Tổng quan về mạng 3g WCDMA và triển khai cấu hình trạm 319133 319023 tại đồng nai

Điều này gây khó khăn cho việc ứng dụng các dịch vụ truyền thông đa phương tiện đòi hỏi việc chuyển mạch linh động và tốc độ truyền dữ liệu lớn hơn.. EDGE Enhanced Data tes for GSM Tốc đ

Trang 1

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 3G WCDMA VÀ TRIỂN KHAI

CẤU HÌNH TRẠM 319133 - 319023 TẠI ĐỒNG NAI

Giảng viên hướng dẫn : Ths NGUYỄN VĂN SƠN Sinh viên thực hiện : TRỊNH VĂN TƯỞNG Lớp : K16A

Khoá : 2013-2017

Hệ : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Hà Nội, tháng 5 /2017

Trang 2

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỀ TÀI THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Họ và tên sinh viên: TRỊNH VĂN TƯỞNG

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông Hệ đào tạo: ĐHCQ

1/ Tên đề tài TTTN:

CẤU HÌNH TRẠM BTS 319133-319023 NHÀ MẠNG VIETNAMOBILE (ĐỒNG NAI)

2/ Nội dung chính:

Chương 1: Tổng quan về mạng 3G WCDMA

Chương 2: Giới thiệu thiết bị khi cấu hình

Chương 3: Cấu hình và chỉnh tuyến trạm 319133-319023

3/ Cơ sở dữ liệu ban đầu

4/ Ngày giao : …/…/2017

5/ Ngày nộp: …/05/2017

TRƯỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 3

LỜI MỞ ĐẦU

Công nghệ EDGE là một bước cải tiến của chuẩn GPRS để đạt tốc độ truyền dữ liệu theo yêu cầu của thông tin di động thế hệ ba Tuy nhiên EDGE vẫn dựa trên cấu trúc mạng GSM, chỉ thay đổi kỹ thuật điều chế vô tuyến kết hợp với dịch vụ chuyển mạch vô tuyến gói chung (GPRS) nên tốc độ vẫn còn hạn chế Điều này gây khó khăn cho việc ứng dụng các dịch vụ truyền thông đa phương tiện đòi hỏi việc chuyển mạch linh động và tốc độ truyền dữ liệu lớn hơn Để giải quyết vấn đề này, giải pháp đưa ra

là nâng cấp EDGE lên chuẩn di động thế hệ ba W-CDMA

Bố cục của bài báo cáo tốt nghiệp của em gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về mạng 3G WCDMA

Chương 2: Giới thiệu thiết bị khi cấu hình

Chương 3: Cấu hình và chỉnh tuyến trạm 319133-319023

Trang 4

Trong quá trình thực tập, cũng như là trong quá trình làm bài báo cáo tốt nghiêp, khó tránh khỏi những sai sót, em rất mong các Thầy, Cô bỏ qua Đồng thời do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của Thầy, Cô

để em học thêm nhiều kinh nghiệm giúp công việc của em sau này!

Em xin chân thành cảm ơn !!!

Người viết báo cáo

Trịnh Văn Tưởng

Trang 5

5

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

………

Chữ ký GVHD

Trang 6

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

………

Trang 7

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 3

LỜI CẢM ƠN 4

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 5

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN 6

DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ 8

TRA CỨU CÁC TỪ VIẾT TẮT 9

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA 15

1.1: Giới thiệu 15

1.2: Kiến trúc mạng 18

1.2.1: Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 20

1.2.2: Kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS R4 24

1.2.3: Kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS R5, R6 25

1.3: Chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói 27

1.4: Các kênh vô tuyến 29

1.4.1: Các kênh logic 30

1.4.2: Các kênh vật lý 30

1.4.3: Các kênh truyền tải 31

1.4.3.1: Kênh truyền tải riêng 31

1.4.3.2: Các kênh truyền tải chung 32

1.5: Điều khiển công suất 33

1.6: Chuyển giao 34

1.7: Các loại lưu lượng và dịch vụ được 3G WCDMA UMTS hỗ trợ 36

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ 38

2.1: DCPD6 38

2.2: BBU ( Base Band Unit) 38

2.3: IDU 39

2.4: RRU 40

CHƯƠNG III: CẤU HÌNH VÀ CHỈNH TUYẾN TRẠM 319133-319023 41

3.1: Chuẩn bị 41

3.2: Các bước cấu hình cơ bản 42

3.3: Cấu hình khối nguồn DC ZXDU-B201 44

3.4: Cấu hình BBU 46

3.5: Chỉnh tuyến 49

TỔNG KẾT 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

Trang 8

DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ Hình 1.1: Lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin di động lên 3G 15

Hình 1.2: Kiến trúc mạng WCDMA 18

Hình 1.3 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 20

Hình 1.4: Cấu trúc UE 21

Hình 1.5: Cấu trúc UTRAN 21

Hình 1.6: Cấu trúc CN 22

Hình 1.7 Kiến trúc mạng phân bố của phát hành 3GPP R4 24

Hình 1.8 Kiến trúc mạng phân bố của phát hành 3GPP R5, R6 26

Hình 1.9 Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) 27

Hình 1.10: Sự sắp xếp các kênh logic, kênh truyền tải và kênh vật lí 29

Hình 1.11: Kênh truyền tải đường lên và đường xuống 33

Hình 1.12: Tiến trình thực hiện chuyển giao 35

Hình 2.1: Tổng quan DCPD6 38

Hình 2.2: Tổng quan BBU 38

Hình 2.3: IDU ( Indoor Unit) 39

Hình 2.4: Tổng quan RRU 40

Bảng 1.1: Kí hiệu viết tắt trong kiến trúc mạng WCDMA 19

Bảng 1.2 Các kênh vật lý tham gia các phương pháp điều khiển công suất 34

Bảng 1.3 Bảng tổng kết về Handover 36

Bảng 1.4: Phân loại các dịch vụ ở 3GWDCMA UMTS 37

Bảng 3.1: Thông số cấu hình trạm 42

Trang 9

TRA CỨU CÁC TỪ VIẾT TẮT

A

AUC Authentication Centre Trung tâm nhận thực

AMR Adaptive Multi Rate Mã hóa nhiều tốc độ thích ứng ATM Asynchronous Tnsfer Mode

B

Chế độ truyền không đồng bộ

BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

BSS Base Station Subsystem Hệ thống con trạm gốc

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc

BSIC Base Transceiver Station

Identity Code

Mã nhận dạng trạm thu phát gốc

BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá

BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế pha nhị phân

BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit

CCH Control Channel Kênh điều khiển

CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung

CGI Cell Global Identity Số nhận dạng ô

CI Cell Identity Số nhận dạng tế bào

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã

CS Circuit Switching Chuyển mạch kênh

CTCH Common Traffic Channel Kênh lưu lượng chung

CC Convolutional Code Mã xoắn

CRC Cyclic Redundance Check

D

Kiểm tra độ dư vòng

DTCH Deticated Traffic Channel Kênh lưu lượng dành riêng

DSSS Direct Sequence Spread

Spectrum

Trải phổ dãy trực tiếp

Trang 10

EDGE Enhanced Data tes for GSM Tốc độ số liệu tăng cường để

Evolution phát triển GSM ECSD Enhanced Circuit Switched Data Tăng cường dữ liệu chuyển mạch

kênh

F

FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo

thời gian FSK Frequency Shift Keying Điều chế số theo tần số tín hiệu

FB Frequency Correction Burst Cụm hiệu chỉnh tần số

FCCH Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số

FACCH Fast Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số FHSS Frequency Hopping Spreading

Hệ thống viễn thông toàn cầu

GMSC Gateway MSC Trung tâm chuyển mạch các

nghiệp vụ di động cổng GMSK Gaussian Minimum Shift Keying Điều chế khóa dịch pha cực tiểu

Gauss GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung

Trang 11

HLR Home Location Register Bô ghi định vị trường trú

HSCSD High Speed Circuit Switched Data Số liệu chuyển mạch kênh tốc

độ cao HPSK Hybrid Phase Shift Keying

IWF Interworking Function Các chức năng tương tác

IMEI International Mobile Equipment

LAI Location Area Identity Số nhận dạng vùng định vị

LAC Location Area Code Mã vùng định vị

LLC Logical Link Control Điều khiển kênh logic

M

MS Mobile Station Trạm di động

MSC Mobile Service Switching Trung tâm chuyển mạch các

Center nghiệp vụ di động

ME Mobile Equipment Thiết bị di động

MSK Minimum Shift Keying Điều chế khóa pha cực tiểu

MCC Mobile Country Code Mã quốc gia của mạng di

động MNC Mobile Network Code Mã mạng thông tinn di động

MSIN Mobile Station Identification Số nhận dạng trạm di động

Number MSRN Mobile Station Roaming Số lưu động của thuê bao di

Number động MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ tin nhắn đa phương

Trang 12

tiện MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi

trường

Phân hệ mạng Tên trạm

O

OSS Opration Subsystem Hệ thống con khai thác

OMC Operation & Maintenance

Center

P

Trung tâm quản lý và bảo dưỡng

PSTN Public Switch Telephone

PDP Packet Data Protocol Giao thức dữ liệu gói

PACCH Packet Associated Control

Channel

Kênh điều khiển liên kết gói

PCCCH Packet Common Control

Channel

Kênh điều khiển gói chung

PCPCH Physical Common Packet

Channel

Kênh gói chung vật lý

PSK Phase Shift Keying Khóa dịch pha

PDCP Packet Data Convergence Giao thức hội tụ số liệu gói

PS Packet Switch Chuyển mạch gói

PCCC Parallel Concatenated Mã xoắn móc nối song song

Convolutional Code

R

RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên

Trang 13

RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến

RF Radio Frequency Tần số sóng mang

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến

RNS Radio Network Subsystem Hệ thống mạng con vô tuyến

Mạng truy nhập vô tuyến

SS Switching Subsystem Hệ thống con chuyển mạch

SIM Subscriber Identity Module Modul nhận dạng thuê bao

SCH Synchoronization Channel Kênh đồng bộ

SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn

SN Subcriber Number Số thuê bao

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS

SNR Signal to Noise Ratio Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm

T

TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian

TRAU Transcoder/Rate Adapter Unit Khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc

độ TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng

TAF Terminal Adaptation Function Chức năng thích ứng đầu cuối

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian

THSS Time Hopping Spreading

Spectrum

U

Trải phổ nhảy thời gian

UMTS Universal Mobile

Telecommunication System

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access

Trang 14

USIM UMTS Subscriber Identity

Module

V

Modul nhận dạng thuê bao UMTS

VLR Visistor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú

W

WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không

dây W-CDMA Wideband Code Division

Multiple Access

Đa truy cập phân mã băng rộng

Trang 15

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA

Công nghệ EDGE là một bước cải tiến của chuẩn GPRS để đạt tốc độ truyền dữ liệu theo yêu cầu của thông tin di động thế hệ ba Tuy nhiên EDGE vẫn dựa trên cấu trúc mạng GSM, chỉ thay đổi kỹ thuật điều chế vô tuyến kết hợp với dịch vụ chuyển mạch vô tuyến gói chung (GPRS) nên tốc độ vẫn còn hạn chế Điều này gây khó khăn cho việc ứng dụng các dịch vụ truyền thông đa phương tiện đòi hỏi việc chuyển mạch linh động và tốc độ truyền dữ liệu lớn hơn Để giải quyết vấn đề này, giải pháp đưa ra

là nâng cấp EDGE lên chuẩn di động thế hệ ba W-CDMA

1.1: Giới thiệu

a Giới thiệu

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là một công nghệ truy nhập vô tuyến được phát triển mạnh ở Châu Âu Hệ thống này hoạt động ở chế độ FDD và dựa trên kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp (DSS- Direct Sequence Spectrum) sử dụng tốc độ chip 3,84Mcps bên trong băng tần 5MHz Băng tần rộng hơn và tốc độ trải phổ cao làm tăng độ lợi xử lý và một giải pháp thu đa đường tốt hơn, đó là đặc điểm quyết định để chuẩn bị cho IMT-2000

WCDMA hỗ trợ trọn vẹn cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói tốc độ cao và đảm bảo sự hoạt động đồng thời các dịch vụ hỗn hợp với chế độ gói hoạt động ở mức hiệu quả cao nhất Hơn nữa WCDMA có thể hỗ trợ các tốc độ số liệu khác nhau, dựa trên thủ tục điều chỉnh tốc độ

