Tìm hiểu được về thiết bị phát sóng 3G cụ thể là NodeB

Cấu trúc và chức năng các thành phần NodeB

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay thông tin di động là ngành công nghiệp viễn thông phát triểnnhanh nhất Theo thống kê, tính đến cuối tháng 4/2010, số thuê bao di động đạt vàokhoảng 123,9 triệu thuê bao, tăng 61,4% so với cùng kì năm trước Con số này chothấy tốc độ phát triển chóng mặt của thông tin di động trong nước Khởi nguồn từdịch vụ thoại đắt tiền cho một số ít người đi xe, đến nay với sự ứng dụng ngày càngrộng rãi các thiết bị thông tin di động thể hệ ba, thông tin di động có thể cung cấpnhiều hình loại dịch vụ đòi hỏi tốc độ số liệu cao cho người sử dụng kể cả các chứcnăng camera, MP3 và PDA Với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao ngày càng trở nênphổ biến này, nhu cầu 3G cũng như phát triển nó lên 4G ngày càng trở nên cấpthiết Hiện nay, dịch vụ 3G đang không ngừng phát triển Tháng 3/2010, VinaPhonetuyên bố đạt 7 triệu thuê bao 3G, MobiFone thì cho biết họ có gần 6 triệu người đãđăng ký sử dụng, còn Viettel, dù chưa khai trương dịch vụ cũng cho biết đã có gần

1 triệu khách hàng

Được may mắn thực tập tại ban 3G thuộc Phòng Kỹ Thuật, Chi nhánhViettel Hà Nội I, em đã quyết định đồ án của mình sẽ làm về 3G và thiết bị phátsóng – NodeB Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Thái Vĩnh Hiển – giảngviên khoa Điện Tử Viễn Thông trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội – đã tận tìnhhướng dẫn em hoàn thành đồ án Xin cảm ơn các anh trong ban 3G đã giúp đỡ vàtạo điều kiện thuận lợi khi em nghiên cứu thực tế

Vì thời gian thực tập ngắn và kiến thức chuyên môn còn có hạn, nên đề tàicòn nhiều thiếu sót, chưa được đầy đủ và chi tiết Kính mong các thầy cô quan tâmgiúp đỡ hoàn thiện hơn đề tài của em Em xin chân thành cảm ơn

Hà Nội tháng 5 năm 2010

TÓM TẮT ĐỒ ÁNMục đích của Đồ án này là trình bày những hiểu biết về hệ thống thông tin diđộng thế hệ thứ ba – Third Generation (3G) và những kiến thức thực tế em đã tìmhiểu được về thiết bị phát sóng 3G cụ thể là NodeB Trên cơ sở đó, Đồ án sẽ triểnkhai theo các chương mục như sau:

- Phần 1: Tổng quan về 3G

 Chương 1: Quá trình phát triển lên 3G

 Chương 2: Thế nào là công nghệ 3G

 Chương 3: Các qui tắt thiết kế mạng vô tuyến 3G

- Phần 2: Trạm phát sóng 3G – NodeB

 Chương 4: Cấu trúc và chức năng các thành phần NodeB

 Chương 5: Tích hợp và sửa lỗi NodeB

Kết luận: với nhu cầu của thị trường di động hiện nay, việc nghiên cứu vàphát triển 3G là vô cùng quan trọng đối với ngành viễn thông nói riêng và nền kinh

tế nước nhà nói chung Chúng ta cần phải nắm vững cả lý thuyết và thực tế, làm cơ

sở đi lên 4G và cao hơn nữa

THESIS SUMMARYThe purpose of this project is present the understanding about ThirdGeneration (3G), and the actual knowledge that I learnt about 3G transmissiondevice – NodeB Based on this, the project will be developed follow:

- Part 1: Overview about 3G

 Chapter 1: Developing process to 3G

 Chapter 2: What is 3G

 Chapter 3: Regulations to design 3G radio network

- Part 2: 3G transmission station – NodeB

 Chapter 4: Architecture and function of NodeB’s components

 Chapter 5: Integrated process and error correction NodeB

Conclution: with the Mobile market demand today, the research anddevelopment of 3G is very important to develop the telecommunication in particularand the economy in general We need grasp both theory and actual, institute toadvance 4G and more

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 Lịch trình nghiên cứu và đưa mạng W-CDMA vào khai thác 8

Hình 1.2 Lộ trình phát triển từ CDMAOne đến CDMA2000 11

Hình 1.3 Kiến trúc đồng tồn tại GSM và UMTS (phát hành 3GR1.1) 12

Hình 1.4 Kiến trúc mạng RAN tích hợp phát hành 3GR2 (R2.1) 13

Hình 1.5 Kiến trúc RAN thống nhất của 3GR3.1 14

Hình 1.6 Quá trình phát triển thông tin di động thế hệ một đến thế hệ ba 15

Hình 1.7 Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G 16

Hình 1.8 Lịch trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP 17

Hình 1.9 Lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu trong các phát hành của 3GPP 17

Hình 2.1 Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS 26

Hình 2.2 Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) 28

Hình 2.3 Đóng bao và tháo bao cho gói IP trong quá trình truyền Tunnel 30

Hình 2.4 Thiết lập kết nối Tunnel trong chuyển mạch Tunnel 31

Hình 2.5 Kiến trúc 3G W-CDMA UMTS R3 35

Hình 2.6 Vai trò logic của SRNC và DRNC 38

Hình 2.7 Kiến trúc mạng phân bố của phát hành 3GPP R4 45

Hình 2.8 Kiến trúc mạng 3GPP R5 và R6 48

Hình 2.9 Chuyển đổi dần từ R4 sang R5 50

Hình 3.1 Lưu đồ thiết kế vùng phủ sóng W-CDMA 54

Hình 3.2 Thủ tục tính toán số lượng kênh 64

Hình 4.1 Mô hình NodeB 67

Hình 4.2 Ảnh chụp ăng ten trên cột 68

Hình 4.3 Kiến trúc phần cứng của RBS 3206 70

Hình 4.4 Các khối lắp đặt trong nhà (nguồn và MU) 71

Hình 4.5 Các khối lắp đặt ngoài trời (RRUs) 72

Hình 4.6 Kiến trúc phần cứng của MU 73

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Phân loại các dịch vụ ở 3G W-CDMA UMTS 47

Bảng 3.1 Phân vùng hình thái phủ sóng cho các tỉnh / thành phố 65

Bảng 3.2 Diện tích phủ sóng theo các hình thái môi trường 66

Bảng 3.3 Liệt kê vùng phủ liên tục được sử dụng cho thiết kế mạng 69

Bảng 3.4 Tỷ lệ sử dụng tải của cell trong thiết kế mạng 69

Bảng 3.5 Vùng phủ mong muốn được sử dụng trong thiết kế mạng 70

Bảng 3.6 Suy hao thâm nhập cho mỗi hình thái môi trường 70

Bảng 3.7 Hệ số khuyếch đại và độ cao ăng ten được lựa chọn 71

Bảng 3.8 Trích lược kết quả tính toán quỹ đường truyền cho các môi trường truyền sóng tại các tỉnh / thành phố 73

Bảng 3.9 Kết quả tính toán bán kính cell và vùng phủ của site 74

Bảng 3.10 Giả thiết về mô hình lưu lượng (traffic model) 75

Bảng 3.11 Bảng quan hệ giữa kênh RAB và các dịch vụ điển hình 76

Bảng 3.12 Các thông số cần xem xét khi tính toán số CE 77

Bảng 3.13 Thiết kế số lượng CE cho các dịch vụ 78

Bảng 3.14 Số thuê bao / NodeB và số CE yêu cầu 79

Bảng 3.15 Các chỉ số chất lượng 80

Bảng 4.1 Kích thước MU 92

Bảng 4.2 Trọng lượng 92

Bảng 4.3 Nguồn điện cung cấp 93

Bảng 4.4 Công suất tiêu thụ RBS 3418 93

Bảng 4.5 Các tần số RRU hỗ trợ 93

Bảng 4.6 Công suất của RRU 94

Bảng 4.7 Kích cỡ RRUs 94

Bảng 4.8 Kích cỡ RRUW01 95

Bảng 4.9 Trọng lượng RRUs 95

Bảng 4.10 Điều kiện vận hành bình thường của MU 96

Bảng 4.11 Điều kiện vận hành bình thường của RRUs 96

Bảng 4.12 Điều kiện vận hành bình thường của RRUW01 97

4G Fourth Generation Hệ thống thông tin di động thế

B

BICC Bearer Independent Call Control Giao thức điều khiển cuộc gọi

độc lập vật mang

BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc

C

CDMT Code Division Multiple Testbed Phòng thí nghiệm đa truy nhập

CEPT Conférence Européene de Postes et

Telécommunications

Tổ chức các nhà cung cấp dịch

vụ viễn thông châu Âu

EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị

ETSI European Telecommunications

Standards Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu

FPLMTS Future Public Land Mobile

Telecommunications System

Hệ thống thông tin di động mặtđất tương lai

FOMA Freedom of Mobile Multimedia

GERAN GSM EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến dựa

trên công nghệ EDGE của GSM

GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ cổng GPRS

GSM Global System for Mobile

communications

Hệ thống truyền thông di động toàn cầu

GMSC Gateway Mobile Switching Centre Cổng trung tâm chuyển mạch

di động

GTP GPRS Tunnel Protocol Giao thức đường hầm GPRS

H

HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú

HSPA Hight Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao

HSPDA Hight Speed Packet Downlink

Viện kỹ sư điện, điện tử iện kỹ

sư điện, điện tửIMEI International Mobile Equipment Danh tính thiết bị di động quốc

IMT-2000 International Mobile

Telecommunications for the year 2000

Hệ thống thông tin di động toàn cầu cho năm 2000

IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IPIMSI International Mobile Subsscriber

Identity

Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế

ISDN Integrated Services Digital Network Mạng dịch vụ số tích hợp

ITU International Telecommunications

MGW Media Gateway Cổng phương tiện

MSC Media Service Clients Phương tiện dịch vụ khách

MSISDN Mobile Station ISDN Số thuê bao di động có trong

danh bạ điện thoạiMAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi

trường

MBS Multistandard Base Station Trạm gốc đa tiêu chuẩn

MSS Mobile Solutions Services Các dịch vụ giải pháp di động

O

Multiple Access số trực giao

OMC-R Operation and Maintenance Center

– Radio

Trung tâm khai thác bảo dưỡngmạng vô tuyến

P

PBX Private Branch Exchange Tổng đài nội bộ

PDA Personal Digital Assistant Máy trợ lý cá nhân kỹ thuật số

PDC Personal Digital Cenllular Mạng số tổ ong tư nhân

PDP Packet Data Protocol Giao thức số liệu gói

PMR Professional Mobile Radio Mạng di động vô tuyến chuyên

dụng

PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch

công cộng

PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động công cộng mặt

đất

PUK Personal Unblocking Key Mã mở khóa người dùng

P-TMSI Packet - Temporary Mobile

Subscriber Identity

Số nhận dạng thuê bao di động tạm thời gói

Q

R

RNC Radio Network Controller Trạm điều khiển mạng vô

tuyến

RLP Radio Link Protocol Giao thức đoạn nối vô tuyến

RTP Real Time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian

thực

R-SGW Roaming Signalling Gateway Cổng báo hiệu chuyển mạng

S

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS

SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi đầu phiên

T

T-SGW Transport Signalling Gateway Cổng báo hiệu truyền tải

TDM Time Division Multiplex Đa hợp phân chia theo thời

gian

Time Division Multilpe Access Đa truy nhập phân chia theo

thời gian

TACS Total Access Communication

System

Hệ thống truyền thông truy nhập hoàn toàn

TMSI Temporary Mobile Subscriber

Identity

Số hiệu nhận dạng trạm di động tạm thời

U

UMB Ultra Mobile Broadband Di động băng thông siêu rộng

UMTS Universal Mobile

UTRA-FDD UMTS Terrestrial Radio

Access-Frequency Division Duplex

Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS-ghép kênh phân chia tần số

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt

đất UMTS

V

VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú

VSWR Voltage Standing Wave Ratio Hệ số sóng đứng

WiFi Wireless Fidelitity Không dây chất lượng cao

WiMAX Worldwide Interoperability for

Về thực tế, đồ án trình bày những hiểu biết về NodeB như là mô hình chungcủa 1 trạm NodeB, cấu trúc và chức năng các thành phần trong NodeB (trong phầnnày đặc biệt đi sâu vào loại tủ phân tán RBS 3418), quá trình tích hợp trạm và sửalỗi trong quá trình phát sóng.

Để hoàn thành các công việc trên, em đã tham khảo một số tài liệu, kết hợpvới quá trình thực tập, nghiên cứu thực tế tại các trạm phát sóng của ViettelTelecom

Song do hạn chế về mặt qui mô, đồ án chỉ bao gồm 2 phần với 5 chương:

- Phần 1: Tổng quan về 3G

 Chương 1: Quá trình phát triển lên 3G

 Chương 2: Thế nào là công nghệ 3G

 Chương 3: Các qui tắt thiết kế mạng vô tuyến 3G

- Phần 2: Trạm phát sóng 3G – NodeB

 Chương 4: Cấu trúc và chức năng các thành phần NodeB

 Chương 5: Tích hợp và sửa lỗi NodeB

Phần một TỔNG QUAN VỀ 3G

Giới thiệu chung

Sự phát triển nhanh chóng của dịch vụ số liệu đã đặt ra các yêu cầu mới đốivới công nghệ viễn thông di động Thông tin di động thế hệ 2 (2G) mặc dù sử dụngcông nghệ số nhưng là hệ thống băng hẹp và được xây dựng trên cơ chế chuyểnmạch kênh nên không thể đáp ứng được dịch vụ mới này 3G (Third Gneration) làgiai đoạn mới nhất trong sự tiến hóa của ngành viễn thông di động Hệ thống thôngtin di động thế hệ thứ nhất – The First Gerneration (1G) của điện thoại di động lànhững thiết bị analog, chỉ có khả năng truyền thoại Hệ thống thông tin di động thế

hệ thứ hai – The Second Generation (2G) gồm cả hai công năng truyền thoại và dữliệu giới hạn dựa trên kỹ thuật số Trong bối cảnh đó, Liên minh viễn thông quốc tế(ITU) đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 với têngọi IMT – 2000 IMT – 2000 đã mở rộng đáng kể khả năng cung cấp dịch vụ vàcho phép sử dụng nhiều phương tiện thông tin Mục đích của IMT – 2000 là đưa ranhiều khả năng mới nhưng cũng đồng thời đảm bảo sự phát triển liên tục của hệthống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) vào những năm 2000 3G mang lại chongười dùng những dịch vụ giá trị gia tăng cao cấp giúp chúng ta thực hiện truyềnthông thoại và dữ liệu (như e-mail và tin nhắn dạng văn bản), tải âm thanh và hìnhảnh với băng tần cao Các ứng dụng 3G thông dụng gồm hội nghị video di động,chụp và gửi ảnh kỹ thuật số nhờ điện thoại và máy ảnh, gửi, nhận e-mail và file đínhkèm dung lượng lớn, tải tệp tin video và MP3, thay cho modem để kết nối đến máytính xách tay hay PDA, và nhắn tin dạng chữ với chất lượng cao…

Chương I Quá trình phát triển lên 3G

1.1 Lịch trình nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ

thứ ba

Công trình nghiên cứu của các nước Châu Âu cho đa truy nhập phân chiatheo mã băng rộng – Wideband Code Division Muntiple Access (W-CDMA) đã bắtđầu từ các đề án phòng thí nghiệm đa truy nhập theo mã – Code Division MultipleTestbed (CDMT) và sơ đồ đa truy nhập vô tuyến tương lai – Future Radio MultipleAccess Scheme (FRAMES) từ đầu thập niên 90 Các dự án này cũng tiến hành thựcnghiệm các hệ thống W-CDMA để đánh giá chất lượng đường truyền Công táctiêu chuẩn hoá chi tiết được thực hiện ở Tổ chức chuẩn hóa các công nghệ mạngthông tin di động tế bào – Third Generation Partnership Project (3GPP) Lịch trìnhtriển khai W-CDMA được cho như hình vẽ

Hình 1.1 Lịch trình nghiên cứu và đưa mạng W-CDMA vào khai thác

Ở Châu Âu và Châu Á, hệ thống W-CDMA được đưa ra khai thác vào đầunăm 2002

Lịch trình nghiên cứu phát triển của CDMA2000/3GPP2 chia thành 2 pha:

+ Năm 1997: Xây dựng tiêu chuẩn, xây dựng cấu trúc mẫu đầu tiên hệ thống

và thiết kế các phương tiện thử nghiệm chung

+ Năm 1998: Tiếp tục xây dựng mẫu thử đầu tiên của hệ thống và cácphương tiện thử nghiệm chung

+ Năm 1999: Kiểm tra kết nối cho mô hình đầu tiên của hệ thống

bị Công nghệ truyền dẫn số liệu gói của CDMAOne sử dụng ngăn xếp giao thức sốliệu gói số tổ ong – Cellular Digital Packet Data (CDPD) phù hợp với TCP/IP

Bổ sung truyền số liệu vào mạng CDMA2000 sẽ cho phép nhà khai thácmạng tiếp tục sử dụng các phương tiện truyền dẫn, các phương tiện vô tuyến, cơ sở

hạ tầng và các thiết bị đầu cuối hiện có bằng cách nâng cấp phần mềm cho chứcnăng tương tác Nâng cấp lên IS-95B cho phép tăng tốc kênh để cung cấp tốc độ sốliệu 64 – 115 kbit/s và đồng thời cải thiện chuyển giao mềm và chuyển giao cứnggiữa các tần số Các nhà sản xuất đã công bố các khả năng số liệu gói, số liệu kênh

và fax số trên các thiết bị CDMAOne của họ

Một trong các mục tiêu quan trọng của ITU IMT – 2000 là tạo ra các tiêuchuẩn khuyến khích sử dụng một băng tần trên toàn cầu nhằm thúc đẩy ở mức độ

cao việc nhiều người thiết kế và hỗ trợ các dịch vụ cao IMT – 2000 sử dụng cácđầu cuối bỏ túi kích cỡ nhỏ, mở rộng nhiều phương tiện khai thác và triển khai cấutrúc mở cho phép đưa ra các công nghệ mới Ngoài ra các hệ thống 3G hứa hẹn đemlại các dịch vụ tiếng vô tuyến có các mức chất lượng hữu tuyến đồng thời với tốc độ

và dung lượng cần thiết để hỗ trợ đa phương tiện và các ứng dụng tốc độ cao Cácdịch vụ trên cơ sở định vị, đạo hàng, hỗ trợ cấp báo và các dịch vụ tiên tiến kháccũng sẽ được hỗ trợ

Sự phát triển của hệ thống 3G sẽ mở cánh cửa cho mạch vòng thuê bao vôtuyến đối với mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) và truy nhập mạng

số liệu công cộng, đồng thời đảm bảo điều kiện tiện lợi hơn các ứng dụng và cáctiềm năng mạng Nó cũng sẽ đảm bảo chuyển mạng toàn cầu, di động dịch vụ, IDtrên cơ sở vùng, tính cước và truy nhập thư mục toàn cầu Thậm chí có thể hy vọngcông nghệ 3G cho phép kết nối mạng vệ tinh một cách liên tục

Một trong các yêu cầu kỹ thuật của CDMA2000 là tương thích với hệ thống

cũ CDMAOne về các dịch vụ tiếng, các bộ mã hoá tiếng, các cấu trúc báo hiệu vàkhả năng bảo mật

Bằng cách chuyển từ công nghệ giao diện vô tuyến IS-95 CDMA hiện naysang IS-2000 1X của tiêu chuẩn CDMA2000, các nhà khai thác đạt được tăng dunglượng vô tuyến gấp đôi và có khả năng xử lý số liệu gói đến 144 kbit/s

Cùng sự ra đời của CDMA2000 giai đoạn một, các dịch vụ số liệu cũng sẽđược cải thiện Giai đoạn hai cũng sẽ đuợc hình thành cơ cấu điều khiển truy nhậpmôi trường – Medium Access Control (MAC) và định nghĩa giao thức đoạn nối vôtuyến – Radio Link Protocol (RLP) cho số liệu gói để hỗ trợ các tốc độ số liệu gói ítnhất là 144kbit/s

Thực hiện giai đoạn hai của CDMA2000 sẽ mang lại rất nhiều các khả năngmới và các tăng cường dịch vụ Giai đoạn hai sẽ hỗ trợ tất cả các kích cỡ kênh (6X,

cho số liệu gói, hỗ trợ đầy đủ cho dịch vụ số liệu gói đến 2Mb/s, giao thức đoạn nối

vô tuyến (RLP) hỗ trợ tất cả các tốc độ số liệu đến 2Mb/s và mô hình gọi đa phươngtiện tiên tiến

Hình 1.2 Lộ trình phát triển từ CDMAOne đến CDMA2000

Cả CDMA2000 giai đoạn một và hai đều có thể hoà trộn với CDMAOne để

sử dụng hiệu quả nhất phổ tần tuỳ theo nhu cầu của khách hàng Chẳng hạn một nhàkhai thác có nhu cầu lớn về dịch vụ số liệu tốc độ có thể chọn triển khai kết hợp giaiđoạn một CDMA2000 và CDMAOne với sử dụng nhiều kênh hơn cho CDMAOne

Ở một thị trườmg khác, người sử dụng có thể chưa cần nhanh chóng sử dụng cácdịch vụ tốc độ số liệu cao thì nhiều kênh hơn sẽ được dành cho các dịch vụ củaCDMAOne Vì các khả năng của CDMA2000 giai đoạn hai đã sẵn sàng nên nhàkhai thác có nhiều cách lựa chọn hơn trong việc sử dụng phổ tần để hỗ trợ các dịch

vụ mới

1.3 Chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTS

Trong phần này ta sẽ xét chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTS của

hãng Alcatel Alcatel dự kiến phát triển mạng truy nhập vô tuyến – Radio Access

Network (RAN) từ GSM lên 3G UMTS theo ba phát hành: 3GR1, 3GR2 và 3GR3(R – Release: phát hành) Với mỗi phát hành, các sản phẩm mới và các tính năngmới sẽ được đưa ra

1.3.1 3GR – Kiến trúc mạng UMTS chống lấn

Phát hành 3GR1 dựa trên phát hành của 3GPP vào tháng 3 và các đặc tả kỹthuật vào tháng 6 năm 2000 Phát hành đầu của 3GR1 chỉ hỗ trợ truy nhập vô tuyếnmặt đất UMTS-ghép kênh phân chia tần số - UMTS Terrestrial Radio Access-Frequency Division Duplex (UTRA-FDD) và sẽ được triển khai chống lấn lênGSM Chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTS phát hành 3GR1 được chiathành ba giai đoạn ký hiệu là R1.1, R1.2 và R1.3 Trong các phát hành này các phầncứng và các tính năng mới được đưa ra Các NodeB được gọi là trạm gốc đa tiêuchuẩn – Multistandard Base Station (MBS) Tuy nhiên MBS V1 chỉ đơn thuần làNodeB, chỉ MBS V2 mới thực sự đa tiêu chuẩn và chứa các chức năng của cảNodeB và BTS trong cùng một hộp máy Tương tự trạm điều khiển mạng vô tuyến– Radio Network Controller (RNC) V2 và trung tâm khai thác bảo dưỡng mạng vôtuyến – Operation and Maintenance Center – Radio (OMC-R) V2 được đưa ra đểphục vụ cho cả UMTS và GSM

Hình 1.3 cho thấy kiến trúc đồng tồn tại GSM và UMTS được phát triểntrong giai đoạn triển khai UMTS ban đầu (3GR1.1)

Hình 1.3 Kiến trúc đồng tồn tại GSM và UMTS (phát hành 3GR1.1)

1.3.2 3GR2 – Tích hợp các mạng UMTS và GSM

Trong giai đoạn triền khai UMTS thứ hai sự tích hợp đầu tiên giữa hai mạng

sẽ được thực hiện bằng cách đưa ra các thiết bị đa tiêu chuẩn như: NodeB kết hợpBTS (MBS V2) và RNC kết hợp BSC (RNC V2) Các chức năng khai thác và bảodưỡng mạng vô tuyến cũng có thể được thực hiện chung bởi cùng một OMC-R(V2) Hình 1.4 mô tả kiến trúc mạng RAN tích hợp của giai đoạn hai

Hình 1.4 Kiến trúc mạng RAN tích hợp phát hành 3GR2 (R2.1)

1.3.3 3GR3 – Kiến trúc RAN thống nhất

Kiến trúc RAN của phát hành này được xây dựng trên cơ sở phát hành R5 vàotháng 9 năm 2000 của 3GPP Trong phát hành này RAN chung cho cả hệ thốngUMTS và GSM Cả hệ thống viễn thông di động đa năng truy nhập vô tuyến mặtđất ghép kênh phân chia theo tần số - UMTS Terrestrial Radio Access-FrequencyDivison Duplexing (UTRA-FDD) và ghép kênh phân chia theo thời gian – UMTSTerrestrial Radio Access-Time Division Duplexing (UTRA-TDD) đều được hỗ trợ.Giao thức truyền tải được thống nhất cho GSM, E-GPRS và UMTS, ngoài ra có thểATM kết hợp IP GERAN (GSM/EDGE RAN) cũng sẽ được hỗ trợ bởi phát hànhnày của mạng Kiến trúc RAN của 3GR3 được thể hiện trên hình 1.5

Hình 1.5 Kiến trúc RAN thống nhất của 3GR3.1

1.4 Tổng kết quá trình phát triển hệ thống thông tin di động đến thế hệ

thứ ba

Trong qua trình này ta tổng kết nền tảng công nghệ chính của thông tin diđộng từ thế hệ một đến thế hệ ba và quá trình phát triển của các nền tảng này đếnnền tảng của thế hệ ba Để tiến tới thế hệ ba có thể thế hệ hai phải trải qua một giaiđoạn trung gian, giai đoạn này gọi là thế hệ 2,5

Hình 1.6 Quá trình phát triển thông tin di động thế hệ một đến thế hệ ba

1.5 Lộ trình phát triển thông tin di động lên 4G

Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G được cho trênhình 1.7 và lộ trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP được cho trên hình 1.8

Hình 1.7 Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G

AMPS: Advanced Mobile Phone System – hệ thống điện thoại di động tiên tiến

TACS: Total Access Communication System – hệ thống truyền thông truy nhập hoàn toàn

GSM: Global System for Mobile Telecommucations – hệ thống truyền thông di động toàn cầu W-CDMA: Wideband Code Division Multiple Access – đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng EVDO: Evolution Data Only – chỉ phát triển dữ liệu

IMT: International Mobile Telecommnications – truyền thông di động toàn cầu

IEEE: Institute of Electrical and Electtronics Engineers – viện kỹ sư điện, điện tử

WiFi: Wireless Fidelitity – không dây chất lượng cao

WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access – liên kết toàn cầu cho truy nhập viba LTE: Long Term Evolution – kế hoạch phát triển dài hạn

UMB: Ultra Mobile Broadband – di động băng thông siêu rộng

Hình 1.8 Lịch trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP

Hình 1.9 cho thấy lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu trong các phát hành của3GPP

Hình 1.9 Lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu trong các phát hành của 3GPP

Chương II Thế nào là công nghệ 3G

3G là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba(Third Generation – thế hệ thứ ba) Đã có rất nhiều người nhầm lẫn một cách vô ýhoặc hữu ý giữa hai khái niệm 3G và UMTS (Universal MobileTelecommunications Systems – các hệ thống viễn thông di động quốc tế)

Để hiểu thế nào là công nghệ 3G, chúng ta hãy xét qua đôi nét về lịch sử pháttriển của các hệ thống điện thoại di động Mặc dù các hệ thống thông tin di độngthử nghiệm đầu tiên đựơc sử dụng vào những năm 1930-1940 trong các sở cảnh sátHoa Kỳ nhưng các hệ thống điện thoại di động thương mại thực sự chỉ ra đời vàokhoảng cuối những năm 1970 đầu những năm 1980 Các hệ thống điện thoại thế hệđầu sử dụng công nghệ tương tự và người ta gọi các hệ thống điện thoại kể trên làcác hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất – The First Generation (1G)

Khi số lượng các thuê bao trong mạng tăng lên, người ta thấy cần phải cóbiện pháp nâng cao dung lượng của mạng, chất lượng các cuộc đàm thoại cũng nhưcung cấp thêm một số dịch vụ bổ sung cho mạng Để giải quyết vấn đề này người ta

đã nghĩ đến việc số hoá các hệ thống điện thoại di động, và điều này dẫn tới sự rađời của các hệ thống điện thoại di động thế hệ 2 – Second Generation (2G)

Ở châu Âu, vào năm 1982 tổ chức các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông châu

Âu – Conférence Européene de Postes et Telécommunications (CEPT) đã thốngnhất thành lập một nhóm nghiên cứu đặc biệt gọi là nhóm đặc trách di dộng –Groupe Spéciale Mobile (GSM) có nhiệm vụ xây dựng bộ các chỉ tiêu kỹ thuật chomạng điện thoại di động toàn châu Âu hoạt động ở dải tần 900 MHz Nhóm nghiêncứu đã xem xét nhiều giải pháp khác nhau và cuối cùng đi đến thống nhất sử dụng

kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã băng hẹp (Narrow Band TDMA) Năm

1988 phiên bản dự thảo đầu tiên của GSM đã được hoàn thành và hệ thống GSMđầu tiên được triển khai vào khoảng năm 1991 Kể từ khi ra đời, các hệ thống thôngtin di động GSM đã phát triển với một tốc độ hết sức nhanh chóng, có mặt ở 140quốc gia và có số thuê bao lên tới gần 1 tỷ Lúc này thuật ngữ GSM có một ý nghĩamới đó là hệ thống thông tin di động toàn cầu (Global System Mobile) Cũng trongthời gian kể trên, ở Mỹ các hệ thống điện thoại tương tự thế hệ thứ nhất, hệ thống

điện thoại di động tiên tiến – Advanced Mobile Phone System (AMPS) được pháttriển thành các hệ thống điện thoại di động số thế hệ hai tuân thủ tiêu chuẩn củahiệp hội viễn thông Mỹ IS-136 Khi công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã –CDMA (Code Division Multiple Access) – IS-95 ra đời, các nhà cung cấp dịch vụđiện thoại di động ở Mỹ cung cấp dịch vụ chế độ song song, cho phép thuê bao cóthể truy cập vào cả hai mạng IS-136 và IS-95.

Do nhận thức rõ về tầm quan trọng của các hệ thống thông tin di động mà ởChâu Âu, ngay khi quá trình tiêu chuẩn hoá GSM chưa kết thúc người ta đã tiếnhành dự án nghiên cứu RACE 1043 với mục đích chính là xác định các dịch vụ vàcông nghệ cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba cho năm 2000 Hệ thống 3Gcủa châu Âu được gọi là hệ thống viễn thông di động đa năng – Universal MobileTelecommunications System (UMTS) Những người thực hiện dự án mong muốnrằng hệ thống UMTS trong tương lai sẽ được phát triển từ các hệ thống GSM hiệntại Ngoài ra người ta còn có một mong muốn rất lớn là hệ thống UMTS sẽ có khảnăng kết hợp nhiều mạng khác nhau như mạng di động vô tuyến chuyên dụng –Professional Mobile Radio (PMR), các dịch vụ giải pháp di động – MobileSolutions Services (MSS), mạng vô tuyến cục bộ - Wireless Local Area Network(WLAN)… thành một mạng thống nhất có khả năng hỗ trợ các dịch vụ số liệu tốc

độ cao và quan trọng hơn đây sẽ là một mạng hướng dịch vụ

Song song với châu Âu, Liên minh Viễn thông Quốc tế – InternationalTelecommunications Union (ITU) cũng đã thành lập một nhóm nghiên cứu đểnghiên cứu về các hệ thống thông tin di động thế hệ ba, nhóm nghiên cứu TG8/1.Nhóm nghiên cứu đặt tên cho hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba của mình là

Hệ thống thông tin di động mặt đất tương lai – Future Public Land MobileTelecommunications System (FPLMTS) Sau này, nhóm nghiên cứu đổi tên hệthống thông tin di động của mình thành Hệ thống thông tin di động toàn cầu chonăm 2000 – International Mobile Telecommunications for the year 2000 (IMT-

thống IMT-2000 Tuy nhiên vấn đề không phải đơn giản như vậy, đã có tới 16 đềxuất cho hệ thống thông tin di động IMT-2000 (bao gồm 10 đề xuất cho các hệthống mặt đất và 6 đề xuất cho các hệ thống vệ tinh).

2.1 Các tiêu chuẩn công nghệ của hệ thống thông tin thế hệ thứ 3

Các hệ thống thông tin di động thứ hai gồm: GSM, IS – 136, IS – 95 CDMA

và mạng số tổ ong tư nhân – Personal Digital Cenllular (PDC) Trong quá trình thiết

kế các hệ thống thông tin di động thế hệ ba, các hệ thống thế hệ hai đã được các cơquan tiêu chuẩn hoá của từng vùng xem xét để đưa ra các đề xuất tương thích.Khuyến nghị ITU-R M.1457 đưa ra 6 tiêu chuẩn công nghệ cho giao diện truy nhập

vô tuyến của thành phần mặt đất của các hệ thống IMT-2000 (tên gọi mạng 3G củaITU), bao gồm:

- IMT-2000 CDMA trải phổ trực tiếp (Direct Spread), thường được biết dướitên W-CDMA

- IMT-2000 CDMA đa sóng mang (Multi-Carrier), đây là phiên bản 3G của

hệ thống IS-95 (hiện nay gọi là CDMAOne, phiên bản nổi bật nhất là IMT-2000 1xEV-DO)

- IMT-2000 CDMA ghép kênh phân chia theo thời gian – Time DivisionDuplex (TDD)

- IMT-2000 TDMA một sóng mang (Single-Carrier), các hệ thống thuộcnhóm này được phát triển từ các hệ thống GSM hiện có lên GSM 2+, được gọi làEDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution – tốc độ dữ liệu được tăng cườngcho sự phát triển hệ thống GSM)

- IMT-2000 FDMA/TDMA (thời gian tần số), đây là hệ thống các thiết bịkéo dài thuê bao số ở châu Âu

- IMT-2000 OFDMA TDD WMAN (thường được biết dưới tên WiMAX diđộng)

Mỗi tiêu chuẩn trong sáu tiêu chuẩn công nghệ nêu trên đều được các công

ty lớn và một số quốc gia có nền công nghiệp điện tử, viễn thông phát triển ủng hộ

và ra sức vận động Các tiêu chuẩn này cạnh tranh gay gắt với nhau trong việcchiếm lĩnh thị trường thông tin di động Trong đó chỉ có 3 công nghệ được biết đếnnhiều nhất và phát triển thành công là W-CDMA, CDMA 2000 1x EV-DO vàWiMAX di động.

2.1.1 IMT-2000 CDMA Direct Speed

Công nghệ IMT-2000 CDMA Direct Spread được biết đến nhiều hơn dướitên gọi thương mại là W-CDMA, được chuẩn hoá bởi 3GPP Dựa trên công ghệ W-CDMA hiện có hai loại hệ thống là tự do truy nhập đa phương tiện – Freedom ofMobile Multimedia Access (FOMA), do NTT DoCoMo triển khai ở Nhật, vàUMTS (được triển khai đầu tiên ở Châu Âu, sau đó phát triển ra toàn thế giới).UMTS là sự phát triển lên 3G của họ công nghệ GSM (GSM, GPRS & EDGE), làcông nghệ duy nhất được các nước châu Âu công nhận cho mạng 3G GSM vàUMTS cũng là dòng công nghệ chiếm thị phần lớn nhất trên thị trường thông tin diđộng ngày nay

Một số đặc điểm chủ yếu của công nghệ W-CDMA bao gồm: mỗi kênh vôtuyến có độ rộng 5 MHz, tương thích ngược với GSM, chip rate 3,84 Mbps, hỗ trợhoạt động không đồng bộ giữa các tế bào (cell), truyền nhận đa mã, hỗ trợ điềuchỉnh công suất dựa trên tỷ số tín hiệu / tạp âm, có thể áp dụng kỹ thuật ăng tenthông minh để tăng dung lượng mạng và vùng phủ sóng (truy nhập gói tốc độ cao –Hight Speed Packet Access – HSPA), hỗ trợ nhiều kiểu chuyển giao giữa các tếbào, bao gồm chuyển giao mềm – soft-handoff, chuyển giao mềm hơn – softer-handoff và chuyển giao cứng – hard-handoff

UMTS cho phép tốc độ đường xuống là 0,384 Mbps và với phiên bản nângcấp lên HSPA Release 6 hiện nay, tốc độ lên tới 14 Mbps (đường xuống) và 1,4Mbps (đường lên) Phiên bản HSPA Release 8 ra mắt vào năm 2009 (thêm tínhnăng MIMO – Multiple Input and Multiple Output – đa cổng vào và đa cổng ra) thì

UMTS và đi vào vùng phủ sóng GSM thì cuộc gọi của thuê bao đó được tự độngchuyển giao cho mạng GSM.

Đặc biệt, trong băng tần 1900-2200 MHz thì W-CDMA là công nghệ duynhất hiện nay đã có thiết bị sẵn sàng, được nhiều nhà cung cấp thiết bị sản xuất và

có thể cung cấp ngay khi có đơn đặt hàng Mặt khác, do quy mô thị trường lớn và làcông nghệ đã “trưởng thành” nên W-CDMA cũng là một trong những công nghệ cóchi phí đầu tư thấp nhất, đem lại hiệu quả cao nhất

Tuy nhiên UMTS cũng có một số nhược điểm Chuyển giao cuộc gọi mớichỉ thực hiện được theo chiều từ UMTS sang GSM mà chưa thực hiện được theochiều ngược lại Tần số cao hơn mạng GSM900 nên số lượng trạm BTS dày đặchơn do đó thời gian xây dựng mạng lâu hơn và chi phí cao hơn mạng GSM Đểcung cấp được dịch vụ video theo yêu cầu – Video-on-demand (VOD), các trạmgốc phải đặt cách nhau khoảng 1-1,5km, điều đó có thể thực hiện được ở khu vực

đô thị nhưng sẽ là không kinh tế ở khu vực nông thôn

2.1.2 IMT-2000 CDMA Multi – Carrier

IMT-2000 CDMA Multi-Carrier còn được gọi là IMT-MC hay CDMA2000

là công nghệ phát triển lên 3G từ họ CDMAOne (IS-95) bởi 3GPP2 Đây là côngnghệ cạnh tranh trực tiếp với công nghệ W-CDMA trên thị trường thông tin diđộng

CDMA2000 có các phiên bản CDMA2000-1x hay 1xRTT ( với 1x là sốlượng cặp kênh vô tuyến còn RTT là Radio Transmission Technology – công nghệtruyền dẫn vô tuyến), CDMA2000-3x, CDMA2000 EV-DO, CDMA2000 EV-DV.CDMA2000 sử dụng các cặp sóng mang có độ rộng kênh 1,25 MHz Phiên bản đầutiên CDMA2000 1x (hay IS-2000) sử dụng 1 cặp kênh vô tuyến 1,25 MHz đểchuyển tải 128 kênh lưu lượng, cung cấp tốc độ downlink 144 kB/s Mặc dùCDMA2000 1x được công nhận là 3G nhưng nhiều người coi nó là đại diện củamạng 2,5G

CDMA2000 và CDMA2000 EV-DV sử dụng 3 cặp kênh 1,25 MHz để tăngtốc độ CDMA2000 EV-DV có tốc độ đường xuống lên đến 3,1 Mbps và đường lên

là 1,8 Mbps Tuy nhiên cả hai phiên bản này đều không còn được tiếp tục nghiêncứu, phát triển để thương mại hoá do các nhà khai thác CDMA2000 lớn nhất (nhưSprint Nextel và Verizon Wireless) đều đã lựa chọn phiên bản EV-DO Hiện naychưa có mạng thương mại nào triển khai hai phiên bản này.

CDMA2000 EV-DO lại có nhiều phiên bản khác nhau: Rev.0, Rev.A,Rev.B, Rev.C Tiêu chuẩn CDMA2000 EV-DO phiên bản đầu tiên được gọi làRevision 0 có tốc độ đường xuống lên đến 2,4 Mbps và đường lên là 153 kbps.CDMA2000 Rev.A có tốc độ lên đến 3,1 Mbps đường xuống và 1,8 Mbps đườnglên Rev.B hỗ trợ tốc độ đường lên lên đến 14,7 Mbps (3 kênh sóng mang) Đếngiữa năm 2009 Rev.C hay còn gọi là UMB ra đời (sử dụng MIMO và OFDMA -Orthogonal Frequency-Division Multiple Access – đa truy nhập phân chia theo tần

số trực giao) sẽ hỗ trợ tốc độ đường xuống lên đến 275 Mbps và đường lên lên đến

75 Mbps Tốc độ này cho phép người ta coi UMB là công nghệ của mạng 4G, sánhngang với LTE của dòng công nghệ HSPA/W-CDMA Cũng giống như HSPDA,các modem từ Rev.A trở lên của CDMA2000 sử dụng chipset của Qualcomm cũng

có khả năng xử lý đồng thời cuộc gọi thoại bằng chuyển mạch kênh và truy cập dữliệu bằng chuyển mạch gói

Hiện nay thiết bị CDMA2000 ở băng tần 1900-2200 MHz trên thế giới mớichỉ có 1 nhà khai thác duy nhất là KDDI của Nhật Bản triển khai Thiết bị cho mạngnày được KDDI đặt hàng riêng của Toshiba nên không phổ biến trên thị trường.Thiết bị CDMA2000 trong băng 1900-2200 MHz có thể sẽ chỉ có sau khi Rev.C(hay UMB) được thương mại hoá vào cuối năm 2009, đầu năm 2010

Tuy nhiên thị trường cho công nghệ CDMA2000 vốn đã nhỏ hơnGSM/UMTS nay lại đang suy giảm Tại một số nước, các nhà khai thácCDMA2000 cũng đang chuyển hướng sang HSPA Tại Hàn Quốc, KTF và SKTelecom đã tuyên bố ngừng đầu tư vào mạng CDMA2000 và bắt đầu từ đầu chuyển

khỏi việc nghiên cứu phát triển CDMA và chỉ tiếp tục kinh doanh các sản phẩmCDMA ở một số thị trường trọng điểm.

2.1.3 IMT – 2000 CDMA TDD

Họ công nghệ CDMA TDD bao gồm đa truy nhập phân chia theo mã phụthuộc thời gian – Time Division-Code Division Nultiple Access (TD-CDMA) và đatruy nhập phân chia theo mã đồng bộ thời gian – Time Division Synchronous CodeDivision Multiple Access (TD-SCDMA) Công nghệ TD-SCDMA do chính phủTrung Quốc chỉ đạo Học viện Công nghệ Viễn thông Trung Quốc và Công tyDatang nghiên cứu, phát triển với mục tiêu “không lệ thuộc vào công nghệ PhươngTây” nhằm tránh phải trả một khoản phí bản quyền không nhỏ cho các sáng chế củacác công ty Âu-Mỹ đồng thời thúc đẩy ngành công nghiệp điện tử-viễn thông TrungQuốc phát triển Công nghệ TD-SCDMA còn đang được nghiên cứu phát triển vàchưa có nước nào ngoài Trung Quốc dự định triển khai

TD-CDMA hay còn gọi là UMTS-TDD sử dụng chung một kênh vô tuyến 5MHz cho cả đường lên và đường xuống Mỗi khung thời gian rộng 10ms chia thành

15 khe thời gian Các khe thời gian được phân bổ cho đường lên và đường xuốngtheo một tỷ lệ cố định Công nghệ truy cập CDMA được sử dụng trong mỗi khe thờigian để ghép kênh các dòng dữ liệu từ các máy phát khác nhau

Công nghệ TD-CDMA chủ yếu được sử dụng để truy cập dữ liệu internetbăng thông rộng chứ không dành cho thoại Nó chủ yếu được dùng cho các pico-cell và micro-cell có nhu cầu dữ liệu lớn Hiện nay đã có khoảng 20 nước triển khaiTD-CDMA ở các thành phố lớn Tuy nhiên công nghệ này chưa thực sự chín muồi

và quy mô thị trường cũng như số lượng các nhà cung cấp thiết bị còn nhiều hạnchế

2.1.4 IMT-2000 TDMA Single – Carrier

Công nghệ TDMA Single-Carrier còn được gọi là WUC-136, được phát triển

từ tiêu chuẩn IS-136 TDMA Nó sử dụng các kênh có độ rộng 30 KHz, 200 KHz và1,6 MHz Công nghệ này vẫn còn đang ở giai đoạn nghiên cứu phát triển, chưa có

hệ thống nào được triển khai thương mại, do đó cũng ít có khả năng chiếm lĩnh thịtrường.

2.1.5 IMT-2000 FDMA/TDMA

Công nghệ này còn có tên gọi là truyền thông không dây kĩ thuật số tăngcường – Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) Nó được Việntiêu chuẩn viễn thông châu Âu – European Telecommunications Standards Institute(ETSI) phát triển và được triển khai ở một số nước châu Âu, châu Á và châu Mỹcho các hệ thống điện thoại không dây tổng đài nội bộ – Private Branch Exchange(PBX) và điện thoại vô tuyến nội thị công cộng Do có công suất nhỏ, vùng phủsóng hẹp (công suất cực đại là 0,25W) nên công nghệ này không thích hợp cho việcphủ sóng toàn quốc đến các vùng nông thôn

2.1.6 IMT-2000 OFDMA TDD WMAN

Công nghệ này dựa trên tiêu chuẩn 802.16e-2005 hay còn gọi là Wimax diđộng Nó được Viện kỹ sư điện và điện tử - Institute of Electrical and ElectronicsEngineers (IEEE) phát triển và đang được thử nghiệm triển khai ở một số nước.Mobile Wimax có một số đặc điểm cơ bản như sau: Thiết kế mạng dựa trên cấu trúctoàn IP (All-IP), kênh vô tuyến có độ rộng 3,5, 5, 7, 10, 20 MHz, song công phânchia theo thời gian, sử dụng điều chế OFDMA, tần số 2,3, 2,5, 3,5 GHz, từ CW2(2008) trở lên hỗ trợ ăngten thông minh (MIMO), tốc độ đường xuống (CW2) là37,4 Mbps, đường lên là10 Mbps

Công nghệ Wimax đang được khá nhiều các công ty tham gia phát triển, đặcbiệt là các công ty đang chiếm thị phần khiêm tốn trong môi trường thông tin diđộng như Nortel hay Motorola Wimax là công nghệ có tiềm năng cạnh tranh caotrong việc cung cấp dịch vụ truy cập không dây băng rộng

Tuy nhiên Mobile Wimax cũng có một số nhược điểm Băng tần cho Mobile

cấp dịch vụ dữ liệu băng rộng không dây nên chi phí để cung cấp dịch vụ thoại quamạng Wimax di động là khá tốn kém trong khi nhu cầu chủ yếu của người tiêu dùnghiện nay vẫn là thoại (chiếm khoảng 80-90% lưu lượng toàn mạng), số lượng người

sử dụng laptop và máy kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân – Personal Digital Assistant(PDA) vẫn còn khá ít

Quan trọng hơn cả là công nghệ Wimax không có mặt ở băng tần 1900-2200MHz đã được cấp phép ở Việt Nam

2.2 Mô hình kiến trúc chung của các hệ thống thông tin di động 3G

2.2.1 Mô hình kiến trúc chung

Mạng thông tin di động (TTDĐ) 3G lúc đầu sẽ là mạng kết hợp giữa cácvùng chuyển mạch gói – Packet Switch (PS) và chuyển mạch kênh – Circuit Switch(CS) để truyền số liệu gói và tiếng Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyểnmạch sử dụng công nghệ chế độ truyền tải bất đồng bộ – Asynchronous TransferMode (ATM) Trên đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dầnđược thay thế bằng chuyển mạch gói Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực(như tiếng và video) cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một môi trường IP bằngcác chuyển mạch gói Hình 2.1 dưới đây cho thấy thí dụ về một kiến trúc tổng quátcủa TTDĐ 3G kết hợp cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói trong mạng lõi –Core Network (CN)

Hình 2.10 Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS

RAN: Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến

BTS: Base Transceiver Station: trạm thu phát gốc

BSC: Base Station Controller: bộ điều khiển trạm gốc

RNC: Rado Network Controller: bộ điều khiển trạm gốc

CS: Circuit Switch: chuyển mạch kênh

PS: Packet Switch: chuyển mạch gói

SMS: Short Message Servive: dịch vụ nhắn tin

Server: máy chủ

PSTN: Public Switched Telephone Network: mạng điện thoại chuyển mạch công cộng

PLMN: Public Land Mobile Network: mạng di động công cộng mặt đất

2.2.2 Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói

3G cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh như tiếng, video và các dịch vụchuyển mạch gói chủ yếu để truy nhập internet

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

gọi Liên tục vì nó được cung cấp liên tục một tài nguyên nhất định (băng thông haydung lượng và công suất) trong suốt thời gian cuộc gọi Dành riêng vì kết nối này

và tài nguyên chỉ dành riêng cho cuộc gọi này Thiết bị chuyển mạch sử dụng chochuyển mạch kênh trong các tổng đài của hệ thống thông tin di động 2G thực hiệntrên cơ sở ghép kênh theo thời gian trong đó mỗi kênh có tốc độ 64 Kbps và vì thếphù hợp cho việc truyền các ứng dụng làm việc tại tốc độ cố định 64 Kbps (chẳnghạn tiếng được mã hoá PCM – Pulse Code Modulation – điều xung mã)

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

chia số liệu của một kết nối thành các gói có độ dài nhất định và chuyển mạch cácgói này theo thông tin về nơi nhận được gắn với từng gói và ở chuyển mạch gói tàinguyên mạng chỉ bị chiếm dụng khi có gói cần truyền Chuyển mạch gói cho phépnhóm tất cả các số liệu của nhiều kết nối khác nhau phụ thuộc vào nội dung, kiểuhay cấu trúc số liệu thành các gói có kích thước phù hợp và truyền chúng trên mộtkênh chia sẻ Việc nhóm các số liệu cần truyền được thực hiện bằng ghép kênhthống kê với ấn định tài nguyên động Các công nghệ sử dụng cho chuyển mạch gói

có thể là chuyển tiếp khung – Frame Relay (FR), chế độ truyền tải bất đồng bộATM hoặc IP (Internet Protocol – giao thức mạng)

Hình 2.2 cho thấy cấu trúc của chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói