờn cho UMTS).
Hỡnh 1.8: Kiến trỳc mạng ở UMTS Release 1999 (R3).
Mạng UMTS gồm hai vựng chớnh là vựng mạng truy nhập vụ tuyến và vựng mạng lừi.
Mạng truy nhập vụ tuyến mặt đất UMTS, viết tắt là UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network) chứa cỏc phần tử chớnh sau:
*) Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment) là thiết bị đầu cuối di động của người sử dụng. Nú bao gồm thiết bị di động ME (Mobile Equipment) và module nhận dạng thuờ bao UMTS (USIM: UMTS Subscriber Identification Module). USIM là một vi mạch chứa một số thụng tin liờn quan đến thuờ bao cựng với khoỏ bảo an (giống như SIM ở hệ thống GSM). Giao diện giữa UE và mạng được gọi là giao diện Uu.
*) Nỳt B (Node B): đúng vai trũ như BTS (Base Transceiver Station: trạm thu phỏt gốc) ở hệ thống thụng tin di động 2G. Nỳt B cú chức năng chuyển đổi dũng số liệu giữa cỏc giao diện với UE và với RNC. Núi cũng tham gia quản lớ tài nguyờn vụ tuyến. Giao diện giữa nỳt B và RNC được gọi là giao diện Iub.
*) Bộ điều khiển mạng vụ tuyến RNC (Radio Network Controller) cú vai trũ gần giống như BSC (Base Station Controller: Bộ điều khiển trạm gốc) ở hệ thống GSM. Nú sở hữu và điều khiển cỏc tài nguyờn vụ tuyến ở trong vựng quản lớ của mỡnh (cỏc nỳt B được nối với nú). RNC là điểm truy nhập tất cả cỏc dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lừi CN, vớ dụ như quản lớ tất cả cỏc kết nối đến UE. Khỏc với GSM cỏc BSC khụng nối với nhau, cỏc RNC của UTRAN được nối với nhau qua giao diện Iur. Mục đớch quan trọng nhất của giao diện này là hỗ trợ tớnh di động giữa cỏc RNC và chuyển giao giữa cỏc nỳt B nối đến cỏc RNC khỏc nhau.
Mạng lừi CN gồm cỏc phần tử chớnh sau:
*) MSC/VLR (Mobile Switching Centre/Visitor Location Register: trung tõm chuyển mạch di động/bộ ghi định vị tạm trỳ): là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp cỏc dịch vụ chuyển mạch kờnh cho UE tại vị trớ hiện thời của nú. Chức năng của cỏc MSC là sử dụng cỏc giao dịch chuyển mạch kờnh CS và chức năng của VLR là lưu giữ bản sao về lớ lịch của thuờ bao khỏch cũng như vị trớ chớnh xỏc hơn của UE trong hệ thống đang phục vụ. Phần mạng được truy nhập qua MSC/VLR thường được gọi là vựng chuyển mạch kờnh CS.
*) GMSC (Gateway MSC: MSC cổng): là chuyển mạch tại điểm kết nối UMTS PLMN với mạng CS bờn ngoài.
*) Nỳt hỗ trợ GPRS phục vụ SGSN (Serving GPRS Support Node): cú chức năng giống như MSC/VLR nhưng được sử dụng để phục vụ cho cỏc
dịch vụ chuyển mạch gúi PS (Packet Switch). Phần mạng được truy nhập qua SGSN thường được gọi là vựng chuyển mạch gúi PS.
*) Nỳt hỗ trợ GPRS cổng GGSN (Gateway GPRS Support Node): cú chức năng giống như GMSC nhưng liờn quan đến cỏc dịch vụ PS.
*) Bộ ghi định vị thường trỳ HLR (Home Location Register): là một cơ sở dữ liệu được đặt tại hệ thống chủ nhà của người sử dụng để lưu giữ thụng tin về lớ lịch dịch vụ của người sử dụng. Lớ lịch dịch vụ này gồm: thụng tin về cỏc dịch vụ được phộp, cỏc vựng khụng được chuyển mạng và thụng tin về cỏc dịch vụ bổ sung như: trạng thỏi chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi,…
Cỏc phần tử khỏc ở mạng lừi liờn quan đến dịch vụ mạng thụng minh như Auc, EIR khụng được thể hiện trờn hỡnh vẽ.
