Chuyển giao điều khiển công suất trong mạng thông tin di động WCDMA

Hệ thong thông tin di động thể hê 3Hệ thống thông tin di động chuyển từ thể hệ 2 sang thế hệ 3 trung gian là thẻ hệ 2,5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết nhiều tẩn số hoặc sừ dụng công

VIỆN DẠI HỌC MỠ HÀ NỘI

KHOA CỐNG NGHẸ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI Nổi ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 2

1.1 Lịch sử phát triển 2

1.1.1 Hệ thong thông tin di động thể hệ 1 2

1.1.2 Hệ thống thông tin di động the hệ 2 2

1.1.2.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA 2

1.1.2.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA 3

1.1.3 Hệ thông thông tin di động the hệ 3 4

1.2 Lộ trình phát triển từ mạng GSM lên WCDMA 5

1.2.1 GSM 6 1.2.2 GPRS 8 1.2.3 EDGE 9 1.2.4 WCDMA 10 1.3 Ket luận chương 14

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDM

15 2.1 Khái quát 15

2.2 Cấu trúc mạng thông tindì độngWCDMA 15

2.3 Cẩu trúc mạng truy nhậpvô tuyến (UTRAN) 17

2 : 18 3 3.2 NODE B (Trạm gốc) 19 2.4 Giao diên vô tuyền 19

2.4.1 Giao diện UTRAN - CN, IƯ 19

2.4.2 Giao diẹn RNC - RNC, IUr 21

2.4.3 Giao diện RNC - Node B, IlJb 21

2.5 Khái quát các giải pháp kì thuật trong mạng WCDMA

21

2.5.1 Sóng mang 22 2.5.2 Kênh logic 23

2.5.3 Kênh vật lý 23

2.5.4 Sự trải phổ 27

2.5.5 Gói dũ liệu 28 2.5.6 Chuyển giao 28

2.6 Kết luận chương 29

CHƯƠNG 3:CHUYÉN GIAO TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA 31

3.1 Khái quát vê chuyên giao trong các hệ thông thông tin di động

31 3.2 Các loại chuyến giao trong mạng thông tin di động WCDMA

31 3.3 Các trường hợp chuyên giao 33

3.4 Trình tự cùa chuyển giao , 33

3.5 Các mục đích của chuyển giao 35

3.6 Chuyển giao cúng 37

3.7 Chuyển giao mềm trong cùng tần sổ 37

3.7.1 Chuyển giao mềm 37

3.7.2 Lợi ích của chuyển giao mềm

37 3.7.3 Nguyên lý chuyển giao mềm 38

3.7.4 Các thuật toán của chuyển giao mềm 41

3.7.5 Các đặc điểm cùa chuyển giao mềm 43

3.7.6 Tồng phí của chuyển giao mềm 44

3.7.7 Độ lợi dung lượng mạng của chuyển giao mềm 46

3.8 Chuyển giao mềm hơn Error! Bookmark not defined. 3.9 Chuyển giao giừa các tấn sổ trong WCDMA 48

3.10 Chuyển giao giữa các hệ thông WCDMA và GSM

49

3.11 Thiết lập vá kêt thúc chuyển giao mềm 51

3.1 1.1 Thỉết lập chuyên giao mềm 51

3.2 1.2 Kết thúc chuyển giao mềm 52

3.12 Kết luận chương 53

CHƯƠNG 4 : ĐIỀU KHIÊN CÔNG SUẨT TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA 55

4.1 Ý nghĩa của điều khiến công suất 55

4.2 Phân loại điêu khiên công suât 56

4.3 Điều khiến công suất cho đường lên và đường xuống 57 4.3.1 Diều khiển công suất cho đường lên 58

4.3.1.1 Khái quát .58

4.3.1.2 Điều khiển công suất vòng hờ 58

63

4.3.1.4 Di ù ù kliicú coỉìg suaí voiig ììgoai 68

4.3.1.5 Điều khiển công suất vòng trong 72

4.3.2 Điều khiển công suất đương xuổng 73

4.3.2.1 Khái quát

73

4.3.2.2 Điều khiển công suất đường xuống 74

4.4 Kểt luận chương 81

KẾT LUẬN 82

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐÀU

Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của công nghệ viền

thông tin, đặc biệt là thông tin di động và Internet đã dần tớí

kết hợp hai ngành công nghệ mũi nhọn này nhằm đáp ứng nhu

càng tăng và đa dạng của khách hàng

Ở Việt Nam mạng thông tin di động WCDMA đã và đang

rộng rãi Với mong muốn tìm hiếu kỹ về công nghệ WCDMA

Chương 1: Giói thiệu hệ thống thông tin di dộng,

Chương 2: cấu trúc mạng thông tin di dộng WCDMA Chương 5.- Chuyển giao I

Chươn„ 4: Điểu Á công su rong nìợng thong tin di động

nghiệp cùa em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình cứa

Vũ Sơn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, tháng 05/2017Sính viên thực hiện

VũĐứ

cThắng

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THÔNG

THÔNG TIN DI

ĐỘNG1.1 Lịch sir phát triển

7.7.7 Hệ thong thông tin di động thể hệ ỉ

- BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS

Hệ thông FDMA điên hình là hệ thông điện thoại di dộng

Mobile phone System - AMPS)

J-JS ơiAnrr dí dAnrr tHõ I1£ 1 cir ’IrniT r.111 rrvrir* TA

2 được đưa ra đề đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di

nghệ số

Tất cả hệ thổng thông tin di động thể hệ 2 sử dụng điều

dụng 2 phương pháp đa truy cập:

- Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA)

- Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA)

ỉ.1.2.1 Đa truy cập phân chia theo thời giun TDMA

Phố quy định cho liên lạc di động được chia thành các

dải tẩn liên lạc này dùng chung cho N kênh liên lạc, mồi kênh

thời gian trong chu kỳ một khung Các thuê bao khác dùng

thời gian, mỗi thuê bao được cấp phát cho một khe thời giantrong cẩu trúc khung

4- Đặc đi êm :

- Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số

- Liên lạc song công mồi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác

một lúc mà không sợ can nhiễu nhau

Hệ thong TDMA điền hình là hệ thông thông tin di động

System for Mobile - GSM)

Máy điện thoại di động kỳ thuật số TDMA phức tạp hon

LL2.2 Đa truy cập phân chia theo mã (DMA

Inong tin 01 oọng CDMA sư oụng Ky tnuạt trai pno cno

dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiền hành các

sợ gây nhiễu lần nhau Những người sử dụng nóí trên được

dùng một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai Kênh vô

dùng lại mồi ô (cell) trong toàn mạng, và những kênh này cũng

nhờ mã trải phô giả ngẫu nhiên (Pseudo Noise - PN)

độ trường hiệuquả hơn FDMA, TDMA.

- Việc các thuê bao MS trong ô dùng chung tẩn sổ khiến cho

ỉ 1,3 Hệ thong thông tin di động thể hê 3

Hệ thống thông tin di động chuyển từ thể hệ 2 sang thế hệ 3

trung gian là thẻ hệ 2,5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết

nhiều tẩn số hoặc sừ dụng công nghệ CDMA trong đó có thể

the hệ hai nếu không sử dụng phố tần mới, bao gồm các mạng

dụng như: GPRS EDGE và CDMA2000-1X Ớ thế hệ thứ 3

- WCDMA (Wideband Code Division Multiple

Access) là sự nâng cap củacác hệ thống thông tin di động thô hệ 2 sử dụng công nghệ

- CDMA2000 là sự nâng cấp của hệ thống thông tin

dụng công nghệ CDMA: IS-95

4- IcM cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3:

Thông tin di động the hệ thứ 3 xây dựng trên cơ sở

phục vụ từ năm 2001 Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều

đồng thời bào đàm sự phát triển liên tục cũa thông tin di độngthể hệ 2

■ Tổc độ cửữ th ể h ệ th ứ ha được xác định n h ư sau :

- 384 Kb/s đối với vùng phủ sóng rộng

- 2 Mb/s đối với vùng phủ sóng địa phương

■ Các tiêu chí chung để xây dụng hệ thống thông tin đi động thể hệ ba (3G):

- Sừ dụng dải tẩn quy định quốc tể 2GHz như sau:

mạng thông minh, di động cá nhân và chuyến mạng toàn cầu.

u chuyên mạch

theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói

■ Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuẩt hiện

L2 Lộ trình phát triển từ mạng GSM lên WCDMA

WCDMA là một liêu chuẩn ihông tin di động 3G của

triển chủ yếu ở Châu Âu với mục đích cho phép các mạng cung

chuyển vùng toàn cầu và để hồ trợ nhiều dịch vụ thoại, dịch vụ

mạng WCDMA dược xây dựng dựa trên cơ sở mạng GSM, tận

sau đây:

Hình Ị ỉ: Quá trình phát triên từGSM lên 3G sử dụng công nghệ WCDMA.

1.2 ỉ GSM

Hình 1.2: Sơ đồ cấu trúc mạng GSM.

Ỡ sơ đồ cấu trúc của mạng GSM

■ SS: Switching Subsystem: Hệ thổng chuyển mạch

■ MSC: Mobile Service Switching Centre: Tổng đàĩ diđộng

■ VLR: Visitor Location Register: Bộ ghi định vị Lamtill

■ AUC: Authentication Centre: Trung tâm nhận thực

■ EIR: Equipment Indentification Register: Thanh ghi nhận dang thiết bị

■ BSS: Base Station System: Hệ thống trạm gốc

■ BSC: Base Station Controller: Đài hệ thống trạmgốc

■ BTS: Base Transceiver Station: Trạm thu phát gổc

■ OSS: Operation & Support Subsystem: Phân hệ khai thác và bào dường

■ OMC: Operation and Maintenance Center: Trung

■ PSTN: Public Switched Telephone Network: Mạng

đến cơ sở dừ liệu lớn Bộ ghi định vị thường trú HLR chứa các

như các dịch vụ mà thuê bao lựa chọn và các thông số nhận

MS được cập nhật qua bộ ghi định vị tạm trú VLR cũng đượcchuyên đến HLR

Trưng tâm nhận thực AUC có chức năng cung cấp cho

thực và các khóa mật mã Mồi MSC có mội VLR

Khi MS di động vào một vùng phục vụ MSC mới thì

cấp các số ỉiệu vê MS này đồng thời VLR cũng thông báo cho

Switched) và chuyên mạch gói (PS : Packet Switched).

Đe thực hiện kết nối vào mạng IP, ở giai đoạn này có thê

ứng dụng vô tuycn (WAP : Wireless Application Protocol)

4- Nhược diêm cũa GSMỉ

Hiện nay các mạng GSM vẫn sù dụng công nghệ cũ là

của công nghệ này là:

- Không giúp nhà khai thác mạng toi ưu hoá việc quy hoạch lại

- Hệ sô sử dụng tại tẩn sô trong GSM thâp, nên với một

nhau, mạng GSM cần sử dụng tần số cũng lớn hơn, nhất là tại

nơi mà phí sử dụng tẩn sổ thưởng cao

- Cũng như tất cà các hệ thống thông tin vô tuyến thông

không bảo mật tuyệt đổi thông tin cùa thuê bao, mặc dù hệ

giải pháp kỹ thuật mã hoá đường truyền khá tinh xảo

- Tốc độ truyền dữ liệu thấp,cũng như dung lượng hệ

Hình 1.3: Triển khai GPRS trên nền mạng GSM.

GPRS là một hệ thống vô tuyến thuộc giai đoạn trung

thống 3G nểu xét về mạng lõi GPRS cung cấp các kết nổi số

với tổc độ truyền lên tới 171,2Kb/s (tổc độ số liệu đình) và hồ

trợ giao thức InternetTCP/IP và X25, nhờ vậy tăng cưởng đáng kê các dịch vụ sổliệu của GSM.

Công việc tích hợp GPRS vào mạng GSM dang tôn tại là

gồc chỉ cân nâng cấp một phẩn nhò ỉiên quan đển khôi điểu

khiên gói (PCU- Packet

Control Unit) đê cung cấp khá nâng định tuyên gói giữa các

nút công (gateway), Một nâng câp nhở vê phân mểm cùng cân

thong mã hoá kênh khác nhau

Mạng lõi GSM được tạo thành từ các kết nối chuyển

bầng cách thêm vào các nút chuyên mạch số liệu và gateway

GGSN (Gateway GPRS Support Node) và SGSN (Serving

GPRS là một giải pháp đà được chuân hoá hoàn toàn với các

có thê chuyên thăng lên 3G vê câu trúc mạng lõi

GPỈỈS cổ 4 ưu diêm chính sau:

■ Đáp ứng tốt yêu cẩu cua khách hàng

Sự tiến tới một mạng cơ sở IP cho phép phát triển và đưa ra

yêu cầu dễ sừ dụng, có thế truy cập nhanh chóng, cấu trúc

tuyển này sẽ cho phép các mạng cá nhân thay đồi cơ bán cách

người Các khách hàng có thể sừ dụng nhiều dịch vụ như :

nghị truyền hình, truy nhập Web, sách điện tứ, thư thoại,

■ Tiên Ktrtrãt tir

Cái

5 tiếp theo Cấu

trúc mới này cho phép các dịch vụ có mặt ở mọi nơi bất chấp

thuật Kỹ thuật truy nhập được đầy mạnh nhàm giúp các nhà

thành công với toe độ phát triên hợp lý

■ Phân phoi dịch vụ nhanh chóng

Mạng GPRS được thiết kê mở, đơn giản, mờ ra nhỉểu ứng

dịch vụ mới Hơnnữa, các nhà khai thác có thê họp tác trong phát triên các ứngdụng riêng.

