Các dịch vụ trong mạng WCDMA

nhiệm vụ chính của BTS là: - Mã kênh sử dụng FR, HR hoặc EFR, iết mật mã và giải mật mã chỉ với những kết nối chuyển mạch kênh - đồng bộ một vài mật MS về thời gian và tần số - Khối vô t

Lê Thị Thu Trang

Các giải pháp và dịch vụ trong mạng WCDMA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI – 2010

Chương 1 giới thiệu chung mạng di động GSM, GPRS, EDGE 1

1.1 Mạng thông tin di động GSM 1

1.1.1 Lịch sử phát triển 1

1.1.2.Giới thiệu mạng di động GSM 1

1.1.2.1 Các thành phần của hệ thống 2

1.1.2.2 Các giao diện trong mạng GSM 7

1.1.3 Sự phát triển hệ thống không dây 9

1.2 Công nghệ GPRS 10

1.2.1 Giới thiệu chung về GPRS 10

1.2.2 Phần tử mới trong GPRS 12

1.2.3 Giao diện trong mạng GPRS 15

1.2.4 Giao thức GPRS 18

1 3 Công nghệ GSM/EDGE 18

1.3.1 Sự khác nhau về kỹ thuật giữa GPRS và EDGE 18

1.3.2 Chuẩn hoá Error! Bookmark not defined.18 1.3.3 Tương lai của GSM/EDGE là hướng tới WCDMA 22

Chương 2 Tổng quan mạng WCDMA 23

2.1 Tổng quan mạng WCDMA 23

2.2 Hướng tới thông tin di động thế hệ 3 (WCDMA) 28

2.3 Trải phổ và đa truy nhập phân chia theo mã 30

2.4 Điều khiển công suất trong WCDMA 35

2.4.1 Thí dụ về điều khiển công suất vòng hở cho PRACH 36

2.4.2 Điều khiển công suất vòng kín đường lên 36

2.4.3 Điều khiển công suất vòng kín đường xuống 38

2.5 Chuyển giao trong hệ thống WCDMA 39

2.5.1 Chuyển giao cứng 39

2.5.2 Chuyển giao mềm/ mềm hơn 39

2.6 Các kênh trong WCDMA 41

2.6.1 Các kênh logic, LoCH 41

2.6.2 Các kênh truyền tải, TrCH 43

2.6.3 Các kênh vật lý 45

2.6.4 Thí dụ về báo hiệu thiết lập cuộc gọi sử dụng các kênh logic và truyền tải 51

2.7 Kiến trúc mạng WCDMA 53

2.7.1 Kiến trúc mạng truy nhập vô tuyến WCDMA (RAN) 53

2.7.2 Phẩn tử mạng 54

2.7.3 các Giao diện trong mạng WCDMA 55

2.8.2 dịch vụ chuyển mạch gói người-tới-người 69

2.8.2.1 Hình ảnh và đa phương tiện 69

2.8.2.2 Push-to-talk over cellular (PoC) 71

2.8.2.3 Multiplayer Games 72

2.8.3 Dịch vụ nội dung-tới-người (content-to-person service) 74

2.8.3.1 Browsing 74

2.8.3.2 Audio and video streaming 74

2.8.3.3 Download nội dung (content download) 76

Chương 3 Tính dung lượng và vùng phủ trong mạng WCDMA RAN 77

3.1 Định nghĩa 77

3.2 Tính DCH hướng uplink 80

3.2.1 Vùng phủ DCH hướng uplink 80

3.2.2 Dung lượng DCH hướng uplink 82

3.3 Tính DCH hướng downlink 84

3.3.1 Vùng phủ DCH hướng downlink 84

3.3.2 Các giới hạn và đặc tính công suất downlink 87

3.3.3 Dung lượng DCH downlink 90

3.4 Ví dụ giải pháp tính toán 93

3.4.1 Tiến trình tính toán 93

3.4.2 Các giả thiết chung 95

3.4.3 Kết quả của ví dụ tính toán 101

3.5 Tính toán công suất 101

Chương 4 Giải pháp của Ericsson thiết kế mạng WCDMA Vinaphone cho miền Bắc 103

4.1 Đầu vào từ Vinaphone Error! Bookmark not defined.103 4.1.1 Yêu cầu thông tin lưu lượng từ Vinaphone 103

4.1.2 Yêu cầu thiết bị từ Vinaphone 104

4.2 Đề suất của Ericsson 105

4.2.1 Giả thiết của Ericsson 105

4.2.2 Lưu lượng thông tin 105

4.2.3 Kiến trúc mạng 106

4.2.4 Thiết kế node B 107

3GPP Third Generation Partnership Đề án các đối tác thế hệ thứ ba

AP-AICH

Access Preamble Acquisition Indicator Channel

Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập

CAMEL Customised Application for Mobile

CCH Control Channel kênh điều khiển

CD/CA-ICH:

CPCH Collision Detection/ Channel

Assignment Indicator Channel

Kênh chỉ thị phát hiện va chạm CPCH/ấn định kênh

E-RGCH Enhanced Relative Grant Channel Kênh cho phép tương đối tăng cường ETSI

European Telecommunication Standards

HSDPA

High Speed Downlink Packet Access

Truy nhập hói đường xuống tốc độ cao

Channel

Kênh chia sẻ riêng tốc độ cao

Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao

IEEE

Institute of Electrical and Electronic

Engineers

Trụ sở điện và điện tử

IMEI International Mobile Equiptment Identity Số nhận dạng thiết bị di động toàn cầu

IMSI International Mobile Subscriber Identity

số nhận dạng thuê bao di động toàn cầu

IMT-2000

International Mobile Telecommunication

– 2000

Viễn thông di động toàn cầu - 2000

Iu Giao diện được sử dụng để thông tin giữa RNC và mạng lõi

Ki

Individual Subscriber authentication

PAPR

Peak to Average Power Ratio

Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình

P-CCPCH

Primary Common Control Physical

Channel

Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp

PDCP Packet Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ dữ liệu gói

RANAP

Radio Access Network Application

Part

Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến

RSCP Received Signal Code Power Công suất tín hiệu mã thu

SCCP Signalling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu

SCTP Streaming Control Transport Protocol Giao thức vận chuyển điều khiển streaming

TRAU Transcoder and Rate Adapter Unit Đơn vị thích ứng tốc độ và chuyển đổi mã

Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải

UMTS Universal Mobile Telephone System Hệ thống điện thoại di động toàn cầu

Network

Mnạg truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS

WCDMA

Wideband Code Division Multiple Access

Đa phân chia theo mã băng rộng

Bảng 1.1: Tốc độ từ CS-1 đến CS-4……….……… ……17

Bảng 1.2: GPRS và EDGE: So sánh thông tin kỹ thuật (8PSK, 8-phase shift keying; GMSK, Gaussian minimum shift keying; MSC, Modulation coding scheme)……….……… ………22

Bảng 1.3: tốc độ và điều chế của MCS-1 tới MCS-9………23

Bảng 2.0 Các thông số lớp vật lý W-CDMA ……… 24

Bảng 2.1 Cấp phát tần số 3G tại Việt Nam……… 26

Bảng 2.2 Thí dụ bộ tám mã trực giao……… ….32

Bảng 2.3 Thí dụ nhân hai mã giống nhau trong bảng 1 được một………32

Bảng 2.4 Thí dụ nhân hai mã khác nhau trong bảng 1 được một mã mới trong tập 8 mã……… 32

Bảng 2.5 Danh sách các kênh logic……….……….…….41

Bảng 2.6 Danh sách các kênh truyền tải……….……… 43

Bảng 2.7 Danh sách các kênh vật lý……….……….45

Bảng 2.8: Dịch vụ và giải pháp thiết bị Ericsson tương ứng……….….…… 63

Bảng 2.9 Trễ game nhiều người chơi và yêu cầu bit rate……….….73

Bảng 3.1 quỹ link hướng lên đối với thoại 12,2 kbps (RA-3)……… 98

Bảng 3.2 ví dụ quỹ link CPICH……….……… 99

Bảng 3.3: ví dụ quỹ link hướng downlink……… 101

Bảng 4.1: thông số lưu lượng ……….……104

Bảng 4.2: đề suất tỉ lệ dữ liệu gói……….………106

Bảng 4.3 : Thuê bao trên mỗi site……….………108

Bảng 4.4 Phân bổ RBS tương ứng RNC……….110

Danh mục các hình vẽ

Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống GSM………3

Hình 1.2: Tổng quan những thay đổi trong BSS và mạng lõi GSM……… 11

Hình 1.3: Mạng tổng đài Roaming GPRS (GRX)……… … 15

Hình 1.4: Những lớp của giao diện Gb……… 16

Hình 1.5: Giao thức của GPRS……….… ….18

Hình 1.6: EGPRS giới thiệu những thay đổi trên BSS trong mạng GPRS……….19

Hình 1.7: Biều đồ I/Q chỉ ra những ích lợi điều chế của EDGE……… …20

Hình 1.8: Giao thức của EDGE ……… …… 22

Hình 2.1 Phân bố tần số cho WCDMA/FDD a) Các băng có thể dùng cho WCDMA FDD toàn cầu; b) Băng tần IMT-2000……… 26

Hình 2.2: Vùng phủ sóng của UMTS……… …… 28

Hinh 2.3 Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh sử dụng công nghệ WCDMA……….30

Hình 2.4 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)……….32

Hình 2.5 Quá trình giải trải phổ và lọc tín hiệu của người sử dụng k từ K tín hiệu….….35 Hình 2.6 Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín đường lên……….…37

Hình 2.7 Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín đường xuống……… 38

Hình 2.8 Thí dụ về giải thuật SHO………40

Hình 2.9 Chuyển đổi giữa các LoCH và TrCH trên đường lên và đường xuống……… 45

Hình 2.10 Tổng kết các kiểu kênh vật lý……….….46

Hình 2.11 Chuyển đổi giữa các kênh truyền tải và các kênh vật lý……… 50

Hình 2.12 Ghép các kênh truyền tải lên kênh vật lý ……… 51

Hình 2.13 Báo hiệu thiết lập cuộc gọi……… ……52

Hình 2.16: Cấu trúc mạng RAN……….……54

Hình 2.17: Cấu trúc giao thức Iu CS……… …… 56

Hình 2.18: Cấu trúc giao thức Iu PS……… 57

Hình 2.19: Nhóm giao thức của giao diện Iur Có 2 sự chọn lựa cho vận chuyển báo hiệu RNSAP: Nhóm SS7 (SCCP và MTP3-B) và vận chuyển SCTP/IP 2 giao thức User plane (DCH: dedicatedd channel; CCH: Common channel)……….59

Hình 2.20: Giống giao thức giao diện Iur, khác biệt chính là trong mạng vô tuyến và Plane điều khiển mạng vận chuyển, báo hiệu SS7 được đặt ở SAAL-UNI Sự chọn lựa SCTP/IP không được trình bày ở đây………61

Hình 2.21: Mô hình logic của Node B đối với FDD……… ………62

Hình 2 22: Kiến trúc hệ thống mạng lõi WCDMA……… …….63

Hình 2 23: mạng lõi WCDMA nhìn theo chiều ngang……… 64

Hình 2.24 Mạng lõi WCDMA nhìn tổng thể………65

Hình 2.25: chia sẻ hình ảnh thời gian thực……….………70

Hình 2.26: sự phát triển của dịch vụ person-to-person 71

Hình 2.27 Push-to-talk qua thông tin điện thoại cơ bản……… …… ………72

Hình 2.28 Dịch vụ PoC sự độc lập của mạng truy nhập vô tuyến ……… ……72

Hình 2.29 phân loại game nhiều người chơi……… …… 73

Hình 2.30 sự phát triển của giao thức WAP……… …………74

Hình 2.31: dịch vụ từ ViG (Video Gateway)……….75

Hình 2.32 ví dụ download nội dung……… 76

Hình 3.1 Tổng quan tiến trình tính toán……… ……95

Hình 4.1: thông tin lưu lượng cho mỗi người dùng đã được tính toán……….…107

Hình 4.2: Tổng quan mạng WCDMA RAN yêu cầu cho mạng Vinaphone………… 108

Hình 4.3 Bản đồ phân bố RBS ở miền Bắc………109

Chương 1 giới thiệu chung mạng di động GSM, GPRS, EDGE

1.1 Mạng thông tin di động GSM

1.1.1 Lịch sử phát triển

Công nghệ di động đầu tiên là công nghệ tương tự, khởi đầu từ những năm 70 với các công nghệ tiêu biểu như AMPS (Advanced Mobile Phone System) tại North American (1983), NTT tại Nhật (1977) và NMT (Nordic Mobile Telephone) tại Europe (1983) + Năm 1982, hội nghị quản lý bưu điện và viễn thông ở Châu Âu (CEPT – European Conference of Postal and Telecommunications ad minstrations) thành lập 1 nhóm nghiên cứu, GSM – Group Speciale Mobile, mục đích phát triển chuẩn mới về thông tin di động

+ Ngày 01/07/1991 ở Phần Lan (finland) cuộc gọi điện thoại GSM đầu tiên từ công viên Helsinki, đánh dấu GSM900 Phase 1 ở European

+ Năm 1995, chuẩn GSM đã phát triển lên Phase 2 Tập trung phát triển vào phát đàm thoại và những dịch vụ liên quan đến những cuộc gọi đàm thoại

+ Năm 1998, 3GPP (the Third Generation Partnership) phát triển chuẩn GSM lên GPRS

và EDGE

Sự phát triển kỹ thuật từ FDMA -1G, 2G – là kết hợp FDMA và TDMA, 3G – CDMA

1.1.2 Giới thiệu mạng di động GSM

Hệ thống GSM làm việc trong một băng tần hẹp, dài tần cơ bản từ (890-960MHz)

Băng tần được chia làm 2 phần:

ƒ Uplink band từ (890 – 915) MHz

ƒ Downlink ban từ (935 – 960)MHz

Băng tần gồm 124 sóng mang được chia làm 2 băng, mỗi băng rộng 25MHz, khoảng cách giữa 2 sóng mang kề nhau là 200KHz Mỗi kênh sử dụng 2 tần số riêng biệt cho 2 đường lên và xuống gọi là kênh song công Khoảng cách giữa 2 tần số là không đổi bằng 45MHz Mỗi kênh vô tuyến mang 8 khe thời gian TDMA và mỗi khe thời gian là một kênh vật lý trao đổi thông tin giữa MS và mạng GSM Tốc độ mã từ (6.5 – 13)Kbps

125 kênh tần số được đánh số từ 0 đến 124 được gọi là kênh tần số tuyệt đối ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number)

Ful(n) = 890 MHz + (0,2MHz) * n

Fdl(n) = Ful(n) + 45MHz

Với 1 <= n <= 124

Cấu trúc của 2 kênh vật lý và kênh logic:

- Các kênh vật lý là một khe thời gian ở một tần số vô tuyến dành để truyền tải thông tin

ở đường vô tuyến của GSM Mỗi một kênh tần số vô tuyến được tổ chức thành các khung TDMA dài 4,62ms gồm có 8 khe thời gian (một khe dài 577 µ s)

- Các kênh logic được đặc trưng bởi thông tin truyền giữa BTS và MS Các kênh logic này được đặt vào kênh vật lý nói trên Có thể chia các kênh logic gồm 2 loại kênh: các kênh lưu lượng (TCH) và các kênh báo hiệu điều khiển

1.1.2.1 Các thành phần của hệ thống

PLMN theo chuẩn GSM được chia làm 3 phân hệ:

™ Phân hệ chuyển mạch: NSS (Network Switching Subsytem): MSC, HLR, VLR, AuC, EIR

™ Phân hệ vô tuyến: RSS = BSS + MS ( RSS – Radio SubSystem)

-> MS = ME +SIM: Trong SIM chứa các số nhận dạng IMSI, TMSI; số hiệu nhận dạng vùng định vị LAI

- > BSS = TRAU + BSC + BTS: BSS kết nối với NSS qua cổng PCM cơ sở 2Mbps

™ Phân hệ vận hành và bảo dưỡng (khai thác) – OMS (Operation and Maintenance Subsystem) Phân hệ khai thác thực hiện 3 chức năng chính: Khai thác và bảo dưỡng

mạng, Quản lý thuê bao và tính cước, Quản lý thiết bị di động

Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống GSM

A phân hệ vô tuyến

BSS (Base Station System ) có chức năng cung cấp đường truyền giữa MS với tổng đài

MSC BSS trao đổi thông tin với MS trên giao diện vô tuyến Um và với MSC (SGSN) bằng các truyến truyền dẫn 2Mbps qua giao diện A(Gb): BSS = BSC + BTS + TRAU (TCE)

BSC ( Base Station Controller) điều khiển 1 vài Cell (1 vài BTS) vàquản lý tất cả giao

diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển xa BTS và MS Các lệnh này chủ yếu là các lệnh ấn định, giải phóng kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao (handover) Trong thực tế BSC là một tổng đài nhỏ có vai trò quản lý các kênh ở giao diện vô tuyến và chuyển giao BSC phải thực hiện 1 vài chức năng:

- ước lượng báo hiệu giữa MS và tổng đài (mạng lõi – CN)

- performing gaging in a group of cells for every mobile terminating call (MTC)

- Quản lý tài nguyên vô tuyến đối với mỗi BTS

- Chuyển mạch khe thời gian từ mạng lõi tới đúng BTS

- Cung cấp điểm truy cập bảo trì và vận hành chính cho toàn bộ BSS

- Lưu dữ cấu hình data đối với tất cả những phần tử trong BSS

Handover là 1 thuê bao từ Cell này đến cell khác, yêu cầu mọi BTS phải:

Î Đánh giá thông báo đo lường được phát từ mọi di động trong xuốt quá trình gọi, để xác định khi nào thì chuyển giao

Î Truy cập tới tài nguyên có sẵn trong mỗi BTS hàng xóm;

Î Có thể thông tin với BTS hàng xóm để yêu cầu tài nguyên cho mỗi mobile cần handover, và hợp tác handover

Î Hợp tác handover(chuyển giao) với tổng đài điện thoại mục đích để nó biết BTS nào đang xử lý mỗi cuộc gọi

BTS (Base Transceiver Station) trong 1 cell BTS có chức năng trao đổi thông tin với

MS Mỗi BTS bao gồm các thiết bị thu phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện

vô tuyến để cung cấp giao diện vô tuyến cho một cell Dung lượng kênh thoại của mạng GSM, trong bất kỳ một vùng, được xác định bởi số lượng tần số mang trên mỗi cell và mật độ cell trên một vùng nhiệm vụ chính của BTS là:

- Mã kênh (sử dụng FR, HR hoặc EFR), iết mật mã và giải mật mã (chỉ với những kết nối chuyển mạch kênh)

- đồng bộ một vài mật MS về thời gian và tần số

- Khối vô tuyến tương tự để điều chế, khuyếch đại và phối hợp thu phát

- Khối băng gốc để phối hợp tốc độ truyền thoại, số liệu và mã hoá kênh

- sự ước lượng và optimizatin về chất lượng phát UL và DL (sử dụng nhiều cách đo riêng và những thông báo đo MS)

TRAU(TCE): Tín hiệu trên giao diện vô tuyến được mã hoá ở tốc độ 13kbps sử dụng mã

tiền định tuyến tính LPC Để thích ứng tốc độ này với tốc độ mạng thoại cố định PSTN cần có bộ chuyển đổi mã TRAU để chuyển đổi giữa 13kbps LPC và 64kbps PCM giữa

MS và MSC TRAU có thể đặt tại BTS, BSC hoặc tại MSC Mỗi 20ms chứa 260bit tiếng

sẽ được bổ sung 60bit và tốc độ luồng số mỗi kênh đạt 16kbps Với truyền số liệu, không cần chuyển đổi mã nhưng tốc độ số liệu thay đổi từ 9,6kbps lên 16kbps để truyền

trền giao diện kênh mặt đất (trong đó có 3kbps TRAU)

ME (Mobile Equiptment) = hardware + software là htiết bị di động ME tương đương số

IMEI = Assigned at the factory

SIM: lưu giữ thông tin nhận thực thuê bao và mật mã hoá/ giải mật mã hoá Các thông tin

lưu dữ trong SIM

Các sô nhận dạng IMSI, TMSI

- Khoá nhận thực Ki

- Khoá mật mã Kc

- Số hiệu nhận dạng vùng định vị LAI (LAI – Location Area ID)

- Danh sách các tần số lân cận

Có 3 lớp khác biệt của thiết bị di đ ộng (ME) GPRS với GSM

- Lớp A: thiết bị có khả năng xử lý cuộc gọi thoại và chuyển gói data ở cùng một thời điểm

- Lớp B: Thiết bị có thể xử lý thoại hoặc lưu lượng gói data và có thể đặt việc chuyển gói ở trạng thái trờ để nhận cuộc gọi thoại

- Lớp C: Thiết bị có thể xử lý cả 2 thoại và data

B phân hệ chuyển mạch

MSC ( Mobile service Switching Centre) có nhiệm vụ điều phối việc thiết lập cuộc gọi

đến những người sử dụng mạng GSM Một mặt giao tiếp với BSS, mặt khác giao tiếp với mạng ngoài (qua GMSC) MSC thường là một tổng đài lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc BSC MSC thực hiện các chức năng: Xử lý cuộc gọi, vận hành và bảo dưỡng, chức năng tương tác và tính cước MSC có thể triển khai ở 2 dạng: MSC server - xử lý báo hiệu; CS-MGW xử lý báo hiệu người dùng

MSC server điều khiển cuộc gọi từ lúc bắt đầu đến kết thúc trong miền CS, hoàn thành báo hiệu và biên dịch vào trong mạng báo hiệu Chứa dữ liệu dịch vụ thuê bao trong VLR và dữ liệu liên quan CAMEL

CS-MGW (Circuit Switch - Media Gateway Function) giúp chuyển đổi phương tiện, điều khiển vật mang và xử lý kích thước gói qua giao diện Iu H.248 được đề nghị để xác nhận mã phụ thêm và những giao thức đóng khung

IWF (the Interworking Function) nối tới MSC để cung cấp liên kết giữa mạng PLMN và

mạng cố định (ISDN, PSTN và PDNs) Việc giao tiếp với mạng ngoài đòi hỏi cổng thích ứng (các chức năng tương tác IWF) để thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của GSM và các mạng ngoài Chức năng của IWF là

- phụ thuộc vào dịch vụ và loại mạng cố định

- Chuyển giao thức được dùng trong mạng PLMN sang những giao thức được dùng trong mạng cố định

GMSC (the Gateway MSC): Để thiết lập một cuộc gọi đến người sử dụng GSM, trước

hết cuộc gọi phải được định tuyến đến một tổng đài cổng GMSC mà không cần biết vị trí hiện thời của thuê bao.GMSC có nhiệm vụ lấy thông tin về vị trí hiện thời của thuê bao và định tuyến cuộc gọi đến tổng đài đang quản lý thuê bao ở thời điểm hiện thời (MSC tạm trú) Muốn vậy, trước hết các tổng đài phải dựa trên số thoại danh bạ của thuê bao để tìm đúng HLR cần thiết và hỏi HLR này: MSC -> HLR tương ứng -> MSC có MS

- GMSC quyết định điều khiển kết nối với mạng bên ngoài, khi truy vấn tới HLR và MSC

- Được triển khai trên 2 thực thể: GMSC server – xử lý báo hiệu và CS-MGW

- Nếu cuộc gọi là đàm thoại/quảng bá, thì call được định tuyến trực tiếp tới MSC kết nối với VBS/VGCS

HLR (the Home Location Register) là cơ sở dữ liệu tham chiếu lưu giữ lâu dài các thông

tin về thuê bao

- Các số nhận dạng thuê bao IMSI, MSISDN

- Các thông tin về thuê bao (từ 1-4 triệu thuê bao )

- Danh sách các dịch vụ MS được/hạn chế sử dụng

- Số hiệu VLR đang phục vụ MS

AuC (the Authentication Centre) là cơ sở dữ liêu lưu giữ các khoá thuê bao Ki cho tất cả

các thuê bao trọng mạng AuC có chức năng nhận thực và tạo khoá Kc để sử dụng trong cuộc gọi

VLR (the Visition Location Register) là cơ sở dữ liệu trung gian lưu giữ tạm thời thông

tin về thuê bao trong vùng phục vụ MSC/VLR

- Vị trí hiện thời của MS trong vùng phục vụ MSC nào

- Trạng thái thuê bao (bận-busy, rỗi-idle)

- Các số nhận dạng: IMSI, MSISDN, TMSI

- Nhận dạng vùng LAI

- Số lưu động trạm di động MSRN

EIR (the Equipment Identity Register) là cơ sở dữ liệu thông tin về tính hợp lệ của thiết

bị ME qua số IMEI Một số thiết bị sẽ có số IMEI thuộc 1 trong 3 danh sách

- Sách trắng: IMEI hợp lệ

- Sách đen: IMEI của MS bị mất cắp

- Sách xám: IMEI của MS bị lỗi không đáp ứng đựơc chuẩn GSM

EIR được truy cập từ MSC của mạng hoặc MSC mạng khác Trong mạng có thể có nhiều EIR

SMS – GMSC (SMS Gateway MSC) là một giao diện giữa trung tâm SMS và PLMN,

message ngắn được gửi tới MS từ trung tâm dịch vụ (SC – Service Centre)

1.1.2.2 Các giao diện trong mạng GSM

+ Giao diện A giữa BSS – MSC: Là khả năng cung cấp nhiều dịch vụ cho những người

dùng GSM và thuê bao Thêm vào đó, giao diện A cho phép cấp phát tài nguyên phù hợp trong mạng PLMN, vận hành và bảo quản những tài nguyên này

+ Giao diện Abis giữa BSC – BTS: là giao diện giữa BSC và BTS Giao thức sử dụng ở

lớp 2 trên Abis là LAPD (Link Access Procedure on D channel) LAPD có chức năng phát hiện và hiệu chỉnh lỗi, cũng như phân định khung Đó là, thêm vào các cờ (flags) ở đầu và cuối của khung

Ở lớp 3 hầu hết bản tin, gồm bản tin RR, qua BTS Tuy nhiên, một vài bản tin RR liên quan thiết bị vô tuyến và phải được xử lý bởi BTS Việc biến đổi bản tin RR quan trong được thực hiện trong BTS Ví dụ bản tin RR là bản tin mật mã, ở đó khóa mã chỉ được gửi tới BTS và không tới MS

+ Giao diện B giữa MSC server – VLR: VLR là cơ sở data định vị và quản lý những thuê

bao di động roaming đến khu vực MSC server mà VLR kết hợp Bất kỳ khi nào MSC server cần data liên quan tới MS trong khu vực MSC này, nó sẽ tham chiếu tới VLR Khi

MS roam đến một vùng định vị khác, nó sẽ updating thông tin location với MSC server ở nơi đó, MSC server lại thông tin tới VLR để chứa thông tin này Khi một thuê bao kích hoạt dịch phụ hay giảm bớt một vài data gắn với dịch vụ, MSC server thông tin (thông qua VLR) tới HLR là nơi chứa nhiều sửa đổi và updata tới VLR nếu yêu cầu Giao diện B bên trong MSC server/VLR

+ Giao diện C giữa HLR và MSC server: GMSC server phải tham chiếu tới HLR thuê

bao yêu cầu để thực hiện định tuyến thông tin cuộc gọi hoặc bản tin ngắn (SMS) tới thuê bao đó

+ Giao diện D giữa HLR và VLR; Giao diện D được dùng để trao đổi data định vị MS và

quản lý thuê bao

+ Giao diện E giữa những MSC server: Khi một MS di chuyển từ một MSC này tới một

MSC khác trong suốt cuộc gọi, tiến trình handover phải thực hiện để duy trì thông tin Do

đó, những MSC server phải trao đổi data để bắt đầu và thực hiện hoạt động

chức năng dich chuyển message giữa MSC server phục vụ MS và MSC server làm việc với SC

+ Giao diện F giữa MSC server và EIR: Giao diện F dùng để trao đổi data, mục đích để

EIR có thể xác nhận tình trạng IMEI được gửi từ MS

+ Giao diện G giữa những VLR: Tiến trình đăng ký định vị sẽ xảy ra khi thuê bao di động

di chuyển từ VLR này tới VLR khác Tiến trình này gồm việc phục hồi lại IMSI và những tham số xác nhận từ VLR cũ

+ Điểm giao diện Nc giữa MSC server và GMSC server: Trên điểm giao diện Nc, việc

điều khiển cuộc gọi cơ sở giữa mạng - mạng được thực hiện Ví dụ là ISUP hoặc BICC (BICC – Bearer Independent Call Control)

Lựa chọn khác dành cho vận chuyển báo hiệu trên Nc là IP Nc sẽ cho phép sử dụng bất kỳ giao thức điều khiển cuộc gọi phù hợp (BICC, SIP-T) mà có thể hỗ trợ yêu cầu lưu lượng

+ Giao diện H giữa HLR và AuC: Khi HLR nhận yêu cầu xác nhận và mật mã hoá dữ liệu

cho thuê bao di động và nó cũng không lưu dữ liệu yêu cầu, HLR yêu cầu dữ liệu từ AuC

1.1.3 Sự phát triển hệ thống không dây

Thế hệ 1G: tất cả những hệ thống đều bắt nguồn từ 1G đó là hệ thống tương tự (với thoại

là lưu lượng chính) Một vài chuẩn là NMT, AMPS, Hicap, CDPD, Mobitex, DataTac, TÁC và ETACS

Thế hệ 2G: Tất cả những chuẩn thuộc vào 2G là trung tâm thương mại và chúng là dạng

số Vào khoảng 60% thương mại hiện nay bị chi phối bởi chuẩn Châu Âu Những chuẩn 2G là GSM, iDEN, D-AMPS, IS-95, PDC, CSD, PHS, GPRS (2,5G), HSCSD, và WiDEN

Thế hệ 3G: Đáp ứng yêu cầu phát triển dung lượng mạng, tốc độ (dịch chuyển dữ liệu

tốc độ) và những ứng dụng đa phương tiện, chuẩn 3G bắt đầu được đưa ra Những hệ thống trong chuẩn này là sự phát triển tuyến tính của hệ thống 2G Chúng dựa vào 2 cơ sở

hạ tầng chính song song tồn tại đó là những node chuyển mạch kênh, và những node chuyển mạch gói ITU định nghĩa một bộ những kỹ thuật giao diện không khí cho 3G, như là phần sáng kiến của IMT-2000 Hiện nay, sự chuyển giao xảy ra từ hệ thống 2G tới 3G Một phần của sự chuyển giao này là một số những kỹ thuật đang được chuẩn hóa

- 2,75G: là EDGE, EGPRS

- 3G: là UMTS(W-CDMA), CDMA 2000 & 1xEV-DO/IS-856, FOMA, SCDMA, GAN/UMA

TD 3.5G: UMTS (HSDPA), UMTS (HSUPA)

- Post 3G: UMTS (HSOPA/LTE)

Thế hệ 4G: Tùy theo nhóm làm việc 4G, cơ sở hạ tầng và đầu cuối của 4G sẽ có tất cả

những chuẩn từ 2G tới 4G đã triển khai Cơ sở hạ tầng cho 4G sẽ chỉ là gói (all-IP) Một vài đề xuất đó là có một platform mở ở đó những đổi mới và phát triển có thể phù hợp Những kỹ thuật đang được xem xét như pre-4G là WiMax, WiBro, iBurst, 3GPP Long term Evolution VÀ 3GPP2 Ultra Mobile Broadband Những kỹ thuật chính là:

- kỹ thuật baseband (băng cơ sở) là

-> OFDM: để khai thác đặc tính kênh chọn lọc tần số

-> MIMO: để đạt được hiệu suất phổ cao nhất

-> Turbo principle: để giảm đến mức nhỏ nhất SNR theo yêu cầu ở bên thu

- Giao diện vô tuyến thích ứng

- Điều chế, xử lý không gian gồm MIMO nhiều anten và nhiều người dùng

- Relaying (sự chuyển tiếp), gồm mạng chuyển tiếp cố định(FRN-Fixed Relay Network), và the cooperative relaying concept, được biết như là giao thức nhiều chế độ

1.2 Công nghệ GPRS

1.2.1 Giới thiệu chung về GPRS

Hình 1.2: Tổng quan những thay đổi trong BSS và mạng lõi GSM

Những đặc điểm mới trong GPRS là:

- Chuẩn hoá dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói

- Kết nối IP từ đầu cuối tới đầu cuối

- Giải pháp cơ sở cho mobile internet

- Mở rộng mạng GSM, với những node thêm vào : SGSN, GGSN

- Không cần kế hoạch tần số, sử dụng tần số GSM Kênh vô tuyến GPRS được cấp phép tới người dùng chỉ khi phát hoặc nhận dữ liệu Kênh vô tuyến không được cấp phát trước tới MS, khi MS phát gói dữ liệu, nó được gửi qua kênh vô tuyến tự

do đầu tiên GPRS chia sẻ chung giao diện vô tuyến để cùng tồn tại với GSM chuyển mạch kênh

- Volume based charging

- Luôn luôn được kết nối, luôn luôn online

1.2.2 Phần tử mới trong GPRS

Những Node hỗ trợ của GPRS

Để tích hợp GPRS vào kiến trúc mạng GSM đang tồn tại, một lớp những node mạng được giới thiệu gọi là node hỗ trợ GPRS (GSNs – GPRS Support Node) GSNs chịu trách nhiệm phát và định tuyến những gói dữ liệu giữa MS và mạng dữ liệu bên ngoài (PDNs)

™ SGSN (Serving GPRS Support Node): Thanh ghi định vị chứa 2 loại dữ liệu thuê bao

cần thiết để xử lý bắt đầu và kết thúc việc truyền gói data

User profiles: IMSI, nhận dạng tạm thời, địa chỉ PDP

Location information: Chế độ hoạt động của MS, Cell hoặc vùng định tuyến nơi mà MS đăng ký; số VLR của VLR được kết hợp (nếu Gs được triển khai); địa chỉ GGSN

Chức năng của SGSN: định tuyến, quản lý di động SGSN phát hiện và đăng ký vị trí cho

các trạm di động GPRS mới trong phạm vi phục vụ của nó và truyền phát các gói số liệu giữa các trạm di động và các GGSN SGSN điều khiển các giao thức giao diện vô tuyến mức cao, cũng như các giao thức mạng GPRS, tính cước data người dùng

Chức năng cụ thể SGSN trong GSM/EDGE:

ƒ Tiến tới lưu lượng 60kbps (150kbps đối với EDGE) trên mỗi thuê bao

ƒ Kết nối qua Frame relay hoặc IP tới PCU sử dụng chức năng giao thức Gb

ƒ Chấp nhận data uplink để cấu thành gói IP

ƒ Bảo mật data downlink, giải mật mã data uplink

ƒ Thực hiện quản lý tới mức cell cho nhiều chế độ di động được kết nối

Chức năng cụ thể SGSN trong WCDMA

ƒ Lưu lượng tiến tới 300kbps trên mỗi thuê bao (R99)

ƒ Tiến tới lưu lượng khoảng 7,2Mbps downlink và 2mbps uplink (HSPA)

ƒ Những gói downlink/uplink Tunnel/detunnel hướng tới RNC

ƒ Tiến tới quản lý di động tới mức RNC cho những chế độ di động được kết nối

™ GGSN (Gateway GPRS Support Node): Chứa dữ liệu thuê bao nhận từ HLR và

SGSN Có 2 loại dữ liệu giống SGSN: Subscription information: IMSI, địa chỉ PDP; Location information: địa chỉ SGSN cho SGSN nơi mà MS đăng ký

GGSN hành động như một giao diện tới mạng dữ liệu gói bên ngoài Nó chuyển đổi những gói GPRS đến từ SGSN thành định dạng PDP (Packet Data Protocol) tương ứng và gửi chúng ra ngoài trên mạng ở ngoài tương ứng Trong hướng ngược lại, địa chỉ PDP của gói data đến (là địa chỉ IP đích) được chuyển đổi thành địa chỉ GSM của người dùng đích GGSN chứa địa chỉ SGSN hiện tại và profile của những người dùng đăng ký vào thanh ghi định vị của nó GGSN có khả năng tập trung thông tin tính cước cho các mục đích thanh toán

Nói chung, có mối quan hệ nhiều - nhiều giữa SGSNs và GGSNs: Một GGSN giao diện với một mạng ngoài cần một vài SGSNs; một SGSN có thể định tuyến nhiều gói tới nhiều GGSNs khác nhau

phân biệt Data/Voice trong BSS

PCU (the Packet Control Unit) có chức năng điều khiển đến MSC nếu là voice , điều

khiển đến SGSN nếu là điện thoại GPRS Chức năng khác của PCU là :

ƒ Chia ra từng gói và lắp lại, trên 2 đường tách biệt Downlink và Uplink

ƒ Điều khiển truy nhập

ƒ Lập danh sách tất cả sự truyền tích cực gồm quản lý kênh vô tuyến

ƒ Điều khiển truyền (kiểm soát, đệm, truyền lại )

PCU có thể được đặt trong mạng ở BTS, BSC hoặc ngay trước switch, vị trí thích hợp

là ở BSC

Đơn vị điều khiển kênh (Channel Control Unit)

Coding scheme

Speed (kbit/s)

Có rất nhiều địa chỉ, cụ thể là BTS phân biệt người dùng GPRS và không dùng GPRS Có một vài xác nhận yêu cầu của người dùng như cuộc gọi thông thường, gửi và nhận gói cụm (bursty packet), chia sẻ khe thời gian với nhiều người dùng GPRS khác và tạo ra mã CS(Coding Scheme)từ CS1 tới CS4 nhưng việc lựa chọn mã lại phụ thuộc vào chất lượng không khí Mỗi một CS lại sử dụng một hiệu chỉnh lỗi riêng để phù hợp với tốc độ dữ liệu trên giao diện không khí

khả năng thực hiện những chức năng GPRS cụ thể như sử dụng CS1 tới CS4, hỗ trợ đo

lường kênh vô tuyến GPRS Việc nâng cấp như đơn vị mã hoá kênh (CCU – Channel Codec Unit) và luôn được đặt ở BTS CCU kế thừa một vài chức năng quản lý vô tuyến PCU nếu latter không được đặt ở BTS

Mạng tổng đài roaming GPRS ( GPRS Roaming eXchange (GRX) Network)

Hình 1.3: Mạng tổng đài Roaming GPRS (GRX)

BG (the Border Gateway) Kiểm soát truyền gói giữa các mạng GPRS PLMN, Cung cấp

mức bảo mật tương ứng để bảo vệ PLMN và nhiều thuê bao của nó

1.2.3 Giao diện trong mạng GPRS

Giao diện Gb giữa BSS và SGSN

nguyên duy nhất trong suốt thời gian tồn tại cuộc gọi, không quan tâm đến luồng thông tin, Giao diện Gb cho phép nhiều người dùng được ghép trên cùng một tài nguyên vật lý Báo hiệu GPRS và dữ liệu người dùng có thể được gửi trên cùng tài nguyên vật lý Tốc độ truy cập với mỗi user thay đổi từ dữ liệu không tới băng thông lớn nhất có thể (TS

4818 700)

Mạng truy cập, kết nối PCU với SGSN được chuẩn hoá ở lớp 2 Nó chạy giao thức frame relay trên lớp 2 và BSSGP, LLC và SNDCP trên những lớp cao Khi BSSGP header được tạo bởi BSS thì những header lớp trên được tạo bởi MS Những header này được truyền xuyên qua BSS

Giới hạn của GPRS, header dịch vụ mạng (layer 2) chứa header của giao thức chuyển mạch (FR – Frame Relay: là một dạng phát dữ liệu packet mà giao diện Gb sử dụng giữa PCU và SGSN) cộng thêm thông tin về kết nối ảo dịch vụ mạng so-called Quyết định chuyển mạch chỉ dựa trên header FR

Khi giao thức lớp 1 ở luồng E1, nó có thể thiết lập nhiều thay đổi của kết nối vật lý giữa PCU và SGSN

Hình 1.4: Những lớp của giao diện Gb

Giao diện Gr giữa SGSN và HLR

Giao diện này được dùng để trao đổi dữ liệu liên quan tới định vị MS và tới quản

lý thuê bao Dịch vụ chính là dịch chuyển dữ liệu gói SGSN cho HLR biết vị trí của MS HLR gửi tới SGSN tất cả dữ liệu cần để hỗ trợ dịch vụ tới thuê bao di động

Giao diện Gn và Gp giữa SGSN và GGSN

Những giao diện này hỗ trợ tính di động giữa SGSN và GGSN Giao diện Gn được dùng khi GGSN và SGSN cùng trong một PLMN Giao diện Gp được dùng nếu GGSN và SGSN trong nhũng PLMN khác nhau Giao diện Gn/Gp có một bộ phận mà cho phép SGSNs thông tin tới thuê bao và dữ liệu người dùng, khi thay đổi SGSN

Kết nối trong mạng SGSN và GGSN được định nghĩa cho tới lớp 3 Mạng phát

dữ liệu người dùng ở khung GTP ( GPRS Tunnelling Protocol), khung này được gói tiếp thành UDP và IP IP giúp định tuyến xuyên qua mạng Gn từ đó phát khung GTP giữa một SGSN và một GGSN DNS cũng sử dụng giao diện này

Giao diện Gp là giao diện dựa vào IP giữa SGSN bên trong và GGSNs bên ngoài Giữa SGSN và GGSN bên ngoài, có Border Gateway (giống như một firewall) Cũng sử dụng giao thức GTP

Giao diện Gc là đường báo hiệu giữa GGSN và HLR

GGSN sử dụng đường báo hiệu không bắt buộc này (Gc) để lấy thông tin định vị (vị trí) và hỗ trợ nhiều dịch vụ cho thuê bao di động, để có thể kích hoạt địa chỉ mạng dữ liệu

Giao diện Gf giữa SGSN và EIR

Giữa SGSN và EIR là giao diện Gf chức năng là trao đổi dữ liệu, mục đích là để xác minh trạng thái của IMEI nhận được từ MS

Giao diện Gs giữa MSC/VLR và SGSN

Giao thức này cho phép paging và sự sẵn sàng của trạm khi thực hiện truyền dữ liệu Khi trạm attach tới mạng GPRS, SGSN theo dõi vùng định tuyến (RA) mà trạm attach Một RA là một phần LA Khi trạm (station) được đánh số thì thông tin này là tài nguyên mạng Khi trạm thực hiện PDP context, SGSN có BTS đang được sử dụng bởi trạm (station)

EDGE được giới thiệu cho mạng GSM trên khắp thế giới từ năm 2003, bắt đầu ở Bắc Mỹ GSM/EDGE Radio Access Network (GERAN)

EDGE là giải pháp để tăng tốc độ dữ liệu trên đường vô tuyến GSM EDGE chỉ giới thiệu một kỹ thuật điều chế mới và mã hoá kênh mới mà có thể phát cả 2 thoại chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh và dịch vụ dữ liệu Do đó, EDGE là thêm vào GPRS và không thể làm việc một mình GPRS và EDGE có giao thức khác nhau và cách hoạt động khác nhau trên BSS Tuy nhiên trên mạng lõi, GPRS và EGPRS cùng chia sẻ những giao thức xử lý gói và cách thức

EDGE không yêu cầu những thay đổi phần cứng hoặc phần mềm trong mạng lõi GSM Những đơn vị thu phát tương thích với EDGE phải được cài đặt (installed) và BSS

cần phải được nâng cấp để hỗ trợ EDGE Phần cứng đầu cuối di động mới và phần mềm yêu cầu phải giải mã/mã hoá (decode/encode) điều chế mới và phối hợp mã và mang tốc

dộ data user cao hơn để triển khai dịch vụ mới

Hình 1.6: EGPRS giới thiệu những thay đổi trên BSS trong mạng GPRS

Bảng 1.2: GPRS và EDGE: So sánh thông tin kỹ thuật (8PSK, 8-phase shift keying;

GMSK, Gaussian minimum shift keying; MSC, Modulation coding scheme)

EDGE có thể phát nhiều bit gấp 3 lần GPRS trong một chu kỳ Đây là lý do chính cho tốc

độ bit EDGE cao hơn ITU đã định nghĩa 384kbps là giới hạn tốc độ dữ liệu cho dịch vụ

để thực hiện chuẩn IMT-2000 trong môi trường không lý tưởng 384kbps tương ứng với 48kbps trên mỗi khe thời gian, giả sử một đầu cuối có 8 khe thời gian

™ Kỹ thuật điều chế

GMSK – Gaussian minimum shift keying là một loại điều chế pha Kỹ thuật này tương ứng là biều đồ I/Q trong đó I là thực và Q là ảo, mỗi lần phát đi bit 1 hoặc 0 là pha

thay đổi với lượng gia số + _ p, mỗi ký tự phát đi tương ứng là một bit, mỗi lần dịch pha miêu tả một bit

Để tăng tốc độ bit cao hơn thì phương pháp điều chế phải thay đổi EDGE tận dụng cấu trúc kênh, bề rộng kênh, mã hoá kênh và những cơ cấu đang tồn tại và tính năng hoạt động của GPRS và HSCSD Chuẩn điều chế sử dụng trong EDGE là 8PSK (8-Phase Shift Keying)

Hình 1.7: Biều đồ I/Q chỉ ra những ích lợi điều chế của EDGE

Coding and modulation scheme (MCS)

Speed (kbit/s/slot) Modulation

MCS-8 54.4 8-PSK

Bảng 1.3: tốc độ và điều chế của MCS-1 tới MCS-9 Phương pháp điều chế 8PSK là phương pháp tuyến tính, một ký tự ánh xạ tới 3 bit liền nhau trong I/Q plane Do đó, tốc độ dữ liệu tổng tăng lên gấp 3 lần

Khoảng cách giữa những ký tự khác nhau trong 8PSK ngắn hơn so với GMSK Khoảng cách ngắn làm tăng rủi ro cho việc phân biệt những ký tự trong máy thu, khi điều kiện thời tiết xấu Tuy nhiên, những bit thêm vào được dùng để cộng vào mã hiệu chỉnh lỗi, thông tin hiệu chỉnh có thể được lấy lại Chỉ dưới điệu kiện môi trường xấu GMSK có hiệu quả hơn Do đó, EDGE coding scheme sử dụng cả GMSK và 8PSK

™ Thích nghi liên kết

Thích nghi liên kết sử dụng chất lượng liên kết vô tuyến, đo bởi MS trên đường truyền downlink hoặc bởi BTS trên đường truyền uplink, để chọn MSC phù hợp nhất cho việc phát những gói kế tiếp

1.3.2 Chuẩn hoá

™ Hoàn thành chuẩn EDGE: Chuẩn EDGE có thể được chia làm 3 vùng

− Chuẩn hoá những thay đổi lớp vật lý (định nghĩa điều chế và CS)

− Những thay đổi giao thức cho ECSD

− EGPRS

™ chuẩn EDGE và những tham khảo: BSS của EDGE cung cấp platform để thực hiện kỹ thuật điều chế mới, trong khi NSS của EDGE định nghĩa những thay đổi mạng để thoả mãn lớp vật lý EDGE cung cấp 2 phase:

− Phase 1: Những dịch vụ chuyển mạch gói đơn khe và đa khe và những dịch vụ chuyển mạch kênh đơn khe và đa khe

− Phase 2: Những dịch vụ thời gian thực thực hiện kỹ thuật điều chế mới mà không bị gộp trong phase 1

Phase 1 được hoàn thành ở R99 của 3GPP

Phase 2 vẫn đang được tiếp tục bởi chuẩn 3GPP, và phạm vi của nó đã được mở rộng trong WCDMA và cung cấp IMS

Hình 1.8: Giao thức của EDGE

1.3.3 Tương lai của GSM/EDGE là hướng tới WCDMA

Bước phát triển tiếp theo cho hệ thống tế bào GSM/EDGE, gồm nhiều cải tiến về dịch vụ trong miền chuyển mạch gói và tăng liên kết cung cấp dịch vụ trong UMTS/UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network)

Dựa vào kỹ thuật phát tốc độ cao GSM/EDGE kết hợp với những nâng cao tới giao diện liên kết vô tuyến GPRS, GERAN sẽ cung cấp nhiều hỗ trợ tiên tiến cho tất cả chất lượng của nhiều lớp dịch vụ cho UMTS: interactive, background, streaming and conversational Do đó, phạm vi mới của những ứng dụng, những ứng dụng đa phương tiện IP, sẽ được hỗ trợ đầy đủ

Chương 2 Tổng quan mạng WCDMA

kênh là 5 MHz, có thể mang 100 cuộc gọi cùng một lúc, hoặc nó có thể mang dữ liệu tới

2 Mbps Tuy nhiên, với sự tăng cường HSDPA và HSUPA chính là trong những release sau này (R99/R4/R5/R6) của chuẩn, tốc độ phát dữ liệu tăng tới 14,4 Mbps

UMTS cho phép cả 2 chế độ FDD và TDD Chế độ đầu tiên là FDD là uplink và downlink trên các tần số khác nhau Không gian giữa chúng là 190MHz cho mạng band

1 Ở TDD uplink và downlink được chia theo thời gian với những trạm cơ sở (base station) và sau đó di động phát lần lượt trên cùng tần số, đặc biệt phù hợp tới nhiều loại ứng dụng khác nhau Nó cũng thực hiện ở những cell nhỏ Thời gian bảo vệ được yêu cầu giữa phát và thu Hệ thống TDD có thể hiệu quả khi sử dụng trong picocell để mang dữ liệu internet

cdma2000, chuẩn 3G khác Nó là một sự nâng cấp cdmaOne Nó sử dụng trải phổ rộng do đó có thể phát và thu thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn, phát dữ liệu internet nhanh, video, và phát nhạc chất lượng CD Tuy nhiên, có nhiều phần tử cdma2000 được gọi là cdma20001X, 1X-EV-DV, 1X EV-DO, và cdma2000 3X Chúng phát dịch vụ 3G khi chiếm dữ một phổ tần nhỏ (1,25 MHz mỗi sóng mang)

Các thông số lớp vật lý

Các thông số lớp vật lý của WCDMA được cho trong bảng 2.0

Tổ chức tiêu chuẩn 3GPP/ETSI/ARIB

DL: Downlink: đường xuống; UL: Uplink: đường lên

OCQPSK (HPSK): Orthogonal Complex Quadrature Phase Shift Keying (Hybrid PSK) = khóa chuyển pha vuông góc trực giao

CS-ACELP: Conjugate Structure-Algebraic Code Excited Linear Prediction = Dự báo tuyến tính kích thích theo mã lđại số cấu trúc phức hợp

3GPP: Third Generation Parnership Project: Đề án của các đối tác thế hệ ba

ETSI: European Telecommunications Standards Institute: Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu

ARIB: Association of Radio Industries and Business: Liên hiệp công nghiệp và kinh doanh vô tuyến

Quy hoạch tần số

Các băng tần sử dụng cho WCDMA FDD trên toàn cầu được cho trên hình 2.1a

Telecommunications-2000) (hình 2.1b) như sau Ở châu Âu và hầu hết các nước châu Á băng tần IMT-2000 là 2×60 MHz (1920-1980 MHz cộng với 2110-2170 MHz) có thể sử dụng cho WCDMA/ FDD Băng tần sử dụng cho TDD ở châu Âu thay đổi, băng tần được cấp theo giấy phép có thể là 25 MHz cho sử dụng TDD ở 1900-1920 (TDD1) và 2020-

2025 MHz (TDD2) Băng tần cho các ứng dụng TDD không cần xin phép (SPA= Self Provided Application: ứng dụng tự cấp) có thể là 2010-2020 MHz Các hệ thống FDD sử dụng các băng tần khác nhau cho đường lên và đường xuống với phân cách là khoảng cách song công, còn các hệ thống TDD sử dụng cùng tần số cho cả đường lên và đường xuống

UMTS quy định khai thác song công phân chia theo tần số là chế độ tiêu chuẩn cho thông tin thoại và số liệu Hoạt động đồng thời và liên tục của các mạch điện phát và

Hình 2.1 Phân bố tần số cho WCDMA/FDD a) Các băng có thể dùng cho WCDMA

FDD toàn cầu; b) Băng tần IMT-2000

Băng tần cho họat động FDD cho các băng I, II và III được cho trên hình 2.1 Băng

I (B1) là ấn định băng chính ở Châu Âu Quy định dành hai cấp phát 60MHz với khoảng cách song công chuẩn 190MHz, tuy nhiên quy định cũng cho phép song công khả biến, trong đó khoảng cách phát thu nằm trong khoảng 130 đến 250MHz Hệ thống song công khả biến đặt ra các yêu cầu bổ sung đối với thiết kế máy phát thu vì các bộ tổ tần số máy phát và máy thu phải hoạt động độc lập với nhau Băng II (B2) tái sử dụng băng hiện có của hệ thống thông tin di động cá nhân và dự định để sử dụng ở Mỹ để đảm bảo đồng tồn tại UMTS và GSM Khoảng cách song công chỉ bằng 80MHz đối với băng II vì thế đặt ra các yêu cầu khó khăn hơn đối với phần cứng của máy thu phát

Tại Việt Nam băng tần 3G được cấp phát tần số theo tám khe tần số như cho trong bảng 2.1, trong đó hai hoặc nhiều nhà khai thác có thể cùng tham gia xin cấp phát chung một khe