Chuẩn WCDMA hiện thời sử dụng phương pháp điều chế QPSK, một phương pháp điều chế tốt hơn 8-PSK, cung cấp tốc độ số liệu đỉnh là 2Mbps với chất lượng truyền tốt trong vùng phủ rộng

Hình 1.1: Lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin di động lên 3G

Trang 16

3G là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (Third Generation.Mạng 3G (Third-generation technology) là thế hệ thứ ba của chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh ) Hệ thống thông tin

di động chuyển từ thế hệ 2 sang thế hệ 3 qua một giai đoạn trung gian là thế hệ 2,5

sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợp nhiều khe hoặc nhiều tần số hoặc sử dụng công nghệ CDMA có thể chồng lên phổ tần của thế hệ hai nếu không sử dụng phổ tần mới Ở thế hệ thứ 3 này các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay, các hệ thống thông tin di động thế hệ 3 gọi là các hệ thống thông tin di động băng rộng 3G cung cấp cả hai hệ thống là chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay Điểm mạnh của công nghệ này so với công nghệ 2G và 2.5G là cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh, hình ảnh chất lượng cao cho cả thuê bao cố định và thuê bao đang di chuyển ở các tốc độ khác nhau Với công nghệ 3G, các nhà cung cấp có thể mang đến cho khách hàng các dịch vụ đa phương tiện, như âm nhạc chất lượng cao hình ảnh video chất lượng và truyền hình số các dịch vụ định vị toàn cầu (GPS) e-mail video streaming, high-ends games

b Các mạng 3G chính

Có 2 mạng chính được xây dựng trên nền tảng công nghệ 3G:

* UMTS (Universal Mobile Telephone Service) :

Hiện đang được triển khai trên mạng GSM sẵn có UMTS, dùng công nghệ CDMA băng rộng WCDMA, hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên đến 21Mbps Thực tế, hiện nay, tại đường xuống, tốc độ này chỉ có thể đạt 384 kbps (với máy di động hỗ trợ chuẩn R99), hay 7.2Mbps Tốc độ này lớn hơn khá nhiều so với tốc độ 9.6kbps của 1 đơn kênh GSM hay 9.6kbps của

đa kênh trong HSCSD (14.4 kbit/s của CDMAOne) và một số công nghệ mạng khác Mạng UMTS đầu tiên triển khai năm 2002 nhấn mạnh tới các ứng dụng di động như TV di động hay thoại Video Hiện tại, tốc độ truyền

dữ liệu cao của

UMTS thường dành để truy cập Internet

Trang 17

* CDMA (Code Division Multiple Access)

Nghĩa là đa truy nhập (đa người dùng) phân chia theo mã Khác với GMS phân phối tần số thành những kênh nhỏ, rồi chia sẻ thời gian các kênh ấy cho người sử dụng Trong khi đó thuê bao của mạng di động CDMA chia

sẻ cùng một giải tần chung Mọi khách hàng có thể nói đồng thời và tín hiệu được phát đi trên cùng một giải tần Các kênh thuê bao được tách biệt bằng cách sử dụng mã ngẫu nhiên Các tín hiệu của nhiều thuê bao khác nhau sẽ được mã hoá bằng các mã ngẫu nhiên khác nhau, sau đó được trộn lẫn và phát đi trên cùng một giải tần chung và chỉ được phục hồi duy nhất

ở thiết bị thuê bao (máy điện thoại di động) với mã ngẫu nhiên tương ứng Không chỉ ứng dụng trong hệ thống thông tin di động, CDMA còn thích hợp sử dụng trong việc cung cấp dịch vụ điện thoại vô tuyến cố định với chất lượng ngang bằng với hệ thống hữu tuyến, nhờ áp dụng kỹ thuật mã hóa mới Đặc biệt các hệ thống này có thể triển khai và mở rộng nhanh và chi phí hiện thấp hơn hầu hết các mạng hữu tuyến khác, vì đòi hỏi ít trạm thu phát

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba được xây dựng trên cơ sở IMT – 2000 với các tiêu chí sau :

- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz với đường lên có dải tần 2025MHz và đường xuống có dải tần 2110-2200MHz

1885 Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến, tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến, đồng thời tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông

- Hệ thống thông tin di động 3G sử dụng các môi trường khai thác khác nhau

- Có thể hỗ trợ các dịch vụ như : Môi trường thông tin nhà ảo (VHE – Vitual Home Environment) trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạch toàn cầu; Đảm bảo chuyển mạng quốc tế; Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói

Trang 18

- Dể dàng hỗ trợ các dich vụ mới xuất hiện

Các hệ thống thông tin di động thế hệ hai phát triển thông dụng nhất hiện nay là : GSM, cdmaOne (IS-95), TDMA (IS-136), PDC Trong quá trình thiết kế hệ thống thông tin di động thế hệ ba, các hệ thống thế hệ hai được cơ quan chuẩn hóa của từng vùng xem xét để đưa ra các đề xuất tương ứng thích hợp với mỗi vùng

1.2: Kiến trúc mạng

Mạng thông tin di động (TTDĐ) 3G lúc đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM Trên đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được 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 bằng các chuyển mạch gói Hình 1.2 dưới đây cho thấy thí dụ về một kiến trúc tổng quát của TTDĐ 3G kết hợp cả

CS và PS trong mạng lõi

Hình 1.2: Kiến trúc mạng WCDMA

RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

Trang 19

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến

SMS Message Short Servive Dịch vụ nhắn tin

Mạng di động công cộng mặt

đất Bảng 1.1: Kí hiệu viết tắt trong kiến trúc mạng WCDMA

Các miền chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) được thể hiện bằng một nhóm các đơn vị chức năng logic: trong thực hiện thực tế các miền chức năng này được đặt vào các thiết bị và các nút vật lý Chẳng hạn có thể thực hiện chức năng chuyển mạch kênh CS (MSC/GMSC) và chức năng chuyển mạch gói (SGSN/GGSN) trong một nút duy nhất để được một hệ thống tích hợp cho phép chuyển mạch và truyền dẫn các kiểu phương tiện khác nhau: từ lưu lượng tiếng đến lưu lượng số liệu dung lượng lớn

3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System): Hệ thống thông tin

di động toàn cầu) có thể sử dụng hai kiểu RAN Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập WCDMA (Wide Band Code Devision Multiple Acces: đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng) được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Network: mạng truy nhập vô tuyến mặt đất của UMTS) Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA được gọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dưa trên công nghệ EDGE của GSM) Tài liệu chỉ xét đề cập đến công nghệ duy nhất trong đó UMTS được gọi là 3G WCDMA UMTS

3G WCDMA UMTS được xây dựng theo ba phát hành chính được gọi là R3, R4, R5 Trong đó mạng lõi R3 và R4 bao gồm hai miền: miền CS (Circuit Switch: chuyển mạch kênh) và miền PS (Packet Switch: chuyển mạch gói) Việc kết hợp này phù hợp cho giai đoạn đầu khi PS chưa đáp ứng tốt các dịch vụ thời gian thực như thoại và hình ảnh Khi này miền CS sẽ đảm nhiệm các dịch vụ thoại còn số liệu được truyền trên miền PS R4 phát triển hơn R3 ở chỗ miền CS chuyển sang chuyển mạch mềm vì thế toàn bộ mạng truyền tải giữa các nút chuyển mạch đều trên IP

Dưới đây ta xét ba kiến trúc 3G WCDMA UMTS nói trên

Trang 20

1.2.1: Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3

WCDMA UMTS R3 hỗ trợ cả kết nối chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói: đến 384 Mbps trong miền CS và 2Mbps trong miền PS Các kết nối tốc độ cao này đảm bảo cung cấp một tập các dich vụ mới cho người sử dụng di động giống như trong các mạng điện thoại cố định và Internet Các dịch vụ này gồm: điện thoại có hình (Hội nghị video), âm thanh chất lượng cao (CD) và tốc độ truyền cao tại đầu cuối Một tính năng khác cũng được đưa ra cùng với GPRS là "luôn luôn kết nối" đến Internet UMTS cũng cung cấp thông tin vị trí tốt hơn và vì thế hỗ trợ tốt hơn các dịch vụ dựa trên vị trí

Một mạng UMTS bao gồm ba phần: thiết bị di động (UE: User Equipment), mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Network), mạng lõi (CN: Core Network) UE bao gồm ba thiết bị: thiết bị đầu cuối (TE), thiết bị di động (ME) và module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM: UMTS Subscriber Identity Module) UTRAN gồm các hệ thống mạng vô tuyến (RNS: Radio Network System) và mỗi RNS bao gồm RNC (Radio Network Controller: bộ điều khiển mạng vô tuyến) và các nút B nối với nó Mạng lõi CN bao gồm miền chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói và HE (Home Environment: Môi trường nhà) HE bao gồm các cơ sở dữ liệu: AuC (Authentication Center: Trung tâm nhận thực), HLR (Home Location Register: Bộ ghi định vị thường trú) và EIR (Equipment Identity Register: Bộ ghi nhận dạng thiết bị)

Hình 1.3 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3

Trang 21

 UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network)

Mạng truy cập vô tuyến có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đến truy cập

vô tuyến UTRAN gồm nhiều hệ thống mạng con vô tuyến RNS (Radio Network Subsystem) Một RNS gồm hai phần tử :

 Node B: Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến

 Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC: Có chức năng sở hữu và điều khiển các tài nguyên vô tuyến ở trong vùng (các Node B được kết nối với nó) RNC còn là điểm truy cập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN

Hình 1.5: Cấu trúc UTRAN

Trang 22

Chức năng của UTRAN:

• Hỗ trợ các chức năng truy nhập vô tuyến, đặc biệt là chuyển giao mềm và các thuật toán quản lý tài nguyên đặc thù của W-CDMA

• Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói bằng cách sử dụng giao thức vô tuyến duy nhất để kết nối từ UTRAN đến cả hai vùng của mạng lõi

• Đảm bảo tính chung nhất với GSM

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

 CN (Core Network)

Hình 1.6: Cấu trúc CN Các phần tử chính của mạng lõi như sau:

 HLR (Home Location Register): Là thanh ghi định vị thường trú lưu giữ thông tin chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng Các thông tin này bao gồm : Thông tin về các dịch vụ được phép, các vùng không được chuyển mạng và các thông tin về dịch vụ bổ sung như: trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi

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

Trang 23

 GMSC (Gateway MSC): Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng kết nối với mạng ngoài

 SGSN (Servicing GPRS Support Node): Node hỗ trợ GPRS (dịch vụ vô tuyến gói chung) đang phục vụ, có chức năng như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS)

 GGSN (Gateway GPRS Support Node): Node hỗ trợ GPRS cổng, có chức năng như GMSC nhưng chỉ phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói

Để kết nối MSC với mạng ngoài cần có thêm phần tử làm chức năng tương tác mạng (IWF) Ngoài mạng lõi còn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết cho các mạng di động như: HLR, AuC và EIR

 Các giao diện vô tuyến

 Giao diện USIM – ME, Cu: Là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và

ME Giao diện này tuân theo một khuôn dạng chuẩn cho các thẻ thông minh

 Giao diện UE – UTRAN, Uu: Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệ thống và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS

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

 Giao diện RNC – RNC, Iur: Iur là giao diện vô tuyến giữa các bộ điều khiển mạng vô tuyến Lúc đầu giao diện này được thiết kế để hỗ trợ chuyển giao mềm giữa các RNC, trong quá trình phát triển tiêu chuẩn nhiều tính năng đã được bổ sung và đến nay giao diện IUr phải đảm bảo 4 chức năng sau :

- Hỗ trợ tính di động giữa các RNC

- Hỗ trợ kênh lưu lượng riêng

- Hỗ trợ kênh lưu lượng chung

Trang 24

- Hỗ trợ quản lý tài nguyên vô tuyến toàn cầu

với một RNC Iub được tiêu chuẩn hóa như là một giao diện mở hoàn toàn

1.2.2: Kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS R4

Sự khác nhau cơ bản giữa R3 và R4 là ở chỗ khi này mạng lõi là mạng phân bố

và chuyển mạch mềm Thay cho việc có các MSC chuyển mạch kênh truyền thống như

ở kiến trúc trước, kiến trúc chuyển mạch phân bố và chuyển mạch mềm được đưa vào

Về căn bản, MSC được chia thành MSC server và cổng các phương tiện (MGW: Media Gateway) MSC chứa tất cả các phần mềm điều khiển cuộc gọi, quản lý di động

có ở một MSC tiêu chuẩn Tuy nhiên nó không chứa ma trận chuyển mạch Ma trận chuyển mạch nằm trong MGW được MSC Server điều khiển và có thể đặt xa MSC Server

Hình 1.7 Kiến trúc mạng phân bố của phát hành 3GPP R4

Báo hiệu điều khiển các cuộc gọi chuyển mạch kênh được thực hiện giữa RNC

và MSC Server Đường truyền cho các cuộc gọi chuyển mạch kênh được thực hiện giữa RNC và MGW Thông thường MGW nhận các cuộc gọi từ RNC và định tuyến các cuộc gọi này đến nơi nhận trên các đường trục gói Trong nhiều trường hợp đường

trục gói sử dụng Giao thức truyền tải thời gian thực (RTP: Real Time Transport

Protocol) trên Giao thức Internet (IP) Từ hình ta thấy lưu lượng số liệu gói từ RNC đi

qua SGSN và từ SGSN đến GGSN trên mạng đường trục IP Cả số liệu và tiếng đều có thể sử dụng truyền tải IP bên trong mạng lõi Đây là mạng truyền tải hoàn toàn IP Tại nơi mà một cuộc gọi cần chuyển đến một mạng khác, PSTN chẳng hạn, sẽ có một cổng các phương tiện khác (MGW) được điều khiển bởi MSC Server cổng (GMSC server) MGW này sẽ chuyển tiếng thoại được đóng gói thành PCM tiêu chuẩn

để đưa đến PSTN Như vậy chuyển đổi mã chỉ cần thực hiện tại điểm này Để thí dụ, ta

Trang 25

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA giả thiết rằng nếu tiếng ở giao diện vô tuyến được truyền tại tốc độ 12,2 kbps, thì tốc

độ này chỉ phải chuyển vào 64 kbps ở MGW giao tiếp với PSTN Truyền tải kiểu này cho phép tiết kiệm đáng kể độ rộng băng tần nhất là khi các MGW cách xa nhau

Giao thức điều khiển giữa MSC Server hoặc GMSC Server với MGW là giao thức ITU H.248 Giao thức này được ITU và IETF cộng tác phát triển Nó có tên là điều khiển cổng các phương tiện (MEGACO: Media Gateway Control) Giao thức điều khiển cuộc gọi giữa MSC Server và GMSC Server có thể là một giao thức điều khiển

cuộc gọi bất kỳ 3GPP đề nghị sử dụng (không bắt buộc) giao thức Điều khiển cuộc gọi độc lập vật mang (BICC: Bearer Independent Call Control) được xây dựng trên cơ

sở khuyến nghị Q.1902 của ITU

Trong nhiều trường hợp MSC Server hỗ trợ cả các chức năng của GMSC Server Ngoài ra MGW có khả năng giao diện với cả RAN và PSTN Khi này cuộc gọi đến hoặc từ PSTN có thể chuyển nội hạt, nhờ vậy có thể tiết kiệm đáng kể đầu tư

Để làm thí dụ ta xét trường hợp khi một RNC được đặt tại thành phố A và được điều khiển bởi một MSC đặt tại thành phố B Giả sử thuê bao thành phố A thực hiện cuộc gọi nội hạt Nếu không có cấu trúc phân bố, cuộc gọi cần chuyển từ thành phố A đến thành phố B (nơi có MSC) để đấu nối với thuê bao PSTN tại chính thành phố A Với cấu trúc phân bố, cuộc gọi có thể được điều khiển tại MSC Server ở thành phố B nhưng đường truyền các phương tiện thực tế có thể vẫn ở thành phố A, nhờ vậy giảm đáng kể yêu cầu truyền dẫn và giá thành khai thác mạng

Từ hình 1.7 ta cũng thấy rằng HLR cũng có thể được gọi là Server thuê bao tại nhà (HSS: Home Subscriber Server) HSS và HLR có chức năng tương đương, ngoại trừ giao diện với HSS là giao diện trên cơ sở truyền tải gói (IP chẳng hạn) trong khi HLR sử dụng giao diện trên cơ sở báo hiệu số 7 Ngoài ra còn có các giao diện (không

có trên hình vẽ) giữa SGSN với HLR/HSS và giữa GGSN với HLR/HSS

Rất nhiều giao thức được sử dụng bên trong mạng lõi là các giao thức trên cơ sở gói sử dụng hoặc IP hoặc ATM Tuy nhiên mạng phải giao diện với các mạng truyền thống qua việc sử dụng các cổng các phương tiện Ngoài ra mạng cũng phải giao diện với các mạng SS7 tiêu chuẩn Giao diện này được thực hiện thông qua cổng SS7 (SS7 GW) Đây là cổng mà ở một phía nó hỗ trợ truyền tải bản tin SS7 trên đường truyền tải SS7 tiêu chuẩn, ở phía kia nó truyền tải các bản tin ứng dụng SS7 trên mạng gói (IP chẳng hạn) Các thực thể như MSC Server, GMSC Server và HSS liên lạc với cổng SS7 bằng cách sử dụng các giao thức truyền tải được thiết kế đặc biệt để mang các bản tin SS7 ở mạng IP Bộ giao thức này được gọi là Sigtran

1.2.3: Kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS R5, R6

Bước phát triển tiếp theo của UMTS là đưa ra kiến trúc mạng đa phương tiện IP (hình 1.8) Bước phát triển này thể hiện sự thay đổi toàn bộ mô hình cuộc gọi Ở đây

cả tiếng và số liệu được xử lý giống nhau trên toàn bộ đường truyền từ đầu cuối của

Trang 26

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA người sử dụng đến nơi nhận cuối cùng Có thể coi kiến trúc này là sự hội tụ toàn diện của tiếng và số liệu

Điểm mới của R5 và R6 là nó đưa ra một miền mới được gọi là phân hệ đa phương tiện IP (IMS: IP Multimedia Subsystem) Đây là một miền mạng IP được thiết

kế để hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực IP Từ hình 1.8 ta thấy tiếng và

số liệu không cần các giao diện cách biệt; chỉ có một giao diện Iu duy nhất mang tất cả phương tiện Trong mạng lõi giao diện này kết cuối tại SGSN và không có MGW riêng

Hình 1.8 Kiến trúc mạng phân bố của phát hành 3GPP R5, R6

Phân hệ đa phương tiện IP (IMS) chứa các phần tử sau: Chức năng điều khiển trạng thái kết nối (CSCF: Connection State Control Function), Chức năng tài nguyên

đa phương tiện (MRF: Multimedia Resource Function), chức năng điều khiển cổng các phương tiện (MGCF: Media Gateway Control Function), Cổng báo hiệu truyền tải (T-SGW: Transport Signalling Gateway) và Cổng báo hiệu chuyển mạng (R-SGW: Roaming Signalling Gateway)

Một nét quan trọng của kiến trúc toàn IP là thiết bị của người sử dụng được tăng cường rất nhiều Nhiều phần mềm được cài đặt ở UE Trong thực tế, UE hỗ trợ giao thức khởi đầu phiên (SIP: Session Initiation Protocol) UE trở thành một tác nhân của người sử dụng SIP Như vậy, UE có khả năng điều khiển các dịch vụ lớn hơn trước rất nhiều

Trang 27

 CSCF quản lý việc thiết lập , duy trì và giải phóng các phiên đa phương tiện đến và từ người sử dụng Nó bao gồm các chức năng như: phiên dịch và định tuyến CSCF hoạt động như một đại diện Server /hộ tịch viên

 SGSN và GGSN là các phiên bản tăng cường của các nút được sử dụng ở GPRS và UMTS R3 và R4 Điểm khác nhau duy nhất là ở chỗ các nút này không chỉ hỗ trợ dịch vụ số liệu gói mà cả dịch vụ chuyển mạch kênh (tiếng chẳng hạn) Vì thế cần hỗ trợ các khả năng chất lượng dịch vụ (QoS) hoặc bên trong SGSN và GGSN hoặc ít nhất ở các Router kết nối trực tiếp với chúng

 MGW thực hiện tương tác với các mạng ngoài ở mức đường truyền đa phương tiện MGW ở kiến trúc mạng của UMTS R5 có chức năng giống như ở R4 MGW được điều khiển bởi Chức năng cổng điều khiển các phương tiện (MGCF) Giao thức điều khiển giữa các thực thể này là ITU-T H.248

1.3: Chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói

Hình 1.9 Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS)

Định dạng
Số trang	55
Dung lượng	3,92 MB