■ Giảm chi phí quyển sở hữu

Mạng gói cơ sở IP không chì hiệu quá về chi phí, phát tríẻn

hàng mà còn giam chi phí quyền sở hừu nhờ lối ưu hoá hiệu

phí quản lý mạng đem lại khả năng phát triền cao nhất

khai thác TDMA và GSM EDGE tái sừ dựng băng tân sóng mang và câu trúc khe thời gian cùa GSM, và được thíểt kể nhằm tăng tốc độ sổ liệu cùa người sử dụng trong mạng GPRS hoặc HSCSD bàng cách sử dụng các hệ thống cao cấp và công

nghệ tiên tiên khác Vì vậy,

cơ sở hạ tâng và thiêt bị đâu cuôi hoàn toàn phù hợp với EDGE hoàn toàn tương thích với GSM và GRPS.

Hình ỉ.4: Sơ đồ cẩu trúc 2,5G GPRS/EDGE 1.2.4 WCDMA

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là

nhập vô tuyên dược phát triên mạnh ở Châu Âu Hệ thống này

hơn và tốc độ trái pho cao làm tăng độ lợi xử lý và một giải

hơn, dó là đặc diem quyết định đe chuàn bị cho IMT-2000.WCDMA hồ trợ trọn vẹn cả dịch vụ chuyển mạch kênh

liệu khác nhau, dựa trên thủ tục điều chỉnh lốc độ

Chuẩn WCDMA hiện thời sử dụng phương pháp điều

Hình Ĩ.5: Triển khai WCDMA.

WCDMA là công nghệ truyền dẫn vô tuyến mới với

mời, đ

r RNC (Radio

Nctwot Lí/tihviỉtaỊ vii livuụii (ieiì gựi tiặiii guv II1VI uuiig 1_J

mạng lõi GPRS/EDGE có thê được sử dụng lại và các thiết bị

nhiều chế độ có khả năng hỗ trợ GSM/GPRS/EDGE và càWCDMA

ak Ưu điếm cửa rnang WCDMA:

giao mềm Tức là chuyến giao trong đó trạm di động MS bắt

trạm gốc BTS mới mà vẫn chưa cat liên lạc thông tin vói trạm

chuyên giao mềm hơn là chuyến giao mềm được thực hiện giữa

cùng một ô Chuyên giao mêm góp phân vào việc nâng cao

bằng cách cung cấp kết nổi “make before break” (nối trước khi

giảm khả năng mẩt cuộc gọi khi kết nổi RF (Radio Frequency Tần số vô tuyển) rời

-bò một ô đê thỉẻt lập cuộc gọi ở ô đích trong quá trình chuyên giao Chuyên giao mềm được thực hiện hoàn tất

mà thuê bao không phát hiện

ra được, nó không tạo ra những “lồ hổng” hay “gián đoạn” trong cuộc thoại như vẫn nghe thấy trong các kỳ thuật khác chẳng hạn như GSM sứ dụng chuyển giao.

■ Điều khiển công suất nhanh

Một ưu điểm khác nửa cùa WCDMA là nhờ sử dụng các

nhanh và chính xác, thuê bao chi phát ờ mức công suất vừa đú

lượng tín hiệu, giúp tăng tuổi thọ của pin thời gian chờ và đàm

thoại di động WCDMA cũng có the sứ dụng pin nhô hơn, nên

kích thước gọn và dễ sử dụng

Trong thông tin di động, thuê bao di động di chuyên khắp nơi

khác nhau, vì thế tín hiệu phát ra có thể bị sụt giảm một cách

sự sụt giảm này hệ thống phải điều khiển cho thuê bao tăng

Các hệ thống analog và GSM hiện nay có khả năng điều khiên

chậm và dơn giản,thuê bao không thể thay đôi mức công suất đủ nhanh, do đó

công SI

■ Tính bao mọt cao nơn so VƠI cac cong ngĩiệ ưươc đay

Trong vấn đề bảo mật, WCDMA là công nghệ đa truy nhập

Mã ở đây là mã già ngẫu nhiên PN (Pseudorandom Noise) Mã

cách xác định cho mỗi cuộc liên lạc, chu kỳ của nó dài 212,

việc lạo ra 1 mã PN xác định cho mỗi cuộc liên lạc và chu kỳ

khó phát hiện ra mã PN hay là nội dung của cuộc gọi, Như vậy

mật của các cuộc gọi trong công nghệ Cellular WCDMA

truyền nhanh hơn các công nghệ hiện có, nhà cung cap dịch vụ

ngang bàng với hệ thống hừu tuyển, nhờ áp dụng kỹ thuậl mã

hệ thống này có thố triển khai và mở rộng nhanh và chi phí

các mạng hữu tuyền khác, vì đòi hói ít trạm thu phát

■ Khá năng chong nhiêu

Tạp âm nên có phô rộng SỄ bị giám nhỏ do bộ lọc ở máy

nhiễu từ các máy di động khác không được non pho cũng tương

Nhiều từ các nguồn phát sóng không trải phỗ nếu có băng tần

(dài thông) của máy thu WCDMA sè bị trái phồ, mật độ phố

này giảm xuống Vậy bãn chất làm việc theo nguyên tấc trải

trài phổ theo mã, hiệu suất tái sử dụng tần số trải phô cao, số

tương ứng với các mã khác nhau mà số mã thì hẩu như vô hạn

cuộc gọi; trong khi đó GSM chỉ có giới hạn dung lượng cứng

chiếm 1 kênh riêng trong quá trình thoại, và dì nhiên người

vào; cho nên nếu hết kênh cung cấp thì nhừng người sử dụng

cuộc gọi Cũng phải nói thêm rang, ở dung lượng mểm chất

đi một chút Nhưng chấp nhận chất lượng gịâm đĩ một chút đổ

trong \

Ig lượng mạng

WCDMA là lớn hơn so với các mạng khác

■ Khả năng dịch vụ sổ ỉiệu cua WCDMA là tot hơn so với các mạng khác

Với khả năng cung cấp tốc độ thoại là 8 Kb/s và tốc độ dữ

phí dầu lư dựng các trạm phát sóng sẽ giảm đi nhiều Nhờ đó,

kiệm được rất nhiều chi phí đẩu tư ban đầu cũng như chi phí

mạng đê giảm giá thành dịch vụ Đây cũng chính là điểu kiện

đê công nghệ

WCDMA có nhiêu cơ hội tiên về các vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa, vùng heo lánh, nơi có nhiều tiềm năng chưa được khai thác.

1.3 Kết luận chương

Chương này đã trình bày một cách khái quát ve nhừng

sự phát triên của các hệ thống thông tin di động từ thể hệ 1, 2

thời đã sơ lược những yêu cầu cùa hệ thống thông tin di độngthe hệ 3

Thể hệ thứ nhất là thể hệ thồng tin di động tương tự sữ

cập phân chia theo tần số (FDMA) Tiếp theo là thế hệ thứ haí

với các công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian

mã (CDMA) Và hiện nay là thế hệ thứ ba đang chuẩn bị đưavào hoạt động

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba với tên gọi

thể đạt tổc độ 100 km/h và tốc độ bit từ 1440 Mbit/s The hệ

34 Mbi

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC MẠNG THÔNG TIN DT ĐỘNG

WCDM2.1 Khái quát

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - truy cập đa phân mãbàng rộng) là công nghệ 3G hoạt động dựa trên công nghệ CDMA và có khả năng

hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao như:video, truy cập Internet, hội tháohình WCDMA nằm trong dải tần 1920 MHz -1980 MHz, 2110 MHz - 2170 MHz.WCDMA giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bẳng cáchdùng kỳ thuật CDMA hoạt động ở báng tần rộng thay thế cho TDMA Trong cáccông nghệ thông tin di động thề hệ ba thì WCDMA nhận dược sự ùng hộ lớn nhâtnhờ vào lính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hồ trợ các kiểu dịch vụ khác nhauđặc biệt là dịch vụ tổc độ bit thấp và trung bình

WCDMA có các tính năng cơ bản sau:

- Hoạt động ờ CDMA băng rộng với băng tẩn 5MHz

- Hệ số tái sử dụng tẩn số bang 1

- Hỗ trợ phân tập phát và các cấu trúc thu tiên tiến

Nhược điếm chính cùa WCDMA là hệ thống không cấp phép trong bảng TDDphát Hên tục cũng như không tạo điểu kiện cho các kỹ thuật chổng nhiều ở các môitrường làm việc khác nhau

Hệ thống thông tin di động thê hệ ba WCDMA có the cung cấp các dịch vụvới tốc độ bit lên đến 2 MBit/s Bao gồm nhiều kiéu truy en dần như truyền dẫn đôixứng và không đối xứng, thông tin điểm đến điểm và thông tin đa điểm Vói khảnăng đó, các hệ thông thông tin di động thể hệ ba có thê cung cấp dê dàng các dịch

vụ mới như : điện thoại thấy hình, tải dừ liệu nhanh, ngoài ra nó còn cung cấp cácdịch vụ đa phương tiện khác

2.2 Cấu trúc mạng thông tin di dộng WCDMA

Mạng thông tin di động WCDM gồm hai phân mạng: mạng lôi và mạng thâmnhập vô tuyến

- Mạng truy nhập vô tuyền ƯTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network)

Mạng truy nhập vô tuyến có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đềntruy nhập vô tuyển UTRAN gồm hai phẩn tứ :

- Nút B: Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giừa các giao diện lub và UỊJ NÓcũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến

- Bô điêu khiên mans vô tu ven RNC : Có chức nãne sở hữu và điểu khiên cáctài ngu<c còn là điểm

truy cập tat ca cac OỊcn vụ ao u 1 RAN cung cap cno mạng IO1 CN

- Mạng lõi CN

Mạng lõi CN gồm các thành phan chính sau:

Là thanh ghi định vị thường trú lưu giừ thông tin chính về lý lịch dịch vụ cúangười sử dụng Các thông tín này bao gồm: Thông tin về các dịch vụ được phép,các vùng không được chuyển mạng và các thông tỉn ve dịch vụ bố sung như: trạngthái chuyển hướng cuộc gọi, số ỉần chuyển hướng cuộc gọi

- MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register):

Là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) đê cung cấp các dịch vụ chuyềnmạch kênh cho UE tại vị trí cúa nó MSC có chức năng sử dụng các giao dịchchuyến mạch kênh VLR có chức năng lưu giữ bàn sao về lý lịch người sử dụngcũng nhu vị trí chính xác cùa UE trong hệ thống đang phục vụ

- SGSN (Serving GPRS) : Có chức năng như MSC/VLR nhưng được sừ dụngcho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS).

- GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Có chức năng như GMSC nhưng chìphục vụ cho các dịch vụ chuyến mạch gói

- Các mạng ngoài

- Mạng CS : Mạng kết nổi cho các dịch vụ chuyển mạch kênh

- Mạng PS : Mạng kết nổi cho các dịch vụ chuyển mạch gói

- Các giao diện vỡ tuyển

- Giao diện Cu : Là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME Giao diện nàytuân theo một khuôn dạng chuân cho các thẻ thông minh

- Giao diện Uụ : Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần từ co định của

hệ thổng và vì thế mà nó là giao diện mờ quan trọng nhất cúa UMTS

- Giao diện Iu : Giao diện này nổi UTRAN vói CN nó cung cấp cho các nhàkhai thác khà năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau

khác nhau

- Giao diện IUb : Giao diện cho phép kết nối một nút B với một RNC IƯb đượctiêu chuấn hóa như là một giao diện mở hoàn toàn

2.3 Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN)

ƯTRAN bao gồm một hay nhiều phân hệ mạng vô tuyển (RNS) Một RNS là mộtmạng con trong UTRAN và bao gồm một Bộ điều khiển mạng vô tuyền (RNC) và

một hay nhiều Nút B Các RNC có thê được kết nỏi với nhau thông qua một giao

diện lur Các RNC và Nút B được kềt nối với nhau qua giao diện lub

4- Các yêu cầu chính để thiết kế kiến trúc, giao thức và chúc năng UTRAN

Tính hổ trợ cua UTRAN và các chức năng liên quan: Yêu cầu tác động tớithiểt kể cùa ƯTRAN là các yêu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm (một thiết bị đầu cuổikểl nổi tới mạng thông qua 2 hay nhiều cel! đang hoạt động) và các thuật toán quẫn

lý nguồn tài nguyên vô tuyến đặc biệt cùa WCDMA

Làm tăng sự tương đồng trong việc điều khiển dữ liêu chuyển mạch gói vàchuyên mạch kênh, với một ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến duy nhất và vớiviệc sử dụng cùng một giao diện cho các kết nối từ UTRA đến miền chuyển mạchgói và chuyển mạch kênh cùa mạng lõi.

- Sử dụng phương thức vận chuyển ATM như là cơ cấu chuyển vận chínhtrong UTRAN

Sừ dụng kỉếu chuyên vận trên cơ sở IP như là cơ cấu chuyên vận thay thểtrong UTRAN kế từ Release 5 trở đi

2.3.1 Bộ điều khiến mạng vô tuyển (RNC)

Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) là phần tú mạng chịu trách nhiệm điểukhiển nguồn tài nguyên vô tuyến của UTRAN Nó giao tiếp với mạng lõi (thường

là với một MSC và một SGSN) và cũng là phân từ cuối cùng của giao thức điêukhiến nguồn tài nguyên vô tuyển mà xác định các thông điệp và thú tục giữa máy diđộng và ƯTRAN về mặt logic, nó tương ứng với BSC trong GSM

4- Vai \'A(

RNC điều khiển một Nút B (như là vạch giới hạn cho giao diện lub tới Nút B)được coi như là bộ RNC đang điều khiển (CRNC) của Nút Bộ điều khiển CRNCchịu trách nhiệm điều khiển tải và điều khiển nghẽn cho cell cua nó, và điều khiếnthu nhận và phân bố mã cho liên kết vô tuyến được thiết lập trong các cell

Trong trường hợp một kết nối UTRAN máy di động sữ dụng nguồn tài nguyên

lừ nhiêu phân hệ mạng vô tuyến RNS thì các RNS bao gồm 2 chức nâng logic riêngbiệt (về phương diện kết nối máy di động - ƯTRAN này)

- RNC phục vụ (SRNC): RNC cho mồi máy di động là một RNC mà xác địnhbiên giới cả liên kết Iu cho sự vận chuyển dữ liệu người sử dụng và báo hiệuRANAP tương thích qua mạng lõi (kểt nổi này được gọi là kểt nối RANAP) SRNCcũng xác định biên giới của Báo hiệu điều khiển nguồn tài nguyên vô tuyển, nó làgiao thức báo hiệu giửa UE và UTRAN Nó thực hiện xử lý ở lớp 2 cho các dừ liệu

chuyên qua giao diện vô tuyển Hoạt động Quản lý nguồn tài nguyên vồ tuyến cơ

bản, như là ánh xạ các thông số mang thông tin truy nhập vô tuyến thành các thông

số kênh chuyển vận giao diện vô tuyến, quyểt định chuyền giao, và điều khiển côngsuât vòng bên ngoài Các hoạt động này được thực thi trong SNRC SRNC cũng cố

thể là CRNC cứa một số Nút B sử dụng bời máy di động cho kết nổi với UTRAN Một UE két nốí với UTRAN thì chì có duy nhất một SRNC,

Bộ RNC trôi ( DRNC); DRNC có thế là bất cứ RNC nào ngoài SRNC, nóđiều khiên các cell sử dụng bởi máy di động Neu can thict DRNC có thổ thực hiệnkết hợp hay chia nhỏ phân tập macro DRNC không thực hiện xử lý dữ liệu người

sử dụng ở lớp 2, nhưng định tuyến một cách trong suốt dữ liệu giữa giao diện lub vàlur, ngoại trừ khi ƯE đang sử dụng một kênh chuyên vận dùng chung Một UE cóthể không có, có một hoặc có nhiều DRNC

4- Chú ý ràng một RNC ờ mửc vật lý bao gồm toàn bộ các chức nãng CRNC,SRNC và DRNC

2.4.1 Giao diện ƯTRAN-CN, I v

Giao diện Iu là một giao diện mở có chức năng kết nối UTRAN với CN Iu cóhai kiểu: Iu cs để kểt nối ƯTRAN với CN chuyển mạch kênh và Iu PS để kểt nổiUTRAN với chuyên mạch gói

4-Cấu trúc Iu cs

lu cs sữ dụng phương thức truyền tái ATM trên lớp vật lý là kết nối vô tuyển,cáp quang hay cáp đồng Có thề lựa chọn các công nghệ truyền dần khác nhau nhưSONET STM-1 hay E1 đế thực hiện lớp vật lý

■ Ngăn xểp giao thức phía điều khiển:

Gồm RANAP trên đỉnh giao diện SS7 bàng rộng và các lớp ứng dụng là phần

điều khiển kết nổi báo hiệu SCCP, phần truyền bản tin MTP3-b, và lớp thích ứng

báo hiệu ATM cho các giao diện mạng SAAL-NNI.

■ Ngàn xếp giao thức phía điều khiên mạng truyền tải:

Gồm các giao thức báo hiệu đê thiểt lập kết nổi AAL2 (Q.2630) và lớp thíchứng Q.2150 ở đinh các giao thức SS7 băng rộng

■ Ngăn xếp giao thức phía người sử dụng:

Gồm một kết noi AAL2 được dành trước cho từng dịch vụ cs.

4- Cấu trúc I[1 PS

Hình 2.1: Mô hình tông quát các giao diện vô tuyển của ƯTRAN.

Phương thức truyền tải ATM được áp dụng cho cả phía điều khiển và phíangười sử dụng

■ Ngăn xếp giao thức phía điều khiến Iu PS

Chứa RANAP và vật mang báo hiệu SS7 Ngoài ra cũng có thể định nghĩa vậtmang báo hiệu 1P ở ngăn xếp này Vật mang báo hiệu trên cơ sở IP bao gồm:M3UA (SS7 MTP3 User Adaption Layer) SCTP (Simple Control TransmissionProtocol), IP (Internet Protocol) và ALL5 chung cho cá hai tuỳ chọn

■ Ngăn xếp giao thức phía điều khiển mạng truyền tải Iu PS

Phía điều khiển mạng truyền tài khống áp dụng cho Iu PS Các phần từ thông

tin sứ dụng để đánh địa chỉ và nhận dạng báo hiệu AAL2 giống

thông tin được sử dụng trong cs.

■ Ngăn xếp giao thức phía người sử dung iu PS

Luồng số liệu gói được ghép chung lên một hay nhiều AAL5 PVC (PermanentVirtual Connection) Phần người sử dụng GTP-Ư là lớp ghép kênh để cung cấp cácnhận dạng cho từng luồng số liệu gói Các luồng số liệu sừ dụng truyền tải khôngtheo nôi thông và đánh địa chỉ 1P

2.4.2 Giao diện RNC - RNC, Iu r

lựr là giao diện vô tuyến giữa các bộ điều khiển mạng vô tuyển Lúc đầu giaodiện này được thiết kể đề hỗ trợ chuyến giao mềm giữa các RNC, trong quđtrình phát triển tiêu chuẩn nhiều tính năng đã được bỗ sung và đen nay giao diện

IUr phải đàm bào 4 chức năng sau:

Hỗ trợ tính di động cơ sờ giữa cấc RNC

Hỗ trợ kênh lưu lượng riêng

Alo uọ quan ly lai uguycỉi vo LUycii loaírcau

2.4.3 Giao diện RNC - Node tì Iff,

Giao thức lUb định nghía cẩu trúc khung và các thủ tục điều khiển trong băngcho các từng kiểu kênh truyền tải Các chức năng chính cùa I(jb;

Chức nâng thiết lập, bổ sung, giải phóng và tái thiết lập một kết nối vô tuyếnđầu tiên của một UE và chọn diem ket cuối lưu lượng

Khởi tạo và báo cáo các đặc thù ô, node B, kết nối vô luyến

- Xử lý các kênh riêng và kênh chung

- Xử lý kết họp chuyển giao

- Quàn lý sụ cổ kết nối vô tuyến

2.5 Khái quát các giải pháp kì thuật trong mạng WCDMA

WCDMA trái phổ trực tiếp với tốc độ 4.096 Mchip/s.WCDMA dùng các mã

PN khác nhau đế phân biệt cell, phân biệt người dùng (WCDMA vận hành dị bộ)

Băng 2.1: Giới thiệu các tham số chủ yểu của WCDMA.

Cấu trúc kênh RF hướng

Điêu che trải phô

QPSK cân băng (hướng xuống)Kênh QPSK kép (hướng lên)Mạch truỵên phức hợp

BPSK (hướng lên)

xuống); không có kênh pilot chung hướng xuống

Điêu khiên công suât

Trài phổ ( hướng xuống) Vòng hở và vòng khép kín (1.6 MHz)Mã trực giao dài đế phân biệt kênh, Mã Gold 218

Chuyển giao khác tẩn số

2.5.1 Sóng mang

Hình 2.4 minh hoạ nhà khai thác có tài nguyên có tẩn số 15 MHz được chialàm 3 dãi Khoáng phỏng vệ giữa các dãi nội bộ nhò hơn giữa các nhà khai thác Đolường và chuyến giao giữa các dãi tần số được WCDMA ứng dụng