Quy hoạch và tối ưu mạng 3g w CDMA luận văn tốt nghiệp đại học

Các nhà khai thác mạng GSM có thể bắt đầu chuyển từ GSM sang 3Gbằng cách nâng cấp hệ thống mạng lên GPRS Dịch vụ vô tuyến chuyển mạchgói, tiếp theo là EDGE tiêu chuẩn 3G trên băng tần GS

QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU MẠNG 3G W-CDMA

Người hướng dẫn: ThS.NGUYỄN PHÚC NGỌC

Sinh viên thực hiện: LÊ VĂN ĐOÀN

Lớp: 47K-ĐTVT

Vinh,05/2011

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 4

TÓM TẮT ĐỒ ÁN 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7

DANH MỤC CÁC BẢNG 9

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 10

MỞ ĐẦU………16

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 17

1.1 Giới thiệu 17

1.2 Tổng quan về thông tin di động 18

1.2.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 18

1.2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 20

1.2.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 22

1.2.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 4 24

1.3 Hệ thống thông tin di động 3G chủ yếu 25

1.3.1 Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ W-CDMA 25

1.3.2 Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ CDMA 2000 26

1.4 Hệ thống thông tin di động GSM 28

1.4.1 Cấu trúc mạng GSM 28

1.4.2 Đa truy cập GSM 30

1.4.3 Sự phát triển của mạng GSM lên 3G 31

1.5 Kết luận chương 33

Chương 2 CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 W-CDMA 34

2.1 Giới thiệu công nghệ W-CDMA 34

2.2 Cấu trúc mạng W-CDMA 36

2.3 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN 38

2.3.1 Đặc trưng của UTRAN 39

2.3.2 Bộ điều chế mạng vô tuyến UTRAN 39

2.3.3 Node B 40

2.3.4 Cấu trúc cell 41

2.4 Giao diện vô tuyến 41

2.4.1 Giao diện UTRAN_CN,I 42

2.4.2 Giao diện RNC_RNC,I 43

2.4.3 Giao diện RNC_Node B,I 44

2.5 Mã hóa và điều chế BIT/SK,QPSK 44

2.5.1 Mã hóa 44

2.5.2 Điều chế BIT/SK và QPSK 46

2.6 Trải phổ trong W-CDMA 50

2.6.1 Các hệ thống thông tin trải phổ 50

2.6.2 Trải phổ và giải trải phổ trong DS-CDMA 51

2.6.3 Áp dụng DSSS cho CDMA 52

2.7 Điều khiển công suất 53

2.8 Các thông số lớp vật lý và quy hoạch tần số 53

2.8.1 Các thông số lớp vật lý 53

2.8.2 Quy hoạch tần số 54

2.8.3 Các kênh của W-CDMA 59

2.9 Kết luân chương 68

Chương 3 QUY HOẠCH MẠNG VÔ TUYẾN W-CDMA 69

3.1 Giới thiệu chung về quy hoạch mạng vô tuyến 69

3.2 Khởi tạo quy hoach ( Định cỡ mạng ) 70

3.2.1 Sơ đồ khối quá trình định cỡ mạng 71

3.2.2 Phân tích quỹ năng đường truyền vô tuyến 72

3.2.3 Xác định bán kính và vùng phủ sóng Cell 80

3.2.4 Quy hoạch dung lượng và vùng phủ-lặp tối ưu 83

3.2.5 Định cỡ RNC 85

3.3 Quy hoạch vùng phủ và dung lượng chi tiết 87

3.4 Tối ưu mạng 88

3.4.1 Nguyên tắc 88

3.4.2 Tối ưu vùng phủ 89

3.4.3 Lựa chọn lại Cell ( Cell Reselection ) 91

3.5 Kết luận chương 92

KẾT LUẬN CHUNG 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

Các nhà khai thác mạng GSM có thể bắt đầu chuyển từ GSM sang 3Gbằng cách nâng cấp hệ thống mạng lên GPRS (Dịch vụ vô tuyến chuyển mạchgói), tiếp theo là EDGE (tiêu chuẩn 3G trên băng tần GSM và hỗ trợ dữ liệulên tới 384kbit) và UMTS (công nghệ băng thông hẹp GSM sử dụng truyền

dẫn CDMA), và WCDMA Với cách nhìn nhận này, Liên minh Viễn thông

quốc tế (ITU) đã và đang làm việc để hướng tới một chuẩn cho mạng di động

tế bào mới thế hệ thứ tư 4G có tốc độ lên đến 32Mbps

3G là một bước đột phá của ngành di động, bởi vì nó cung cấp băngthông rộng hơn cho người sử dụng Điều đó có nghĩa sẽ có các dịch vụ mới vànhiều thuận tiện hơn trong dịch vụ thoại và sử dụng các ứng dụng dữ liệu nhưtruyền thông hữu ích như điện thoại truyền hình, định vị và tìm kiếm thôngtin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xemvideo chất lượng cao,…Truyền thông di động ngày nay đã và đang đóng mộtvai trò quan trọng trong cuộc sống Việc vẫn có thể giữ liên lạc với mọi ngườitrong khi di chuyển đã làm thay đổi cuộc sống riêng tư và công việc củachúng ta

Thế giới đang có 2 hệ thống 3G được chuẩn hóa song song tồn tại, mộtdựa trên công nghệ CDMA còn gọi là CDMA 2000, chuẩn còn lại do dự án3rd 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)

Xuất phát từ ý tưởng muốn tìm hiểu công nghệ CDMA và mạng CDMA em đã thực hiện đồ án: “Quy hoạch và tối ưu mạng 3G W-CDMA”

W-Đồ án này em trình bày 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về thông tin di động và hệ thống thông tin di

động GSM

Chương 2 : Công nghệ di động thế hệ ba W-CDMA,

Chương 3 : Quy hoạch mạng W-CDMA.

Trong quá trình làm đồ án khó tránh khỏi sai sót, em rất mong sự chỉdẫn của các thầy cô giáo và sự góp ý của các bạn để đồ án được hoàn thiệnhơn

Em xin chân thành cảm ơn Th.S: Nguyễn Phúc Ngọc đã nhiệt tình

hướng dẫn trong thời gian làm đồ án và các thầy cô giáo trong khoa Điện Viễn thông đã giúp em hoàn thành đồ án này !

Vinh, tháng 5 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Lê Văn Đoàn

và chức năng của từng phân hệ.

Chương 2: Công nghệ di động thế hệ 3G W-CDMA

Giới thiệu được công nghệ W-CDMA, cấu trúc mạng, mạng truy nhập

vô tuyến UTRAN và giao diện vô tuyến Giới thiệu được các kỹ thuật được sửdụng trong W-CDMA, các kênh của W-CDMA

Chương 3: Quy hoạch mạng vô tuyến W-CDMA

Chương này đã trình bày 3 pha trong quá trình quy hoạch mạng

WCDMA: Khởi tạo quy hoạch (định cỡ mạng), quy hoạch chi tiết mạng, vận

hành và tối ưu hóa mạng Trong đó, phần định cỡ mạng được phân tích cụ thể

và đưa ra sơ đồ khối quá trình định cỡ, cũng như các công thức tính toán,phân tích quỹ năng lượng đường truyền vô tuyến, bán kính và diện tích cell,quy hoạch dung lượng và vùng phủ

Hình 1.1 Lộ trình phát triển thông tin di động lên 4G 18

Hình 1.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số 19

Hình 1.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian 21

Hình 1.4 Đa truy nhập phân chia theo mã 22

Hình 1.5 Quá trình phát triền lên 3G của 2 nhánh công nghệ chính 23

Hình 1.6 Định hướng phát triển công nghệ lên 4G 25

Hình 1.7 Quá trình phát triển lên 3G sử dụng công nghệ WCDMA 25

Hình 1.8 Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh CDMA 2000 27

Hình 1.9 Cấu trúc mạng GSM……… 28

Hình 1.10 Các giải pháp nâng cấp hệ thống 2G lên 3G 32

Hình 1.11 Quá trình nâng cấp GSM lên W-CDMA 32

Hình 2.1 Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ TTDĐ thế hệ 3 35

Hình 2.2 Cấu trúc UMTS 36

Hình 2.3 Cấu trúc UTRAN 39

Hình 2.4 Cấu trúc cell UMTS 41

Hình 2.5 Mô hình tổng quát các giao diện vô tuyết của UTRAN 42

Hình 2.6 Mạch mã hóa vòng với đa thức sinh 45

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý điều chế BPSK 47

Hình 2.8 Khoảng cách giữa hai tín hiệu BPSK 48

Hình 2.9 Trải phổ chuối trực tiếp (DSSS) 51

Hình 2.10 Quá trình trải phổ và giải trải phổ 52

Hình 2.11 Phân bố tần số cho WCDMA/FDD 55

Hình 2.12 Cấp phát băng tần WCDMA/FDD 56

Hình 2.13 Thí dụ cấp phát băng tần cho 5 nhà khai thác tại Anh 57

Hình 2.14 Cấp phát tần số cho sáu nhà khai thác tại Đức 58

Hình 2.15 Sơ đồ khối máy phát tuyến (a) và máy thu tuyến (b) 67

Hình 3.1 Quá trình quy hoạch mạng cho hệ thống TTDĐ thế hệ 3 70

Hình 3.2 Các tham số đầu vào và đầu ra trong quá trình định cỡ mang

WCDMA 71

Hình 3.3 Các thành phần nhiễu tại trạm gốc 73

Hình 3.4 Các thành phân nhiễu tại thuê ba di động 76

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Tọa độ các điểm tín hiệu điều chế QPSK 49

Bảng 2.2 Các thông số lớp vật lý W-CDMA 54

Bảng 2.3 Cấp phát tần số 3G tại Việt Nam 58

Bảng 2.4 Danh sách các kênh logic 59

Bảng 2.5 Danh sách các kênh truyền tải 61

Bảng 2.6 Danh sách các kenh vật lý 62

Bảng 3.1 Ví dụ tính toán năng lượng truyền sóng đường lên 81

Bảng 3.2 Các giá trị K sử dụng cho tính toán vùng phủ sóng 83

Bảng 3.3 Ví dụ về dung lượng của một RNC 86

Bảng 3.4 Suy hao thâm nhập trong nhà/ngoài trời 86

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1xEV- DO 1x Evolution – Data

System

Hệ thống điện thoại di động tiên tiến (Mỹ)

BHCA Busy Hour Call Attempts Số cuộc gọi trong giờ bận

BER Bit Error Rate Tốc độ lỗi bit

BLER Block Error Rate Tốc độ lỗi Block

BPSK Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha nhị phân

BSIC Base station identity code Mã nhận dạng trạm gốc

BTS Base Tranceiver Station Trạm gốc

Truy nhập phân chia theo mã

CE Channel Element Đơn vị xử lý kênh cơ bản

CN Core Network Mạng lõi

CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu dùng chung

CRC Cylic Redundancy Check Mã vòng kiểm tra dư thừa

D-AMPS Digital AMPS Hệ thống di động tiên tiến sốDCH Dedicated Channel Kênh dành riêng

DL Downlink Đường xuống

DS-CDMA Direct Spread Code

Division Multiple Access

Công nghệ CDMA trải phổ dãy trực tiếp

DSSS Direct Sequence Spread

Kênh riêng tăng cường

EDGE Enhanced Data Rates for

Viện chuẩn hoá viễn thông Châu Âu

FDD Frequency Division Duplex Phương thức song công phân chia

theo tần sốFDMA Frequency Division

Dịch vụ vô tuyến gói chung

GP Gain Processer Độ lợi xửlý

GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu

GSM Global System for Mobile

HARQ Hybrid Automatic Repeat

Request

Yêu cầu phát lại tự động lai ghép

HLR Home Location Registor Bộ đăng ký thường trú

HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao

HSDPA High Speed Downlink

Packet Access

Truy nhập gói đường xuống tốc

độ caoHSUPA High Speed Uplink Packet

Thông tin di động toàn cầu 2000

IMT- MC IMT- Multicarrier IMT đa sóng mang

IP Internet Protocol Giao thức Internet

ITU International

Telecommunication Union

Liên hợp viễn thông quốc tế

Iub   Giao diện giữa RNC và nút B

KPI Key performace Indicator Bộ chỉ thị hiệu năng chính

LOS Line of sight Tầm nhìn thẳng

LTE Long-Term Evolution Tổ chức chuẩn hóa công nghệ

mạng thông tin di động 3G UMTS3GPP

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MAI Multiple Access Nhiễu đa truy nhập

InterferenceMC-CDMA Multi-Carrier Code Division

Multiple Access

Công nghệ CDMA đa sóng mang

ME Mobile Equipment Thiết bị di động

MHA Mast Head Amplifier Bộ khuếch đại công suất phát đăt

gần Ăng –tenMMS Multimedia Messaging

Service

Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện

MGW Media Gateway Nút cổng của Softswitch

MIMO Multi input multi output Đa phân tập Anten In/Out

MSC Mobile Service Switching

NOC 3G 3G Network Operation

PCU Packet Control Unit Đơn vị điều khiển gói

PDCP Packet Data Convergence

Protocol

Giao thức nén dữ liệu gói

PN Pseudo Noise Giả tạp âm

PPS-IN Prepaid System - Interligent

modulationQoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

QPSK Quardrature Phase Phase

Shift Keying

Khoá dịch pha cầu phương

RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến

RAT Radio Access Technology Công nghệ truy nhập vô tuyến.RLB Radio link budgets Quỹ năng lượng đường truyền vô

tuyếnRNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNS Radio Network subsystem Phân hệ mạng vô tuyến

RRC Radio Resoure Control

protocol

Giao thức điều khiển tài nguyên

vô tuyếnRRM Radio Resouse Management Quản lý tài nguyên vô tuyến.RSCP Received Signal Code

Power

Công suất mã tín hiệu thu được

SFM Slow Fading Margin Dự trữ pha-đinh chậm

SCP Service Control Point Nút hỗ trợ điều khiển dịch vụ

trong PPS-INSDP Service Data Point Nút hỗ trợ điều khiển dữ liệu

trong PPS-INSGSN Serving GPRS Support

Node

Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

SHO Soft Handover Chuyển giao mềm

SIR Signal to Interference Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

SMS Short Messaging Service Dịch vụ nhắn tin ngắn

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

STP Signaling Transfer Point Điểm chuyển tiếp báo hiệu

TPC Transmission Power ControlĐiều khiển công suất phát

TSC Trantsit/Gateway Center Trung tâm chuyển tiếp cuộc gọiTTI Transmit Time Interval Khoảng thời gian truyền dẫn

UE User Equipment Thiết bị người sử dụng

UMB Ultra Mobile Broadband Tổ chức chuẩn hóa công nghệ

TTDĐ 3G CDMA2000 3GPP2UMTS  Universal Mobile

Modul nhận dạng thuê bao UMTS

UTRAN UMTS Terrestrial Radio

Giao thức ứng dụng không dây

WCDMA Wideband Code Division

Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng

WiMAX Worldwide Interoperability

for Microwave Access

Kỹ thuật viễn thông cung cấp truyền dẫn không dây khoảng cách lớn

MỞ ĐẦU

Hòa trong xu hướng thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang tiếnhành triển khai mạng thông tin dị động 3G, dịch vụ bắc miền Trung – cũngđang triển khai mạng thông tin di động 3G với công nghệ WCDMA, nhằmcung cấp băng tần cao hơn, hỗ trợ cả hai dịch vụ thoại và dữ liệu truyền thông

đa phương tiện Do vậy thị trường điện thoại di động còn rất nhiều tiềm năngtrong tương lai Hơn nữa, khi đời sống kinh tế của người dân ngày càng đượcnâng cao thì nhu cầu sử dụng các công nghệ hiện đại là một nhu cầu thiết yếu

và lựa chọn phát triển và khai thác mạng 3G là hướng đi rất hứa hẹn nhiềutiền năng của các nhà mạng ở Việt Nam nói Việc triển khai mạng WCDMAnhư thế nào cho kịp tiến độ và thu hút lớn số lượng thuê bao, đáp ứng nhu cầu

sử dụng của khách hàng trên cơ sở đảm bảo dung lượng, vùng phủ và chấtlượng dịch vụ tốt nhất, tạo được uy tín cho nhà cung cấp.Xuất phát từ những

yếu tố đó, em đã chọn đề tài: ”Quy hoạch và tối ưu mạng 3G WCDMA”.

Đồ án đi vào tìm hiểu công nghệ mạng 3G WCDMA, trên cơ sở đó thực hiệnquy hoạch mạng WCDMA cho các vùng ở Việt Nam

Đồ án được trình bày qua 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về thông tin di động và hệ thống thông tin diđộng GSM

Chương 2 : Công nghệ di động thế hệ ba W-CDMA,

Chương 3 : Quy hoạch mạng W-CDMA.

Chương 1

sử dụng kỹ thuật số với công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian(TDMA) và phân chia theo mã (CDMA).Thế hệ thứ 3 ra đời đánh giá sự nhảyvọt nhanh chóng về cả dung lượng và ứng dụng so với các thế hệ trước đó, và

có khả năng cung cấp các dịch vụ đa phương tiện

Quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động trên thế giớiđược thể hiện sự phát triển của hệ thống điện thoại tổ ong (CMTS : CellularMobile Telephone System) và nhắn tin (PS : Paging System) tiến tới một hệthống chung toàn cầu trong tương lai

Đối với hệ thống thông tin di động Lịch sử hình thành GSM bắt đầu từmột đề xuất vào năm 1982 của Nordic Telecom và Netherlands tại CEPT(Conference of European Post and Telecommunication) để phát triển mộtchuẩn tế bào số mới đáp ứng với nhu cầu ngày càng tăng của mạng di độngChâu Âu

Ủy ban Châu Âu (EC) đưa ra lời hướng dẫn yêu cầu các quốc gia thànhviên sử dụng GSM cho phép liên lạc di động trong băng tần 900MHz Việntiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) định nghĩa GSM khi quốc tế chấpnhận tiêu chuẩn hệ thống điện thoại tế bào số.GSM là từ viết tắt của GlobalSystem for Mobile Communications (hệ thống thông tin di động toàn cầu) Hệthống thông tin di động toàn cầu GSM là hệ thống thông tin tế bào số tích hợp

và toàn diện, được phát triển đầu tiên ở Châu Âu và đã nhanh chóng phát triển

trên toàn thế giới Mạng được thiết kế phù hợp với hệ thống ISDN và cácdịch vụ mà GSM cung cấp là một hệ thống con của dịch vụ ISDN chuẩn

GSM đầu tiên được thiết kế hoạt động ở dải tần 890-915 MHz và

935-960 MHz,nay là 1.8GHz Một vài tiêu chuẩn chính được đề nghị cho hệ thống

` • Chất lượng âm thoại chính thực sự tốt

• Giá dịch vụ và thuê bao giảm

• Hỗ trợ liên lạc di động quốc tế

• Hỗ trợ các phương tiện thuận lợi và dịch vụ mới

• Năng suất quang phổ

• Khả năng tương thích ISDN

Hình 1.1 Lộ trình phát triển thông tin di động lên 4G[2]

1.2 Tổng quan về thông tin di động

1.2.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1

Phương pháp đơn giản nhất về truy nhập kênh là đa truy nhập phânchia tần số và các chỉ hổ trợ dịch vụ thoại tương tự và sử dụng kỹ thuật điềuchế tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người sử dụng Với FDMA ,khách hàng được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh trong

lĩnh vực tần số Sơ đồ báo hiệu của hệ thống FDMA khá phức tạp, khi MSbật nguồn để hoạt động thì nó dò sóng tìm đến kênh điều khiển dành riêngcho nó Nhờ kênh này, MS nhận được dữ liệu báo hiệu gồm các lệnh về kênhtần số dành riêng cho lưu lượng người dùng Trong trường hợp nếu số thuêbao nhiều hơn so với các kênh tần số có thể, thì một số người bị chặn lạikhông được truy cập

Đa truy nhập phân chia theo tần số nghĩa là nhiều khách hàng có thể sửdụng được dãi tần đã gán cho họ mà không bị trùng nhờ việc chia phổ tần rathành nhiều đoạn Phổ tần số quy định cho liên lạc di động được chia thành2N dải tần số kế tiếp, và được cách nhau bằng một dải tần phòng vệ Mỗi dảitần số được gán cho một kênh liên lạc N dải kế tiếp dành cho liên lạchướng lên, sau một dải tần phân cách là N dải kế tiếp dành riêng choliên lạc hướng xuống

Hình 1.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số

1.2.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao cả về số lượng vàchất lượng, hệ thống thông tin di động thế hệ 2 được đưa ra để đáp ứng kịpthời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công nghệ số

Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng điều chế số Vàchúng sử dụng 2 phương pháp đa truy cập :

- Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access-TDMA)

Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access CDMA)

● Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA

Với phương pháp truy cập TDMA thì nhiều người sử dụng một sóngmang và trục thời gian được chia thành nhiều khoảng thời gian nhỏ để dành

cho nhiều người sử dụng sao cho không có sự chồng chéo Phổ quy định

cho liên lạc di động được chia thành các dải tần liên lạc, mỗi dải tầnliên lạc này dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là mộtkhe thời gian trong chu kỳ một khung Các thuê bao khác dùng chung kênhnhờ cài xen thời gian, mỗi thuê bao được cấp phát cho một khe thời giantrong cấu trúc khung

Hình 1.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian

Đặc điểm :

-Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số

-Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau,một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến cácmáy di động và một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ máy diđộng đến trạm gốc Việc phân chia tần như vậy cho phép các máy thu vàmáy phát có thể hoạt động cùng một lúc mà không sợ can nhiễu nhau -Giảm số máy thu phát ở BTS

-Giảm nhiễu giao thoa

Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống thông tin di động toàn cầu(Global System for Mobile Communications - GSM)

● Đa truy cập phân chia theo mã CDMA

Với phương pháp đa truy cập CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổcho nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồngthời tiến hành các cuộc gọi mà không sợ gây nhiễu lẫn nhau Nhữngngười sử dụng nói trên được phân biệt với nhau nhờ dùng một mã đặctrưng không trùng với bất kỳ ai

Hình 1.4 Đa truy nhập phân chia theo mã

Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi cell trong toàn mạng,

và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giảngẫu nhiên (Pseudo Noise - PN)

Đặc điểm của CDMA:

-Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz

-Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp

-Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường

độ trường rất nhỏ và chống fading hiệu quả hơn FDMA, TDMA

-Việc các thuê bao MS trong cell dùng chung tần số khiến chothiết bị truyền dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần sốkhông còn vấn đề, chuyển giao trở thành mềm, điều khiển dung lượngcell rất linh hoạt

1.2.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3

Công nghệ thông tin di động số thế hệ ba Công nghệ này liên quan đếnnhững cải tiến đang được thực hiện trong lĩnh vực truyền thông không dâycho điện thoại và dữ liệu thông qua bất kỳ chuẩn nào trong những chuẩn hiệnnay Đầu tiên là tăng tốc độ bit truyền từ 9.5Kbps lên 2Mbps Khi số lượngthiết bị cầm tay được thiết kế để truy cập Internet gia tăng, yêu cầu đặt ra làphải có được công nghệ truyền thông không dây nhanh hơn và chất lượng

Âu ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hóa phiên bản này với tên gọi là UMTS(Universal Mobile Telecommunnication System) Hệ thống mới này sẽ làmviệc ở dải tần 2GHz Nó sẽ cung cấp nhiều loại hình dịch vụ bao gồm cácdịch vụ thoại và số liệu tốc độ cao, video và truyền thanh Tốc độ cực đại củangười sử dụng có thể lên đến 2Mbps Người ta cũng đang tiến hành nghiêncứu các hệ thống vô tuyến thế hệ thứ tư có tốc độ lên đến 32Mbps.

Hình 1.5 Quá trình phát triển lên 3G của 2 nhánh công nghệ chính

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba được xây dựng trên cơ sở IMT –

2000 với các tiêu chí sau :

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

- Có thể hỗ trợ các dịch vụ như : Môi trường thông tin nhà ảo (VHE –Vitual Home Environment) trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân vàchuyển mạch toàn cầu; Đảm bảo chuyển mạng quốc tế; Đảm bảo các dịch vụ

đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch theo kênh và số liệuchuyển mạch theo gói

- Dể dàng hỗ trợ các dich vụ mới xuất hiện

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

có thể cho ra đời chuẩn này một vài năm tới Công nghệ này sẽ cho phépthoại dựa trên IP, truyền dữ liệu và đa phương tiện với tốc độ cao hơn rấtnhiều so với các công nghệ của mạng di động hiện nay

Cho đến hiện nay, chưa có một chuẩn nào rõ ràng cho 4G được thôngqua Tuy nhiên, những công nghệ phát triển cho 3G hiện nay sẽ là tiền đề cho

ITU xem xét để phát triển cho chuẩn 4G Các sở cứ quan trọng để ITU thôngqua chuẩn 4G là từ hỗ trợ của các công ty di động toàn cầu, các tổ chức chuẩnhóa và đặc biệt là sự xuất hiện của ba công nghệ có thể được xem là các côngnghệ tiền 4G LTE (Long-Term Evolution), UMB (Ultra Mobile Broadband)

và WiMAX II (IEEE 802.16m) Chúng sẽ là các công nghệ quan trọng giúpITU xây dựng các phát hành cho chuẩn 4G trong thời gian tới (hình 1.6) [4]

Hình 1.6 Định hướng phát triển công nghệ 4G

1.3 Hệ thống thông tin di động 3G chủ yếu

1.3.1 Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ WCDMA

WCDMA là một tiêu chuẩn thông tin di động 3G của IMT-2000 đượcphát triển chủ yếu ở Châu Âu với mục đích cho phép các mạng cung cấp khảnăng chuyển vùng toàn cầu và để hỗ trợ nhiều dịch vụ thoại, dịch vụ đaphương tiện Các mạng WCDMA được xây dựng dựa trên cơ sở mạng GSM,tận dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của các nhà khai thác mạng GSM Quá trìnhphát triển từ GSM lên WCDMA qua các giai đoạn trung gian, có thể được

tóm tắt trên hình 1.7

- GPRS: GPRS cung cấp các kết nối dữ liệu chuyển mạch gói với tốc

độ truyền lên tới 171.2 kbps (tốc độ dữ liệu đỉnh) và hỗ trợ giao thức InternetTCP/IP và X25, nhờ vậy tăng cường đáng kể các dịch vụ dữ liệu của GSM

1999 2000 2002

Hình 1.7 Quá trình phát triển lên 3G sử dụng công nghệ WCDMA

Công việc tích hợp GPRS vào mạng GSM hiện tại là một quá trình đơngiản Một phần các khe trên giao diện vô tuyến dành cho GPRS, cho phépghép kênh dữ liệu gói được lập lịch trước đối với một số trạm di động Cònmạng lõi GSM được tạo thành từ các kết nối chuyển mạch kênh được mởrộng bằng cách thêm vào các Node chuyển mạch dữ liệu cổng (Gateway)mới, được gọi là GGSN và SGSN GPRS là một giải pháp đã được chuẩn hoáhoàn toàn với các giao diện mở rộng và có thể chuyển thẳng lên 3G về cấutrúc mạng lõi

- EDGE: Hệ thống 2.5G tiếp theo đối với GSM là EDGE EDGE áp

dụng phương pháp điều chế 8PSK, điều này làm tăng tốc độ của GSM lên 3lần EDGE là lý tưởng đối với phát triển GSM, nó chỉ cần nâng cấp phầnmềm ở trạm gốc Nếu EDGE được kết hợp với GPRS thì khi đó được gọi làEGPRS Tốc độ đỉnh với EGPRS khi sử dụng cả 8 khe thời gian là 384 kbps

- WCDMA: WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là

một công nghệ truy nhập vô tuyến được phát triển mạnh ở Châu Âu Hệ thốngnày hoạt động ở chế độ FDD & TDD và dựa trên kỹ thuật trải phổ chuỗi trựctiếp (DSSS – Direct Sequence Spectrum Spreading) sử dụng tốc độ chip 3.84Mcps trong độ rộng băng 5 MHz WCDMA hỗ trợ trọn vẹn cả dịch vụ chuyểnmạch kênh và chuyển mạch gói tốc độ cao và đảm bảo sự hoạt động đồng thờicác dịch vụ hỗn hợp với chế độ gói hoạt động ở mức hiệu quả nhất Hơn nữaWCDMA có thể hỗ trợ các tốc độ dữ liệu khác nhau, dựa trên thủ tục điềuchỉnh tốc độ

1.3.2 Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ CDMA 2000

Hệ thống CDMA 2000 gồm một số nhánh hoặc giai đoạn phát triểnkhác nhau để hỗ trợ các dịch vụ phụ được tăng cường Nói chung CDMA

2000 là một cách tiếp cận đa sóng mang cho các sóng có độ rộng M lần 1.25MHz hoạt động ở chế độ FDD Việc chuẩn hoá tập trung vào giải pháp một

sóng mang đơn 1.25 MHz (1x) với tốc độ chip gần giống IS-95 CDMA 2000được phát triển từ các mạng IS-95 của hệ thống thông tin di động 2G

1999 2000 2002

Hình 1.8 Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh CDMA 2000

- IS-95B: IS-95B hay cdmaOne được coi là công nghệ thông tin di

động 2,5G thuộc nhánh phát triển CDMA 2000, là một tiêu chuẩn khá linhhoạt cho phép cung cấp dịch vụ dữ liệu tốc độ lên đến 115 kbps

- CDMA 2000 1xRTT: Giai đoạn đầu của CDMA2000 được gọi là

1xRTT hay chỉ là 1xEV-DO, được thiết kế nhằm cải thiện dung lượng thoạicủa IS-95B và để hỗ trợ khả năng truyền dữ liệu ở tốc độ đỉnh lên tới 307.2kbps Tuy nhiên, các thiết bị đầu cuối thương mại của 1x mới chỉ cho phéptốc độ dữ liệu đỉnh lên tới 153.6 kbps

-CDMA 2000 1xEV-DO: 1xEV-DO được hình thành từ công nghệ

HDR (High Data Rate) của Qualcomm, được chấp nhận với tên này như là

một tiêu chuẩn 3G vào tháng 8 năm 2001

Nguyên lý cơ bản của hệ thống này là chia các dịch vụ thoại và dịch vụ

dữ liệu tốc độ cao vào các sóng mang khác nhau 1xEV-DO có thể được xemnhư một mạng dữ liệu “xếp chồng”, yêu cầu một sóng mang riêng Để tiếnhành các cuộc gọi vừa có thoại, vừa có dữ liệu trên cấu trúc “xếp chồng” nàycần có các thiết bị hoạt động ở 2 chế độ 1x và 1xEV-DO

- CDMA 2000 1xEV-DV: Trong công nghệ 1xEV-DO có sự dư thừa về

tài nguyên do sự phân biệt cố định tài nguyên dành cho thoại và tài nguyêndành cho dữ liệu Do đó CDG (nhóm phát triển CDMA) khởi đầu pha thứ bacủa CDMA 2000 bằng các đưa các dịch vụ thoại và dữ liệu quay về chỉ dùngmột sóng mang 1,25 MHz và tiếp tục duy trì sự tương thích ngược với1xRTT Tốc độ dữ liệu cực đại của người sử dụng lên tới 3,1 Mbps tương ứngvới kích thước gói dữ liệu 3.940 bit trong khoảng thời gian 1,25 ms

- CDMA 2000 3x(MC- CDMA ): CDMA 2000 3x hay 3xRTT là sự lựa

chọn đa sóng mang ban đầu trong cấu hình vô tuyến CDMA 2000 và được gọi

là MC-CDMA (Multi Carrier) thuộc IMT-MC trong IMT-2000 Công nghệnày liên quan đến việc sử dụng 3 sóng mang 1x để tăng tốc độ dữ liệu vàđược thiết kế cho độ rộng băng 5 MHz (gồm 3 kênh 1,25 MHz) Sự lựa chọn

đa sóng mang này chỉ áp dụng được trong truyền dẫn đường xuống Đườnglên trải phổ trực tiếp, giống như WCDMA với tốc độ chip hơi thấp hơn một ít,3,6864 Mcps (3 lần 1,2288 Mcps)

Hai công nghệ cơ bản để nâng cấp mạng 2G lên 3G đó là GSM vàCDMA và ứng với từng hạ tầng mạng sẽ có những thế mạnh riêng Thêm vào

đó, ứng với từng công nghệ mạng (GSM, CDMA) và hạ tầng sẵn có, mỗiTelco sẽ có hướng chọn lựa công nghệ riêng (WCDMA, HSPA, HSPA+ hayCDMA20001xEV-DO ) cho việc nâng cấp lên 3G [4]

Hình 1.9 Cấu trúc mạng GSM

Mạng GSM có thể chia thành ba phần chính Trạm di động (MobileStation_MS) do thuê bao giữ Hệ thống con trạm gốc (Base StationSubsystem_BSS) điều khiển liên kết với trạm di động Hệ thống mạng con(Network Subsystem_NS) là phần chính của trung tâm chuyển mạch dịch vụ

di động MSC (Mobile services Switching Center), thực hiện chuyển mạchcuộc gọi giữa những người sử dụng điện thoại di động, và giữa di động vớithuê bao mạng cố định MSC xử lý các hoạt động quản lý di động Tronghình không có trình bày trung tâm duy trì và điều hành (Operations andMaintenance Center_OMS), giám sát điều hành và cơ cấu của mạng Trạm diđộng và hệ thống con trạm gốc thông tin dùng giao tiếp Um, còn được gọi làgiao tiếp không trung hay liên kết vô tuyến Hệ thống con trạm gốc liên lạcvới trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động dùng giao tiếp A.[5]

● Phân hệ chuyển mạch SS

Phân hệ chuyển mạch bao gồm các chức năng chuyển mạch chính của GSMcũng như các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di độngcủa thuê bao Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những người

sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác

Bao gồm tổng đài MSC, bộ đăng ký định vị thường trú HLR, bộ đăng

ký định vị tạm trú, tổng đài cổng GMSC, mạng báo hiệu kênh chung số 7(CCS7)

● Phân hệ trạm gốc BSS

BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS thông qua giao diện vôtuyến nên nó bao gồm các thiết bị phát và đường vô tuyến và quản lý cácchức năng này Mặt khác BSS giao diện với các tổng đài NSS Tóm lại, BSSthực hiện đấu nối các MS với tổng đài, tức là kết nối thuê bao di động MS với

- Kết cuối di động: Để thực hiện truyền dẫn ở giao tuyến vào mạng.

- Thích ứng đầu cuối: làm việc như một cửa nối thông thiết bị đầu cuốivới kết cuối di động

● Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS

OSS thực hiện ba chức năng chính là :

- Khai thác và bảo dưỡng mạng

- Quản lý thuê bao và tính cước

- Quản lý thiết bị di động

1.4.2 Đa truy cập trong GSM

Mạng GSM kết hợp hai phương pháp đa truy cập là FDMA và TDMA.Dải tần 935 – 960MHz được sử dụng cho đường lên và 890 – 915MHz chođường xuống (GSM 900) Dải băng thông tần một kênh là 200KHz, dải tầnbảo vệ ở biên cũng rộng 200KHz nên ta có tổng số kênh trong FDMA là 124.Một dải thông TDMA là một khung có tám khe thời gian, một khung kéo dàitrong 4.616ms Khung đường lên trễ 3 khe thời gian so với khung đườngxuống, nhờ trễ này mà MS có có thể sử dụng một khe thời gian có cùng sốthứ tự ở cả đường lên lẫn đường xuống để truyền tin bán song công

Các kênh tần số được sử dụng ở GSM nằm trong dãy tần số quy định900Mhz xác định theo công thức sau:

Truyền dẫn vô tuyến ở GSM được chia thành các cụm (BURST) chứa hàng

trăm bit đã được điều chế Mỗi cụm được phát đi trong một khe thời gian 577μs ở trong một kênh tần số có độ rộng 200 Khz nói trên Mỗi một kênh tần số cho phép

tổ chức các khung thâm nhập theo thời gian, mỗi khung bao gồm 8 khe thời gian từ

0 – 7 (TS0, TS1, TS7).

1.4.3 Sự phát triển của mạng GSM lên 3G

Thông tin di động thế hệ ba có khả năng cung cấp dịch vụ truyền thôngmultimedia băng rộng trên phạm vi toàn cầu với tốc độ cao đồng thời chophép người dùng sử dụng nhiều loại dịch vụ đa dạng Hệ thống GSM sẽ đượcnâng cấp từng bước lên thế hệ ba

Có hai giải pháp nâng cấp GSM lên thế hệ ba : một là bỏ hẳn hệ thống

cũ, thay thế bằng hệ thống thông tin di động thế hệ ba; hai là nâng cấp GSMlên GPRS và tiếp đến là EDGE nhằm tận dụng được cơ sở mạng GSM và cóthời gian chuẩn bị để tiến lên hệ thống 3G W-CDMA Giải pháp thứ hai làmột giải pháp có tính khả thi và tính kinh tế cao nên đây là giải pháp được ưachuộng ở những nước đang phát triển như nước ta

Hình 1.10 Các giải pháp nâng cấp hệ thống 2G lên 3G

Giai đoạn đầu của quá trình nâng cấp mạng GSM là phải đảm bảo dịch

vụ số liệu tốt hơn, có thể hỗ trợ hai chế độ dịch vụ số liệu là chế độ chuyểnmạch kênh (CS : Circuit Switched) và chế độ chuyển mạch gói (PS : PacketSwitched) Ở giai đoạn này có thể sử dụng giao thức ứng dụng vô tuyến(WAP : Wireless Application Protocol) WAP chứa các tiêu chuẩn hỗ trợ truycập internet từ trạm di động Hệ thống WAP phải có cổng WAP và chức năngkết nối mạng

Hình 1.11 Quá trình nâng cấp GSM lên W-CDMA

Trong giai đoạn tiếp theo, để tăng tốc độ số liệu có thể sử dụng công

HSCS D 9.6Kbps

nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD : High Speed CircuitSwitched Data) và dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS : General Packet RadioProtocol Services) GPRS sẽ hỗ trợ WAP có tốc độ thu và phát số liệu lên đến171.2Kbps Một ưu điểm quan trọng của GPRS nữa là thuê bao không bị tínhcước như trong hệ thống chuyển mạch kênh mà cước phí được tính trên cơ sởlưu lượng dữ liệu sử dụng thay vì thời gian truy cập

Dịch vụ GPRS tạo ra tốc độ cao chủ yếu nhờ vào sự kết hợp các khethời gian, tuy nhiên kỹ thuật này vẫn dựa vào phương thức điều chế nguyênthuỷ GMSK nên hạn chế tốc độ truyền Bước nâng cấp tiếp theo là thay đổi

kỹ thuật điều chế kết hợp với ghép khe thời gian ta sẽ có tốc độ truyền dữ liệucao hơn, đó chính là công nghệ EDGE

EDGE vẫn dựa vào công nghệ chuyển mạch kênh và chuyển mạch góivới tốc độ tối đa đạt được là 384Kbps nên sẽ khó khăn trong việc hỗ trợ cácứng dụng đòi hỏi việc chuyển mạch linh động và tốc độ truyền dữ liệu lớnhơn Lúc này sẽ thực hiện nâng cấp EDGE lên W-CDMA và hoàn tất việcnâng cấp mạng GSM lên 3G [5]

1.5 Kết luận chương

Chương này đã giới thiệu tổng quan về quá trình phát triển của hệthống thông tin di động và hệ thống thông tin di động GSM Với nhu cầukhông ngừng tăng lên của người sử dụng cả về chất lượng và số lượng, nhucầu trao đổi thông tin ở trình độ cao và đa dạng sự phát triển ấy là tất yếu.Công nghệ 3G đang được ứng dụng một cách mạnh mẽ ở các nước trên thếgiới với các dịch vụ tiện ích như điện thoại truyền hình, truy nhập internet…

Với công nghệ 3G, các nhà khai thác mạng có thể cung cấp nhiều dịch

vụ số liệu cho các khách hàng của mình, các dịch vụ hấp dẫn này làm chocuộc sống của họ dễ dàng hơn Nhờ đó, các nhà khai thác mạng có thể tăngdoanh thu trung bình trên một thuê bao Ngoài ra, 3G còn tạo khả năng cho

các nhà khai thác cung cấp các dịch vụ đặc biệt dành riêng cho các thuê baocủa mình để có được sự trung thành của khách hàng

Chương 2 CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ 3(W-CDMA )

2.1 Giới thiệu công nghệ W-CDMA

Chương này sẽ giới thiệu về công nghệ CDMA, cấu trúc mạng CDMA, mạng truy nhập vô tuyến UTRAN, các giao diện vô tuyến và đặctrưng riêng của chúng, ta sẽ có cái nhìn tổng quan về mạng W-CDMA 3G

W-WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - truy cập đaphân mã băng rộng) là công nghệ 3G hoạt động dựa trên CDMA và có khảnăng hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao như video, truy cậpInternet, hội thảo hình WCDMA nằm trong dải tần 1920 MHz -1980 MHz,

2110 MHz - 2170 MHz

W-CDMA có các tính năng cơ sở sau :

- Hoạt động ở CDMA băng rộng với băng tần 5MHz

- Lớp vật lý mềm dẻo để tích hợp tất cả thông tin trên một sóng mang

- Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1

- Hỗ trợ phân tập phát và các cấu trúc thu tiên tiến

Nhược điểm chính của W-CDMA là hệ thống không cấp phép trongbăng TDD phát liên tục cũng như không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chốngnhiễu ở các môi trường làm việc khác nhau

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA có thể cung cấp cácdịch vụ với tốc độ bit lên đến 2MBit/s Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn nhưtruyền dẫn đối xứng và không đối xứng, thông tin điểm đến điểm và thông tin

đa điểm Với khả năng đó, các hệ thống thông tin di động thế hệ ba có thểcung cấp dể dàng các dịch vụ mới như : điện thoại thấy hình, tải dữ liệu

nhanh, ngoài ra nó còn cung cấp các dịch vụ đa phương tiện khác

Các nhà khai thác có thể cung cấp rất nhiều dịch vụ đối với khách hàng,

từ các dịch vụ điện thoại khác nhau với nhiều dịch vụ bổ sung cũng như cácdịch vụ không liên quan đến cuộc gọi như thư điện tử, FPT…

Việc nghiên cứu của các nước châu Âu cho W-CDMA bắt đầu từ đề ánCODIT (Code Division Mulplex Testitbed : Phòng thí nghiệm đa truy cậptheo mã) và FRAMES ( Kỹ thuật đa truy cập vô tuyến trong tương lai) từ đầuthập niên 90 Các dự án này đã tiến hành thử nghiệm các hệ thống W-CDMA

để đánh giá chất lượng đường truyền

Theo các chuyên gia trong ngành viễn thông, đường tới 3G của GSM làWCDMA Nhưng trên con đường đó, các nhà khai thác dịch vụ điện thoại diđộng phải trải qua giai đoạn 2,5G Thế hệ 2,5G bao gồm những gì? Đó là:

KBit/s

T thư đi

Cấu hình đài trạm.

-ện tử FTP Điện thoại IP vv…

Y tế từ xa

Thư tiếng

Truy nhập cơ sở dữ liệu

Mua hàn

năng mạng

T

ối ưu hoá

video theo yêu câu

 Các yêu cầu vùng phủ

 Yêu cầu dung lượng

 Kiểu vùng,

mô hình truyề

n sóng

vô tuyến

cầu

Báo điện tử

Karaoke ISDN

Xuất bản điện tử

Thư điện tử FAX

Các dịch

vụ phân phối thông tin

Tin tức

Dự báo thời tiết Thông tin lưu lượng Thông tin nghỉ ngơi

Truyền hình di động

Truyền thanh di động

Tiếng

Số liệu H.ảnh

bộ cấu trúc phần cứng của mạng GPRS còn mạng truy nhập vô tuyến là phầnnâng cấp của W-CDMA Ngoài ra để hoàn thiện hệ thống, trong W-CDMAcòn có thiết bị người sử dụng (UE) thực hiện giao diện người sử dụng với hệthống Từ quan điểm chuẩn hóa, cả UE và UTRAN đều bao gồm những giaothức mới được thiết kế dựa trên công nghệ vô tuyến W-CDMA Điều này chophép hệ thống W-CDMA phát triển mang tính toàn cầu trên cơ sở công nghệGSM.

● UE (User Equipment)

Thiết bị người sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng

PLMN,PSTN ISDN

Internet

Các mạng ngoài

MSC/

GGSN SGSN

HLR

CN

RNC Node B

Node B

RNC Node B

● UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network)

Mạng truy nhập vô tuyến có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liênquan đến truy nhập vô tuyến UTRAN gồm hai phần tử :

- Nút B : Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và

Uu Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến

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

● CN (Core Network)

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

- MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor LocationRegister) : Là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp các dịch

vụ chuyển mạch kênh cho UE tại vị trí của nó MSC có chức năng sử dụngcác giao dịch chuyển mạch kênh VLR có chức năng lưu giữ bản sao về lýlịch người sử dụng cũng như vị trí chính xác của UE trong hệ thống đang

phục vụ

- GMSC (Gateway MSC) : Chuyển mạch kết nối với mạng ngoài

- SGSN (Serving GPRS) : Có chức năng như MSC/VLR nhưng được

sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS)

- GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Có chức năng như GMSCnhưng chỉ phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói

● Các mạng ngoài

- Mạng CS : Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch kênh

- Mạng PS : Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói

● Các giao diện vô tuyến

- Giao diện CU : Là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME Giaodiện này tuân theo một khuôn dạng chuẩn cho các thẻ thông minh

- Giao diện UU : Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cốđịnh của hệ thống và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất củaUMTS

- Giao diện IU : Giao diện này nối UTRAN với CN, nó cung cấp chocác nhà khai thác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khácnhau

- Giao diện IUr : Cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhàsản xuất khác nhau

- Giao diện IUb : Giao diện cho phép kết nối một nút B với một RNC

IUb được tiêu chuẩn hóa như là một giao diện mở hoàn toàn

2.3 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN

UTRAN bao gồm nhiều hệ thống mạng con vô tuyến RNS (RadioNetwork Subsystem) Một RNS gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC

và các node B Các RNC được kết nối với nhau bằng giao diện Iur và kết nối

với node B bằng giao diện Iub

2.3.1 Đặc trưng của UTRAN

Các đặc tính của UTRAN là cơ sở để thiết kế cấu trúc UTRAN cũngnhư các giao thức UTRAN có các đặc tính chính sau :

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

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

- Đảm bảo tính chung nhất với GSM

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

2.3.2 Bộ điều khiển mạng vô tuyến UTRAN

RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển tài nguyên vô tuyến

Node B Node B

RNC

Node B Node B

RNC RNS