Nghiên cứu ứng dụng giải pháp tdm over ip cho mạng thông tin di động,luận văn thạc sỹ kỹ thuật điện tử

Thông tin di động thế hệ 2 mặc dù sử dụng công nghệ số nhưng là hệ thống băng hẹp và được xây dựng trên cơ chế chuyển mạch kênh nên không thể đáp ứng được dịch vụ mới này.. 1.2 Giới thiệ

VŨ TRỌNG TOÀN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP

TDM OVER IP CHO MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

TP.Hồ Chí Minh, 2014

VŨ TRỌNG TOÀN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP

TDM OVER IP CHO MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

Ngành: Kỹ thuật điện tử

Mã số: 60520203

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS VÕ TRƯỜNG SƠN

TP.Hồ Chí Minh, 2014

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC

Họ và tên học viên: Vũ Trọng Toàn Ngày sinh: 15/12/1979 Đơn vị công tác: Trường trung cấp nghề tỉnh Bình Dương

Khóa: 20.1

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.70

Cán bộ hướng dẫn: TS Võ Trường Sơn Bộ môn: Kỹ thuật viễn thông

1 Tên đề tài luận văn: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp TDM over IP cho

mạng thông tin di động

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp TDM

over IP cho mạng thông tin di động nói chung

3 Phương pháp nghiên cứu và kết quả đạt được:

- Nghiên cứu các đề tài, các công trình khoa học về hệ thống thông tin di động các thế hệ để rút kinh nghiệm và làm cơ sở phát triển đề tài

- Nghiên cứu các thiết bị, công nghệ TDM over IP cho mạng thông tin nói chung để đề xuất áp dụng cho mạng thông tin di động

- Kiểm chứng kết quả nghiên cứu bằng một một số mô hình cụ thể cho một mạng thông tin di động Mobifone

Ngày tháng năm 2014

Vũ Trọng Toàn Xác nhận của bộ môn

MỤC LỤC

Trích yếu luận văn cao học i

Mục lục ii

Mở đầu vii

Danh mục các bảng biểu x

Danh mục các hình vẽ xi

Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động 1.1 Giới thiệu chương 1

1.2 Giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin di động 1

1.2.1 Giới thiệu chung 1

1.2.1.1 Các khái niệm cơ bản 1

1.2.1.2 Các ưu điểm của hệ thống thông tin di động 3

1.2.1.3 Phân cấp dịch vụ 3

1.2.2 Cấu trúc chung của hệ thống thông tin di động 6

1.2.2.1 Mô hình chung 6

1.2.2.2 Tổng đài chuyển mạch di động MSC 7

1.2.2.3 Trạm gốc BS 8

1.2.2.4 Đầu cuối di động MS 8

1.2.3 Phương pháp đa truy nhập kênh 8

1.3 Mạng di động 2G/GSM 9

1.3.1 Cấu trúc mạng 2G 9

1.3.2 Các thành phần chức năng trong hệ thống 2G 11

1.3.2.1 Hệ thống trạm gốc BSS 11

1.3.2.2 Phân hệ chuyển mạch SS 12

1.3.3 Giao tiếp vô tuyến 13

1.3.3.1 Giao diện vô tuyến 13

1.3.3.2 Nguyên tắc khi chia kênh theo thời gian 14

1.3.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật 17

1.3.4.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM 17

1.3.4.2 Về khả năng phục vụ 17

1.3.4.3 Về chất lượng dịch vụ và an toàn bảo mật 18

1.3.4.4 Về sử dụng tần số 18

1.3.4.5 Về mạng 18

1.4 Mạng di động 3G/UMTS 19

1.4.1 Cấu trúc mạng 3G 19

1.4.1.1 Cấu trúc chung mạng 3G WCDMA 19

1.4.1.2 Các giao diện mở cơ bản của UMTS 24

1.4.2 Đặc điểm công nghệ WCDMA 26

1.4.3 Mạng truy nhập vô tuyến 3G 27

1.4.3.1 Trạm gốc 27

1.4.3.2 Khối điều khiển mạng vô tuyến RNC 28

1.5 Luồng truyền dẫn E1/T1 28

1.5.1 Luồng E1 28

1.5.1.1 Cấu trúc khung 29

1.5.1.2 Cấu trúc đa khung 30

1.5.2 Luồng T1 30

1.6 Kết luận chương 1 31

Chương 2: Giải pháp TDM over IP 2.1 Giới thiệu chương 32

2.2 Giao thức IP và mạng Ethernet 32

2.2.1 Giao thức TCP/IP 32

2.2.1.1 Mô hình 7 lớp OSI 32

2.2.1.2 Giao thức TCP/IP 34

2.2.1.3 Giao thức liên mạng IP 36

2.2.2 Mạng Ethernet 47

2.2.2.1 Tổng quan 47

2.2.2.2 Kiến trúc giao thức 47

2.2.2.3 Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn 48

2.2.2.4 Cơ chế giao tiếp 51

2.2.2.5 Cấu trúc khung Ethernet 52

2.3 Tổng quan về TDM over IP 53

2.4 Định dạng TDM over IP 55

2.5 Khôi phục đồng hồ 55

2.6 Tính toàn vẹn gói IP 56

2.7 Đóng gói dữ liệu 57

2.7.1 SAToP 57

2.7.2 CESoPSN 57

2.7.3 HDLCoPSN 59

2.8 Ưu điểm của TDM over IP 59

2.9 QoS 60

2.9.1 Phân cấp QoS 60

2.9.2 Các thông số ảnh hưởng đến QoS trong mạng IP 61

2.9.2.1 Băng thông 61

2.9.2.2 Độ trễ 61

2.9.2.3 Độ biến thiên trễ 62

2.9.2.4 Mất gói 62

2.9.2.5 Độ tin cậy 63

2.9.2.6 Bảo mật 64

2.10 Kết luận chương 2 65

Chương 3: Ứng dụng giải pháp TDM over IP cho mạng thông tin di động 3.1 Giới thiệu chương 66

3.2 Tổng quan các mạng thông tin di động Việt Nam 66

3.2.1 Mạng thông tin di động Viettel 66

3.2.1.1 Sơ đồ cấu trúc mạng di động Viettel 66

3.2.1.2 Chức năng của các thành phần trong mạng di động Viettel 67

3.2.2 Mạng thông tin di động Vinaphone 71

3.2.2.1 Cấu trúc, các thành phần chức năng hệ thống GSM mạng Vinaphone 71

3.2.2.2 Cấu trúc, các thành phần chức năng hệ thống 3G mạng Vinaphone 75

3.2.3 Tổng quan mạng thông tin di động Mobifone 79

3.2.3.1 Công nghệ GSM trong mạng Mobifone 79

3.2.3.2 Công nghệ WCDMA trong mạng Mobifone 81

3.3 Ứng dụng giải pháp TDM over IP cho mạng di động Mobifone 83

3.3.1 Giới thiệu thiết bị IPmux-4L 84

3.3.1.1 Tổng quan về thiết bị IPmux-4L 84

3.3.1.2 Cấu hình vật lý 85

3.3.1.3 Các tính năng 86

3.3.1.4 Mô tả chức năng 87

3.3.2 Giới thiệu thiết bị Orion VCL – E1oP 90

3.3.3 Giải pháp ứng dụng chung sử dụng thiết bị VCL – E1oP 91

3.3.3.1 Sơ đồ ứng dụng cấu hình điểm – điểm như hình 3.7 91

3.3.3.2 Sơ đồ ứng dụng cấu hình điểm – đa điểm như hình 3.8 93

3.3.4 Ứng dụng giải pháp VCL – E1oP cho mạng thông tin di động Mobifone 93

3.3.4.1 Sơ đồ ứng dụng giải pháp VCL – E1oPcho mạng thông tin di động Mobifone cấu hình điểm - điểm có đường dự phòng như hình 3.9 93

3.3.4.2 Sơ đồ ứng dụng giải pháp VCL – E1oPcho mạng thông

tin di động Mobifone cấu hình điểm – đa điểm có đường dự

phòng như hình 3.10 94

3.3.5 Giải pháp ứng dụng thiết bị IPmux-4L cho mạng di động Mobifone 95

3.3.5.1 Sơ đồ lắp đặt thiết bị IPmux-4L như hình 3.11 95

3.3.5.2 Kết cấu trạm 2G và 3G như hình 3.12 96

3.4 Kết luận chương 3 97

Kết luận và hướng phát triển của đề tài 98

Lời cảm ơn 100

Lời cam đoan 101

Tài liệu tham khảo 102

MỞ ĐẦU

Hiện nay phát triển về công nghệ đã mở ra nhiều dịch vụ và ứng dụng mới cho thông tin di động Các dịch vụ và ứng dụng mới này đòi hỏi ngày càng nhiều hơn tài nguyên băng thông Sự phát triển nhanh chóng của dịch

vụ số liệu mà IP đã đặt ra các yêu mới đối với công nghệ viễn thông di động.Đồng thời xu thế phát triển của IP đang tạo đà cho xây dựng và phát triển các mạng truyền dẫn với băng thông lớn và cực lớn cho phép truyền dẫn từ vài Gbps đến hàng trăm Gbps Ứng dụng giải pháp TDM over IP cho mạng thông tin là một giải pháp hiệu quả về chi phí cho các dịch vụ viễn thông truyền thống chuyển hướng sang công nghệ mạng gói dữ liệu IP Giải pháp này cung cấp cao nhất tín hiệu thời gian chính xác và tái vòng dữ liệu Xác định trước hệ thống tham số hồ sơ theo mỗi yêu cầu ứng dụng khác nhau; cuối cùng là đơn giản hóa quá trình cài đặt, xử lý và lưu chi phí bảo trì

Các mạng thông tin di động ở Việt Nam hiện nay đang cung cấp đồng thời các dịch vụ 2G và 3G Điều này dẫn đến việc tồn tại các trạm hỗn hợp BTS/Node B và BSC/RNC Việc kết nối giữa BTS/Node B với BSC/RNC được thực hiện bằng các luồng TDM cho thoại và Ethernet/IP cho dữ liệu Do

đó chi phí truyền dẫn nói chung là lớn Giải pháp truyền dữ liệu qua các luồng TDM lại có hiệu quả không cao

Đề tài này đề xuất ứng dụng giải pháp TDM over IP cho việc truyền dẫn tín hiệu giữa BTS/Node B với BSC/RNC nhằm tiết kiệm chi phí đường truyền cho các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động tại Việt Nam

* Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp TDM

over IP cho mạng thông tin di động nói chung

* Đối tượng nghiên cứu:

- Giải pháp TDM over IP cho truyền dẫn các luồng E1;

- Ứng dụng giải pháp TDM over IP cho truyền dẫn tín hiệu giữa BTS/Node B với BSC/RNC trong mạng thông tin di động nói chung và mạng thông tin di động Mobifone nói riêng

* Phạm vi nghiên cứu:

- Giải pháp truyền các luồng TDM qua mạng IP;

- Ứng dụng trực tiếp cho mạng thông tin di động 2G, 3G của Mobifone

* Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu các đề tài, các công trình khoa học về hệ thống thông tin di động các thế hệ để rút kinh nghiệm và làm cơ sở phát triển đề tài

- Nghiên cứu các thiết bị, công nghệ TDM over IP cho mạng thông tin nói chung để đề xuất áp dụng cho mạng thông tin di động

- Kiểm chứng kết quả nghiên cứu bằng một một số mô hình cụ thể cho một mạng thông tin di động

* Kết cấu của luận văn: Luận văn gồm 3 chương

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Chương 2 GIẢI PHÁP TDM OVER IP

Chương 3 ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP TDM OVER IP CHO MẠNG

THÔNG TIN DI ĐỘNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

Do thời gian và kiến thức của bản thân có hạn, nội dung của đề tài thì rất rộng và khó nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý Thầy, Cô và của tất cả mọi người để Luận văn này được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của các Thầy

Cô trong Bộ môn Kỹ thuật Viễn thông - Trường Đại học Giao thông Vận tải,

đặc biệt là Thầy giáo TS Võ Trường Sơn Tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến

gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên, ủng hộ và giúp đỡ tôi hoàn thành tốt Luận văn này

TP.HCM, Ngày 12 tháng 05 năm 2014

Học viên: Vũ Trọng Toàn

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Số

1.1 Các khái niệm cơ bản về hệ thống thông tin di động 2

1.3 Mô hình dịch vụ truyền tải (Bearer Service) 4

1.9 Cấu trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và

1.10 Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói 22

1.11 Đóng bao và tháo bao cho gói IP trong quá trình truyền

2.2 Giao thức TCP/IP khi so sánh với mô hình OSI 34

2.6 Ethernet/IEEE 802.3 trong tập chuẩn IEEE 802 47

2.7 Cấu trúc mạng 48 2.8 Ba kiểu mạng Ethernet với cáp đồng trục và đôi dây xoắn 49 2.9 Cấu trúc khung MAC theo IEEE 802.3/Ethernet 52

3.2 Ghép kênh thoại và Ethernet qua mạng chuyển mạch gói 85

3.5 IPmux-4L trong chế độ thời gian thích ứng 90

3.7 Sơ đồ ứng dụng cấu hình điểm - điểm cho mạng di động 92

3.8 Sơ đồ ứng dụng cấu hình điểm – đa điểm cho mạng di

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

1.1 Giới thiệu chương

Sự phát triển nhanh chóng của dịch vụ số liệu mà IP đã đặt ra các yêu mới đối với công nghệ viễn thông di động Thông tin di động thế hệ 2 mặc dù

sử dụng công nghệ số nhưng là hệ thống băng hẹp và được xây dựng trên cơ chế chuyển mạch kênh nên không thể đáp ứng được dịch vụ mới này Công nghệ truyền thông thế hệ thứ ba 3G (third-generation) là giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cách dùng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA Trong chương này sẽ nghiên cứu tổng quan về hệ thống thông tin di động và tìm hiểu về mạng di động 2G

và mạng di động 3G

1.2 Giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin di động

1.2.1 Giới thiệu chung [5]

1.2.1.1 Các khái niệm cơ bản

Hệ thống thông tin vô tuyến di động (Mobile Radio Communication) có nhiệm vụ kết nối đến hoặc từ các thuê bao di động (MS - Mobile subscriber)

và các thuê bao này có thể di chuyển trong nhiều vùng địa lý khác nhau, nơi

được gọi là vùng phục vụ di động (Mobile Service Location) Việc trao đổi thông tin giữa thiết bị di động ME (ME - Mobile Equipment) và mạng di động (Mobile Radio Network) thông qua giao diện vô tuyến số (Digital Radio

Interface)

Tất cả vùng phục vụ của hệ thống thông tin di động vô tuyến được chia

thành nhiều vùng phục vụ nhỏ, gọi là các tế bào vô tuyến (radio cell) Vì vậy

mạng thông tin di động còn được gọi là mạng thông tin di động vô tuyến tế

bào số (Digital Cellular Mobile Radio Network)

Mỗi tế bào có một trạm gốc phụ trách (Base Station) và được điều khiển

bởi hệ thống tổng đài di động sao cho thuê bao có thể vẫn duy trì được cuộc gọi một cách liên tục khi di chuyển giữa các tế bào Đây là một trong những điểm khác biệt chính của mạng thông tin di động với mạng điện thoại chuyển

mạch công cộng PSTN (PSTN - Public Switched Telephone Network) - nơi

mà các thuê bao đã được định vị cố định bởi đôi dây thuê bao (Telephone

Surscriber Line) đưa đến từ tổng đài

Một điểm khác biệt cơ bản nữa so với mạng PSTN là thông tin xác định một thuê bao không được gắn liền với đường dây thuê bao mà lại nằm trong

một thẻ vi mạch bán dẫn gọi là SIM card (Subscriber Identity Module) được

cài vào thiết bị di động ME Thẻ SIM này có bộ nhớ để lưu một số thông tin

cố định và tạm thời rất cần để điều khiển được quá trình kết nối và duy trì các cuộc gọi Như vậy một thuê bao di động MS phải là sự kết hợp giữa một thiết

bị di động ME với một thể SIM

Hệ thống tổng đài di động có thể kết nối đến mạng điện thoại PSTN và những mạng dịch vụ khác nên các thuê bao di động MS hoàn toàn có thể kết nối đến các thuê bao điện thoại cố định cũng như các thiết bị đầu cuối khác, như biểu diễn ở hình 1.1

1.2.1.2 Các ưu điểm của hệ thống thông tin di động

Đặc tính có thể di động linh hoạt của các thuê bao di động MS chính là

ưu điểm lớn nhất của hệ thống thông tin di động Hệ thống thông tin di động

là hoàn toàn số, chính đặc điểm này đem lại ưu điểm chất lượng của thông tin

di động rất tốt, dễ thực hiện việc bảo mật thông tin, mở ra nhiều khả năng tích hợp nhiều dịch vụ phi thoại vào hệ thống Đối với nhà cung cấp, khai thác mạng thì kiến trúc mạng thông tin di động có ưu điểm dễ triển khai và mở rộng mạng rất linh hoạt Điều này tạo ra sự hiệu quả về đầu tư, doanh thu cao.v.v

1.2.1.3 Phân cấp dịch vụ

Mạng thông tin di động cũng như bất cứ mạng thông tin nào khác đều cung cấp dịch vụ kết nối để truyền và nhận thông tin Tuy nhiên từ dịch vụ cơ bản này, người ta cũng đưa ra nhiều dạng dịch vụ bổ sung khác Với mạng di

động GSM (Global System for Mobile Communication) người ta có thể phân

cấp thành 3 nhóm dịch vụ như biểu diễn ở hình 1.2

- Dịch vụ truyền tải (Bearer Service)

Các dịch vụ thuộc nhóm này là các dịch vụ truyền tải thông tin thuần tuý

giữa các điểm truy nhập mạng (Network Access Point) Mạng thông tin di

động lúc này đóng vai trò như mạng truyền dẫn, bởi vậy nó yêu cầu cần định nghĩa rõ các kiểu thông tin mà nó sẽ truyền tải như biểu diễn ở hình 1.3 Thông số cần quan tâm cho các dịch vụ nhóm này là:

+ Tốc độ: 9600 hay 11200 bps

+ Mode truyền: đồng bộ, dị bộ, đơn công, song công hay bán song công + Phương thức chuyển mạch: chuyển mạch kênh, gói hay bản tin

Dịch vụ truyền tải

Bearer Service

Dịch vụ viễn thông

Teleservice

Dịch vụ bổ sung

Supplementary Service

Hình 1.2: Phân cấp dịch vụ mạng thông tin di động

Hình 1.3: Mô hình dịch vụ truyền tải (Bearer Service)

- Dịch vụ viễn thông (Teleservice)

Tính chất của các dịch vụ thuộc nhóm này không đơn thuần chỉ truyền tải thông tin mà còn yêu cầu giao thức và qui trình thiết lập kết nối giữa 2

trạm đầu cuối (Terminal), cũng có nghĩa là các tính chất và đặc tính của các

trạm đầu cuối cần định nghĩa rõ ràng Với các dịch vụ nhóm này, khái niệm

truy nhập người dùng (User Access) được sử dụng như biểu diễn ở hình 1.4 Một số dịch vụ nhóm này là các dịch vụ như: Dịch vụ thoại (Telephony), dịch

vụ truyền văn bản (Fax service), dịch vụ truy nhập Internet, dịch vụ truyền bản tin ngắn SMS (Short Message Service), bản tin mở rộng EMS (Extended

Message Service) và bản tin đa phương tiện MMS (Multimedia Message Service)

- Dịch vụ bổ sung (Teleservice)

Hai nhóm dịch vụ nói trên thuộc về các dịch vụ cơ bản Các dịch vụ bổ sung được xây dựng trên các dịch vụ cơ bản đó mà không hoạt động độc lập được Các dịch vụ bổ sung này thường mở rộng khả năng kiểm soát và điều khiển của người sử dụng đối với các dịch vụ thuộc 2 nhóm dịch vụ cơ bản

1.2.2 Cấu trúc chung của hệ thống thông tin di động [1]

+ Các đầu cuối di động MS (Mobile Station hay Mobile Subscriber)

Trong đó, trạm gốc sẽ là hệ thống trung gian chung chuyển thông tin giữa các đầu cuối di động và tổng đài chuyển mạch di động Đầu cuối di động

sẽ liên lạc với trạm gốc bằng việc sử dụng đường truyền vô tuyến và hoàn

toàn song công (uplink và downlink) Đầu cuối di động và trạm gốc sử dụng

tần số phát và thu riêng rẽ Tổng đài chuyển mạch di động được kết nối với trạm gốc bằng đường truyền PCM 30 hoặc qua hệ thống viba Một tổng đài di động có thể kết nối đến nhiều trạm gốc Phân bố các trạm gốc tạo nên vùng phục vụ Việc thiết kế phân bố các trạm gốc là một trong những công việc quan trọng nhất trong qua trình triển khai mạng thông tin di động

1.2.2.2 Tổng đài chuyển mạch di động MSC

Tổng đài chuyển mạch di động liên kết mạng thông tin di động với hệ thống điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN và hệ thống mạng dịch vụ khác Chức năng chính của nó là đầu nối các thuê bao di động với nhau và với các thuê bao của PSTN Tổng đài chuyển mạch di động cần phải có các chức năng khác với hệ thống chuyển mạch của PSTN như:

- Chuyển giao (Hand-over)

Do MS có thể di chuyển từ vùng BS này sang BS khác, vì vậy MSC phải

có cơ chế báo hiệu để chuyển cuộc gọi này sang một kênh mới ở một khu vực

tế bào mới mà không làm gián đoạn cuộc gọi Phương pháp chung ở đây là bằng việc giám sát chất lượng tín hiệu (theo mức) của từng kênh thu được từ các trạm gốc khác, khi chất lượng tín hiệu bắt đầu giảm dưới mức quy định thì khu vực tế bào hiện tại sẽ chuyển tín hiệu báo hiệu cho MSC, tiếp đó MSC

sẽ yêu cầu đo chất lượng tín hiệu của kênh đi tới trạm gốc bên cạnh để xác định xem vùng nào sẽ xử lý cuộc gọi và sau đó dựa vào kết quả này chọn ra vùng tối ưu Chuyển vùng cần tiến hành tại một thời điểm chính xác nếu

không thì cuộc gọi di động có thể nhảy (ping pong) giữa các tế bào

- Đăng ký vị trí (Location Registration) và cập nhật vị trí (Location

Update)

Việc đăng ký vị trí là khi thuê bao di động di chuyển từ trạm nhà (Home

- vùng đầu tiên đăng ký dịch vụ) đến vùng phục vụ khác, trạm nhà sẽ giúp trạm đến phát hiện ra thuê bao di động và hệ thống ở nhà sẽ lưu trữ lại các thông tin đăng ký để đầu nối cuộc gọi Tất nhiên muốn làm được điều đó trước tiên các trạm phải có khả năng do tìm phát hiện các MS và cập nhật vị trí hiện tại của MS Tổng đài MSC cần phải có tất cả các thông tin, chẳng hạn như: dialed number (quay số), billing information (thông tin yết thị), và các

thông tin dịch vụ khác được lưu trữ trong hệ thống chuyển mạch để đầu nối các thuê bao di động với nhau và với các thuê bao PSTN

1.2.2.3 Trạm gốc BS

Trạm gốc dùng để đấu nối trạm chuyển mạch điện thoại di động với máy

di động, nó bao gồm thiết bị thu phát, ăng ten và thiết bị điều khiển Chức năng chính của nó là điều khiển và quản lý vùng đã được phân định bằng cách chuyển các tín hiệu gọi đến/ gọi đi, gán kênh, giám sát kênh và tự chuẩn sai

số

Trong hệ thống điện thoại di động, tần số sử dụng giữa BS và một máy

di động là không cố định ở một kênh nào đó mà kênh đàm thoại được xác định nhờ kênh báo hiệu và máy di động được đồng bộ về tần số một cách tự động Để giảm tối thiểu can nhiễu của các vùng lân cận thì các yếu tố như phân bố tần số, phân định mẩu vùng là rất quan trọng Các tế bào kề nhau nên

sử dụng tần số khác nhau Các tế bào ở cách xa hơn một khoảng cách nhất định có thể tái sử dụng cùng một tần số với một tần số nào đó đang được sử dụng Hiệu quả sử dụng tần số của hệ thống điện thoại di động tăng lên vì các kênh RF giữa các BS có thể được định vị một cách hiệu quả nhờ việc tái sử dụng tần số và nhờ vậy dung lượng thuê bao do điều tiết sẽ tăng lên

1.2.2.4 Đầu cuối di động MS

Thiết bị đầu cuối di động tức là thiết bị thông tin được trang bị để di động như: thiết bị thông tin trên xe cộ, trên tàu bè, máy bay v.v Chúng bao gồm: điện thoại cầm tay, máy nhắn tin, và điện thoại vô tuyến xách tay Các thiết bị này phải kết hợp với 1 thẻ vi mạch mới trở thành 1 đầu cuối di động Thẻ nhớ vi mạch chứa thông tin xác định thuộc tính thuê bao, từ khoá để mã hoá

Trong thông tin di động, trên các nguồn tần số vô tuyến giới hạn cần phải điều tiết càng nhiều người sử dụng càng tốt Hệ thống thông tin di động

có thể sử dụng 3 phương pháp đa truy nhập kênh:

- Đa truy nhập theo tần số - FDMA (Frequency Division Multiple

Access)

- Đa truy nhập theo thời gian - TDMA (Time Division Multiple Access)

- Đa truy nhập theo mã - CDMA (Code Division Multiple Access)

1.3 Mạng di động 2G/GSM [3]

Mạng di động 2G (Second-Generation Wireless Telephone Technology)

là mạng điện thoại di động thế hệ thứ 2 Đặc điểm khác biệt nổi bật giữa mạng điện thoại thế hệ đầu tiên 1G và mạng 2G là sự chuyển đổi từ điện thoại dùng tín hiệu tương tự sang tín hiệu số Tùy theo kỹ thuật đa truy cập, mạng 2G có thể phân ra 2 loại: mạng 2G dựa trên nền TDMA (Time Division Multiple Access) và mạng 2G dựa trên nền CDMA (Code

Division Multiple Access) TDMA là phương thức đa truy cập phân chia

theo thời gian còn CDMA là phương thức đa truy cập phân chia theo mã Trong kỹ thuật CDMA, tín hiệu của mỗi người dùng (user) sẽ được dàn trải (spreading) bằng một mã xác định trực giao (hoặc giả trực giao) với nhau Tín hiệu truyền sẽ là tín hiệu chồng chập của nhiều người dùng khác nhau theo thời gian và trên cùng một băng tần số

1.3.1 Cấu trúc của mạng 2G

Hệ thống GSM (Global system for mobile communication – hệ thống

thông tin di động toàn cầu)có thể chia thành nhiều hệ thống con

Hệ thống con chuyển mạch SS (Switching Subsystem), hệ thống con trạm gốc BSS (Base Station Subsystem), hệ thống khai thác và bảo dưỡng

mạng OMC (Operations & Maintenance Center) Hình 1.6 biểu diễn mô hình

hệ thống GSM

Các ký hiệu:

- SS: Hệ thống chuyển mạch - AUC: Trung tâm nhận thực

- VLR: Bộ ghi định vị tạm trú - HLR: Bộ ghi định vị thường trú

- BSS: Hệ thống trạm gốc - EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị

- BTS: Trạm thu phát gốc - BSC: Hệ thống điều khiển trạm gốc

- MS: Trạm di động - OMC: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng

- MSC: Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (tổng đài vô tuyến)

- ISDN: Mạng liên kết đa dịch vụ

- PSPDN: Mạng chuyển mạch công cộng theo gói

- CSPDN: Mạng chuyển mạch công cộng theo kênh

- PSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

- PLMN: Mạng di động công cộng mặt đất

Hình 1.6: Mô hình hệ thống GSM

1.3.2 Các thành phần chức năng trong hệ thống 2G

Mạng thông tin di động công cộng mặt đất PLMN (Public Land Mobile Network) theo chuẩn GSM được chia thành 4 phân hệ chính sau:

- Trạm di động MS (Mobile Station)

- Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)

- Phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem)

- Phân hệ khai thác và hỗ trợ (Operation and Support Subsystem)

1.3.2.1 Hệ thống trạm gốc BSS (Base Station Subsystem):

Hệ thống BSS được chia thành hai khối chức năng chính: Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station) và bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller), ngoài ra còn có khối thích ứng tốc độ chuyển đổi mã TRAU (Transcoder Rate Adaptor Unit)

Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem), giao diện trực tiếp với các trạm di động MS bằng thiết bị BTS thông qua giao diện vô tuyến Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài ở phân hệ chuyển mạch SS Nói chung, BSS thực hiện giao diện với tổng đài và nhờ vậy đấu nối những người sử dụng các trạm di động với những người sử dụng viễn thông khác BSS cũng phải được điều khiển, do đó nó được đấu nối với phân hệ vận hành

và bảo dưỡng OSS Phân hệ trạm gốc BSS bao gồm:

a.TRAU (Transcoding and Rate Adapter Unit): Bộ chuyển đổi mã và

phối hợp tốc độ Có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu thoại thành luồng tốc độ số 64kbit/s để truyền từ BSC đến MSC TRAU tiếp nhận các khung số liệu 16kbit/s từ giao diện Abis giữa BSC đến MSC, và nó định dạng lại thông tin của mỗi luồng số liệu thành dạng A - TRAU để truyền đi trên giao diện A giữa BSC và MSC TRAU thường được đặt cùng vị trí với BSC

b BSC (Base Station Controler): Trạm thu phát gốc BSC có nhiệm vụ

quản lý giao diện vô tuyến giữa BTS với MS thông qua các lệnh điều khiển từ

xa Đó là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao Vai trò của BSC là quản lý kênh và quản lý chuyển giao BSC ấn định kênh

vô tuyến trong toàn bộ thời gian thiết lập cuộc gọi và giải phóng kênh khi kết thúc cuộc gọi BSC thực hiện các quá trình chuyển giao (Handover) giữa các BTS Một BSC có thể quản lý hàng chục BTS

c BTS (Base Transceiver Station): Thực hiện chức năng vô tuyến trực

tiếp đến các thuê bao di động MS thông qua giao diện vô tuyến Um BTS gồm các thiết bị thu, phát, anten và các khối xử lý tín hiệu BTS được coi là một modem vô tuyến phức tạp có thêm một số chức năng khác

* Chức năng chính của BTS là:

- Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến

- Quản lý giao thức liên kết số liệu giữa MS với BSC

- Vận hành và bảo dưỡng trạm BTS

- Cung cấp các thiết bị truyền dẫn và ghép kênh nối trên giao tiếp A- bis

1.3.2.2 Phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem)

Phân hệ chuyển mạch (SS) bao gồm các chức năng chính của mạng GSM cũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác

Phân hệ chuyển mạch bao gồm các khối chức năng sau:

- Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động MSC

- Thanh ghi định vị thường trú HLR

- Trung tâm nhận thực AuC

- Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR

1.3.3 Giao tiếp vô tuyến

Giao tiếp vô tuyến là tên gọi chung của đầu nối giữa MS và BTS Giao tiếp sử dụng khái niệm TDMA và một khung TDMA cho một tần số mang

Một khung bao gồm 8 khe thời gian (Time Slot – TS)

1.3.3.1 Giao diện vô tuyến

Trong GSM, giao diện vô tuyến sử dụng cả hai phương thức phân kênh theo tần số và theo thời gian: FDMA (Frequency Division Multiple Access)

và TDMA (Time Division Multiple Access) Trong FDMA, GSM sử dụng băng tần 900 Mhz (hay còn gọi là GSM 900) và 1800 Mhz (hay GSM 1800) Mỗi kênh được đặc trưng bởi một tần số (sóng mang) gọi là kênh tần số RFCH (Radio Channel) cho mỗi hướng thu phát, các tần số này cách nhau 200Mhz Trong GSM 900, MS sử dụng 124 RFCH trong dãy tần 25Mhz và BTS sử dụng 124 RFCH trong dãy tần từ 935 đến 960 Mhz (ở đây, nếu MS phát thì BTS thu và ngược lại) Tại mỗi tần số TDMA chia thành 8 khe thời gian TS tức là số kênh được tăng lên 8 lần Nhưng trong tương lai số khe có thể sẽ tăng lên 16 lần Một cặp RFCH (thu và phát) tại một khe thời gian được gọi là một kênh vật lý Mỗi kênh được dùng để truyền một nhóm nhất định tham số thông tin được gọi là kênh logic (Logical Channel) Mỗi kênh vật lý được gán cho một hoặc một số kênh logic Các kênh được chia thành hai loại:

- Kênh dùng để tải thông tin của thuê bao như thoại, số liệu….được gọi

là kênh lưu lượng (Traffic Channel - TCH) Có 2 loại tốc độ truyền trên TCH

là tốc độ đầy đủ (Full Rate) THC/F là loại tốc độ đang được sử dụng hiện nay

và tốc độ bằng một nửa (Half Rate), TCH/H sẽ được sử dụng trong tương lai

- Kênh điều khiển CCH (Control Channel) được sử dụng để truyền thông tin báo hiệu các thông tin quản lý Um

1.3.3.2 Nguyên tắc khi chia kênh theo thời gian:

a Khái niệm về khe vô tuyến:

Mạng GSM/PLMN (PLMN: Public Land Mobile Network (mạng di động mặt đất công cộng)) được chia thành 124 kênh sóng mang, sóng này ở dải tần:

- Đường lên (MS-BTS): 890 – 915 Mhz

- Đường xuống (BTS – MS): 935 – 960 Mhz

Băng tần đường lên 890,2 – 914,8 Mhz và đường xuống 935,2 – 959,8 Mhz Trên mỗi sóng mang thực hiện ghép kênh theo thời gian, thực hiện ghép khung TDMA ta có số kênh bằng 124 x 8 (TS) = 992 kênh

b Kênh vật lý:

Một khe thời gian ở một tần số vô tuyến dành để truyền tải thông tin ở đường vô tuyến của GSM là một kênh vật lý Mỗi một kênh tần số vô tuyến được tổ chức thành các khung TDMA dài 4,62ms gồm 8 khe thời gian (mỗi khe dài 577µs) Tại BTS, các khung TDMA trong các kênh tần số cả ở đường lên và đường xuống đều được đồng bộ Tuy nhiên khung đường lên trễ 3 khe

so với khung đường xuống Nhờ có trễ này mà có thể sử dụng một khe thời gian có cùng số thứ tự ở cả đường lên và đường xuống để truyền tin bán song công

Về mặt thời gian, các kênh vật lý ở một kênh tần số được tổ chức theo cấu trúc khung, đa khung, siêu đa khung, siêu siêu khung như ở hình 1.7: Một siêu siêu khung được chia thành 2048 siêu khung với thời gian là 6,12s Siêu khung lại được chia thành các đa khung, có hai loại đa khung:

Hình 1.7: Tổ chức khung, đa khung

- Đa khung 26 khung chứa 26 khung TDMA Đa khung này được sử dụng để mang TCH (và SACCH cộng với FACCH) 51 đa khung này tạo nên một siêu khung

- Đa khung 51 khung chứa 51 khung TDMA Đa khung này sử dụng để mang BCH và CCH 26 đa khung này tạo nên một siêu khung

Kênh vật lý được tổ chức theo quan niệm truyền dẫn Đối với TDMA GSM thì kênh vật lý là một khe thời gian ở tần số sóng mang vô tuyến được chỉ định

* GSM 900 nguyên thủy:

Dải tần số: 890, 815 Mhz cho đường lên uplink (từ MS đến BTS)

835, 960 Mhz cho đường xuống downlink (từ BTS đến MS) Dải thông tần của một kênh vật lý là 200Khz Dải tần bảo vệ ở biên cũng rộng 200 Khz

Ful (n) = 890,0 Mhz + (0,2 Mhz) * n

Fdl (n) = Ful (n) + 45Mhz

Với n = ARFCN, 1≤ n ≤ 174 Kênh 0 là dải phòng vệ

* DCS 1800 có số kênh tần số tăng gấp 3 lần so với GSM 900

Dải tần số: 1710, 1785 Mhz uplink

1850, 1880 Mhz downlink

Ful (n) = 1710 + (0,2Mhz) * (n-511) Fdl (n) = Ful (n) + 95 Mhz

Với 512 ≤ n ≤ 885

c Kênh logic:

Kênh logic được tổ chức theo quan điểm nội dung tin tức, các kênh này được đặt vào các kênh vật lý Các kênh logic được đặc trưng bởi thông tin

truyền giữa BTS và MS Và có thể chia các kênh logic thành hai loại tổng quát: các kênh lưu lượng TCH và các kênh báo hiệu điều khiển CCH, như biểu diễn ở hình 1.8

* Kênh lưu lượng TCH: mang tiếng được mã hóa hoặc số liệu của người

1.3.4.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM:

Hệ thống thông tin di động GSM cho phép chuyển vùng tự do của các thuê bao, có nghĩa là một thuê bao có thể thâm nhập sang mạng của các nước khác khi di chuyển sang biên giới Trạm di động GSM – MS (GSM Mobile Station) phải có khả năng trao đổi thông tin ở bất cứ nơi nào phủ sóng quốc

tế

1.3.4.2 Về khả năng phục vụ:

Hình 1.8: Phân loại kênh logic

- Hệ thống được thiết kế sao cho MS có thể dùng được tất cả các nước có

mạng

- Cùng với phục vụ thoại, hệ thống phải cho phép sự linh hoạt lớn nhất

cho các loại dịch vụ khác liên quan đến mạng số kết nối đa dịch vụ (ISDN)

- Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tàu viễn dương

như một mạng mở rộng có các dịch vụ di động mặt đất

1.3.4.3 Về chất lượng dịch vụ và an toàn bảo mật:

- Chất lượng của thoại trong GSM phải ít nhất có chất lượng như các hệ

thống di động tương tự trước đó trong điều kiện vận hành thực tế

- Hệ thống có khả năng bảo mật, mã hóa thông tin người dùng mà không

ảnh hưởng đến hệ số cũng như không ảnh hưởng đến các thuê bao khác không

dùng đến khả năng này

1.3.4.4 Về sử dụng tần số:

- Hệ thống cho phép mức độ cao và hiệu quả của dải tần mà có thể phục

vụ ở vùng thành thị và nông thôn cũng như các dịch vụ mới phát triển

- Dải tần số hoạt động là 890- 915 và 935-960 Mhz

- Hệ thống GSM 900 Mhz phải có thể tồn tại cùng các hệ thống dùng

900 Mhz trước đây

1.3.4.5 Về mạng:

- Kế hoạch nhận dạng dựa trên khuyến nghị của CCITT

- Kế hoạch đánh số dựa trên khuyến nghị của CCITT

- Hệ thống phải cho phép cấu trúc và tỷ lệ tính cước khác nhau khi được

nhận dùng trong các mạng khác nhau

- Trung tâm chuyển mạng và các thanh ghi định vị phải dùng hệ thống

báo hiệu được tiêu chuẩn hóa quốc tế

- Chức năng bảo vệ thông tin báo hiệu và thông tin điều khiển mạng phải

được cung cấp trong hệ thống

1.4 MẠNG DI ĐỘNG 3G/UMTS [2]

Mạng di động 3G (Third-generation Technology) là công nghệ truyền

thông thế hệ thứ ba, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh…) 3G cung cấp cả hai hệ thống là chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh

Điểm mạnh của công nghệ này so với công nghệ 2G và 2.5G là cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh, hình ảnh chất lượng cao cho cả thuê bao cố định và thuê bao di động ở các tốc độ khác nhau Với công nghệ 3G, các nhà cung cấp có thể mang đến cho khách hàng các dịch vụ đa phương tiện như nghe nhạc, xem phim chất lượng cao, truyền hình số, định

vị toàn cầu (GPS), E-mail, lướt web, chơi game…

1.4.1 Cấu trúc mạng 3G

1.4.1.1 Cấu trúc chung mạng 3G WCDMA

Mạng thông tin di động 3G lúc đầu là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và Hình 1.9: Cấu trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS

tiếng Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM Trên đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế bằng chuyển mạch gói Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng và video) cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói Hình 1.9 cho thấy ví dụ về một kiến

trúc tổng quát của thông tin di động 3G kết hợp cả CS và PS trong mạng lõi RAN: Radio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyến

BTS: Base Transceiver Station: Trạm thu phát gốc

BSC: Base Station Controller: Bộ điều khiển trạm gốc

RNC: Rado Network Controller: Bộ điều khiển trạm gốc

CS: Circuit Switch: Chuyển mạch kênh

PS: Packet Switch: Chuyển mạch gói

SMS: Short Message Servive: Dịch vụ nhắn tin

Server: Máy chủ

PSTN: Public Switched Telephone Network: Mạng điện thoại chuyển

mạch công cộng

PLMN: Public Land Mobile Network: Mang di động công cộng mặt đất

Các miền chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói được thể hiện bằng một nhóm các đơn vị chức năng logic: trong thực hiện thực tế các miền chức năng này được đặt vào các thiết bị và các nút vật lý Chẳng hạn có thể thực hiện chức năng chuyển mạch kênh (MSC/GMSC) và chức năng chuyển mạch gói (SGSN/GGSN) trong một nút duy nhất để được một hệ thống tích hợp cho phép chuyển mạch và truyền dẫn các kiểu phương tiện khác nhau: từ lưu lượng tiếng đến lưu lượng số liệu dung lượng lớn

3G UMTS có thể sử dụng hai kiểu RAN Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập WCDMA được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio

Network: mạng truy nhập vô tuyến mặt đất của UMTS) Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA được gọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dựa trên công nghệ EDGE của GSM)

3G cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh như thoại, video và các dịch

vụ chuyển mạch gói chủ yếu để truy nhập Internet

a Chuyển mạch kênh

Là kỹ thuật chuyển mạch trong đó thiết bị chuyển mạch thực hiện các cuộc truyền tin bằng cách thiết lập kết nối chiếm một tài nguyên mạng nhất định trong toàn bộ cuộc truyền tin Kết nối này là tạm thời, liên tục và dành riêng Tạm thời vì nó chỉ được duy trì trong thời gian cuộc gọi Liên tục vì nó được cung cấp liên tục một tài nguyên nhất định (băng thông hay dung lượng

và công suất) trong suốt thời gian cuộc gọi Dành riêng vì kết nối này và tài nguyên chỉ dành riêng cho cuộc gọi này Thiết bị chuyển mạch sử dụng cho

CS trong các tổng đài của thông tin di động 2G thực hiện chuyển mạch kênh trên trên cơ sở ghép kênh theo thời gian trong đó mỗi kênh có tốc độ 64 kbps

và vì thế phù hợp cho việc truyền các ứng dụng làm việc tại tốc độ cố định 64 kbps (chẳng hạn tiếng được mã hoá PCM)

sẻ Việc nhóm các số liệu cần truyền được thực hiện bằng ghép kênh thống

kê với ấn định tài nguyên động Các công nghệ sử dụng cho chuyển mạch gói

có thể là Frame Relay, ATM hoặc IP Hình 1.10 cho thấy cấu trúc của CS và

PS

c Dịch vụ chuyển mạch kênh (CS Service)

Là dịch vụ trong đó mỗi đầu cuối được cấp phát một kênh riêng và nó toàn quyền sử dụng tài nguyên của kênh này trong thời gian cuộc gọi tuy nhiên phải trả tiền cho toàn bộ thời gian này dù có truyền tin hay không Dịch vụ chuyển mạch kênh có thể được thực hiện trên chuyển mạch kênh hoặc chuyển mạch gói Thông thường dịch vụ này được áp dụng cho các dịch

vụ thời gian thực (thoại)

d Dịch vụ chuyển mạch gói (PS Service)

