1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Nghiên cứu phương pháp đánh giá chất lượng trạm BTS 3g node b trong mạng viettel

66 17 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 66
Dung lượng 2,64 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dị bộ AUC Asynchronous Transfer Mode Trung tâm nhận thực BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN TRỌNG ĐỨC

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TRẠM BTS 3G (NODE B) TRONG MẠNG VIETTEL

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS LÂM HỒNG THẠCH

Hà Nội – Năm 2016

Trang 2

1

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép của

ai, đƣợc thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và thực tế làm việc tại công ty Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu theo danh mục tài liệu tham khảo Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc

ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

Nguyễn Trọng Đức

Trang 3

2

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ MẠNG VÔ TUYẾN 3G WCDMA UMTS 10

1.1 Tổng quan 10

1.2 Lộ trình phát triển thông tin di động lên 4G 11

1.3 Kiến trúc chung của một hệ thống thông tin di động 3G 13

1.4 Chuyển mạch kênh (CS), chuyển mạch gói (PS), dịch vụ chuyển mạch kênh và dịch vụ chuyển mạch gói 15

1.5 Các loại lưu lượng và dịch vụ được 3G WCDMA UMTS hỗ trợ 19

1.6 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 21

1.6.1 Thiết bị người sử dụng (UE) 22

1.6.2 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS 24

1.6.3 Mạng lõi (CN: Core Network) 25

1.6.4 Các mạng ngoài 29

1.6.5 Các giao diện 29

1.7 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4 30

1.8 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R5 và R6 33

1.9 Tổng kết 36

CHƯƠNG 2 - CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA NODE B 38

2.1 Giới thiệu chung về Node B 38

2.2 Giới thiệu Node B Ericsson 40

2.3 Một số loại tủ Ericsson Viettel đang sử dụng 41

2.3.1 Tủ tập trung RBS 3206 41

2.3.2 Tủ phân tán RBS 3418 42

2.3.3 Một số chỉ tiêu kỹ thuật của thiết bị Node B Ericsson 45

Trang 4

3

2.4 Danh sách các tham số đánh giá chất lượng trạm BTS 3G 46

2.5 Tổng kết 48

CHƯƠNG 3 - PHƯƠNG PHÁP ĐO KIỂM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG THIẾT BỊ NODE B 49

3.1 Kiểm tra trực quan 49

3.2 Kiểm tra chức năng hoạt động thiết bị 49

3.3 Kiểm tra thông số kỹ thuật của thiết bị 50

3.3.1 Kiểm tra chỉ tiêu nguồn cung cấp (tủ nguồn DC, Ắc qui) của thiết bị 50

3.3.2 Kiểm tra kỹ thuật card thu phát 50

3.4 Kiểm tra chất lượng các dịch vụ cơ bản của thiết bị 57

3.5 Kết luận 58

CHƯƠNG 4 - KẾT QUẢ ĐO KIỂM THỰC TẾ NODE B TRONG MẠNG VIETTEL TẠI HÀ NỘI 59

4.1 Kết quả đo kiểm thực tế trong mạng Viettel tại Hà Nội 59

4.2 Kết luận 62

KẾT LUẬN 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

Trang 5

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dị bộ

AUC Asynchronous Transfer Mode Trung tâm nhận thực

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc

BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

CN Core Network Mạng lõi

CO Certificate of Origin Giấy chứng nhận xuất xứ hàng

hóa

CQ Certificate of Quality Giấy chứng nhận chất lượng hàng

hóa

CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh

DC Direct Current Dòng điện một chiều

CRBT Colour Ringback Tone Hệ thống nhạc chuông chờ

EIR Equipment Identity Register Đăng ký nhận dạng thiết bị

EVM Error Vector Magnitude Độ lớn vector lỗi

FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số GGSN Gateway GPRS Support Node Tổng đài cổng chuyển mạch gói GMSC Gateway MSC Tổng đài chuyển mạch cổng HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú

HSPA High Speed Packet Access Đa truy nhập gói tốc độ cao

IMT-2000 International Mobile

Telecommunications Thông tin di động toàn cầu

IP Internet Protocol Giao thức mạng

ITU International

Telecommunications Union Liên minh viễn thông quốc tế LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn

MCA Miscall Alert System Hệ thống cảnh báo cuộc gọi nhỡ

ME Mobile Equipment Thiết bị di động

MSC/MSS Mobile Switching Center/

Mobile Soft Switch Tổng đài chuyển mạch di động OCS Online Charging System Hệ thống tính cước thời gian thực

PCPICH Primary Common Pilot

Channel Kênh hoa tiêu chung

Trang 6

5

Chữ viết tắt Nghĩa tiếng anh Nghĩa tiếng việt

PCDE Peak Code Domain Error Giá trị đỉnh lỗi miền mã

PPM Part Per Million Một phần triệu

PS Packet Switch Chuyển mạch gói

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

SAE System Architecture

Evolution Phát triển kiến trúc hệ thống SMSC Short Message Service Center Trung tâm dịch vụ tin nhắn

SGSN Serving GPRS Support Node Thực hiện chức năng chuyển

mạch gói STP Signal Transfer Point Tổng đài trung chuyển báo hiệu RBS Radio base Station Trạm gốc vô tuyến

RAN Radio Access Network Mạng truy cập vô tuyến

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RRU Remote Radio Unit Khối điều khiển vô tuyến từ xa TDD Time Division Duplex

Song công phân chia theo thời gian

TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối

UE User Equipment Thiết bị người sử dụng

UMTS Universal Mobile

VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú

VSWR Voltage Standing Wave Ratio Tỷ số sóng đứng điện áp

WCDMA Wideband Code Division

Multiple Access Technology

Công nghệ đa truy cập phân chia theo mã băng rộng

Trang 7

6

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Phân loại các dịch vụ ở 3G WCDMA UMTS 20

Bảng 2.1 Các thành phần trong Main Unit 44

Bảng 2.2 Bảng mô tả công suất tiêu thụ của thiết bị 46

Bảng 2.3 Danh sách các tham số đánh giá chất lƣợng trạm BTS 3G 48

Bảng 3.1 Sai số đo kiểm các chỉ tiêu theo 3GPP TS 25.104 51

Trang 8

7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G 11

Hình 1.2 Lịch trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP 12

Hình 1.3 Lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu trong các phát hành của 3GPP 13

Hình 1.4 Kiến trúc tổng quát của một mạng TTDĐ kết hợp cả CS và PS 14

Hình 1.5 Cấu trúc của CS và PS 16

Hình 1.6 Đóng bao và tháo bao cho gói IP trong quá trình truyền tunnel 18

Hình 1.7 Thiết lập kết nối tunnel trong chuyển mạch tunnel 18

Hình 1.8 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 22

Hình 1.9 Vai trò logic của SRNC và DRNC 25

Hình 1.10 Kiến trúc mạng phân bố của phát hành 3GPP R4 31

Hình 1.11 Kiến trúc mạng 3GPP R5 và R6 34

Hình 1.12 Chuyển đổi dần từ R4 sang R5 36

Hình 2.1 Mô hình Node B 38

Hình 2.2 Hình ảnh ăng ten thực tế trên cột 40

Hình 2.3 Kiến trúc phần cứng của RBS 3206 42

Hình 2.4 Khối Main unit của tủ RBS 3418 43

Hình 3.1 Sơ đồ đo kiểm chỉ tiêu card thu phát 52

Hình 3.2 Hướng dẫn thiết lập đo chỉ tiêu công suất kênh 54

Hình 3.3 Hướng dẫn thiết lập đo chỉ tiêu ACLR 55

Hình 3.4 Hướng dẫn thiết lập đo chỉ tiêu sai số tần số, EVM và PCDE 56

Hình 3.5 Hướng dẫn thiết lập đo chỉ tiêu băng thông kênh 57

Hình 4.1 Kết quả đo chỉ tiêu công suất kênh 59

Hình 4.2 Kết quả đo chỉ tiêu tỷ số công suất rò kênh lân cận 60

Hình 4.3 Kết quả đo chỉ tiêu băng thông chiếm dụng 61

Hình 4.4 Kết quả đo chỉ tiêu sai số tần số, EVM, PCDE 62

Trang 9

8

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Công nghệ 3G là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ

ba (third Generation Technology), chuẩn 3G cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại như: Video Call, Mobile Internet, Mobile TV, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh, video, Live TV (truyền hình trực tiếp trên ĐTDĐ), VOD/MOD (xem phim/nghe nhạc theo yêu cầu),…

Kinh nghiệm quốc tế cho thấy 3G chính là xu hướng phát triển tất yếu của công nghệ thông tin di động Điểm nổi bật nhất của mạng 3G so với mạng 2G nằm ở khả năng cung ứng truyền thông gói tốc độ cao nhằm triển khai các dịch vụ truyền thông đa phương tiện trên mạng di động mang lại cho người dùng các dịch vụ giá trị gia tăng cao cấp

Ngày 13/8/2009, bộ thông tin và truyền thông đã chính thức trao giấy phép 3G (chuẩn IMT 2000 trong băng tần 1900 - 2200 MHz) cho Viettel Theo Viện Khoa học kỹ thuật Bưu điện thuộc Bộ thông tin và truyền thông, trong số 4 đơn vị triển khai mạng 3G gồm các nhà mạng: Viettel, Vinaphone, Mobifone và liên doanh EVN Telecom&Hanoi Telecom thì Viettel có số lượng trạm BTS lớn nhất (15000 trạm)

BTS 3G (Node B) là trạm thu/phát sóng vô tuyến thực hiện kết nối vô tuyến vật

lý giữa đầu cuối với nó Do đó chất lượng Node B ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cung cấp dịch vụ người sử dụng

Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu của luận văn nhằm đưa ra phương pháp để đo kiểm một số chỉ tiêu kỹ thuật của Node B từ đó đánh giá chất lượng của Node B Ericsson

Đối tượng và phạm vi của luận văn là nghiên cứu phương pháp đo kiểm một số chỉ tiêu kỹ thuật của một số loại thiết bị thu phát sóng vô tuyến Node B của Ericsson mà Viettel đang sử dụng trên mạng lưới

Phương pháp nghiên cứu

Luận văn này kết hợp hai phương pháp nghiên cứu:

Trang 10

9

 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

- Dựa theo tiêu chuẩn của tổ chức 3GPP TS 25.104 “Technical Specification Group Radio Access Network; Base Station (BS) radio transmission and reception (FDD)”

- Tài liệu kỹ thuật công bố của nhà sản xuất thiết bị Ericsson

- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 16:2010/BTTTT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về thiết bị trạm gốc thông tin di động W-CDMA FDD

 Phương pháp nghiên cứu thực tế:

- Phân tích kết quả đo kiểm trực tiếp khi tích hợp thiết bị và chạy dịch vụ trên mạng lưới Từ đó đưa ra đánh giá chất lượng của thiết bị

Bố cục luận văn

Luận văn này tôi lựa chọn mang tên “Nghiên cứu phương pháp đánh giá chất lượng trạm BTS 3G (Node B) trong mạng Viettel”

Nội dung chính của luận văn gồm 4 chương:

CHƯƠNG 1: Tổng quan về mạng vô tuyến 3G WCDMA UMTS Chương này giới thiệu tổng quan về mạng 3G, các kiến trúc 3G WCDMA UMTS

