công nghệ wcdma và tình hình triển mạng wcdma của mobifone tại thành phố quy nhơn

Rõ nhất có lẽ là sự ra đời của hàng loạt cácnhà cung cấp dịch vụ mới sử dụng công nghệ CDMA là S-Phone, EVN Telecom,làm cho thị phần di động của nước ta được chia nhỏ hơn và trở nên nhộn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DI ĐỘNG 3G

1.1 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA THỊ TRƯỜNG DI ĐỘNG

Thị trường di động những năm trở lại đây đang phát triển ngày một sôi độnghơn, thể hiện qua sự phát triển của các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ, sự lớnmạnh không ngừng của các hãng sản xuất thiết bị, và sự gia tăng số lượng thuê bao

di động Hiện nay có hơn 580 mạng GSM đang hoạt động hơn 200 nước-vùng lãnhthổ trên Thế giới, thêm vào đó là số lượng lớn người sử dụng hệ thống PDC củaNhật, các chuẩn D-AMPS và CDMA

Như vậy có tới 49% thuê bao GSM, và nhu cầu sử dụng các dịch vụ đa truyềnthông trên môi trường di động như MMS, điện thoại hình, hội nghị truyền hình, traođổi dữ liệu, gửi và nhận ảnh chất lượng cao, truy nhập LAN, truy nhập Internet,Intranet là rất lớn, do đó giải pháp nâng cấp GSM lên 3G là tất yếu Theo bản báocáo mới nhất của Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU), trong năm 2010 số lượngthuê bao điện thoại di động toàn cầu sẽ chạm ngưỡng 5 tỉ, nhờ vào sự phát triểnvượt bậc của các dòng điện thoại thông minh trong thời gian gần đây, và sự tăngtrưởng mạnh từ các dịch vụ viễn thông tại các quốc gia đang phát triển Theo ITU,

số lượng thuê bao toàn cầu đã đạt khoảng 600 triệu trong năm 2009, và con số này

đã lên tới 1 tỉ thuê bao tính tới thời điểm hiện nay Ông Hamadoun Toure - Tổngthư ký ITU cho biết "Ngay cả trong cuộc khủng hoảng kinh tế toàn cầu vừa diễn

ra, ITU vẫn thấy rằng nhu cầu liên lạc của người dùng vẫn không hề giảm, mà tráilại nó còn có xu hướng tăng lên" Dự đoán đến cuối năm 2010 số lượng thuê baotoàn cầu sẽ đạt khoảng 4,6 tỉ

Theo Bộ Thông tin và Truyền thông cho biết thì Bộ chỉ cấp giấy phép 3G chobốn nhà khai thác Tiêu chí quan trọng để được cấp giấy phép 3G là tài chính và đầu

tư (các mạng phải chứng minh đủ vốn để đầu tư vào mạng lưới, cơ sở hạ tầng 3Gtrong 15 năm, với chi phí không dưới 1 tỷ USD); kỹ thuật và nghiệp vụ (chứng

minh đủ trình độ, năng lực triển khai mạng nhanh nhất, phủ sóng rộng nhất, kể cảnhững vùng sâu, vùng xa, bảo đảm an ninh quốc phòng ); kinh doanh thương mại(tổ chức tốt hệ thống bán hàng, phân phối, có mức giá phù hợp, kế hoạch kinhdoanh hiệu quả); nhân lực - đào tạo (có đội ngũ cán bộ đủ trình độ để triển khaicung cấp dịch vụ).

Năm 2009, là năm chứng kiến sự thay đổi lớn nhất của viễn thông di động khicác doanh nghiệp đã chính thức thương mại hóa các dịch vụ 3G

Theo đó, VinaPhone đã chính thức cung cấp dịch vụ 3G từ tháng 10 năm

2009, MobiFone ra mắt 3G vào tháng 12 Còn Viettel cũng bắt đầu thử nghiệm sóng3G tại 18 tỉnh thành cả nước từ đầu tháng 12 Phát triển 3G là đồng nghĩa với việcphát triển các dịch vụ gia tăng và nội dung số Tính đến hết năm 2009, con số thuêbao 3G mới khoảng 100.000 BMI dự báo trong năm 2010, các dịch vụ 3G vẫnchưa hứa hẹn sự bùng nổ do nhu cầu của người sử dụng là chưa nhiều và chi phídịch vụ 3G hiện còn ở mức cao

Hiện tại, Chính phủ khuyến khích phát triển các dịch vụ viễn thông mới và chophép các nhà cung cấp dịch vụ bắt tay, chia sẻ hạ tầng mạng Đây sẽ là những yếu

tố làm tăng tính cạnh tranh và thị trường phát triển nhanh hơn.BMI dự báo, con sốthuê bao 3G sẽ đạt khoảng 4,5 triệu thuê bao vào năm 2013, chỉ chiếm khoảng 2%

so với tổng số thuê bao di động hiện nay Công ty nghiên cứu này cho rằng con sốthuê bao 3G sẽ tăng cao hơn trong những năm tới nếu các nhà mạng mạnh tay cắtgiảm thuê bao ảo

Năm 2009, doanh nghiệp viễn thông đã đầu tư rất mạnh cho 3G sau khi 4doanh nghiệp được cấp phép triển khai 3G từ tháng 8/2009 là Viettel, VinaPhone,MobiFone và liên doanh EVN & Hanoi Telecom

Các mạng di động đã cam kết đầu tư tối thiểu là 33.822 tỉ đồng (khoảng 2

tỉ đô la Mỹ) cho việc triển khai 3G ngay trong 3 năm đầu tiên Ngoài ra, các mạng

di động cũng phải đặt cọc số tiền là 8.100 tỉ đồng Bộ Thông tin và Truyền thôngcho hay tính đến hết năm 2009, các doanh nghiệp viễn thông đã đầu tư khoảng 60

Thông tin do Information Telecoms and Media - World CellularInformation Service, dự báo về sự phát triển số lượng thuê bao 3G UMTS toàn cầunhư sau:

Hình 1 1 : Dự báo phát triển số lượng thuê bao 3G UMTS toàn cầu.

Không chịu ngồi yên trước sự phát triển đang hết sức nhanh chóng của thịtrường di động Thế giới, thị trường di động Việt Nam trong vài năm trở lại đâycũng có những bước tiến rất đáng chú ý Rõ nhất có lẽ là sự ra đời của hàng loạt cácnhà cung cấp dịch vụ mới sử dụng công nghệ CDMA là S-Phone, EVN Telecom,làm cho thị phần di động của nước ta được chia nhỏ hơn và trở nên nhộn nhịp hơn.Trong khi đó các nhà cung cấp GSM là Mobiphone, Vinaphone, Viettel (Hiện tạimạng di động Viettel đã đạt số lượng hơn 10 triệu thuê bao), HT mobile (HTmobile chuyễn qua công nghệ GSM từ cuối 2007) và Gtel vẫn tiếp tục mở rộngmạng và tăng cường chất lượng dịch vụ nhằm cạnh tranh với các dịch vụ đa dạng

mà các mạng CDMA có thể cung cấp

Nằm trong lộ trình đó thì lựa chọn lên 3G của các mạng GSM là cần thiết khicác mạng CDMA triển khai lên 2000 1x EV-DO

Hình 1 2: Thị phần di động Việt Nam

Và mới đây nhất là 2 nhà mạng mới được đưa vào khai thác ở nước ta đó

là mạng VietnamMobile và mạng Beeline Trong đó thì nhà mạng VietnamMobile

đã ra mắt chính thức vào ngày 8/4/2009 và cho biết 4 điểm nổi trội trong dịch vụ

di động mà họ đặt kỳ vọng sẽ hút khách hàng và cạnh tranh với các đối thủ kháctrên thị trường đó là: Cách tính cước đơn giản nhất; chất lượng mạng tốt; mạng lướiphân phối khác biệt và dịch vụ chăm sóc khách hàng cũng khác biệt.Còn về nhàmạng Beeline (Công ty cổ phần Viễn thông di Động Toàn cầu (Gtel Mobile)) thìđưa ra mắt vào giữa tháng 7/2009 với bước khởi đầu thật đáng kỳ vọng Chỉ sau 2tháng 20 ngày từ khi giới thiệu sản phẩm, Beeline đã tạo lập “kỷ lục” mới trênchặng đường khẳng định sự lớn mạnh, với những con số ấn tượng về thuê bao vàkhách hàng, hơn 2 triệu sim phân phối ra thị trường, trong đó 1 triệu sim đã kíchhoạt tính đến ngày 26.9 vừa qua

1.2 CÁC YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI HỆ THỐNG 3G

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA phải đáp ứng được nhu cầu

sử dụng các dịch vụ truyền thông đa phương tiện (multimedia), với nhu cầu sử dụngnhiều hơn MMS thay cho SMS, Videophone thay cho thoại thông thường, nhu cầutruy cập internet, check mail trên di động,…Để đáp ứng được các dịch vụ đó, hệthống mới phải đảm bảo một số yêu cầu sau:

•Mạng phải là mạng băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện,nghĩa là mạng phải đảm bảo được tốc độ bit lên tới 2 Mbps phụ thuộc vào tốc độ di

chuyển của máy đầu cuối: 2 Mbps dự kiến cho các dịch vụ cố định, 384 kbps khi đi

bộ và 144 kbps khi đang di chuyển tốc độ cao

•Mạng phải có khả năng cung cấp độ rộng băng tần (dung lượng) theo yêucầu Điều này xuất phát từ việc thay đổi tốc độ bit của các dịch vụ khác nhau Ngoài

ra cần đảm bảo đường truyền vô tuyến không đối xứng, chẳng hạn với tốc độ bitcao ở đường xuống và tốc độ bit thấp ở đường lên hoặc ngược lại

•Mạng phải cung cấp thời gian truyền dẫn theo yêu cầu, nghĩa là đảm bảo cáckết nối chuyển mạch cho thoại, các dịch vụ video và các khả năng số liệu gói chocác dịch vụ số liệu

•Chất lượng dịch vụ phải không thua kém chất lượng dịch vụ mạng cố định,nhất là đối với thoại

•Mạng phải có khả năng sử dụng toàn cầu, nghĩa là gồm cả thông tin vệ tinh

Tiêu chuẩn 3G của IMT-2000

Bộ phận tiêu chuẩn của ITU-R đã xây dựng các tiêu chuẩn cho IMT-2000,

mở rộng đáng kể khả năng cung cấp dịch vụ và bao phủ một vùng rộng lớn các môitrường thông tin Mục đích của IMT-2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưngcũng đồng thời đảm bảo sự phát triển liên tục của thông tin di động thế hệ thứ hai(2G) vào những năm 2000 Thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) xây dựng trên cơ

sở IMT-2000 đã được đưa vào hoạt động từ năm 2001 Các hệ thống 3G cung cấprất nhiều dịch vụ viễn thông bao gồm: thoại, số liệu tốc độ bit thấp và bit cao, đaphương tiện, video cho người sử dụng làm việc cả ở môi trường công cộng lẫn tưnhân (vùng công sở, vùng dân cư, phương tiện vận tải)

♦ Các tiêu chí chung để xây dựng IMT-2000 bao gồm:

•Sử dụng dải tần qui định quốc tế 2GHz:

•Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau:

+Đảm bảo chuyển mạng quốc tế

+Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyểnmạch theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói

•Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện

Môi trường hoạt động của IMT-2000 được chia thành bốn vùng với các tốc độbit Rb phục vụ khác nhau:

•Vùng 1: trong nhà, picocell, Rb = 2 Mbps

•Vùng 2: thành phố, microcell, Rb = 384 kbps

•Vùng 3: ngoại ô, macrocell, Rb = 144 kbps

•Vùng 4: toàn cầu, global, Rb = 9,6 kbps

Để xây dựng tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3 tiếp sau củaGSM, tổ chức 3GPP đã được hình thành dưới sự điều hành của ITU, bao gồm cácthành viên:

+ ETSI: Châu Âu ; + TTA: Hàn Quốc

+ ARIB, TTC: Nhật.; + T1P1: Mỹ

Chuẩn vô tuyến WCDMA do 3GPP xây dựng đã được lấy là chuẩn cho hệthống 3G WCDMA - thế hệ tiếp theo của 2G GSM mà ta sẽ xem xét ở đây Hướngphát triển 3G tại Việt Nam lấy theo chuẩn của Châu Âu với dải tần qui định là2GHz như được trình bày ở trên

Các dịch vụ do ITM-2000 cung cấp được tổng kết ở bảng dưới đây:

Bảng 1 1: Phân loại các dịch vụ trong IMT-2000.

TE di động

TE di động

TE di động

TE di động

Mạng truy nhập

- Phát quảng

bá thông tin truy nhập hệ thống

- Phát và thu

vô tuyến

- Điều khiển truy nhập vô tuyến

UIM

UIM

Mạng lõi

- Điều khiển cuộc gọi

- Điều khiển chuyển mạch dịch vụ

- Điều khiển tài nguyên quy định

- Quản lý dịch vụ

- Quản lý vị trí

- Quản lý nhận

Vùng mạng truy nhập

Các dịch vụ ứng dụng

Vùng các dịch vụ ứng dụng

DO, 1xEV-DV và 3x (cũng thụng qua quỏ trỡnh từ IP đơn giản (Simple IP) lờn IP diđộng (Mobile IP)) và cụ thể lộ trỡnh là: CDMA One (IS-95A/B) đến CDMA 20001x EV/EV DO/EV DV đến cdma2000 3x

Cũn phương thức tiến thẳng lờn 3G thường ỏp dụng đối với những cụng ty,những nhà khai thỏc mới cú giấy phộp 3G í tưởng nằm sau phương thức này làlàm tăng khả năng cạnh tranh và đảm bảo sự phục vụ tốt hơn cho khỏch hàng Cỏccụng ty mới sẽ ứng dụng luụn mạng 3G

1.3.2 Lộ trỡnh phỏt triển từ hệ thống cdmaOne thế hệ hai lờn cdma

2000 thế hệ ba

Cụng nghệ cdma2000 do tổ chức 3GPP2 chuẩn hoỏ cdma2000 được phỏt triển

từ tiờu chuẩn CDMA của Qualcom là IS-95 hay cdmaOne

Theo hướng này cú thể phỏt triển lờn 3G mềm dẻo hơn do:

•Cỏc nhà khai thỏc cdmaOne khụng cần phổ mới

•3x cú khả năng cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn UMTS

1xRTT - hỗ trợ gúi IP (giống GPRS)

1xEV - Thờm chuyển mạch mềm/ gateway thoại

3x - Tốc độ dữ liệu giao diện vụ tuyến gấp 3 lần

Hỡnh 1 4: Lộ trỡnh phỏt triển từ cdmaOne lờn cdma2000 thế hệ ba

cdma2000 1x

Tốc độ tối đa 307.2kbps Dung l ợng thoại tăng gấp đôi IS- 95A

1995

1.3.2.1 Hệ thống thông tin di động cdmaOne

Hình 1 5: Hệ thống cdmaOne

1.3.2.2 Hệ thống thông tin di động cdma2000 1x

Hình 1 6: Hệ thống cdma2000 1X

• Nút dịch vụ dữ liệu gói PDSN:

 Thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên truyền với máy di động

 Hỗ trợ các dịch vụ đơn giản và mobile IP

 Quản lý, nhận thực, tính cước (AAA) đối với máy di động

 Định tuyến các gói giữa máy di động và các mạng dữ liệu bênngoài.

 Thu thập dữ liệu sử dụng và chuyển tới server AAA

 Tính cước: dữ liệu sử dụng phục vụ tính cước

•Máy chủ mạng thường trú Mobile IP:

 Theo dõi vị trí của thuê bao mobile IP khi thuê bao chuyển từmạng này sang mạng khác

 Nhận các gói thay cho nút di động khi nút này đang gắn vớimạng ngoài và phân phát gói dữ liệu đến điểm kết nối hiện tại của máy diđộng

Để phát triển từ IS-95 lên 1x:

 Chỉ cần nâng cấp các khối và phần mềm/phần cứng

 Không cần thay đổi anten

 Chỉ cần nâng cấp phần mạng có nhu cầu nâng cao dung lượng

và tốc độ dữ liệu

Các giai đoạn phát triển cdma2000 1x:

 Pha 1: 1xEV-DO (Data Only / Data Optimized): chỉ tối ưu cholưu lượng dữ liệu gói và đã được thương mại hoá vào cuối năm 2001

 Pha 2: 1xEV-DV (Data and Voice): cung cấp lưu lượng dữ liệugói phi thời gian thực và lưu lượng thoại thời gian thực, tiêu chuẩn đã đượchoàn tất vào tháng 6 năm 2002

1.3.3 Lộ trình phát triển từ hệ thống GSM thế hệ hai lên WCDMA thế hệ ba

1.3.3.1 Các yêu cầu đặt ra để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng

•Về kết nối:

Không chỉ kết nối giữa các thuê bao với nhau mà còn kết nối từ cácthuê bao đến các nhà cung cấp dịch vụ, các công ty , trong đó nhiều nhất làkết nối tới các nhà cung cấp dịch vụ Internet, các mạng Internet.

Có thể tổng quát các giai đoạn chuyển đổi này trong hình 1.7

Hình 1 7: Lộ trình phát triển từ GSM lên WCDMA

Hệ thống thông tin di động 2G GSM

Hình 1 8: Cấu trúc mạng GSM

Giai đoạn đầu của quá trình phát triển GSM là phải đảm bảo dịch vụ số liệu tốthơn Tồn tại hai chế độ dịch vụ số liệu: chuyển mạch kênh (CS: Circuit Switched)

và chuyển mạch gói (PS: Packet Switched) như sau:

♦ Các dịch vụ số liệu chế độ chuyển mạch kênh đảm bảo:

 Dịch vụ SMS

 Số liệu dị bộ cho tốc độ 14,4 kbit/s

 Fax băng tiếng cho tốc độ 14,4 kbit/s

♦ Các dịch vụ số liệu chế độ chuyển mạch gói đảm bảo:

 Chứa cả các dịch vụ của chế độ chuyển mạch kênh

 Dịch vụ Internet, E-mail…

 Sử dụng chức năng IWF/PSDN như:

 Cổng vào cho mạng số liệu gói

 IWF/PSDN có thể đặt tại MSC hay BSC hay độc lập

Để thực hiện kết nối vào mạng IP, ở giai đoạn này có thể sử dụng giao thứcứng dụng vô tuyến WAP

1.3.3.2 Hệ thống thông tin di động 2,5G

 Dịch vụ vô tuyến gói chung – GPRS

GPRS là một dịch vụ số liệu chuyển mạch gói trên cơ sở hạ tầng GSM.Công nghệ chuyển mạch gói được đưa ra để tối ưu việc truyền số liệu cụm và tạođiều kiện truyền tải cho một lượng dữ liệu lớn

Về mặt lý thuyết, GPRS có thể cung cấp tốc độ số liệu lên đến 171 kbps ởgiao diện vô tuyến, mặc dù các mạng thực tế không bao giờ có thể đạt được tốc độnày (do cần phải dành một phần dung lượng cho việc hiệu chỉnh lỗi trên đườngtruyền vô tuyến) Trong thực tế, giá trị cực đại của tốc độ chỉ cao hơn 100 kbps mộtchút với tốc độ khả thi thường vào khoảng 40kbps hoặc 50 kbps Tuy nhiên, các tốc

độ nói trên cũng lớn hơn nhiều so với tốc độ cực đại ở GSM

Vì lúc đầu GSM được thiết kế cho lưu lượng chuyển mạch kênh, nên việcđưa dịch vụ chuyển mạch gói vào đòi hỏi phải bổ sung thêm thiết bị cho mạng.Mạng GPRS kết nối với các mạng số liệu công cộng như IP và mạng X.25 Nút hỗtrợ GPRS phục vụ (SGSN) và nút hỗ trợ GPRS cổng (GGSN) thực hiện nhận vàtruyền các gói số liệu giữa các MS và các thiết bị đầu cuối số liệu cố định của mạng

số liệu công cộng (PDN) Nút GGSN còn cho phép truyền nhận các gói số liệu đếncác MS ở các mạng thông tin di động GSM khác

Giao diện vô tuyến của GPRS sử dụng các tính năng cơ bản của giao diện vôtuyến GSM Như vậy, cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói đều có thể

sử dụng cùng sóng mang Tuy nhiên, mạng đường trục của GPRS được thiết kế saocho nó không phụ thuộc vào giao diện vô tuyến

Hình 1 9 : Cấu trúc hệ thống GPRS

Tóm lại, từ GSM phát triển lên GPRS:

Thực hiện Mới Node mạng lõi chuyển mạch gói (SGSN, GGSN)

Giao diện mới Gb giữa BSC-SGSN

Điều chỉnh Phần cứng và phần mềm BSC

Quản lý mạng (NMS)

ISDN PSDN PSPDN

X25 CSPDN

I N Um

Giao diện vô tuyến (MS-BTS)Giao diện vô tuyến (BSC-MSC)

 Cải thiện tốc độ số liệu cho phát triển GSM - EDGE

Công nghệ EDGE là một bước cải tiến của chuẩn GSM, TDMA-136 để đạtđến tốc độ truyền dữ liệu theo yêu cầu di động vô tuyến thế hệ 3, nhưng vẫn giữnguyên cấu trúc của mạng cũ bằng cách thay đổi kỹ thuật điều chế vô tuyến kết hợpvới dịch vụ chuyển mạch vô tuyến gói chung

Giao diện EDGE tận dụng tốc độ bit cao hơn tốc độ trên hệ thống di động hiệnthời Để tăng tốc độ bit trên giao diện vô tuyến, một phương thức điều chế mớiđược đưa ra 8-PSK là phương thức được lựa chọn vì nó cung cấp tốc độ dữ liệucao, hiệu quả phổ cao và độ phức tạp lắp đặt vừa phải

Mục đích là tái sử dụng các dạng dịch vụ dữ liệu GSM thông thường Bằngviệc tái sử dụng cấu trúc của GPRS, dịch vụ chuyển mạch gói được cung cấp vớigiao diện vô tuyến trong đó tốc độ bit biến đổi từ 11,2 kbps đến 69,2 kbps trên mộtkhe thời gian Các dịch vụ chuyển mạch thông thường được hỗ trợ với tốc độ trêngiao diện vô tuyến đạt đến 28,8 kbps Đối với tất cả các dịch vụ, sử dụng đa kênhthời gian được hỗ trợ để thu được 8 lần tốc độ bit cung cấp bởi 1 khe thời gian đơn,tạo nên tốc độ đỉnh đối với chuyển mạch gói là 554 kbit/s

Hình 1 10 : Cấu trúc mạng EDGE

Từ GPRS phát triển lên EDGE:

Thực hiện Mới Điều chế, mã hóa.

Máy thu, phát vô tuyến

Điều chỉnh Phần cứng và phần mềm

Giữ nguyên Độ rộng băng sóng mang.

Quy hoạch mạng vô tuyến

Bất lợi của EDGE ở chỗ tỉ lệ mã hoá tăng lên làm tăng nhiều độ phức tạp khi

sử dụng mạch trung hoà tối ưu Tỉ lệ bit tăng lên so với GSM/GPRS chuẩn cũnggiảm độ thô đối với tính rời rạc thời gian và vận tốc di chuyển của thuê bao di động.EDGE cũng có thể xem xét như một giải pháp kỹ thuật cho các nhà khai tháckhông sở hữu bất kỳ một giấy phép nào về UMTS

Quản lý mạng (NMS)

ISDN PSDN PSPDN X25 CSPDN

I N

Lõi mạng gói E-GPRS SGSN GGSN Mạng dữ liệu khác

Internet

Um

1.3.3.3 Hệ thống thông tin di động 3G – W CDMA

UMTS là hệ thống viễn thông di động toàn cầu của châu Âu dựa trên côngnghệ WCDMA Mục đích của UMTS là cung cấp cho người sử dụng thông tin cánhân truy cập vào dải băng rộng để sử dụng các dịch vụ mới UMTS cung cấpthông tin cá nhân di động multimedia định hướng Đồng thời UMTS cung cấp dịch

vụ roaming toàn cầu UMTS được thương mại hóa ở Nhật và ở châu Âu Ở Nhật,mấu chốt của UMTS là mang lại dung lượng cho thoại Ở châu Âu, mấu chốt làtăng yêu cầu của các dịch vụ multimedia và khả năng sử dụng các ứng dụng dữ liệutốc độ cao

UMTS kết hợp các công nghệ mới với hệ thống và các dịch vụ của GSM hiệntại ERC đã qui định phổ mới trên băng tần số 2GHz đối với mặt đất

DECT

UMTS TDD

UMTS FDD

UMTS Satellite

UMTS TDD

Hình 1 11: Sử dụng phổ UMTS

TD/CDMA được sử dụng trên băng tần đơn Lợi ích của TD/CDMA là khảnăng quản lý lưu lượng không song công (lưu lượng giữa đường lên và đường

băng tần chỉ phân cách về mặt thời gian, nên đối với việc truyền số liệu không cânbằng giữa đường lên và đường xuống, hiệu quả phổ của TD/CDMA sẽ cao hơn sovới WCDMA (ấn định hai băng tần riêng cho đường lên và đường xuống) LấyInternet là một ví dụ điển hình, rất nhiều thông tin được tải xuống từ các trang WEB

mà rất ít thông tin được gửi đi

Tổng quát, từ 2,5G (GPRS/EDGE) phát triển lên UMTS:

Thực hiện

Mới

Giao diện vô tuyến WCDMA (UE, Node B)Giao diện mạng truy nhập vô tuyến RAN(Iub (Node B-RNC) và Iur (RNC-RNC))Giao diện mạng lõi: Iu (MSC-RNC và SGSN-RNC)

Mạng lõi chuyển mạch gói (GGSN)

So sánh hai tiêu chuẩn WCDMA và cdma2000

• Những điểm giống nhau:

 Đều dựa trên công nghệ trải phổ trực tiếp

 Đều đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của IMT-2000

+ Duy trì hỗ trợ các dịch vụ truyền thống

+ Hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao, dữ liệu gói và truy nhập IP

• Những điểm khác nhau được chỉ ra ở bảng sau:

Bảng 1 2: So sánh CDMAOne và CDMA2000 1X

Các thông số WCDMA cdma2000

5 ms đối với báo hiệu

20, 40, 80 đối với lớp vật lý

Mã hóa kênh

Dùng mã có hệ số trtải phổ biếnthiên trực giao (OVSF), từ 4 -

Dùng chung một mã PN ngắn,nhưng sử dụng 512 giá trị PNoffset khác nhau để nhận dạngcác sector khác nhau

MS để nhận dạng các MS khácnhau

Điều khiển công suất 1500 lần/ giây 800 lần/ giây

Nhà cung cấp Ericsson, Nokia, Nortel,

Motorola, Alcatel, Lucent

Qualcomm, Lucent, Nortel,Motorola, Samsung, Ericsson

CHƯƠNG 2 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ WCDMA CỦA MOBIFONE

2.1 TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG MOBIFONE

Công ty Thông tin di động Việt Nam (Vietnam Mobile Telecom Services Company - VMS), là doanh nghiệp nhà nước hạng một trực thuộc Tập đoàn Bưu

chính Viễn thông Việt nam (VNPT) Được thành lập vào ngày 16 tháng

4 năm 1993, VMS là doanh nghiệp đầu tiên khai thác dịch vụ thông tin diđộng GSM 900/1800 với thương hiệu MobiFone Đánh dấu cho sự khởi đầu củangành thông tin di động Việt Nam

Lĩnh vực hoạt động chính của MobiFone là tổ chức thiết kế xây dựng, pháttriển mạng lưới và triển khai cung cấp dịch vụ mới về thông tin di động có côngnghệ, kỹ thuật tiên tiến hiện đại và kinh doanh dịch vụ thông tin di động công nghệGSM 900/1800 trên toàn quốc

Ngày 19 tháng 5 năm 1995, Công ty Thông tin di động đã ký Hợp đồng hợptác kinh doanh (BCC) có hiệu lực trong vòng 10 năm với Tập đoànKinnevik/Comvik (Thụy điển) Đây là một trong những hợp đồng hợp tác kinhdoanh có hiệu quả nhất tại Việt Nam Thông qua hợp đồng hợp tác kinh doanhBCC, MobiFone đã tranh thủ được các nguồn lực quan trọng để xây dựng, vận hànhmạng lưới và cung cấp dịch vụ thông tin di động đầu tiên tại Việt Nam, đó là: vốn,công nghệ, kinh nghiệm quản lý, kinh doanh, đào tạo nguồn nhân lực

Trong suốt 15 năm qua, Mobifone luôn là mạng di động dẫn đầu tại Việt Nam

về cả số lượng thuê bao lẫn chất lượng dịch vụ Tính đến tháng 4/2008, Mobifone

đã có hơn 15 triệu thuê bao, và phấn đấu trong năm nay sẽ đạt được 21 triệu thuêbao cùng doanh thu khoảng trên 16.000 tỉ đồng Mobifone cũng đặt mục tiêu trongnăm tới đạt 30 triệu thuê bao, và năm 2010 là 34 triệu thuê bao di động

Chiều 13/8, MobiFone đã chính thức nhận giấy phép 3G từ Bộ Thông tin vàTruyền thông Giấy phép chính thức có hiệu lực từ ngày 15/9 Cũng kể từ thời điểm

này, các cam kết về triển khai 3G của MobiFone chính thức có hiệu lực.Theo đúngcam kết trong hồ sơ thi tuyển, MobiFone sẽ phủ sóng 100% đô thị đông dân thuộc

63 tỉnh thành phố trên toàn quốc sau 3 tháng kể từ ngày chính thức nhận giấyphép.Dự kiến vào thời điểm chính thức cung cấp, MobiFone sẽ hoàn thành việc lắpđặt và phát sóng 2.400 trạm BTS 3G và trong vòng 3 năm sẽ hoàn thành lắp đặtkhoảng 7.700 trạm BTS 3G (tên kỹ thuật là Node B)

Mobifone không ngừng nổ lực xây dựng cơ sở hạ tầng và tiềm lực vững chắc ,sẵn sàng cho hội nhập và cạnh tranh trên thị trường thông tin di động Với đội ngũhơn 3000 cán bộ công nhân viên của Mobifone luôn sẵn sàng đáp ứng nhanh nhất

và hiệu quả nhất của khách hàng

Tín hiệu sau trải phổ chiếm một độ rộng băng truyền dẫn lớn hơn gấp nhiềulần độ rộng băng tối thiểu cần thiết để truyền thông tin đi Sự trải phổ được thựchiện bởi tín hiệu trải phổ được gọi là mã trải phổ, mã trải phổ này độc lập với dữliệu Tại phía thu, việc nén phổ (khôi phục lại thông tin ban đầu) được thực hiện bởi

sự tương quan giữa tín hiệu thu được với bản sao đồng bộ của mã trải phổ sử dụng

ở phía phát

Trong các hệ thống thông tin việc sử dụng hiệu quả băng tần là vấn đề đượcquan tâm hàng đầu Các hệ thống được thiết kế sao cho độ rộng băng tần càng nhỏcàng tốt Trong W-CDMA để tăng tốc độ truyền dữ liệu, phương pháp đa truy cậpkết hợp TDMA và FDMA trong GSM được thay thế bằng phương pháp đa truy cậpphân chia theo mã CDMA hoạt động ở băng tần rộng (5MHz) gọi là hệ thống thông

tin trải phổ Đối với các hệ thống thông tin trải phổ (SS : Spread Spectrum) độ rộng

băng tần của tín hiệu được mở rộng trước khi được phát Tuy độ rộng băng tần tănglên rất nhiều nhưng lúc này nhiều người sử dụng có thể dùng chung một băng tầntrải phổ, do đó mà hệ thống vẫn sử dụng băng tần có hiệu quả đồng thời tận dụngđược các ưu điểm của trải phổ Ở phía thu, máy thu sẽ khôi phục tín hiệu gốc bằngcách nén phổ ngược với quá trình trải phổ bên máy phát

Trải phổ dãy trực tiếp (DSSS : Direct Sequence Spreading Spectrum) : Thựchiện trải phổ bằng cách nhân tín hiệu nguồn với một tín hiệu giả ngẫu nhiên có tốc

độ chip cao hơn rất nhiều so với tốc độ bit

Trải phổ nhảy tần (FHSS : Frequency Hopping Spreading Spectrum): Hệ thốngFHSS thực hiện trải phổ bằng cách nhảy tần số mang trên một tập các tần số Mẫunhảy tần có dạng mã ngẫu nhiên Tần số trong khoảng thời gian một chip TC được

cố định không đổi Tốc độ nhảy tần có thể thực hiện nhanh hoặc chậm, trong hệthống nhảy tần nhanh nhảy tần thực hiện ở tốc độ cao hơn tốc độ bit của bản tin, còntrong hệ thống nhảy tần thấp thì ngược lại

Trải phổ nhảy thời gian (THSS : Time Hopping Spreading Spectrum) : Thực

hiện trải phổ bằng cách nén một khối các bit số liệu và phát ngắt quảng trong mộthay nhiều khe thời gian Mẫu nhảy tần thời gian sẽ xác định các khe thời gian được

sử dụng để truyền dẫn trong mỗi khung

Trong hệ thống DSSS, tất cả các người sử dụng cùng dùng chung một băng tần

và phát tín hiệu của họ đồng thời Máy thu sử dụng tín hiệu giả ngẫu nhiên chínhxác để lấy ra tín hiệu bằng cách nén phổ Các tín hiệu khác xuất hiện ở dạng nhiễuphổ rộng, công suất thấp giống tạp âm Trong các hệ thống FHSS và THSS mỗingười sử dụng được ấn định một mã ngẫu nhiên sao cho không có cặp máy phát nàodùng chung tần số hoặc khe thời gian, như vậy các máy phát sẽ tránh bị xung đột.Nói cách khác DSSS là kiểu hệ thống lấy trung bình, FHSS và THSS là kiểu hệthống tránh xung đột Hệ thống thông tin di động công nghệ W CDMA chỉ sử dụngDSSS nên ta chỉ xét kỹ thuật trải phổ DSSS

2.2.1 Nguyên lý trải phổ DSSS

Trải phổ dãy trực tiếp (DSSS : Direct Sequence Spreading Spectrum) : Thựchiện trải phổ bằng cách nhân tín hiệu nguồn với một tín hiệu giả ngẫu nhiên có tốc

độ chip cao hơn rất nhiều so với tốc độ bit

Tốc độ chip tín hiệu giả ngẫu nhiên và tốc độ bit được tính theo công thức sau :

Rb = 1/Tb (2.2)Trong đó :

RC : tốc độ chip tín hiệu giả ngẫu nhiên

Rb : tốc độ bit

TC : thời gian một chip

Tb : thời gian một bit

n : Chu kỳ của mã giả ngẫu nhiên dùng cho trải phổ

TC : Thời gian một chip của mã trải phổ

Hình 2.1 : Cấu trúc trải phổ chuỗi trực tiếp

Hình 2.2 Mô hình trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)

2.2.2 Dãy giả ngẫu nhiên

 Các chỉ tiêu ngẫu nhiên :

Tín hiệu ngẫu nhiên là tín hiệu không thể xác định đuợc chính xác sự biến đổitiếp theo của tín hiệu, chỉ có sự miêu tả bằng các phương pháp thống kê Tuy nhiêntín hiệu giả ngẫu nhiên thì không hoàn toàn ngẫu nhiên Nó là các tín hiệu có chu kỳxác định và có thể dự đoán trước được ở cả phía thu và phía phát Đối với các đốitượng trái phép thì sự xuất hiện của nó là ngẫu nhiên Trong các hệ thống thông tin

di động các mã trải phổ được xét là các mã nhị phân nên ta chỉ xét đến dãy mã nhịphân

Gồm những chỉ tiêu như sau :

 Tính cân đối : Trong mỗi chu kỳ của dãy mã, số bit 1 và số bít

0 khác nhau nhiều nhất là một đơn vị

 Tính chạy : Một bước chạy được định nghĩa là các dãy bít

cùng loại Sự xuất hiện của một bít khác loại được xem như là bắt đầu củamột bước chạy mới Trong số bước chạy của một chu kỳ, để thỏa mãn

Giải pháp FDD sử dụng hai băng tần 5MHz với hai sóng mang phân cách nhau

190 MHz: Đường lên có băng tần nằm trong dải phổ từ 1920 MHz đến 1980 MHz,đường xuống có băng tần nằm trong dải phổ từ 2110 MHz đến 2170 MHz Mặc dù 5MHz là độ rộng băng danh định, ta cũng có thể chọn độ rộng băng từ 4,4 MHz đến

5 MHz với nấc tăng là 200 KHz Việc chọn độ rộng băng đúng đắn cho phép tatránh được nhiễu giao thoa nhất là khi khối 5 MHz tiếp theo thuộc nhà khai tháckhác

HLR

SGSN GGS

N

PLMN, PSTN, ISDN

Internet, X25

CN

Các mạng ngoài

NodeB

NodeBNodeBCu

Hình 2.3: Cấu trúc các phần tử của mạng UMTS

Giải pháp TDD sử dụng có tần số nằm trong dải 1900 đến 1920 MHz và từ

2010 đến 2025 MHz; ở đây đường lên và đường xuống sử dụng chung một băngtần

Nhìn trên sơ đồ ta có thể thấy hệ thống gồm các thành phần chính là:

+ Mạng lõi (CN: Core Network): thực hiện các chức năng chuyển mạch, địnhtuyến cuộc gọi và kết nối số liệu

+ Mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Accessnetwork) để thực hiện các chức năng liên quan đến vô tuyến

+ Ngoài ra để hoàn thiện hệ thống còn có thiết bị người sử dụng UE (Userequipment) thực hiện giao diện người sử dụng với hệ thống

(RNS-Radio Network Subsystem) Một RNS là một mạng con trong UTRAN, gồm một bộđiều khiển mạng vô tuyến RNC và một hay nhiều nút B Các RNC có thể được nối

với nhau qua giao diện Iur RNC kết nối với các nút B bằng giao diện Iub

- Node B để chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu Nó thực

hiện xử lí lớp 1 của giao diện vô tuyến (Mã hoá kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trảiphổ) và tham gia quản lí tài nguyên vô tuyến như điều khiển công suất vòng trong.Nút B tương đương với BTS trong GSM

- Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) sở hữu và điều khiển các tài nguyên vô

tuyến ở trong vùng của mình (Các nút B nối với nó) Nó giao diện với CN và kếtcuối giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC-Radio Resource Control), giaothức này định nghĩa các bản tin và các thủ tục giữa MS và UTRAN Nó đóng vai trònhư BSC trong GSM

• Mạng lõi CN :

- Bộ ghi định vị thường trú ( HLR - Home Location Register ): lưu

giữ các số liệu cố định của thuê bao di động trong mạng như USIM, các thông tinliên quan tới việc cung cấp các dịch vụ viễn thông, không phụ thuộc vào vị trí hiệnthời của thuê bao và chứa các thông tin về thuê bao như : trạng thái cuộc gọi, trạngthái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng…Thường HLR là một máy tínhđứng riêng, không có khả năng chuyển mạch nhưng có khả năng quản lý hàng trămngàn thuê bao Một chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhận thực thuêbao AUC

- Trung tâm chuyển mạch / Bộ ghi định vị tạm trú ( MSC/VLR Mobile Switching Center / Visitor Location Register ): VLR Là một cơ sở dữ liệu

-chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng phục vụ của MSC Mỗi MSC cómột VLR, thường thiết kế VLR ngay trong MSC Ngay cả khi UE lưu động vào mộtvùng MSC mới VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số liệu về MS từ HLR Đồngthời HLR sẽ được thông báo rằng MS đang ở vùng MSC nào Nếu sau đó UE muốnthực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các thông tin cần thiết để thiết lập mộtcuộc gọi mà không cần hỏi HLR, có thể coi VLR như một HLR phân bố VLR chứathông tin chính xác hơn về vị trí UE ở vùng MSC Nhưng khi thuê bao tắt máy hayrời khỏi vùng phục vụ của MSC thì các số liệu liên quan tới nó cũng hết giá trị Vìvậy, có thể gọi VLR là hệ thống lưu giữ “ Hộ khẩu tạm trú ” của các thuê bao vãnglai MSC thường là một tổng đài điều khiển và quản lý một số RNC MSC thực hiệncác chức năng chuyển mạch chính, tạo kết nối và xử lý cuộc gọi đến những thuê baocủa nó, một mặt MSC giao tiếp với RNC và mặt khác giao tiếp với mạng ngoài quaGMSC

- Tổng đài di động cổng GMSC (Gateway MSC): Tất cả các cuộc gọi

vào cho mạng UMTS sẽ được định tuyến cho tổng đài vô tuyến cổng GMSC Nếumột người nào đó ở mạng cố định PSTN muốn thực hiện một cuộc gọi đến một thuêbao di động của mạng UMTS Tổng đài tại PSTN sẽ kết nối cuộc gọi này đếnGMSC rồi mới kết nối với MSC GMSC sẽ phải tìm ra vị trí của UE cần tìm Điềunày được thực hiện bằng cách hỏi HLR nơi MS đăng ký HLR sẽ trả lời, khi đóMSC này có thể định tuyến lại cuộc gọi đến MSC cần thiết Khi cuộc gọi đến MSC

này, VLR sẽ cho biết chi tiết hơn về vị trí của MS Như vậy có thể nối thông mộtcuộc gọi ở mạng UMTS có sự khác biệt giữa thiết bị vật lý và đăng ký thuê bao.

- Điểm hỗ trợ GPRS cổng GGSN (Gateway GPRS Support Node) : có

chức năng giống như GMSC nhưng liên quan đến dịch vụ chuyển mạch gói PS(Packet Switch)

- Điểm hỗ trợ dịch vụ GPRS - SGSN ( Serving GPRS Support Node) :

có chức năng giống như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho các dịch vụ chuyểnmạch gói

•Các mạng ngoài có thể được chia làm hai nhóm :

- Các mạng chuyển mạch kênh CS ( Circuit Switch ) : các mạng này

đảm bảo các kết nối chuyển mạch theo các kênh giống như các dịch vụ điện thoại.ISDN và PSTN là các thí dụ về các mạng chuyển mạch kênh

- Các mạng chuyển mạch gói PS (Packet Switch) : các mạng này đảm

bảo các kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói như Internet chẳng hạn

•Các giao diện của mạng

- Iu : là giao diện này nối UTRAN với CN giống như giao diện tương ứng của

GSM : A (chuyển mạch kênh) và Gb (chuyển mạch gói) Giao diện Iu cung cấp chocác nhà khai thác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau

- Cu : là giao diện thông minh nối ME và USIM Giao diện này tuân theo một

khuôn dạng tiêu chuẩn cho các thẻ thông minh

- Iur: giao diện này cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản

xuất khác nhau

- Iub: giao diện kết nối nút B với 1 RNC, UMTS là một hệ thống điện thoại di

động đầu tiên trong đó giao diện của bộ điều khiển và trạm gốc được tiêu chuẩn hoánhư một giao diện hoàn toàn Giống như các giao diện khác, Iub mở cho phép độngviên sự cạnh tranh giữa các nhà sản xuất trong lĩnh vực này

- Uu: là giao diện vô tuyến của WCDMA Uu là giao diện mà qua đó UE truy

nhập các phần tử cố định của hệ thống và vì nó là giao diện mở quan trọng nhất ởUMTS, và chắc chắn sẽ có nhiều nhà sản xuất UE hơn so với sản xuất các phần tửmạng

2.3.2 Kiến trúc phân lớp trong WCDMA

Xét tổng thể, các hệ thống cdma one, cdma 2000, WCDMA đều xây dựng dựatrên mô hình OSI, trợ giúp chức năng của lớp vật lý, lớp kết nối dữ liệu và lớpmạng Lớp vật lý có nhiệm vụ truyền dẫn từng bit qua kênh vô tuyến Lớp liên kết

dữ liệu thực hiện việc chuyển không có lỗi các bit 0 và 1 từ lớp vật lý lên lớp mạng.Lớp liên kết dữ liệu phân dữ liệu thành các khung (độ dài khung tuỳ thuộc theochuẩn của cdmaOne, cdma2000 hay W-CDMA) rồi truyền theo trình tự, phát hiệnlỗi khi nhận khung từ phía đối phương để yêu cầu đối phương truyền lại khung vàthực hiện truyền lại khung nếu bên đối phương yêu cầu Lớp mạng nhận thông tin,biến đổi chúng thành các gói và định hướng các gói tới đích Lớp mạng còn làmnhiệm vụ điều khiển tuyến cho các gói và đảm trách xử lý cuộc gọi Trong hệ thốngnày, các ứng dụng báo hiệu thông tin trực tiếp với lớp mạng Các lớp trên là rỗng.Tương tự các ứng dụng lưu lượng (thoại hoặc số liệu) thông tin trực tiếp với lớp vật

lý Do đó chỉ có lớp vật lý là trợ giúp cho ứng dụng lưu lượng

Hình 2 4: Phân lớp tổng quan WCDMA

2.3.3 Lớp vật lý trong WCDMA

Kênh truyền tải được truyền dẫn nhờ kênh vật lý Kênh vật lý được tổ chứcdưới dạng các siêu khung, khung vô tuyến, khe thời gian Lý thuyết của cấu trúckhung phân cấp này cũng giống phần nào lớp khung GSM TDMA Tuy nhiên, nếuvới GSM, mỗi người sử dụng TDMA có một vị trí khe thời gian riêng thì trong W-

Thoại và

dữ liệu

Báo hiệu

thuê bao và hệ số trải phổ của chúng Các mức di động có thể phát liên tục hoặcgián đoạn ở mọi khe thời gian.

Hình 2.5: Cấu trúc kênh vật lý của UTRAN/IMT-2000

Siêu khung UTRA/ITM-2000 gồm 72 khung vô tuyến với 16 khe thời giantrong mỗi khung Độ dài mỗi khe thời gian là 0,625ms, tạo ra 10ms và 720ms độ dàicho khung vô tuyến và siêu khung tương ứng

Trên đường xuống của UTRAN, kênh DPDCH và DPCCH được nối bằng cáchghép thời gian Trên đường lên, chúng được xếp ghép thành các nhánh module I và

Q Ở chế độ FDD, kênh vật lý đường xuống được định nghĩa bởi mã trải phổ và tần

số của nó Trái lại, ở chế độ TDD, một kênh vật lý được xác định bởi mã trải phổ,tần số và khe thời gian của nó

2.3.4 Các kênh truyền tải trong WCDMA

Kênh truyền tải riêng (DCH) Kênh truyền tải chung

Kênh riêng (DCH) (UL/DL) Kênh quảng bá (BCH) (DL)

Kênh truy nhập đường xuống (FACH) (DL)

Kênh tìm gọi (PCH) (DL)

Kênh truy nhập ngẫu nhiên (RACH) (UL)

Kênh gói chung đường lên (CPCH) (UL)

Kênh đường xuống dùng chung (DSCH) (DL).UL= UpLink : đường lên

DL= DownLink : đường xuống

Trong UTRAN số liệu được tạo ra ở các lớp cao được truyền tải lên đường vôtuyến bằng các kênh truyền tải bằng cách sắp xếp các kênh này lên các kênh vật lýkhác nhau Lớp vật lý được yêu cầu để hỗ trợ các kênh truyền tải với các tốc độ bit

Siêu khung (720 ms)

10 ms

0,625 ms

720 ms

thay đổi nhằm cung cấp các dịch vụ với độ rộng băng tần theo yêu cầu và để ghépnhiều dịch vụ trên cùng một kết nối.

Mỗi kênh truyền tải đều đi kèm với một chỉ thị khuôn dạng truyền tải TFI(Transport Format Indicator) tại mọi thời điểm khi các kênh truyền tải nhận được sốliệu từ mức cao hơn Lớp vật lý kết hợp thông tin TFI từ các kênh truyền tải khácnhau và chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải TFCI (Transport Format CombinationIndicator) TFCI được phát trên kênh điều khiển để thông báo cho máy thu rằngkênh nào đang tích cực trong khung hiện thời Thông báo này không cần thiết khi sửdụng cơ chế phát hiện khuôn dạng kênh truyền tải mà BTFD (Blind TransportFormat Detection) được thực hiện bằng kết nối với các kênh riêng đường xuống.Máy thu giải mã TFCI, chuyển nó đến lớp cao hơn cho từng kênh trong tất cả cáctruyền tải đang tích cực trong kết nối Hình 3.7 cho thấy việc sắp xếp hai kênhtruyền tải lên một kênh vật lý và cung cấp chỉ thị lỗi cho từng khối truyền tải

Một kênh vật lý điều khiển và một hay nhiều kênh vật lý số liệu tạo nên mộtkênh truyền tải đa hợp được mã hoá ( CCTrCh : Coded Composite TransportChannel) Có thể có nhiều kênh CCTrCh trên một kết nối cho trước nhưng trongtrường hợp này chỉ có một kênh điều khiển vật lý được phát

Có hai kiểu kênh truyền tải: Các kênh riêng và các kênh chung Điểm khácnhau giữa chúng là: Kênh chung là tài nguyên được chia sẻ cho tất cả hoặc mộtnhóm người sử dụng trong ô, còn tài nguyên kênh riêng được ấn định để dành riêngcho một người sử dụng duy nhất

Kªnh sè liÖu vËt lý

Kªnh ®iÒu

khiÓn vËt lý Kªnh sè liÖu vËt lý

Líp cao Líp vËt lý

Khèi

truyÒn t¶i truyÒn t¶i Khèi

Khèi truyÒn t¶i

Khèi

Khèi truyÒn t¶i

vµ chØ thi lçi Khèi truyÒn t¶i

vµ chØ thi lçi Khèi truyÒn t¶i vµ chØ thi lçi

Khèi truyÒn t¶i

vµ chØ thi lçi TFI

Gi¶i m· vµ gi¶i ghÐp kªnh Gi¶i TFCI

Kªnh ®iÒu khiÓn vËt lý

H×nh 3.5 Giao diÖn gi÷a c¸c líp cao vµ líp vËt lý

TFCI M· ho¸ vµ ghÐp

kªnh

Hình 2 6: Sắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý

* Kênh truyền tải riêng

Kênh truyền tải riêng duy nhất là kênh riêng (DCH = Dedicated Channel).Kênh truyền tải riêng mang thông tin từ các lớp trên lớp vật lý riêng cho một người

sử dụng, bao gồm số liệu cho dịch vụ hiện thời cũng như thông tin điều khiển lớpcao Lớp vật lý không thể nhận biết nội dung thông tin được mang trên kênh DCH,

vì thế thông tin điều khiển lớp cao và số liệu được xử lý như nhau Các thông số củalớp vật lý do UTRAN thiết lập có thể thay đổi giữa số liệu và điều khiển Kênhtruyền tải mang cả số liệu dịch vụ ( khung tiếng ) và thông tin điều khiển lớp cao(các lệnh chuyển giao, báo cáo đo đạc từ UE) Nhờ việc hỗ trợ tốc độ bit thay đổi vàghép kênh mà ở WCDMA không cần kênh truyền tải tách biệt cho số liệu và điềukhiển như GSM

Kênh truyền tải riêng được đặc trưng bởi các tính năng như : điều khiển côngsuất nhanh, thay đổi tốc độ số liệu nhanh theo từng khung và khả năng phát đến mộtphần ô hay đoạn ô bằng cách thay đổi hướng anten của hệ thống anten thích ứng.Các kênh riêng hỗ trợ chuyển giao mềm

* Các kênh truyền tải chung

UTRA định nghĩa 6 kiểu kênh truyển tải chung Các kênh này có một số điểmkhác với các kênh trong thế hệ thứ hai, chẳng hạn truyền dẫn gói ở các kênh chung

và một kênh dùng chung đường xuống để phát số liệu gói Các kênh chung không

có chuyển giao mềm nhưng một số kênh có điều khiển công suất nhanh

* Kênh quảng bá BCH ( Broadcast Channel )

Là một kênh được sử dụng để phát các thông tin đặc thù UTRAN hoặc ô.Trong một mạng, thông thường số liệu quan trọng nhất là các mã truy nhập ngẫunhiên và các khe thời gian có thể cấp phát hay các kiểu phân tập phát được sử dụngcho các kênh khác ở một ô cho trước Vì UE chỉ có thể đăng ký đến một ô nên nó cóthể giải mã kênh quảng bá do đó cần phát kênh này ở công suất khá cao để phủ sóngđến tất cả mọi người sử dụng trong ô Tốc độ thông tin trên kênh quảng bá bị giớihạn bởi khả năng giải mã số liệu của kênh quảng bá của các UE tốc độ thấp Điềunày dẫn đến việc sử dụng tốc độ số liệu thấp và cố định cho kênh quảng báUTRAN

* Kênh truy nhập đường xuống FACH ( Forward Access Channel )

Mang thông tin điều khiển đến các UE nằm trong một ô cho trước Các số liệugói cũng có thể phát trên kênh FACH Trong một ô có thể có nhiều FACH MộtFACH cần có tốc độ bít đủ thấp để tất cả các UE thu được FACH không sử dụngđiều khiển công suất nhanh và các bản tin được phát phải chứa thông tin nhận dạng

để đảm bảo thu đúng

* Kênh tìm gọi PCH ( Paging Channel ) ( Downlink )

Là một kênh truyền tải đường xuống mang số liệu liên quan đến thủ tục tìmgọi, chẳng hạn khi mạng muốn khởi đầu thông tin với UE Khi một cuộc gọi đến

UE, mạng sẽ phát bản tin tìm gọi đến tất cả các ô thuộc vùng định vị nơi có UE cầntìm Tuỳ theo cấu hình hệ thống, bản tin tìm gọi có thể phát trong một ô hoặc tronghàng trăm ô UE phải có khả năng thu được thông tin tìm gọi trong toàn bộ vùn phủcủa ô Việc thiết kế kênh tìm gọi ảnh hưởng đến công suất tiêu thụ của UE ở chế độchờ UE càng ít điều chỉnh máy thu của mình để thu bản tin tìm gọi thì pin của nó ởchế độ chờ càng lâu

* Kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel )

Là kênh truyền tải đường lên được sử dụng để mang thông tin điều khiển từ

UE như: yêu cầu thiết lập một kết nối Cũng có thể dùng kênh này để phát đi cáccụm nhỏ số liệu gói từ UE Để hoạt động đúng, hệ thống phải thu được kênh này từtoàn bộ vùng phủ ô Vì vậy, tốc độ số liệu thực tế phải đủ thấp

* Kênh gói chung đường lên CPCH ( Common Packet Channel )

Là mở rộng của kênh RACH để mang số liệu của người dùng phát theo góitrên đường lên FACH ở đường xuống cùng với kênh này tạo nên một cặp kênh đểtruyền số liệu Các điểm khác nhau căn bản của kênh này so với RACH là việc sửdụng điều khiển công suất nhanh, cơ chế phát hiện tranh chấp trên cơ sở vật lý vàthủ tục giám sát trạng thái CPCH So với một hoặc hai khung bản tin RACH, truyềndẫn CPCH đường lên có thể kéo dài nhiều khung.

•Kênh đường xuống dùng chung DSCH (Downlink Shared Channel )

Là kênh được sử dụng để mang thông tin của người sử dụng hoặc thông tinđiều khiển chung cho nhiều người Nó gần giống kênh FACH nhưng có hỗ trợ sửdụng điều khiển công suất nhanh cũng như tốc độ bit thay đổi theo khung Khôngcần thiết phải thu được kênh này trong toàn bộ vùng phủ của ô và có thể sử dụngcác chế độ khác nhau của các phương pháp phân tập phát được sử dụng cho kênhDCH đường xuống liên kết Kênh này luôn liên kết với DCH đường xuống

2.3.5 Cấu trúc cell

Vùng định vị được chia thành một số ô Ô là vùng bao phủ vô tuyến đượcmạng định danh bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI – Cell Global Indentify) Trạm diđộng tự nhận dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc (BSIC)

Trong suốt quá trình thiết kế của hệ thống UMTS cần phải chú ý nhiều hơnnữa đến sự phân tập của môi trường của người sử dụng Các môi trường nông thôn

Hình 2.7: Phân vùng một vùng phục ụ MSC thành các vùng định vị và các ô

LA 4

LA 3

LA 1

LA 2

Cell

MS VLR

ngoài trời, đô thị ngoài trời, đô thị trong nhà được hổ trợ bên cạnh các mô hình diđộng khác nhau gồm người sử dụng tĩnh, người đi bộ đến người sử dụng trong môitrường xe cộ đang chuyển động với vận tốc rất cao Để yêu cầu một vùng phủ sóngrộng khắp và khả năng roaming toàn cầu, UMTS đã phát triển cấu trúc lớp các miềnphân cấp với khả năng phủ sóng khác nhau Lớp cao nhất bao gồm các vệ tinh baophủ toàn bộ trái đất; Lớp thấp hơn hình thành mạng vô tuyến mặt đất UTRAN Mỗilớp được xây dựng từ các cell, các lớp càng thấp các vùng địa lí bao phủ bởi các cellcàng nhỏ Vì vậy các cell nhỏ được xây dựng để hổ trợ mật độ người sử dụng caohơn Các cell Macro đề nghị cho vùng phủ mặt đất rộng kết hợp với các Micro cell

để tăng dung lượng cho các vùng mật độ dân số cao Các cell Pico được dùng chocác vùng được coi như là các “ điểm nóng “ yêu cầu dung lượng cao trong các vùnghẹp (ví dụ nhưng sân bay ).Những điều này tuân theo 2 nguyên lý thiết kế đã biếttrong việc triển khai các mạng tế bào: Các cell nhỏ hơn có thể được sử dụng để tăngdung lượng trên một vùng địa lí, các cell lớn hơn có thể mở rộng vùng phủ sóng

hệ thống Nếu có đủ số mã thì mức tăng nhiễu do tăng tải là cơ cấu giới hạn dunglượng chính trong mạng Việc các cell bị co hẹp lại do tải cao và việc tăng dunglượng của các cell mà các cell lân cận nó có mức nhiễu thấp là các hiệu ứng thể hiệnđặc điểm dung lượng xác định nhiễu trong các mạng W CDMA Chính vì thế màtrong các mạng W CDMA có đặc điểm “dung lượng mềm ” Đăc biệt khi quan tâmđến chuyển giao mềm thì các cơ cấu này làm cho việc hoạch định mạng trở nên

CHƯƠNG 3 QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA CỦA MẠNG

MOBIFONE 3.1 GIỚI THIỆU

Chương này sẽ nêu tổng quan về quy mạng vô tuyến cho hệ thống thông tin diđộng thế hệ ba bao gồm : định kích cỡ, quy hoạch lưu lượng và phủ sóng, tối ưu hóamạng Quá trình quy hoạch mạng vô tuyến bao gồm các bước như hình 3.1

Hình 3.1: Quá trình quy hoạch mạng W CDMA

Giai đoạn định kích cỡ sẽ đưa ra dự tính số đài trạm, số trạm gốc, cấu hình cáctrạm gốc và các phân tử mạng khác trên cơ sở các yêu cầu của nhà khai thác vàtruyền sóng trong vùng Định cỡ phải thực hiện được các yêu cầu của nhà khai thác

về vùng phủ, dung lượng và chất lượng phục vụ Dung lượng và vùng phủ liênquan chặt chẽ trong mạng di động vì thế phải được xem xét đồng thời khi định cỡmạng Trước hết trong chương này chúng ta sẽ xét tổn hao đường truyền cùng vớicác mô hình truyền sóng để tinh toán tổn hao này, sau đó định cỡ mạng

Phần tiếp theo trình bày chi tiết quy hoạch vùng phủ và dung lượng cùng vớicông cụ W CDMA Khi quy hoạch chi tiết, bản đồ truyền sóng thực tế và các dựtính lưu lượng của nhà khai thác phải có ở từng vùng Vị trí của các BTS và cácthông số mạng được lựa chọn bởi công cụ quy hoạch và người quy hoạch Dunglượng và vùng phủ sau khi quy hoạch chi tiết được phân tích từng ô Khi mạng đivào hoạt động, có thể quan trắc hiệu năng của nó bằng các phép đo và các kết quả

đo có thể được sử dụng để hiển thị và tối ưu hóa hiệu năng của mạng Vì không thể

đoạn băng bảo vệ quá rộng giữa các hệ thống băng rộng nên khi thiết kế các hệthống này ta cần phải xét đến nhiễu giữa các kênh lân cận

3.2 DỰ BÁO LƯU LƯỢNG

Việc quy hoạch phải dựa trên nhu cầu lưu lượng Dự báo lưu lượng là bướcđầu tiên trong quy trình quy hoạch mạng Dự báo lưu lượng có thể được thực hiệntrên cở sở xu thế phát triển lưu lượng các mạng được khai thác Trong trường hợpđược khai thác lần đầu, việc dự báo lưu lượng phải dựa trên sự đánh giá một số yếu

tố như: Sự phát triển kinh tế xã hội, thu nhập bình quân đầu người, mật độ điệnthoại di động (thế hệ hai), số lượng thuê bao internet trung bình và các số liệutương tự khác cần phục vụ

3.2.1 Dự báo số thuê bao

Đối với thị trường cần phục vụ, cần phải đánh giá tổng số thuê bao Lýtưởng có thể việc chia đánh giá cho từng tháng để có thể được xu thế phát triển thuêbao Điều này thật cần thiết vì khi quy hoạch ta cần dự phòng cho tương lai Nếu cóthể cung cấp các dịch vụ khác nhau, thì cần dự báo cho từng loại thuê bao liên quanđến từng loại dịch vụ Chẳng hạn nhà khai thác có thể chọn cung cấp tổ hợp cácdịch vụ nào đó gồm chỉ tiếng, tiếng và số liệu hoặc chỉ số liệu Ngoài ra các dịch vụ

số liệu cũng có thể được chia thành các dịch vụ và các thiết bị cần thiết bị khác nhau

3.2.2 Dự báo việc sử dụng lưu lượng tiếng

Dự báo sử dụng dịch vụ tiếng bao gồm việc đánh giá khối lượng lưulượng tiếng do người sử dụng dịch vụ tiếng trung bình tạo ra Dữ liệu tiếng bao gồmphân bố lưu lượng: từ MS đến cố định, từ MS đến MS, và từ MS đến email Đối với

từ MS đến cố định cần phân thành: % nội hoạt và đường dài Do đó cần có số liệu

về số cuộc gọi trên một thuê bao trung bình ở giờ cao điểm và thời gian giữ trungbình(MHT : Mean Hold Time) trên cuộc gọi Thường ta chỉ có thông số về số phút

sử dụng của thuê bao/cuộc gọi Trong trường hợp này nhóm dự báo bộ phận thiết kếphải chuyển thành việc sử dụng trong giờ cao điểm (busy hour) theo công thức :

Sự sử dụng trong giờ cao điểm/thuê bao = (MoU/tháng) * (% trong các ngày làm việc)*(% trong giờ cao điểm)/(số ngày làm việc/tháng) (3.1)

Nhân kết quả này với tổng số thuê bao sẽ thu được tổng nhu cầu Erlang tronggiờ cao điểm Đó là một yêu cầu rất quan trọng trong quá trình định cỡ mạng Ngoài

ra, một số phần tử bị giới hạn bởi quá trình thiết lập cuộc gọi nên cũng cần xác địnhtổng số trong các lần thử gọi trong giờ cao điểm BHCA (Busy Hour Call Attempt)xác định như sau :

BHCA = (Lưu lượng tính theo Erlang) * (3600)/(MHT tính theo giây) (3.2)

3.2.3 Dự báo việc sử dụng lưu lượng số liệu

Như đã nói ở trên, ta cần phân loại những người sử dụng dịch vụ số liệu và

dự báo cho từng kiểu người sử dụng cũng như khối lượng thông lượng số liệu Tacũng cần dự báo khi nào thì thông lượng bắt đầu và khi nào thì nó kết thúc

Đối với từng kiểu người sử dụng và dịch vụ ta cần thực hiện phân tích tương

tự để xác định sử dụng trong giờ cao điểm Sau đó, ta cần bổ sung thêm lưu lượngcho tính cụm hay một số đỉnh sử dụng trong giờ cao điểm Sự bổ sung này sẽ phụthuộc vào khối lượng dự phòng tương lai trong 12 tháng, thì có nghĩa là hệ thống đãđược chủ định định cỡ vượt quá yêu cầu ngay từ đầu và khi này sự bổ sung thêm laloãng phí Mặt khác nếu dự phòng trong tương lai ít, ta cần bổ sung thêm 25% chocác đỉnh lưu lượng số liệu

3.4 SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN CHO PHÉP

Để xác định vùng phủ cực đại của ô nhà thiết kế phải tính toán tổn hao đườngtruyền cực đại cho phép đảm bảo cường độ tín hiệu phù hợp ở biên giới ô cho chấtlượng tiếng chấp thuận trên 90% vùng phủ Tổn hao đường truyền cho phép là hiệu

số giữa công suất phát xạ hiệu dụng của máy phát và cường độ tín hiệu tối thiểu cần