Công nghệ WCDMA và ứng dụng tại việt nam

1.3 Kỹ thuật đa truy nhập trong thông tin di động Trong hệ thống thông tin vô tuyến di động, các kỹ thuật đa truy nhập được sử dụng để điều khiển việc cấp phát tài nguyên mạng.. Khi kên

L ỜI CAM ĐOAN

DANH M ỤC TỪ VIẾT TẮT i

DANH M ỤC BẢNG BIỂU iv

DANH M ỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ v

L ỜI MỞ ĐẦU 1

T ỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3

Chương 1 1.1 L ịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động 3

1.1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất 3

1.1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai 3

1.1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba 4

1.1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư 5

1.2 Truy ền sóng trong thông tin di động 6

1.2.1 Đặc tính truyền sóng trong thông tin di động 6

1.2.2 Tổn hao đường truyền 6

1.2.3 Ảnh hưởng của hiệu ứng Dopler 7

1.2.4 Hiện tượng fading 7

1.2.5 Hiện tượng trải trễ 9

1.3 K ỹ thuật đa truy nhập trong thông tin di động 9

1.3.1 Đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) 10

1.3.2 Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) 10

2.1 C ấu trúc hệ thống của WCDMA 13

2.2 Các ki ểu kênh của mạng WCDMA 16

2.2.1 Các kiểu kênh vật lý 16

2.2.2 Các kiểu kênh truyền tải 18

2.2.3 Các kiểu kênh logic 21

2.3 M ạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS-UTRAN 23

2.3.1 Cấu trúc UTRAN 23

2.3.2 Mô hình giao thức đối với các giao diện mặt đất của UTRAN 26

2.4 Các giao di ện trong UTRAN 29

2.4.1 Giao diện RNC-RNC và báo hiệu RNSNAP 29

2.4.2 Giao diện RNC-nút B và báo hiệu NBAP 31

2.4.3 Giao diện vô tuyến (Uu) 33

2.5 Giao di ện UTRAN-CN, Iu 36

2.5.1 Cấu trúc cho giao thức Iu CS 36

2.5.2 Cấu trúc giao thức cho Iu PS 38

2.5.3 Giao thức RANAP 39

2.5.4 Giao thức mặt người sử dụng Iu 41

2.5.5 Thiết lập một cuộc gọi WCDMA/UMTS 42

2.5.6 Các phiên số liệu gói ở WCDMA 46

QUY HO ẠCH MẠNG VÔ TUYẾN TRONG WCDMA 49

Chương 3 3.1 Tính toán vùng ph ủ WCDMA 49

3.1.1 Tính toán quỹ đường truyền vô tuyến 50

3.2.2 Tính toán dung lượng hướng xuống 64

3.3 Tính toán quy ho ạch mạng đối với trường hợp cụ thế 67

MÔ PH ỎNG QUY HOẠCH MẠNG WCDMA 74

Chương 4 4.1 Các thông s ố đầu vào mô phỏng 75

4.2 K ết quả mô phỏng 77

K ết luận 80

Danh m ục tài liệu tham khảo 81

quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình luận văn nào trước đây

Tác giả luận văn Đào Văn Việt

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

hai

ba 3GPP 3rd Generation Partnership

System

Hệ thống điện thoại di động tiên tiến BCCH Broadcast Control Channel Kênh quảng bá điều khiển

BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân

BTS Base Tranceiver Station Trạm vô tuyến thu phát gốc

C/I Carrier to Interference ratio Tỷ số sóng mang trên nhiễu

Chanel

Kênh vật lý điều khiển chung

Access

Đa truy cập chia theo mã

Chanel

Kênh điều khiển công suất chung

DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng

DPCCH Dedicated Physical Control

Chanel

Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Physical Chanel Kênh vật lý riêng

DPDCH Dedicated Physical Data

Chanel

Kênh số liệu vật lý riêng

DTCH Dedicated Traffic Chanel Kênh lưu lượng riêng

FACCH Fast Associated Control

Channel

Kênh điều khiển liên kết nhanh

FAUSCH Fast Uplink Signalling

Chanel

Kênh báo hiệu đường lên nhanh

Kênh điều khiển riêng đường xuống

FDD Frequency Division Duplex Ghép kênh song công phân chia theo

tần số FDMA Frequence Division Multiple

Access

Đa truy cập phân chia theo tần số

Services

Dịch vụ vô tuyến gói chung

Communication

Thông tin di động toàn cầu

Subscriber Identity

Số nhận dạng thuê bao di động quốc

tế IMT-2000 International Mobile

Telecommunication

Tiêu chuẩn thông tin di động toàn cầu

IS-95A Interim Standard 95A Tiêu chuẩn thông tin di động TDMA

cải tiến của Mỹ (Qualcomm) ISDN Integrated Servive Digital

Network

Mạng số đa dịch vụ

Telecommunication Union

Liên minh viễn thông quốc tế

Mạng chuyển mạch thoại công cộng

RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến

SDCCH Stand alone Dedicated

Control Channel

Kênh điều khiển dành riêng

Access

Đa truy cập phân chia theo thời gian

UTRAN Universal Terrestrial Radio

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2-1 Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý 21

Bảng 3-1 Các lớp công suất của UE 51

Bảng 3-2 Giá trị Eb/No yêu cầu trong môi trường đường truyền tĩnh 53

Bảng 3-3 Giá trị Eb/No yêu cầu trong điều kiện truyền dẫn đa đường 53

Bảng 3-4 Các tham số tính toán quỹ đường truyền 57

Bảng 3-5 Các hằng số A và B trong mô hình Okumura – Hata 59

Bảng 3-6 Các giả thiết hướng lên 68

Bảng 3-7 Các giả thiết hướng xuống 68

Bảng 3-8 Các tham số tính toán quỹ đường truyền hướng lên 68

Bảng 3-9 Bán kính phủ sóng tương ứng với từng dịch vụ 69

Bảng 3-10 Mật độ dịch vụ tương đương 70

Bảng 3-11 Lưu lượng trung bình của dịch vụ 71

Bảng 3-12 So sánh số lượng kênh yêu cầu tùy theo số lượng BS 72

Bảng 4-1 Một số độ phân giải bản đồ thường dùng 76

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1-1 Lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin di động lên 3G 5

Hình 1-2 Mô hình truyền sóng trong thông tin di động 6

Hình 1-3 Fading nhanh và Fading chậm 8

Hình 1-4 Đa truy nhập phân chia theo tần số 10

Hình 1-5 Đa truy nhập phân chia theo thời gian 11

Hình 1-6 Đa truy nhập phân chia theo mã 12

Hình 2-1 Các phần tử của mạng UMTS 14

Hình 2-2 Các kênh của lớp vật lý 17

Hình 2-3 Cách sắp xếp hai kênh truyền tải trên một kênh vật lý 19

Hình 2-4 Sắp xếp giữa các kênh logic và các kênh truyền tải 23

Hình 2-5 Cấu trúc UTRAN 24

Hình 2-6 Chức năng logic của RNC đối với một kết nối UTRAN của UE 26

Hình 2-7 Mô hình giao thức tổng quát cho các giao diện mặt đất UTRAN 27

Hình 2-8 Ngăn xếp giao thức cho giao diện Iur 30

Hình 2-9 Ngăn xếp giao thức của giao diện Iub 31

Hình 2-10 Kênh logic của nút B cho FDD 32

Hình 2-11 Cấu trúc phân lớp của giao diện vô tuyến 33

Hình 2-12 Cấu trúc giao thức Iu CS 37

Hình 2-13 Cấu trúc giao thức Iu PS 38

Hình 2-14 Thủ tục thiết lập cuộc gọi ở WCDMA 43

Hình 2-15 Các ngăn xếp giao thức mặt điều khiển WCDMA GPRS 46

Hình 2-16 Ngăn xếp giao thức mặt phẳng người sử dụng WCDMA GPRS 47

Hình 3-1 Quỹ đường truyền vô tuyến trong WCDMA 50

Hình 3-2 Tăng ích xử lý đối với cách dịch vụ khác nhau 52

Hình 3-3 Sự phụ thuộc của dự trữ nhiễu với tải của ô 54

Hình 3-4 Mô hình Walfisch/Ikegami 61

Hình 3-5 Mối quan hệ giữa số lượng thuê bao và sự tăng tạp âm 64

Hình 3-6 Mối quan hệ giữa công suất phát và số lượng người dùng cho phép 67

Hình 4-1 Các bước thực hiện mô phỏng quy hoạch mạng 75

LỜI MỞ ĐẦU

Sau nhiều năm phát triển, thông tin di động đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển quan trọng Từ hệ thống thông tin di động tương tự thế hệ thứ nhất đến hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai, hệ thống thông tin di động băng rộng thế

hệ thứ ba, và hệ thống thông tin di động đa phương tiện thế hệ thứ tư đã được

triển khai tại một số quốc gia Dịch vụ chủ yếu của hệ thống thông tin di động thế

hệ thứ nhất và thứ hai là thoại còn dịch vụ thế hệ ba và thứ tư phát triển dữ liệu, video và đa phương tiện

Hiện tại, ở Việt Nam đang có tất cả 6 nhà khai thác mạng thông tin di động mặt đất sử dụngcông nghệ GSM Vào tháng 4/2009 bộ TT&TT đã cấp phép triển khai mạng 3G UMTS theo công nghệ WCDMA cho 4 nhà khai thác Thị trường mạng viễn thông tại Việt Nam đang phát triển rất nhanh, từng bước tiến tới khả năng cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng tốc độ cao

Trên cơ sở thực tiễn đó và sau thời gian học tập và nghiên cứu trong khuôn khổ chương trình đào tạo thạc sỹ Điện tử Viễn thông tại trường đại học Bách Khoa Hà Nội, được sự hướng dẫn chu đáo, nhiệt tình của các thầy, cô trong khoa Điện tử Viễn thông, Viện đào tạo sau đại học, tôi đã lựa chọn đề tài luận văn là

“Công nghệ WCDMA và ứng dụng tại Việt Nam”

Kết cấu của luận văn bao gồm 4chương:

Chương 1: Giới thiệu chung về quá trình phát triển của các thế hệ mạng di động mặt đất và các đặc tính cơ bản của các công nghệ hiện đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới cũng như tại Việt Nam

Chương 2:Trình bày về các đặc tính cơ bản trong mạng di động sử dụng công nghệ WCDMA

Chương 3: Tập trung nghiên cứu về phương pháp tính toán dung lượng cũng như vùng phủ của hệ thống mạng sử dụng công nghệ WCDMA, lựa chọn các thông số tính toàn phù hợp với điều kiện triển khai thực tế từng khu vực

Chương 4: Trình bày một số kết quả mô phỏng bằng phần mềm dựa trên cơ sở

lý thuyết đã được trình bày trong các chương trước, qua đó đánh giá tính đúng đắn của phương pháp nghiên cứu

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Chương 1

1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động

Kể từ khi được triển khai vào những năm đầu của thập niên 1980, thông tin di động đã và đang phát triển với tốc độ hết sức nhanh chóng trên phạm vi toàn cầu Điều này đã khiến các nhà khai thác cũng như các tổ chức viễn thông không ngừng nghiên cứu và đưa ra các giải pháp kỹ thuật để cải tiến và nâng cấp các hệ thống thông tin, cho đến nay hệ thống thông tin di động đã trải qua 4 thế hệ

1.1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) được phát triển vào những năm cuối thập niên 70 Hệ thống này sử dụng kỹ thuật tương tự và phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access)

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất chỉ được sử dụng cho dịch vụ thoại với chất lượng thấp do phân bố tần số hạn chế, dung lượng thấp dẫn tới tình trạng nghẽn mạng và nhiễu xẩy ra thường xuyên

Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất tiêu biểu là hệ thống di động tiên tiến (AMPS), hệ thống di động tiên tiến băng hẹp (NAMPS), hệ thống thông tin truy nhập toàn diện (TACS) và hệ thống NTT

1.1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai

Giải pháp để loại bỏ các hạn chế của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất

là chuyển sang sử dụng kỹ thuật thông tin số sử dụng các dịch vụ đa truy nhập mới, dẫn tới sự ra đời của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G)

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai là hệ thống thông tin di động số băng hẹp, sử dụng phương pháp chuyển mạch số và phương pháp đa truy nhập TDMA (Time Division Multiple Access) và CDMA (Code Division Multiple Access)

Hệ thống đa truy nhập TDMA đầu tiên ra đời trên thế giới là GSM GSM được phát triển từ năm 1982, CEPT quy định việc ấn định tần số dịch vụ viễn thông Châu

động tế bào nói trên, các hệ thống thông tin di động hạn chế cho mạng nội hạt sử dụng máy cầm tay không dây số PCS (Personal Communication System) cũng được nghiên cứu phát triển Hai hệ thống điển hình cho loại thông tin này là: DECT (Digital Enhanced Cordless Telecoms) của châu Âu và PHS của Nhật cũng đã được đưa vào khai thác Ngoài kỹ thuật TDMA, đến năm 1995, CDMA được đưa vào sử dụng ở một số nước (CDMA-IS95)

Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai có nhiều điểm nổi bật như chất lượng thông tin được cải tiến nhờ các công nghệ xử lý tín hiệu số khác nhau, nhiều dịch vụ mới (ví dụ: các dịch vụ phi thoại), kỹ thuật mã hóa được cải tiến, tương thích tốt hơn với các mạng số và phát huy hiệu quả dải phổ vô tuyến

1.1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) đã được nghiên cứu sử dụng Khác với các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (tương tự) và thứ hai (số), hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba có xu thế chuẩn hoá toàn cầu và khả năng cung cấp các dịch vụ yêu cầu tốc

độ bit cao tới 2Mbit/s, hỗ trợ sử dụng truy cập Internet, truyền hình và thêm nhiều dịch vụ mới khác Để phân biệt với hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay,

hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba còn được gọi là hệ thống thông tin di động băng rộng

Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000 đã được đề xuất, trong đó 2 hệ thống W-CDMA và CDMA2000 đã được ITU chấp thuận và đưa vào hoạt động trong những năm đầu của những thập kỷ 2000

Trên thế giới hiện có hai xu hướng phát triển lên 3G chính là hướng phát triển

đi từ CDMA IS-95 lên CDMA 2000 3G-1x rồi đến CDMA 2000 1xDO, 1x

EV-DV, hướng phát triển còn lại xuất phát từ mạng GSM, có thể đi qua giai đoạn

EDGE, sau đó phát triển lên 3G sử dụng công nghệ WCDMA

Hình 1-1 L ộ trình phát triển của các hệ thống thông tin di động lên 3G

1.1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G) cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1 cho đến 1.5 Gb/giây Công nghệ 4G được biết như là chuẩn tương lai của các thiết bị không dây Các nghiên cứu đầu tiên của NTT DoCoMo cho biết, điện thoại 4G có thể nhận dữ liệu với tốc độ 100 Mb/giây khi di chuyển và tới 1 Gb/giây khi đứng yên, cho phép người sử dụng có thể tải và truyền lên hình ảnh động chất lượng cao Chuẩn 4G cho phép truyền các ứng dụng phương tiện truyền thông phổ biến nhất, góp phần tạo nên các những ứng dụng mạnh mẽ cho các mạng không dây nội bộ (WLAN) và các ứng dụng khác

Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM, là kỹ thuật nhiều tín hiệu được gửii đi cùng một lúc nhưng trên những tần số khác nhau Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có một thiết bị truyền tín hiệu trên nhiều tần số độc lập (từ vài chục cho đến vài ngàn tần số) Thiết

Radio) cho phép sử dụng băng thông hiệu quả hơn bằng cách dùng đa kênh đồng thời Tổng đài chuyển mạch mạng 4G chỉ dùng chuyển mạch gói, do đó, giảm trễ thời gian truyền và nhận dữ liệu

1.2 Truyền sóng trong thông tin di động

1.2.1 Đặc tính truyền sóng trong thông tin di động

Đặc tính truyền sóng trong thông tin vô tuyến di động là tín hiệu thu được ở máy thu bị thay đổi so với tín hiệu đã phát ở máy phát về tần số, biên độ, pha và thời gian giữ chậm Các thay đổi này có tính chất rất phức tạp và sự tác động của chúng ảnh hưởng tới chất lượng liên lạc hay truyền dữ liệu, nó phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố như: Địa hình, khoảng cách liên lạc, dải tần, khí quyển, mật độ thuê bao

Ta có thể cơ bản chia ảnh hưởng của chúng thành: Ảnh hưởng của hiệu ứng Dopler, tổn hao đường truyền, hiệu ứng pha-đinh và hiện tượng trải trễ

1.2.2 Tổn hao đường truyền

Là lượng suy giảm của cường độ tín hiệu thu so với cường độ tín hiệu phát Cường độ trung bình của tín hiệu thu giảm dần theo khoảng cách, do công suất của tín hiệu trên một diện tích của mặt cầu sóng tới giảm dần theo khoảng cách giữa

Time

Strength of the received signal

Transmitted

signal

Hình 1-2 Mô hình truy ền sóng trong thông tin di động

anten phát và anten thu, hấp thụ của môi trường truyền sóng Tổn hao đường truyền phụ thuộc vào: Tần số bức xạ, địa hình, mật độ thuê bao, mức độ di động của chướng ngại vật, loại anten được sử dụng Trong mạng tế bào thì tổn hao này tăng

tỷ lệ với lũy thừa của khoảng cách, tuân theo luật mũ 4

Tổn hao đường truyền hạn chế kích thước của tế bào và cự ly thông tin, do đó ta

có thể lợi dụng nó để phân chia hiệu quả các tế bào, cho phép tái sử dụng tần số một cách hiện hữu, làm tăng hiệu quả sử dụng tần số

1.2.3 Ảnh hưởng của hiệu ứng Dopler

Là sự thay đổi của tần số tín hiệu thu so với tần số tín hiệu phát gây bởi chuyển động tương đối giữa máy thu và phát trong quá trình truyền sóng Giả sử tần số thu được tại máy thu là:

f = fc + fm*cosαi

→ f = fc*(1+(v/c) * cosαi) (1.1)

Trong đó:

- f: là tần số tín hiệu thu được ở đầu vào máy thu

- fc: là tần số sóng mang phát không bị điều chế

1.2.4 Hiện tượng fading

Ở một khoảng cách ngắn nào đó thì mức tín hiệu thu trung bình không đổi, khi mức biên độ tức thời của tín hiệu thu tại anten có thể thay đổi nhanh hoặc chậm,

Fading nhanh được chia thành ba loại sau đây:

- Fading lựa chọn thời gian (Time-selective fading): người sử dụng di chuyển nhanh tạo ra hiệu ứng Doppler trong miền tần số và do đó gây ra sự khuếch tán tần số, kết quả là fading lựa chọn thời gian xảy ra

- Fading lựa chọn không gian (Space-selective fading): fading có các tính chất khác nhau ở những nơi khác nhau và trên những đường truyền dẫn khác nhau

- Fading lựa chọn tần số (Frequency-selective fading): fading có các tính chất khác nhau đối với các tần số khác nhau, do đó gây ra sự khuếch tán trễ và fading chọn lọc tần số sâu hơn

Các phương pháp phổ biến để giảm tác động của fading nhanh trong truyền thông di động bao gồm phân tập không gian, phân tập tần số và phân tập thời gian

1.2.5 Hiện tượng trải trễ

Đối với thông tin di động số thì việc truyền dẫn tín hiệu theo nhiều tia sóng trong môi trường di động dẫn đến sự trải trễ và độ trải trễ có thể xem như độ dài của xung khi xung cực hẹp được phát đi

Hiện tượng trải trễ làm hạn chế tốc độ truyền tin và khi lưu lượng trải trễ càng lớn thì tốc độ truyền tin càng nhỏ Đối với hệ thống thông tin di động trong nhà thì tốc độ tối đa có thể đạt được khoảng 2 Mb/s mà không cần bộ cân bằng kênh, còn đối với thông tin di động tế bào lớn muốn truyền tin với tốc độ cao thì nhất thiết phải có bộ cân bằng kênh hoặc là chia nhỏ kích thước của tế bào (thực chất của bộ

cân bằng kênh là mạch lọc) Do đó kích thước của tế bào có ảnh hưởng rất lớn đến đặc điểm truyền sóng trong thông tin di động

1.3 Kỹ thuật đa truy nhập trong thông tin di động

Trong hệ thống thông tin vô tuyến di động, các kỹ thuật đa truy nhập được sử dụng để điều khiển việc cấp phát tài nguyên mạng

Mục đích của các kỹ thuật đa truy nhập là:

- Cung cấp cho người dùng phương cách truy nhập xác định tới nguồn tài nguyên cần chia sẻ

- Giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu tới các thuê bao

- Sử dụng hiệu quả băng tần có sẵn

- Hỗ trợ việc cấp phát tài nguyên linh hoạt

1.3.1 Đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA)

Công nghệ FDMA được sử dụng lần đầu tiên trong các hệ thống thông tin tương tự Trong kỹ thuật này, băng tần tổng được phân chia thành nhiều băng tần nhỏ Mỗi thuê bao MS được phép truyền liên tục theo thời gian trên một băng tần nhỏ đã được cấp phát cho MS đó, do đó sẽ không bị trùng Mỗi băng tần bao gồm băng tần tối thiểu cho việc truyền dữ liệu và hai dải tần bảo vệ hai bên để chống nhiễu xuyên kênh

Đặc điểm của FDMA là thuê bao MS sẽ được cấp phát một kênh đôi liên lạc suốt thời gian thông tuyến Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng

kể, trạm gốc BS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi thuê bao MS trong hệ thống di động

1.3.2 Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA)

Trong kỹ thuật TDMA sóng mang vô tuyến của một băng thông được chia thành các kênh phân chia theo thời gian (được gọi là khe thời gian - timeslot) Mỗi người sử dụng chiếm một khe thời gian và truyền nhận tín hiệu trong khe thời gian quy định này Vì vậy, nó được gọi là đa truy nhập phân chia theo thời gian

Power

FDMA

Hình 1-4 Đa truy nhập phân chia theo tần số

TDMA là một kiến trúc phức tạp, và trường hợp đơn giản nhất là một kênh sóng mang đơn được chia thành nhiều khe thời gian khác nhau, mỗi khe thời gian truyền tải các cụm thông tin định hướng trên một đường riêng Người sử dụng giao tiếp với một trạm gốc BS trong mode đồng bộ và đếm khe thời gian Khi khe thời gian của mình đến, trạm di động MS bất đầu nhận và giải mã cụm thông tin định hướng gửi từ trạm gốc BS

TDMA có đặc điểm là tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số, liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau, giảm nhiễu giao thoa, giảm số máy thu phát ở BTS

1.3.3 Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA)

CDMA là phương thức đa truy nhập được thực hiện bởi kỹ thuật trải phổ Không giống như FDMA và TDMA tách biệt thông tin người sử dụng trong miền thời gian và tần số, CDMA có thể truyền tải các thông tin của nhiều người dùng trên một kênh tại cùng thời điểm, cho phép giao thoa giữa người sử dụng Điều quan trọng là tất cả các thông tin trước khi truyền nên được điều chế thành các mã trải phổ khác nhau thành tín hiệu băng thông rộng, sau đó tất cả các tín hiệu được trộn lẫn và gửi đi Tín hiệu hỗn hợp sẽ được giải điều chế bởi các mã trải phổ tại các máy thu khác nhau Do các mã trải phổ là trực giao, nên chỉ các thông tin đã được

Power

TDMA

Hình 1-5 Đa truy nhập phân chia theo thời gian

Trong hệ thống CDMA, người sử dụng khác nhau chia sẻ tổng công suất của hệ thống Điều đó có nghĩa, năng lực của hệ thống CDMA bị hạn chế bởi công suất Vì vậy, việc sử dụng năng lượng cần phải được kiểm soát chặt chẽ

Đặc điểm của tín hiệu CDMA là sử dụng tín hiệu cao tần, dải tần rộng hàng MHz, sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp Kỹ thuật trãi phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ rất nhỏ và chống fading hiệu quả hơn FDMA và TDMA

Power

CDMA

Hình 1-6 Đa truy nhập phân chia theo mã

và chuẩn GSM truyền thống

2.1 Cấu trúc hệ thống của WCDMA

Hệ thống UMTS gồm một số các phần tử mạng logic, mỗi phần tử có một chức năng xác định Mặc dù mạng được định nghĩa ở mức logic, nhưng cũng thường được thực hiện ở dạng vật lý Trong đó có một số giao diện để mở là các giao diện được định nghĩa sao cho ở mức chi tiết có thể sử dụng được thiết bị của hai nhà sản xuất khác nhau ở các điểm cuối Có thể nhóm các phần tử mạng này theo các chức năng giống nhau hay theo mạng con mà chúng trực thuộc

Về mặt chức năng các phần tử của mạng được nhóm thành mạng truy nhập vô tuyến (RAN: Radio Access Network hay UTRAN: UMTS Terrestrial RAN) để thực hiện chức năng liên quan đến vô tuyến và mạng lõi CN (Core Network) để thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi và kết nối số liệu Ngoài ra, hệ thống còn có thiết bị của người sử dụng UE (User Equitment) giao tiếp với hệ thống thông qua giao diện vô tuyến Cấu trúc hệ thống mức cao được cho ở hình 2-1

Trong đó, các phần tử của hệ thống cụ thể như sau:

- USIM (UMTS User Indentity Module): Thẻ SimCard UMTS của người sử dụng

- MS (Mobile Station): Trạm di động

- RNC (Radio Network Control): Bộ điều khiển mạng vô tuyến

- MSC (Mobile Service Switching Center): Trung tâm chuyển mạch các dịch

vụ đi động

- VLR (Visitor Location Register): Bộ ghi định vị tạm trú

- SGSN (Service GPRS Support Node): Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

- GMSC (Gateway MSC): Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng

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

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

- UTRAN (UMTS Terrestrial RAN): Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS

- CN (Core Network): Mạng lõi

Từ quan điển chuẩn hoá, cả UE và UTRAN đều bao gồm những giao thức mới,

việc thiết kế các giao thức này dựa trên các nhu cầu của công nghệ vô tuyến WCDMA, trong khi việc định nghĩa mạng lõi vẫn dựa trên GSM Điều này cho phép hệ thống với công nghệ vô tuyến mới mang tính toàn cầu dựa trên công nghệ mạng lõi CN đã phát triển

Trong cấu trúc mạng UMTS, thiết bị người sử dụng UE bao gồm hai phần:

- Thiết bị di động (ME: Mobile Equitment) là đầu cuối vô tuyến được sử dụng cho thông tin vô tuyến trên giao diện Uu

- Modul nhận dạng thuê bao UMTS (USIM: UMTS Subscriber Indentity Module) chứa nhận dạng thuê bao, thực hiện các thuật toán nhận thực và lưu giữ các khoá nhận thực và một số thông tin cần thiết cho đầu cuối

Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN chứa hai phần tử khác nhau, đó là:

- Nút B để chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện IuB và Uu Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến

- 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 kết nối trong vùng kết nới tới RNC tương ứng), RNC là điểm truy nhập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN, chẳng hạn quản lý tất cả các kết nối đến UE

Các phần tử chính của mạng lõi tương tự như các phần tử tương ứng có trong

hệ thống mạng GPRS đó là: HLR, MSC/VLR (phần mạng được truy nhập qua MSC/VLR thường được gọi là vùng chuyển mạch kênh CS), GMSC (là chuyển mạch tại điểm kết nối UMTS PLMN với mạng CS bên ngoài), SGSN (phần mạng được truy nhập qua SGSN được gọi là vùng chuyển mạch gói PS), GGSN (giống như GMSC nhưng liên quan đến các dịch vụ PS)

Như vậy, hệ thống mạng cũng có thể được chia thành hai nhóm:

- Các mạng CS, các mạng này đảm bảo các kết nối chuyển mạch theo kênh giống như các dịch vụ thoại (ví dụ: ISDN và PSTN)

- Các mạng PS, các mạng này đảm bảo các kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói (ví dụ: truy cập Internet)

Các giao diện mở chính trong UMTS bao gồm:

- Giao diện Cu: Đây là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME Giao diện này tuân theo một khuôn dạng tiêu chuẩn cho các thẻ thông minh

- Giao diện Uu: Đây 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 thế nó là giao diện mở quan trọng nhất ở UMTS

- Giao diện Iu: Giao diện này nối UTRAN với CN Giao diện Iu cung cấp cho các nhà khai thác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau trên một hệ thống mạng duy nhất

- Giao diện Iur: Giao diện mở Iur cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau

- Giao diện Iub: Giao diện này kết nối một nút B với một RNC UMTS là hệ thống điện thoại di động đầu tiên trong đó giao diện giữa bộ điều khiển và trạm gốc được tiêu chuẩn hóa như là một giao diện mở hoàn toàn Giống như các giao diện mở khác, Iub mở cho phép sự cạnh tranh giữa các nhà sản xuất trong lĩnh vực này

2.2 Các kiểu kênh của mạng WCDMA

Các kênh của WCDMA được chia thành các loại sau đây:

- Kênh vật lý (PhCH): Kênh mang số liệu trên giao diện vô tuyến Mỗi PhCH

có một trải phổ mã định kênh duy nhất để phân biệt với kênh khác Một người sử dụng tích cực có thể sử dụng các PhCH riêng, chung hoặc cả hai Kênh riêng là kênh PhCH dành riêng cho một UE còn kênh chung được chia

sẻ giữa các UE trong một ô

- Kênh truyền tải (TrCH): Kênh do lớp vật lý cung cấp cho lớp 2 để truyền số liệu Các kênh TrCH được sắp xếp lên các PhCH

- Kênh Logic (LoCH): Kênh được lớp con MAC của lớp 2 cung cấp cho lớp cao hơn Kênh LoCH được xác định bởi kiểu thông tin mà nó truyền

2.2.1 Các kiểu kênh vật lý

Một kênh vật lý được coi là tổ hợp của tần số, mã ngẫu nhiên,mã định kênh và

cả pha tương đối (đối với đường lên) Kênh vật lý bao gồm hai loại kênh: kênh vật

lý riêng và kênh vật lý chung Các kênh vật lý được tổng kết trong hình dưới đây:

Hình 2-2 Các kênh c ủa lớp vật lý

2.2.1.1 Kênh vật lý riêng DPCH (Dedicated Physical Channel)

Kênh hai chiều đường xuống đường lên được ấn định cho UE Nó bao gồm hai kênh: Kênh vật lý số liệu riêng DPDCH (Dedicated Physiccal Data Channel) và kênh vật lý điều khiển riêng DPCCH (Dedicated Physical Control Channel)

2.2.1.2 Kênh vật lý chung CPCH (Common Physical Channel)

- Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên PRACH (Physical Random Access Channel): kênh chung đường lên

- Kênh vật lý gói chung PCPCH (Physical Common Packet Channel): kênh chung đường lên, được sử dụng để mang kênh truyền tải CPCH

- Kênh hoa tiêu chung CPICH (Common Pilot Channel): kênh chung đường

xuống

- Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel): kênh chung đường xuống, mỗi kênh có một kênh để truyền BCH

- Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel): kênh chung đường xuống Được sử dụng để truyền PCH và BCH

- Kênh đồng bộ SCH (Synchrronization Channel): Kênh chung đường xuống

Có kênh đồng bộ sơ cấp và kênh đồng bộ thứ cấp Mỗi ô chỉ được sử dụng

một SCH sở cấp và thứ cấp Được sử dụng để tìm ô

- Kênh chỉ thị bắt AICH (Acquisition Indication Channel): Kênh chung đường

xuống Được sử dụng để điều khiển truy nhập ngẫu nhiên của PRACH

- Kênh vật lý chia sẻ đường xuống PDSCH (Physical Downlink Shared Channel): Kênh chung đường xuống, được sử dụng để mang kênh truyền tải

- Kênh chỉ thị tìm gọi PICH (Page Indication Channel): kênh chung đường

xuống

- Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập AP-AICH (Access Preamble Acquisition Indicator Channel): kênh chung đường xuống đi cặp với PCPCH để điều khiển truy nhập ngẫu nhiên cho PCPCH

- Kênh chỉ thị phát hiện va chạm CPCH/ấn định kênh CD/CA-ICH: Kênh chung đường xuống đi cặp với PCPCH Được sử dụng để điều khiển va

chạm cho PCPCH

- Kênh chỉ thị trạng thái CPCH: kênh cung đường xuống liên kết với AICH để phát thông tin về trạng thái kết nối của PCPCH

AP-2.2.2 Các kiểu kênh truyền tải

Trên giao diện vô tuyến, để truyền tải số liệu được tạo ra ở các lớp cao, trước hết các số liệu được đặt lên các kênh truyền tải, sau đó các kênh truyền tải này lại được sắp xếp lên các kênh vật lý khác nhau Lớp vật lý được yêu cầu để hỗ trợ các kênh truyền tải với các tốc độ bit thay đổi nhằm cung cấp các dịch vụ với độ rộng băng tần theo yêu cầu và để ghép nhiều 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 mà các kênh truyền tải sẽ nhận được

số liệu từ các mức cao hơn Lớp vật lý kết hợp thông tin TFI từ các kênh truyền tải khác nhau vào chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải TCFI (Transport Format Combination Indicator) TCFI được phát trên kênh điều khiển để thông báo cho

máy thu rằng kênh nào đang tích cực ở khung hiện thời Máy thu giải mã TFCI để nhận được các TFI Sau đó các TFI này được chuyển đến các lớp cao hơn cho các kênh truyền tải tích cực ở kết nối

Khối truyền tải

và chỉ thị lỗi Khối truyền tải và chỉ thị lỗi

Khối truyền

Kh ối truy ền TF

1

Kh ối truy ền

Khối truyền

Mã hóa và ghép kênh

Kh ối truyền tải 1 Kh ối truyền tải 2

Máy thu

Hình 2-3 Cách s ắp xếp hai kênh truyền tải trên một kênh vật lý

Có hai kiểu kênh truyền tải đó là kênh truyền tải chung và kênh truyền tải riêng:

• Kênh truyền tải chung:

Đối với kênh truyền tải chung tài nguyên được chia sẻ cho tất cả hoặc một nhóm người sử dụng trong ô Khi kênh truyền tải chung được sử dụng để phát thông tin cho tất cả các người sử dụng, thì thông tin này không cần có địa chỉ (ví dụ: kênh quảng bá BCH phát thông tin hệ thống cho tất cả các người sử dụng trong một ô nên

dụng đặc thù, thì cần phát nhận dạng người sử dụng trong băng (ví dụ: kênh tìm gọi PCH được sử dụng để tìm gọi một UE đặc thù sẽ chứa thông tin nhận dạng người sử dụng bên trong bản tin phát)

Mạng WCDMA định nghĩa một số kiểu kênh truyền tải chung cần thiết cho việc hoạt động cơ bản của mạng sau:

- Kênh quảng bá BCH: được sử dụng để phát ở đường xuống các thông tin đặc thù của mạng truy nhập UTRAN hoặc của ô

- Kênh truy nhập đường xuống FACH: được sử dụng để mang thông tin điều khiển đến các UE nằm trong một ô cho trước

- Kênh tìm gọi PCH: được sử dụng để mang số liệu liên quan đến thủ tục tìm gọi

- Kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH: được sử dụng để mang thông tin điều khiển từ UE như yêu cầu thiết lập một kết nối

- Kênh gói chung đường lên CPCH: là một mở rộng của kênh RACH để mang

số liệu của người sử dụng được phát theo gói ở đường lên

- Kênh chia sẻ đường xuống DSCH: sử dụng để mang thông tin của người sử dụng và thông tin điều khiển, nhiều người sử dụng có thể dùng chung kênh này

• Kênh truyền tải riêng:

Kênh truyền tải riêng DCH mang thông tin từ các lớp trên lớp vật lý và dành riêng cho mặt người sử dụng, bao gồm số liệu cho dịch vụ hiện thời cũng như thông tin điều khiển lớp cao Lớp vật lý không thể nhận biết nội dung thông tin được mang ở kênh DCH, vì thế thông tin điều khiển lớp cao và số liệu của người sử dụng được xử lý như nhau Các thông số lớp vật lý do UTRAN thiết lập có thể thay đổi giữa

số liệu và điều khiển

Kênh truyền tải riêng mang cả số liệu dịch vụ (ví dụ: các khung tiếng) và thông tin điều khiển lớp cao hơn như các lệnh chuyển giao và các báo cáo đo đạc từ UE

Nhờ việc hỗ trợ tốc độ bit thay đổi và ghép kênh nên ở WCDMA không cần kênh truyền tải tách riêng cho các loại kênh này

Các kiểu kênh truyền tải và sắp xếp chúng lên các kênh vật lý được thể hiện như trên bảng 2-1

B ảng 2-1 Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý

(UL/DL) Dedicated channel

DCH

Dedicated physical data channel DPDCH Dedicated physical control channel DPCCH (UL) Random access channel

RACH

Physical random access channel PRACH

(UL) Common packet channel

CPCH

Physical common packet channel PCPCH

(DL) Broadcast channel BCH Primary common control physical channel

P-CCPCH (DL) Forward access channel

Physical downlink shared channel PDSCH

Signaling physical channels

Synchronisation channel SCH Common pilot channel CPICH Acquisition indication channel AICH Paging indication channel PICH CPCH Status indication channel CSICH Collision detection/Channel assignment indicator channel

CD/CA-ICH

2.2.3 Các kiểu kênh logic

Các kênh logic được chia thành hai nhóm là các kênh điều khiển để truyền thông tin của mặt điều khiển và các kênh lưu lượng để truyền thông tin của người

sử dụng

Các kênh điều khiển bao gồm:

- Kênh quảng bá điều khiển BCCH: Kênh đường xuống để phát quảng bá thông tin hệ thống

- Kênh điều khiển tìm gọi PCCH: Kênh đường xuống để phát thông tin tìm gọi

- Kênh điều khiển riêng DCCH: Kênh hai chiều điểm đến điểm để phát thông tin điều khiển riêng giữa UE và mạng

- Kênh điều khiển chung CCCH: Kênh hai chiều để phát thông tin điều khiển giữa mạng và các UE Kênh logic này luôn luôn được sắp xếp lên các kênh truyền tải RACH/FACH

Các kênh lưu lượng bao gồm:

- Kênh lưu lượng riêng DTCH: Kênh điểm đến điểm riêng cho một UE để truyền thông tin của người sử dụng DTCH có thể tồn tại ở cả đường lên lẫn đường xuống

- Kênh lưu lượng chung CTCH: Kênh một chiều điểm đa điểm để truyền thông tin của một người sử dụng cho tất cả hay một nhóm người sử dụng quy định hoặc chỉ cho một người sử dụng Kênh này chỉ có ở đường xuống

Các kênh logic được sắp xếp lên các kênh truyền tải Sự sắp xếp kênh logic lên kênh truyền tải được thể hiện như trên hình 2-4

Hình 2-4 S ắp xếp giữa các kênh logic và các kênh truyền tải

Giữa các kênh logic và các kênh truyền tải tồn tại các kết nối sau đây:

- PCCH kết nối đến PCH

- BCCH được kết nối đến BCH và cũng có thể được kết nối đến FACH

- DCCH và DTCH có thể được kết nối đến hoặc RACH và FACH, CPCH và FACCH, RACH và DSCH, DCH và DSCH hoặc DCH và DCH

- CCCH được kết nối đến RACH và FACH

- CTCH được kết nối đến FACH

2.3 Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS-UTRAN

2.3.1 Cấu trúc UTRAN

Cấu trúc UTRAN được trình bày như trên hình 2-5

SCH CPICH AICH PICH CSICH CD/CA-ICH

CCCH

DCCH

DCCH DTCH

Logical Channels

Transport Channels

DPCCH

PDSCH PCPCH

Mapped Physical Channels

Dedicated Physical Channels

DPDCH DPCCH

UTRAN bao gồm một hay nhiều phân hệ mạng vô tuyến RNS (Radio Network Subsystem) Một RNS là một mạng con trong UTRAN và gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC và một hay nhiều nút B Các RNC có thể được kết nối với nhau bằng giao diện Iur Đây là một điểm khác biệt so với mạng GSM khi mà các

bộ điều khiển trạm gốc BSC tương ứng của GSM không được kết nối trực tiếp với nhau Các RNC và các nút B được kết nối với nhau bằng giao diện Iub

Khi thiết kế cấu trúc UTRAN, các chức năng và các giao thức của nó phải đảm bảo các đặc tính chính của nó, đó là:

- Hỗ trợ truy nhập mạng vô tuyến và tất cả các chức năng liên quan Đặc biệt các ảnh hưởng chính lên việc thiết kế là yêu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm và các thuật toán quản lý tài nguyên đặc thù WCDMA

- Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói bằng một ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến duy nhất và bằng cách sử dụng cùng một giao diện để kết nối từ UTRAN đến cả hai vùng PS

và CS của mạng lõi

- Đảm bảo tính chung nhất với GSM khi cần thiết

- Sử dụng truyền tải ATM là cơ chế truyền tải chính ở UTRAN

2.3.1.1 Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC

RNC là phần tử chịu trách nhiệm điều khiển các tài nguyên vô tuyến của UTRAN Nó giao tiếp với mạng lõi CN và kết cuối giao thức điều khiển tài nguyên

vô tuyến (RRC: Radio Resource Control), giao thức này định nghĩa các bản tin và các thủ tục giữa MS và UTRAN RNC điều khiển nút B (kết cuối giao diện Iub về phía nút B) được biểu thị như là RNC điều khiển (CRNC: Controling RNC) của nút

B RNC điều khiển chịu trách nhiệm điều khiển tải và tắc nghẽn cho các ô của mình

Khi một kết nối MS-UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC (hình

2-6) Các RNC tham dự vào kết nối này sẽ có hai vai trò logic riêng biệt:

- RNC đối với một MS là RNC kết cuối cả đường nối Iu để truyền số liệu của người sử dụng và cả báo hiệu RANAP (Radio Access Network Application Part: phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến) tương ứng từ tới mạng lõi (kết cuối này được gọi là kết nối RANAP)

- SRNC cũng kết cuối báo hiệu điều khiển tài nguyên vô tuyến: Giao thức báo hiệu giữa UE với UTRAN xử lý số liệu L2 tới từ giao diện vô tuyến Các thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến như sắp xếp các thông số vật mang truy nhập vô tuyến vào các thông số kênh truyền tải giao diện vô tuyến SRNC cũng là CRNC của một nút B nào đó được MS sử dụng để kết nối với UTRAN

• RNC trôi (DRNC: Drif RNC):

- DRNC là một RNC bất kỳ khác với SRNC để điều khiển các ô được MS sử dụng Khi cần DRNC có thể thực hiện kết hợp và phân chia ở phân tập vĩ mô (chuyển giao)

- DRNC không thực hiện xử lý L2 đối với số liệu tới/từ giao diện vô tuyến mà chỉ định tuyến số liệu trong suốt giữa các giao diện Iub và Iur Một UE có thể không có hoặc có một hay nhiều DRNC

Node B Node B SRNC Node B

Node B DRNC

Node B Node B SRNC Node B

Chú ý rằng một RNC vật lý chứa tất cả các chức năng của CRNC, SRNC và DRNC Trên hình vẽ cho thấy một UE đang ở chuyển giao mềm giữa các RNC và một UE chỉ sử dụng tài nguyên vô tuyến từ một nút B được điều khiển bởi DRNC nay đã trở thành SRNC

2.3.2 Mô hình giao thức đối với các giao diện mặt đất của UTRAN

Cấu trúc giao thức của các giao diện mặt đất của UTRAN được thiết kế theo cùng mô hình giao thức tổng quát Cấu trúc này được xây dựng trên nguyên tắc là các lớp và các mặt cao độc lập logic với nhau và khi cần có thể thay đổi một phần cấu trúc của giao thức trong khi vẫn giữ nguyên các phần khác

Hình 2-7 Mô hình giao th ức tổng quát cho các giao diện mặt đất UTRAN

Trong đó, ALCAP (Access Link Control Protocol) là giao thức điều khiển kết nối truy nhập

2.3.2.2 Các mặt đứng

• Mặt điều khiển

Mặt điều khiển được sử dụng cho mọi báo hiệu đặc thù UMTS Nó bao gồm giao thức ứng dụng (Application Protocol), chẳng hạn RANAP (Radio Access Application Part: phần ứng dụng mạng truy nhập) ở Iu, RNSAP (Radio Network

Application Protocol

Data Stream(s)

Transport User

Network Plane

Transport User

Network Plane

Transport Network Control Plane

Radio

Network

Layer

Signalling Bearer(s)

Data Bearer(s)

Subsystem Application Part: phần ứng dụng phân hệ mạng vô tuyến) ở Iur và NBAP (Node B Appilcation Part: phần ứng dụng nút B) ở Iub và vật mang báo hiệu

để truyền tải các bản tin của giao thức ứng dụng

Mặt báo hiệu chịu trách nhiệm thiết lập các vật mang để truyền tải số liệu của người sử dụng, nhưng bản thân số liệu của người sử dụng không được mang ở mặt điều khiển Các vật mang số liệu của người sử dụng do giao thức ứng dụng thiết lập

là các vật mang chung và độc lập với công nghệ truyền tải đang được sử dụng

• M ặt người sử dụng

Mặt người sử dụng là mặt truyền mọi thông tin được người sử dụng phát và thu như: tiếng được mã hoá ở cuộc gọi hay gói ở các kết nối Internet Mặt người sử dụng gồm các luồng số liệu và các vật mang số liệu cho các luồng này Mỗi luồng

số liệu được đặc trưng bởi một hay nhiều giao thức khung được định nghĩa cho giao diện này

• M ặt điều khiển mạng truyền tải

Mặt điều khiển truyền tải chứa chức năng mặt đặc thù cho công nghệ truyền tải đang được sử dụng và lớp mạng vô tuyến không thể nhìn thấy nó Nếu người sử dụng sử dụng các vật mang được lập cấu hình trước theo tiêu chuẩn, thì không cần thiết có mặt điều khiển mạng truyền tải Mặt điều khiển mạng truyền tải được sử dụng cho tất cả các báo hiệu trong lớp truyền tải Nó không chứa bất kì thông tin nào của lớp mạng vô tuyến Nó gồm giao thức ALCAP để thiết lập các vật mang truyền tải cho mặt người sử dụng Nó cũng chứa vật mang báo hiệu cần cho ALCAP Việc sử dụng ALCAP phụ thuộc vào công nghệ truyền tải mặt người sử dụng

Mặt điều khiển mạng truyền tải là một mặt hoạt động giữa mặt điều khiển và mặt người sử dụng Việc đưa ra mặt điều khiển mạng truyền tải làm cho giao thức ứng dụng trong mặt điều khiển mạng vô tuyến hoàn toàn độc lập với công nghệ được chọn lựa cho vật mang số liệu ở mặt người sử dụng

Tính độc lập của mặt điều khiển và mặt người sử dụng dựa trên giả thiết rằng xảy ra một giao dịch ALCAP Cần lưu ý rằng có thể không sử dụng ALCAP cho tất

cả các kiểu vật mang số liệu Nếu không có giao dịch ALCAP thì hoàn toàn không cần thiết mặt điều khiển mạng truyền tải Đây là trường hợp xảy ra khi các vật mang

số liệu được lập lại cấu hình Cũng cần lưu ý rằng giao thức ALCAP ở mặt điều khiển mạng truyền tải không được sử dụng để thiết lập vật mang báo hiệu cho giao thức ứng dụng hay ALCAP khi đang khai thác thời gian thực

Vật mang báo hiệu cho ALCAP có thể cùng kiểu hoặc không cùng kiểu như vật mang báo hiệu cho giao thức ứng dụng Các quy định UMTS cho rằng vật mang báo hiệu cho ALCAP luôn được thiết lập bởi khai thác và bảo dưỡng và không quy định chi tiết điều này

• M ặt người sử dụng mạng truyền tải

Các vật mang số liệu ở mặt người sử dụng và các vật mang báo hiệu cho giao thức ứng dụng đều thuộc mặt người sử dụng truyền tải Như đã nói ở trên các vật mang số liệu ở mặt người sử dụng được điều khiển trực tiếp bởi mặt điều khiển mạng truyền tải khi khai thác thời gian thực, tuy nhiên các hành động điều khiển để thiết lập các vật mang báo hiệu cho giao thức ứng dụng được coi là các hành động khai thác và bảo dưỡng

2.4 Các giao diện trong UTRAN

2.4.1 Giao diện RNC-RNC và báo hiệu RNSNAP

Ngăn xếp giao thức RNC với RNC (Iur) được thể hiện như trên hình 2-8

Network Plane

Transport User

Network Plane

Transport Network Control Plane

Radio

Network

Layer

ATM AAL5

MTP3b SCCP

AAL2

M3UA SSCF-NNI STCP

AAL5

MTP3b

SCCP M3UA SSCF-NNI STCP

Q.2630.1

CCH FP

Hình 2-8 Ngăn xếp giao thức cho giao diện Iur

Trong đó:

- DCH (Dedicate Channel): Kênh riêng

- CCH (Common Channel): Kênh chung

- FP (Frame Protocol): Giao thức khung

Cũng như đối với giao diện Iu, hai lựa chọn có thể có đối với truyền tải báo hiệu RSNAP đó là: ngăn xếp SS7 (SCCP và MTP3b) và truyền tải mới dựa trên SCTP/IP Hai giao thức mặt người sử dụng được định nghĩa DCH và CCH

Mặc dù lúc đầu giao thức này được thiết kế để hỗ trợ chuyển giao mềm giữa các RNC, trong quá trình phát triển tiêu chuẩn nhiều tính năng được bổ xung và đến nay giao diện Iur đảm bảo bốn chức năng sau:

- Hỗ trợ tính di động cơ sở giữa các RNC

- Hỗ trợ kênh lưu lượng riêng

- Hỗ trợ kênh lưu lượng chung