Mạng lừi CN và mạng truy nhập vụ tuyến UTRAN được kết nối với nhau qua giao diện Iu. Cú hai loại giao diện Iu khỏc nhau là IuCS và IuPS. Kết nối UTRAN đến phần chuyển mạch kờnh được thực hiện qua giao diện IuCS. Giao diện này nối RNC đến MSC/VLR. Kết nối UTRAN đến phần chuyển mạch gúi được thực hiện qua giao diện IuPS. Giao diện này nối RNC đến SGSN.
Từ hỡnh vẽ ta thấy tất cả cỏc giao diện ở UTRAN ở phỏt hành 1999 của 3GPP đều được xõy dựng trờn cơ sở ATM (Asynchronous Tranfer Mode). ATM được chọn vỡ nú cú khả năng hỗ trợ nhiều loại dịch vụ khỏc nhau (chẳng hạn tốc độ bit khả biến cho cỏc dịch vụ trờn cơ sở gúi và tốc độ bit khụng đổi cho cỏc dịch vụ chuyển mạch kờnh). Cũng từ hỡnh vẽ ta thấy mạng lừi sử dụng cựng một kiến trỳc cơ sở như kiến trỳc của GSM/GPRS, nhờ vậy mà cụng nghệ mạng lừi hiện cú, cú thể hỗ trợ cụng nghệ truy nhập vụ tuyến mới. Cũng cú thể nõng cấp mạng lừi hiện cú để hỗ trợ UTRAN sao cho một MSC cú thể nối đến cả UTRAN RNC và GSM BSC.
Trong thực tế cỏc tiờu chuẩn UMTS cho phộp hỗ trợ chuyển giao cứng từ UMTS đến GSM và ngược lại. Đõy là một yờu cầu rất quan trọng vỡ cần phải cú thời gian để triển khai rộng khắp UMTS nờn sẽ cú khoảng trống trong vựng phủ súng của UMTS và vỡ thế thuờ bao UMTS phải cú khả năng nhận được dịch vụ ở vựng phủ súng của GSM. Nếu UTRAN và GSM BSS được nối đến cỏc MSC khỏc nhau thỡ chuyển giao giữa cỏc hệ thống đạt được bằng cỏch chuyển giao giữa cỏc MSC. Nếu giả thiết rằng nhiều chức năng của MSC/VLR giống nhau đối với UMTS và GSM, thỡ MSC cần phải cú khả năng hỗ trợ đồng thời cả hai kiểu dịch vụ. Tương tự hoàn toàn hợp lớ khi giả thiết rằng SGSN phải cú khả năng hỗ trợ đồng thời kết nối IuPS đến RNC và Gb đến một GPRS BSC.
Trờn thực tế nhiều phần tử mạng đang được nõng cấp để hỗ trợ đồng thời GSM/GPRS và UMTS. Cỏc phần tử mạng này gồm MSC/VLR, GMSC, HLR, SGSN, GGSN. Đối với nhiều nhà sản xuất, cỏc trạm gốc được triển khai cho GSM/GPRS đó được thiết kế để cú thể nõng cấp chỳng hỗ trợ cho cả GSM và UMTS. Đối với một số nhà sản xuất, BSC cũng được nõng cấp để hoạt động như cả hai GSM BSC và UMTS RNC. Tuy nhiờn cấu hỡnh này rất hiếm. Yờu cầu cỏc giao diện và cỏc chức năng khỏc nhau (như chuyển giao mềm) của UMTS RNC dẫn đến cụng nghệ của nú hoàn toàn khỏc với GSM BSC. Vỡ thế thụng thường ta sẽ thấy cỏc UMTS RNC tỏch biệt với GSM BSC.