Là dịch vụ trong đó nhiều đầu cuối cùng chia sẻ một kênh và mỗi đầu cuối chỉ chiếm dụng tài nguyên của kênh này khi có thông tin cần truyền và

nó chỉ phải trả tiền theo lượng tin đựơc truyền trên kênh Dịch vụ chuyển mạch gói chỉ có thể đựơc thực hiện trên chuyển mạch gói Chuyển mạch gói

có thể thực hiện trên cơ sở ATM hoặc IP

Hình 1.10: Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS)

e ATM (Asynchronous Transfer Mode: Chế độ truyền dị bộ)

Là công nghệ thực hiện phân chia thông tin cần phát thành các tế bào 53 byte để truyền dẫn và chuyển mạch Một tế bào ATM gồm 5 byte tiêu

đề (có chứa thông tin định tuyến) và 48 byte tải tin (chứa số liệu của người sử dụng) Thiết bị chuyển mạch ATM cho phép chuyển mạch nhanh trên cơ sở chuyển mạch phần cứng tham chuẩn theo thông tin định tuyến tiêu đề mà không thực hiện phát hiện lỗi trong từng tế bào Thông tin định tuyến trong tiêu đề gồm: đường dẫn ảo (VP) và kênh ảo (VC) Điều khiển kết nối bằng VC (tương ứng với kênh của người sử dụng) và VP (là một bó các VC) cho phép khai thác và quản lý có khả năng mở rộng và có độ linh hoạt cao Thông thường VP được thiết lập trên cơ sở số liệu của hệ thống tại thời điểm xây dựng mạng.Việc sử dụng ATM trong mạng lõi cho ta nhiều lợi ích: có thể quản lý lưu lượng kết hợp với RAN, cho phép thực hiện các chức năng CS và

PS trong cùng một kiến trúc và thực hiện khai thác cũng như điều khiển chất lượng liên kết

f Chuyển mạch hay Router IP (Internet Protocol)

Là một công nghệ thực hiện phân chia thông tin phát thành các gói đựơc gọi là tải tin (Payload) Sau đó mỗi gói được gán một tiêu đề chứa các thông tin địa chỉ cần thiết cho chuyển mạch Trong thông tin di động do vị trí của đầu cuối di động thay đổi nên cần phải có thêm tiêu đề bổ sung để định tuyến theo vị trí hiện thời của máy di động Quá trình định tuyến này được gọi là truyền đường hầm (Tunnel) Có hai cơ chế để thực hiện điều này: MIP (Mobile IP: IP di động) và GTP (GPRS Tunnel Protocol: giao thức đường hầm GPRS) Tunnel là một đường truyền mà tại đầu vào của nó gói IP được đóng bao vào một tiêu đề mang địa chỉ nơi nhận (trong trường hợp này

là địa chỉ hiện thời của máy di động) và tại đầu ra gói IP được tháo bao bằng

cách loại bỏ tiêu đề bọc ngoài, như biểu diễn ở hình 1.11

Hình 1.12 cho thấy quá trình định tuyến tunnel (chuyển mạch tunnel) trong hệ thống 3G UMTS từ tổng đài gói cổng (GGSN) cho một máy di động (UE) khi nó chuyển từ vùng phục vụ của một tổng đài gói nội hạt (SGSN1) này sang một vùng phục vụ của một tổng đài gói nội hạt khác (SGSN2) thông qua giao thức GTP

1.4.1.2 Các giao diện mở cơ bản của UMTS

- Giao diện Cu: Đây là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME

Giao diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các thẻ thông minh

Hình 1.11: Đóng bao và tháo bao cho gói IP trong quá trình truyền tunnel

Hình 1.13: Kiến trúc UTRAN

- Giao diện Uu: Đây là giao diện vô tuyến WCDMA Uu là giao diện

nhờ đó UE truy cập được với phần cố định của hệ thống, và vì thế có thể là

phần giao diện mở quan trọng nhất trong UMTS

- Giao diện Iu: Giao diện này kết nối UTRAN tới mạng lõi Tương tự

như các giao diện tương thích trong GSM, là giao diện A (đối với chuyển mạch kênh), và Gb (đối với chuyển mạch gói), giao diện Iu đem lại cho các

bộ điều khiển UMTS khả năng xây dựng được UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau

- Giao diện Iur: Giao diện mở Iur hỗ trợ chuyển giao mềm giữa các RNC

từ các nhà sản xuất khác nhau, và vì thế bổ sung cho giao diện mở Iu

- Giao diện Iub: Iub kết nối một Nút B và một RNC UMTS là một

hệ thống điện thoại di động mang tính thương mại đầu tiên mà giao diện giữa bộ điều khiển và trạm gốc được chuẩn hoá như là một giao diện mở hoàn thiện Giống như các giao diện mở khác, Iub thúc đẩy hơn nữa tính cạnh tranh giữa các nhà sản xuất trong lĩnh vực này Hình 1.13: Kiến trúc UTRAN

1.4.2 Đặc điểm công nghệ WCDMA

WCDMA (Wideband CDMA) là công nghệ thông tin di động thế hệ

ba giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cách dùng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA Trong các công nghệ thông tin di động thế hệ ba thì WCDMA nhận được

sự ủng hộ lớn nhất nhờ vào tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là dịch vụ tốc độ bit thấp và trung

bình

Công nghệ WCDMA có những đặc điểm cơ bản sau:

- Là hệ thống đa truy cập phân chia theo mã trải phổ trực tiếp, có tốc độ

bit lên cao (lên đến 2 Mbps)

- Hỗ trợ tốc độ người sử dụng thay đổi liên tục Mỗi người sử dụng cung cấp một khung, trong khung đó tốc độ dữ liệu giữ cố định nhưng tốc

độ có thể thay đổi từ khung này đến khung khác

- Tốc độ chip 3,84 Mcps với độ rộng sóng mang 5 MHz, do đó hỗ trợ

tốc độ dữ liệu cao đem lại nhiều lợi ích như độ lợi đa phân tập

- Hỗ trợ hai mô hình vô tuyến FDD và TDD Trong mô hình FDD sóng mang 5 MHz sử dụng cho đường lên và đường xuống, còn trong mô hình TDD sóng mang 5 MHz chia sẻ theo thời gian giữa đường lên và đường