Công nghệ WCDMA các dịch vụ và quản lý chất lượng dịch vụ

Công nghệ WCDMA các dịch vụ và quản lý chất lượng dịch vụ Công nghệ WCDMA các dịch vụ và quản lý chất lượng dịch vụ Công nghệ WCDMA các dịch vụ và quản lý chất lượng dịch vụ luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Hoàng bảo nam

Người hướng dẫn khoa hoc: TS Nguyễn Viết Nguyên

DANH sách các hình vẽ

Hình 2.1: Sơ đồ khối máy phát DSSS BPSK với P = 7, fc = 1/Tc, θ = π/2 Hình 2.2: Sơ đồ khối máy thu DSSS - BPSK

Hình 2.3: Sơ đồ khối máy phát DSSS - QPSK

Hình 2.4: Sơ đồ khối máy thu DSSS – QPSK

Hình 2.5: Các dạng sóng ở hệ thống DSSS - QPSK

Hình 2.6: Sơ đồ khối máy phát DSSS-CDMA

Hình 2.7: Sơ đồ khối máy thu DSSS-CDMA

Hình 2.8: Nguyên lý bắt mã ở hệ thống DSSS – CDMA

Hình 2.9: Nguyên lý bám mã sử dụng vòng khóa trễ

Hình 3.1: Cấu trúc hệ thống W-CDMA

Hình 3.2: Mô hình phân lớp hệ thống CDMA nói chung

Hình 3.3: Sắp xếp các khe thời gian trong kênh vật lý của UTRAN

Hình 3.4: Giao diện giữa các lớp cao và lớp vật lý

Hình 3.5: Cấu trúc khung vô tuyến cho kênh DPDCH/DPCCH đường lên Hình 3.6: Số thứ tự các khe truy nhập RACH và khoảng cách giữa chúng Hình 3.7: Cấu trúc phát truy nhập ngẫu nhiên

Hình 3.8: Cấu trúc khung vô tuyến phần bản tin của RACH

Hình 3.9: Cấu trúc phát truy nhập ngẫu nhiên CPCH

Hình 3.10: Cấu trúc khung vô tuyến kênh DPCH đường xuống

Hình 3.11: Cấu trúc khung vô tuyến kênh CPICH

Hình 3.12: Cấu trúc khung vô tuyến kênh P-CCPCH

Hình 3.13: Cấu trúc khung vô tuyến kênh S-CCPCH

Hình 3.14: Cấu trúc kênh đồng bộ

Hình 3.15: Cấu trúc khung vô tuyến kênh PDSCH

Hình 3.16 : Cấu trúc khung vô tuyến kênh AICH

Hình 3.17: Sắp xếp giữa các kênh logic và kênh truyền tải

Hình 3.18: Cấu trúc cây của mã định kênh

Hình 3.19: Ghép kênh mã I-Q cùng với ngẫu nhiên hóa phức

Hình 3.20: Sơ đồ tổng quát trải phổ và ghép kênh vật lý đường lên DPCCH và các kênh DPDCH

Hình 3.21: Phần bản tin của PCPCH

Hình 3.22: Sơ đồ phần bản tin của kênh vật lý PRACH

Hình 3.23: Sơ đồ bộ tạo chuỗi giả ngẫu nhiên đường dài

Hình 2.24: Sơ đồ bộ tạo chuỗi giả ngẫu nhiên ngắn đường lên cho chuỗi 255 chip

Hình 3.25: Điều chế kênh vật lý đường lên

Hình 3.26: Cấu trúc của bộ tạo mã ngẫu nhiên đường xuống

Hình 3.26: Cấu trúc của bộ tạo mã ngẫu nhiên đường xuống

Hình 3.27: Sơ đồ khối trải phổ kênh vật lý đường xuống, trừ SCH

Hình 3.28: Sơ đồ khối ghép kênh vật lý đường xuống

Hình 4.1: Các dịch vụ viễn thông cơ bản

Hình 4.2: Vị trí điển hình của các thuật toán RRM

Hình 4.3:Đường cong tải đường lên và đánh giá tăng tải người sử dụng mới Hình 4.4 Các nguyên tắc lập biểu phân chia theo thời gian và mã

Hình 4.5 Nguyên lý lập biểu kênh dùng chung

Hình 4.6: QoS của video thời gian thực

Danh sách các bảng biểu

Bảng 3.1: Các thông số giao diện vô tuyên của W-CDMA

Bảng 4.1: Các dịch vụ bổ sung

Bảng 4.2: Các loại QoS của UMTS và các ứng dụng điển hình

Bảng 4.3: Các kênh trong WCDMA và thuộc tính cho số liệu gói Bảng 4.4 So sánh các chiến lược lập biểu phân chia theo thời gian và phân chia theo mã

Bảng 4.5: Phân loại các trọng số lập biểu

các thuật ngữ và từ viết tắt

1G First Generation

2G Second Generation

3G Third Generation

3GPP Third Generation Partnership Project

Abis A-bis interface, an interface between BTS and BSC

AICH Acquisition Indication Channel

ARIB Association for Radio Industry and Business

ATM Asynchronous Transfer Mode

BCCH Broadcast Control Channel

BCH Broadcast Channel

BSC Base Station Controller

BSS Base Station Subsystem

BTS Base Transceiver Station

CCCH Common Control Channel

CCTrCH Coded Composite Transport Channel

CDMA Code Division Multiple Access

CTCH Common Traffic Channel

DCCH Dedicated Control Channel

DCH Dedicated Channel

DCS 1800 Digital Cellular System, GSM based system on 1800 MHz

band - DPCCH Dedicated Physical Control Channel

DPDCH Dedicated Physical Data Channel –

DSCH Downlink Shared Channel –DSSS

DTX Discontinuous Transmission

EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution

EFR Enhanced Full Rate

ETSI European Telecommunications Standards Institute – FACH Forward Access Channel

Fairness Độ công bằng

FDD Frequency Division Duplex –

FHSS Frequency Hoping Spreading Spectrum

GGSN Gateway GPRS Support Node –

GSMK Gaussian Minimum Shift Keying

GPRS General Packet Radio Service

GPS Global Positioning System

GSM Global System for Mobile Communications

HDR High Data Rate

HLR Home Location Register

HSCSD High Speed Circuit Switched Data

IWF Internetworking Functions

LFSR Linear Feedback Shift Register

LLC Logical Link Control

MAC Medium Access Control

MAP Mobile Application Protocol

MBS Mobile Broadband System

MS Mobile Staion

MSC Mobile Switching Center

MTF Mobile Terminal other Functionality

OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor

PACCH Packet Associated Control Channel

PBCCH Packet Broadcast Control Channel

PCCCH Packet Common Control Channel

PCCH Paging Control Channel

PCCPCH Primary Common Control Physical Channel

PCPCH Physical Common Packet Channel

PDCH Packet Data Channel

PDN Packet Data Network

PDP Packet Data Protocol

PDTCH Packet Data Traffic Channel

PG Processing Gain

PLMN Public Land Mobile Network

PN Pseudonoise

PRACH Physical Random Access Channel

PSTN Public Switched Telephone Network

QPSK Quadratude Phase Shift Keying

RAN Radio Access Network

RLC Radio Link Control

RNC Radio Network Controller –

SACCH Slow Associated Control Channel

SCH Synchronization Channel

SGSN Serving GPRS Support Node

SIR Signal-to-Interference Ratio

SMS Short Message Service

SS Spread Spectrum

TCH Traffic Channel

TCP Trasmission Control Protocol

TDD Time Division Duplex

TDMA Time Division Multiple Access

TFI Transport Format Identification

THSS Time Hoping Spreading Spectrum

TIA Telecommunications Industry Association

TTA Telecommunications Technology Association

TTI Transmission Time Interval –

UE User Equipment

UMTS Universal Mobile Telecommunications System

USIM UMTS Subcriber Identity Module

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network

VLR Visitor Location Register

WAP Wireless Application Protocol

WARC The Administrative World Radio Congress held in 1992 WCDMA Wideband Code Division Multiple Access

L ời nói đầu

Ngày nay thông tin di động đã trở thành một phương tiện liên lạc không thể thiếu được trong đời sống hàng ngày của từng cá nhân và đóng một vai trò quan trọng trọng trong quá trình phát triển của cả xã hội Thông tin di động đã trở thành một thị trường sôi động của các nhà đầu tư cung cấp dịch vụ, và sự cạnh tranh trong đó ngày càng trở lên khốc liệt Để trở thành người chiến thắng trong

thị trường này nhà cung cấp luôn phải tính toán cân nhắc giữa việc đầu tư công nghệ và giá cả Và thực tế, công nghệ thông tin di động không ngừng được cải tiến với chất lượng ngày càng tốt hơn và dịch vụ ngày càng phong phú hơn Từ việc chỉ đơn thuần cung cấp dịch vụ thoại trong thế hệ 1 G đến các dịch vụ số

liệu tốc độ thấp trong mạng 2 G, ngày nay các hệ thống thông tin di động 3G

cũng đang được đầu tư nguyên cứu phát triển và đưa vào ứng dụng nhằm thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng Và đi liền với công nghệ bất kỳ công nghệ di động nào cũng là việc quản lý chất lượng dịch vụ

Vì vậy “Hệ thống WCDMA và việc quản lý chất lượng dịch vụ” là một vấn

đề có ý nghĩa khoa học có nhu cầu thực tiễn và cả tính cần thiết

Mục đích của luận văn là nguyên cứu một cách cẩn thận về hệ thống CDMA cũng như các vấn đề cơ bản của quản lý chất lượng dịch vụ trong mạng 3G, đặc biệt lμ vấn đề quản lý tμi nguyên vô tuyến

W-Do thời gian nghiên cứu có hạn việc sai sót là không thể tránh khỏi Kính mong bạn đọc thông cảm và góp ý cho đồ án ngày càng hoàn thiện hơn

Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS Nguyễn Viết Nguyên đã tận tình hướng dẫn giúp tôi hoμn thμnh đồ án nμy Bên cạnh đó cũng xin gửi lời cảm ơn chân thμnh tới các thầy cô giáo đã dạy dỗ, tới gia đình

vμ bạn bè đã luôn động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nguyên cứu học tập của mình

Hμ Nội, ngμy 10 tháng 9 năm 2005

Hoàng Bảo Nam

ch ương 1: Giới thiệu chung

1.1 L ịch sử và xu thế phát triển của thông tin di động

Việc sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông tin diễn ra lần đầu tiên vào

cuối thế kỷ 19 Kể từ đó nó trở thành một công nghệ được ứng dụng rộng rãi trong thông tin quân sự và sau này là thông tin vô tuyến dân sự Sau nhiều năm phát triển, thông tin di động đã trải qua những giai đoạn phát triển quan trọng Từ hệ thống thông tin di động tương tự thế hệ thứ nhất đến hệ thống thông tin di động số thế hệ thứ hai, hệ thống thông tin di động

băng rộng thế hệ thứ ba đang được triển khai trên phạm vi toàn cầu và hệ thống thông tin di động đa phương tiện thế hệ thứ tư đang được nghiên cứu tại một số nước Dịch vụ chủ yếu của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ

nhất và thứ hai là thoại còn dịch vụ thế hệ ba và thứ tư phát triển về dịch

vụ dữ liệu và đa phương tiện

Các hệ thống thông tin di động tổ ong số hiện nay đang ở giai đoạn thế hệ 2.5 Để đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ thông tin di động nên ngay từ đầu những năm 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba ITU-R (International Telecomunication Union Radio Sector- Bộ phận vô tuyến Liên minh viễn thông quốc tế) đang tiến hành công tác tiêu chuẩn hoá cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000 (International Mobile Telecommunications

- 2000) Hệ thống mới này làm việc ở dải tần 2 GHz và cung cấp nhiều loại dịch vụ bao gồm từ các dịch vụ thoại, số liệu tốc độ thấp như hệ thống hiện có đang cung cấp cho đến các dịch vụ số liệu tốc độ cao, các dịch

vụ truyền thông đa phương tiện multimedia như video theo yêu cầu, truyền thanh trực tuyến v.v Tốc độ có thể lên tới 2Mbps đối với người sử dụng đang đứng yên, còn các dịch vụ với tốc độ 144 Kbps sẽ được đảm

bảo cho người sử dụng trên ô-tô Người ta cũng đang nghiên cứu các hệ

thống thông tin di động thế hệ 4G có tốc độ cho người sử dụng lớn hơn 2 Mbit/s Hệ thống di động băng rộng MBS (Mobile Broadband System) dự kiến sẽ nâng tốc độ của người sử dụng lên đến STM-1

Hội nghị các nhà quản lý vô tuyến tổ chức năm 1992 (WARC-92) đã dành các băng tần 1885-2025 MHz và 2110-2200 MHz cho IMT-2000 Đến năm 2000, WRC-2000 tại Istanbul đã dành thêm các dải tần 806-960 MHz, 1710- 1885 MHz và 2500-2690 MHz cho IMT-2000 Hiện nay, ở châu Âu và những người sử dụng GSM đang phát triển GSM đến UMTS còn Mỹ thì tập trung vào phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ hai (IS-95) và mở rộng tiêu chuẩn này đến IS-2000 Các tiêu chuẩn di động băng rộng mới được xây dung trên cơ sở CDMA hoặc CDMA kết hợp TDMA

1.2 Các yêu c ầu cơ bản đối với hệ thống thông tin di động thế

h ệ 3

1.2.1 Nh ững hạn chế của thông tin di động 2G

Hệ thống thông tin di động thế hệ hai vẫn còn bị hạn chế ở một số vấn

đề như không thể đáp ứng được nhu cầu truyền tải tốc độ cao của một số

người sử dụng, không thể thực hiện hiệu quả một số kỹ thuật mới như IP

Những hạn chế này chính là động lực để phát triển hệ thống thông tin di động tốc độ cao Do vậy những hệ thống mới bắt đầu xuất hiện và trở thành kỹ thuật trung gian quá độ sang hệ thống thông tin di động thế hệ ba Ta có thể tóm tắt các hạn chế của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai:

- Chưa hình thành hệ thống tiêu chuẩn thống nhất toàn cầu

- Dịch vụ đơn giản: chủ yếu là dịch vụ thoại và các dịch vụ số

liệu đơn giản

- Không thể thực hiện chuyển vùng trên toàn cầu: do tiêu chuẩn phân tán theo từng vùng

1.2.2 Các yêu c ầu cơ bản đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3

Bộ phận tiêu chuẩn của ITU-R đang tiến hành công tác tiêu chuẩn hoá cho các hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000 ở châu Âu ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hoá phiên bản của hệ thống này với tên gọi là UMTS Cả IMT-2000 và UMTS đều thống nhất sử dụng công nghệ W-CDMA cho truy

nhập giao diện vô tuyến của mình Nó sẽ cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ bao gồm từ các dịch vụ thoại và số liệu tốc độ thấp như hiện nay cho đến các dịch vụ số liệu tốc độ cao như video, truyền thanh

Hiện nay thế hệ di động 2.5 tồn tại rất nhiều chuẩn không thống nhất với nhau Để đi lên 3G, không thể vứt bỏ toàn bộ nền tảng của các hệ thống di động hiện có mà phải xây dựng dựa trên đó Có rất nhiều công nghệ đề xuất cho 3G như W-CDMA, W-TDMA, TDMA/CDMA, OFDMA, ODMA tuy nhiên có hai chuẩn 3G dành được nhiều sự quan tâm nhất trong việc thương

mại hóa và đang trong giai đoạn thực hiện là W-CDMA và cdma2000 Chúng được xây dựng trên những nền tảng thế hệ thứ hai hoàn toàn khác nhau: W- CDMA được phát triển từ GSM còn cdma2000 được phát triển từ IS-95 CDMA Tuy nhiên cả hai chuẩn đó đều phải đáp ứng được các yêu cầu của hệ

thống 3G theo tiêu chuẩn IMT-2000 là:

• Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 GHz như sau:

- Đường lên: 1885- 2025 Mhz

- Đường xuống: 2110- 2200 Mhz

• Mạng phải là băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện Nghĩa là mạng phải đảm bảo được tốc độ bit R của người sử dụng

đến 2 Mbit/s Môi trường được chia thành 4 vùng:

- Vùng 1: trong nhà, ô pico có R≤ 2 Mbit/s

- Vùng 2: thành phố, ô micro có R≤ 384 Kbit/s

- Vùng 3: ngoại ô, ô macro có R ≤ 144 Kbit/s

- Vùng 4: toàn cầu có R≤ 9,6 Kbit/s

• Mạng phải có khả năng cung cấp độ rộng băng tần (dung lượng) theo yêu cầu Điều này xuất phát từ sự thay đổi tốc độ bit của các dịch vụ khác nhau Ngoài ra cần phải đảm bảo đường truyền vô tuyến không đối xứng, chẳng hạn với tốc độ bit cao ở đường truyền xuống và tốc độ bit thấp ở đường truyền lên hoặc ngược lại

• Mạng phải cung cấp thời gian truyền dẫn theo yêu cầu Nghĩa là đảm bảo các kết nối chuyển mạch cho thoại, các dịch vụ video, và các khả năng số liệu gói cho các dịch vụ số liệu

• Chất lượng dịch vụ phải không được thua kém chất lượng dịch vụ

mạng cố định, nhất là đối với thoại

• Mạng phải có khả năng sử dụng toàn cầu, nghĩa là phải bao gồm cả thông tin vệ tinh

Hiện nay, Châu Âu và các quốc gia sử dụng GSM cùng với Nhật đang phát triển W-CDMA trên cơ sở hệ thống UMTS, còn Mỹ thì tập trung phát triển thế hệ hai IS-95A và mở rộng tiêu chuẩn này đến cdma2000 Các tiêu chuẩn băng rộng mới hoàn toàn được xây dựng trên cơ sở CDMA hoặc CDMA kết hợp TDMA

Lý thuyết CDMA (Code Division Mutiple Access) được xây dựng từ

những năm 1950 và áp dụng trong thông tin quân sự vào thập niên 60 CDMA là nền tảng cốt lõi để xây dựng công nghệ WCDMA dùng cho 3G

Ưu điểm của CDMA so với GSM là:

• CDMA dùng một mã ngẫu nhiên để phân biệt kênh thoại và dùng chung

băng tần cho toàn mạng, có giải thuật mã hoá riêng cho từng cuộc gọi Chỉ thiết bị được gọi mới biết được giá trị ngẫu nhiên và giải thuật giải

mã qua các kênh báo hiệu Chính vì thế tính bảo mật của cuộc thoại và mức độ hiệu quả khai thác băng tần cao hơn

• Hệ thống CDMA có khả năng chuyển giao mềm Khi thiết bị di động di chuyển vào giữa hai ô, thiết bị đồng thời nhận được tín hiệu từ hai trạm phát gần nhất, tổng đài sẽ điều khiển cho hai trạm bắt tay nhau cho đến khi việc chuyển đổi trạm phát thành công Có phần tương tự cơ chế chuyển mạch cứng trong GSM nhưng khả năng bắt tay của CDMA cao

• Khả năng mở rộng dung lượng của CDMA dễ dàng và chi phí thấp hơn

so với GSM GSM sẽ gặp bài toán khó về phân bố lại tần số cho các ô

Ch ương 2: Công nghệ trải phổ trong thông tin di động thế hệ 3 2.1 Nguyên lý chung và các h ệ thống thông tin trải phổ

2.1.1 Nguyên lý tr ải phổ

Thụng tin trải phổ là một hệ thống thông tin để truyền cỏc tớn hiệu nhờ

trải phổ của cỏc tớn hiệu số liệu thụng tin cú sử dụng mó với độ rộng băng

rộng hơn độ rộng băng của cỏc tớn hiệu số liệu thông tin Trong trường hợp này thỡ cỏc mó sử dụng là độc lập với tớn hiệu số liệu thụng tin Trải phổ súng mang phõn loại theo tốc độ truyền lan số liệu, bao gồm: DS (trải trực tiếp), dịch tần (FH), dịch thời gian (TH) và loại hybrid

Ở hệ thống DS, tất cả những người sử dụng cựng dựng chung một băng

tần và đồng thời phát đi tín hiệu của họ Mỏy thu sử dụng tớn hiệu giả ngẫu nhiên chính xác để lấy ra tớn hiệu mong muốn bằng cỏch giải trải phổ Cỏc tớn hiệu cũn lại xuất hiện ở dạng cỏc nhiễu phổ rộng cụng suất thấp như tạp

õm Cũn trong hệ thống FH và TH, mỗi người dùng được ấn định một mó giả

ngẫu nhiờn sao cho khụng cú cặp mỏy phỏt nào sử dụng cựng tần số hay cựng khe thời gian, như vậy cỏc mỏy phỏt sẽ tránh được xung đột Do đó, FH và

TH là kiểu hệ thống tránh xung đột cũn DS là kiểu hệ thống lấy trung bỡnh

Hệ thống CDMA chỉ sử dụng DS nên sau đây ta chủ yếu xét đến kỹ thuật DS

2.1.2 Các h ệ thống thông tin trải phổ DSSS

DSSS là kỹ thuật phức tạp hơn cả trong các kỹ thuật trải phổ cơ bản Thay vì phát đi một bit số liệu bên phát sẽ phải phát đi một chuỗi bit hay là một từ mã (codeword) Mỗi bit của một từ mã được gọi là một chip (do vậy

tốc độ thường nói đến là chip/s) Chẳng hạn thông thường nếu trạm phát

muốn gửi đi bit “1” nó gửi đi một tín hiệu tương ứng với “1” trong khoảng

một giây chẳng hạn Như vậy đòi hỏi băng thông cỡ 1 Hz Song kỹ thuật trải

phổ bên phát có thể gửi một từ mã gồm 8 chip “10110010” trong một giây làm cho băng thông đòi hỏi ít nhất phải là 8 Hz Trạm thu nhận tín hiệu với tần số cao hơn (8 Hz) sẽ phục hồi lại thông tin gốc bằng việc tương quan với

từ mã đã cho sử dụng kỹ thuật giải điều chế nhất quán (cohenrent

demolution) Từ đó cho thấy nếu có nhiễu băng hẹp làm tổn hại đến tín hiệu thì có thể vẫn còn đủ thông tin để khôi phục lại dữ liệu gốc Các trạm khác cũng có thể sử dụng cùng một băng tần (8 Hz) này nếu chúng sử dụng một từ

mã khác để trải phổ các bit thông tin của mình

Kỹ thuật trải phổ dãy trực tiếp DSSS phức tạp song cũng sử dụng nguyên lý chung nhằm trải rộng phổ của tín hiệu ra ở đây sử dụng cách nhân nguồn tín hiệu vào với tín hiệu giả ngẫu nhiên một cách trực tiếp Tín hiệu giả ngẫu nhiên thường có tốc độ chip cao trực tiếp can thiệp vào cơ chế mở rộng phổ tần Tín hiệu đã trải phổ sẽ có bề rộng phổ xấp xỉ bằng độ rộng phổ của tín hiệu giả ngẫu nhiên

Phương pháp này có nhiều ưu điểm và ứng dụng Chính nhờ sự ngẫu nhiên của mã trải phổ mà hệ thống DSSS có được khả năng bảo mật, chống nhiễu cao, chất lượng tốt, tỷ lệ BER thấp trong khi chỉ cần S/N nhỏ Song đây

là một hệ thống phức tạp đòi hỏi đồng bộ chính xác dãy mã trải phổ thu được với dãy mã ở phía phát, dẫn đến đòi hỏi một máy thu phức tạp Chính vì vậy tốc độ mã không nâng cao được (khoảng 100Mchip/s) và băng tần trải phổ đạt được không lớn (vài trăm MHz) Các hệ thống DSSS thường sử dụng điều

chế BPSK và QPSK

2.1.2.1 H ệ thống DSSS-BPSK

Trong hệ thống này dữ liệu b(t) được trải phổ bằng tín hiệu PN c(t)

nhờ việc nhân hai tín hiệu này với nhau Tín hiệu nhận được b(t)c(t) là tín

hiệu nhị phân lưỡng cực biên độ ±1 sau đó sẽ dùng để điều chế cho sóng mang sử dụng BPSK, cho ta tín hiệu DSSS-BPSK s(t) Ta có thể thấy một bit bản tin bằng một chu kỳ của tín hiệu PN Hình 2.1 và hình 2.2 lần lượt thể hiện sơ đồ khối của máy phát và máy thu DSSS-BPSK.

Hình 2.1: Sơ đồ khối máy phát DSSS BPSK với P = 7, fc = 1/Tc, θ = π/2 Trong đó:

Tín hiệu PN đóng vai trò như một “mã” được biết trước ở cả máy

phát lẫn máy thu chủ định Vì máy thu chủ định biết trước mã nên nó có thể

nén phổ tín hiệu SS để nhận được bản tin Mặt khác một máy thu không chủ

định không biết được mã, vì thế ở điều kiện bình thường không thể “giải mã”

được Máy thu phải biết trước được một số thông số sau: τ, t i , è, fc Thường

máy thu biết trước được fc nên nó tạo ra được dao động có tần số fc bằng bộ

dao động nội Nếu có sai khác giữa sóng mang và dao động nội sẽ được điều

chỉnh bằng vòng đồng bộ khoá pha Máy thu phải nhận được các thông số

khác như τ, ti ,è từ tín hiệu thu được Quá trình nhận được τ gọi là quá trình

đồng bộ thường được thực hiện ở hai bước: bắt đồng bộ và bám đồng bộ Quá

trình nhận được ti gọi là quá trình khôi phục đồng hồ (định thời) Còn quá trình nhận được è ' (cũng như fc) được gọi là quá trình khôi phục sóng mang

Hình 2.2: Sơ đồ khối máy thu DSSS - BPSK

2.1.2.2 H ệ thống DSSS-QPSK

Sơ đồ khối của máy phát và máy thu DSSS-QPSK được thể hiện trên hình 2.3 và hình 2.4

Hình 2.3: Sơ đồ khối máy phát DSSS - QPSK

Hình 2.4: Sơ đồ khối máy thu DSSS – QPSK

Giả sử Tc là chu kỳ chip của c1(t) và c2(t) Độ rộng băng tần của s1(t) và

s2(t) là 2/TC Cho nên độ rộng băng tần của s(t) cũng là 2/Tc Đối với tốc độ bit

của số liệu là 1/Tb thì độ lợi xử lý PG = 2Tb/Tc

Ưu điểm của DSSS-QPSK so với DSSS-BPSK là lợi hơn về độ rộng

băng tần được sử dụng, PG tổng, SNR Chẳng hạn tín hiệu số có thể được phát đi trong hệ thống DSSS-QPSK chỉ sử dụng nửa độ rộng băng tần so với

độ rộng băng tần mà hệ thống DSSS-BPSK đòi hỏi khi có cùng PG và SNR Hay nói cách khác với cùng độ rộng băng tần, PG và SNR thì hệ thống DSSS-QPSK có thể phát gấp hai lần số liệu so với hệ thống DSSS-BPSK Nếu cùng

số liệu được phát đi bởi một hệ thống DSSS-QPSK có cùng độ rộng băng tần

và PG như hệ thống DSSS-BPSK thì hệ thống DSSS-QPSK có ưu việt hơn về

tỷ số tín hiệu trên tạp âm (SNR) dẫn đến xác suất lỗi thấp hơn Những ưu điểm trên có được là nhờ tính trực giao của các sóng mang sin(2πfC +θ) và cos(2πfC +θ) trong các nhánh đồng pha và vuông góc

Hình 2.5: Các dạng sóng ở hệ thống DSSS - QPSK

Nhược điểm của hệ thống DSSS-QPSK là phức tạp hơn hệ thống DSSS- BPSK Ngoài ra nếu các sóng mang được sử dụng để giải điều chế ở máy thu không thực sự trực giao thì xẽ xảy ra xuyên âm giữa hai nhánh và gây thêm sự suy giảm chất lượng của hệ thống

Hình 2.7: Sơ đồ khối máy thu DSSS-CDMATrong đó:

 Eb là năng lượng bit và P làcông suất trung bình

 Dữ liệu nhị phân lưỡng cực bi(t) biên độ ±1chu kỳ Tb

 Mã PN trải phổ ci(t) là mã nhị phân lưỡng cực biên độ

±1có chu kỳ chip Tc=Tb/P

 Sóng trải phổ trực tiếp cho tín hiệu i là:

Giả sử tại máy phát có K tín hiệu phát đồng thời và đều có công suất như nhau Giả thiết này đúng nếu có thể điều khiển động công suất cho tất cả đầu cuối Vì tất cả các tín hiệu phát là dị bộ nên có thông số trễ τk trong mô hình Tạp âm n(t) là tạp âm trắng cộng Gaussian (AWGN) có trung bình bằng

“0” với hai biên PSD (mật độ phổ công suất) bằng N0/2 (W/Hz) Nếu coi về bản chất kênh thu là cộng, thì tất cả K tín hiệu phát trễ và tạp âm cộng với nhau ở máy thu

Xét cụ thể quá trình thu ở máy thu thứ nhất, tín hiệu đầu vào máy thu thứ nhất

nếu bỏ qua ảnh hưởng của tạp âm được xác định:

ở máy thu này mã PN nội đồng bộ với mã PN trải phổ trong tín hiệu ở luồng 1, nên sau bộ nhân thu được:

Như vậy sau khi nhân, tín hiệu luồng 1 được nén phổ còn tín hiệu của các

luồng khác sẽ bị trải phổ

2.1.2.4 Quá trình nén ph ổ (giải mã) ở phía thu

Để máy thu thu được, cần một sự đồng bộ chính xác dãy mã trải phổ thu được với dãy mã ở phía phát Việc đồng bộ ở đây là tạo ra ở máy thu một chuỗi PN là bản sao và đồng bộ với chuỗi PN thu được Đồng bộ mã cho phép máy thu tách ra thông tin hữu ích bk(t) Đồng bộ gồm hai giai đoạn:

được đưa vào bộ nhân với tần số sóng mang sau đó qua bộ lọc băng thông

thấp để giải điều chế nhất quán Sau đó tín hiệu được nhân với chuỗi mã

PN nội c(t-τ’ ) để trải phổ, kết quả nhân cho ta

Hình 2.8: Nguyên lý bắt mã ở hệ thống DSSS - CDMA

Nếu chuỗi mã PN nội c(t-τ’) không đồng pha với chuỗi mã thu c(t-τ) thì

sau tích phân được tín hiệu rất nhỏ Khi đó bộ so sánh ngưỡng yêu cầu bộ tạo mã định thời một khoảng ± δTc và quá trình trên được lặp lại cho đến khi sau tích phân được giá trị tín hiệu lớn hơn ngưỡng ở bộ so sánh ngưỡng Thông thường δ được chọn bằng 1, 1/2, hoặc 1/4 Lúc này bộ so sánh ngưỡng sẽ quyết định chuyển sang bám đồng bộ mã Sau khi bắt được

mã, bộ tạo mã PN nội tạo ra được với c(t-τ’) với τ-τ’<δTc trong đó

Rc(τ-τ’) là hàm tương quan giữa mã PN của tín hiệu thu và PN nội được xác định:

b Bám mã PN

Để mô tả quá trình bám mã ta xét sơ đồ bám mã vòng khoá - trễ quyết định trực tiếp tới giải điều chế sóng mang nhất quán

Hình 2.9: Nguyên lý bám mã sử dụng vòng khóa trễ Trong đó:

cho ta đặc tính của bộ phân biệt trễ

Giả thiết quá trình bám mã được khởi đầu sau khi mạch bắt mã đã đạt được hiệu số pha giữa tín hiệu PN thu và nội nằm trong khoảng pha nên bộ tạo PN

tạo ra c(t-τ’) , trong đó τ-τ’<δTc Ngoài ra bộ tạo chuỗi PN cũng tạo ra các phiên bản nhanh và trễ của tín hiệu PN : c(t-τ’+ τd) và c(t-τ’- τd) đối với một giá trị τd cố định Chúng được sử dụng để nén phổ tín hiệu thu DSSS Do đối

xứng nên hai tín hiệu nén phổ bằng nhau khi τ’ = 0 và khác nhau khi τ’≠ 0 Hiệu số của chúng là một tín hiệu lỗi được cấp ngược lại để hiệu

τ-chỉnh pha của bộ tạo PN Các tín hiệu PN nhanh và trễ được nhân với tín

hiệu thu và sóng mang:

từ mạch khôi phục sóng mang

Các bộ lọc thông thấp có độ rộng băng tần đủ lớn để cho qua tín hiệu b(t), nhưng đủ nhỏ để có thể trung bình hóa các bộ lọc thông thấp các thành

phần c(t)c(t+τ± τd) Các bộ lọc thông thấp cũng lọc bỏ các thành phần tần số cao Vì thế sau khi lọc thông thấp và trộn với b’(t) (giá trị đánh giá ở đầu ra), các tín hiệu nhận được (với giả thiết b’(t)=b(t)) sẽ là u1 (t) và u2 (t)

Tín hiệu y(t) điều khiển VCC Nếu y(t) = 0 thì VCC và bộ tạo PN không cần điều chỉnh Tuy nhiên nếu y(t) ≠ 0, pha τ’ của bộ tạo PN được điều chỉnh phù hợp bằng cách tăng lên khi y(t) <0 và giảm đi khi y(t)>0 Các điều chỉnh này tương ứng với sự dịch của đồ thị ở hình (b) và (c) về phía điểm cân bằng ở τ-τ’ = 0

Hình 2.10: Đặc tính bộ phân biệt trễ

2.1.3 Các thu ộc tính của thông tin trải phổ

a Kh ả năng đa truy nhập

Nếu có nhiều người truyền tín hiệu trải phổ trong cùng một thời điểm, máy thu vẫn có khả năng phân biệt tín hiệu đối với mỗi người sử dụng do mỗi người có một dãy mã duy nhất và các mã này có mức tương quan chéo đủ nhỏ Việc tương quan giữa tín hiệu thu được với một dãy mã

trải phổ ứng với một người sử dụng nào đó sẽ làm cho phổ tín hiêụ của người sử dụng đó co hẹp lại trong khi đó các tín hiệu của người sử dụng khác vẫn bị trải rộng trên băng tần truyền dẫn Do đó, trong băng tần thông tin, chỉ có công suất tín hiệu của người sử dụng đang quan tâm là lớn

b Kh ả năng chống nhiễu đa đường

Tín hiệu tới máy thu qua nhiều đường khác nhau ngoài đường trực tiếp do các nguyên nhân phản xạ Trong miền tần số, các tín hiệu đa đường này có biên độ và pha khác nhau sẽ làm tăng tín hiệu tổng tại một vài tần số và làm giảm tín hiệu tổng ở các tần số khác Trong miền thời gian hiện tượng này làm tín hiệu bị giãn rộng Đối với tín hiệu băng rộng, chính hiện tượng này tạo nên sự phân tập tần số một cách tự nhiên, có tác dụng chống fading chọn lọc

c Kh ả năng bảo mật

Tín hiệu được truyền đi chỉ có thể được nén phổ và dữ liệu ban đầu được khôi phục khi máy thu biết mã trải phổ đã sử dụng cho thông tin

đó Bên cạnh đó, vì mật độ công suất của tín hiệu trải phổ thấp nên tín

hiệu trải phổ khó có thể bị phát hiện bị một máy thu không mong muốn

d Kh ả năng khử nhiễu

Việc tương quan chéo giữa mã trải phổ và một tín hiệu băng hẹp sẽ làm trải rộng công suất của tín hiệu băng hẹp Nhờ vậy có thể giảm được công suất nhiễu trong băng tần thông tin

Ch ương 3: Hệ THốNG W-CDMA 3.1 Giới thiệu về hệ thống W-CDMA

Cuối năm 1997, hai tổ chức tiêu chuẩn là ETSI của châu Âu và ARIB của Nhật Bản đã thoả thuận cùng liên kết xây dựng một tiêu chuẩn chung đáp ứng các yêu cầu đặt ra của IMT-2000, đó là tiêu chuẩn W-CDMA Các tham số chính của W-CDMA được liệt kê ở bảng sau:

Điều chế dữ

liệu

QPSK (đường xuống) BPSK (đường lên) Điều chế nhất

quán

Sử dụng kênh pilot dμnh riêng được dồn kênh theo thời gian (ở đường lên vμ đường xuống); không sử dụng kênh pilot chung đương xuống

Đa tốc độ Trải phổ theo nhiều hệ số vμ nhiều mã

Hệ số trải phổ 4- 256

Điều khiển

công suất

Vòng mở đóng vμ nhanh (1,5 Khz)

Trải phổ

đường xuống

Sử dụng các chuỗi trực giao có chiều dμi thay đổi để phân kênh, chuỗi Gold 218 để phân biệt ô vμ phân biệt người sử dụng

Trải phổ

đường lên

Sử dụng các chuỗi trực giao có chiều dμi thay đổi để phân kệnh, chuỗi Gold 241 để phân biệt người sử dụng (kênh I vμ kênh Q dịch thời gian với nhau)

Chuyển giao Chuyển giao mềm

Chuyển giao giữa các tần số

Bảng 3.1: Các thông số giao diện vô tuyên của W-CDMA

3.2 Cấu trúc hệ thống W-CDMA

3.2.1 Cấu trúc tổng quát hệ thống UMTS

Cấu trúc hệ thống UMTS hiện tại đang được nghiên cứu, về cơ bản gồm có 3 phần chính:

• VLR (Visitor Location Register): bộ định vị tạm trú

• SGSN (Servicing GPRS (General Packet Radio Service

Supporting

Node): node hỗ trợ GPRS

• GGSN (Gateway GPRS Suport Node): node hỗ trợ GPRS cổng

• HLR (Home Location Register): bộ định vị thường trú

• UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network): Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS

• CN (Core Network): Mạng lõi

Hình 3.1: Cấu trúc hệ thống W-CDMA Cấu trúc hệ thống W-CDMA được xây dựng dựa trên cơ sở của cấu trúc

hệ thống UMTS Cấu trúc tổng quát của hệ thống thông tin di động thế hệ 3 W-CDMA được thể hiện trên hình 3.1 Mạng lõi gồm các trung tâm chuyển mạch kênh (MSC) và các nút hỗ trợ chuyển mạch gói (SGSN) Các kênh thoại và kênh truyền số liệu được kết nối với các mạng ngoài qua các trung tâm chuyển mạch kênh và nút chuyển mạch gói cổng GMSC và GGSN Để kết nối trung tâm chuyển mạch kênh với mạng ngoài cần có thêm phần tử làm chức năng tương tác mạng (IWF) Ngoài các trung tâm chuyển mạch kênh và nút chuyển mạch gói, mạng lõi còn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết cho mạng

di động: HLR, AUC, EIR

3.2.2 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN

3.2.2.1 Các khuyến nghị

EISI đã công bố các yêu cầu đối với UTRAN:

™ UTRAN phải hỗ trợ tốc độ số liệu cao, ít nhất là 384 Kbps trong vùng phủ sóng lớn và 2 Mbps trong nhà hoặc vùng phủ sóng tầng thấp (phủ sóng nhiều lớp)

™ UTRAN cũng phải hỗ trợ các dịch vụ ở mức độ linh hoạt cao như các dịch vụ chuyển mạch gói hoặc chuyển mạch kênh Phải hỗ trợ nhiều tốc

độ truyền Đa dịch vụ trên một kết nối cũng phải được hỗ trợ

 UTRAN phải mạnh hơn GSM về mặt dung lượng

 UTRAN phải cung cấp các chức năng để hỗ trợ hai chế độ cùng

tồn tại song song với GSM

3.2.2.2 Một số đặc điểm của UTRAN

a Phổ tần

Phổ tần của hệ thống thông tin di động mặt đất UMTS gồm:

• Băng tần kép (1929- 1980 MHz ÷ 2110- 2170 MHz)

• Băng tần đơn (1910- 1920 MHz ÷ 2010- 2025 MHz)

Dải phổ trên đã được lựa chọn ở cả Châu Âu và Nhật Bản Còn ở Bắc

Mỹ thì nó đã được sử dụng cho các hệ thống PCS

b Hai chế độ kép

Hệ thống UMTS ở Châu Âu có giao diện vô tuyến UTRAN với hai chế độ hoạt động là UTRAN FDD và UTRAN TDD đều sử dụng công nghệ nền tảng là W-CDMA Trong khi đó ARIB ở Nhật Bản cũng xây dựng một hệ thống 3G tương tự UMTS ở Châu Âu với giao diện vô tuyến cũng có hai chế

độ là W-CDMA và TD/CDMA cũng sử dụng công nghệ W-CDMA làm nền tảng Do đó ta có thể hiểu UTRAN FDD ở Châu Âu và W-CDMA ở Nhật là một, băng tần sử dụng là băng tần kép có đường lên và đường xuống ở hai dải tần số khác nhau phân chia theo tần số Cũng như vậy UTRAN TDD ở Châu

Âu và TD/CDMA ở Nhật là một, sử dụng băng tần đơn có đường lên và xuống cùng băng tần nhưng được phân chia theo khe thời gian

Trong chế độ FDD, cặp sóng mang 5 MHz được sử dụng cho đường lên và đường xuống như sau: đường lên sử dụng dải tần từ 1920 MHz đến

1980 MHz Đường xuống sử dụng dải tần từ 2110 MHz đến 2170 MHz; khoảng phân cách giữa đường lên và đường xuống là 190 MHz Mặc dù sóng mang 5 MHz là sóng mang danh định nhưng chúng ta có thể sử dụng sóng mang từ 4,4 MHz đến 5 MHz để sử dụng từng bước sóng mang 200 kHz

Trong chế độ TDD, một số tần số đã được định nghĩa: 1900 MHz đến

1920 MHz và 2010 MHz đến 2025 MHz Một sóng mang cho trước được sử dụng cho cả đường lên và đường xuống Do vậy, không tồn tại khoảng phân cách giữa đường lên và đường xuống

Lợi ích của TD/CDMA và UTRAN TDD là khả năng quản lý lưu lượng không song công (lưu lượng giữa đường lên và đường xuống khác nhau) Bởi TD/CDMA có đường lên và đường xuống ở trên cùng một băng

tần chỉ cách về mặt thời gian nên đối với việc truyền số liệu không cân bằng giữa đường lên và đường xuống hiệu quả phổ của chế độ TD/CDMA sẽ cao hơn so với chế độ W-CDMA ( ấn định hai băng tần riêng cho đường lên và đường xuống) Một ví dụ điển hình là internet, thông tin được tải xuống từ các trang WEB nhiều hơn so với thông tin được gửi đi rất nhiều Đó chính là

ưu điểm của chế độ UTRAN TDD và TD/CDMA, tuy nhiên do kỹ thuật của hai chế độ này phức tạp hơn nên có thể chưa được triển khai ngay trong pha

1

c Dung l ượng

UTRAN hỗ trợ cả tốc độ bit thấp lẫn tốc độ bit cao Tốc độ 384 kbps khi chuyển động và 2 Mbps khi cố định đảm bảo đáp ứng nhu cầu khác nhau của người sử dụng từ thoại tới dịch vụ đa phương tiện multimedia Người sử dụng sẽ thấy hiệu quả ứng dụng cao hơn so với các ứng dụng ngày nay đang

sử dụng trên mạng di động Đa dạng tốc độ truyền số liệu cũng được thực hiện bằng cách sử dụng các phương pháp trải phổ động và tương thích năng

lượng truyền sóng

d Dữ liệu chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh

Các dịch vụ gói đưa ra khả năng luôn luôn trực tuyến (online) đối với các ứng dụng không cần chiếm một kênh riêng biệt Đồng thời việc tính cước cho các dịch vụ này dựa trên tổng số byte số liệu trao đổi qua mạng chứ không tính tiền theo thời gian kết nối UTRAN có một chế độ tối ưu gói Nó

hỗ trợ truyền nhanh các gói đột xuất, truyền trên kênh riêng khi lưu lượng gói lớn và liên tục

e Chuyển giao mềm

Đối với mạng GSM, MS chỉ có thể được nối tới một trạm thu phát (cell) tại một thời điểm Trong khi MS chuyển động khi đang đàm thoại, chức năng chuyển giao handover sẽ nối máy di động tới trạm phát thích hợp nhất Còn

đối với UTRAN, UE có thể đồng thời được kết nối tới nhiều trạm thu phát

Nó được gọi là chuyển giao mềm (soft handover) Trong trường hợp UE được kết nối tới nhiều hơn một sector trong cùng một cell thì được gọi là chuyển giao mềm hơn (softer handover)

3.2.2.3 Cấu trúc mạng truy nhập UTRAN

Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN bao gồm một hay nhiều phân hệ mạng

vô tuyến RNS (Radio Network Subsystem) kết nối tới mạng lõi trên giao diện

Iu và kết nối với nhau trên giao diện Iur Một RNS gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC (Radio Networlk Controller) và một hay nhiều Nút B (Node B) Các RNC được kết nối với nhau thông qua giao diện Iur, còn các nút B được kết nối với RNC thông qua giao diện Iub

Sau đây ta xem xét chức năng của các phần tử trong bộ điều khiển mạng

vô tuyến:

- Nút B: có chức năng chuyển đổi dòng dữ liệu giữa hai giao diện Iub

và Uu nên chức năng chính của nút B là thực hiện xử lý lớp vật lý của giao diện vô tuyến (mã hoá kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ ) Ngoài ra, nút B còn tham gia khai thác và quản lý tài nguyên

vô tuyến

- Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC): là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển các tài nguyên vô tuyến của UTRAN RNC giao diện với mạng lõi và kết cuối giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến (giao thức này định nghĩa các bản tin và các thủ tục giữa UE

và UTRAN) RNC là điểm thâm nhập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi, chẳng hạn như quản lý tất cả các kết nối đến

UE Nó đóng vai trò như BSC

RNC điều khiển một nút B cho trước được xem như RNC điều khiển (CRNC) CRCN chịu trách nhiệm điều khiển tải và ứ nghẽn cho các ô

của mình Khi một kết nối UE-UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC thì các RNC tham dự vào kết nối này sẽ có hai vai trò logic riêng biệt Đó là:

- RNC phục vụ SRNC (Service RNC): đối với một UE thì SRNC thực hiện kết cuối cả đường nối Iu để truyền số liệu người sử dụng và cả báo hiệu RANAP (Radio Access Network Application) tương ứng từ/tới mạng lõi SRNC cũng kết cuối báo hiệu điều khiển tài nguyên

vô tuyến: giao thức báo hiệu giữa UE và UTRAN Nó xử lý số liệu lớp 2 từ/tới giao diện vô tuyến SRNC cũng là CRNC của một nút B nào đó được UE sử dụng để kết nối với UTRAN

- RNC trôi hay RNC kề cận DRNC (Drift RNC): là một RNC bất kỳ khác với SRNC để điều khiển các ô được UE sử dụng Khi cần DRNC có thể thực hiện kết hợp và phân chia ở phân tập vĩ mô DRNC không thực hiện xử lý lớp 2 đối với số liệu tới / từ giao diện

vô tuyến mà chỉ định tuyến số liệu trong suốt giữa các giao diện Iub

và Iur Một UE có thể không có hoặc có một hay nhiều DRNC

Lưu ý: một RNC vật lý có chứa tất cả các chức năng của CRNC, SRNC, DRNC

3.2.3 Mạng lõi CN

Các phần tử trong mạng lõi CN gồm có:

- HLR: là một cơ sở dữ liệu được sử dụng để lưu lý lịch dịch vụ của người sử dụng Lý lịch dịch vụ này bao gồm: thông tin về các dịch vụ được phép, các vùng không được phép chuyển mạng và thông tin về các dịch vụ bổ xung như: trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển

hướng cuộc gọi Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu trong HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của

thuê bao HLR thường là một máy tính không có khả năng chuyển mạng

nhưng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao

- MSC/VLR: cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE tại vị trí hiện thời của nó Chức năng của MSC là sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh (CS) Chức năng của VLR là lưu giữ bản sao về lý lịch của thuê bao cũng như vị trí của UE trong hệ thống đang phục vụ ở mức độ chính xác hơn HLR Phần mạng được thâm nhập qua MSC/VLR thường được gọi là vùng chuyển mạch kênh CS

- GMSC: có nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài Do vậy GMSC được đặt tại điểm kết nối UMTS với mạng chuyển mạch kênh bên ngoài

- SGSN: cung cấp việc định tuyến gói tin từ/tới một vùng dịch vụ của SGSN Nó phục vụ tất cả các thuê bao sử dụng dịch vụ gói nằm trong vùng phục vụ của mình Một thuê bao sử dụng dịch vụ gói có thể được bất cứ SGSN nào trong mạng phục vụ tuỳ thuộc vào vị trí của thuê bao SGSN có chức năng giống MSC/VLR nhưng dùng cho các dịch vụ chuyển mạch gói Phần mạng được thâm nhập qua SGSN gọi là vùng chuyển mạch gói PS

- GGSN: GGSN được nối tới các mạng ngoài như mạng Internet, mạng X.25 Nhìn từ mạng ngoài thì GGSN đóng vai trò như bộ định tuyến cho các mạng ngoài tới được mạng W-CDMA GGSN tiếp nhận số liệu (có địa chỉ của một người sử dụng nhất định) thì nó sẽ kiểm tra, nếu địa chỉ này là tích cực thì GGSN gửi số liệu đó tới SGSN tương ứng để phục vụ UE Trong trường hợp địa chỉ này là không tích cực thì số liệu thu được bị loại bỏ Các gói tin từ UE nguồn được định tuyến đến đến mạng đích thông qua GGSN

- Giao diện Uu: là giao diện vô tuyến của W-CDMA Uu là giao diện mà qua đó UE truy nhập các phần tử cố định của hệ thống nên đây là giao diện quan trọng nhất ở UMTS

- Giao diện Iu: là giao diện giữa UTRAN và CN Giống như các giao diện tương ứng ở GSM: giao diện A (chuyển mạch kênh)

và Gb (chuyển mạch gói), giao diện Iu cung cấp cho các nhà khai thác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau

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