CHƯƠNG 2: Cấu trúc và chức năng của trạm BTS 3G (NODE B) Giới thiệu về Node B của hãng Ericsson, cấu trúc, thành phần và các chỉ tiêu kỹ thuật chính của thiết bị

CHƯƠNG 3: Phương pháp đo kiểm đánh giá chất lượng thiết bị NODE B Nghiên cứu các tài liệu, tiêu chuẩn để đưa ra các chỉ tiêu kỹ thuật chính của Node B và phương pháp để đo kiểm đánh giá các chỉ tiêu này

CHƯƠNG 4: Kết quả đo kiểm thực tế NODE B trong mạng Viettel tại Hà Nội, kết luận và ý kiến đề xuất Chương này phân tích kết quả đo kiểm thực tế Node B tại

Hà Nội, so sánh với tiêu chuẩn để từ đó đưa ra đánh giá về chất lượng của thiết bị

Hà Nội, tháng năm 2016

Tác giả

Nguyễn Trọng Đức

Trang 11

10

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ MẠNG VÔ TUYẾN 3G WCDMA UMTS 1.1 Tổng quan

Giữa thập niên 1980, khái niệm Hệ thống Thông tin di động toàn cầu

IMT-2000 (International Mobile Telecommunications) được Liên minh viễn thông quốc

tế ITU (International Telecommunications Union) khai sinh hệ thống truyền thông

di động 3G Sau hơn 10 năm phát triển, vào năm 2000, ITU đã đưa ra một tiêu chuẩn duy nhất cho các mạng di động tương lai gọi là IMT-2000 Phổ tần từ 400 MHz đến 3 GHz phù hợp cho hệ thống viễn thông 3G 3G là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (third Generation Technology), cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (Video Call, Mobile Internet, Mobile TV, tải lên/tải xuống dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh, video…) Điểm nổi bật nhất của mạng 3G so với mạng 2G nằm ở khả năng cung ứng truyền thông gói tốc độ cao nhằm triển khai các dịch vụ truyền thông đa phương tiện trên mạng di động như: cho phép truyền cả thoại và dữ liệu (tải file, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh, ), mang lại cho người dùng các dịch vụ giá trị gia tăng cao cấp

Mạng 3G của Viettel được phát triển trên nền tảng WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access technology) thuộc bằng tần 2100 MHz (băng thông

5 MHz/kênh)

WCDMA là công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng sử dụng cho phần giao diện vô tuyến cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3 UMTS (Universal Mobile Telecommunications System: Hệ thống thông tin di động toàn cầu) WCDMA có các đặc điểm:

- Là hệ thống đa truy cập phân chia theo mã trải phổ dãy trực tiếp băng rộng DS-CDMA

- Có tốc độ chip là 3,84 Mcps với độ rộng sóng mang 5 MHz, nên được gọi

là hệ thống băng rộng

- Hỗ trợ mô hình hoạt động cơ bản: chế độ song công phân chia theo tần số FDD (Frequency Division Duplex) và song công phân chia theo thời gian TDD (Time Division Duplex)

Trang 12

11

- WCDMA hỗ trợ hoạt động của các trạm gốc dị bộ

- WCDMA áp dụng kỹ thuật tách sóng kết hợp trên cả đường lên và đường xuống dựa vào việc sử dụng kênh hoa tiêu

Hiện nay tại Việt Nam băng tần I dành cho WCDMA đã được chia làm bốn khe và được cấp phát cho bốn nhà khai thác: Viettel, VMS, GPC, EVN+HT Trong các năm tới 3G WCDMA UMTS sẽ đựơc triển khai trên băng tần này

1.2 Lộ trình phát triển thông tin di động lên 4G

Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G được cho trên hình 1.1 dưới đây:

Hình 1 1 Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G

Quá trình nghiên cứu phát triển UMTS lên 3G và tiến dần đến 4G là việc đưa

ra công nghệ đa truy nhập gói tốc độ cao HSPA (High Speed Packet Access) và phát triển dài hạn LTE (Long term Evolution) cho phần vô tuyến và phát triển kiến trúc hệ thống SAE (System Architecture Evolution) cho phần mạng

Trang 13

12

Hiện nay UMTS đã và đang triển khai trên thế giới 3GPP đã tiến hành nghiên cứu để cải thiện hiệu năng của UMTS bằng việc đưa ra các phát hành R5, R6 và R7 với các tính năng như HSDPA, HSUPA và MBMS Mục tiêu của LTE là nghiên cứu phát triển hiệu năng hệ thống sau R6 RAN để có thể triển khai vào năm

2010 Các nghiên cứu của LTE nhằm giảm giá thành, tăng cường hỗ trợ cho các dịch vụ lợi nhuận cao và cải thiện khai thác bảo dưỡng cũng như cung cấp dịch vụ

Để đạt được các mục tiêu này cần đưa ra một công nghệ vô tuyến tiềm năng mới cho phép nâng cao hiệu suất phổ tần, thông lượng người sử dụng và giảm thời gian trễ Ngoài ra cũng cần nghiên cứu để giảm độ phức tạp của hệ thống (nhất là đối với các giao diện) và quản lý tài nguyên vô tuyến hiệu quả để dễ dàng triển khai và khai thác hệ thống

Lộ trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP được cho trên hình 1.2

Hình 1 2 Lịch trình nghiên cứu phát triển trong 3GPP

Lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu trong các phát hành của 3GPP được cho trên hình 1.3

Trang 14

13

Hình 1 3 Lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu trong các phát hành của 3GPP

1.3 Kiến trúc chung của một hệ thống thông tin di động 3G

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 1.4 dưới đây cho thấy thí dụ về một kiến trúc tổng quát của TTDĐ 3G kết hợp cả CS và PS trong mạng lõi

Trang 15

14

Hình 1 4 Kiến trúc tổng quát của một mạng TTDĐ kết hợp cả CS và PS

Các miền chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) được thể hiện bằng một nhóm các đơn vị chức năng lôgic: 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 Access: 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 đựơc gọi là 3G WCDMA UMTS

Trang 16

Chuyển mạch kênh (CS: Circuit Switch) là sơ đồ chuyển mạch trong đó

thiết bị chuyển mạch thực hiện các cuộc truyền tin bằng cách thiết lập kết nối chiếm một tài nguyên mạng nhất định trong toàn bộ cuộc truyền tin Kết nối này là tạm thời, liên tục và dành riêng Tạm thời vì nó chỉ được duy trì trong thời gian cuộc gọi Liên tục vì nó được cung cấp liên tục một tài nguyên nhất định (băng thông hay dung lượng và công suất) trong suốt thời gian cuộc gọi Dành riêng vì kết nối này

và tài nguyên chỉ dành riêng cho cuộc gọi này Thiết bị chuyển mạch sử dụng cho

CS trong các tổng đài của TTDĐ 2G thực hiện chuyển mạch kênh trên cơ sở ghép kênh theo thời gian trong đó mỗi kênh có tốc độ 64 kbps và vì thế phù hợp cho việc truyền các ứng dụng làm việc tại tốc độ cố định 64 kbps (chẳng hạn tiếng được mã hoá PCM)

Chuyển mạch gói (PS: Packet Switch) là sơ đồ chuyển mạch thực hiện phân

chia số liệu của một kết nối thành các gói có độ dài nhất định và chuyển mạch các gói này theo thông tin về nơi nhận được gắn với từng gói và ở PS tài nguyên mạng chỉ bị chiếm dụng khi có gói cần truyền Chuyển mạch gói cho phép nhóm tất cả các số liệu của nhiều kết nối khác nhau phụ thuộc vào nội dung, kiểu hay cấu trúc

số liệu thành các gói có kích thước phù hợp và truyền chúng trên một kênh chia sẻ Việc nhóm các số liệu cần truyền được thực hiện bằng ghép kênh thống kê với ấn định tài nguyên động Các công nghệ sử dụng cho chuyển mạch gói có thể là Frame Relay, ATM hoặc IP

Hình 1.5 cho thấy cấu trúc của CS và PS

Trang 17

16

Hình 1 5 Cấu trúc của CS và PS Dịch vụ chuyển mạch kênh (CS Service) là dịch vụ trong đó mỗi đầu cuối được cấp phát một kênh riêng và nó toàn quyển sử dụng tài nguyên của kênh này trong thời gian cuộc gọi tuy nhiên phải trả tiền cho toàn bộ thời gian này dù có truyền tin hay không Dịch vụ chuyển mạch kênh có thể được thực hiện trên chuyển mạch kênh (CS) hoặc chuyển mạch gói (PS) Thông thường dịch vụ này được áp dụng cho các dịch vụ thời gian thực (thoại)

Dịch vụ chuyển mạch gói (PS Service) là dịch vụ trong đó nhiều đầu cuối cùng chia sẻ một kênh và mỗi đầu cuối chỉ chiếm dụng tài nguyên của kênh này khi

có thông tin cần truyền và nó chỉ phải trả tiền theo lượng tin được truyền trên kênh Dịch vụ chuyển mạch gói chỉ có thể được thực hiện trên chuyển mạch gói (PS) Dịch vụ này rất rất phù hợp cho các dịch vụ phi thời gian thực (truyền số liệu), tuy nhiên nhờ sự phát triển của công nghệ dịch vụ này cũng được áp dụng cho các dịch

vụ thời gian thực (VoIP) Chuyển mạch gói có thể thực hiện trên cơ sở ATM hoặc

IP

Chế độ truyền dị bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode) là công nghệ thực hiện phân chia thông tin cần phát thành các tế bào 53 byte để truyền dẫn và chuyển mạch Một tế bào ATM gồm 5 byte tiêu đề (có chứa thông tin định tuyến) và 48

Trang 18

17

byte tải tin (chứa số liệu của người sử dụng) Thiết bị chuyển mạch ATM cho phép chuyển mạch nhanh trên cơ sở chuyển mạch phần cứng tham chuẩn theo thông tin định tuyến tiêu đề mà không thực hiện phát hiện lỗi trong từng tế bào Thông tin định tuyến trong tiêu đề gồm: đường dẫn ảo (VP) và kênh ảo (VC) Điều khiển kết nối bằng VC (tương ứng với kênh của người sử dụng) và VP (là một bó các VC) cho phép khai thác và quản lý có khả năng mở rộng và có độ linh hoạt cao Thông thường VP được thiết lập trên cơ sở số liệu của hệ thống tại thời điểm xây dựng mạng.Việc sử dụng ATM trong mạng lõi cho ta nhiều cái lợi: có thể quản lý lưu lượng kết hợp với RAN, cho phép thực hiện các chức năng CS và PS trong cùng một kiến trúc và thực hiện khai thác cũng như điều khiển chất lượng liên kết

Chuyển mạch hay Router IP (Internet Protocol) cũng là một công nghệ thực hiện phân chia thông tin phát thành các gói được gọi là tải tin (Payload) Sau đó mỗi gói đựơc gán một tiêu đề chứa các thông tin địa chỉ cần thiết cho chuyển mạch Trong thông tin di động do vị trí của đầu cuối di động thay đổi nên cần phải có thêm tiêu đề bổ sung để định tuyến theo vị trí hiện thời của máy di động Quá trình định tuyến này đựơc gọi là truyền đường hầm (Tunnel) Có hai cơ chế để thực hiện điều này: MIP (Mobile IP: IP di động) và GTP (GPRS Tunnel Protocol: giao thức đường hầm GPRS) Tunnel là một đường truyền mà tại đầu vào của nó gói IP được đóng bao vào một tiêu đề mang địa chỉ nơi nhận (trong trường hợp này là địa chỉ hiện thời của máy di động) và tại đầu ra gói IP được tháo bao bằng cách loại bỏ tiêu đề bọc ngoài (hình 1.6)

Trang 19

18

Hình 1 6 Đóng bao và tháo bao cho gói IP trong quá trình truyền tunnel Hình 1.7 cho thấy quá trình định tuyến tunnel (chuyển mạch tunnel) trong hệ thống 3G UMTS từ tổng đài gói cổng (GGSN) cho một máy di động (UE) khi nó chuyển

từ vùng phục vụ của một tổng đài gói nội hạt (SGSN1) này sang một vùng phục vụ của một tổng đài gói nội hạt khác (SGSN2) thông qua giao thức GTP

Hình 1 7 Thiết lập kết nối tunnel trong chuyển mạch tunnel

Trang 20

19

Vì 3G WCDMA UMTS đựơc phát triển từ những năm 1999 khi mà ATM là công nghệ chuyển mạch gói còn ngự trị nên các tiêu chuẩn cũng được xây dựng trên công nghệ này Tuy nhiên hiện nay và tương lai mạng viễn thông sẽ đựơc xây dựng trên cơ sở internet vì thế các chuyển mạch gói sẽ là chuyển mạch hoặc router IP

1.5 Các loại lưu lượng và dịch vụ được 3G WCDMA UMTS hỗ trợ

Vì TTDĐ 3G cho phép truyền dẫn nhanh hơn, nên truy nhập Internet và lưu lượng thông tin số liệu khác sẽ phát triển nhanh Ngoài ra TTDĐ 3G cũng được sử dụng cho các dịch vụ tiếng Nói chung TTDĐ 3G hỗ trợ các dịch vụ tryền thông đa phương tiện Vì thế mỗi kiểu lưu lượng cần đảm bảo một mức QoS nhất định tuỳ theo ứng dụng của dịch vụ QoS ở W-CDMA được phân loại như sau:

 Loại hội thoại (Conversational, rt): Thông tin tương tác yêu cầu trễ nhỏ (thoại chẳng hạn)

 Loại luồng (Streaming, rt): Thông tin một chiều đòi hỏi dịch vụ luồng với trễ nhỏ (phân phối truyền hình thời gian thực chẳng hạn: Video Streaming)

 Loại tương tác (Interactive, nrt): Đòi hỏi trả lời trong một thời gian nhất định

và tỷ lệ lỗi thấp (trình duyệt Web, truy nhập server chẳng hạn)

 Lọai nền (Background, nrt): Đòi hỏi các dịch vụ nỗ lực nhất được thực hiện trên nền cơ sở (e-mail, tải xuống file: Video Download)

Môi trừơng hoạt động của 3G WCDMA UMTS được chia thành bốn vùng với các tốc độ bit Rb phục vụ như sau:

• Vùng 1: trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2Mbps

• Vùng 2: thành phố, ô micro, Rb ≤ 384 kbps

• Vùng 3: ngoại ô, ô macro, Rb ≤ 144 kbps

• Vùng 4: Toàn cầu, Rb = 12,2 kbps

Có thể tổng kết các dịch vụ do 3G WCDMA UMTS cung cấp ở bảng 1.1

Dịch vụ di

động

Dịch vụ di động

Di động đầu cuối/di động cá nhân/di động dịch vụ

Trang 21

20

Dịch vụ thông tin định vị

Theo dõi di động/ theo dõi di động thông Minh

Dịch vụ

viễn thông

Dịch vụ âm Thanh

- Dịch vụ âm thanh chất lượng cao (16 - 64 kbps)

- Dịch vụ truyền thanh AM (32 - 64 kbps)

- Dịch vụ truyền thanh FM (64 - 384 kbps)

Dịch vụ số liệu

- Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình (64 - 144 kbps)

- Dịch vụ số liệu tốc độ tương đối cao (144 Kbps - 2Mbps)

- Dịch vụ số liệu tốc độ cao (≥ 2Mbps)

Dịch vụ đa phương tiện

- Dịch vụ Video (384 kbps)

- Dịch vụ hình chuyển động (384 kbps - 2 Mbps)

- Dịch vụ hình chuyển động thời gian thực (≥ 2 Mbps)

Dịch vụ

Internet

Dịch vụ Internet đơn giản Dịch vụ truy nhập Web (384 kbps – 2 Mbps) Dịch vụ Internet

thời gian thực Dịch vụ Internet (384 kbps - 2 Mbps) Dịch vụ internet

đa phương tiện

Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian thực

(≥ 2 Mbps) Bảng 1 1 Phân loại các dịch vụ ở 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

Trang 22

21

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

1.6 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3

WCDMA UMTS R3 hỗ trợ cả kết nối chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói: đến 3,84 Mbps trong miền CS và 2 Mbps 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) (xem hình 1.8) 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)

Trang 23

22

Hình 1 8 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3

1.6.1 Thiết bị người sử dụng (UE)

Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment) là đầu cuối mạng UMTS của người sử dụng Có thể nói đây là phần hệ thống có nhiều thiết bị nhất và sự phát triển của nó sẽ ảnh hưởng lớn lên các ứng dụng và các dịch vụ khả dụng Giá thành giảm nhanh chóng sẽ tạo điều kiện cho người sử dụng mua thiết bị của UMTS Điều này đạt được nhờ tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến và cài đặt mọi trí tuệ tại các card thông minh

1.6.1.1 Các đầu cuối (TE - Terminal Equipment)

Vì máy đầu cuối bây giờ không chỉ đơn thuần dành cho điện thoại mà còn cung cấp các dịch vụ số liệu mới, nên tên của nó được chuyển thành đầu cuối Các nhà sản xuất chính đã đưa ra rất nhiều đầu cuối dựa trên các khái niệm mới, nhưng trong thực tế chỉ một số ít là được đưa vào sản xuất Mặc dù các đầu cuối dự kiến khác nhau về kích thước và thiết kế, tất cả chúng đều có màn hình lớn và ít phím hơn so với 2G Lý do chính là để tăng cường sử dụng đầu cuối cho nhiều dịch vụ số liệu hơn và vì thế đầu cuối trở thành tổ hợp của máy thoại di động, modem và máy tính bàn tay Đầu cuối hỗ trợ hai giao diện Giao diện Uu định nghĩa liên kết vô tuyến (giao diện WCDMA) Nó đảm nhiệm toàn bộ kết nối vật lý với mạng UMTS

Trang 24

Các tiêu chuẩn này gồm:

• Bàn phím (các phím vật lý hay các phím ảo trên màn hình)

• Đăng ký mật khẩu mới

• Thay đổi mã PIN

• Giải chặn PIN/PIN2 (PUK)

• Trình bầy IMEI

• Điều khiển cuộc gọi

Các phần còn lại của giao diện sẽ dành riêng cho nhà thiết kế và người sử dụng sẽ chọn cho mình đầu cuối dựa trên hai tiêu chuẩn (nếu xu thế 2G còn kéo dài)

là thiết kế và giao diện Giao diện là kết hợp của kích cỡ và thông tin do màn hình cung cấp (màn hình nút chạm), các phím và menu

1.6.1.2 Universal Integrated Circuit Card (UICC)

UICC là một card thông minh Điều mà ta quan tâm đến nó là dung lượng nhớ và tốc độ bộ xử lý do nó cung cấp Ứng dụng USIM chạy trên UICC

1.6.1.3 USIM (Universal Subscriber Identity Module)

Trong hệ thống GSM, SIM card lưu giữ thông tin cá nhân (đăng ký thuê bao) cài cứng trên card Điều này đã thay đổi trong UMTS, Modul nhận dạng thuê bao UMTS được cài như một ứng dụng trên UICC Điều này cho phép lưu nhiều ứng dụng hơn và nhiều chữ ký (khóa) điện tử hơn cùng với USIM cho các mục đích khác (các mã truy nhập giao dịch ngân hàng an ninh) Ngoài ra có thể có nhiều USIM trên cùng một UICC để hỗ trợ truy nhập đến nhiều mạng

USIM chứa các hàm và số liệu cần để nhận dạng và nhận thực thuê bao trongmạng UMTS Nó có thể lưu cả bản sao hồ sơ của thuê bao.Người sử dụng phải

Trang 25

24

tự mình nhận thực đối với USIM bằng cách nhập mã PIN.Điều này đảm bảo rằng chỉ người sử dụng đích thực mới được truy nhập mạng UMTS Mạng sẽ chỉ cung cấp các dịch vụ cho người nào sử dụng đầu cuối dựa trên nhận dạng USIM được đăng ký

1.6.2 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS

UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS) là liên kết giữa người sử dụng và CN Nó gồm các phần tử đảm bảo các cuộc truyền thông UMTS trên vô tuyến và điều khiển chúng

UTRAN được định nghĩa giữa hai giao diện Giao diện Iu giữa UTRAN và

CN, gồm hai phần: IuPS cho miền chuyển mạch gói và IuCS cho miền chuyển mạch kênh; giao diện Uu giữa UTRAN và thiết bị người sử dụng Giữa hai giao diện này là hai nút, RNC và nút B

1.6.2.1 Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC (Radio Network Controller)

RNC chịu trách nhiệm cho một hay nhiều trạm gốc và điều khiển các tài nguyên của chúng Đây cũng chính là điểm truy nhập dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho CN Nó được nối đến CN bằng hai kết nối, một cho miền chuyển mạch gói (đến GPRS) và một đến miền chuyển mạch kênh (MSC)

Một nhiệm vụ quan trọng nữa của RNC là bảo vệ sự bí mật và toàn vẹn Sau thủ tục nhận thực và thỏa thuận khóa, các khoá bảo mật và toàn vẹn được đặt vào RNC

RNC có nhiều chức năng logic tùy thuộc vào việc nó phục vụ nút nào Người

sử dụng được kết nối vào một RNC phục vụ (SRNC: Serving RNC) Khi người sử dụng chuyển vùng đến một RNC khác nhưng vẫn kết nối với RNC cũ, một RNC trôi (DRNC: Drift RNC) sẽ cung cấp tài nguyên vô tuyến cho người sử dụng, nhưng RNC phục vụ vẫn quản lý kết nối của người sử dụng đến CN Vai trò logic của SRNC và DRNC được mô tả trên hình 1.9 Khi UE trong chuyển giao mềm giữa các RNC, tồn tại nhiều kết nối qua Iub và có ít nhất một kết nối qua Iur Chỉ một trong số các RNC này (SRNC) là đảm bảo giao diện Iu kết nối với mạng lõi còn các RNC khác (DRNC) chỉ làm nhiệm vụ định tuyến thông tin giữa các Iub và Iur

Trang 26

25

Chức năng cuối cùng của RNC là RNC điều khiển (CRNC: Control RNC) Mỗi nút B có một RNC điều khiển chịu trách nhiệm cho các tài nguyên vô tuyến của nó

Hình 1 9 Vai trò logic của SRNC và DRNC

1.6.2.2 Nút B (NODE B)

Trong UMTS trạm gốc được gọi là nút B và nhiệm vụ của nó là thực hiện kết nối vô tuyến vật lý giữa đầu cuối với nó Nó nhận tín hiệu trên giao diện Iub từ RNC và chuyển nó vào tín hiệu vô tuyến trên giao diện Uu Nó cũng thực hiện một

số thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến cơ sở như "điều khiển công suất vòng trong" Tính năng này để phòng ngừa vấn đề gần xa, nghĩa là nếu tất cả các đầu cuối đều phát cùng một công suất thì các đầu cuối gần nút B nhất sẽ che lấp tín hiệu từ các đầu cuối ở xa Nút B kiểm tra công suất thu từ các đầu cuối khác nhau và thông báo cho chúng giảm công suất hoặc tăng công suất sao cho nút B luôn thu được công suất như nhau từ tất cả các đầu cuối

1.6.3 Mạng lõi (CN: Core Network)

Mạng lõi (CN) được chia thành ba phần, miền PS, miền CS và HE Miền PS đảm bảo các dịch vụ số liệu cho người sử dụng bằng các kết nối đến Internet và các mạng số liệu khác và miền CS đảm bảo các dịch vụ điện thọai đến các mạng khác bằng các kết nối TDM Các nút B trong CN được kết nối với nhau bằng đường trục

Trang 27

26

của nhà khai thác, thường sử dụng các công nghệ mạng tốc độ cao như ATM và IP Mạng đường trục trong miền CS sử dụng TDM còn trong miền PS sử dụng IP

1.6.3.1 Nút hỗ trợ GPRS phục vụ SGSN (Serving GPRS Support Node)

SGSN là nút chính của miền chuyển mạch gói Nó nối đến UTRAN thông qua giao diện IuPS và đến GGSN thông quan giao diện Gn SGSN chịu trách nhiệm cho tất cả kết nối PS của tất cả các thuê bao Nó lưu hai kiểu dữ liệu thuê bao: thông tin đăng ký thuê bao và thông tin vị trí thuê bao Số liệu thuê bao lưu trong SGSN gồm:

• IMSI (International Mobile Subsscriber Identity: số nhận dạng thuê bao di động quốc tế)

• Các nhận dạng tạm thời gói (P-TMSI: Packet- Temporary Mobile Subsscriber Identity: số nhận dạng thuê bao di động tạm thời gói)

• Các địa chỉ PDP (Packet Data Protocol: Giao thức số liệu gói)

Số liệu vị trí lưu trên SGSN:

• Vùng định tuyến thuê bao (RA: Routing Area)

• IMSI

• Các địa chỉ PDP

Số liệu vị trí lưu trong GGSN:

• Địa chỉ SGSN hiện thuê bao đang nối đến GGSN nối đến Internet thông qua giao diện Gi và đến BG thông qua Gp

Trang 28

27

1.6.3.3 Cổng biên BG (Border Gatway)

BG là một cổng giữa miền PS của PLMN với các mạng khác Chức năng của nút này giống như tường lửa của Internet: để đảm bảo mạng an ninh chống lại các tấn công bên ngoài

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

VLR là bản sao của HLR cho mạng phục vụ (SN: Serving Network) Dữ liệu thuê bao cần thiết để cung cấp các dịch vụ thuê bao được copy từ HLR và lưu ở đây Cả MSC và SGSN đều có VLR nối với chúng

Số liệu sau đây được lưu trong VLR:

• IMSI

• MSISDN

• TMSI (nếu có)

• LA hiện thời của thuê bao

• MSC/SGSN hiện thời mà thuê bao nối đến

Ngoài ra VLR có thể lưu giữ thông tin về các dịch vụ mà thuê bao được cung cấp Cả SGSN và MSC đều được thực hiện trên cùng một nút vật lý với VLR vì thế được gọi là VLR/SGSN và VLR/MSC

1.6.3.5 MSC (Mobile Switching Centre)

MSC thực hiện các kết nối CS giữa đầu cuối và mạng Nó thực hiện các chức năng báo hiệu và chuyển mạch cho các thuê bao trong vùng quản lý của mình Chức năng của MSC trong UMTS giống chức năng MSC trong GSM, nhưng nó có nhiều khả năng hơn Các kết nối CS được thực hiện trên giao diện CS giữa UTRAN và MSC Các MSC được nối đến các mạng ngoài qua GMSC

1.6.3.6 GMSC (Gateway MSC)

GMSC chịu trách nhiệm thực hiện các chức năng định tuyến đến vùng có

MS Khi mạng ngoài tìm cách kết nối đến PLMN của một nhà khai thác, GMSC nhận yêu cầu thiết lập kết nối và hỏi HLR về MSC hiện thời quản lý MS

Trang 29

28

1.6.3.7 Môi trường nhà (HE: Home Environment)

Môi trường nhà (HE) lưu các hồ sơ thuê bao của hãng khai thác Nó cũng cung cấp cho các mạng phục vụ (SN: Serving Network) các thông tin về thuê bao

và về cước cần thiết để nhận thực người sử dụng và tính cước cho các dịch vụ cung cấp Tất cả các dịch vụ được cung cấp và các dịch vụ bị cấm đều được liệt kê ở đây

1.6.3.8 Bộ ghi định vị thường trú (HLR)

HLR là một cơ sở dữ liệu có nhiệm vụ quản lý các thuê bao di động Một mạng di động có thể chứa nhiều HLR tùy thuộc vào số lượng thuê bao, dung lượng của từng HLR và tổ chức bên trong mạng Cơ sở dữ liệu này chứa IMSI (International Mobile Subsscriber Identity: số nhận dạng thuê bao di động), ít nhất một MSISDN (Mobile Station ISDN: số thuê bao có trong danh bạ điện thoại) và ít nhất một địa chỉ PDP (Packet Data Protocol: Giao thức số liệu gói) Cả IMSI và MSISDN có thể sử dụng làm khoá để truy nhập đến các thông tin được lưu khác

Để định tuyến và tính cước các cuộc gọi, HLR còn lưu giữ thông tin về SGSN và VLR nào hiện đang chịu trách nhiệm thuê bao Các dịch vụ khác như chuyển hướng cuộc gọi, tốc độ số liệu và thư thoại cũng có trong danh sách cùng với các hạn chế dịch vụ như các hạn chế chuyển mạng

HLR và AuC là hai nút mạng logic, nhưng thường được thực hiện trong cùng một nút vật lý HLR lưu giữ mọi thông tin về người sử dụng và đăng ký thuê bao Như: thông tin tính cước, các dịch vụ nào được cung cấp và các dịch vụ nào bị từ chối và thông tin chuyển hướng cuộc gọi Nhưng thông tin quan trong nhất là hiện VLR và SGSN nào đang phụ trách người sử dụng

1.6.3.9 Trung tâm nhận thực (AuC)

AUC (Authentication Center) lưu giữ toàn bộ số liệu cần thiết để nhận thực, mật mã hóa và bảo vệ sự toàn vẹn thông tin cho người sử dụng Nó liên kết với HLR và được thực hiện cùng với HLR trong cùng một nút vật lý Tuy nhiên cần đảm bảo rằng AuC chỉ cung cấp thông tin về các vectơ nhận thực (AV: Authetication Vector) cho HLR

Trang 30

29

AuC lưu giữ khóa bí mật chia sẻ K cho từng thuê bao cùng với tất cả các hàm tạo khóa từ f0 đến f5 Nó tạo ra các AV, cả trong thời gian thực khi SGSN/VLR yêu cầu hay khi tải xử lý thấp, lẫn các AV dự trữ

1.6.3.10 Bộ ghi nhận thực thiết bị (EIR)

EIR (Equipment Identity Register) chịu trách nhiệm lưu các số nhận dạng thiết bị di động quốc tế (IMEI: International Mobile Equipment Identity) Đây là số nhận dạng duy nhất cho thiết bị đầu cuối Cơ sở dữ liệu này được chia thành ba danh mục: danh mục trắng, xám và đen Danh mục trắng chứa các số IMEI được phép truy nhập mạng Danh mục xám chứa IMEI của các đầu cuối đang bị theo dõi còn danh mục đen chứa các số IMEI cuả các đầu cuối bị cấm truy nhập mạng Khi một đầu cuối được thông báo là bị mất cắp, IMEI của nó sẽ bị đặt vào danh mục đen

vì thế nó bị cấm truy nhập mạng Danh mục này cũng có thể được sử dụng để cấm các seri máy đặc biệt không được truy nhập mạng khi chúng không hoạt động theo tiêu chuẩn

1.6.4 Các mạng ngoài

Các mạng ngoài không phải là bộ phận của hệ thống UMTS, nhưng chúng cần thiết để đảm bảo truyền thông giữa các nhà khai thác Các mạng ngoài có thể là các mạng điện thoại như: PLMN (Public Land Mobile Network: mạng di động mặt đất công cộng), PSTN (Public Switched Telephone Network: Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng), ISDN hay các mạng số liệu như Internet Miền PS kết nối đến các mạng số liệu còn miền CS nối đến các mạng điện thoại

1.6.5 Các giao diện

Vai trò các nút khác nhau của mạng chỉ được định nghĩa thông qua các giao diện khác nhau Các giao diện này được định nghĩa chặt chẽ để các nhà sản xuất có thể kết nối các phần cứng khác nhau của họ

 Giao diện Cu Giao diện Cu là giao diện chuẩn cho các card thông minh

Trong UE đây là nơi kết nối giữa USIM và UE

Trang 31

30

 Giao diẹn Uu Giao diện Uu là giao diện vô tuyến của WCDMA trong

UMTS Đây là giao diện mà qua đó UE truy nhập vào phần cố định của mạng Giao diện này nằm giữa nút B và đầu cuối

 Giao diện Iu Giao diện Iu kết nối UTRAN và CN Nó gồm hai phần, IuPS

cho miền chuyển mạch gói, IuCS cho miền chuyển mạch kênh CN có thể kết nối đến nhiều UTRAN cho cả giao diện IuCS và IuPS Nhưng một UTRAN chỉ có thể kết nối đến một điểm truy nhập CN

 Giao diện Iur Đây là giao diện RNC-RNC Ban đầu được thiết kế để đảm

bảo chuyển giao mềm giữa các RNC, nhưng trong quá trình phát triển nhiều tính năng mới được bổ sung Giao diện này đảm bảo bốn tính năng nổi bật sau:

- Di động giữa các RNC

- Lưu thông kênh riêng

- Lưu thông kênh chung

- Quản lý tài nguyên toàn cục

 Giao diện Iub Giao diện Iub nối nút B và RNC Khác với GSM đây là giao

diện mở

1.7 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4

Hình 1.10 cho thấy kiến trúc cơ sở của 3G 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

Trang 32

31

Hình 1 10 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 đựơc 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 1.10 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 tai 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

Trang 33

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 đếnhoặc 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 đượcđiều khiển bởi một MSC đặt tại thành phố B Giả sử thuê bao thành phố A thực hiệncuộc 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 giảmđáng kể yêu cầu truyền dẫn và giá thành khai thác mạng

Từ hình 1.10 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

Ngày đăng: 28/02/2021, 08:09

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm