Nghiên cứu công nghệ WCDMA ứng dụng cho phát triển mạng thông tin di động Mobifone

Nghiên cứu công nghệ WCDMA ứng dụng cho phát triển mạng thông tin di động Mobifone Nghiên cứu công nghệ WCDMA ứng dụng cho phát triển mạng thông tin di động Mobifone Nghiên cứu công nghệ WCDMA ứng dụng cho phát triển mạng thông tin di động Mobifone 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

Trường đại học bách khoa hà nội

mục lục

18TDanh mục các từ viết tắt1 8T 4

Mở đầu 18TChương I18T 8

18TGiới thiệu chung18 T 8

18T1.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài18T 8

18T1.1.1 Mục tiêu của đề tài18T 8

18T1.1.2 Nhiệm vụ của đề tài18T 8

18T1.2 Tình hình phát triển công nghệ 3G trên thế giới và tại Việt Nam18T 8

18T1.2.1 Tình hình phát triển 3G trên thế giới18 T 8

18T1.2.2 Xu hướng phát triển 3G tại Việt Nam1 8T 12

18T1.3 So sánh hệ thống WCDMA với các hệ thống 2G18T 16

18T1.3.1 So sánh WCDMA và GSM18T 16

18T1.3.2 So sánh WCDMA và IS-9518 T 17

18T1.4 So sánh, đánh giá 2 công nghệ W-CDMA và CDMA - 200018T 18

18T1.4.1 Điểm giống nhau18T 18

18T1.4.2 Những khác biệt chính18 T 18

18T1.4.3 Đặc điểm băng tần18T 20

18T1.4.4 Những phát triển tiếp18 T 20

18TChương II18 T 22

18Thệ thống WCDMA18T 22

18T2.1 Hệ thống thông tin trải phổ18 T 22

18T2.2 Giới thiệu chung hệ thống UMTS18T 24

18T2.3 Mạng truy nhập UTRAN18T 26

18T2.3.1 Đặc tính mạng UTRAN18T 26

18T2.3.2 Cấu trúc hệ thống18T 28

18T2.4 Mạng lõi CN18T 29

18T2.5 Thiết bị người sử dụng UE (user Equipment)18 T 30

18T2.6 Các giao diện mở18T 30

18T2.7 Mạng truyền dẫn18T 31

18TChương III18 T 33

18Tcác điều kiện về kỹ thuật, công nghệ cho quá trình chuyển đổi lên 3g18 T 33

18T3.1 Khả năng chuyển đổi 2G lên 3G18T 33

18T3.1.1 Phân tích các khả năng chuyển đổi18T 33

18T3.1.2 Các điều kiện và những vấn đề đặt ra cho các bước chuyển đổi18T 35

18T3.2 Cấu trúc hệ thống GSM đang tồn tại18T 36

18T3.2.1 Phân hệ điều khiển trạm gốc BSS18T 37

18T3.2.2 Phân hệ điều khiển chuyển mạch NSS18T 38

18T3.2.3 Phân hệ khai thác và bảo dưỡng mạng NMS18T 40

18T3.2.4 Phân hệ máy con MS18T 40

18T3.3 Giai đoạn HSCSD18T 40

18T3.4 Giai đoạn GPRS18T 41

18T3.5 Giai đoạn EDGE18 T 45

18T3.6 Giai đoạn UMTS18T 48

18TChương IV18T 50

18TCác Phương án công nghệ và giải pháp phát triển mạng lên 3G cho mobifone18 T 50

18T4.1 Giới thiệu về công ty VMS Mobifone18T 50

18T4.2 Đánh giá về cơ sở hạ tầng mạng hiện có18T 51

18T4.2.1 Cấu trúc mạng hiện tại18T 51

18T4.3 Phân tích các phương án và lựa chọn giải pháp18T 61

18T4.3.1 Phân tích các phương án18T 62

18T4.3.1.1 Phương án 3G theo chuẩn 3GPP R9918T 62

18T4.3.2 Lựa chọn phương án công nghệ và giải pháp mạng18T 69

18T4.4 Tính toán các thông số mạng và xây dựng cấu trúc mạng18T 70

18T4.4.1 Dự báo nhu cầu phát triển lưu lượng mạng 3G18T 72

18T4.4.2 Một số mục tiêu và chất lượng mạng cần đạt được khi triển khai18T 73

18T4.4.3 Tính toán suy hao đường truyền và bán kính cell18T 73

18T4.4.4 Tính dung lượng mạng1 8T 75

18T4.4.5 Cấu trúc mạng Mobifone theo chuẩn 3GPP- R4/518T 81

18T4.5 Một số thiết bị mạng 3G của Siemens.18T 83

18T4.5.1 Media Gateway: CMX-350018T 83

18T4.5.2 Media Gateway: CMG-350018T 85

18T4.5.3 Node B: NB - 86118T 86

18T4.5.4 Nút hỗ trợ dịch vị GPRS cổng GGSN: CPG-330018 T 88

18T4.5.5 Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS, SGSN: CPX-500018T 89

18T4.5.6 Trung tâm chuyển mạch di động: CMX - 500018T 91

18T4.5.7 Bộ điều khiển mạng vô tuyến: RNC 75018T 92

18TKết luận và kiến nghị triển khai18T 94

18TTài liệu tham khảo18 T 96

Danh mục các từ viết tắt 3G Third Generation – Thế hệ thứ ba

3GPP Third Generation Partnership Project – Dự án đối tác 3G

ATM Asynchronous Transfer Mode – Chế độ truyền không đồng bộ

BSC Base Station Controller – Bộ điều khiển trạm gốc

BSS Base Station Subsystem – Phân hệ trạm gốc

BTS Base Transceiver Station – Trạm thu phát gốc

CDMA Code Division Multiple Access – Đa truy nhập phân mã

EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution – Tốc độ dữ liệu cao

FDD Frequency Division Duplex – Song công phân tần

GGSN Gateway GPRS Support Node – Nút hỗ trợ cổng GPRS

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

GSM Global System for Mobile Communications – Hệ thống GSM

HLR Home Location Register – Bộ đăng ký vị trí thường trú

HSCSD High Speed Circuit Switched Data – Dữ liệu chuyển mạch kênh

tốc độ cao

ITU International Telecommunications Union – Liên minh viễn

thông quốc tế

IPv6 IP version 6 – IP phiên bản 6

IWF Internetworking Functions – Khối chức năng liên mạng

MAP (GSM) Mobile Application Protocol – Giao thức ứng dụng di

động

MS Mobile Staion – Máy di động

MSC Mobile Switching Center – Trung tâm chuyển mạch di động

PLMN Public Land Mobile Network – Mạng di động mặt đất công cộng

PSTN Public Switched Telephone Network – M¹ng ®iÖn tho¹i chuyÓn

m¹ch gãi c«ng céng

RAN Radio Access Network – M¹ng truy nhËp v« tuyÕn

SGSN Serving GPRS Support Node – Nót hç trî phôc vô GPRS

SMS Short Message Service – DÞch vô nh¾n tin ng¾n

TCP Trasmission Control Protocol – Giao thøc ®iÒu khiÓn truyÒn

TDD Time Division Duplex – Song c«ng ph©n thêi

TDMA Time Division Multiple Access – §a truy nhËp ph©n thêi

VLR Visitor Location Register – Bé ®¨ng ký vÞ trÝ t¹m tró

VPN Virtual Private Network – M¹ng riªng ¶o

MAP Wireless Application Protocol – Giao thøc øng dông v« tuyÕn

W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access – §a truy nhËp ph©n

m· b¨ng réng

mở đầu Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện đại Sự ra

đời của thông tin di động là một bước ngoặt lịch sử trong ngành viễn thông cũng như bước phát triển quan trọng của loài người Qua quá trình phát triển

mọi nơi, mọi lỳc, là một trong những khả năng của mạng 3G 3G mang tới nhiều tiện ớch, ứng dụng hơn là khả năng di động cho Internet Cỏc dịch vụ mới sẽ xuất hiện như nhắn tin đa phương tiện, cỏc dịch vụ định vị, cỏc dịch

vụ thụng tin cỏ nhõn, vui chơi giải trớ, cỏc dịch vụ ngõn hàng, thanh toỏn điện tử sẽ phỏt triển mạnh ở Việt Nam, các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba cũng đã và sẽ được nhanh chóng triển khai

Để theo kịp xu thế chung của thế giới là tiến tới mạng thế hệ sau 3G và cung cấp cỏc dịch vụ mới, việc nghiờn cứu để triển khai, chuyển đổi sang

mạng 3G tại Việt Nam là cần thiết Đối với các nhà khai thác mạng di động

GSM thì cái đích 3G là các hệ thống thông tin di động CDMA băng rộng CDMA) theo chuẩn IMT-2000 Xuất phát từ định hướng này, luận văn đề cập

(W-đến (Nghiên cứu công nghệ WCDMA ứng dụng cho phát triển mạng thông

tin di động Mobifone) nghiên cứu tổng quan về công nghệ W-CDMA và hệ

thống thông tin di động W-CDMA nói chung, phân tích các quá trình phát triển lên 3G từ đó ứng dụng lựa chọn, tính toán dụng lượng mạng trên cơ sở

đó xây dựng cấu trúc 3G, phù hợp với xu hướng phát triển mạng thông tin di

động Mobifone

Luận văn được chia làm 4 chương:

Chương 1: Giới thiệu chung về tình hình phát triển di động 3G tên thế giới

và tại Việt nam

Chương 2: Hệ thống WCDMA: Giới thiệu tổng quan về công nghệ và hệ thống WCDMA

Chương 3: Phân tích quá trình phát triển lên mạng 3G

Chương 4: ứng dụng mạng 3G cho phát triển mạng Mobifone,

Mặc dù đã hết sức cố gắng và đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp quí báu từ các thầy cô giáo, nhưng do thời gian có hạn, luận văn chưa thể đi sâu vào nhiều khía cạnh kỹ thuật khác Song những vấn đề mà luận văn đề cập tới

là những yếu tố quan trọng đã và đang đưa vào sử dụng cũng như những ứng dụng của nó trong phát triển mạng thông tin di động 3G Rất mong được sự

đóng góp và giúp đỡ hơn nữa của các thầy cô giáo và đồng nghiệp để luận văn

được kết quả tốt hơn

Sau cùng em xin chân thành cám ơn thầy giáo TS Nguyễn Văn Khang,

người trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành luận văn này Em xin cám ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện tử - Viễn thông đã giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn này

Tác giả

Lê Duy Thanh

Chương I Giới thiệu chung 1.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

1.1.1 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu công nghệ WCDMA và quá trình nâng cấp mạng GSM(2G) lên WCDMA(3G) để ứng dụng cho phát triển mạng thông tin di

động Mobifone

1.1.2 Nhiệm vụ của đề tài

Đánh giá tình hình phát triển công nghệ mạng 3G trên thế giới cũng như tại Việt Nam và nêu lên sự cần thiết phát triển 3G tại Việt Nam

Tổng quan công nghệ WCDMA và mạng UMTS phân tích các quá trình phát triển để nâng cấp mạng GSM (2G) lên mạng WCDMA (3G)

Đưa ra các phương án có thể thực hiện phát triển mạng GSM lên 3G cho Mobifone, lựa chọn và đề xuất phương án tối ưu, để đảm bảo khi phát triển mạng là tốt nhất cả về mặt kỹ thuật và về mặt kinh tế cho việc đầu tư là

có hiệu quả nhất Tính toán sơ bộ các thông số kỹ thuật mạng vô tuyến dựa trên khả năng tăng trưởng thuê bao 3G Trên cơ sở đó lựa chọn giải pháp công nghệ và xây dựng cấu trúc mạng cho cả phần truy nhập vô tuyến và phần mạng lõi

1.2 Tình hình phát triển công nghệ 3G trên thế giới và tại Việt Nam

1.2.1 Tình hình phát triển 3G trên thế giới

Cho đến tháng 8/2005, trên thế giới đã có 45 nước (và vùng lãnh thổ) cấp tổng cộng 151 giấy phép kinh doanh thông tin di động thế hệ thứ ba (3G)

Điểm qua từng vùng, thì một số nước phát triển ở Châu Âu và Nhật Bản đã cấp phép sớm, còn các nước và vùng lãnh thổ đang phát triển thì mới bắt đầu

cấp phép, có nhiều nước chưa cấp giấy phép nào Nhưng các giấy phép 3G mới dần dần chuyển dịch sang các nước và vùng lãnh thổ đang phát triển ở Châu á, Châu Phi và Châu Âu Việc cấp giấy phép 3G ở các nước dần dần chuyển dịch từ phương thức phát mãi sang phương thức gọi thầu Dịch vụ 3G phát triển theo dạng bậc thang Việc đánh giá tổng hợp các mặt như mức độ ứng dụng, quy mô hộ dùng, độ hoàn thiện của máy đầu cuối, việc xây dựng mạng lưới và sử dụng dịch vụ v.v đối với 3G, cho thấy dịch vụ 3G ở các vùng trên thế giới thể hiện sự phát triển theo dạng bậc thang

Dịch vụ 3G ở Nhật Bản và Hàn Quốc phát triển cao nhất Nhờ có sự thúc đẩy của chính phủ và thái độ tích cực của các nhà kinh doanh, dây chuyền công nghiệp 3G ở hai nước này bắt đầu phát triển sớm; việc kích thích thị trường thời gian đầu khá tốt, người dùng cũng tha thiết với dịch vụ mới

Sự phát triển dịch vụ 3G ở Châu Mỹ (chủ yếu là nước Mỹ) tương đối chậm chạp, khá là lạc hậu trên phạm vi toàn cầu Bốn nhà khai thác dịch vụ vô tuyến chủ yếu của Mỹ gần đây mới bắt đầu cung cấp dịch vụ 3G, và mạng lưới mới phủ sóng ở các thành phố lớn

Mức độ phát triển chung thị trường thông tin di động ở các nước Tây

Âu rất cao, mức phổ cập dịch vụ di động lên đến khoảng 90%, nhưng các nhà khai thác truyền thống triển khai dịch vụ 3G tương đối thận trọng, do đó mà

sự phát triển cũng tương đối chậm chạp Các nước và vùng lãnh thổ Trung -

Đông Âu và Đông - Nam á hiện phần lớn cũng còn ở giai đoạn chuẩn bị cho 3G

Số hộ dùng 3G phân bố không đều Phân tích theo từng khu vực, thì vào năm 2004, 50% số hộ dùng 3G trên toàn cầu là ở Nhật Bản và Hàn Quốc, gần 20% ở Italia, 16% ở Anh quốc Mức độ phát triển dịch vụ 3G của Nhật Bản và Hàn Quốc, hai nước Châu á, là chiếm hàng đầu của thế giới, nhưng dịch vụ 3G ở đa số các nước trong khu vực này vẫn còn trong giai đoạn chuẩn

bị; biểu hiện thị trường 3G ở Châu Âu nói chung là bình bình, nhưng cũng có

điểm sáng, chủ yếu là ở Italia và Anh; ở Châu Mỹ thì sự phát triển ở Mỹ là tương đối nổi bật; còn Châu Phi là thị trường sẽ được khai phá trong tương lai

Phân tích về mặt kỹ thuật, thì đến tháng 8/2005, toàn thế giới có tổng cộng 211 mạng 3G kinh doanh thương mại, trong đó có 78 mạng WCDMA,

21 mạng 2000 1x EV-DO và 112 mạng CDMA 1x (thực ra CDMA 1x chỉ tương đương với mạng GSM có trang bị GPRS, thuộc loại 2,5G chứ chưa phải

là 3G)

Cho đến nay, WCDMA là kỹ thuật phát triển nhanh nhất, sử dụng rộng rãi nhất toàn cầu Theo hệ thống kê của EMC và TCA, thì số hộ dùng WCDMA vào tháng 10 năm 2005 đã vượt 35 triệu, chủ yếu là tập trung ở Nhật Bản, Italia, Anh là các nước triển khai dịch vụ 3G sớm nhất

Từ rất sớm, khi mà các nhà khai thác Nhật Bản và Châu Âu vừa đưa ra dịch vụ 3G, máy đầu cuối (tức máy cầm tay di động) là một vấn đề rất lớn Hiện nay máy đầu cuối WCDMA đã có 26 nhãn hiệu, 186 loại sản phẩm; sản phẩm đầu cuối EV-DO cũng lên đến 156 loại Máy đầu cuối đã không còn là nút thắt phát triển dịch vụ 3G nữa

Nhưng điều tra của IDC năm 2004 cho biết là nhận thức của nhiều người đối với 3G vẫn còn rất thấp, 70% số người được điều tra không hiểu về

ưu thế của 3G ở Anh, Pháp, Đức, Tây Ban Nha, Italia và Bỉ, có 49% người dùng không cảm thấy hứng thú đối với 3G ở Anh dù đã có đến 3 nhà khai thác cung cấp dịch vụ 3G, nhưng có đến 60% người dùng tỏ ra không hứng thú đối với 3G

Trong các loại dịch vụ của 3G, đóng góp lớn nhất vào thu nhập vẫn là dịch vụ điện thoại, chiếm hơn 90% tổng thu nhập, nhưng đóng góp vào thu

nhập của các dịch vụ phi thoại đang tăng trưởng đều Dịch vụ 3G được đánh giá cao nhất trong tương lai bao gồm đa truyền thông, truyền hình thu qua máy cầm tay.v.v

Mô hình có lợi rất là quan trọng đối với sự phát triển của 3G Hiện nay

đại đa số các nhà khai thác phát triển tương đối tốt đều chưa đạt được thăng bằng thu - chi Công ty 3G của Hutchison cho biết là đến cuối năm 2005 có thể thực hiện thăng bằng thu - chi, nhưng hiện nay vẫn đang còn bị lỗ DoCoMo có dịch vụ 3G đã đi vào quĩ đạo cũng còn ở trong giai đoạn phát triển hộ dùng mới và nâng cao ARPU, còn lâu mới hoàn toàn có lãi Nhìn vào

đó, các nhà khai thác vẫn còn thận trọng trong việc đầu tư cho 3G

Do hoàn cảnh thị trường ở các nước có khác nhau, sách lược phát triển 3G mà các nhà khai thác lựa chọn cũng không hoàn toàn giống nhau

ở Nhật Bản các nhà khai thác, như DoCoMo, chủ yếu là thông qua sự tiến bộ của kỹ thuật và sáng tạo mới về dịch vụ để đi đến thành công Hiện nay mạng 3G ở Nhật đã phủ sóng đến 99,7% 94% hộ dùng 2G đang quá độ sang 3G, tỷ

lệ này là cao nhất trên toàn thế giới Các nhà khai thác và các nhà sản xuất máy cầm tay phối hợp với nhau thiết kế chế tạo máy đầu cuối Giá cả của máy cầm tay 3G đã tương đương với máy cầm tay 2G, cho nên các hộ dùng muốn đổi máy cầm tay Các nhà khai thác đưa ra các dịch vụ mới rất hấp dẫn trên mạng, ví dụ như trích xuất âm nhạc, mua hàng qua máy cầm tay v.v… Công ty 3G của Hutchison có trụ sở chính đóng tại Hongkong cũng là một trong số các nhà khai thác đi đầu về dịch vụ 3G trên toàn cầu; nắm 10 giấy phép 3G ở các thị trường úc, áo, Đan Mạch, Hongkong, Italia, Ai Len, Israel, Na Uy, Anh, Thụy Điển v.v đến 175 triệu dân, chỉ chi cho giấy phép tổng cộng đến 10,2 tỷ USD Đầu tư xây dựng mạng lưới 3G của công ty đã vượt 27 tỷ USD Sách lược phát triển 3G của Công ty 3G Hutchison là cước phí linh hoạt Số hộ dùng 3G của công ty này chưa đến 6 triệu, năm nay sẽ

đột phá 10 triệu

Sự phát triển dịch vụ 3G của đại đa số các nhà khai thác Châu Âu là tương đối chậm chạp Nguyên nhân chủ yếu, một là chi trả cho giấy phép quá cao, làm cho các nhà khai thác thiếu lực để phát triển; hai là nhu cầu thị trường đối với 3G chưa nhiều, chỉ khoảng 6% hộ dùng di động có nhu cầu 3G; thông thường tỷ lệ này phải đạt đến 33%, nhà khai thác mới có thể thực hiện thăng bằng thu - chi Vì vậy, xem ra để mạng 3G có lãi còn cần có thời gian

1.2.2 Xu hướng phát triển 3G tại Việt Nam

Các ứng dụng truyền thông hữu ích như điện thoại truyền hình, định vị

và tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao cùng nhiều ứng dụng dịch vụ viễn thông tiên tiến khác có thể thực hiện được trên mạng di động 3G Nhưng ở Việt Nam 3G mới chỉ đang “bước” chập chững

Thế giới đang có 2 hệ thống 3G được chuẩn hóa song song tồn tại, một dựa trên công nghệ CDMA còn gọi là CDMA-2000, chuẩn còn lại do dự án 3rd Generation Partnership Project (3GPP) thực hiện 3GPP đang xem xét tiêu chuẩn UTRA - UMTS Terrestrial Radio Access TS Tiêu chuẩn này có 2 sơ

đồ truy nhập vô tuyến Một trong số đó được gọi là CDMA băng thông rộng (WCDMA) Căn cứ vào những thông tin nói trên thì Việt Nam đã gia nhập vào nhóm các nước đã triển khai dịch vụ điện thoại thế hệ thứ 3 (3G), đó chính là dịch vụ điện thoại di động CDMA của nhà khai thác mạng S-Fone

Tuy nhiên, công nghệ CDMA-2000 1X mà S-Fone triển khai cũng chỉ

được coi là giai đoạn khởi đầu của một hệ thống 3G hoàn chỉnh, vì

CDMA-2000 có đến ba phiên bản: CDMA-CDMA-2000 1X, CDMA-CDMA-2000 1xEV-DO và CDMA-2000 1xEV-DV CDMA2000 1X dành cho thoại và dữ liệu, hoạt

động trên kênh CDMA 1,25MHz chuẩn, cho phép truyền dữ liệu đạt 307Kbps CDMA2000 1xEV-DO là phiên bản cao hơn, tối ưu cho những dịch

vụ dữ liệu dung lượng lớn và tốc độ cao dựa trên công nghệ CDMA High Data Rate (tốc độ tối đa vượt 2Mbps)

CDMA2000 1xEV-DV thì đạt tốc độ truyền dữ liệu vượt 10Mbps Nghĩa là để triển khai loạt các ứng dụng có dung lượng lớn, được coi là thế mạnh của 3G ngày nay thì CDMA 2000 1X của S-Fone chưa đủ tầm Trong khi đó, vấn đề hiện nhiều người quan tâm là bao giờ người sử dụng công nghệ GSM (chiếm 95% số người dùng điện thoại di động tại Việt Nam) có cơ hội

sử dụng 3G

Nhà sản xuất “chạy” trước, một lần nữa các nhà sản xuất lại đi trước các nhà khai thác dịch vụ điện thoại di động, khi lần lượt Nokia, Sony Eircsson đã bán ra thị trường Việt Nam vài model điện thoại di động hỗ trợ công nghệ 3G như Nokia 6680, 6630; Sony Ericsson Z800i, K608i Trong khi đó loạt sản phẩm 3G Nseries dù chưa được Nokia bán chính thức tại Việt Nam cũng đang thu hút được sự chú ý của người tiêu dùng, nhất là những người ưa thích công nghệ

họ đã có những sản phẩm cao cấp và tích hợp các công nghệ đón đầu, chứ các nhà sản xuất cũng thừa hiểu giá trị sử dụng công nghệ 3G tại Việt Nam chưa

có vì các nhà khai thác mạng chưa triển khai ứng dụng 3G Tất nhiên, trên thế giới không chỉ có Sony Ericsson hay Nokia mà còn có Samsung, Motorola, LG thậm chí là cả Huewei (Trung Quốc) cũng góp mặt vào nhóm các nhà sản xuất điện thoại di động 3G với sản phẩm U626

Không chỉ có các hãng sản xuất điện thoại di động mà ngay cả Qualcomm, nhà phát triển và phát minh hàng đầu của công nghệ CDMA cũng

đã có nhiều kế hoạch khuếch trương 3G tại Việt Nam Cuối tháng 7/2005, Qualcomm loan báo sẽ mở Trung Tâm Nghiên Cứu Công Nghệ 3G đầu tiên tại Việt Nam Thời gian đầu, trung tâm sẽ tổ chức các khóa đào tạo về phát

triển 3G, giới thiệu công nghệ CDMA, WCDMA và cách lập trình trên môi trường BREW (Binary Runtime Environment of Wireless) của Qualcomm

Các khóa học được thiết kế cho người đã có kinh nghiệm lập trình bằng ngôn ngữ C và C++ để thúc đẩy việc ứng dụng rộng rãi công nghệ 3G tại Việt Nam và các nước trong khu vực Đây cũng là một phần của dự án thúc đẩy sử dụng 3G tại Châu á mà Qualcomm giới thiệu vào năm ngoái Chưa hết, giữa tháng 9 vừa qua, tại Hà Nội, Qualcomm đã tổ chức hội thảo và đào tạo về BREW, giới thiệu giải pháp tổng thể về dữ liệu và ứng dụng trên thiết bị di

động của Qualcomm BREW cũng chính là một trong những động lực thúc

đẩy sự phát triển các ứng dụng và nội dung của hầu hết các hoạt động 3G trên toàn thế giới

Khởi đầu là việc Mobifone phối hợp cùng Ericsson thực hiện thành công việc trình diễn các dịch vụ thông tin di động 3G vào đầu năm 2004 Nhiều ứng dụng thông tin di động 3G thú vị như điện thoại truyền hình, định

vị toàn cầu và tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, video chất lượng cao đã

được thực hiện trong môi trường mạng di động tốc độ cao Sau Mobifone, tại triển lãm Vietnam Telecomp 2004 diễn ra vào cuối năm, GPC đã kết hợp với Siemens “demo” những ứng dụng của công nghệ 3G ở thời điểm đó quan chức của công ty GPC, đơn vị chủ quản của thương hiệu Vinaphone cho biết,

sẽ thực hiện các bước chuẩn bị để có thể thử nghiệm công nghệ 3G cho khách hàng sử dụng mạng Vinaphone vào đầu năm 2005 Và nếu không có gì thay

đổi, từ những năm tiếp theo, VinaPhone sẽ chính thức triển khai dịch vụ công nghệ 3G

Theo các chuyên gia trong ngành viễn thông, đường tới 3G của GSM là WCDMA Nhưng trên con đường đó, các nhà khai thác dịch vụ điện thoại di

động phải trải qua giai đoạn 2,5 (2,5G) Thế hệ 2,5G bao gồm những gì? Đó là: dữ liệu chuyển mạch gói tốc độ cao (HSCSD), dịch vụ vô tuyến gói chung

(GPRS - đã được Vinaphone và Mobifone triển khai hơn 1 năm nay), và Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE) Sau khi triển khai GPRS, Vinaphone đang tiến hành thử nghiệm công nghệ EDGE tại 21 tỉnh, thành

Và lãnh đạo GPC cũng tiết lộ, thị trường mà Vinaphone nhắm đến trước hết là những đô thị mà người sử dụng có mức sống cao và có nhu cầu sử dụng các dịch vụ tiên tiến

Nghe thì đơn giản nhưng thực tế, để triển khai 3G, một trong những khó khăn của các nhà khai thác mạng GSM là vấn đề ứng dụng Ngoài ra, họ cũng đang phải tìm câu trả lời cho câu hỏi: “Đầu tư hạ tầng có đáp ứng được nhu cầu của người dùng hay không?” Bởi triển khai 3G trên mạng điện thoại hiện hành sẽ theo hướng nâng cấp từ nền tảng cơ sở đã có Song song với thử nghiệm còn phải xây dựng dự án đầu tư, phải có thời gian để hoàn tất thủ tục

dự án Một yếu tố nữa là khách hàng phải có máy đầu cuối thích hợp khi sử dụng công nghệ 3G trong dịch vụ thông tin di động

Bên phía CDMA, ngoài S-Fone như đã nói ở trên, “ẩn số” lớn của ngành điện thoại di động là Hanoi Telecom cũng đã nhiều lần nhắc tới việc

họ sẽ sử dụng ngay công nghệ CDMA2000 1xEV-DO khi bắt đầu chính thức thương mại hoá các dịch vụ di động Hẳn nhiên ai cũng biết CDMA2000 1xEV-DO đang gặt hái nhiều thành công trong việc triển khai các dịch vụ liên quan đến dữ liệu tại các nước đang sử dụng công nghệ này mà Hàn Quốc

là một ví dụ điển hình

Dù cái đích 3G có thể còn cách xa nhưng hiện cả nhà sản xuất lẫn nhà khai thác dịch vụ đều đã có những bước đi thích hợp để tiến tới 3G, vấn đề còn lại là bao giờ? Một trong những yếu tố quyết định điều này là nhu cầu và

số lượng người dùng

Qui hoạch vô tuyến có tính chất tĩnh với

việc tăng lưu lượng

Qui hoạch vô tuyến có tính chất

động

Dung lượng: dung lượng tĩnh được cho

bởi một cấu hình phần cứng nào đó

Dung lượng tùy thuộc vào mức độ nhiễu, do vậy rất nhạy cảm với cấu hình mạng

Điều khiển công suất: các thuật toán

điều khiển công suất đơn giản

Điều khiển công suất là vấn đề thiết yếu trong mạng

giao: chuyển giao cứng, mềm và mềm hơn

1.3.2 So sánh WCDMA và IS-95

Cả WCDMA và IS-95 đều sử dụng công nghệ CDMA trải phổ trực tiếp Tốc độ chip 3,84 Mcps, hệ thống WCDMA cho phép tốc độ bit cao hơn Tốc

độ chip cao hơn cũng giúp khả năng phân tập đa đường nhiều hơn so với tốc

độ chip 1,2288 Mcps, đặc biệt những cell nhỏ ở đô thị

Đường lên: 800 Hz,

đường xuống: điều khiển công suất thấp Chuyển giao giữa các

tần số

định rõ phương pháp đo Các thuật toán quản lý

nguồn tài nguyên vô

tuyến hiệu quả

Có, giúp cải thiện được chất lượng dịch vụ theo yêu cầu

Không cần thiết chỉ đối với các mạng thoại

tải

Số liệu gói được truyền như đối với các cuộc gọi ngắn sử dụng chuyển mạch kênh Phân tập truyền phát

đường xuống

Hỗ trợ để cải thiện dung lượng đường xuống

Tiêu chuẩn không hỗ trợ

WCDMA có khả năng điều khiển công suất vòng khép kín nhanh ở cả đường lên và đường xuống, trong khi IS-95 sử dụng điều khiển công suất nhanh chỉ

ở đường lên Điều khiển công suất nhanh ở đường xuống giúp cải thiện chất lượng đường truyền và tăng cường dung lượng đường xuống Điều này đòi hỏi

các máy đầu cuối phải có các tính năng mới như điều khiển công suất vòng ngoài mà các máy đầu cuối của IS-95 không cần

Hệ thống IS-95 nhằm mục đích chính để ứng dụng macro cell Các trạm gốc macro cell được đặt trên mái nhà, ở đó có thể dễ dàng nhận được tín hiệu GPS Trạm gốc IS-95 cần phải được đồng bộ và quá trình đồng bộ thực hiện nhờ hệ thống GPS Sự cần thiết có tín hiệu GPS làm khả năng triển khai cell trong nhà và micro cell khó khăn hơn, bởi vì việc nhận tín hiệu GPS mà không có kết nối trong tầm nhìn thẳng đến các vệ tinh GPS là khó khăn Vì vậy, người ta thiết kế hệ thống WCDMA với các trạm gốc không đồng bộ, tại

đó không cần tín hiệu đồng bộ từ GPS Các trạm gốc không đồng bộ khiến cho việc chuyển giao của hệ thống WCDMA hơi khác so với IS-95

Chuyển giao giữa các tần số được xem là quan trọng đối với hệ thống WCDMA để tối đa hóa việc sử dụng một số sóng mang ở mỗi trạm gốc ở hệ thống IS-95, phương pháp đo lường giữa các tần số chưa được xác định rõ, khiến cho việc chuyển giao giữa các tần số trở nên khó khăn hơn

1.4 So sánh, đánh giá 2 công nghệ W-CDMA và CDMA - 2000

1.4.1 Điểm giống nhau

- Đều dựa trên công nghệ trải phổ trực tiếp

- Đều đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của IMT-2000

+ Duy trì hỗ trợ các dịch vụ truyền thống

+ Hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao, dữ liệu gói và truy nhập

IP

1.4.2 Những khác biệt chính

Các khác biệt chính về kỹ thuật giữa hai công nghệ WCDMA và 2000

được cho trong bảng sau:

Bảng 1.3 So sánh sự khác nhau giữa WCDMA và CDMA2000

Phương thức truy

nhập và ghép kênh

Không có chế độ đa sóng mang

Cấu trúc khung tín

hiệu

10 ms đối với lớp vật lý

10, 20, 40, 80 ms đối với lớp truyền dẫn

5 ms đối với báo hiệu

Mã nhận dạng đối

với sector

Dùng 512 mã ngẫu nhiên hóa, mỗi mã nhận dạng một sector riêng biệt

dùng chung một mã PN ngắn, nhưng sử dụng 512 giá trị PN offset khác nhau

để nhận dạng các sector khác nhau

hóa, gắn bởi sector để nhận dạng MS

dùng chung một mã PN dài, nhưng tạo ra các giá trị PN offset khác nhau theo số seri thiết bị của

MS để nhận dạng các MS khác nhau

Về đồng bộ, W-CDMA dùng dị bộ ở chế độ FDD, còn ở chế độ TDD các

System) Điều này phần nào tạo cho hệ thống có tính độc lập hơn Trong khi

cdma-2000 bắt buộc cần GPS để đồng bộ

Về tính tương thích ngược với mạng lõi 2G, W-CDMA được xây dựng trên cơ sỏ báo hiệu mạng lõi GSM-MAP còn cdma-2000 trên cơ sở IS-41 (mạng lõi của IS-95 CDMA) Như vậy, nhiều khả năng UTRA được chọn bởi các nhà khai thác GSM, trong khi nhà khai thác CDMA IS-95 chọn CDMA- 2000

1.4.3 Đặc điểm băng tần

W-CDMA có phổ trong phần băng tần của IMT-2000 Tuy nhiên ở Châu

Âu và Nhật đã có hệ thống DECT và PHS chiếm một phần nhỏ phổ tần Phần phổ tần còn lại được sử dụng cho W-CDMA với băng thông chuẩn là 5MHz cdma- 2000 ở Mỹ tần số cho 3G theo WRC-92 đã được phân chia hết cho dịch vụ PCS Do đó cdma-2000 được thiết kế để có thể hoạt động chung với IS-95 CDMA dùng băng thông cơ sở 1,25MHz Để cung cấp dịch

vụ tốc độ cao, cdma2000 ghép 3 kênh 1,25MHz (CDMA đa sóng mang) hoặc cũng có thể trải phổ trực tiếp trên băng thông 3,75MHz (1,25MHz x 3)

1.4.4 Những phát triển tiếp

Tốc độ chip của UTRA ban đầu là 4,096Mcps đã được thống nhất giảm xuống 3,84Mcps gần với tốc độ chip của cdma- 2000 là 3,6864Mcps cho phép dễ dàng chế tạo máy đầu cuối có 2 chế độ hơn

Người ta còn tiếp tục chuẩn hoá để W-CDMA và cdma-2000 ở pha tiếp theo có thể tương thích ngược với cả hai loại mạng lõi GSM-MAP và IS-41

Như vậy việc chọn UTRA hay cdma-2000 phụ thuộc chính vào mục tiêu roaming toàn cầu với thị trường lớn hơn và giải pháp làm cấu trúc đầu cuối cũng như mạng lõi đơn giản hơn

Tóm lại, có thể nói rằng không thể khẳng định công nghệ nào ưu việt hơn Bởi thế, tuỳ thuộc vào hạ tầng sẵn có mà việc dùng cdma-2000 hay W-CDMA sẽ thuận lợi hơn cho việc phát triển Mặc dù các tổ chức chuẩn hoá vẫn tiếp tục cố gắng đạt được khả năng đấu nối linh hoạt giữa các mạng lõi khác nhau, W-CDMA vẫn thuận lợi hơn đối với các nhà khai thác GSM hiện

có với giao thức mạng lõi GSM-MAP Ngược lại, CDMA- 2000 thuận tiện cho việc nâng cấp từ hệ thống cdmaOne (CDMA IS-95) hiện có với giao thức mạng lõi ANSI-41

Chương II

hệ thống WCDMA 2.1 Hệ thống thông tin trải phổ

Nếu có một tín hiệu với độ rộng băng tần là W, thời gian tồn tại là T thì

không gian phổ của tín hiệu này xấp xỉ là 2WT Để trải rộng phổ của tín hiệu

Như vậy có ba kiểu hệ thống trải phổ cơ bản: trải phổ dãy trực tiếp DSSS

(Direct Sequence Spreading Spectrum), trải phổ nhảy tần FHSS (Frequency

Hopping Spreading Spectrum) và trải phổ nhảy thời gian THSS (Time

Hopping Spreading Spectrum) Ngoài ra cũng có thể tổng hợp các hệ thống

trên thành hệ thống lai ghép

Hệ thống DSSS thực hiện trải phổ bằng cách nhân tín hiệu nguồn với một

Ký hiệu:

Hệ thống FHSS thực hiện trải phổ bằng cách nhảy tần số mang trên một

tập lớn các tần số Mẫu nhảy tần có dạng giả ngẫu nhiên Tần số mang trong

thể nhanh hoặc chậm Trong hệ thống nhảy tần nhanh, nhảy tần được thực

hiện ở tốc độ cao hơn tốc độ bit của bản tin, còn ở hệ thống nhảy tần chậm thì

ngược lại

Trong hệ thống THSS, một khối các bit số liệu được nén và được phát

ngắt quãng trong một hay nhiều khe thời gian trong một khung chứa một số

lượng lớn các khe thời gian Một mẫu nhẩy thời gian sẽ xác định các khe thời

trong đó M là số khe thời gian trong một khung (trong t/h này M = 8)

Hiện nay, điều đáng quan tâm về các hệ thống trải phổ là các ứng dụng đa

truy nhập mà ở đó nhiều người sử dụng cùng chia sẻ một độ rộng băng tần

truyền dẫn Trong hệ thống DSSS, tất cả các người sử dụng cùng dùng chung

một băng tần và phát tín hiệu của họ đồng thời Máy thu sử dụng tín hiệu giả

ngẫu nhiên chính xác để lấy ra tín hiệu mong muốn bằng cách nén phổ Các

tín hiệu khác xuất hiện ở dạng các nhiễu phổ rộng công suất thấp tựa tạp âm

Trong các hệ thống FHSS và THSS, mỗi người sử dụng được ấn định một mã

giả ngẫu nhiên sao cho không có cặp máy phát nào sử dụng cùng tần số hay

cùng khe thời gian cho nên các máy phát sẽ tránh được xung đột Như vậy,

FHSS và THSS là kiểu hệ thống tránh xung đột, trong khi đó DSSS là kiểu hệ

thống lấy trung bình Hệ thống thông tin di động sử dụng DSSS nên ta chỉ

xét đến kỹ thuật trải phổ DSSS

2.2 Giới thiệu chung hệ thống UMTS

Nền tảng của mạng GSM hiện tại sẽ được mở rộng thành mạng lưới rất

rộng lớn để có thể phục vụ một số lượng thuê bao dự đoán trong tương lai

Cấu trúc hệ thống UMTS hiện tại đang được nghiên cứu, về cơ bản có thể

chia ra những phần sau:

• Mạng truy cập UTRAN

• Mạng lõi CN

• Thiết bị của người sử dụng UE

Và các phần trên được kết nối với nhau qua các giao diện mở

Cấu trúc hệ thống UMTS

UKý hiệu:

• USIM (User Sim Card): Thẻ Sim Card của người sử dụng

• MS (Mobile Station): Máy điện thoại di động

• RNC (Radio Node Controller): Bộ điều khiển trạm gốc

• MSC (Mobile Services Switching Center): Trung tâm chuyển mạch các

dịch vụ di động

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

• SGSN (Servicing GPRS (General Packet Radio Service) Support Node):

Điểm hội trợ GPRS (Dịch vụ vô tuyến gói chung) đang phục vụ

• GMSC (Gateway Mobile Services Switching Center): Trung tâm chuyển

mạch các dịch vụ di động cổng

• GGSN (Gateway GPRS Support Node): Nút hỗ trợ GPRS cổng

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

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

tuyến mặt đất UMTS

• CN (Core Network): Mạng lõi

Hiện tại tiến trình tiêu chuẩn hoá UMTS đang được triển khai Phần mạng truy nhập của UMTS là UTRAN đã được chuẩn hoá Tháng 01/1998, ETSI quyết định sử dụng UTRA FDD hay W-CDMA trên băng tần đôi và UTRA TDD hay TD/CDMA trên băng tần đơn

W-Như vậy, hai chế độ được định nghĩa trong UTRA là FDD và TDD Cả hai chế độ đều là CDMA băng rộng (W-CDMA) với độ rộng kênh vô tuyến là

5 MHz và đã được phát triển nhằm sử dụng tối đa hiệu quả và lợi ích của CDMA ETSI đang nỗ lực nhằm kết hợp hài hoà giữa hai chế độ này Hiện tại ETSI chỉ chú trọng đến chế độ FDD và người ta chưa rõ là liệu TDD có được

đưa vào hệ thống UMTS pha 1 hay không

Tương tự, tổ chức tiêu chuẩn Nhật Bản (ARIB) cũng chưa coi TD/CDMA

là một lựa chọn dự phòng TD/CDMA sẽ được sử dụng trên băng tần đơn Lợi ích của TD/CDMA (cũng như UTRA 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 phân 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) Lấy Internet là một ví dụ điển hình, rất nhiều thông tin được tải xuống từ các trang WEB mà rất ít thông tin được gửi đi

Như vậy ta có thể thấy chế độ UTRA TDD ở Châu Âu (TD/CDMA ở Nhật) ưu điểm hơn chế độ UTRA-FDD (W-CDMA ở Nhật) tuy nhiên có thể chưa được triển khai ngay trong pha 1 vì lí do độ phức tạp của kỹ thuật

2.3.1.3 Dung lượng

UTRAN hỗ trợ cả tốc độ bit thấp và tốc độ bit cao Tốc độ 384kb/s khi chuyển động và 2Mb/s khi cố định đảm bảo đáp ứng nhu cầu khác nhau của người sử dụng từ thoại tới đa dịch vụ multimedia Người sử dụng sẽ nhận 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 thực hiện được bằng cách

sử dụng các phương pháp trải phổ động và tương thích năng lượng truyền sóng

2.3.1.4 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 mà không cần chiếm một kênh riêng biệt Các dịch vụ gói cũng cho phép người dùng trả tiền cước trên cơ sở tổng số byte số liệu trao đổi qua mạng mà không phải trả 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 Các dịch vụ dữ liệu gói rất quan trọng đối với việc xây dựng các ứng dụng kinh tế cho truy nhập mạng LAN và Internet Các dịch vụ chuyển mạch kênh tốc độ cao là cần thiết đối với các ứng dụng thời gian thực, ví dụ như hội nghị truyền hình

2.3.2 Cấu trúc hệ thống

Hệ thống UTRAN bao gồm một tập các 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 phân hệ mạng vô tuyến RNS bao gồm một

trên giao diện Iub Mỗi RNS chịu trách nhiệm quản lý các ô vô tuyến của nó Với mỗi kết nối giữa thiết bị người sử dụng UE với mạng UTRAN, sẽ có

trò của một RNS (phục vụ hay kề cận) là trên cơ sở từng kết nối giữa thiết bị người sử dụng và mạng UTRAN

RNS bao gồm chức năng tách/ghép kênh nhằm hỗ trợ sự phân tập giữa các Node B khác nhau

2.3.2.1 Cấu trúc RNC

Là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển các tài nguyên vô tuyến của UTRAN Nó giao diện với CN và kết cuối giao thức điều khiển tài nguyên vô

các thủ tục giữa MS và UTRAN Nó đóng vai trò như BSC

RNC điều khiển nút B thông qua giao diện Iub được biểu thị như là RNC

khiển tải và tránh nghẽn cho các ô của mình Khi một kết nối MS - UTRAN

sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC, các RNC này sẽ có hai vai trò logic riêng biệt:

• RNC phục vụ SRNC (Service RNC) đối với một MS là RNC kết cuối cả

Access Network Application Part) 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 lí số liệu lớp 2 từ / tới giao diện vô tuyến SRNC cũng là CRNC của một nút B nào đó được MS sử dụng để kết nối với UTRAN

• RNC kề cận DRNC (Drift RNC) là một RNC bất kỳ khác với SRNC để

điều khiển các ô được MS sử dụng Khi cần nó thực hiện kết hợp, phân chia ở phân tập vĩ mô DRNC không thực hiện xử lí 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 có nhiều DRNC

2.3.2.2 Nút B (trạm gốc)

Thực hiện xử lí lớp 1 của giao diện vô tuyến (mã hoá kênh, đan xen, thích ứng tốc độ trải phổ) Nó cũng thực hiện điều khiển công suất vòng trong Về chức năng nó giống như trạm gốc BTS ở GSM

2.4 Mạng lõi CN

• HLR là một cơ sở dữ liệu được đặt tại hệ thống chủ nhà của người sử dụng

để lưu giữ thông tin chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng bao gồm: thông tin về dịch vụ được phép, các vùng không được chuyển mạng và thông tin về các dịch vụ bổ sung như trạng thái và số lần chuyển hướng cuộc gọi

• MSC/VLR là tổng đài MSC và cơ sở dữ liệu VLR để cung cấp 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 (Channel Switch) Chức

năng của VLR là lưu giữ bản sao về lý lịch của người sử dụng khách cũng như vị trí chính xác của UE trong hệ thống đang phục vụ Phần mạng được truy nhập qua MSC/VLR gọi là vùng CS

• GMSC là chuyển mạch tại điểm kết nối UMTS PLMN với mạng CS bên ngoài

• SGSN có chức năng giống MSC/VLR nhưng sử dụng cho các dịch vụ

là vùng PS

• GGSN có chức năng giống GMSC nhưng liên quan đến dịch vụ PS

2.5 Thiết bị người sử dụng UE (user Equipment)

UE bao gồm hai phần:

• Thiết bị di động (ME – Mobile Equipment) là đầu cuối vô tuyến được sử

dụng cho thông tin vô tuyến trên giao diện Uu

• Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM – UMTS Subscriber Identity

Module) là một thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng thuê bao, thực

hiện các thuật toán nhận thực và lưu giữ các khoá nhận thực và một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối

• Giao diện Iu: nối UTRAN với CN Giống như các giao diện tương ứng ở GSM: A (chuyển mạch kênh) và Gb (chuyển mạch gói) 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 giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau

• Giao diện Iub: kết nối một nút B với một RNC Giao diện Iub cho phép hỗ trợ sự cạnh tranh giữa các nhà sản xuất

2.7 Mạng truyền dẫn

Truyền dẫn trên hệ thống UTRAN sẽ chắc chắn dựa trên ATM Người ta

đã thảo luận việc liệu tiêu chuẩn UTRAN có nên bao gồm cả lớp truyền dẫn hay là nên để mở Nghĩa là, tại thời điểm này một số nhà cung cấp thiết bị muốn nó phải mang tính chất mở để cho phép nhà khai thác tự do lựa chọn Thủ tục mạng lõi sẽ được ứng dụng cho truyền dẫn giữa các trạm thu phát vô tuyến và trung tâm chuyển mạch thông qua bộ điều khiển trạm gốc (Iu, Iub) Việc sử dụng ATM cho phép một số lượng khổng lồ các gói dữ liệu được truyền một cách hiệu quả với thời gian trễ thấp nhất Một thủ tục ATM cho phép khoảng 300 cuộc gọi được truyền đồng thời trên một luồng E1/T1 ATM cũng thích hợp với các mạng có sự kết hợp của lưu lượng chuyển mạch kênh

và chuyển mạch gói

Lưu lượng gói sẽ tăng rất lớn trong tương lai và một mạng chuyển mạch gói là rất cần thiết ATM có xu hướng được chuẩn hoá và được sử dụng như một phương tiện chuyên chở dữ liệu và một lớp tương thích ATM mới - AAL2, được đề xuất chuẩn hoá nhằm hỗ trợ các gói nhạy cảm với độ trễ (gói mang thông tin thoại)

Như đã đề cập, để sử dụng mạng hiện tại, một số nhà cung cấp tin rằng ATM là không cần thiết và dự định đưa ra giải pháp thay thế là dùng trực tiếp

IP trên mạng truyền dẫn SONET/SDH chứ không dùng IP trên nền ATM Việc này có thể đưa đến một mạng chi phí thấp hơn mà tận dụng được các kỹ

thuật trải phổ Tuy nhiên, cho đến thời điểm này IP vẫn chưa chứng tỏ được sẽ

là một tiêu chuẩn sẵn sàng đáp ứng một cách an toàn các thông tin đòi hỏi thời gian thực và không có trễ Nó cũng chưa chứng tỏ rằng sẽ có khả năng quản lý lưu lượng của chuyển mạch kênh

Trong trường hợp chúng ta phải phụ thuộc hoàn toàn vào IP, nó sẽ được cải tiến hoặc lưu lượng chuyển mạch kênh sẽ không cần thiết đối với UMTS Khi đó tất cả các thông tin thoại và các ứng dụng thời gian thực sẽ được chuyên chở trên IP sử dụng thủ tục H.323 hiện đang sử dụng cho Voice Over

IP và Multimedia

Chương III các điều kiện về kỹ thuật, công nghệ cho quá trình

chuyển đổi lên 3g 3.1 Khả năng chuyển đổi 2G lên 3G

3.1.1 Phân tích các khả năng chuyển đổi

Bốn công nghệ cellullar 2G chính hiện nay là:

- Hệ thống GSM: theo tên gọi có nghĩa là hệ thống toàn cầu cho điện thoại di

động, là hệ thống 2G xuất hiện đầu tiên, được đưa ra vào năm 1992 GSM dựa trên kỹ thuật chuyển mạch kênh Dịch vụ truyền dữ liệu tốc độ thấp (<9,6 kbps) đã được cung cấp ngay từ đầu khi triển khai hệ thống và chủ yếu

được sử dụng để truyền e-mail từ các máy tính xách tay

- Hệ thống PDC: được sử dụng ở Nhật, sử dụng công nghệ TDMA

- cdmaOne (IS-95): dựa trên công nghệ CDMA băng hẹp Hệ thống đã trở nên rất phổ dụng ở Hàn Quốc và Bắc Mỹ

- Ngoài hệ thống PDC của Nhật với lo ngại không phát triển được thị trường

ra ngoài nước nên không nâng cấp tiếp mà triển khai thẳng công nghệ 3G mới, các hệ thống khác đều có kế hoạch chuyển đổi tới 2,5G và 3G Tổng quan về các phương án chuyển đổi được trình bày trong hình sau:

Hình 3.1 Quá trình chuyển đổi từ hệ thống 2G lên 3G

- GSM sẽ vẫn là hệ thống chủ yếu của dịch vụ thông tin di động ở Việt Nam

- Dải phổ 1800 là cần thiết để tăng dung lượng

- Thiết kế và quy hoạch mạng sẽ đóng vai trò chủ chốt nhằm nâng cao chất lượng mạng

- Tính cước cho GPRS là một vấn đề nổi cộm Cho đến thời điểm hiện tại vẫn chưa đưa ra được tiêu chuẩn chung

- Tính cước các dịch vụ GPRS cần phải được xem xét kỹ lưỡng Có rất nhiều vấn đề liên quan tới việc tính cước dựa trên lưu lượng

- EDGE là con đường tiến hoá tới thế hệ thứ ba và cũng là một bổ trợ cho UMTS

- UMTS là đề xuất của Châu Âu cho thông tin di động thế hệ thứ ba Giao diện vô tuyến đã được lựa chọn và sẽ dựa trên công nghệ CDMA băng rộng (W-CDMA)

- Người ta mong đợi rằng các nước Châu á hiện đang khai thác các hệ thống GSM sẽ đi theo tiêu chuẩn 3G của Châu Âu

- Đối với mạng GSM hiện đang hoạt động ở 168 nước cung cấp dịch vụ cho

500 triệu thuê bao thì việc triển khai tiêu chuẩn UMTS trên nền hệ thống GSM là hoàn toàn phù hợp với quy luật tự nhiên

3.1.2 Các điều kiện và những vấn đề đặt ra cho các bước chuyển đổi

Việc chuyển đổi từ mạng GSM lên 3G sẽ phải kể đến ba khía cạnh chính được thực hiện theo sơ đồ:

3.1.2.1 Sự chuyển đổi về kỹ thuật

Sự chuyển đổi về kỹ thuật là con đường phát triển chỉ rõ phương thức để triển khai các phần tử mạng và loại công nghệ để thực thi kỹ thuật đó Đây chính là bước phát triển trực tiếp theo các xu hướng chung về mặt cho công nghệ

Bởi vì các phần tử mạng là yếu tố tạo lập nên mạng, nên về mặt lý thuyết

sự chuyển đổi về mặt kỹ thuật sẽ tương ứng với sự phát triển mạng Trong giai

đoạn một, do tính chất mở của các giao diện được định nghĩa trong chỉ tiêu kỹ

thuật hệ thống, mạng 3G có thể được kết hợp từ nhiều chủng loại thiết bị của nhiều hãng khác nhau Sự chuyển đổi về kỹ thuật có thể xử lý được điều này tuy nhiên với sự khác nhau về tốc độ và bước triển khai cụ thể trong mối kết hợp của các thiết bị giữa các hãng khác nhau và yêu cầu thích ứng với các thay đổi của chỉ tiêu kỹ thuật 3G nên trong nhiều trường hợp nếu không xem xét thấu đáo thì kết quả có thể không như mong muốn

3.1.2.2 Sự chuyển đổi về dịch vụ

Khác với chuyển đổi về mặt kỹ thuật, sự chuyển đổi dịch vụ dựa trên nhu cầu của người sử dụng và nhu cầu này có thể là thực tế hoặc chỉ là tưởng tượng Đôi khi các nhà khai thác mạng và chế tạo thiết bị cung cấp các dịch

vụ vượt qua sự kỳ vọng của các thuê bao Rõ ràng nếu hai yếu tố này không tương đồng thì việc kinh doanh các dịch vụ thông tin di động sẽ khó khăn

3.1.2.3 Sự chuyển đổi về mạng

Chỉ tiêu kỹ thuật của GSM đảm bảo tính mở của các giao diện quyết định nên thành phần chuẩn của hệ thống GSM Bởi vì có giao diện mở này, nhà khai thác mạng có thể sử dụng các thiết bị mạng khác nhau từ các hãng cung cấp thiết bị mạng GSM khác nhau Tính mở của giao diện được thể hiện là nó xác định một cách nghiêm ngặt các chức năng hệ thống thực hiện tại giao diện này, đồng thời xác định rõ các chức năng nào cho phép nhà khai thác có thể sử dụng trong nội bộ mạng tại hai phía của giao diện này

3.2 Cấu trúc hệ thống GSM đang tồn tại

Mạng lưới được chia ra về mặt địa lý thành 3 mạng nhỏ hơn, thao tác bởi các trung tâm khác nhau Mạng hiện tại sẽ là cơ sở khi chuyển đổi sang mạng

có tốc độ dữ liệu cao hơn Về cấu hình, để đơn giản có thể chia một mạng

Station Subsystem), NMS (Network Management Subsystem), MS (Mobile Station):

3.2.1 Phân hệ điều khiển trạm gốc BSS

Tất cả các cuộc gọi được kết nối thông qua BSS Bộ điều khiển trạm gốc

vô tuyến BSC duy trì kết nối với MS và kết nối với NSS Trạm thu phát gốc

Adaptation Unit) là một phần của BSS, nó duy trì tốc độ mã hoá

Giao diện mở nằm giữa MS và BSS là giao diện Um thực hiện chức năng truy nhập vô tuyến giữa MS và mạng di động dựa trên tiêu chuẩn GSM 900 với phổ 8MHz Khoảng phổ này đủ để mang dung lượng thoại trên mạng với chất lượng tốt Khi dung lượng thoại và dung lượng dữ liệu tăng lên, sự tăng phổ vô tuyến là cần thiết để đảm bảo tốt chất lượng thoại và nâng cao tốc độ truyền dữ liệu Tốc độ dữ liệu luôn được nhấn mạnh trong lộ trình tiến đến

UMTS là tốc độ dữ liệu trong điều kiện không có can nhiễu Điều này trong thực tế rất hiếm xảy ra Hầu như tất cả các liên kết đều chịu sự ảnh hưởng của một số can nhiễu trên mạng vô tuyến Trong tiêu chuẩn GSM, thuật toán mã hoá tiếng nói là rất hiệu quả và những can nhiễu nhỏ không làm ảnh hưởng

đến chất lượng tiếng nói Khi truyền dữ liệu qua kênh vô tuyến, can nhiễu xảy

ra nhiều hơn, yêu cầu phải đưa thêm vào các bít kiểm tra lỗi Như vậy, số bít thông tin sẽ giảm đi, nói cách khác tốc độ dữ liệu bị giảm đi Kết luận là cần

có một mạng vô tuyến chất lượng thật cao trước khi đưa ra bất kỳ một dịch vụ dữ liệu mới nào

Một giải pháp đáng quan tâm để duy trì chất lượng mạng lưới khi gia tăng dung lượng thoại và dữ liệu là tăng thêm phổ Phổ gia tăng trong trường hợp này là băng tần 1800 MHz Bằng việc sử dụng cả băng tần 1800 MHz, chúng

ta có thể xây dựng mạng vô tuyến có cấu trúc hai băng tần (900/1800 MHz) Băng tần 900 MHz sẽ được dùng để tăng khả năng phủ sóng và vẫn dùng để chuyển tải thoại Băng tần 1800 MHz sẽ được sử dụng để cung cấp thêm dung lượng chuyển tải hầu hết lưu lượng dữ liệu Vì có nhiều kênh dữ liệu trên băng tần 1800 MHz nên có thể giả thiết can nhiễu trên các kênh này ít đi, như vậy tốc độ dữ liệu sẽ cao hơn Băng tần GSM 1800 là giải pháp tốt để tăng dung lượng trên mạng vì có thể lắp đặt trên chính các BTS hay chính các cabinet hiện có Điều này tạo cho GSM 1800 giá thành rẻ khi cung cấp các dịch vụ thoại và dữ liệu trong tương lai

3.2.2 Phân hệ điều khiển chuyển mạch NSS

Tất cả các cuộc gọi luôn luôn được kết nối với nhau và thông qua NSS Trung tâm chuyển mạch MSC là một phần của NSS nó điều khiển tất cả các cuộc gọi MSC chia làm hai phần MSC/VRL có chức năng duy trì kết nối, quản lý di động, trao đổi thông tin với BSS và GMSC có chức năng quản lý thông tin và kết nối với những mạng khác

Mạng lưới hiện tại gồm các chuyển mạch MSC Những MSC này chuyển mạch cuộc gọi trong nội bộ mạng và liên kết nối với các mạng khác Khi chuyển đổi mạng lên mức tiến hoá hơn, các MSC sẽ được nâng cấp về phần cứng & phần mềm để tạo khả năng chuyển mạch lưu lượng dữ liệu lưu chuyển qua mạng Thay vì chuyển mạch thoại và chuyển mạch dữ liệu thông thường như hiện nay, các MSC sẽ chuyển mạch nhiều gói dữ liệu

chính là lưu trữ dữ liệu thuê bao, cung cấp dịch vụ và quản lý di động

thông tin về các thuê bao được lưu trữ cố định Chức năng chính của HLR là dữ liệu về thuê bao

Trung tâm nhận thực AuC và nhận dạng thiết bị EIR là một phần cuả NSS duy trì bảo mật thông tin AuC duy trì bảo mật thông tin và nhận dạng thuê bao cùng với VLR EIR duy trì nhận dạng thiết bị di động (phần cứng) liên kết với thông tin bảo mật cùng với VLR

Tên chung cho trung tâm dịch vụ gọi node mạng tương ứng là phần dịch

Phần cứng dịch vụ giá trị gia tăng

VAS đơn giản nhất cũng gồm hai loại thiết bị: trung tâm dịch vụ tin ngắn

Mail System) Về mặt kỹ thuật, VAS đảm bảo cung cấp một số loại dịch vụ

nhất định bằng cách sử dụng các giao diện chuẩn với mạng GSM và nó có thể

có hoặc không có các giao diện ra các mạng khác Trên quan điểm phát triển dịch vụ, VAS là bước đầu tiên để tạo doanh thu với các dịch vụ giá trị gia tăng trên mạng GSM