Tìm hiểu công nghệ mạng 3G Đơn vị thực tập: Trung tâm Mobiphone khu vực 2 Sinh Viên: Nguyễn Trọng Toàn -0820173 Nguyễn Viết Tiếng -0820170 Dương Hoài Tâm -0820142 Người hướng dẫn: Chuyên viên Kỹ Thuật Lê Dũng. TP.HCM
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Khoa Điện Tử Viễn Thông
Đề tài thực tập: Tìm hiểu công nghệ mạng 3G
Đơn vị thực tập: Trung tâm Mobiphone khu vực 2
Sinh Viên: Nguyễn Trọng Toàn -0820173
Nguyễn Viết Tiếng -0820170
Dương Hoài Tâm -0820142
Người hướng dẫn: Chuyên viên Kỹ Thuật Lê Dũng
TP.HCM Ngày 10 tháng11 năm 2011
Trang 2Mục Lục
I Giới Thiệu Công Ty 1
II Kiến Thức khi đi thực tế tại trạm BTS 2
III.A 3G tại Việt Nam 4
III.B Những dịch vụ 3G phổ biến ở Việt Nam 5
IV A Tổng quan về 3G 7
IV.B Cấu trúc mạng 3G 8
IV.C Điều khiển công suất 14
IV.D Chuyển giao 17
V Chuyển giao giữa các hệ thống WCDMA và GSM 26
VI Các thuật ngữ viết tắt 32
Trang 3I Giới thiệu về Trung tâm Thông tin di động khu vực II
Trung t}m Thông tin di động khu vực II tọa lạc tại 18 đường Trường Sơn, Phường 14, Quận 10, TP Hồ Chí Minh trực thuộc Công ty Thông tin Di động Việt Nam (Vietnam Mobile Telecom Services Company - VMS) Được th{nh lập v{o ng{y 16 tháng 4 năm 1993, VMS l{ doanh nghiệp đầu tiên tại Việt Nam khai th|c dịch vụ thông tin di động GSM 900/1800 với thương hiệu MobiFone
Lĩnh vực hoạt động chính của MobiFone l{ tổ chức thiết kế x}y dựng, ph|t triển mạng lưới v{ triển khai cung cấp dịch vụ mới về thông tin di động
có công nghệ, kỹ thuật tiên tiến hiện đại v{ kinh doanh dịch vụ thông tin di động công nghệ GSM 900/1800, công nghệ UMTS 3G trên to{n quốc
MobiFone l{ nh{ cung cấp dịch vụ 3G thứ 2 tại Việt Nam (th|ng
12-2009)
II Những kiến thức đọng lại sau chuyến đi trạm đầy ý nghĩa tại
Trung tâm Thông tin di động khu vực II
Theo ch}n Anh Dũng chúng tôi được dẫn v{o một căn phòng kh| rộng ở tầng 10 tòa nh{ Mobifone Nơi đ}y có 2 Trạm ph|t sóng 2G(RBS2206-của Erission được đồng bộ) thuộc dạng cũ của Mobiphone ph|t băng tần 900Mhz
“Nếu 3 trạm n{y hoạt rộng riêng thì tổng đ{i sẽ phải định danh 9 cell riêng biệt Một thuê bao có thể nhảy Cell liên tục thì tổng đ{i phải Handover liên tục v{ tổng đ{i sẽ l{m việc rất nhiều Nếu được đồng bộ thì chỉ còn 3 cell thì giúp giảm tải cho hệ thống Core Tuy nhiên nếu một trạm chính có vấn đề thì sẽ kéo theo c|c trạm phụ cũng không hoạt động được”
“Vì sao lại chấp nhận rủi ro n{y ?”–chúng tôi hỏi
Trang 4C}u giải thích l{ Chất lượng của một mạng n{y so với mạng kia được đ|nh gi| qua chỉ số Handover content (tỷ lệ HandOver th{nh công) l{ bao nhiêu.Ví dụ: Ở Mobifone sẽ l{ trên 97%
Mỗi Cell gồm hai TRx DxU l{ khối xử lý trung t}m giống CPU của m|y tính có chức năng điều khiển.Khối DTU có nhiệm vụ xử lý băng tần gốc.băng tần 900Mhz có tần số thấp nên được đưa lên Anten cao hơn để phủ đi xa hơn
so với 1800Mhz Tín hiệu tại mỗi cell gồm 2 sóng được CDU combine lại th{nh
1 sóng đưa lên anten ph|t ra kênh truyền Để một trạm tối thiểu có thể hoạt động được thì phải có DxU, 3 cell tối thiểu mỗi cell thì phải có một card sóng SHCU combine sóng băng tần 900 & 1800 từ 12 d}y ghép th{nh 6 d}y có
những lằn cong tr|nh tổn hao do bức xạ v{ t|n xạ 6 d}y n{y cứ 2 d}y thì lên một Anten dual(vừa ph|t được 900&1800)
Mỗi BSC có thể quản lý khoảng 2000 TRx.Trên lý thuyết thì mỗi BSC có thể quản lý khoảng 70 BTS(mỗi BTS có 36TRx).Nhưng trên thực tế có thể h{ng trăm đến h{ng ng{n BTS tùy thuộc v{o mỗi BTS có bao nhiêu TRx điều n{y phụ thuộc v{o mật độ thuê bao
Mỗi trạm ở mạng 2G gọi l{ BTS còn 3G gọi l{ Node B Node B cũng cơ bản giống BTS Khối công suất để đưa ra anten-tốn nhiều công suất nhất, card điều khiển v{ khối điều chế băng tần gốc Sự kh|c nhau cơ bản đối với BTS thì
cứ 12 nhóm thu ph|t 900 l{ một luồng E1 2Mbps Thoại sẽ theo đường E1 đến Tổng đ{i Nếu cuộc thoại của mình chuyển sang một MSC kh|c thì nó phải nối với một tổng đ{i của một mạng kh|c
Ví dụ: MSC của Mobiphone phải nối với MSC của Viettel, hoặc MSC của Mobiphone phải nối với tổng đ{i của Viễn Thông Th{nh Phố để gọi được điện thoại cố định trong TP hoặc phải nối với tổng đ{i liên tỉnh của VPN để gọi c|c
số cố định liên tỉnh Mỗi BTS sẽ có m~ số nhận dạng CGI(cell global identify) duy nhất trên thế giới
2G truyền dẫn TDM có tần số ở c|c cell kh|c nhau, còn 3G truyền dẫn TDM hoặc IP ph|t trên c|c cell có tần số giống nhau Sóng ra của 3G l{
2100Mhz dạng trải phổ WCDMA Với Node B sự cố thường xảy ra ở card điều khiển Về nguyên tắc thì sóng của trạm n{y phải phủ đến ch}n của trạm kia để tr|nh tình trạng một trạm n{o đó gặp sự cố, tuy nhiên cũng có thể bị nghẽn mạng
Trang 5Trong c|c Trạm BTS đều có c|c d}y chống sét(m{u xanh) nhiều đồng để tho|t dòng lớn
Tủ nguồn cấp điện DC -48V nhằm chống nhiễu, gồm 3module l{ mạch chỉnh lưu nhằm chuyển AC sang DC cấp tải cho trạm chạy v{ cấp điện sạc
Acquy để sử dụng khi mất điện
Mỗi Acquy 12v với 4 Acquy đấu nối nối tiếp nhau th{nh 48V-180A một giờ Một tủ BTS tải hết 6 TRx thì v{o khoảng 20A 1 Trạm thì Acquy cung cấp được 9h, 2 trạm 4,5h, 3 trạm 3h BTS cũ thì chỉ cần cấp 24V
Anh Dũng cũng cảnh b|o với chúng tôi:
-Nguy hiểm nhất l{ hệ thống nguồn có thể g}y chết người
-C|c bình Acquy nhiều chì hoạt động khi sạc v{ khi cung cấp điện sẽ bốc khí chì sẽ g}y cảm gi|c mệt
Ở TP HCM có khoảng 3000 trạm BTS.Ở quận I do nhiều tòa nh{ cao tầng nên người ta thường sử dụng hệ thống InBuilding
Đó l{ những thông tin thật bổ ích v{ s|t với thực tế m{ chúng tôi tiếp thu được sau chuyến đi trạm tại công ty Mobifone
Trang 6III.A 3G tại Việt Nam
Chuẩn 3G m{ Bộ Thông tin v{ Truyền thông Việt Nam đ~ cấp phép l{ chính l{ WCDMA ở băng tần 2100 MHz Công nghệ n{y hoạt động dựa trên CDMA v{ có khả năng hỗ trợ c|c dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao như video, truy cập Internet, hội thảo có hình WCDMA nằm trong dải tần 1920 MHz -
1980 MHz, 2110 MHz - 2170 MHz
Đ}y l{ sự lựa chọn đúng đắn bởi theo sự ph}n tích ở trên ta thấy rằng ở băng tần đ~ được cấp phép (1900-2200 MHz) cho mạng 3G ở Việt Nam hiện tại mới chỉ có công nghệ WCDMA l{ đ~ sẵn s{ng C|c công nghệ kh|c, kể cả CDMA2000-1x EV-DO l{ chưa sẵn s{ng ở đoạn băng tần n{y v{o thời điểm hiện nay Công nghệ EV-DO sớm nhất cũng chỉ có khả năng có mặt ở băng tần 1900-2200 MHz v{o năm 2010 khi Rev C được thương mại ho| Mặc dù một
số nước trên thế giới cấp phép băng tần 3G theo tiêu chí độc lập về công nghệ (không gắn việc cấp băng tần với bất kỳ công nghệ n{o) nhưng thực tế triển khai ở nhiều nước cho thấy trong băng tần 1900-2200 MHz, công nghệ WCDMA/HSPA vẫn l{ công nghệ chủ đạo, được đa số c|c nh{ khai th|c lựa chọn Quy mô thị trường lớn của công nghệ n{y cũng đảm bảo rằng nó sẽ được tiếp tục ph|t triển trong tương lai
Công nghệ W-CDMA có c|c đặc tính năng cơ sở sau:
+ Hoạt động ở CDMA băng rộng với băng tần 5MHz;
+ Lớp vật lý linh hoạt để tích hợp tất cả c|c tốc độ trên một sóng mang; + T|i sử dụng bằng 1
Ngo{i ra công nghệ n{y có c|c tính năng tăng cường sau:
+ Ph}n tập ph|t;
+ Ăng ten thích ứng
+ Hỗ trợ c|c cấu trúc thu tiên tiến
W-CDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất trước hết nhờ tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ c|c kiểu dịch vụ kh|c nhau, đặc biệt l{ c|c dịch vụ tốc độ bít thấp v{ trung bình Nhược điểm của W-CDMA l{ hệ thống không cấp phép trong băng tần TDD với ph|t thu liên tục, công nghệ W-CDMA không tạo điều kiện cho c|c kỹ thuật chống nhiễu ở c|c phương tiện l{m việc như m|y điện thoại không d}y Ưu điểm của công nghệ n{y l{ hỗ trợ nhiều mức tốc độ
Trang 7khác nhau: 144Kbps khi di chuyển nhanh, 384Kbps khi đi bộ (ngo{i trời) v{ cao nhất l{ 2Mbps khi không di chuyển (trong nh{) Với tốc độ cao, WCDMA có khả năng hỗ trợ c|c dịch vụ băng rộng như truy cập Internet tốc độ cao, xem phim, nghe nhạc với chất lượng không thua kém kết nối trong mạng có d}y WCDMA nằm trong dải tần 1920MHz -1980MHz, 2110MHz - 2170MHz
III.B Những dịch vụ 3G phổ biến ở Việt Nam
Vinafone , Mobifone v{ Viettel l{ ba nh{ mạng đầu tiên cung cấp dịch vụ 3G ở Việt Nam Hiện tại, tốc độ mạng 3G tại Việt Nam đ~ n}ng lên tối đa chuẩn
HSDPA 7,2 Mb/giây
Internet Mobile
Mobile Internet là di ch vu truy nha p Internet trư c tie p tư ma y đie n thoa i di
đo ng tho ng qua ca c co ng nghe truye n dư lie u GPRS/EDGE/3G.Đa y la di ch vu được cả Vinaphone v{ Mobifone ứng dụng Kh|ch h{ng có thể truy cập v{o 3G, đọc b|o, xem video từ Internet, tải ảnh, video cũng như gửi nhận mail Dịch vụ được đông đảo người chọn lựa nhất tại Việt Nam hiện nay, nhất l{ những kh|ch h{ng l{m việc di động, luôn muốn cập nhật thông tin qua mạng nhanh
Mobile TV
Mobile TV l{ dịch vụ cho phép xem c|c kênh truyền hình trực tiếp (Live TV) và c|c nội dung thông tin theo yêu cầu (ca nhạc, phim, video clip…) trên m{n hình điện thoại di động
Ở Việt Nam, hiện nay, VinaPhone l{ mạng di động đầu tiên cung cấp dịch vụ Mobile TV trên mạng 3G C|c kênh TV hiện dịch vụ cung cấp gồm: VTV1, VTV3, H1TV, HTV3, HTV7, HTV9, O2TV, FashionTV, Channel News Asia, Channel V, TV5 Asia, NHK, DW, CCTV9, Australia Network; Kênh VOD: Kênh xem phim theo yêu cầu, cung cấp c|c phim, video clip… mới, chọn lọc; Kênh MOD Bên
Trang 8cạnh đó, Mobile TV còn cung cấp c|c nội dung theo yêu cầu như xem video, phim, nhạc
Mobile Broadband
Mobile Broadband l{ dịch vụ truy cập internet tốc độ cao từ m|y tính thông qua công nghệ truyền dữ liệu trên mạng điện thoại di động Mobile Broadband thích hợp cho những người dùng di động, sử dụng Internet trên laptop tại c|c khu vực không có Internet
Cổng thông tin 3G
Tên của dịch vụ n{y Vinaphone đặt l{ 3G Portal, Mobifone l{ Wap Portal 3G, trong khi Viettel gọi bằng Websurf Đ}y được xem l{ một kênh tin tức do nh{ mạng cung cấp, cập nhật c|c b|o điện tử v{ đưa lên di động, phù hợp với kích thước từng loại m|y, hệ điều h{nh
Các dịch vụ khác
Trên đ}y l{ 5 dịch vụ phổ biến nhất m{ cả ba nh{ mạng tại Việt Nam cung cấp Trong khi đó, Vinaphone v{ Viettel còn giới thiệu một số dịch vụ độc đ|o khác Mobile camera được xem l{ "h{ng độc" của Vinaphone, dịch vụ n{y cho người dùng xem trình trạng giao thông tại c|c ng~ tư H{ Nội trực tiếp Ứng dụng hữu ích với những người cần xem c|c đoạn đường có khả năng bị tắc trong giờ cao điểm Vinaphone cho biết, sắp tới TP HCM cũng sẽ có dịch vụ n{y
Trong khi đó, nh{ mạng Viettel chia ra tới 9 gói dịch vụ kh|c nhau Ngo{i điện thoại video, lướt web nhanh, xem TV, thuê bao 3G của nh{ mạng n{y còn có thể sử dụng Mclip (xem v{ tải clip về điện thoại), Vmail (nhận mail thông qua pushmail), Mstore (gian ứng dụng cho điện thoại), Imuzik 3G (nghe, tải nhạc), Gameonline (tương t|c với thuê bao kh|c chơi game)
Trang 9dữ liệu giới hạn dựa trên kỹ thuật số Trong bối cảnh đó ITU đ~ đưa ra đề |n tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 với tên gọi IMT – 2000 IMT – 2000 đ~ mở rộng đ|ng kể khả năng cung cấp dịch vụ v{ cho phép sử dụng nhiều phương tiện thông tin Mục đích của IMT – 2000 l{ đưa ra nhiều khả năng mới nhưng cũng đồng thời đảm bảo sự ph|t triển liên tục của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) v{o những năm 2000 3G mang lại cho người dùng c|c dịch vụ gi| trị gia tăng cao cấp, giúp chúng ta thực hiện truyền thông thoại v{ dữ liệu (như e-mail v{ tin nhắn dạng văn bản), download }m thanh v{ hình ảnh với băng tần cao C|c ứng dụng 3G thông dụng gồm hội nghị video di động; chụp v{ gửi ảnh kỹ thuật số nhờ điện thoại m|y ảnh; gửi v{ nhận e-mail v{ file đính kèm dung lượng lớn; tải tệp tin video
và MP3; thay cho modem để kết nối đến m|y tính x|ch tay hay PDA v{ nhắn tin dạng chữ với chất lượng cao…
III Cấu trúc mạng
Kiến trúc hệ thống UMTS
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 UMTS tận dụng kiến trúc đ~ có trong hầu hểt c|c hệ thống thông tin di động thế hệ 2, v{ thậm chí cả thế hệ thứ nhất Điều n{y được chỉ ra trong c|c đặc tả kỹ thuật 3GPP
Hệ thống UMTS bao gồm một số c|c phần tử mạng logic, mỗi phần tử có một có một chức năng x|c định Theo tiêu chuẩn, c|c phần tử mạng được định nghĩa tại mức logic, nhưng có thể lại liên quan đến việc thực thi ở mức vật lý Đặc biệt l{ khi có một số c|c giao diện mở (đối với một giao diện được coi l{
Trang 10“mở”, thì yêu cầu giao diện đó phải được định nghĩa một c|ch chi tiết về c|c thiết bị tại c|c điểm đầu cuối m{ có thể cung cấp bởi 2 nh{ sản xuất kh|c nhau) C|c phần tử mạng có thể được nhóm lại nếu có c|c chức năng giống nhau, hay dựa v{o c|c mạng con chứa chúng
Theo chức năng thì c|c phần tử mạng được nhóm th{nh c|c nhóm:
+ Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS l{ UTRAN) Mạng n{y thiết lập tất cả c|c chức năng liên quan đến vô tuyến
+ Mạng lõi (CN): Thực hiện chức năng chuyển mạch v{ định tuyến cuộc gọi
và kết nối dữ liệu đến c|c mạng ngo{i
+ Thiết bị người sử dụng (UE) giao tiếp với người sử dụng v{ giao diện vô tuyến
Kiến trúc hệ thống ở mức cao được chỉ ra trong hình
Uu
Iu
UE UTRAN CN
Kiến trúc hệ thống UMTS ở mức cao
Theo c|c đặc tả chỉ ra trong quan điểm chuẩn hóa, cả UE v{ UTRAN đều bao gồm c|c giao thức ho{n to{n mới, việc thiết kế chúng dựa trên nhu cầu của công nghệ vô tuyến WCDMA mới Ngược lại, việc định nghĩa mạng lõi (CN) được kế thừa từ GSM Điều n{y đem lại cho hệ thống có công nghệ truy nhập
vô tuyến mới một nền tảng mang tính to{n cầu l{ công nghệ mạng lõi đ~ có sẵn, như vậy sẽ thúc đẩy sự quảng b| của nó, mang lại ưu thế cạnh tranh chẳng hạn như khả năng roaming to{n cầu
Hệ thống UMTS có thể chia th{nh c|c mạng con có thể hoạt động độc lập hoặc hoạt động liên kết c|c mạng con kh|c v{ nó ph}n biệt với nhau bởi số nhận dạng duy nhất Mạng con như vậy gọi l{ mạng di động mặt đất UMTS (PLMN)
Trang 11PLMN, PSTN, ISDN
Internet M¹ ng ngoµi
Iur Iub
Các thành phần của mạng trong PLMN Thiết bị người sử dụng (UE) bao gồm 2 phần:
Thiết bị di động (ME) l{ đầu cuối vô tuyến sử dụng để giao tiếp vô tuyến
qua giao diện Uu
Modul nhận dạng thuê bao UMTS (USIM) l{ một thẻ thông minh đảm
nhận việc x|c nhận thuê bao, thực hiện thuật to|n nhận thực, v{ lưu giữ kho| m~ mật, kho| nhận thực v{ một số c|c thông tin về thuê bao cần thiết tại đầu cuối
UTRAN cũng bao gồm 2 phần tử:
Nút B: chuyển đổi dữ liệu truyền giữa giao diện Iub v{ Uu Nó cũng tham
gia v{o quản lý t{i nguyên vô tuyến
Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) sở hữu v{ điều khiển nguồn t{i
nguyên vô tuyến trong vùng của nó (gồm c|c Nút B nối với nó) RNC l{ điểm truy cập dịch vụ cho tất cả c|c dịch vụ m{ UTRAN cung cấp cho mạng lõi
Các phần tử chính của mạng lõi GSM:
HLR (Bộ đăng ký thường trú) l{ một cơ sở dữ liệu trong hệ thống thường
trú của người sử dụng, lưu trữ c|c bản gốc c|c thông tin hiện trạng dịch vụ người sử dụng, hiện trạng về dịch vụ bao gồm: thông tin về dịch vụ được phép sử dụng, c|c vùng roaming bị cấm, thông tin c|c dịch vụ bổ sung như: trạng th|i c|c cuộc gọi đi, số c|c cuộc gọi đi… Nó được tạo ra khi người sử
Trang 12dụng mới đăng ký thuê bao với hệ thống, v{ được lưu khi thuê bao còn thời hạn Với mục đích định tuyến c|c giao dịch tới UE (c|c cuộc gọi v{ c|c dịch
vụ nhắn tin ngắn), HLR còn lưu trữ c|c thông tin vị trí của UE trong phạm vi MSC/VLR hoặc SGSN
MSC/VLR (Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động/Bộ đăng ký tạm trú) là
một bộ chuyển mạch(MSC) v{ cơ sở dữ liệu(VLR) phục vụ cho UE ở vị trí tạm thời của nó cho c|c dịch vụ chuyển mạch kênh Chức năng MSC được
sử dụng để chuyển mạch c|c giao dịch sử dụng chuyển mạch kênh, chức năng VLR l{ lưu trữ bản sao về hiện trạng dịch vụ người sử dụng l{ kh|ch v{ thông tin chính x|c về vị trí của thuê bao kh|ch trong to{n hệ thống Phần của hệ thống được truy nhập thông qua MSC/VLR thường l{ chuyển mạch kênh
GMSC – (MSC cổng): l{ một bộ chuyển mạch tại vị trí m{ mạng di động mặt
đất công cộng UMTS kết nối với mạng ngo{i Tất c|c kết nối chuyển mạch kênh đến v{ đi đều phải qua GMSC
SGSN (Nút hỗ trợ GPRS phục vụ) có chức năng tương tự như MSC/VLR
nhưng thường được sử dụng cho c|c dịch vụ chuyển mạch gói
GGSN (Node cổng hỗ trợ GPRS) có chức năng gần giống GMSC nhưng phục
vụ c|c dịch vụ chuyển mạch gói
Mạng ngoài có thể chia th{nh 2 nhóm:
Các mạng chuyển mạch kênh: C|c mạng n{y cung cấp c|c kết nối chuyển
mạch kênh, giống như dịch vụ điện thoại đang tồn tại Ví dụ như ISDN v{ PSTN
Các mạng chuyển mạch gói: C|c mạng n{y cung cấp c|c kết nối cho c|c
dịch vụ dữ liệu gói, chẳng hạn như mạng Internet
Các giao diện mở cơ bản của UMTS:
Giao diện Cu: Đ}y l{ giao diện giữa thẻ thông minh USIM v{ ME Giao diện
n{y tu}n theo tiêu chuẩn cho c|c thẻ thông minh
Trang 13Giao diện Uu: Đ}y l{ giao diện vô tuyến WCDMA Uu l{ giao diện nhờ đó UE
truy cập được với phần cố định của hệ thống, v{ vì thế có thể l{ phần giao diện mở quan trọng nhất trong UMTS
Giao diện Iu: Giao diện n{y kết nối UTRAN tới mạng lõi Tương tự như c|c
giao diện tương thích trong GSM, l{ giao diện A (đối với chuyển mạch kênh), v{ Gb (đối với chuyển mạch gói), giao diện Iu đem lại cho c|c bộ điều khiển UMTS khả năng x}y dựng được UTRAN v{ CN từ c|c nh{ sản xuất kh|c nhau
Giao diện Iur: Giao diện mở Iur hỗ trợ chuyển giao mềm giữa c|c RNC từ
c|c nh{ sản xuất kh|c nhau, v{ vì thế bổ sung cho giao diện mở Iu
Giao diện Iub: Iub kết nối một Nút B v{ một RNC UMTS l{ một hệ thống
điện thoại di động mang tính thương mại đầu tiên m{ giao diện giữa bộ điều khiển v{ trạm gốc được chuẩn ho| như l{ một giao diện mở ho{n thiện Giống như c|c giao diện mở kh|c, Iub thúc đẩy hơn nữa tính cạnh tranh giữa c|c nh{ sản xuất trong lĩnh vực n{y
Kiến trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN
Iu PS RNS
RNS
Kiến trúc UTRAN
UTRAN bao gồm một hay nhiều ph}n hệ mạng vô tuyến (RNS) Một RNS l{ một mạng con trong UTRAN v{ bao gồm một Bộ điều khiển mạng vô tuyến
Trang 14(RNC) v{ một hay nhiều Nút B C|c RNC có thể được kết nối với nhau thông
qua một giao diện Iur C|c RNC v{ Nút B được kết nối với nhau qua giao diện Iub
C|c yêu cầu chính để thiết kế kiến trúc, giao thức v{ chức năng UTRAN:
Tính hỗ trợ của UTRAN v{ c|c chức năng liên quan: Yêu cầu t|c động tới thiết kế của UTRAN l{ c|c yêu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm (một thiết bị đầu cuối kết nối tới mạng thông qua 2 hay nhiều cell đang hoạt động) v{ c|c thuật to|n quản lý nguồn t{i nguyên vô tuyến đặc biệt của WCDMA
L{m tăng sự tương đồng trong việc điều khiển dữ liệu chuyển mạch gói v{ chuyển mạch kênh, với một ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến duy nhất v{ với việc sử dụng cùng một giao diện cho c|c kết nối từ UTRA đến miền chuyển mạch gói v{ chuyển mạch kênh của mạng lõi
L{m tăng tính tương đồng với GSM
Sử dụng phương thức vận chuyển ATM như l{ cơ cấu chuyển vận chính trong UTRA
Sử dụng kiểu chuyển vận trên cơ sở IP như l{ cơ cấu chuyển vận thay thế trong UTRAN kể từ Release 5 trở đi
a Bộ điều khiển mạng vô tuyến
Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) l{ phần tử mạng chịu tr|ch nhiệm điểu khiển nguồn t{i nguyên vô tuyến của UTRAN Nó giao tiếp với mạng lõi (thường l{ với một MSC v{ một SGSN) v{ cũng l{ phần tử cuối cùng của giao thức điểu khiển nguồn t{i nguyên vô tuyến m{ x|c định c|c thông điệp v{ thủ tục giữa m|y di động v{ UTRAN Về mặt logic, nó tương ứng với BSC trong GSM
*Vai trò logic của RNC
RNC điều khiển một Nút B (như l{ vạch giới hạn cho giao diện Iub tới Nút B) được coi như l{ bộ RNC đang điều khiển (CRNC) của Nút Bộ điều khiển CRNC chịu tr|ch nhiệm điều khiển tải v{ điều khiển nghẽn cho cell của nó, v{ điều khiển thu nhận v{ ph}n bố m~ cho liên kết vô tuyến được thiết lập trong các cell
Trang 15Trong trường hợp một kết nối UTRAN, m|y di động sử dụng nguồn t{i nguyên từ nhiều ph}n hệ mạng vô tuyến RNS, thì c|c RNS bao gồm 2 chức năng logic riêng biệt (về phương diện kết nối m|y di động - UTRAN này)
RNC phục vụ (SRNC): RNC cho mỗi m|y di động l{ một RNC m{ x|c định biên giới cả liên kết Iu cho sự vận chuyển dữ liệu người sử dụng v{ b|o hiệu RANAP tương thích qua mạng lõi (kết nối n{y được gọi l{ kết nối RANAP) SRNC cũng x|c định biên giới của B|o hiệu điều khiển nguồn t{i nguyên vô tuyến, nó l{ giao thức b|o hiệu giữa UE v{ UTRAN Nó thực hiện xử lý ở lớp 2
cho c|c dữ liệu chuyển qua giao diện vô tuyến Hoạt động Quản lý nguồn tài
nguyên vô tuyến cơ bản, như l{ |nh xạ c|c thông số mang thông tin truy nhập
vô tuyến th{nh c|c thông số kênh chuyển vận giao diện vô tuyến, quyết định chuyển giao , v{ điều khiển công suất vòng bên ngo{i C|c hoạt động n{y được thực thi trong SNRC SRNC cũng có thể l{ CRNC của một số Nút B sử dụng bởi m|y di động cho kết nối với UTRAN Một UE kết nối với UTRAN thì chỉ có duy nhất một SRNC
Bộ RNC trôi ( DRNC): DRNC có thể l{ bất cứ RNC n{o ngo{i SRNC, nó điều khiển c|c cell sử dụng bởi m|y di động Nếu cần thiết, DRNC có thể thực hiện kết hợp hay chia nhỏ ph}n tập macro DRNC không thực hiện xử lý dữ liệu người sử dụng ở lớp 2, nhưng định tuyến một c|ch trong suốt dữ liệu giữa giao diện Iub v{ Iur, ngoại trừ khi UE đang sử dụng một kênh chuyển vận dùng chung Một UE có thể không có, có một hoặc có nhiều DRNC
Chú ý rằng một RNC ở mức vật lý bao gồm to{n bộ c|c chức năng CRNC, SRNC và DRNC
b Nút B (Trạm gốc)
Chức năng chính của Nút B l{ để thực hiện xử lý ở lớp 1 giao diện vô tuyến (ghép xen v{ m~ ho| kênh, thích ứng tốc độ, trải phổ v.v.) Nó cũng thực hiện một số hoạt động Quản lý t{i nguyên vô tuyến như l{ điều khiển công suất vòng bên trong Về mặt logic nó tương thích với Trạm gốc GSM
Trang 16IV.C Điều khiển công suất
Giới thiệu chung
Mục tiêu của việc sử dụng điều khiển công suất l{ kh|c nhau trên đường lên và đường xuống C|c mục tiêu của điều khiển công suất có thể tóm tắt như sau :
Khắc phục hiệu ứng gần-xa trên đường lên
Tối ưu dung lượng hệ thống bằng việc điều khiển nhiễu
L{m tăng tối đa tuổi thọ pin của đầu cuối di động
Tín hiệu từ c|c MS kh|c nhau được truyền đi trong cùng băng tần một c|ch đồng thời trong c|c hệ thống WCDMA Không có điều khiển công suất, tín hiệu đến từ MS gần với BS nhất có thể chặn c|c tín hiệu từ c|c MS kh|c c|ch xa
BS hơn Trong tình huống xấu nhất, một MS có công suất qu| lớn có thể chặn to{n bộ một cell Giải ph|p l{ phải |p dụng điều khiển công suất để đảm bảo rằng c|c tín hiệu đến từ c|c đầu cuối kh|c nhau có cùng công suất hay có cùng
tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SIR) khi chúng đến BS
Hiệu ứng gần-xa (điều khiển công suất trên đường lên)
Trên đường xuống, không có hiệu ứng gần-xa do mô hình một-tới-nhiều Điều khiển công suất có nhiệm vụ bù nhiễu bên trong cell g}y ra bởi c|c trạm
di động, đặc biệt l{ nhiễu gần biên giới của của c|c cell n{y Hơn thế nữa, điều khiển công suất trên đường xuống có nhiệm vụ l{m giảm thiểu to{n bộ nhiễu bằng c|ch giữ QoS tại mức gi| trị mục tiêu
