ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ công nghệ và quy hoạch mạng W-CDMA

Chương 1  TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG SỐ

1.1   Giới thiệu.

Ra đời đầu tiên vào cuối năm 1940,  đến nay thông tin di động đã trải qua nhiều thế hệ.Thế hệ không dây thứ 1 là thế hệ thông tin tương tự  sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia phân chia theo tần số (FDMA).Thế hệ thứ 2 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 nhảy vọt 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 gói là thế hệ đang được triển khai ở một số quốc gia trên thế giới.

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

Hình 1.1:  Hệ thống điện thoại di động

1.2. Hệ thống thông tin di dộng  thế hệ 1

 Phương pháp đơn giản nhất về truy nhập kênh là đa truy nhập phân chia tần số . Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) và chỉ hổ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử dụng kỹ thuật điều chế 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 MS  bật nguồn để hoạt động thì nó dò sóng tìm đến kênh điều khiển dành riêng cho nó. Nhờ kênh này, MS nhận được dữ liệu báo hiệu gồm các lệnh về kênh tần số dành riêng cho lưu lượng người dùng .  Trong trường hợp nếu số thuê bao nhiều hơn so với các kênh tần số có thể, thì một số người bị chặn lại không được truy cập.

Đa truy nhập phân chia theo tần số nghĩa là nhiều khách hàng có thể sử dụng được dãi tần đã gán cho họ mà không bị trùng nhờ việc chia phổ tần ra thành nhiều đoạn .Phổ tần số quy định cho liên lạc di dộng được chia thành 2N dải tần số kế tiếp, và được cách nhau bằng một dải tần phòng vệ. Mỗi dải tần số được gán cho một kênh liên lạc. N  dải  kế  tiếp dành cho liên  lạc hướng lên, sau  một  dải tần  phân cách  là  N  dải kế  tiếp  dành  riêng cho  liên lạc  hướng  xuống .

Đặc điểm :

       -Mỗi MS  được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời  gian thông tuyến .

       -Nhiễu  giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể .

       -BTS  phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS .

 Hệ   thống FDMA  điển  hình  là  hệ  thống điện  thoại  di dộng tiên  tiến (Advanced  Mobile  phone  System   - AMPS).

 Hệ  thống thông tin  di động thế  hệ 1  sử  dụng  phương  pháp  đa  truy cập đơn giản. Tuy nhiên hệ thống  không  thoả  mãn  nhu  cầu  ngày  càng  tăng của người  dùng  về  cả  dung lượng  và  tốc  độ. Vì  các khuyết điểm trên  mà nguời  ta  đưa  ra  hệ thống thông tin di  dộng thế  hệ 2 ưu  điểm  hơn  thế  hệ 1 về cả  dung  lượng  và  các  dịch vụ  được  cung cấp.

1.3 . Hệ thống thông tin di dộng  thế hệ 2            

 Cùng với sự phát triển  nhanh chóng  của  thuê bao cả về số lượng và chất lượng, hệ thống thông tin di động  thế hệ 2 được đưa  ra   để  đáp  ứng kịp thời 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 .Và chúng  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).

1.3.1 Đa truy  cập  phân  chia  theo  thời  gian TDMA.

Với phương pháp truy cập TDMA thì nhiều người sử dụng một sóng mang 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 tần  liên  lạc  này dùng chung cho  N  kênh  liên  lạc,  mỗi  kênh  liên lạc  là  một  khe thời gian trong chu  kỳ  một khung. Các thuê  bao khác  dùng  chung kênh  nhờ cài xen  thời  gian,  mỗi thuê bao được  cấp  phát  cho  một khe  thời  gian  trong cấu trúc khung .

         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, trong đó  một  băng  tần  được  sử  dụng  để  truyền  tín  hiệu  từ  trạm  gốc  đến  các  máy  di động  và một  băng tần được sử  dụng để  truyền tín  hiệu  từ máy di  động  đến  trạm  gốc. Việc  phân  chia  tần  như vậy cho phép các máy thu và  máy  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).

Máy điện  thoại  di động  kỹ  thuật  số TDMA  phức tạp hơn  kỹ  thuật  FDMA. Hệ  thống  xử  lý số  đối với tín  hiệu trong MS  tương tự  có khả  năng  xử  lý không  quá  106  lệnh  trong  01 giây,  còn trong MS  số  TDMA  phải  có  khả  năng xử  lý  hơn  50x106   lệnh  trên  giây.

1.3.2 Đa truy  cập  phân  chia  theo   mã  CDMA.

Với phương pháp đa truy cập  CDMA  sử  dụng  kỹ  thuật  trải   phổ   cho  nên  nhiều người  sử  dụng có  thể  chiếm  cùng  kênh  vô  tuyến đồng  thời tiến  hành  các cuộc gọi  mà  không  sợ  gây nhiễu  lẫn  nhau.  Những  người  sử  dụng  nói  trên  được  phân biệt  với  nhau  nhờ  dùng  một  mã đặc  trưng  không  trùng  với  bất  kỳ  ai. 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  giả  ngẫu  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  cho  thiết  bị  truyền  dẫn vô  tuyến  đơn  giản,  việc  thay  đổi  kế  hoạch  tần  số  không  còn  vấn  đề,  chuyển  giao  trở  thành  mềm,  điều  khiển  dung  lượng  cell  rất  linh  hoạt.

1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ ba.

Công nghệ thông tin di động số thế hệ ba. Công nghệ này liên quan đến những cải tiến đang được thực hiện trong lĩnh vực truyền thông không dây cho điện thoại và dữ liệu thông qua bất kỳ chuẩn nào trong những chuẩn hiện nay. Đầu tiên  là tăng tốc độ bit truyền từ 9.5Kbps lên 2Mbps.  Khi số lượng thiết bị cầm tay được thiết kế để truy cập Internet gia tăng, yêu cầu đặt ra là phải có được công nghệ truyền thông không dây nhanh hơn và chất lượng hơn. Công nghệ này sẽ nâng cao chất lượng thoại, và dịch vụ dữ liệu sẽ hỗ trợ việc gửi nội dung video và multimedia đến các thiết bị cầm tay và điện thoại di động.

Các hệ thống thông tin di động số hiện nay đang ở giai đoạn chuyển từ thế hệ 2.5G sang thế hệ 3 (3 - Generation). Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và các dịch vụ thông tin di động, ngay từ đầu những năm đầu của thập kỷ 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu hoạch định hệ thống thông tin di động thế hệ ba. ITU-R đang tiến hành công tác tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000. Ở châu 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 làm việc ở dải tần 2GHz. Nó sẽ cung cấp nhiều loại hình dịch vụ bao gồm các dịch vụ thoại và số liệu tốc độ cao, video và truyền thanh. Tốc độ cực đại của người sử dụng có thể lên đến 2Mbps. Người ta cũng đang tiến hành nghiên cứu các hệ thống vô tuyến thế hệ thứ tư có tốc độ lên đến  32Mbps.

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

- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz với đường lên có dải tần 1885-2025MHz  và  đường xuống có dải tần 2110-2200MHz.

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

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

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

- Dể dàng hỗ trợ các dich vụ mới xuất hiện.

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

1.5  GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

1.5.1 Giới thiệu chung

Phần nàysẽ giới thiệu về sự hình thành và phát triển của hệ thống thông tin di động GSM, kiến trúc mạng GSM , phương pháp đa truy cập trong GSM , các thủ tục thông tin của thuê bao sử dụng trong mạng và sự cần thiết phải nâng cấp mạng GSM lên thế hệ 3G. Lịch sử hình thành GSM bắt đầu từ một đề xuất vào năm 1982 của Nordic Telecom và Netherlands tại CEPT (Conference of European Post and Telecommunication) để phát triển một chuẩn tế bào số mới đáp ứng  với nhu cầu ngày càng tăng của mạng di động Châu Âu.

         Ủy ban Châu Âu (EC) đưa ra lời hướng dẫn yêu cầu các quốc gia thành viên sử dụng GSM cho phép liên lạc di động trong băng tần 900MHz.  Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) định nghĩa GSM khi quốc tế chấp nhận tiêu chuẩn hệ thống điện thoại tế bào số.

         Lời đề xuất có kết quả vào tháng 9 năm 1987, khi 13 nhà điều hành và quản lý của nhóm cố vấn CEPT GSM thỏa thuận ký hiệp định GSM MoU “Club”, với ngày khởi đầu là 1 tháng 7 năm 1991.

        GSM là từ viết tắt của Global System for Mobile Communications (hệ thống thông tin di động toàn cầu), trước đây có tên là Groupe Spécial Mobile.

Hệ thống 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 các dịch vụ mà GSM cung cấp là một hệ thống con của dịch vụ ISDN chuẩn.

                                            Hình 1.2 Mạng tế bào vô tuyến

  GSM đầu tiên được thiết kế hoạt động ở dải tần 890-915 MHz và 935-960 MHz, hiện 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.

       •       Khả năng hỗ trợ thiết bị đầu cuối trao tay.

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

       •       Năng suất quang phổ.

       •       Khả năng tương thích ISDN.

Tiêu chuẩn được ban hành vào tháng giêng năm 1990 và những hệ thống thương mại đầu tiên được khởi đầu vào giữa năm 1992.  Tổ chức MoU (Memorandum of Understanding) thành lập bởi nhà điều hành và quản lý GSM được cấp phép đầu tiên, lúc đó có 13 hiệp định được ký kết và đến nay đã có 191 thành viên ở khắp thế giới.  Tổ chức MoU có quyền lực tối đa, được quyền định chuẩn GSM.

1.5.2 Cấu trúc mạng GSM

Mạng GSM gồm nhiều khối chức năng khác nhau.  Hình dưới cho thấy cách bố trí của mạng GSM tổng quát.  Mạng GSM có thể chia thành ba phần chính.  Trạm di động (Mobile Station_MS) do thuê bao giữ.  Hệ thống con trạm gốc (BaseStation Subsystem_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 mạch cuộc gọi giữa những người sử dụng điện thoại di động, và giữa di động với thuê bao mạng cố định.  MSC xử lý các hoạt động quản lý di động.  Trong hình không có trình bày trung tâm duy trì và điều hành (Operations and Maintenance Center_OMS), giám sát điều hành và cơ cấu của mạng.  Trạm di động và hệ thống con trạm gốc thông tin dùng giao tiếp Um, còn được gọi là giao tiếp không trung hay liên kết vô tuyến.  Hệ thống con trạm gốc liên lạc với trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động dùng giao tiếp A.

 

                                       Hình 1.3: Mô hình hệ thống di động tế bào

1.5.2.1 Trạm di động

Trạm di động (Mobile Station_MS) gồm có thiết bị di động (đầu cuối) và một card thông minh gọi là module nhận dạng thuê bao (Subscriber Identity Module_SIM).  SIM cung cấp thông tin cá nhân di động, vì thế người sử dụng truy cập vào các dịch vụ thuê bao không phụ thuộc vào loại thiết bị đầu cuối.  Bằng cách gắn SIM vào đầu cuối GSM, người sử dụng có thể nhận, gọi và nhận các dịch vụ thuê bao khác trên thiết bị đầu cuối này.

Thiết bị di động được nhận dạng duy nhất bằng số nhận dạng thiết bị di động quốc tế (International Mobile Equipment Identity_IMEI).  SIM card chứa số nhận dạng thuê bao di động quốc tế (International Mobile Subscriber Identity_IMSI) sử dụng để nhận dạng thuê bao trong hệ thống, dùng để xác định chủ quyền và thông tin khác.  Số IMEI và IMSI độc lập nhau.  SIM card có thể được bảo vệ chống lại việc sử dụng trái phép bằng password hoặc số nhận dạng cá nhân.

1.5.2.2 Hệ thống con trạm gốc

Hệ thống con trạm gốc gồm hai phần: trạm gốc thu phát (BTS) và trạm gốc điều khiển (BSC).  Hai hệ thống này liên kết dùng giao tiếp Abis chuẩn hoá, cho phép điều hành các bộ phận cung cấp bởi các nhà sản xuất khác nhau.

Trạm thu phát gốc là nơi máy thu phát vô tuyến phủ một cell và điều khiển các giao thức liên kết vô tuyến với trạm di động.  Trong một thành phố lớn, có nhiều khả năng triển khai nhiều BTS, do đó yêu cầu BTS phải chính xác, tin cậy, di chuyển được và giá thành thấp.

        Trạm gốc điều khiển tài nguyên vô tuyến của một hoặc nhiều BTS.  Trạm điều khiển cách thiết lập kênh truyền vô tuyến, nhảy tần và trao tay.  BSC là kết nối giữa trạm di động và tổng đài di động (MSC).

1.5.2.3 Hệ thống mạng con

Thành phần chính của hệ thống mạng con là tổng đài di động, hoạt động như một nút chuyển mạch bình thường của PSTN hoặc ISDN, và cung cấp tất cả các chức năng cần có để điều khiển một thuê bao di động, như đăng ký, xác nhận, cập nhật tọa độ, trao tay, và định tuyến cuộc gọi cho một thuê bao liên lạc di động.  Những dịch vụ này được cung cấp chung với nhiều bộ phận chức năng khác, tạo nên hệ thống mạng con.  MSC cung cấp kết nối đến mạng cố định (như PSTN hoặc ISDN).  Báo hiệu giữa các bộ phận chức năng trong hệ thống mạng con là hệ thống báo hiệu số 7 (SS7) sử dụng cho báo hiệu trung kế trong mạng ISDN và mở rộng sử dụng trong mạng công cộng hiện tại.

Bộ ghi định vị thường trú (HLR) và bộ ghi định vị tạm trú (VLR) cùng với MSC cung cấp định tuyến cuộc gọi và khả năng liên lạc di động của GSM.  HLR chứa tất cả thông tin quản trị của mỗi thuê bao đã đăng ký trong mạng GSM tương ứng, cùng với vị trí hiện tại của di động.  Vị trí của di động thường ở dưới dạng địa chỉ báo hiệu của VLR chứa trạm di động.  

Bộ ghi định vị tạm trú (VLR) chứa thông tin quản trị được chọn từ HLR, cần thiết cho điều khiển cuộc gọi và cung cấp các dịch vụ thuê bao, cho mỗi thuê bao hiện tại nằm trong vùng địa lý điều khiển bởi VLR.  Mặc dù mỗi bộ phận chức năng chung có thể được thực hiện độc lập nhưng tất cả các nhà sản xuất thiết bị chuyển mạch cho đến nay đều sản xuất VLR với MSC, vì thế vùng địa lý điều khiển bởi MSC sẽ tương ứng với điều khiển bởi VLR đó, do đó đơn giản hóa báo hiệu cần thiết.  Lưu ý rằng MSC không chứa thông tin các trạm di động – thông tin này lưu trữ trong các thanh ghi vị trí.

Có hai bộ ghi khác sử dụng cho mục đích xác nhận và bảo mật.  Bộ ghi nhận thực thiết bị (EIR) là một cơ sở dữ liệu chứa một danh sách tất cả các thiết bị di động hợp lệ trên mạng, mỗi trạm di động được xác nhận bằng số nhận dạng thiết bị di động quốc tế (IMEI).  Số IMEI bị đánh dấu là không hợp lệ nếu được thông báo mất cắp hoặc không được chấp thuận.  Trung tâm nhận thực AuC là cơ sở dữ liệu được bảo vệ chứa bản sao khóa mã trong SIM card của thuê bao, sử dụng để nhận thực và mã hóa trên kênh vô tuyến.

1.5.2.4 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 cho đường xuống (GSM 900). Dải băng thông tần một kênh là 200KHz, dải tần bảo 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 dài trong 4.616ms. Khung đường lên trễ 3 khe thời gian so với khung đường xuống, nhờ trễ này mà MS có có thể sử dụng một khe thời gian có cùng số thứ 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 định 900Mhz xác định theo công thức sau:

F_L  = 890,2 + 0,2.(n-1)    MHz

F_U  = F_L(n) + 45              MHz

1 £ n £ 124

Từ công thức trên F_L là tần số ở nửa băng thấp, F_U là tần số ở nửa băng cao, 0,2MHz là khoảng cách giữa các kênh lân cận, 45Mhz là khoảng cách thu phát, n số kênh tần vô tuyến. Ta thấy tổng số kênh tần số có thể tổ chức cho mạng GSM là 124 kênh. Để cho các kênh lân cận không gây nhiễu cho nhau mỗi BTS phủ một ô của mạng phải sử dụng các tần số cách xa nhau và các ô chỉ được sử dụng lại tần số ở khoảng cách cho phép.

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).

1.5.2.5 Các thủ tục thông tin

1.5.2.5.1 Đăng nhập thiết bị vào mạng

Khi một thuê bao không ở trạng thái gọi, nó sẽ quét 21 kênh thiết lập trên tổng số 416 kênh. Sau đó nó chọn một kênh mạnh nhất và khóa ở kênh này. Sau 60s qúa trình tự định vị được lặp lại.

Khi thuê bao bật lên, thiết bị dò tần số GSM để tìm kênh điều khiển. Sau đó, thiết bị đo cường độ của tín hiệu từ các kênh và ghi lại. Cuối cùng chuyển sang kết nối với kênh có tín hiệu mạnh nhất.

1.5.2.5.2 Chuyển vùng

Vì GSM là một chuẩn chung nên thuê bao có thể dùng điện thoại hệ GSM tại hầu hết các mạng GSM trên thế giới. Trong khi di chuyển thiết bị liên tục dò kênh để luôn duy trì tín hiệu với trạm là mạnh nhất. Khi tìm thấy trạm có tín hiệu mạnh hơn, thiết bị sẽ tự động chuyển sang trạm mới, nếu trạm mới nằm trong vùng phủ  khác thiết bị sẽ báo cho mạng biết vị trí mới của mình.

Riêng trong chế độ chuyển vùng quốc tế hoặc chuyển vùng giữa mạng của hai nhà khai thác dịch vụ khác nhau thì quá trình cập nhật vị trí đòi hỏi phải có sự chấp thuận và hổ trợ từ cấp nhà khai thác dịch vụ.

1.5.2.5.3 Thực hiện cuộc gọi

1.5.2.5.3.1 Cuộc gọi từ thiết bị di động vào điện thoại cố định

Trình tự thiết lập cuộc gọi từ thiết bị di động vào điện thoại cố định như sau :

1. Thiết bị gửi yêu cầu một kênh báo hiệu.

2. BSC/TRC sẽ chỉ định kênh báo hiệu.

3. Thiết bị gửi yêu cầu cuộc gọi cho MSC/VLR. Thao tác đăng ký trạng thái tích cực cho thiết bị vào VLR, xác thực, mã hóa, nhận dạng thiết bị, gửi số được gọi cho mạng, kiểm tra xem thuê bao có đăng ký dịch vụ cấm gọi ra đều được thực hiện trong bước này.

4. Nếu hợp lệ MSC/VLR báo cho BSC/TRC một kênh đang rỗi.

5. MSC/VLR chuyển tiếp số được gọi cho mạng PSTN.

6. Nếu máy được gọi trả lời, kết nối sẽ thiết lập.

1.5.2.5.3.2 Cuộc gọi từ điện thoại cố định đến thiết bị di động.

Điểm khác biệt quan trọng so với gọi từ thiết bị di động là vị trí của thiết bị không được biết chính xác. Chính vì thế trước khi kết nối, mạng phải thực hiện công việc xác định vị trí của thiết bị di động.

1. Từ điện thoại cố định, số điện thoại di động được gửi đến mạng PSTN. Mạng sẽ phân tích và nếu phát hiện ra từ khóa gọi mạng di động, mạng PSTN sẽ kết nối với trung tâm GMSC của nhà khai thác thích hợp

2. GMSC phân tích số điện thoại di động để tìm ra vị trí đăng ký gốc trong HLR của thiết bị và cách thức nối đến MSC/VLR phục vụ.

3. HLR phân tích số di động gọi đến để tìm ra MSC/VLR đang phục vụ cho thiết bị. Nếu có đăng ký dịch vụ chuyển tiếp cuộc gọi đến, cuộc gọi sẽ được trả về GMSC với số điện thoại được yêu cầu chuyển đến.

4. HLR liên lạc với MSC/VLR đang phục vụ.

        5. MSC/VLR gửi thông điệp trả lời qua HLR đến GMSC.

6. GMSC phân tích thông điệp rồi thiết lập cuộc gọi đến MSC/VLR.

7. MSC/VLR biết địa chỉ LAI của thiết bị nên gửi thông điệp đến BSC quản lý LAI này.

8. BSC phát thông điệp ra toàn bộ vùng các ô thuộc LAI.

9. Khi nhận được thông điệp thiết bị sẽ gửi yêu cầu ngược lại.

10. BSC cung cấp một khung thông điệp chứa thông tin.

11. Phân tích thông điệp của BSC gửi đến để tiến hành thủ tục bật trạng thái của thiết bị lên tích cực, xác nhận, mã hóa, nhận diện thiết bị.

12. MSC/VLR điều khiển BSC xác lập một kênh rỗi, đổ chuông. Nếu thiết bị di động chấp nhận trả lời, kết nối được thiết lập.

1.5.2.5.3.3 Cuộc gọi từ thiết bị di động đến thiết bị di động.

Quá trình diễn ra tương tự như gọi từ điện thoại cố định đến thiết bị di động, chỉ khác điểm giao tiếp với mạng PSTN của điện thoại cố định sẽ được thay thế bằng MSC/VLR khác.

 

1.5.2.5.3.4 Kết thúc cuộc gọi

Khi MS tắt máy phát, một tín hiệu đặc biệt  (tín hiệu đơn tone) được phát đến các trạm gốc và hai bên cùng giải phóng cuộc gọi. MS tiếp tục kiểm tra tìm gọi thông qua kênh thiết lập mạnh nhất.

1.6Sự phát triển của mang GSM lên 3G

1.6.1       Hệ thống GSM sẽ được nâng cấp từng bước lên thế hệ ba.

Để đáp ứng được các dịch vụ mới về truyền thông đa phương tiện trên phạm vi toàn cầu đồng thời đảm bảo tính kinh tế, hệ thống GSM sẽ được nâng cấp từng bước lên thế hệ ba. Thông tin di động thế hệ ba có khả năng cung cấp dịch vụ truyền thông multimedia băng rộng trên phạm vi toàn cầu với tốc độ cao đồng thời cho phép người dùng sử dụng nhiều loại dịch vụ đa dạng. Việc nâng cấp GSM lên 3G được  thực hiện theo các tiêu chí sau :

- Là mạng băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện trên phạm vi toàn cầu. Cho phép hợp nhất nhiều chủng loại hệ thống tương thích trên toàn cầu.

- Có khả năng cung cấp độ rộng băng thông theo yêu cầu nhằm hỗ trợ một dải rộng các dịch vụ từ bản tin nhắn tốc độ thấp thông qua thoại đến tốc độ dữ liệu cao khi truyền video hoặc truyền file. Đảm bảo các kết nối chuyển mạch cho thoại, các dịch vụ video và khả năng chuyển mạch gói cho dịch vụ số liệu. Ngoài ra nó còn hỗ trợ đường truyền vô tuyến không đối xứng để tăng hiệu suất sử dụng mạng (chẳng hạn như tốc độ bit cao ở đường xuống và tốc độ bit thấp ở đường lên).

- Khả năng thích nghi tối đa với các loại mạng khác nhau để đảm bảo các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và điện thoại vệ tinh. Các tính năng này sẽ cho phép mở rộng đáng kể vùng phủ sóng của các hệ thống di động.

- Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để bảo đảm sự phát triển liên tục của thông tin di động. Tương thích với các dịch vụ trong nội bộ IMT-2000 và với các mạng viễn thông cố định như PSTN/ISDN. Có cấu trúc mở cho phép đưa vào dễ dàng các tiến bộ công nghệ, các ứng dụng khác nhau cũng như khả năng cùng tồn tại và làm việc với các hệ thống cũ.

1.6.2 Các giải pháp nâng cấp

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 GSM lên GPRS và tiếp đến là EDGE nhằm tận dụng được cơ sở mạng GSM và có thời gian chuẩn bị để tiến lên hệ thống 3G W-CDMA. Giải pháp thứ hai là một giải pháp có tính khả thi và tính kinh tế cao nên đây là giải pháp được ưa chuộng ở những nước đang phát triển như nước ta.

 

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 chuyển mạch kênh (CS : Circuit Switched) và chế độ chuyển mạch gói (PS : Packet Switched). Để thực hiện kết nối vào mạng IP, 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 truy cập internet từ trạm di động. Hệ thống WAP phải có cổng WAP và chức năng kết nối mạng.

Trong giai đoạn tiếp theo, để tăng tốc độ số liệu có thể sử dụng công nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD : High Speed Circuit Switched Data) và dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS : General Packet Radio Protocol Services). GPRS sẽ hỗ trợ WAP có tốc độ thu và phát số liệu lên đến 171.2Kbps. Một ưu điểm quan trọng của GPRS nữa là thuê bao không bị tính cước như trong hệ thống chuyển mạch kênh mà cước phí được tính trên cơ sở lưu 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 khe thời gian, tuy nhiên kỹ thuật này vẫn dựa vào phương thức điều chế nguyên thuỷ 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 liệu cao hơn, đó chính là công nghệ EDGE.

        EDGE vẫn dựa vào công nghệ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói với tốc độ tối đa đạt được là 384Kbps nên sẽ khó khăn trong việc hỗ trợ các ứng dụng đòi hỏi việc chuyển mạch linh động và tốc độ truyền dữ liệu lớn hơn. Lúc này sẽ thực hiện nâng cấp EDGE lên W-CDMA và hoàn tất việc nâng cấp mạng GSM lên 3G

1.7 Kết luận chương

  Công nghệ điện thoại di động phổ biến nhất thế giới GSM đang gặp nhiều cản trở và sẽ sớm được phát triển  bằng những công nghệ tiên tiến hơn, hỗ trợ tối đa các dịch vụ như Internet, truyền hình...

  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 cho cuộc sống của họ dễ dàng hơn. Nhờ đó, các nhà khai thác mạng có thể tăng doanh 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 bao của mình để có được sự trung thành của khách hàng .

.............

Chương 2:CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ BA W-CDMA

 

2.1  Giới thiệu công nghệ W-CDMA

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

         WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - truy cập đa phân mã băng rộng) là công nghệ 3G hoạt động dựa trên CDMA và có khả năng hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao như video, truy cập Internet, hội thảo hình... WCDMA nằm trong dải tần 1920 MHz -1980 MHz, 2110 MHz - 2170 MHz.

W-CDMA  giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cách dùng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA. Trong các công nghệ thông tin di động thế hệ ba thì W-CDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất nhờ vào tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là dịch vụ tốc độ bit thấp và trung bình.

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 được 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 trong băng TDD phát liên tục cũng như không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chống nhiễu ở các môi trường làm việc khác nhau.

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA có thể cung cấp các dịch vụ với tốc độ bit lên đến 2MBit/s. Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn như truyền 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 thể cung 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 các dịch vụ không liên quan đến cuộc gọi như thư điện tử, FPT…

Công trình nghiên cứu của các nước châu Âu cho W-CDMA bắt đầu từ đề án CODIT (Code Division Multiplex Testbed : Phòng thí nghiệm đa truy cập theo mã) và FRAMES (Future Radio Multiplex Access Scheme : Kỹ thuật đa truy cập vô tuyến trong tương lai) từ đầu thập 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 là WCDMA. Nhưng trên con đường đó, các nhà khai thác dịch vụ điện thoại di động  phải trải qua giai đoạn  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  và Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE).

2.2 Cấu trúc mạng W-CDMA

Hệ thống W-CDMA được xây dựng trên cơ sở mạng GPRS. Về mặt chức năng có thể chia cấu trúc mạng W-CDMA ra làm hai phần : mạng lõi (CN) và mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN), trong đó mạng lõi sử dụng toàn bộ cấu trúc phần cứng của mạng GPRS còn mạng truy nhập vô tuyến là phần nâng cấp của W-CDMA. Ngoài ra để hoàn thiện hệ thống, trong W-CDMA còn có thiết bị người sử dụng (UE) thực hiện giao diện người sử dụng với hệ thống. Từ quan điểm chuẩn hóa, cả UE và UTRAN đều bao gồm những giao thức mới được thiết kế dựa trên công nghệ vô tuyến W-CDMA, trái lại mạng lõi được định nghĩa hoàn toàn dựa trên GSM. Điều này cho phép hệ thống W-CDMA phát triển mang tính toàn cầu trên cơ sở công nghệ GSM.

— UE (User Equipment)

Thiết bị người sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng với hệ thống. UE 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) : Là một thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng của thuê bao, nó thực hiện các thuật toán nhận thực, lưu giữ các khóa nhận thực và một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối.

— UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network)

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

- Nút B : Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện I_ub và U_u. Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến.

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

— CN (Core Network)

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

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

- 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 GMSC nhưng 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 C_U : Là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME. Giao diện này tuân theo một khuôn dạng chuẩn cho các thẻ thông minh.

- Giao diện U_U : Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệ thống và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS.

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

- Giao diện I_Ur : Cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau.

- Giao diện I_Ub : Giao diện cho phép kết nối một nút B với một RNC. I_Ub được tiêu chuẩn hóa như là một giao diện mở hoàn toàn.

2.2.1 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN

UTRAN bao gồm nhiều hệ thống mạng con vô tuyến RNS (Radio Network 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.

2.2.1.1  Đặc trưng  của UTRAN

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

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

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

- Đảm bảo tính chung nhất với GSM.

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

2.2.1.2  Bộ điều khiển mạng vô tuyến UTRAN

RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển tài nguyên vô tuyến của UTRAN. RNC kết nối với CN (thông thường là với một MSC và một SGSN) qua giao diện vô tuyến Iu. RNC điều khiển node B chịu trách nhiệm điều khiển tải và tránh tắc ngẽn cho các ô của mình. Khi một MS UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên vô tuyến từ nhiều RNC thì các RNC này sẽ có hai vai trò logic riêng bịêt

- RNC phục vụ (Serving RNC) : SRNC đối với một MS là RNC kết cuối cả đường nối Iu để truyền số liệu người sử dụng và báo hiệu RANAP (phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến) tương ứng từ mạng lõi. SRNC cũng là kết cuối báo hiệu điều khiển tài nguyên vô tuyến. Nó thực hiện xử lý số liệu truyền từ lớp kết nối số liệu tới các tài nguyên vô tuyến. SRNC cũng là CRNC của một node B nào đó được sử dụng để MS kết nối với UTRAN.

- RNC trôi (Drif RNC) : DRNC là một RNC bất kỳ khác với SRNC để điều khiển các ô được MS sử dụng. Khi cần DRNC có thể thực hiện kết hợp và phân tập vĩ mô. DRNC không thực hiện xử lý số liệu trong lớp kết nối số liệu mà chỉ định tuyến số liệu giữa các giao diện I_Ub và I_Ur. Một UE có thể không có hoặc có một hay nhiều DRNC.

2.2.1.3 Node B

Chức năng chính của node B là thực hiện xữ lý trên lớp vật lý của giao diện vô tuyến như mã hóa kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ…Nó cũng thực hiện phần khai thác quản lý tài nguyên vô tuyến như điều khiển công suất vòng trong. Về phần chức năng nó giống như trạm gốc của GSM.

2.2.1.4 Giao diện vô tuyến

Cấu trúc UMTS không định nghĩa chi tiết chức năng bên trong của phần tử mạng mà chỉ định nghĩa giao diện giữa các phần tử logic. Cấu trúc giao diện được xây dựng trên nguyên tắc là các lớp và các phần cao độc lập logic với nhau, điều này cho phép thay đổi một phần của cấu trúc giao thức trong khi vẫn giữ nguyên các phần còn lại.

2.2.1.5 Giao diện UTRAN – CN, I_U

Giao diện I_U là một giao diện mở có chức năng kết nối UTRAN với CN. Iu có hai kiểu : Iu CS để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch kênh và Iu PS để kết nối UTRAN với chuyển mạch gói.

• Cấu trúc I_U CS

I_U CS sử dụng phương thức truyền tải ATM trên lớp vật lý là kết nối vô tuyến, cáp quang hay cáp đồng. Có thể lựa chọn các công nghệ truyền dẫn khác nhau như SONET, STM-1 hay E1 để thực hiện lớp vật lý.

- Ngăn xếp giao thức phía điều khiển :  Gồm RANAP trên đỉnh giao diện SS7 băng rộng và các lớp ứng dụng là phần điều khiển kết nối báo hiệu SCCP, phần truyền bản tin MTP3-b, và lớp thích ứng báo hiệu ATM cho các giao diện mạng SAAL-NNI.

- Ngăn xếp giao thức phía điều khiển mạng truyền tải : Gồm các giao thức báo hiệu để thiết lập kết nối AAL2 (Q.2630) và lớp thích ứng Q.2150 ở đỉnh các giao thức SS7 băng rộng.

- Ngăn xếp giao thức phía người sử dụng : Gồm một kết nối AAL2 được dành trước cho từng dịch vụ CS.

• Cấu trúc I_U PS

Phương thức truyền tải ATM được áp dụng cho cả phía điều khiển và phía người sử dụng.

- Ngăn xếp giao thức phía điều khiển I_U PS : Chứa RANAP và vật mang báo hiệu SS7. Ngoài ra cũng có thể định nghĩa vật mang báo hiệu IP ở ngăn xếp này. Vật mang báo hiệu trên cơ sở IP bao gồm : M3UA (SS7 MTP3 User Adaption Layer), SCTP (Simple Control Transmission Protocol), IP (Internet Protocol) và ALL5 chung cho cả hai tuỳ chọn.

- Ngăn xếp giao thức phía điều khiển mạng truyền tải I_U PS : Phía điều khiển mạng truyền tải không áp dụng cho I_U PS. Các phần tử thông tin sử dụng để đánh địa chỉ và nhận dạng báo hiệu AAL2 giống như các phần tử thông tin được sử dụng trong CS.

- Ngăn xếp giao thức phía người sử dụng Iu PS : Luồng số liệu gói được ghép chung lên một hay nhiều AAL5 PVC (Permanent Virtual Connection). Phần người sử dụng GTP-U là lớp ghép kênh để cung cấp các nhận dạng cho từng luồng số liệu gói. Các luồng số liệu sử dụng truyền tải không theo nối thông và đánh địa chỉ IP.

2.2.1.6 Giao diện RNC – RNC, I_Ur

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

- Hỗ trợ tính di động cơ sở giữa các RNC.

- Hỗ trợ kênh lưu lượng riêng.

- Hỗ trợ kênh lưu lượng chung.

- Hỗ trợ quản lý tài nguyên vô tuyến toàn cầu.

2.2.1.7 Giao diện RNC – Node B, I_Ub

Giao thức I_Ub định nghĩa cấu trúc khung và các thủ tục điều khiển trong băng cho các từng kiểu kênh truyền tải. Các chức năng chính của I_Ub :

- Chức năng thiết lập, bổ sung, giải phóng và tái thiết lập một kết nối vô tuyến đầu tiên của một UE và chọn điểm kết cuối lưu lượng.

- Khởi tạo và báo cáo các đặc thù ô, node B, kết nối vô tuyến.

- Xử lý các kênh riêng và kênh chung.

- Xử lý kết hợp chuyển giao.

- Quản lý sự cố kết nối vô tuyến.

2.3 Kết luận chương

        Chương này đã giới thiệu được công nghệ W-CDMA , cấu trúc mạng W-CDMA  , mạng truy nhập vô tuyến UTRAN và giao diện vô tuyến .  

           Theo báo điện tử Vietnamnet (bài viết ngày 11/3/2005) thì ngày 10/3/2005 vừa qua, Bộ Bưu Chính Viễn Thông  đã tiến hành nghiệm thu đề tài xây dựng tiêu chuẩn thiết bị đầu cuối thông tin di động WCDMA (UTRA-FDD) mã số 49-04-KTKT-TC dành cho công nghệ 3G.

          Theo đánh giá của các thành viên phản biện, việc xây dựng và hoàn thành công trình là một việc làm cần thiết, có ý nghĩa và đặc biệt là độ khả thi trong giai đoạn hiện nay, khi nhu cầu phát triển lên 3G là một xu hướng tất yếu ở Việt Nam, nhất là các nhà di động mạng GSM.

..........

KẾT LUẬN & HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

 

Công nghệ điện thoại di động phổ biến GSM đang gặp nhiều cản trở và sẽ sớm bị thay thế bằng những công nghệ tiên tiến hơn.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 đang được triển khai  thực hiện trên mạng di động 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  2,5G. 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  và Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE).

Với sự giúp đỡ của hệ thống quản lý mạng ta có thể phân tích hiệu năng quá khứ, hiện tại và tương lai. Ta có thể phân tích hiệu năng của các thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến và các thông số của chúng bằng cách sử dụng các kết quả của chỉ thị hiệu năng chính. Trong giai đoạn đầu của quá trình xây dựng mạng W-CDMA chỉ có một số thông số là được điều chỉnh tự động và vì thế cần phải duy trì quá trình tối ưu hóa của hệ thống GSM.

HSDPA (High Speed Downlink Packet Access - truy cập dữ liệu kết nối tín hiệu từ vệ tinh tới trạm mặt đất tốc độ cao) là gói dịch vụ cải tiến từ chuẩn WCDMA với khả năng tải dữ liệu lên đến 8 - 10 Mb/giây.HSDPA  là giao diện vô tuyến gói UMTS  mới trong đó một kênh chung chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DS) được chia sẻ bởi nhiều người dùng khác nhau. Trong khuôn khổ đề tài, em đã chưa giải quyết hoàn chỉnh vấn đề tối ưu cho mạng CDMA băng rộng,  nếu có điều kiện  thì HSDPA là hướng đi   tiếp của đề tài.

 

PHỤ LỤC

Bảng Erlang B

   N: Số kênh truyền dẫn cần cho lưu lượng muốn truyền ở cấp phục vụ xác định.

Kênh	Cấp phục vụ
N	0.002	0.005	0.008		0.010	0.015		0.020	0.025	0.030	0.050	0.100
1	0.002	0.005	0.008		0.010	0.015		0.020	0.026	0.031	0.053	0.111
2	0.065	0.105	0.135		0.153	0.190		0.222	0.254	0.282	0.381	0.595
3	0.249	0.349	0.418		0.455	0.535		0.602	0.661	0.715	0.899	1.271
4	0.535	0.701	0.810		0.869	0.992		1.092	1.180	1.259	1.525	2.045
5	0.900	1.132	1.281		1.361	1.524		1.657	1.772	1.875	2.218	2.881
6	1.325	1.622	1.809		1.909	2.112		2.276	2.417	2.543	2.960	3.758
7	1.798	2.157	2.382		2.501	2.742		2.935	3.102	3.250	3.738	4.666
8	2.311	2.730	2.990		3.128	3.405		3.627	3.817	3.987	4.543	5.597
9	2.855	3.333	3.627		3.783	4.095		4.345	4.558	4.748	5.370	6.546
10	3.427	3.961	4.289		4.461	4.807		5.084	5.320	5.529	6.216	7.511
11	4.022	4.610	4.971		5.160	5.539		5.842	6.099	6.328	7.076	8.487
12	4.637	5.279	5.671		5.876	6.287		6.615	6.894	7.141	7.950	9.474
13	5.270	5.964	6.386		6.607	7.049		7.402	7.701	7.967	8.835	10.470
14	5.919	6.663	7.115		7.352	7.824		8.200	8.520	8.803	9.730	11.473
15	6.582	7.376	7.857		8.108	8.610		9.010	9.349	9.650	10.633	12.484
16	7.258	8.100	8.609		8.875	9.406		9.828	10.188	10.505	11.544	13.500
17	7.946	8.834	9.371		9.652	10.211		10.656	11.034	11.368	12.461	14.522
18	8.644	9.578	10.143		10.437	11.024		11.491	11.888	12.238	13.385	15.548
19	9.351	10.331	10.922		12.230	11.845		12.339	12.748	13.115	14.315	16.579
20	10.068	11.092	11.709		12.031	12.672		13.182	13.615	13.997	15.249	17.613
21	10.793	11.860	12.503		12.838	13.506		14.036	14.487	14.885	16.189	18.651
22	11.525	12.635	13.303		13.651	14.345		14.896	15.364	15.778	17.132	19.692
23	12.265	13.416	14.110		14.470	15.190		15.761	16.246	16.675	18.080	20.737
24	13.011	14.204	14.922		15.295	16.040		16.631	17.133	17.577	19.031	21.784
25	13.763	14.997	15.739		16.125	16.894		17.505	18.024	18.483	19.985	22.833
26	14.522	15.795	16.561		16.959	17.753		18.383	18.918	19.392	20.943	23.885
27	15.285	16.598	17.387		17.797	18.616		19.265	19.817	20.305	21.904	24.939
28	16.054	17.406	18.218		18.640	19.482		20.150	20.719	21.221	22.867	25.995
29	16.828	18.218	19.053		19.487	20.352		21.039	21.623	22.140	23.833	27.053
30	17.606	19.034	19.891		20.337	21.226		21.932	22.531	23.062	24.802	28.113
31	18.389	19.854	20.734	21.193		22.103	22.827		23.442	23.987	25.773	29.174
32	19.176	20.678	21.580	22.048		22.983	23.725		24.356	24.914	26.746	30.237
33	19.966	21.505	22.429	22.909		23.866	24.626		25.272	25.844	27.721	31.301
34	20.761	22.336	23.281	23.772		24.751	25.529		26.191	26.776	28.698	32.367
35	21.559	23.169	24.136	24.638		25.640	26.435		27.112	27.711	29.677	33.434
36	22.361	24.006	24.994	25.507		26.530	27.343		28.035	28.647	30.657	34.503
37	23.166	24.846	25.854	26.378		27.424	28.254		28.960	29.585	31.640	35.572
38	23.974	25.689	26.718	27.252		28.319	29.166		29.887	30.526	32.624	36.643
39	24.785	26.534	27.583	28.129		29.217	30.081		30.816	31.468	33.609	37.715
40	25.599	27.382	28.451	29.007		30.116	30.997		31.747	32.412	34.596	38.787
41	26.416	28.232	29.322	29.888		31.018	31.916		32.680	33.357	35.584	39.861
42	27.235	29.085	30.194	30.771		31.922	32.836		33.615	34.305	36.574	40.936
43	28.057	29.940	31.069	31.656		32.827	33.758		34.551	35.253	37.565	42.011
44	28.882	30.797	31.946	32.543		33.735	34.682		35.488	36.203	38.557	43.088
45	29.708	31.656	32.824	33.432		34.644	35.607		36.428	37.155	39.550	44.165
46	30.538	32.517	33.705	34.322		35.554	36.534		37.368	38.108	40.545	45.243
47	31.369	33.381	34.587	35.215		36.466	37.462		38.310	39.062	41.540	46.322
48	32.203	34.246	35.471	36.109		37.380	38.392		39.254	40.018	42.537	47.401
49	33.039	35.113	36.357	37.004		38.296	39.323		40.198	40.975	43.534	48.481
50	33.876	35.982	37.245	37.901		39.212	40.255		41.144	41.933	44.533	49.562
51	34.716	36.852	38.134	38.800		40.130	41.189		42.091	42.892	45.533	50.644
52	35.558	37.724	39.024	39.700		41.050	42.124		43.040	43.852	46.533	51.726
53	36.401	38.598	39.916	40.602		41.971	43.060		43.989	44.813	47.534	52.808
54	37.247	39.474	40.810	41.505		42.893	43.997		44.940	45.776	48.536	53.891
55	38.094	40.351	41.705	42.409		43.816	44.936		45.891	46.739	49.539	54.975
56	38.942	41.229	42.601	43.315		44.740	45.875		46.844	47.703	50.543	56.059
57	30.793	42.109	43.499	44.222		45.666	46.816		47.797	48.669	51.548	57.144
58	40.645	42.990	44.398	45.130		46.593	47.758		48.752	49.635	52.553	58.229
59	41.498	43.873	45.298	46.039		47.521	48.700		49.707	50.602	53.559	59.315
60	42.353	44.757	46.199	46.950		48.449	49.644		50.664	51.570	54.566	60.401
61	43.210	45.642	47.102	47.861		49.379	50.589		51.621	52.539	55.573	61.488
62	44.068	46.528	48.005	48.774		50.310	51.534		52.579	53.508	56.581	62.575
63	44.927	47.416	48.910	49.688		51.242	52.481		53.538	54.478	57.590	63.663
64	45.788	48.305	49.816	50.603		52.175	53.428		54.498	55.450	58.599	64.750
65	46.650	49.195	50.723	51.518		53.109	54.376		55.459	56.421	56.609	65.839
66	47.513	50.086	51.631	52.435		54.043	55.325		56.420	57.394	60.619	66.927
67	48.378	50.978	52.540	53.353		54.979	56.275		57.383	58.367	61.630	68.016
68	49.243	51.872	53.450	54.272		55.915	57.226		58.346	59.341	62.642	69.106
69	50.110	52.766	54.361	55.191		56.852	58.177		59.309	60.316	63.654	70.196
70	50.979	53.662	55.273	56.112		57.790	59.129		60.274	61.291	64.667	71.286
71	51.848	54.558	56.186	57.033		58.729	60.082		61.239	62.267	65.680	72.376
72	52.718	55.455	57.099	57.956		59.669	61.036		62.204	63.244	66.694	73.467
73	53.590	56.354	58.014	58.879		60.609	61.990		63.171	64.221	67.708	74.558
74	54.463	57.253	58.929	59.803		61.550	62.945		64.138	65.199	68.723	75.649
75	55.337	58.153	59.846	60.728		62.492	63.900		65.105	66.177	69.738	76.741
76	56.211	59.054	60.763	61.653		63.434	64.857		66.073	67.156	70.753	77.833
77	57.087	59.956	61.681	62.579		64.378	65.814		67.042	68.136	71.769	78.925
78	57.964	60.859	62.600	63.506		65.322	66.771		68.012	69.116	72.786	80.018
79	58.842	61.763	63.519	64.434		66.266	67.729		68.982	70.096	73.803	81.110
80	59.720	62.668	64.439	65.363		67.211	68.688		69.952	71.077	74.820	82.203
81	60.600	63.573	65.360	66.292		68.157	69.647		70.923	72.059	75.838	83.297
82	61.480	64.479	66.282	67.222		69.104	70.607		71.895	73.041	76.856	84.390
83	62.362	65.386	67.204	68.152		70.051	71.568		72.867	74.024	77.874	85.484
84	63.244	66.294	68.128	69.084		70.998	72.529		73.839	75.007	78.893	86.578
85	64.127	67.202	69.051	70.016		71.947	73.490		74.813	75.990	79.912	87.672
86	65.011	68.111	69.976	70.948		72.896	74.452		75.786	76.974	80.932	88.767
87	65.896	69.021	70.901	71.881		73.845	75.415		76.760	77.959	81.952	89.861
88	66.782	69.932	71.827	72.815		74.795	76.378		77.735	78.944	82.972	90.956
89	67.669	70.843	72.753	73.749		75.745	77.342		78.710	79.929	83.993	92.051
90	68.556	71.755	73.680	74.684		76.696	78.306		79.685	80.915	85.014	93.146
91	69.444	72.668	74.608	75.620		77.648	79.271		80.661	81.901	86.035	94.242
92	70.333	73.581	75.536	76.556		78.600	80.236		81.638	82.888	87.057	95.338
93	71.222	74.495	76.465	77.493		79.553	81.201		82.614	83.875	88.079	96.434
94	72.113	75.410	77.394	78.430		80.506	82.167		83.592	84.862	89.101	97.530
95	73.004	76.325	78.324	79.368		81.459	83.133		84.569	85.850	90.123	98.626
96	73.895	77.241	79.255	80.306		82.413	84.100		85.547	86.838	91.146	99.722
97	74.788	78.157	80.186	81.245		83.368	85.068		86.526	87.826	92.169	100.819
98	75.681	79.074	81.117	82.184		84.323	86.035		87.504	88.815	93.193	101.916
99	76.575	79.992	82.050	83.124		85.278	87.003		88.484	89.804	94.216	103.013
100	77.469	80.910	82.982	84.064		86.234	87.972		89.463	90.794	95.240	104.110

  

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 

[1]    LGIC - Tổng cục bưu điện, “Thông tin di động (2 tập),” Nhà xuất bản KHKT,   1997.                   

[2]    Minh ngọc – Phú Thành, “Mạng viễn thông chuyển giao dịch vụ trên mạng,” Nhà xuất bản thống kê, 2002.

[3]    Nguyễn Phạm Anh Dũng,  “Thông tin di động thế hệ 3 (2 tập),”  Nhà xuất bản bưu điện, 2001.

[4]    Tổng cục bưu điện,  “Thông tin di động số,”  Nhà xuất bản KHKT, 1993.

[5]    Vũ Đức Thọ, “Thông tin di động số Cellular,” Nhà xuất bản giáo dục, 1997.

[6]    Clint Smith, Daniel Collins, “3G Wireless networks,”  McGraw-Hill Telecom,          

[7]    M.R.Karim and M.Sarrap, “W-CDMA and CDMA 2000 for 3G Mobile Networks,”  McGraw-Hill Telecom professional, 2002.

[8]    Hedberg, Tetal, “Evolving WCDMA,”  Ericsson White Paper,  March 2001.

[9     Tommi Heikkilä,  “WCDMA radio network planning,” 

www.telecomspace.com,  2006.