Công nghệ di động trong 3G và 3,5G

Thông tin di động số đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới với những ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin, trong dịch vụ và trong cuộc sống hằng ngày. Các kĩ thuật không ngừng được hoàn thiện đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Công nghệ điện thoại di động phổ biến nhất thế giới GSM đang gặp nhiều cản trở và sẽ sớm bị thay thế bằng những công nghệ tiên tiến hơn, hỗ trợ tối đa các dịch vụ như Internet, truyền hình...

LỜI NÓI ĐẦU

Thông tin di động số đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới với những ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin, trong dịch vụ và trong cuộc sống hằng ngày Các kĩ thuật không ngừng được hoàn thiện đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng Công nghệ điện thoại di động phổ biến nhất thế giới GSM đang gặp nhiều cản trở và sẽ sớm bị thay thế bằng những công nghệ tiên tiến hơn, hỗ trợ tối đa các dịch vụ như Internet, truyền hình

Hệ thống viễn thông di động thế hệ hai là GSM và IS 95 Những công nghệ này ban đầu được thiết kế để truyền tải giọng nói và nhắn tin Để tận dụng được tính năng của hệ thống 2G khi chuyển hướng sang 3G cần thiết có một giải pháp trung chuyển Các nhà khai thác mạng GSM có thể bắt đầu chuyển từ GSM sang 3G bằng cách nâng cấp hệ thống mạng lên GPRS (Dịch vụ vô tuyến chuyển mạch gói), tiếp theo là EDGE (tiêu chuẩn 3G trên băng tần GSM và hỗ trợ dữ liệu lên tới 384kbit) và UMTS (công nghệ băng thông hẹp GSM sử dụng truyền dẫn CDMA), và WCDMA

3G là một bước đột phá của ngành di động, bởi vì nó cung cấp băng thông rộnghơn cho người sử dụng Điều đó có nghĩa sẽ có các dịch vụ mới và nhiều thuận tiện hơn trong dịch vụ thoại và sử dụng các ứng dụng dữ liệu như truyền thông hữu ích nhưđiện thoại truyền hình, định vị và tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao,… Truyền thông di động ngày nay đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống Việc vẫn có thể giữ liên lạc với mọi người trong khi di chuyển đã làm thay đổi cuộc sống riêng tư và công việc của chúng ta

Để có thể nắm vững các kỹ thuật 3G cũng như tìm hiểu về công nghệ

W-CDMA và HSDPA, em đã chọn đề tài “Công nghệ di động trong 3G và 3,5G”

Nội dung trình bày trong bản đồ án:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động 3G

Chương 2: Công nghệ di động thế hệ ba W-CDMA

Chương 3: Giới thiệu công nghệ HSDPA

Chương 4: Ứng dụng trên HSDPA

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

- 1G : First Generation

- 2G : Second Generation

- 3G : Third Generation

- 3GPP: 3rd Generation Partnership Project

- 16QAM : 16 Quadrature Amplitude Modulation

- 64QAM: 64 Quadrature Amplitude Modulation

- AMC: Adaptive Modulation and Coding

- ARQ: Automatic Repeat request

- BCCH: BroadCast Control CHannel (logic channel)

- BCH: BroadCast CHannel (transport channel)

- BER: Bit Error Rate

- CCTRCH: Coded Composite Transport Channel

- DCCH: Dedicated Control CHannel (logical channel)

- DPCCH: Dedicated Physical Control CHannel

- DPCH: Dedicated Physical Channel

- DPDCH: Dedicated Physical Data Channel

- DTCH: Dedicated Traffic CHannel

- EDGE: Enhanced Data Rates for GSM Evolution

- FDD: Frequency Division Multiple Access

- GSM: Global System for Mobile Communications

- HS-DPCCH: Uplink High-Speed Dedicated Physical Control CHannel

- HS-DSCH: High-Speed Downlink Shared Channel

- HS-PDSCH: High-Speed Physical Downlink Shared Channel

- HS-SCCH: High-speed Shared Control Channel

- HSDPA: High-speed Downlink Packet Access

- Node B: Base Station

- SAW: Stop And Wait

- TTI: Transmission Time Interval

- UMTS: Universal Mobile Telecommunication System

- WCDMA: Wideband CDMA

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các bước phát triển mạng thông tin di động

Hình 1.2 Mô hình mạng IMT-2000

Hình 2.1 Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ thống thông tin di động thế hệ 3

Hình 2.2 Cấu trúc của UMTS

Hình 2.3 Cấu trúc kênh của WCDMA

Hình 2.4 Cấu trúc kênh logic

Hình 3.1 Biểu đồ cột so sánh thời gian download của các công nghệ

Hình 3.2 Các tính năng cơ bản của HSDPA khi so sánh với WCDMA

Hình 3.3 Nguyên lý hoạt động cơ bản của HSDPA

Hình 3.4 Giao diện vô tuyến của HSDPA

Hình 3.5 Thời gian và bộ mã được chia sẻ trong HS-DSCH

Hình 3.6 Trạng thái kênh của các user

Hình 3.7 Cấu trúc kênh HS-DPCCH

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI

Sau nhiều năm phát triển, thông tin di động đã trải qua những giai đoạn phát triển quan trọng Từ hệ thống thông tin di động tương tự thế hệ thứ nhất đến hệ thống quy hoạch mạng thông tin di động thế hệ thứ hai, và sau đó hệ thống thông tin di động thứ ba đang được phát triển trên phạm vi toàn cầu và hệ thống thông tin di động đa phương tiện thế hệ thứ tư đang được nghiên cứu tại một số nước Dịch vụ chủ yếu của

hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất và thứ hai là thoại, còn thế hệ thứ ba và thứ

tư phát triển về dịch vụ dữ liệu, thị tần và đa phương tiện

Hình 1.1 : Các bước phát triển mạng thông tin di động

Năm 2001, để tăng thông lường truyền để phục vụ nhu cầu truyền thông tin(không phải thoại) trên mạng di động, GPRS đã ra đời GPRS đôi khi được xem như là2.5G Tốc độ truyền data rate của GSM chỉ =9.6Kbps GPRS đã cải tiến tốc độ truyềntăng lên gấp 3 lần so vớii GSM, tức là 20-30Kbps GPRS cho phép phát triển dịch vụWAP và internet (email) tốc độ thấp

Tiếp theo sau, 2003, EDGE đã ra đời với khả năng cung ứng tốc độ lên được

250 Kbps (trên lý thuyết) EDGE còn được biết đến như là 2.75G (trên đường tiến tới3G)

Cụm từ điện thoại di động 3G ngày nay đã trở nên quen thuộc với người dùng

di động 3G là viết tắt của third-generation technology là chuẩn và công nghệ truyền

thông thế hệ thứ ba, cho phép truyền ngoài dữ liệu chuẩn là đàm thoại còn có thểtruyền dữ liệu phi thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh, nhạc,internet ) Công nghệ 3G vừa cho phép triển khai những dịch vụ cao cấp vừa làmtăng dung lượng của mạng điện thoại nhờ vào việc sử dụng hiệu quả hiệu suất phổ

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 được đánh giá là một ứng cử viên cho hệ thống truy nhập vô tuyến IMT-2000 Giao diện vô tuyến trên cơ sở băng thông rộng, đáp ứng các yêu cầu của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 Những ưu điểm chủ yếu của mạng 3G:

- Cải thiện hệ thống thông tin di động thế hệ 2, cải thiện dung lượng, chất lượng, vùng phủ song

- Tính linh hoạt cao của dịch vụ

- Thực hiện truy nhập gói tin hiệu quả và tin cậy

- Tính linh hoạt cao trong vận hành, hỗ trợ hoạt động không đồng bộ giữa các trạn gốc nên triển khai thuận lợi trong nhiều môi trường, sử dụng các kỹ thuật tiên tiến như anten thông minh

Bảng 1.1: Bảng so sánh các công nghệ di động và tốc độ truyền dữ liệu

- Video chất lượng cao

1.2 Yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba

Thông tin di động thế hệ ba phải là hệ thống thông tin di động cho các dịch vụ

di động truyền thông cá nhân đa phương tiện Hộp thư thoại sẽ đựợc thay thế bằng bưuthiếp điện tử được lồng ghép với hình ảnh và các cuộc thoại thông thường trước đây sẽđược bổ xung các hình ảnh để trở thành thoại có hình

Yêu cầu đối với thông tin di động thế hệ thứ ba:

- Mạng phải là băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện, nghĩa là mạng phải đảm bảo tốc độ bít lên tới 2Mbs phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của máy đầu cuối, 2Mbps dự kiến cho các dịch vụ cố định, 384kbps khi đi bộ và 144kbps khi đang di chuyển tốc độ cao

- Mạng phải có khả năng cung cấp độ rộng băng tần, dung lựợng theo yêu cầu Điều này xuất phát từ việc thay đổi tốc độ bit của các dịch vụ khác nhau Ngoài

ra cần đảm bảo đường tuyền vô tuyến không đối xứng, chẳng hạn với tốc độ bit cao 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 phải đảm bảo các kết nối chuyển mạch cho thoại, các dịch vụ Video và các khả năng số liệu gói cho các dịch vụ số liệu

- Chất lượng dịch vụ phải không thua kém chất lượng dịch vụ cố định, nhất là đốivới thoại

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

Bộ phận tiêu chuẩn của ITU-R đã xây dựng các tiêu chuẩn cho IMT-2000 Thông tin di động thế hệ thứ ba xây dựng trên cơ sở IMT-2000 đã được đưa vào hoạt động từ năm 2001 Các hệ thống 3G cung cấp rất nhiều dịch vụ viễn thông bao gồm: thoại, số liệu tốc độ bit thấp và bit cao, đa phương tiện, video cho người sử dụng làm việc cả ở môi trường công cộng lẫn tư nhân, vùng cơ sở, vùng dân cư, phương tiện vậntải…

Hình 1.2 : Mô hình mạng IMT-2000.

- UI ( User Interface) : Giao diện người sử dụng.

1.3 Các tiêu chí chung để xây dựng IMT-2000

Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2Ghz:

- Đường lên: (1885 – 2025) Mhz

- Đường xuống: (2110 – 2200) Mhz

Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình vô tuyến:

- Tích hợp các mạng thông tin hữ tuyến và vô tuyến

- Tương tác với mọi dịch vụ viễn thông

Sử dụng các môi trương khai thác khác nhau:

- Môi trường thương chú ảo (VHE) trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân

và chuyển mạch toàn cầu

- Đảm bảo chuyển mạch quốc tế

- Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch 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 đựoc chia thành bốn vùng với các tốc độ bit Rb phục vụ như sau:

- Vùng 1: Trong nhà, picocell, Rb ≤ 2Mbps

- Vùng 2: Thành phố, microcell, Rb ≤ 384Kbps

- Vùng 3: Ngoại ô, macrocell, Rb ≤ 144Kbps

- Vùng 4: Toàn cầu, Rb = 9.6Kbps

Có thể tổng kết các dịch vụ do IMT-2000 cung cấp ở bảng dưới đây:

Bảng 1.2 Phân loại các dịch vụ ở IMT-2000

Theo dõi di động/ theo dõi di động thông minh

- Dịch vụ Video (384 kbps)

- Dịch vụ ảnh động (384 kbps - 2 Mbps)

- Dịch vụ ảnh động thời gian thực ( ≥ 2Mbps)

Dich vụ Internet thời gian thực Dịch vụ Internet (384 kbps - 2Mbps)Dịch vụ Internet đa

phương tiện

Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian thực (≥ 2Mbps)

Để xây dựng tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba, các tổ chức quốc tế sau đây được hình thành dưới sự điều hành chung của ITU:

3GPP: bao gồm các thành viên sau:

- ESTI: Châu Âu

Hiện nay hai tiêu chuẩn đã được chấp thuận cho IMT-2000 là:

- WCDMA được xây dựng từ 3GPP

- Cdma2000 được xây dựng từ 3GPP2

Hai hệ thống này đã bắt đầu đựợc đưa vào hoạt động trong những năm đầu của thập kỷ 2000 Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di động thế hệ ba

WCDMA là sự phát triển tiếp theo của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai

sử dụng công nghệ TDMA như GSM, PDC, IS-136

Cdma2000 là sự phát triển tiếp theo của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai sử dụng công nghệ CDMA: IS-95

Trong đó, chuẩn W-CDMA có hai chuẩn con thành phần là :

• FOMA

W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access): là chuẩn liên lạc di động 3G song hành với cùng với chuẩn GSM W-CDMA là công nghệ nền tảng cho các công nghệ 3G khác như UMTS và FOMA

W-CDMA được tập đoàn ETSI NTT DoCoMo (Nhật Bản) phát triển riêng cho mạng 3G FOMA Sau đó, NTT Docomo đã trình đặc tả này lên Hiệp hội truyền thông quốc tế (ITU) và xin công nhận dưới danh nghĩa một thành viên của chuẩn 3G quốc tế

có tên IMT-2000 ITU đã chấp nhận W-CDMA là thành viên của IMT-2000 và sau đó chọn W-CDMA là giao diện nền tảng cho UMTS

UMTS: UMTS (Universal Mobile Telephone System) dựa trên công nghệ CDMA, là giải pháp tổng quát cho các nước sử dụng công nghệ di động GSM UMTS

W-do tổ chức 3GPP quản lý 3GPP cũng đồng thời chịu trách nhiệm về các chuẩn mạng

di động như GSM, GPRS và EDGE Sự phát triển liên tục các tiêu chuẩn kỹ thuật trênđược thể hiện bằng 4 mô thức về tiêu chuẩn UMTS của tổ chức 3GPP là: R99, R4, R5

và R6, tạo thành một bộ tiêu chuẩn đồ sộ nhưng trong nó lại gồm những hệ tiêu chuẩn

tương đối độc lập WCDMA là một tiêu chuẩn về giao diện không gian đầu tiên, sớm nhất và hoàn thiện nhất trong các hệ tiêu chuẩn đó và được các nhà khai thác và sản xuất thiết bị viễn thông ở cả 3 châu lục: Âu, Á, Mỹ sử dụng rộng rãi UMTS cũng là dòng công nghệ chiếm thị phần lớn nhất trên thị trường thông tin di động ngày nay (chiếm tới 85,4% theo GSA 8-2007).

Hiện nay, mạng UMTS có thể nâng cấp lên High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) - còn được gọi với tên 3,5G HSDPA cho phép đẩy nhanh tốc độ tải đường xuống với tốc độ lên tới 10 Mbps

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ BA W-CDMA

2.1 Giới thiệu công nghệ W-CDMA

Chương này sẽ giới thiệu về công nghệ W-CDMA, cấu trúc mạng W-CDMA,mạng truy nhập vô tuyến UTRAN, các giao diện vô tuyến và đặc trưng riêng củachúng, ta sẽ có cái nhìn tổng quan về mạng W-CDMA 3G

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - truy cập đa phân mã băngrộng) là công nghệ 3G hoạt động dựa trên CDMA và có khả năng hỗ trợ các dịch vụ

đa phương tiện tốc độ cao như video, truy cập Internet, hội thảo hình WCDMA nằmtrong dải tần 1920 MHz -1980 MHz, 2110 MHz - 2170 MHz

W-CDMA giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cáchdùng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA Trong các côngnghệ thông tin di động thế hệ ba thì W-CDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất nhờ vàotính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt làdịch vụ tốc độ bit thấp và trung bình

W-CDMA có các tính năng cơ sở sau :

- Hoạt động ở CDMA băng rộng với băng tần 5MHz

- Lớp vật lý mềm dẻo để tích hợp được tất cả thông tin trên một sóng mang

- Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1

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

Nhược điểm chính của W-CDMA là hệ thống không cấp phép trong băng TDDphát liên tục cũng như không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chống nhiễu ở các môitrường làm việc khác nhau

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA có thể cung cấp các dịch vụ vớitốc độ bit lên đến 2MBit/s Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn như truyền dẫn đối xứng vàkhông đối xứng, thông tin điểm đến điểm và thông tin đa điểm Với khả năng đó, các

hệ thống thông tin di động thế hệ ba có thể cung cấp dể dàng các dịch vụ mới như :điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh, ngoài ra nó còn cung cấp các dịch vụ đaphương tiện khác

Các nhà khai thác có thể cung cấp rất nhiều dịch vụ đối với khách hàng, từ cácdịch vụ điện thoại khác nhau với nhiều dịch vụ bổ sung cũng như các dịch vụ khôngliên quan đến cuộc gọi như thư điện tử, FPT…

Công trình nghiên cứu của các nước châu Âu cho W-CDMA bắt đầu từ đề ánCODIT (Code Division Multiplex Testbed : Phòng thí nghiệm đa truy cập theo mã) vàFRAMES (Future Radio Multiplex Access Scheme : Kỹ thuật đa truy cập vô tuyếntrong tương lai) từ đầu thập niên 90 Các dự án này đã tiến hành thử nghiệm các hệthống W-CDMA để đánh giá chất lượng đường truyền

Theo các chuyên gia trong ngành viễn thông, đường tới 3G của GSM làWCDMA Nhưng trên con đường đó, các nhà khai thác dịch vụ điện thoại di độngphải trải qua giai đoạn 2,5G Thế hệ 2,5G bao gồm những gì? Đó là: dữ liệu chuyểnmạch gói tốc độ cao (HSCSD), dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS và Enhanced Data

Rates for Global Evolution (EDGE)

2.2 Các tham số chính của WCDMA

WCDMA là hệ thống sử dụng chuỗi trải phổ trực tiếp Nghĩa là luồng thông tinđược trải trên một băng thông rộng bằng việc nhân luồng dữ liệu này với một chuỗi trải phổ giả ngẫu nhiên PN Để có thể hỗ trợ việc truyền dữ liệu ở tốc độ cao, hệ số trảiphổ (SF) thay đổi và kết nối dựa trên nhiều mã trải phổ được hỗ trợ trong WCDMA

Tốc độ chip sử dụng trong WCDMA có tốc độ 3.84 Mps tương ứng với băng tần truyền dẫn WCDMA là 5 MHz (đối với CDMA2000 băng tần truyền dẫn có thể là 3x1.25 Mhz hoặc 3.75 MHz) Băng thông truyền dẫn lớn của WCDMA ngoài việc nhằm hỗ trợ truyền dẫn tốc độ cao còn mang lại một vài ưu điểm khác như: tăng hệ số phân tập đa đường

WCDMA hỗ trợ truyền dẫn tốc độ thay đổi, hay nói cách khác là khái niệm sử dụng băng thông theo nhu cầu có thể được thực hiện Trong một khung truyền dẫn thì tốc độ dữ liệu là cố định Tuy nhiên tốc độ dữ liệu giữa các khung truyền dẫn khác nhau có thể giống nhau hoặc khác nhau

WCDMA có hai chế độ hoạt đông đó là FDD và TDD Đối với FDD thì các cặptần số sóng mang với độ rộng 5 MHz được sử dụng cho kênh truyền dẫn hướng lên và hướng xuống một cách tương ứng Trong khi đó ở chế độ TDD thì chỉ có một sóng mang độ rộng 5 MHz được sử dụng cho cả đường lên và đường xuống theo kiểu phân chia theo thời gian TDD được sử dụng ở giải băng tần không chia cặp được

KBit/s

Y tế từ xa

Thư tiếng

Truy nhập cơ sở dữ liệu

Mua hàng theo Catalog Video

Video theo yêu cầu

Báo điện tử

Karaoke ISDN

Xuất bản điện tử

Thư điện tử FAX

Các dịch vụ phân phối thông tin

Tin tức

Dự báo thời tiết Thông tin lưu lượng Thông tin nghỉ ngơi

Truyền hình di động

Truyền thanh di động

Tiếng

Số liệu H.ảnh

Các BTS trong WCDMA (Node B) hoạt động ở chế độ không đồng bộ Do đó không cần cung cấp một nguồn đồng hồ đồng bộ cho tất cả các BTS trong mạng ví dụ như sử dụng GPS Chế độ làm việc không đồng bộ này giúp cho WCDMA trở nên dễ triển khai ở cấu hình indoor và micro cell

WCDMA sử dụng tách sóng nhất quán trên cả hai hướng lên và xuống sử dụng các ký hiệu dẫn đường Chế độ tách sóng này đã được sử dụng trên đường xuống đối với mạng 2G IS-95

Giao diện vô tuyến của WCDMA được thiết kế để nhà vận hành có thể lựa chọn

sử dụng các công nghệ máy thu hiện đại như: MUD, hệ thống ănten thích ứng nhằm tăng dung lượng của mạng cũng như vùng phủ sóng của các trạm thu phát

WCDMA được thiết kế để có thể triển khai bên cạnh hệ thống GSM thế hệ 2 Nghĩa là WCDMA có thể hỗ trợ chuyển giao giữa hai hệ thống WCDMA và GSM nhằm đảm bảo có một sự dịch chuyển mềm dẻo khi triển khai mạng 3G-WCDMA

Bảng 2.1: Các thông số chính của WCDMA

BPSK (hướng lên)Phát hiện kết nối Kênh pilot ghép thời gian (hướng lên và

hướng xuống)Không có kênh pilot chung hướng xuống.Ghép kênh hướng lên Kênh điều khiển, kênh pilot ghép thời gian

Ghép kênh I&Q cho kênh dữ liệu và kênh điều khiển

Điều khiển công suất Vòng hở và vòng khép kín (tốc độ 1,6KHz) Trải phổ (hướng lên) Mã trực giao dài để phân biệt kênh, mã Gold

218Trải phổ (hướng xuống) Mã trực giao dài để phân biệt kênh, mã Gold

241

Chuyển giao Chuyển giao mềm (Soft handoff)

hệ thống W-CDMA phát triển mang tính toàn cầu trên cơ sở công nghệ GSM

 UE (User Equipment): Thiết bị người sử dụng

Thiết bị người sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng với hệ thống

 UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network):Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS

Mạng truy nhập vô tuyến có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đến truynhập vô tuyến UTRAN gồm hai phần tử :

- Nút B : Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu Nó cũngtham gia quản lý tài nguyên vô tuyến

- Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC: Có chức năng sở hữu và điều khiển các tài

USIM

ME

USIM

Nút B Nút B

Nút B Nút B

RNC

GGSN SGSN

HLR

PLMN, PSTN,ISDN…

nguyên vô tuyến ở trong vùng (các nút B được kết nối với nó) RNC còn là điểm truycập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN.

 CN (Core Network): Mạng lõi

- HLR (Home Location Register): Là thanh ghi định vị thường trú lưu giữ thôngtin chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng Các thông tin này bao gồm : Thông tin

về các dịch vụ được phép, các vùng không được chuyển mạng và các thông tin về dịch

vụ bổ sung như : trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi

- MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register) : Làtổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênhcho UE tại vị trí của nó MSC có chức năng sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh.VLR có chức năng lưu giữ bản sao về lý lịch người sử dụng cũng như vị trí chính xáccủa UE trong hệ thống đang phục vụ

- GMSC (Gateway MSC) : Chuyển mạch kết nối với mạng ngoài

- SGSN (Serving GPRS Support Node) : Có chức năng như MSC/VLR nhưngđược sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS)

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

 Các mạng ngoài

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

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

 Các giao diện vô tuyến

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

- Giao diện UU : Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệthống và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS

- Giao diện IU : Giao diện này nối UTRAN với CN, nó cung cấp cho các nhà khaithác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau

- Giao diện IUr : Cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuấtkhác nhau

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

2.4 Các kênh cơ bản của W-CDMA

Các kênh được sử dụng trong WCDMA gồm 3 kênh cơ bản:

- Kênh logic

- Kênh truyền tải

- Kênh vật lý

Hình 2.3: Cấu trúc kênh của WCDMA

Kênh logic: miêu tả loại thông tin sẽ được truyền đi Mặc dù gọi là "kênh" nhưng

nó không phải là kênh theo giống nghĩa như kênh vật lý, kênh vận tải Kênh logic có thể hiểu là những công việc mà mạng và thiết bị cần phải thực hiện tại những thời điểm khác nhau Các kênh logic này cũng có thể xem như là dịch vụ mà lớp MAC cung cấp cho lớp RRC ở trên nó

Kênh vận tải: qui định bằng cách nào và với đặc trưng gì thông tin sẽ được truyền

đi Đây là dịch vụ mà lớp vật lý cung cấp cho lớpMAC ở trên nó

Kênh vật lý: chính là kênh hiện hữu truyền tải thông tin đi

Việc phân ra các loại kênh khác nhau mình nghĩ là giống việc phân lớp trong mạng, giúp cho dễ quản lý và điều khiển Cứ ứng với mỗi loại thông tin kèm theo những đặc trưng của nó, mạng sẽ tự động truy cập vào các kênh tương ứng để gửi thông tin đi một cách hiệu quả nhất

2.4.1 Kênh logic

Hình 2.4 Cấu trúc kênh logic

Kênh logic định nghĩa loại số liệu được truyền đi, bao gồm 2 loại kênh: Kênh điều khiển và kênh lưu lượng.

2.4.1.1 Kênh điều khiển

Kênh điều khiển chung

- Kênh điều khiển quảng bá (BCCH): hoạt động ở tuyến xuống, đưa thông tinnhận biết tế bào, mạng và tình trạng hiện tại của tế bào (cấu trúc điều khiển, các lưulượng còn rỗi, đang sử dụng hoặc nghẽn)

- Kênh nhắn tin PCH: cung cấp tin nhắn từ BS đến MS, PCH phát IMSI của thuêbao và yêu cầu phát lại trên RACH- kênh điều khiển ngẫu nhiên Ngoài ra PCH cũng

có thể được dùng cung cấp các bản tin quảng bá dạng ASCII

- Kênh truy cập hướng xuống DACH chuyển bản tin từ BS đến MS trong 1 cell

Hai kênh dành riêng:

- Kênh điều khiển dành riêng DCCH gồm kênh điều khiển dành riêng đứng mộtmình SDCCH và kênh điều khiển liên kết ACCH

2.4.1.2 Kênh lưu lượng

Dùng để truyền các thông tin của điện thoại hoặc số liệu bao gồm 2 kênh:

- Kênh lưu lượng dùng riêng (DTCH) : chuyển dữ liệu theo mô hình kết nốiđiểm - điểm về 2 hướng đến 1 thuê bao và được sử dụng để truyền thông tin ngườidùng

- Kênh lưu lượng dùng chung (CTCH): chuyển dữ liệu theo mô hình kết nốiđiểm - điểm trên kênh đường xuống, sử dụng để truyền thông tin cá nhân đến tất cảcác thuê bao trong cùng nhóm

2.4.2 Kênh truyền tải

Kênh truyền tải mang các thông số, đặc tính cần thiết để truyền tải các thông tin

dữ liệu qua mạng Các kênh truyền tải được hình thành nhờ việc sắp xếp các kênhlogic Có 2 loại kênh truyền tải :

- Kênh truyền tải riêng DCH: mang thông tin điều khiển cho riêng một MS vớimang DCH-UL, DCH-DL

- Kênh truyền tải chung CCH : dùng chung cho tất cả các MS

Mỗi kênh truyền tải chứa một mã chỉ thị định dạng truyền tải TFI (TransportFormat Indicator) TFI được sử dụng để phối hợp làm việc giữa lớp MAC và lớp vật

lý Lớp vật lý sẽ ghép đa hợp nhiều kênh truyền tải với nhau để tạo thành một kênhtruyền tải mã hoá hỗn hợp CCTRCH (Transport Format Combination Indicator) và gởikèm trong kênh CCTRCH Tổ hợp mã TFCI được truyền đi trong kênh điều khiển vật

lý để thông báo với đầu thu kênh truyền tải nào đang được nhận Tiếp đó, TFCI sẽđược giải mã và tạo ra các TFI tương ứng để gởi lên lớp trên

2.4.2.1 Kênh truyền tải riêng

Với kênh truyền tải riêng chỉ có một kênh duy nhất là kênh DCH Kênh này cóthể hoạt động ở tuyến lên hoặc tuyến xuống