dịch vụ điện thoại 3g của nhà mạng vinaphone

Hình 10: lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G.\ 3GPP 3ird Genaration Partnership Project Đề án các đối tác thế hệ thứ ba ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyề

MÔN: MẠNG VIỄN THÔNG

Nhóm 2- D08VT4

Đề tài: Dịch vụ điện thoại 3G

Thành viên: Lã Hà Thu

Bùi Thị Hà

Bùi Thị Phương Thảo

Ngô Quốc Tuấn

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

LỜI NÓI ĐẦU

Chương 1: Giới thiệu chung về công nghệ 3G

2.3.2 kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4

2.3.3 kiến trúc 3G WCDMA UMTS R5 và R6

2.4 việc phát triển từ công nghệ 2G lên 3G

Chương 3: xu hướng phát triển của hệ thống thông tin di động

Danh mục hình vẽ

Hình 1: tổng kết quá trình phát triển của các nền tảng thông tin di động thế hệ 1 đến thế

hệ 3

Hình 2: kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp CS và PS

Hình 3: Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS)

Hình 4: đóng bao và tháo bao cho gói IP trong quá trình truyền tunnel

Hình 5: thiết lập kết nối tunnel trong chuyển mạch tunnel

Hình 6: kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3

Hình 7: kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4

Hình 8: kiến trúc mạng 3GPP R5 và R6

Hình 9: chuyển đổi dần từ R4 sang R5

Hình 10: lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G.\

3GPP 3ird Genaration Partnership Project Đề án các đối tác thế hệ thứ ba

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dị bộ

BS Base Station Trạm gốc

BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã

CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh

EDGE Enhanced Data rates for GPRS

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung

GSM Global System For Mobile

Communications

Hệ thống thông tin di động tòan cấu

IMT-2000 International Mobile Telecommunications 2000 Thông tin di động quốc tế 2000

IP Internet Protocol Giao thức Internet

Iu Giao diện được sử dụng để thông tin giữa RNC và mạng lõi

MIMO Multi-Input Multi-Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra

MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiệnMSC Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ

di độngNodeB Nút B

PS Packet Switch Chuyển mạch gói

PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công

cộngQoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến

UE User Equipment Thiết bị người sử dụng

USIM UMTS SIM

UTRA UMTS Terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTSUTRAN UMTS Terrestrial Radio Access

WiFi Wireless Fidelitity Chất lượng không dây cao

WiMAX Worldwide Interoperability for

Microwave Access

Tương hợp truy nhập vi ba toàn cầu

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, lĩnh vực thông tin di động là một ngành viễn thông phát triển rất nhanh với

số thuê bao lên tới 3,65 tỷ tính đến quý 2 năm 2008 Bắt đầu từ dịch vụ điện thoại đắttiền đến nay với việc phát triển ngày càng rộng rãi các thiết bị thông tin di động thế hệthứ ba, thông tin di động có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ đòi hỏi tốc độ số liệucao cho người sử dụng, kể cả chức năng camera,mp3…

Hiện nay chúng ta thấy cụm từ “ công nghệ 3G” được mọi người hay các phương tiệnthông tin đại chúng hay các nhà mạng đề cập tới rất nhiều Vậy thì công nghệ 3G là gì?Nhận thức được sự phát triển nhanh chóng của 3G tiểu luận “ dịch vụ 3g của nhà mạngvinaphone” giới thiệu về các vấn đề vượt trội của công nghệ 3G, và công nghệ 3g nàođược triển khai cho nhà mạng vinaphone cũng như những tiện ích mà nhà mạng cung cấpcho người sử dụng cũng như xu hướng phát triển của thông tin di động

Công nghệ 3G là công nghệ tương đối mới ở Việt Nam, việc tìm hiểu các vấn đề củacông nghệ này của nhà mạng Vinaphone đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng Do vậy, tiểuluận không tránh khỏi những sai sót Rất mong nhận được sự phê bình và góp ý của côgiáo và các bạn

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ths Nguyễn Thị Thu Hằng đã tận tình hướng dẫn vấn đề này cho nhóm em.

Chương 1: Giới thiệu chung về công nghệ 3G

G: viết tắt của “ generation” : công nghệ điện thoại di động

3G: được hiểu là thế hệ điện thoại di động thứ 3.

1.1 Lịch sử phát triển.

Chúng ta hãy xét qua đôi nét về lịch sử phát triển của các hệ thống điện thoại di động.Mặc dù các hệ thống thông tin di động thử nghiệm đầu tiên được sử dụng vào những năm1930-1940 trong các sở cảnh sát Hoa Kỳ nhưng các hệ thống điện thoại di động thươngmại chỉ thực sự ra đời vào khoảng cuối những năm 1970 đầu năm 1980 Các hệ thốngđiện thoại thế hệ đầu sử dụng công nghệ tương tự và người ta gọi các hệ thống điện thoại

đó là hệ thống 1G Khi mà số lượng các thuê bao tăng lên đòi hỏi cần phải có biện phápnâng cao dung lượng của mạng, chất lượng các cuộc đàm thoại cũng như cung cấp thêmdịch vụ bổ sung cho mạng Để giải quyết vấn đề đó thì hệ thống điện thoại di động thứ 2

đã ra đời Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của dịch vụ số liệu mà IP đã đặt ra yêucầu mới đối với công nghệ viễn thông di động thông tin di động thế hệ 2 (2G) đã sửdụng công nghệ số nhưng là hệ thống băng hẹp và được xây dựng dựa trên cơ chế chuyểnmạch kênh nên không thể đáp ứng dịch vụ mới này Trong bối cảnh đó ITU đã đưa ra đề

án tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin đi động thế hệ 3 với tên gọi ITU-2000 ITU-2000 đã

mở rộng đáng kể khả năng cung cấp dịch vụ và cho phép sử dụng nhiều phương tiệnthông tin 3G mang lại cho người sử dụng các dịch vụ giá trị gia tăng cao cấp giúp chúng

ta thực hiện truyền thông thoại và dữ liệu( như e-mail và tin nhắn dạng văn bản), dowload

âm thanh và hình ảnh với băng tần cao Các ứng dụng 3G thông dụng : hội nghị video diđộng; chụp và gửi ảnh kỹ thuật số nhờ điện thoại máy ảnh; gửi, nhận email và file códung lượng lớn; tải các tệp tin video và mp3……

1G: thế hệ điện thoại di động đầu tiên của nhân loại có đặc điểm chính:

- Dung lượng thấp

- Kỹ thuật chuyển mạch tương tự

- Xác suất rớt cuộc gọi cao

- Khả năng handoff( chuyển cuộc gọi giữa các tế bào) không tin cậy

1.2 Tổng kết quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động đến thế hệ ba

Trong qua trình này ta tổng kết nền tảng công nghệ chính của thông tin di động từthế hệ một đến thế hệ ba và quá trình phát triển của các nền tảng này đến nền tảng của thế

hệ ba Để tiến tới thế hệ ba có thể thế hệ hai phải trải qua một giai đoạn trung gian, giaiđoạn này gọi là thế hệ 2,5

Hình 1.Tổng kết quá trình phát triển của các nền tảng thông tin di động thế hệ 1

đến thế hệ 3

Chương 2: Công nghệ 3G của nhà mạng Vinaphone

2.1 Con đường lựa chọn chuẩn cho công nghệ 3G của nhà mạng vinaphone.

Hiện nay trên thế giới có tới 5 nhóm công nghệ được đề xuất cho các hệ thống thông tin

di động thế hệ thứ 3:

- IMT DS (trải phổ dãy trực tiếp) Người ta thường gọi các hệ thống này làUTRA FDD và WCDMA Trong đó UTRA là từ viết tắt của UMTS TerrestrialRadio Access

- IMT MC (nhiều sóng mang) Đây là phiên bản 3G của hệ thống IS-95 (hiệnnay gọi là cdmaOne)

- IMT TC (mã thời gian) Về thực chất đây là UTRA TDD, nghĩa là hệ thốngUTRA sử dụng phương pháp song công phân chia theo thời gian

- IMT SC (một sóng mang) Các hệ thống thuộc nhóm này được phát triển từcác hệ thống GSM hiện có lên GSM 2+ (được gọi là EDGE)

- IMT FT (thời gian tần số) Đây là hệ thống các thiết bị kéo dài thuê bao số

ở châu Âu

Vậy con đường nào là hợp lý cho Việt Nam? Chúng ta cần phải xét đến 2 khía cạnh đó làhiện trạng mạng viễn thông Việt Nam và xu hướng phát triển công nghệ của thế giới.chuẩn 3G mà bộ thông tin và truyền thông việt nam đã cấp phép chính là WCDMA ởbăng tần 2100 MHz Đây cũng chính là chuẩn mà nhà mạng Vinaphone sử dụng

Trong thời gian qua cùng với sự phát triển của các mạng di động sử dụng CDMA ( Evntelecom, HT Mobile, S-Fone), GSM (vinaphone, mobile phone), ngày càng nhiều ngườiquan tâm tới công nghệ WCDMA Các câu hỏi mà người sử dụng quan tâm thường xoayquanh những vấn đề CDMA khác W-CDMA như thế nào? WCDMA có phải là 3G củaGSM? WCDMA ( hay UMTS hoặc 3GSM, đây là những tên gọi khác nhau cho cùng mộtgiải pháp) cũng dựa trên nền CDMA, nhưng phát triển theo băng tần là 5MHz chứ không

phải là 1.25MHz như CDMA20001X Việc có một số tổ chức đặt các tên gọi khác nhau

là vì tính “marketing” khác nhau nhưng đối với ITU thì vẫn là WCDMA

 Một số đặc điểm chủ yếu của công nghệ WCDMA:

- Mỗi kênh vô tuyến có độ rộng 5MHz

- Tương thích ngược với GSM

- Chip rate 3,84Mcps

- Hỗ trợ không đồng bộ giữa các cell

- Truyền nhận đa mã

- Hỗ trợ điều chỉnh công suất dựa trên tỷ số tín hiệu / tạp âm

- Có thể áp dụng kỹ thuật anten thông minh để tăng dung lượng mạng và vùng phủ sóng

- Hỗ trợ nhiều kiểu chuyển giữa các cell ( bao gồm soft- handoff; softer- handoff; hand- handoff)

*Công nghệ WCDMA:

Mạng thông tin di động (TTDĐ) 3G lúc đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng

chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng Cáctrung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM Trên đườngphát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế bằng chuyển mạchgói Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng và video) cuối cùng sẽ đượctruyền trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói Hình 1 dưới đây cho thấythí dụ về một kiến trúc tổng quát của TTDĐ 3G kết hợp cả CS và PS trong mạng lõi

Hình 2: Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp CS và PS.

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: Radio Network Controller: bộ điều khiển trạm vô tuyến

CS: Circuit Switch: chuyển mạch kênh

PS: Packet Switch: chuyển mạch gói

SMS: Short Message Servive: dịch vụ nhắn tin

- 3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System: Hệ thống thông tin diđộng toàn cầu) có thể sử dụng hai kiểu RAN Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truynhập WCDMA (Wide Band Code Devision Multiple Acces: đa truy nhập phân chia theo

mã băng rộng) 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 đượcgọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dưa trêncông nghệ EDGE của GSM)

Như vậy có thể kết luận kiến trúc chung của hệ thống thông tin di động 3G gồm các phầnchính là: thiết bị đầu cuối, mạng truy nhập vô tuyến, mạng lõi và kết nối với các mạngngoài

2.2) Cấu trúc mạng WCDMA

2.2.1) Mạng lõi :chuyển mạch kênh (CS), chuyển mạch gói (PS), dịch vụ chuyển mạch

kênh và dịch vụ chuyển mạch gói

Mạng lõi(phần giữa hình 1)

Chuyển mạch kênh (CS: Circuit Switch) :là sơ đồ chuyển mạch trong đó thiết bị

chuyển mạch thực hiện các cuộc truyền tin bằng cách thiết lập kết nối chiếm một tàinguyên mạng nhất định trong toàn bộ cuộc truyền tin Kết nối này là tạm thời, liên tục vàdành 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 chocuộc gọi này Thiết bị chuyển mạch sử dụng cho CS trong các tổng đài của TTDĐ 2Gthực 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 cốđịnh 64 kbps (chẳng hạn tiếng được mã hoá PCM)

Chuyển mạch gói (PS: Packet Switch) :là sơ đồ chuyển mạch thực hiện phân chia

số liệu của một kết nối thành các gói có độ dài nhất định và chuyển mạch các gói nàytheo thông tin về nơi nhận được gắn với từng gói và ở PS tài nguyên mạng chỉ bị chiếmdụng khi có gói cần truyền Chuyển mạch gói cho phép nhóm tất cả các số liệu của nhiềukết nối khác nhau phụ thuộc vào nội dung, kiểu hay cấu trúc số liệu thành các gói có kíchthước phù hợp và truyền chúng trên một kênh chia sẻ Việc nhóm các số liệu cần truyềnđược thực hiện bằng ghép kênh thống kê với ấn định tài nguyên động Các công nghệ sửdụng cho chuyển mạch gói có thể là Frame Relay, ATM hoặc IP

Hình 2 cho thấy cấu trúc của CS và PS

Hình 3 Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS).

Dịch vụ chuyển mạch kênh (CS Service) là dịch vụ trong đó mỗi đầu cuối được

cấp phát một kênh riêng và nó toàn quyển sử dụng tài nguyên của kênh này trong thờigian cuộc gọi tuy nhiên phải trả tiền cho toàn bộ thời gian này dù có truyền tin hay

hoặc chuyển mạch gói (PS) Thông thường dịch vụ này được áp dụng cho các dịch vụthời gian thực (thoại).

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 thôngtin cần truyền và nó chỉ phải trả tiền theo lượng tin được truyền trên kênh Dịch vụchuyển mạch gói chỉ có thể được thực hiện trên chuyển mạch gói (PS) Dịch vụ này rấtrất phù hợp cho các dịch vụ phi thời gian thực (truyền số liệu), tuy nhiên nhờ sự pháttriển của công nghệ dịch vụ này cũng được áp dụng cho các dịch vụ thời gian thực(VoIP)

 Chuyển mạch gói có thể thực hiện trên cơ sở ATM hoặc IP

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 mạchnhanh 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 đềgồm: đường dẫn ảo (VP) và kênh ảo (VC) Điều khiển kết nối bằng VC (tương ứng vớikênh của người sử dụng) và VP (là một bó các VC) cho phép khai thác và quản lý có khảnăng mở rộng và có độ linh hoạt cao Thông thường VP được thiết lập trên cơ sở số liệucủa hệ thống tại thời điểm xây dựng mạng Việc sử dụng ATM trong mạng lõi cho tanhiều cái lợi: có thể quản lý lưu lượng kết hợp với RAN, cho phép thực hiện các chứcnăng CS và PS trong cùng một kiến trúc và thực hiện khai thác cũng như điều khiển chấtlượng liên kết

Chuyển mạch hay Router IP (Internet Protocol) cũng là một công nghệ thực hiện

phân chia thông tin phát thành các gói được gọi là tải tin (Payload) Sau đó mỗi gói đượcgán một tiêu đề chứa các thông tin địa chỉ cần thiết cho chuyển mạch Trong thông tin diđộng do vị trí của đầu cuối di động thay đổi nên cần phải có thêm tiêu đề bổ sung để địnhtuyến theo vị trí hiện thời của máy di động Quá trình định tuyến này được gọi là truyềnđường 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 đườngtruyền mà tại đầu vào của nó gói IP được đóng bao vào một tiêu đề mang địa chỉ nơinhận (trong trường hợp này là địa chỉ hiện thời của máy di động) và tại đầu ra gói IPđược tháo bao bằng cách loại bỏ tiêu đề bọc ngoài (hình 3)

Hình 4 Đóng bao và tháo bao cho gói IP trong quá trình truyền tunnel

Hình 4 cho thấy quá trình định tuyến tunnel (chuyển mạch tunnel) trong hệ thống3G UMTS từ tổng đài gói cổng (GGSN) cho một máy di động (UE) khi nó chuyển từvùng phục vụ của một tổng đài gói nội hạt (SGSN1) này sang một vùng phục vụ của mộttổng đài gói nội hạt khác (SGSN2) thông qua giao thức GTP

Hình 5 Thiết lập kết nối tunnel trong chuyển mạch tunnel.

2.2.2) Mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN:UMTS Terrestrial Radio Access

Network: Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS) chứa các phần tử sau: