quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động

Thông tin di ñộng thế hệ hai mặc dù sử dụng công nghệ số nhưng vì là hệ thống băng hẹp và ñược xây dựng dựa trên cơ chế chuyển mạch kênh nên không ñáp ứng ñược nhu cầu của các dịch vụ mớ

K IL

M

MỤC LỤC

A Phân công công việc 2

I Yêu cầu ñặt ra 2

II Quá trình thực hiện 2

B Tìm hiểu về CDMA2000 2

I Tổng quan về quá trình phát triển của hệ thống thông tin di ñộng2 1 Công nghệ tương tự OG và 1G 3

2 Công nghệ số 2G và 3G 4

II Tổng quan về mạng thông tin di ñộng 3G 6

1 Giới thiệu 6

2 Một số yêu cầu của mạng thông tin di ñộng 3G 6

III Lộ trình phát triển lên CDMA2000 từ CDMAONE 7

1 Các giai ñoạn phát triển 7

2 1xEV: 1xEV – DO và 1xEV – DV 7

IV Công nghệ CDMA2000 9

1 Giới thiệu về mạng thông tin di ñộng CDMA2000 9

2 Tính năng 10

3 Kiến trúc mạng thông tin di ñộng CDMA2000 12

4 Các lớp chính trong CDMA2000 16

5 Hoạt ñộng của hệ thống thông tin di ñộng CDMA2000 46

6 Điều khiển công suất 52

7 Chuyển giao ( Handoff ) 60

V Hướng phát triển hệ thống thông tin di ñộng sau 3G 68

1 HSPDA ( 3.5G ) 68

2 4G ( fourth generation ) 69

C Kết luận 73

I Những kết luận về mạng thông tin di ñộng 73

II Những việc thực hiện ñược 73

III Những việc chưa hoàn thành 73

Tìm hiểu, giới thiệu về hệ thống thông tin di ñộng

Tìm hiểu cấu trúc hệ thống thông tin di ñộng

Tìm hiểu về CDMA2000

II Quá trình thực hiện

Trong quá trình thực hiện ñề tài, nhóm thực hiện ñã làm quen, tìm hiểu và nắm

bắt ñược khái niệm về các thuật ngữ chuyên ngành hệ thống truyền thông

Nhóm cũng ñã ñi sâu vào tìm hiểu lịch sử phát triển của mạng thông tin di ñộng

cũng như một số kiến trúc của mạng thông tin di ñộng

Tìm hiểu sâu vào kiến trúc hệ thống CDMA2000 cũng như cách thức hoạt ñộng

của mạng CDMA2000

Bảng phân công công việc

Tìm hiểu lịch sử phát triển, cấu trúc hệ thống thông tin

di ñộng

Tất cả các thành viên trong nhóm Thực hiện phần cấu trúc Layer Nguyễn Kim Long

Thực hiện phần chuyển giao Nguyễn Văn Liêm

Thực hiền phần hoạt ñộng thu phát tín hiệu Thái Hoàng Hữu Nghị

Thực hiện phần ñiều khiển công suất Nguyễn Thành Phương

Thực hiện phần hướng phát triển Huỳnh Văn Tưng

I Tổng quan về quá trình phát triển của hệ thống thông tin di

ñộng

Có hai thế hệ trong các công nghệ di ñộng ñược coi là tương tự Các công nghệ này ñược

gọi là 0G và 1G 1G là công nghệ di ñộng tổ ong (cellular) ñầu tiên, còn 0G là công nghệ di ñộng

tiền tổ ong (pre – cellular) Các thiết bị ñầu cuối sử dụng trong 0G khó có thể gọi là thiết bị di

ñộng Các mẫu mã ñầu tiên rất lớn và thường ñược gắn vào xe ô tô Sau ñó, các thiết bị cầm tay

ra ñời, nhưng 0G bị thay thế bởi thế hệ kế tiếp, 1G

Khía cạnh chủ yếu phân biệt giữa 0G và 1G là công nghệ 1G sử dụng mạng tổ ong

(cellullar network) Một mạng tổ ong là một mạng tạo nên bởi một số các cell Mỗi cell này ñược

phục vụ bởi một máy phát cố ñịnh, thường gọi là trạm gốc Trên thực tế, cũng có một vài ví dụ về

việc sử dụng mạng tổ ong trong 0G, nhưng ñiều làm nên sự khác biệt giữa 1G và 0G là 1G hỗ trợ

việc kết nối liền mạch khi di chuyển từ cell này sang cell khác Điều này có nghĩa là, khi người

dùng ra khỏi tầm hoạt ñộng của một trạm gốc trong khi ñang thực hiện cuộc gọi, nếu sử dụng

công nghệ 0G thì người dùng sẽ bị ngắt kết nối, trong khi sử dụng công nghệ 1G người dùng sẽ

không nhận thấy sự ngắt quãng nào Một khía cạnh khác phân biệt 0G và 1G là các công nghệ 0G

thường là bán song công (có nghĩa là việc thu và phát âm thanh không xảy ra ñồng thời)

Vào những năm 1970, các mạng sử dụng công nghệ 0G bị quá tải nghiêm trọng Một

chuẩn tương tự khác ñược giới thiệu, ñó là 1G Giống như 0G, 1G sử dụng băng tần vô tuyến

UHF Việc truyền âm thanh ñược thực hiện mà không có sự mã hóa trên giao diện vô tuyến Điều

này có nghĩa là bất cứ ai có một máy quét ñơn giản cũng có thể nghe ñược các cuộc ñiện ñàm

Các cố gắng của nhà chức trách nhằm ngăn chặn việc xâm nhập bất hợp pháp này ñều không giải

quyết ñược vấn ñề Bên cạnh việc bảo vệ thông tin cá nhân, nhược ñiểm này của hệ thống còn

ñưa ñến một vấn ñề khác Bởi vì dữ liệu truyền ñược gửi ñi mà không mã hóa, các kỹ thuật bảo

mật còn thô sơ dễ dàng lộ ra cho các hacker

Hầu hết các công nghệ 1G chỉ có một dạng bảo mật, một thủ tục nhận thực hết sức thô sơ

Thủ tục này bao gồm việc xác nhận hai số: số nhận dạng di ñộng MIN và số thuê bao ñiện tử

ESN Quá trình xác nhận này diễn ra khi một thiết bị di ñộng bắt ñầu liên lạc với hệ thống Đầu

tiên, sổ ñen (blacklist) sẽ ñược kiểm tra xem thiết bị di ñộng này có bị khóa hay không Tiếp

theo, một bản tin ñược gửi tới HLR ñể thông qua sự kết hợp của MIN và ESN Cả hai số này

ñược truyền không mã hóa qua giao diện vô tuyến Hacker có thể nghe trộm và có thể sử dụng

các số này ñể tạo ra các bản sao bất hợp pháp mà với chúng, các hacker có thể nhận thực thành

công dưới dạng một thuê bao khác Vấn ñề càng trở nên trầm trọng khi nhiều nhà cung cấp thậm

chí không thực hiện việc nhận thực trên các máy di ñộng do việc thiếu hụt sự chuẩn hóa và các lý

do về hiệu suất Điều này gây nên việc sử dụng trái phép vô cùng lớn trong các mạng di ñộng

2.1 2G ( second generation )

Mốc ñánh dấu quan trọng trong quá trình phát triển của các công nghệ di ñộng là sự ra ñời

của xử lý tín hiệu số DSP Nhờ có DSP, chất lượng thoại ñược cải tiến ñáng kể vì thông tin số

không bị ảnh hưởng bởi méo Thêm vào ñó, dải phổ có thể ñược sử dụng một cách hiệu quả hơn

hẳn nhờ có các kỹ thuật hợp kênh Bởi vì các kỹ thuật tương tự sử dụng FDMA, chỉ có một người

dùng có thể sử dụng một tần số xác ñịnh tại bất kỳ thời gian nào trong một cell Với công nghệ

2G, vấn ñề này ñược giải quyết bằng cách sử dụng TDMA và CDMA Các kỹ thuật này cho phép

nhiều người dùng chia sẻ cùng một tần số

Cấu trúc bảo mật cũng có những bước cải tiến ñáng kể Có hai chuẩn chính trong 2G: GSM

và cdmaOne Cả hai chuẩn này ñều sử dụng kỹ thuật ñòi hỏi – ñáp ứng (challenge – response) ñể

nhận diện người dùng Khi thực hiện cuộc gọi, thiết bị di ñộng cần tính toán một ñáp ứng cho ñòi

hỏi (dưới dạng một số ngẫu nhiên) ñược gửi bởi mạng Đáp ứng này ñược tính toán sử dụng một

khóa bí mật duy nhất ñược lưu trên thiết bị di ñộng ñó Đáp ứng này sau ñó có thể ñược xác nhận

bởi mạng, vì nó cũng lưu trữ khóa bí mật trùng với khóa lưu tại thiết bị di ñộng của người dùng

Khóa này sau ñó có thể sử dụng ñể thiết lập việc mã hóa trên ñường truyền qua giao diện vô

tuyến

Nhìn lại những vấn ñề ñối với thế hệ tương tự, có thể kết luận rằng ít nhất về mặt lý thuyết

những vấn ñề này ñã ñược giải quyết Việc truyền dẫn ñã ñược mã hóa ñể bảo vệ thông tin cá

nhân người dùng và sự tin cậy, một phương pháp nhận thực tốt hơn ñược sử dụng Trên thực tế,

lại có một số vấn ñề nảy sinh Đầu tiên, các chuẩn này có thể tin cậy ñược, về một mặt nào ñó,

dựa trên sự khó hiểu của các thuật toán của nó Theo thời gian, bí mật về các thuật toán này rò rỉ,

có thể dễ dàng chứng minh rằng các thuật toán này trở nên yếu ớt Thứ hai, các chuẩn này có

nhiều khuyết ñiểm về mặt giao thức có thể sử dụng ñể nhận thực bất hợp pháp một máy di ñộng

lậu Một nhược ñiểm nữa là việc thiếu hụt trong bảo vệ sự toàn vẹn Khi một thiết bị di ñộng

ñược nhận thực, nhưng không phải trong mạng, một trạm gốc giả có thể sử dụng ñể nhận việc

nhận thực dữ liệu từ một thuê bao không rõ nguồn gốc

2.2 3G ( third generation )

Thông tin di ñộng thế hệ hai mặc dù sử dụng công nghệ số nhưng vì là hệ thống băng hẹp

và ñược xây dựng dựa trên cơ chế chuyển mạch kênh nên không ñáp ứng ñược nhu cầu của các

dịch vụ mới, thêm vào ñó là có quá nhiều tiêu chuẩn khác nhau, làm cho việc di chuyển của thuê

bao giữa các quốc gia này với các quốc gia khác gặp nhiều khó khăn Chính vì lẽ ñó mà các tổ

chức viễn thông trên thế giới thấy cần thiết phải tập hợp lại và ñề ra phương án phải có một tiêu

chuẩn thống nhất chung ñể các hệ thống viễn thông di ñộng tương lai vừa ñáp ứng ñược các yêu

cầu của thời ñại mới, vừa mang tính thống nhất chung cho các hệ thống Kết quả là IMT – 2000

do ITU – R xây dựng ñã ra ñời nhằm ñáp ứng các yêu cầu ñó IMT – 2000 mở rộng ñáng kể khả

năng cung cấp dịch vụ và cho phép nhiều phương tiện thông tin có thể cùng hoạt ñộng, từ các

phương tiện truyền thống cho ñến các phương tiện hiện ñại và các phương tiện truyền thông ñã

có trong tương lai Vào năm 1999, ITU thông qua năm giao diện vô tuyến sử dụng IMT – 2000

Đó là các giao diện:

IMT – DS (Direct Spead) – Trải phổ trực tiếp: còn ñược biết ñến với tên

WCDMA hay UTRA – FDD và ñược sử dụng trong UMTS

IMT – MC (Multi Carrier) – Đa sóng mang: còn ñược gọi là CDMA2000

IMT – TD (Time Division) – Phân chia theo thời gian: bao gồm TD – CDMA

và TD – SCDMA, cả hai ñều ñược chuẩn hóa ñể sử dụng trong UMTS

IMT – SC (Single Carrier) – Đơn sóng mang: còn ñược gọi là UWC – 136

hoặc EDGE

IMT – FT (Frequency Time): còn ñược gọi là DECT

Trong năm giao diện này, IMT – DS (hay UMTS) và IMT – MC (hay CDMA2000) ñược

coi là hai chuẩn chính UMTS ñược phát triển ở châu Âu và là thế hệ sau của GSM CDMA2000

là thế hệ sau của cdmaOne và ñược phát triển ở Mỹ

Hình 1: Quá trình phát triển từ công nghệ 2G lên 3G

II Tổng quan về mạng thông tin di ñộng 3G

3G là thuật ngữ dùng ñể chỉ các hệ thống thông tin di ñộng thế hệ thứ 3 (Third

Generation)

3G (third generation technology) là tiêu chuẩn truyền thông di ñộng băng thông rộng

thế hệ thứ 3 tuân thủ theo các chỉ ñịnh trong IMT-2000 của ITU (Tổ chức viễn thông thế giới)

Chuẩn 3G cho phép truyền không dây dữ liệu thoại và phi thoại (gửi email, hình ảnh, video )

2 Một số yêu cầu của mạng thông tin di ñộng 3G

Hệ thống thông tin di ñộng ba xây dựng trên tiêu chuẩn IMT-2000 Với các tiêu chuẩn

sau:

Sử dụng dải tần quy ñịnh Quốc Tế:

♦ Đường lên : 1885 – 2025 MHZ

♦ Đường xuống :2110 – 2200 MHZ

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

♦ Tích hợp các mạng thông tin vô tuyến và hữu tuyến

♦ Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông

Sử dụng ñược trong các môi trường khác nhau :

♦ Công sở , ngoài ñường , vệ tinh …

Có thể hỗ trợ ñược các dịch vụ khác:

♦ Môi trường ảo

III Lộ trình phát triển lên CDMA2000 từ CDMAONE

Một trong những mục ñích của chuẩn 3G là tăng cường sự phát triển của hệ thống 2G

hiện tại, tận dụng tối ña cơ sở hạ tầng hiện có CDMA2000 là hệ thống 3G phát triển từ hệ thống

CDMA hiện tại ở Bắc Mỹ là cdmaOne Chuẩn ñược quy ñịnh cho CDMA2000 bao gồm 2 giai

ñoạn: 1xRTT và 3xRTT 1xRTT ñược coi là giai ñoạn I của CDMA2000 3G và 3xRTT là giai

ñoạn II của CDMA2000 3G

Giai ñoạn thứ nhất ñược ñịnh nghĩa là chuẩn có tên 1xRTT Được hoàn tất vào

tháng 7 năm 1999, giai ñoạn này của CDMA2000 mang tên là chuẩn TIA theo

IS-2000 và mang tên là chuẩn MC-1X theo ITU 1xRTT cung cấp gấp ñôi dung lượng

thoại và thời gian chờ so với IS-95, và cho phép tốc ñộ dữ liệu lên tới 384 Kbps

(theo lý thuyết) Nó hoạt ñộng ở kênh 1.25 MHz

Giai ñoạn thứ hai của CDMA2000 là 3xRTT kết hợp chặt chẽ các khả năng của

1xRTT, có tốc ñộ dữ liệu lên tới 2Mbps (theo lý thuyết), hỗ trợ tất cả các loại kênh (5

MHz, 10 MHz, vv )

2. 1xEV: 1xEV – DO và 1xEV – DV

1xEV là bước phát triển kế tiếp của 1x Nớ dựa trên công nghệ tốc ñộ dữ liệu cao

Qualcomm HDR Các xu hướng dẫn ñến sự ra ñời của 1xEV là:

Trong trình tự phát triển của CDMA2000 1x, khả năng dữ liệu tốc ñộ cao ñể hỗ

trợ các dịch vụ dựa trên nền Internet ở hiện tại và trong tương lai sẽ trở nên hết sức

quan trọng

Dải phổ sẽ trở thành một tài nguyên khan hiếm, làm cho hệ thống 1.25 MHz trở

nên hấp dẫn hơn nhiều so với hệ thống 5 MHz (3x), chỉ cần ñạt ñược hiệu suất tương

ñương Những nhà khai thác và người dùng sẽ ñược lợi từ những hệ thống này thông

qua:

♦ Tốc ñộ cao và dung lượng cao của hệ thống truyền dẫn dữ liệu gói

♦ Hiệu quả sử dụng dải phổ cao hơn cho chuyển mạch gói

♦ Thoại với hiệu quả sử dụng dải phổ cao hơn

♦ Sự nâng cấp và linh hoạt của hệ thống CDMA2000 1x tốt hơn nhiều so với

hệ thống 3x trong việc phát triển lên từ hệ thống 2G hiện tại

♦ Hệ thống CDMA2000 1x tối thiểu hóa tác ñộng trên các thiết bị trong vùng

tế bào và các thiết bị cầm tay trong việc cung cấp các dịch vụ dữ liệu gói tốc ñộ cao

Để ñạt ñược các yêu cầu của nhà khai thác CDMA2000 trong việc triển khai các dịch vụ dữ

liệu gói tốc ñộ cao trong sóng mang 1.25 MHz, 1xEV sẽ ñược ñịnh nghĩa trong hai giai ñoạn:

Giai ñoạn 1: Tối ưu hóa hệ thống cho các dịch vụ dữ liệu gói tốc ñộ cao, không

thời gian thực.Dịch vụ dữ liệu gói tốc ñộ cao hoạt ñộng trên một sóng mang Nếu

thuê bao cần thoại hoặc các dịch vụ thời gian thực khác, hệ thống 1xEV sẽ sử dụng

CDMA2000 1x ñể thực thi dịch vụ ñó Mục ñích là nhằm làm cho hoạt ñộng dễ hiểu

ñối với người dùng

Giai ñoạn 2: Hệ thống ñồng thời hỗ trợ dữ liệu gói tốc ñộ cao và dịch vụ thời

gian thực

Trong cách tiếp cận tích hợp, mục ñích là ñể tích hợp khả năng của giai ñoạn một trên

cùng một sóng mang, trong khi vẫn còn khả năng duy trì dịch vụ dữ liệu gói trên một sóng mang

riêng biệt

1xEV-DO là một chuẩn trong họ các tiêu chuẩn vô tuyến của CDMA2000 1x EV-DO là

viết tắt của “EVolution, Data-Only" (gần ñây ñược sửa thành “Evolution, Data Optimized”)

1xEV-DO cung cấp tốc ñộ dữ liệu nhanh gấp 10 lần so với 1xRTT, công nghệ dữ liệu trước ñó

của mạng CDMA Không giống như các chuẩn 1x khác, 1xEV-DO chỉ dành cho dữ liệu, không

dùng cho thoại Nó yêu cầu một khoảng phổ dành riêng, tách biệt với mạng thoại sử dụng các

chuẩn như 1xRTT

Có hai phiên bản của 1xEV-DO: "Release 0" và "Revision A"

Release 0 là phiên bản nguyên thủy, và là phiên bản ñược triển khai rộng rãi ñầu

tiên Release 0 cung cấp tốc ñộ dữ liệu lên tới 2.4 Mbps, trung bình là 300-600 kbps

trong thực tế Tốc ñộ này nhanh hơn rất nhiều so với tốc ñộ 50-80 kbps cung cấp bởi

Revision A tích hợp hầu hết công nghệ dữ liệu từ 1xEV-DV Revision D, và cải

thiện ngấm ngầm Những nâng cao này cho phép các tính năng như VoIP và thoại

video

Mặc dù EV-DO về nguyên bản không có khả năng thoại, Revision A ñủ nhanh ñể cung cấp

công nghệ VoIP tại mức ñộ dịch vụ bằng hoặc tốt hơn so với công nghệ thoại 1xRTT Đây có thể

là con ñường phát triển của CDMA nếu sự phát triển của 1xEV-DV vẫn bị ngừng trệ 1xEV-DO

ñược dựa trên công nghệ dữ liệu tốc ñộ cao HDR hoặc dữ liệu gói tốc ñộ cao HRPD, phát triển

bởi Qualcomm Chuẩn quốc tế gọi là IS-856

2.2 1xEV – DV

1xEV-DV là một chuẩn trong họ các tiêu chuẩn vô tuyến của CDMA2000 1x EV-DV là

viết tắt của “Evolution, Data and Voice” 1xEV-DV kết hợp cả công nghệ tốc ñộ cao HDR từ

1xEV-DO với chuẩn 1xRTT ñược triển khai rộng rãi Nó tích hợp liền mạch với 1xRTT, cung

cấp khả năng tương thích với các hệ thống cũ và ñồng thời cả thoại và dữ liệu

Có hai phiên bản của 1xEV-DV: "Revision C" và "Revision D"

Revision C cung cấp tốc ñộ dữ liệu cao chỉ cho chiều xuôi, có nghĩa là tốc ñộ

download sẽ nhanh hơn Chiều ngược giống như chuẩn 1xRTT

Revision D cung cấp tốc ñộ dữ liệu cao cho cả hai chiều, lý tưởng cho các ứng

dụng như hội thoại video và tải lên các file dung lượng lớn Revision D cũng tích hợp

việc nhận dạng thiết bị di ñộng MEID.Sự phát triển 1xEV-DV ñang bị chững lại, bị

cản trở bởi 1xEV-DO Revision A và công nghệ VoIP

IV Công nghệ CDMA2000

Một trong 2 chuẩn 3G quan trọng là CDMA2000, là thế hệ kế tiếp của các chuẩn 2G

CDMA và IS-95 Các ñề xuất của CDMA2000 nằm bên ngoài khuôn khổ GSM tại Mỹ, Nhật Bản

và Hàn Quốc CDMA2000 ñược quản lý bởi 3GPP2, là tổ chức ñộc lập với 3GPP Có nhiều công

2.1 Loại lưu lượng

CDMA2000, cũng như các công nghệ 3G khác, hỗ trợ các loại lưu lượng sau ( tốc ñộ dữ

liệu từ 9.6 kbps ñến 2 Mbps)

Thoại truyền thống và VoIP

Các dịch vụ dữ liệu

♦ Dữ liệu gói: Các dịch vụ này dựa trên nền IP với giao thức TCP hoặc UDP

tại lớp giao vận Nằm trong loại này là các ứng dụng Internet, các dịch vụ ña phương tiện loại H.323 vv

♦ Dữ liệu băng rộng mô phỏng kênh (circuit-emulated broadband data): ví dụ

như fax, truy cập dial-up không ñồng bộ, các dịch vụ ña phương tiện loại H.321 nơi mà audio, video, dữ liệu, ñiều khiển và chỉ thị ñược truyền trên mô phỏng kênh qua ATM

SMS ( Short Messaging Service)

Dịch vụ báo hiệu

Hệ thống 3G ñược dự kiến cho các môi trường trong nhà và ngoài trời, các ứng dụng bộ

hành hoặc trên xe cộ, và các môi trường cố ñịnh như tổng ñài nội hạt vô tuyến (wireless local

loop) Kích cỡ tế bào từ vài chục mét (nhỏ hơn 50 m ñối với picocell) tới vài chục km (hơn 35

km cho các tế bào cỡ lớn)

2.2 Độ rộng băng

Hệ thống CDMA2000 có thể hoạt ñộng ở các ñộ rộng băng khác nhau với một hoặc nhiều

sóng mang Trong hệ thống ña sóng mang, các sóng mang cạnh nhau phải cách nhau ít nhất 1.25

MHz Trong hệ thống ña sóng mang thực sự, mỗi sóng mang thường có ñộ rộng băng 1.25 MHz

và ñược phân biệt với sóng mang IS-95 bằng mã trực giao Tuy nhiên, khi ba sóng mang ñược sử

dụng trong hệ thống ña sóng mang, băng thông yêu cầu là 5 MHz Để cung cấp các dịch vụ dữ

liệu tốc ñộ cao, một kênh ñơn có thể có ñộ rộng băng danh ñịnh là 5 MHz với tốc ñộ chip 3.6864

Mcps ( = 3 x 1.22887 Mc/s) Băng thông BW trong hình 4, ngoài mật ñộ công suất có thể bỏ qua,

tùy thuộc vào bộ lọc tạo dạng tại băng gốc Nếu bộ lọc cosine tăng ñược sử dụng, BW = Rc(1 +

α), trong ñó Rc là tốc ñộ chip và α là thừa số cắt lăn (rolloff factor) Nếu α = 0.25, BW = 4.6

MHz, và do ñó dải bảo vệ G = 200 kHz Rõ ràng, một lợi thế của băng thông rộng hơn là nó cung

cấp nhiều ñường hơn ñể có thể sử dụng trong bộ thu ña ñường ñể tăng cường hoạt ñộng của hệ

thống

Hình 2: Độ rộng băng trong CDMA2000

2.3 Chất lượng dịch vụ QoS ( quality of service )

Bất cứ lúc nào, ña ứng dụng cũng có thể chạy trên một trạm di ñộng MS Người dùng có

thể yêu cầu chất lượng dịch vụ tùy theo ứng dụng, và mạng ñược mong ñợi là sẽ ñảm bảo chất

lượng yêu cầu mà không có sự sút giảm ñáng kể trong QoS ñã quy ước với khách hàng

2.4 Các dịch vụ dữ liệu gói

CDMA2000 hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu gói Từ lúc khởi ñầu, nếu có một gói ñể gửi, người

dùng cố gắng thiết lập các kênh ñiều khiển dùng chung và dùng riêng sử dụng phương thức ña

truy cập phân khe Aloha Trong phương thức này, một xung nhịp tham chiếu ñược sử dụng ñể tạo

ra một dãy các khe thời gian có ñộ dài bằng nhau Khi người dùng có một gói cần gửi, nó có thể

bắt ñầu truyền, nhưng chỉ tại lúc bắt ñầu của một khe thời gian chứ không phải tại khoảng thời

gian bất kỳ lúc nào Lưu ý rằng mặc dù người dùng ñược ñồng bộ hóa nhờ xung nhịp tham chiếu,

có một vài xác suất rằng có thể có hai người dùng hoặc nhiều hơn có thể bắt ñầu truyền tại cùng

một thời ñiểm Khi các kênh này ñược thiết lập, người dùng có thể gửi các gói tin thông qua

kênh ñiều khiển dùng riêng, và có thể yêu cầu một kênh lưu lượng hoặc một ñộ rộng băng thích

hợp Một khi kênh lưu lượng ñã ñược cấp, người dùng truyền gói tin, việc bảo trì sự ñồng bộ hóa

và ñiều khiển công suất là cần thiết, và việc giải phóng kênh lưu lượng ngay sau khi truyền xong

hoặc sau một khoảng thời gian nhất ñịnh Nếu không còn gói nào ñể gửi, kênh ñiều khiển dùng

riêng cũng ñược giải phóng sau một khoảng thời gian, nhưng kết nối lớp mạng và lớp liên kết vẫn

ñược duy trì trong một khoảng thời gian ñể nếu có gói mới ñến thì vẫn sẽ ñược truyền mà không

bị mất thời gian thiết lập kênh Tại cuối khoảng thời gian ñó, các gói ngắn và không thường

xuyên sẽ ñược gửi qua một kênh ñiều khiển dùng chung Người dùng có thể ngắt kết nối tại thời

ñiểm ñó, hoặc tiếp tục trong trạng thái ñó vô hạn, hoặc tái thiết lập kênh ñiều khiển dùng riêng và

kênh lưu lượng nếu có các gói lớn hoặc thường xuyên cần gửi

Trạm di ñộng MS( Mobile Station): là thiết bị cho người sử dụng truy cập vào

mạng MS có thể là ñiện thoại cầm tay, máy tính…

Trạm thu phát gốc BTS( Base Transceiver Station): chịu trách nhiệm cấp phát

các tài nguyên cho các thuê bao BTS chứa các thiết bị thu phát vô tuyến, nó là giao

diện giữa mạng CDMA2000 và thiết bị của người sử dụng UE (User Equipment)

Bộ ñiều khiển trạm gốc BSC( Base Station Controller): có nhiệm vụ ñiều khiển

các BTS gắn với nó và ñịnh tuyến các gói ñến và ñi từ PSDN Ngoài ra, BSC còn làm

nhiệm vụ ñiều khiển/quản lý chuyển giao

Trung tâm chuyển mạch di ñộng MSC(Mobile Switching Centre): thực hiện vai

trò của chuyển mạch trung tâm, thiết lập và ñịnh tuyến cuộc gọi, thu thập thông tin

tính cước, quản lý di ñộng, gửi cuộc gọi tới PSTN/Internet

Bộ ghi ñịnh vị thường trú HLR (Home Location Register): là cơ sở dữ liệu lưu

thông tin về thuê bao

Bộ ghi ñịnh vị vãng lai VLR (Visitor Location Register): là cơ sở dữ liệu lưu

thông tin thuê bao ñang hoạt ñộng trên một MSC nhất ñịnh

Trung tâm nhận thực AC (Authentication Centre): xác nhận thuê bao trước khi

cho phép cung cấp dịch vụ cho thuê bao ñó

IWF (Interworking Function): cho phép các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch kênh

Nút dịch vụ dữ liệu gói PDSN (Packet Data Service Node): chỉ có ở mạng 3G,

cung cấp các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói

Trung tâm nhận thực, trao quyền và thanh toán AAA (Authentication,

Authorization, and Accounting): là một server cung cấp các dịch vụ nhận thực, trao

quyền và thanh toán cho PSDN, lần lượt chuyển các dịch vụ kết nối với mạng dữ liệu

gói cho người dùng di ñộng

3.2 Các giao thức sử dụng

Trong cấu trúc mạng CDMA2000 ở trên, có các giao diện giữa các thành phần mạng ñược

thêm vào ñể cung cấp các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói Việc ñịnh nghĩa các giao diện này

thường ñược quy ñịnh bởi các chuẩn Một số chuẩn quan trọng là:

IS-2000: Các chuẩn này quy ñịnh giao diện không trung giữa MS và BSC trong

mạng CDMA2000

IS-2001: Đây là phiên bản 3G của IOS (InterOperability Specification), là

chuẩn ñịnh nghĩa giao diện giữa BSC và PDSN Nó cũng ñịnh nghĩa giao diện giữa

BSC và MSC, cũng như giao diện giữa các BSC với nhau nhằm quản lý di ñộng

IS-41: Chuẩn này, ñã sử dụng ở mạng 2G, cũng vẫn ñược sử dụng ở mạng 3G

Nó ñịnh nghĩa giao diện giữa MSC, HLR, VLR, và AC, cũng như giao diện giữa các

MSC với nhau

3.3 Simple internet protocol ( Simple IP )

Simple IP là 1 giao thức truyền nhận gói dữ liệu ñơn giản

Hình 4: Một gói dữ liệu ñược trao ñổi giữa MS và server

Nếu một MS có ñịa chỉ IP là M,và server có ñịa chỉ IP là S thì dữ liệu ñược trao ñổi giữa

MS và server.Khi ñi từ MS ñến server,gói dữ liệu có ñịa chỉ nguồn là M và ñịa chỉ ñích là S.Và

ngược lại,khi ñi từ server ñến MS,gói dữ liệu có ñịa chỉ nguồn là S,ñịa chỉ ñích là M

Nhược ñiểm:Khi MS di chuyển sang một PSDN khác thì có xảy ra sự chuyển giao

(handoff) giữa các BSC hoặc giữa các MSC nhưng kết nối sẽ bị ngắt

3.4 Mobile internet protocol ( Mobile IP )

Đây là một giao thức truyền nhận dữ liệu ñộng

Chức năng:Duy trì kết nối khi MS di chuyển từ PSDN này sang một PSDN khác

Hình 5: Gói dữ liệu ñược gửi và nhận khi MS di chuyển

Xuất hiện thêm 2 thành phần mới là home agent (HA) và foreign agent (FA):

Home agent (HA):Xác ñịnh PSDN mà MS di chuyển tới và gửi những gói dữ

liệu ñến foreign agent

Foreign agent (FA):Nhận các gói dữ liệu từ MS’HA và gửi cho MS tại thời

ñiểm hiện tại

Khi MS di chuyển từ home PSDN ñến foreign PSDN,gói dữ liệu do MS gửi vẫn ñến ñược

server vì gói dữ liệu này mang ñịa chỉ ñến là S.Ngược lại,khi server gửi xuống MS thì server vẫn

lấy ñịa chỉ là M.Do ñó gói dữ liệu ñược gửi tới HA,và HA có nhiệm vụ gửi tới FA.Cuối cùng FA

sẽ gửi cho MS

Mobile IP có thêm 2 chức năng mới là :

MS’registration with the FA :Khi một MS di chuyển tới 1 PSDN khác thì MS

phải ñăng kí với FA.Foreign agent sẽ tạo ra một ñịa chỉ tạm thời T

FA’registration with the HA :Sau khi FA tạo ra ñịa chỉ T,FA cần ñăng kí ñịa

chỉ này tới MS’HA

Từ ñó ñảm bảo HA gửi gói dữ liệu ñúng cho MS

Hình 6: Các lớp chính trong mạng CDMA2000

4.1.1 Giới thiệu

Lớp vật lý chịu trách nhiệm phát và thu các bit thông qua phương tiện vật lý Vì phương

tiện vật lý trong trường hợp này là không trung, nên lớp vật lý phải chuyển ñổi bit sang dạng

sóng (ñiều chế) ñể cho phép truyền qua không trung Bên cạnh việc ñiều chế, lớp vật lý còn thực

hiện các chức năng mã hóa ñể thực hiện các chức năng ñiều khiển lỗi tại mức bit và mức khung

Các kênh xuôi trong CDMA2000 chia làm kênh báo hiệu và kênh người dùng.Kênh báo

hiệu mang thông tin ñiều khiển.Kênh người dùng mang dữ liệu

Kênh xuôi trong CDMA2000

F-CACH (Common Assignment Channel) F-CPCCH (Common Power Control Channel) F-SYNCH (Sync Channel)

F-PICH (Forward Hoa tiêu Channel) F-TDPICH (Transmit Diversity Hoa tiêu Channel) F-APICH (Auxiliary Hoa tiêu Channel)

F-ATDPICH (Auxiliary Transmit Diversity Hoa tiêu Channel) Kênh

Các kênh ngược trong CDMA2000 chia làm kênh báo hiệu và kênh người dùng

Kênh ngược trong CDMA2000

Kênh dùng chung R-ACH (Access Channel)

R-EACH (Enhanced Access Channel) R-CCCH (Reverse Common Control Channel) Kênh chuyên dụng R-PICH (Reverse Hoa tiêu Channel)

R-DCCH (Reverse Dedicated Control Channel)

Kênh người dùng

R-FCH (Reverse Fundamental Channel) R-SCH (Reverse Supplemental Channel) R-SCCH (Reverse Supplemental Code Channel) 4.1.4 Chức năng truyền dẫn của kênh xuôi

Hình sau minh họa sơ ñồ ñơn giản của các chức năng truyền dẫn của kênh xuôi của hệ

thống CDMA2000 ñơn sóng mang trải phổ trực tiếp Để ñơn giản, chỉ có một số kênh xuôi vật lý

ñược ñưa ra trong hình CDMA2000 có hai loại kênh lưu lượng – kênh cơ bản và kênh phụ Một

số tốc ñộ dữ liệu ñược hỗ trợ Tùy thuộc vào tốc ñộ dữ liệu, mã xoắn với tốc ñộ 1/2, 3/8, 1/3,

hoặc 1/4 có thể ñược sử dụng Cả hai loại khung 10 ms và 5 ms ñều ñược hỗ trợ Các biểu tượng

của kênh I và kênh Q ñược nhân với các hệ số tích lũy (gain factor) ñể cung cấp thêm một số ñiều

khiển công suất Cũng như trong IS-95, các tế bào ñược phân tách bởi các ñộ lệch (offset) của các

dãy PN khác nhau (chu kì của các dãy PN này là 215 – 1 chip) Tuy nhiên, giờ ñây, các phương

pháp trải phổ phức ñược sử dụng bằng cách, ñầu tiên, thêm các giá trị thực của dãy I và Q trong

phép cầu phương (quadrature) ñể kết quả trở thành số phức và sau ñó nhân nó với một số phức

khác SI +jSQ, trong ñó SI và SQ lần lượt là các PN hoa tiêu của kênh I và kênh Q Kết quả của

phép nhân này là một ñại lượng phức có các thành phần ñồng pha và vuông pha ñược biểu diễn ở

góc dưới của hình vẽ

Với việc trải phổ phức, lối ra của bộ lọc tạo dạng sẽ bằng 0 chỉ với xác suất thấp, do ñó

cải thiện hiệu quả công suất

Hình 7: Sơ ñồ truyền dẫn của kênh xuôi trong CDMA2000

4.1.5 Chức năng truyền dẫn của kênh ngược

Hình 8: Sơ ñồ truyền dẫn của kênh ngược trong CDMA2000.

Sơ ñồ khối chức năng của kênh ngược của hệ thống CDMA2000 trải phổ trực tiếp ñược

biểu diễn trên hình 6 Trước tiên hãy xem xét kênh cơ bản Dữ liệu ñến trong kênh này ñược xử

lý theo cách thông thường Tùy thuộc vào tốc ñộ dữ liệu người dùng, một số bit chỉ thị chất lượng

khung dưới dạng CRC ñược thêm vào khung Một vài bit ñuôi ñược thêm vào ñể ñảm bảo việc

hoạt ñộng chuẩn xác của bộ mã hóa kênh, có thể là bộ mã hóa mã xoắn hoặc mã khối Biểu tượng

mã ñược lặp lại, nhưng tùy thuộc vào tốc ñộ, một vài biểu tượng bị xóa Lối ra của bộ ghép xen

(interleaver) ñược trải phổ với mã Walsh, ánh xạ tới các biểu tượng ñiều chế, và nhân với các hệ

số tích lũy (gain factor), kết quả là báo hiệu ñược gán nhãn Afund Kênh phụ 1 và 2 và các kênh

ñiều khiển ñược xử lý cũng theo cách ñó, mặc dù chi tiết có thể khác biệt trong một số trường

hợp Ví dụ như, sự bỏ ñi các biểu tượng không ñược thực hiện trên kênh ñiều khiển dành riêng

Tương tự, kênh hoa tiêu ngược R-PICH, có các chuỗi bit 0 (có giá trị thực là +1), ñược xử lý

khác bởi vì nó không ñược mã hóa thành mã kênh, ghép xen theo ghép xen khối, hoặc nhân bởi

mã Walsh Tuy nhiên, một bit ñiều khiển công suất ñược thêm vào kênh hoa tiêu cho mỗi nhóm

ñiều khiển công suất hoặc 16 bit ñiều khiển công suất trên một khung Đề ñơn giản, bỏ qua sự

lặp lại này và chủ yếu quan tâm ñến lối ra sau khi xử lý của các kênh này là Asub1, Asub2, Acont,

and Ahoa tiêu Kênh cơ bản và kênh phụ 1 ñược hợp lại tạo ra lối ra Q Tương tự, các kênh còn lại

ñược tập hợp riêng biệt, cho lối ra I Chú ý rằng trong trường hợp này, các dãy kênh I và Q tạo

nên bởi mã hóa QPSK là ñộc lập với nhau bởi vì nó ñược tạo ra từ các kênh khác nhau và không

phải bởi việc chia dòng dữ liệu của một kênh thành hai dòng phụ Các chuỗi I và Q ñược trải phổ

bởi mã phức dưới dạng SI + jSQ, trong ñó SI và SQ là do người dùng ñịnh nghĩa bởi vì nó ñược

lấy từ mã mặt nạ 42-bit gán cho mỗi người dùng, các dãy PN hoa tiêu kênh I và kênh Q, và mã

Walsh

4.2 Medium Access Layer ( MAC )

4.2.1 Giới thiệu

Là giao diện giữa lớp vật lý, lớp phụ LAC và lớp trên cùng (upper layer).Lớp MAC ñiều

khiển việc truy cập của các lớp cao hơn vào môi trường vật lý ñược chia sẽ bởi nhiều người sử

dụng

4.2.2 Phân loại các thực thể chính

Gồm 4 thực thể chính:

Common channel multiplexing sublayer:Lớp con hợp nhất kênh dùng chung

Dedicated channel multiplexing sublayer:Lớp con hợp nhất kênh chuyên dụng

Signaling radio burst protocol (SRBP)

Radio link protocol (RLP)

4.2.3 Chức năng lớp MAC

Hợp nhất các kênh logic về phía các kênh vật lý

Giải hợp nhất các kênh vật lý thành các kênh logic

Xử lý các gói dữ liệu

Xử lý việc báo hiệu trên kênh chung

4.2.4 Data Units

Là 1 ñại lượng logic của thông tin báo hiệu và dữ liệu ñược trao ñổi giữa các khối chức

năng ở lớp MAC, với lớp LAC hay lớp Upper

Có 2 loại là:

Payload data unit (PDU) ñược dùng ñề ñịnh rõ những data units ñược chấp

nhận ở nơi cung cấp từ nơi yêu cầu gửi ñến

Service data unit (SDU) ñược dùng ñề ñịnh rõ những data units từ nơi cung cấp

gửi ñến nơi yêu cầu

4.2.5 Primitives

Primitive là một dạng truyền tin giữa lớp chính và lớp con.Trong ñó chứa thông tin truyền

tải và thông tin ñiều khiển

Hai dạng primitive ñược sử dung nhiều nhất là:

Request primitives ñược gởi từ dịch vụ yêu cầu ñến dịch vụ cung cấp.Một thiết

bị yêu cầu dùng request primitive ñể yêu cầu sự phục vụ hay một tài nguyên

Indication primitives ñược gởi từ dịch vụ cung cấp ñến dịch vụ yêu cầu ñể

thông báo thông tin mà dịch vụ yêu cầu ñã ñược thực hiện

Một primitive có thể ñược viết dưới dạng:

Layer/sublayer-Primitive_name.Primitive_Types (Parameters)

Trong ñó:

♦ Layer/sublayer là tên của dịch vụ cung cấp,chỉ có thể là PHY (physical

layer) hoặc MAC (MAC sublayer)

♦ Primitive_name là tên riêng biệt của kênh

♦ Primitive_Types là dạng primitive như request hay indication

♦ Parameters là thông số ñược mang theo primitive như kích thước của dữ

liệu

Ví dụ: Khi lớp phụ MAC yêu cầu lớp PHY truyền dữ liệu trên kênh F-CCCH,lớp phụ

MAC gửi 1 prequest primitive ñến lớp PHY:

PHY-FCCCH.Request (sdu,…,num_bits)

4.2.6 Lớp con hợp nhất

Bao gồm kênh chung và kênh chuyên dụng có nhiệm vụ sắp xếp giữa các kênh vật lý và

các kênh logic

Sự sắp xếp giữa kênh vật lý và kênh logic ở kênh xuôi

Kênh logic Kênh vật lý

và kênh logic ở kênh ngược

K

hi truyền,lớp con MAC

sẽ tập hợp các khối

dữ liệu thành các SDU

và gửi xuống cho lớp vật lý ñể truyền ñi

f-csch

f-dsch

f-dtch

Forward common signaling channel

Forward dedicaded signaling channel

Forward dedicaded traffic channel

F-SYNCH F-PCH F-CCCH F-BCCH F-CPCCH F-CACH

F-DCCH F-FCH

F-DCCH F-FCH

F-SCH

Sync channel Paging channel Forward common control channel Broadcast control channel

Common power control channel Common assignment channel

Forward dedicated control channel Forward fundamental channel Forward dedicated control channel Forward fundamental channel Forward

supplemental channel

Kênh logic Kênh vật lý

r-csch

r-dsch

r-dtch

Reverse common signaling channel

Reverse dedicaded signaling channel

Reverse dedicaded traffic channel

R-ACH R-EACH R-CCCH R-DCCH R-FCH

R-DCCH R-FCH

R-SCH

Access channel Enhanced access channel

Reverse common control channel Reverse dedicated control channel Reverse fundamental channel

Reverse dedicated control channel Reverse fundamental channel

Reverse supplemental channel

Hình 9: minh họa ngõ vào và ngõ ra của multiflex sublayers

Quá trình hợp các khối dữ liệu thành SDU

Hình 10: quá trình hợp khối dữ liệu

4.2.7 Radio Link Protocol

Phân phát và nhận các gói dữ liệu của người dùng

Điều khiển cách thức di chuyển các gói dữ liệu trên kênh chuyên dụng

Phát hiện lỗi và thông báo việc truyền lại nếu dữ liệu nhận bị lỗi

Các cơ chế phát hiện lỗi:

Positive acknowledgement (ACK) :Nếu nhận gói dữ liệu không có lỗi thì phía

nhận sẽ gửi tín hiệu ACK ñến phía truyền xác nhận việc nhận ñã thành công

Negative acknowledgement (NAK): Nếu nhận gói dữ liệu có lỗi thì phía nhận

sẽ gửi tín hiệu NAK ñến phía truyền xác nhận việc nhận chưa thành công

Retransmission:Có nhiệm vụ báo cho phía nhận phải truyền lại khi nhận ñược

tín hiệu NAK

Việc phân phát và nhận các gói dữ liệu ñược ñảm bảo nhờ các cơ chế này

Hình 11: Sơ ñồ phân phát gói dữ liệu

Quá trình truyền ngược lại giữa phía truyền và phía nhận

Trong ñó:

• a1,a2,….a15;b1,b2,…,b14 là các thời ñiểm truyền và nhận

• SEQ là các chuỗi dữ liệu.Ở ví dụ này SEQ gồm 2 bit

• D là khoảng thời gian delay

Có 4 gói dữ liệu ñược truyền ñi vào các thời ñiểm a1,a2,a3,a4.Tại thời ñiểm b1,b2,b3,b4

nhận gói dữ liệu tương ứng SEQ 0,SEQ 1,SEQ 2,SEQ 3,SEQ 4.Nhưng tại thời ñiểm b2 gói dữ

liệu bị lỗi,không nhận ñược.Do ñó phía nhận gửi tín hiệu báo lỗi NAK 0 vào thời ñiểm b3 về phía

truyền ñể yêu cầu gửi lại.Phía truyền phải ñợi 1 khỏang thời gian delay D sau ñó mới truyền tiếp

Trong mạng CDMA, RPL dùng từ 8 ñến 12 bit truyền dữ liệu nên tốc ñộ truyền lên tới

2Mbit/s

4.2.8 Signaling radio burst protocol ( SRBP )

Điều khiển việc xử lý các tín hiệu báo hiệu trên kênh báo hiệu chung

Hợp các SDU cho lớp vật lý ñể truyền ñi trên các kênh vật lý

Cho phép nhận các SDU từ lớp vật lý gửi ñến lớp con LAC

Hình 12: cách xử lý trên kênh F-CCCH tại trạm gốc

4.3 Link Access Control ( Lớp LAC )

• Authentication sublayer : Lớp con xác nhận

• Addressing sublayer : Lớp con ñịnh ñịa chỉ

• Automatic repeat request (ARQ) sublayer : Lớp con tự ñộng lặp lai yêu cầu

• Utility sublayer : Lớp con tiêu chuẩn hóa

• Segmentation and reassembly (SAR) sublayer : Lớp con phân chia và hợp lại

Hình 13: các lớp con trong LAC

Authentication and addressing sublayer

♦ Xác nhận máy di ñộng ñang truy cập vào hệ thống

♦ Xử lý thông tin ñịa chỉ của máy di ñộng như số nhận diện (Mobile Identified

Number)

♦ Sự xác nhận chỉ cần thiết khi máy di ñộng lần ñầu tiên truy cập vào hệ thống

dùng kênh báo hiệu chung.Sau ñó,máy di ñộng dùng kênh chuyên dụng

♦ Sự ñịnh ñịa chỉ chỉ cần thiết khi máy di ñộng liên lạc với kênh báo hiệu

chung

ARQ sublayer

Có các cơ chế phát hiện lỗi,và truyền lại khi dữ liệu bị lỗi.Do ñó ñảm bảo việc phân phát

dữ liệu xảy ra 1 cách chính xác nhất

Định rõ 2 dạng phân phát dữ liệu tới lớp upper:

♦ Assured delivery:Lớp LAC lập lại việc gửi dữ liệu tại những khoảng thời

gian cố ñịnh ñến khi nhận ñược tín hiệu ACK từ phía nhận.Nếu số lần truyền lại vượt qua số lần truyền ñịnh trước thì lớp LAC sẽ hủy bỏ việc truyền thêm nữa

♦ Unassured delivery:Lớp LAC truyền dữ liệu nhưng phía nhận không gửi lại

tín hiệu ACK.Do ñó lớp LAC phải truyền dữ liệu nhiều lần.phía nhận sẽ phát hiện

và giữ lại những dữ liệu giống nhau

Segmentation and Reassembly sublayer (SAR)

Khi truyền,SAR phân chia các PDU thành những ñoạn mà lớp MAC có thể truyền

ñi.Đồng thời tính ra các bit kiểm tra chu kỳ dư thừa (CRC) và gắn vào các PDU

Khi nhận,SAR sẽ hợp các ñoạn nhận ñược từ lớp MAC thành các PDU và gửi ñến các lớp

con cao hơn.Ngoài ra,SAR kiểm tra các bit (CRC) ñể xác nhận dữ liệu nhận ñược là ñúng

4.3.3 Xử lý các lớp con

4.3.3.1 Báo hiệu chung ở kênh xuôi

Quá trình này xảy ra ở trạm gốc và trạm di ñộng

Khi trạm gốc (Base Station-BS) truyền dữ liệu báo hiệu chung ñến trạm di ñộng (Mobile

station-MS) thì các lớp con của LAC sẽ thực hiện các bước xử lý như hình vẽ.Chỉ có 4 lớp con

của LAC liên quan bởi vì authentication sublayer ñược BS dùng ñể xác thực các máy di ñộng

Hình 14: Quá trình báo hiệu chung ở kênh xuôi ở BS

Đầu tiên,upper layer gửi ñơn vị tải dữ liệu xuống cho ARQ,ARQ sẽ thêm vào các trường

xác nhận thích hợp nhất,và lớp con addressing sẽ thêm các bit ñịnh ñịa chỉ thích hợp nhất (ñịa chỉ

của máy di ñộng).Tiếp ñến,một phần của LAC PDU ñược chuyển tới lớp con utility ñể hợp nhất

các LAC PDU và thêm vào các chức năng có liên quan.Sau khi nhận các ñơn vị dữ liệu,lớp con

SAR tính ra mã CRC và ñính kèm vào ñơn vị dữ liệu.Khi dung lượng trên kênh vật lý ñã sẵn

sàng,nó sẽ báo hiệu cho SAR và SAR sẽ truyền các ñoạn PDU xuống lớp MAC.Dữ liệu báo hiệu

chung ở kênh xuôi ñược truyền trên kênh logic f-csch

Khi MS nhận tín hiệu từ BS,quá trình này xảy ra ngược lại như hình vẽ sau

Hình 15: Quá trình báo hiệu chung kênh xuôi ở MS

4.3.3.2 Báo hiệu chung ở kênh ngược

Khi máy di ñộng truyền tín hiệu trên kênh báo hiệu chung ñến BS thì xảy ra các bước xử

lý như hình vẽ sau.Trong ñó tất cả các lớp con của lớp LAC ñều ñược sử dụng

Hình 16 :Báo hiệu chung kênh ngược ở MS

Máy di ñộng sử dụng lớp con authentication ñể gửi mã nhận dạng (MIN) ñến BS Đầu

tiên,upper layer gửi ñơn vị tải dữ liệu (PDU) xuống cho lớp con authentication.Tại ñây,PDU

ñược thêm vào mã xác minh.Sau ñó chuyển xuống lớp con ARQ,ARQ sẽ thêm vào các trường

xác nhận thích hợp nhất,và lớp con addressing sẽ thêm các bit ñịnh ñịa chỉ thích hợp nhất (ñịa chỉ

của máy di ñộng).Tiếp ñến, một phần của LAC PDU ñược chuyển tới lớp con utility ñể hợp nhất

các LAC PDU và thêm vào các chức năng có liên quan.Sau khi nhận các ñơn vị dữ liệu,lớp con

SAR tính ra mã CRC và ñính kèm vào ñơn vị dữ liệu.Khi dung lượng trên kênh vật lý ñã sẵn

sàng,nó sẽ báo hiệu cho SAR và SAR sẽ truyền các ñoạn PDU xuống lớp MAC.Dữ liệu báo hiệu

chung ở kênh ngược ñược truyền trên kênh logic r-csch

Khi BS nhận tín hiệu từ máy di ñộng,quá trình này xảy ra ngược lại như hình vẽ sau

Hình 17 :Báo hiệu chung kênh ngược ở BS

4.3.3.3 Báo hiệu chuyên dụng ở kênh xuôi

Hình vẽ sau minh họa việc xử lý khi BS truyền dữ liệu báo hiệu chuyên dụng ñến máy di

ñộng.Trong trường hợp này chỉ liên quan ñến ARQ,utility,SAR.Các lớp authentication và

addressing không hoạt ñộng vì mỗi máy di ñộng khi nhận dữ liệu trên kênh chuyên dụng ñã có

sẵn mã nhận diện (mã Walsh),và máy di ñộng không cần phải xác nhận BS

Hình 18 :Báo hiệu chuyên dụng kênh xuôi ở BS

Tại BS, upper layer gửi ñơn vị tải dữ liệu (PDU) xuống cho lớp con ARQ,ARQ sẽ thêm

vào các trường xác nhận thích hợp nhất.Tiếp ñến,một phần của LAC PDU ñược chuyển tới lớp

con utility ñể hợp nhất các LAC PDU và thêm vào các chức năng có liên quan.Sau khi nhận các

ñơn vị dữ liệu,lớp con SAR tính ra mã CRC và ñính kèm vào ñơn vị dữ liệu.Khi dung lượng trên

kênh vật lý ñã sẵn sàng,nó sẽ báo hiệu cho SAR và SAR sẽ truyền các ñoạn PDU xuống lớp

MAC.Dữ liệu báo hiệu chuyên dụng ở kênh xuôi ñược truyền trên kênh logic f-dsch

Hình 19 :Báo hiệu chuyên dụng kênh xuôi ở MS

Hình sau minh họa việc xử lý khi máy di ñộng nhận dữ liệu báo hiệu chuyên dụng từ

BS.Tại ñây,việc xử lý ñược thực hiện ngược lại

4.3.3.4 Báo hiệu chuyên dụng ở kênh ngược

Hình 20 :Báo hiệu chuyên dụng kênh ngược ở MS

Lớp con LAC xử lý tín hiệu báo hiệu chuyên dụng ở hướng ngược tương tự như ở kênh

xuôi,chỉ khác ở chỗ tín hiệu báo hiệu chuyên dụng truyền ñi trên kênh r-dsch

Hình 21: Báo hiệu chuyên dụng kênh ngược ở BS

4.3.4 Sự tương tác giữa lớp chính và lớp phụ

Các primitive ñược sử dụng ñể truyền ñơn vị dữ liệu và tín hiệu ñiều khiển giữa các lớp

với nhau.Đơn vị dữ liệu ñược truyền là một trong những thông số của primitive

4.3.4.1 Khi truyền:

• L2-Data.Request:ñược dùng khi LAC gửi PDU ñến layer 3,thông báo cho Upper layer nhận dữ liệu ñã ñược xử lý tại LAC

Hình 23:Sự tương tác của các primitive khi truyền dữ liệu

4.4 Upper layer ( Lớp trên cùng )

4.4.1 Khối báo hiệu ( Signaling entity )

Khối báo hiệu là khối ñiều khiển hoạt ñộng của hệ thống CDMA2000,thi hành những

chức năng ñể thiết lập,duy trì và kết thúc 1 cuộc gọi

Hoạt ñộng của khối báo hiệu có thể chia thành 2 khía cạnh là trạng thái và chức năng

4.4.1.1 Về mặt trang thái và trạng thái chuyển

Khối báo hiệu sẽ thực hiện việc vào ra các trạng thái chính và phụ ñể xử lý 1 cuộc gọi

Gồm có 4 trạng thái là:

• Trạng thái ban ñầu của MS (mobile station initialization state)

• Trạng thái nghỉ của MS(mobile station idle)

• Truy cập hệ thống(system access state)

• MS ñiều khiển trên kênh lưu thông(mobile station controls on the traffic channel)

4.4.1.2 Về mặt chức năng:

Khối báo hiệu ñiều khiển và thực hiện những năng cần thiết cho 1 cuộc gọi

Những chức năng gồm cả việc ñăng kí,chuyển giao,ñiều khiển công suất

4.4.2 Xử lý cuộc gọi

Khi bắt ñầu gọi,máy di ñộng ñi vào trạng thái ban ñầu.Ở trạng thái ban ñầu,máy di ñộng

sẽ chọn và thu ñược 1 hệ thống.Sau khi thu ñược 1 hệ thống máy di ñộng sẽ ñi vào trạng thái