1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ðỘNG 3G WCDMA 1.1. Khái niệm về mạng thông tin di ñộng 3G 3G (third generation technology) là tiêu chuẩn truyền thông di ñộng băng thông rộng thế hệ thứ 3 tuân thủ theo các chỉ ñịnh trong IMT-2000 của ITU (Tổ chức viễn thông thế giới). Chuẩn 3G cho phép truyền không dây dữ liệu thoại và phi thoại (gửi email, hình ảnh, video ). ðối với người sử dụng thông thường, dịch vụ nổi bật dễ nhận thấy của 3G là sử dụng ñiện thoại video. Tuy nhiên, trên thực tế tại các nước ñã phát triển thì các dịch vụ ñược sử dụng nhiều nhất lại là Mobile Internet, Live TV (truyền hình trực tiếp trên ðTDð), VOD/MOD (xem phim/nghe nhạc theo yêu cầu). Các chuẩn 3G: Có 2 mạng chính ñược xây dựng trên nền tảng công nghệ 3G: UMTS (Universal Mobile Telephone Service) - hiện ñang ñược triển khai trên mạng GSM sẵn có; và CDMA2000 - mang ñến khả năng truyền tải dữ liệu ở mức 3G cho mạng CDMA. Cả UMTS và CDMA2000 ñã ñược triển khai tại Mỹ từ cách ñây hơn 1 năm. Tốc ñộ của hai mạng này có thể sánh bằng với chất lượng của kết nối DSL. Trong khi ñó, các công nghệ di ñộng tương lai như 3,5G và 4G (HSDPA và WiMax) sẽ có khả năng kết nối bằng modem cáp, và tốc ñộ kết nối tương ñương với mạng Gigabyte Ethernet. Người dùng máy tính xách tay cũng có thể sử dụng ñược mạng 3G, thay cho kết nối băng rộng mà không cần tới mạng Wi-Fi. Tất cả những gì bạn cần là một chiếc PC Card ñược nhà cung cấp dịch vụ hỗ trợ. Hiện tại, 3G ñược chia ra tới 6 chuẩn về công nghệ bao gồm : • CDMA Direct Spread (thường ñược biết dưới tên WCDMA). • CDMA Multi-Carrier (thường ñược biết dưới tên CDMA 2000). • CDMA TDD. • OFDMA TDD WMAN (thường ñược biết dưới tên WiMAX di ñộng). Trong ñó chỉ có 3 công nghệ ñược biết ñến nhiều nhất và phát triển thành công là WCDMA, CDMA 2000 và WiMAX di ñộng. 1.2. Kiến trúc chung của một hệ thống thông tin di ñộng 3G Mạng thông tin di ñộng (TTDð) 3G lúc ñầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) ñể truyền số liệu gói và tiếng. Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM. Trên ñường phát triển ñến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần ñược thay thế bằng chuyển mạch gói. Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng và video) cuối cùng sẽ ñược truyền trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói. Hình 1.4 dưới ñây cho thấy thí dụ về một kiến trúc tổng quát của TTDð 3G kết hợp cả CS và PS trong mạng lõi. 2 RAN: Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến BTS: Base Transceiver Station: trạm thu phát gốc BSC: Base Station Controller: bộ ñiều khiển trạm gốc RNC: Rado Network Controller: bộ ñiều khiển trạm gốc CS: Circuit Switch: chuyển mạch kênh PS: Packet Switch: chuyển mạch gói SMS: Short Message Servive: dịch vụ nhắn tin Server: máy chủ PSTN: Public Switched Telephone Network: mạng ñiện thoại chuyển mạch công cộng PLMN: Public Land Mobile Network: mang di ñộng công cộng mặt ñất Hình 1.1. Kiến trúc tổng quát của một mạng di ñộng kết hợp cả CS và PS Các miền chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) ñược thể hiện bằng một nhóm các ñơn vị chức năng lôgic: trong thực hiện thực tế các miền chức năng này ñược ñặt 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 ñể ñược một hệ thống tích hợp cho phép chuyển mạch và truyền dẫn các kiểu phương tiện khác nhau: từ lưu lượng tiếng ñến lưu lượng số liệu dung lượng lớn. 3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System: Hệ thống thông tin di ñộng toàn cầu) có thể sử dụng hai kiểu RAN. Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ ña truy nhập WCDMA (Wide Band Code Devision Multiple Acces: ña truy nhập phân chia theo mã băng rộng) ñược gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Network: mạng truy nhập vô tuyến mặt ñất của UMTS). Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ ña truy nhập TDMA ñược gọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dưa trên công nghệ EDGE của GSM). Tài liệu chỉ xét ñề cập ñến công nghệ duy nhất trong ñó UMTS ñược gọi là 3G WCDMA UMTS 1.3. Các loại lưu lượng và dịch vụ ñược mạng thông tin di ñộng 3GWCDMA hỗ trợ Vì TTDð 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 TTDð 3G cũng ñược sử dụng cho các dịch vụ tiếng. Nói chung TTDð 3G hỗ trợ các dịch vụ tryền thông ña phương tiện. Vì thế mỗi kiểu lưu lượng cần ñảm bảo một mức QoS nhất ñịnh tuỳ theo ứng dụng của dịch vụ. QoS ở W-CDMA ñược phân loại như sau: 3 Loại hội thoại (Conversational, rt): Thông tin tương tác yêu cầu trễ nhỏ (thoại chẳng hạn). Loại luồng (Streaming, rt): Thông tin một chiều ñòi hỏi dịch vụ luồng với trễ nhỏ (phân phối truyền hình thời gian thực chẳng hạn: Video Streaming) Loại tương tác (Interactive, nrt): ðòi hỏi trả lời trong một thời gian nhất ñịnh và tỷ lệ lỗi thấp (trình duyệt Web, truy nhập server chẳng hạn). Loại nền (Background, nrt): ðòi hỏi các dịch vụ nỗ lực nhất ñược thực hiện trên nền cơ sở (e-mail, tải xuống file: Video Download) Môi trường hoạt ñộng của 3WCDMA UMTS ñược chia thành bốn vùng với các tốc ñộ bit R b phục vụ như sau: • Vùng 1: trong nhà, ô pico, R b ≤ 2Mbps • Vùng 2: thành phố, ô micro, R b ≤ 384 kbps • Vùng 2: ngoại ô, ô macro, R b ≤ 144 kbps • Vùng 4: Toàn cầu, R b = 12,2 kbps Có thể tổng kết các dịch vụ do 3GWCDMA UMTS cung cấp ở bảng 1.1. Bảng 1.1. Phân loại các dịch vụ ở 3GWDCMA UMTS Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết Dịch vụ thoại Dịch vụ di ñộng Di ñộng ñầu cuối/di ñộng cá nhân/di ñộng dịch vụ Dịch vụ thông tin ñịnh vị - Theo dõi di ñộng/ theo dõi di ñộng thông minh 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 phi thoại Dịch vụ số liệu - Dịch vụ số liệu tốc ñộ trung bình (64-144 kbps) - Dịch vụ số liệu tốc ñộ tương ñối cao (144 kbps- 2Mbps) - Dịch vụ số liệu tốc ñộ cao (≥ 2Mbps) Dịch vụ ña phương tiện - Dịch vụ Video (384 kbps) - Dịch vụ hình chuyển ñộng (384kbps- 2 Mbps) - Dịch vụ hình chuyển ñộng thời gian thực (≥ 2 Mbps) Dịch vụ Internet ñơn giản Dịch vụ truy nhập Web (384 kbps-2Mbps) Dịch vụ Internet Dịch vụ Internet thời gian thực Dịch vụ Internet (384 kbps-2Mbps) 4 Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết Dịch vụ internet ña phương tiện Dịch vụ Website ña phương tiện thời gian thực (≥ 2Mbps) 3G WCDMA UMTS ñược xây dựng theo ba phát hành chính ñược gọi là R3, R4, R5. Trong ñó 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 này phù hợp cho giai ñoạn ñầu khi PS chưa ñáp ứng tốt các dịch vụ thời gian thực như thoại và hình ảnh. Khi này miền CS sẽ ñảm nhiệm các dịch vụ thoại còn số liệu ñược 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 ñều trên IP. Dưới ñây ta xét ba kiến trúc 3G WCDMA UMTS nói trên. 1.4. Kiến trúc mạng thông tin di ñộng 3G WCDMA Hệ thống thông tin di ñộng thế hệ 3 UMTS tận dụng kiến trúc ñã có trong hầu hết các hệ thống thông tin di ñộng thế hệ 2, và thậm chí cả thế hệ thứ nhất. ðiều này ñược chỉ ra trong các ñặc tả kỹ thuật 3GPP Hệ thống UMTS bao gồm một số các phần tử mạng logic, mỗi phần tử có một có một chức năng xác ñịnh. Theo tiêu chuẩn, các phần tử mạng ñược ñịnh nghĩa tại mức logic, nhưng có thể lại liên quan ñến việc thực thi ở mức vật lý. ðặc biệt là khi có một số các giao diện mở (ñối với một giao diện ñược coi là “mở”, thì yêu cầu giao diện ñó phải ñược ñịnh nghĩa một cách chi tiết về các thiết bị tại các ñiểm ñầu cuối mà có thể cung cấp bởi 2 nhà sản xuất khác nhau). Các phần tử mạng có thể ñược nhóm lại nếu có các chức năng giống nhau, hay dựa vào các mạng con chứa chúng. Theo chức năng thì các phần tử mạng ñược nhóm thành các nhóm: + Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Mạng truy nhập vô tuyến mặt ñất UMTS là UTRAN). Mạng này thiết lập tất cả các chức năng liên quan ñến vô tuyến. + Mạng lõi (CN): Thực hiện chức năng chuyển mạch và ñịnh tuyến cuộc gọi và kết nối dữ liệu ñến các mạng ngoài. + Thiết bị người sử dụng (UE) giao tiếp với người sử dụng và giao diện vô tuyến. Kiến trúc hệ thống ở mức cao ñược chỉ ra trong hình 1.2 5 Hình 1- 2 Kiến trúc hệ thống UMTS ở mức cao Theo các ñặc tả chỉ ra trong quan ñiểm chuẩn hóa, cả UE và UTRAN ñều bao gồm các giao thức hoàn toàn mới, việc thiết kế chúng dựa trên nhu cầu của công nghệ vô tuyến WCDMA mới. Ngược lại, việc ñịnh nghĩa mạng lõi (CN) ñược kế thừa từ GSM. ðiều này ñem lại cho hệ thống có công nghệ truy nhập vô tuyến mới một nền tảng mang tính toàn cầu là công nghệ mạng lõi ñã có sẵn, như vậy sẽ thúc ñẩy sự quảng bá của nó, mang lại ưu thế cạnh tranh chẳng hạn như khả năng roaming toàn cầu. Hệ thống UMTS có thể chia thành các mạng con có thể hoạt ñộng ñộc lập hoặc hoạt ñộng liên kết các mạng con khác và nó phân biệt với nhau bởi số nhận dạng duy nhất. Mạng con như vậy gọi là mạng di ñộng mặt ñất UMTS (PLMN), các thành phần của PLMN ñược chỉ ra trong hình 1.3. Hình 1- 3 Các thành phần của mạng trong PLMN Thiết bị người sử dụng (UE) bao gồm 2 phần: • Thiết bị di ñộng (ME) là ñầu cuối vô tuyến sử dụng ñể giao tiếp vô tuyến qua giao diện Uu. • Modul nhận dạng thuê bao UMTS (USIM) là một thẻ thông minh ñảm nhận việc xác nhận dạng và nhận thực thuê bao, lưu giữ khoá mã mật, khoá nhận thực và một số các thông tin về thuê bao cần thiết tại ñầu cuối. UTRAN cũng bao gồm 2 phần tử: • Nút B: chuyển ñổi dữ liệu truyền giữa giao diện Iub và Uu. Nó cũng tham gia vào quản lý tài nguyên vô tuyến. 6 • Bộ ñiều khiển mạng vô tuyến (RNC) sở hữu và ñiều khiển nguồn tài nguyên vô tuyến trong vùng của nó (gồm các Nút B nối với nó). RNC là ñiểm truy cập dịch vụ cho tất cả các dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho mạng lõi. Các phần tử chính của mạng lõi: • HLR (Bộ ñăng ký thường trú) là một cơ sở dữ liệu trong hệ thống thường trú của người sử dụng, lưu trữ các bản gốc các thông tin hiện trạng dịch vụ người sử dụng, hiện trạng về dịch vụ bao gồm: thông tin về dịch vụ ñược phép sử dụng, các vùng roaming bị cấm, thông tin các dịch vụ bổ sung như: trạng thái các cuộc gọi ñi, số các cuộc gọi ñi… Nó ñược tạo ra khi người sử dụng mới ñăng ký thuê bao với hệ thống, và ñược lưu khi thuê bao còn thời hạn. Với mục ñích ñịnh tuyến các giao dịch tới UE (các cuộc gọi và các dịch vụ nhắn tin ngắn), HLR còn lưu trữ các thông tin vị trí của UE trong phạm vi MSC/VLR hoặc SGSN. • MSC/VLR (Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di ñộng/Bộ ñăng ký tạm trú) là một bộ chuyển mạch(MSC) và cơ sở dữ liệu(VLR) phục vụ cho UE ở vị trí tạm thời của nó cho các dịch vụ chuyển mạch kênh. Chức năng MSC ñược sử dụng ñể chuyển mạch các giao dịch sử dụng chuyển mạch kênh, chức năng VLR là lưu trữ bản sao về hiện trạng dịch vụ người sử dụng là khách và thông tin chính xác về vị trí của thuê bao khách trong toàn hệ thống. Phần của hệ thống ñược truy nhập thông qua MSC/VLR thường là chuyển mạch kênh. • GMSC – (MSC cổng): là một bộ chuyển mạch tại vị trí mà mạng di ñộng mặt ñất công cộng UMTS kết nối với mạng ngoài. Tất các kết nối chuyển mạch kênh ñến và ñi ñều phải qua GMSC. • SGSN (Nút hỗ trợ GPRS phục vụ) có chức năng tương tự như MSC/VLR nhưng thường ñược sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói. • GGSN (Node cổng hỗ trợ GPRS) có chức năng gần giống GMSC nhưng phục vụ các dịch vụ chuyển mạch gói. Mạng ngoài có thể chia thành 2 nhóm: • Các mạng chuyển mạch kênh: Các mạng này cung cấp các kết nối chuyển mạch kênh, giống như dịch vụ ñiện thoại ñang tồn tại Ví dụ như ISDN và PSTN. • Các mạng chuyển mạch gói: Các mạng này cung cấp các kết nối cho các dịch vụ dữ liệu gói, chẳng hạn như mạng Internet. Các giao diện mở cơ bản của UMTS: • Giao diện Cu: ðây là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME. Giao diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các thẻ thông minh. 7 • Giao diện Uu: ðây là giao diện vô tuyến WCDMA. Uu là giao diện nhờ ñó UE truy cập ñược với phần cố ñịnh của hệ thống, và vì thế có thể là phần giao diện mở quan trọng nhất trong UMTS. • Giao diện Iu: Giao diện này kết nối UTRAN tới mạng lõi. Tương tự như các giao diện tương thích trong GSM, là giao diện A (ñối với chuyển mạch kênh), và Gb (ñối với chuyển mạch gói), giao diện Iu ñem lại cho các bộ ñiều khiển UMTS khả năng xây dựng ñược UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau. • Giao diện Iur: Giao diện mở Iur hỗ trợ chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau, và vì thế bổ sung cho giao diện mở Iu. • Giao diện Iub: Iub kết nối một Nút B và một RNC. UMTS là một hệ thống ñiện thoại di ñộng mang tính thương mại ñầu tiên mà giao diện giữa bộ ñiều khiển và trạm gốc ñược chuẩn hoá như là một giao diện mở hoàn thiện. Giống như các giao diện mở khác, Iub thúc ñẩy hơn nữa tính cạnh tranh giữa các nhà sản xuất trong lĩnh vực này. 1.5. Kiến trúc các phiên bản mạng thông tin di ñộng 3G 1.5.1. Kiến trúc mạng thông tin di ñộng 3G WCDMA UMTS R3 WCDMA UMTS R3 hỗ trợ cả kết nối chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói: ñến 384 Mbps trong miền CS và 2Mbps trong miền PS. Các kết nối tốc ñộ cao này ñảm bảo cung cấp một tập các dich vụ mới cho người sử dụng di ñộng giống như trong các mạng ñiện thoại cố ñịnh và Internet. Các dịch vụ này gồm: ñiện thoại có hình (Hội nghị video), âm thanh chất lượng cao (CD) và tốc ñộ truyền cao tại ñầu cuối. Một tính năng khác cũng ñược ñưa ra cùng với GPRS là "luôn luôn kết nối" ñến 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 ñộng (UE: User Equipment), mạng truy nhập vô tuyến mặt ñất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Network), mạng lõi (CN: Core Network) (xem hình 1.4). UE bao gồm ba thiết bị: thiết bị ñầu cuối (TE), thiết bị di ñộng (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 ñiều 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 ñịnh vị thường trú) và EIR (Equipment Identity Register: Bộ ghi nhận dạng thiết bị). 8 Hình 1.4. Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 1.5.1.1. Thiết bị người sử dụng (UE) UE (User Equipment: thiết bị người sử dụng) là ñầu cuối mạng UMTS của người sử dụng. Có thể nói ñây 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 ñiều kiện cho người sử dụng mua thiết bị của UMTS. ðiều này ñạt ñược nhờ tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến và cài ñặt mọi trí tuệ tại các card thông minh. 1. Các ñầu cuối (TE) Vì máy ñầu cuối bây giờ không chỉ ñơn thuần dành cho ñiện thoại mà còn cung cấp các dịch vụ số liệu mới, nên tên của nó ñược chuyển thành ñầu cuối. Các nhà sản xuất chính ñã ñưa ra rất nhiều ñầu cuối dựa trên các khái niệm mới, nhưng trong thực tế chỉ một số ít là ñược ñưa vào sản xuất. Mặc dù các ñầu cuối dự kiến khác nhau về kích thước và thiết kế, tất cả chúng ñều có màn hình lớn và ít phím hơn so với 2G. Lý do chính là ñể tăng cường sử dụng ñầu cuối cho nhiều dịch vụ số liệu hơn và vì thế ñầu cuối trở thành tổ hợp của máy thoại di ñộng, modem và máy tính bàn tay. ðầu cuối hỗ trợ hai giao diện. Giao diện Uu ñịnh nghĩa liên kết vô tuyến (giao diện WCDMA). Nó ñảm nhiệm toàn bộ kết nối vật lý với mạng UMTS. Giao diện thứ hai là giao diện Cu giữa UMTS IC card (UICC) và ñầu cuối. Giao diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các card thông minh. Mặc dù các nhà sản xuất ñầu cuối có rất nhiều ý tưởng về thiết bị, họ phải tuân theo một tập tối thiểu các ñịnh nghĩa tiêu chuẩn ñể các người sử dụng bằng các ñầu cuối khác nhau có thể truy nhập ñến một số các chức năng cơ sở theo cùng một cách. Các tiêu chuẩn này gồm: • Bàn phím (các phím vật lý hay các phím ảo trên màn hình) 9 • ðăng ký mật khẩu mới • Thay ñổi mã PIN • Giải chặn PIN/PIN2 (PUK) • Trình bầy IMEI • ðiều 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 ñầu 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. 2. UICC UMTS IC card là một card thông minh. ðiều mà ta quan tâm ñến nó là dung lượng nhớ và tốc ñộ bộ xử lý do nó cung cấp. Ứng dụng USIM chạy trên UICC. 3. USIM Trong hệ thống GSM, SIM card lưu giữ thông tin cá nhân (ñăng ký thuê bao) cài cứng trên card. ðiều này ñã thay ñổi trong UMTS, Modul nhận dạng thuê bao UMTS ñược cài như một ứng dụng trên UICC. ðiều này cho phép lưu nhiều ứng dụng hơn và nhiều chữ ký (khóa) ñiện tử hơn cùng với USIM cho các mục ñích khác (các mã truy nhập giao dịch ngân hàng an ninh). Ngoài ra có thể có nhiều USIM trên cùng một UICC ñể hỗ trợ truy nhập ñến nhiều mạng. USIM chứa các hàm và số liệu cần ñể nhận dạng và nhận thực thuê bao trong mạng UMTS. Nó có thể lưu cả bản sao hồ sơ của thuê bao. Người sử dụng phải tự mình nhận thực ñối với USIM bằng cách nhập mã PIN. ðiểu này ñảm bảo rằng chỉ người sử dụng ñích thực mới ñược truy nhập mạng UMTS. Mạng sẽ chỉ cung cấp các dịch vụ cho người nào sử dụng ñầu cuối dựa trên nhận dạng USIM ñược ñăng ký. 1.5.1.2. Mạng truy nhập vô tuyến UMTS UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyến mặt ñất UMTS) là liên kết giữa người sử dụng và CN. Nó gồm các phần tử ñảm bảo các cuộc truyền thông UMTS trên vô tuyến và ñiều khiển chúng. UTRAN ñược ñịnh 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. 10 1. RNC RNC (Radio Network Controller) chịu trách nhiệm cho một hay nhiều trạm gốc và ñiều khiển các tài nguyên của chúng. ðây cũng chính là ñiểm truy nhập dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho CN. Nó ñược nối ñến CN bằng hai kết nối, một cho miền chuyển mạch gói (ñến GPRS) và một ñến 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 ñược ñặt vào RNC. Sau ñó các khóa này ñược sử dụng bởi các hàm an ninh f8 và f9. RNC có nhiều chức năng logic tùy thuộc vào việc nó phục vụ nút nào. Người sử dụng ñược kết nối vào một RNC phục vụ (SRNC: Serving RNC). Khi người sử dụng chuyển vùng ñến 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 ñến CN. Vai trò logic của SRNC và DRNC ñược mô tả trên hình 1.5. 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 ñảm bảo giao diện Iu kết nối với mạng lõi còn các RNC khác (DRNC) chỉ làm nhiệm vụ ñịnh tuyến thông tin giữa các Iub và Iur. Chức năng cuối cùng của RNC là RNC ñiều khiển (CRNC: Control RNC). Mỗi nút B có một RNC ñiều khiển chịu trách nhiệm cho các tài nguyên vô tuyến của nó. Hình 1.5. kết nối logic của SRNC và DRNC 2. Nút B Trong UMTS trạm gốc ñược gọi là nút B và nhiệm vụ của nó là thực hiện kết nối vô tuyến vật lý giữa ñầu 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 "ñiều khiển công suất vòng trong". Tính năng này ñể phòng ngừa vấn ñề gần xa; nghĩa là nếu tất cả các ñầu cuối ñều phát cùng một công suất, thì các ñầu cuối gần nút B nhất sẽ che lấp tín hiệu từ các ñầu cuối ở xa. Nút B kiểm tra công suất thu từ các ñầu cuối khác nhau và thông báo cho chúng giảm công suất hoặc tăng công suất sao cho nút B luôn thu ñược công suất như nhau từ tất cả các ñầu cuối. 1.5.1.3. Mạng lõi Mạng lõi (CN) ñược chia thành ba phần, miền PS, miền CS và HE. Miền PS ñảm bảo các dịch vụ số liệu cho người sử dụng bằng các kết nối ñến Internet và các [...]... ng cách nhân lu ng này v i mã tr i ph c gi ng như phía phát: x=y×c x, y và c ký hi u t ng quát cho tín hi u vào, ra và mã tr i ph ; x(t), y(t) và c(t) ký hi u cho các tín hi u vào, ra và mã tr i ph trong mi n th i gian; X(f), Y(f) và C(f) ký hi u cho các tín hi u vào, ra và mã tr i ph trong mi n t n s ; Tb là th i gian m t bit c a lu ng s c n phát, Rb=1/Tb là t c ñ bit c a lu ng s c n truy n; Tc là... bi u cho QPSK không cân b ng Hình 2.13 miêu t các tr ng thái pha c a QPSK cân b ng và QPSK không cân b ng Hình 2.13 Các tr ng thái pha Trong hình này thì biên ñ sóng mang c a QPSK không cân b ng là 0,89 và 0,45 ði u này thích h p v i góc pha gi a 53,60 là pha truy n ñi và 126,40 Hình 2.14 miêu t các k t qu so sánh v ph c a các h th ng BPSK và QPSK Hình 2.14 Ph c a BPSK và QPSK 31 2.3.1.2 Gi i ñi u... thông tin di ñ ng 3G Các phát hành ñánh d u các m c quan tr ng phát tri n m ng 3G WCDMA UMTS ñư c xét: R3, R4, R5 và R6 R3 bao g m hai mi n chuy n m ch kênh và chuy n m ch gói trong ñó k t n i gi a các nút chuy n m ch g i là TDM (ghép kênh theo th i gian) R4 là s phát tri n c a R3 trong ñó mi n chuy n m ch kênh chuy n thành chuy n m ch m m và k t n i gi a các nút m ng b ng IP R5 và R6 h tr các d ch... Server và HSS 15 liên l c v i c ng SS7 b ng cách s d ng các giao th c truy n t i ñư c thi t k ñ c bi t ñ mang các b n tin SS7 m ng IP B giao th c này ñư c g i là Sigtran 1.5.3 Ki n trúc m ng thông tin di ñ ng 3G WCDMA UMTS R5 và R6 Bư c phát tri n ti p theo c a UMTS là ñưa ra ki n trúc m ng ña phương ti n IP (hình 1.7) Bư c phát tri n này th hi n s thay ñ i toàn b mô hình cu c g i ñây c ti ng và s li... (sectorized) Các m u này ñư c cho trên hình 1.12 Hình 1.12 Các ki u Cell Ô vô hư ng ngang (hình 1.12a) nh n ñư c t phát x c a m t anten có búp sóng tròn trong m t ngang (m t ph ng song song v i m t ñ t) và búp sóng có hư ng chúc xu ng m t ñ t trong m t ñ ng (m t ph ng vuông góc v i m t ñ t) Ô phân ño n (hình 1.12b) là ô nh n ñư c t phát x c a ba anten v i hư ng phát x c c ñ i l ch nhau 1200 Các anten... ngang và trong m t ñ ng búp sóng c a chúng chúc xu ng m t ñ t Trong m t s trư ng h p ô phân ño n có th ñư c t o ra t phát x c a nhi u hơn ba anten Trong th c t m u ô có th r t ña d ng tùy vào ñ a hình c n ph sóng Tuy nhiên các m u ô như trên hình 1.12 thư ng ñư c s d ng ñ thi t k cho sơ ñ ph sóng chu n 1.6.6 T ng k t chương Chương này trư c h t xét t ng quan v m ng 3G WCDMA UMTS, các khái ni m v 3G và. .. các mi n chuy n m ch kênh trong R3 và R4 ði u này cho phép chuy n ñ i d n d n t các phiên b n R3 và R4 sang R5 M t s các cu c g i tho i có th v n s d ng mi n CS m t s các d ch v khác ch ng h n video có th ñư c th c hi n qua R5 IMS C u hình lai ghép ñư c th hi n trên hình 1.8 Hình 1.8 Chuy n ñ i d n t R4 sang R5 17 1.6 C u hình ñ a lý c a h th ng thông tin di ñ ng 3G Do tính ch t di ñ ng c a thuê bao... m t bit) c a lu ng s c n phát Hình 2.3 minh h a quá trình tr i ph trong ñó Tb=15Tc hay Rc=15Rb Hình 2.3a cho th y sơ ñ ñơn gi n c a b tr i ph DSSS trong ñó lu ng s c n truy n x có t c ñ Rb ñư c nhân v i m t mã tr i ph c t c ñ Rc ñ ñư c lu ng ñ u ra y có t c ñ Rc l n hơn nhi u so v i t c ñ Rb c a lu ng vào Các hình 2.3b và 2.3c bi u th quá trình tr i ph trong mi n th i gian và mi n t n s T i phía thu... tr n chuy n m ch n m trong MGW ñư c MSC Server ñi u khi n và có th ñ t xa MSC Server Hình 1.6 Ki n trúc m ng phân b c a phát hành 3GPP R4 Báo hi u ñi u khi n các cu c g i chuy n m ch kênh ñư c th c hi n gi a RNC và MSC Server ðư ng truy n cho các cu c g i chuy n m ch kênh ñư c th c hi n gi a RNC và MGW Thông thư ng MGW nh n các cu c g i t RNC và ñ nh tuy n 14 các cu c g i này ñ n nơi nh n trên các ñư... i cùng Có th coi ki n trúc này là s h i t toàn di n c a ti ng và s li u Hình 1.7 Ki n trúc m ng 3GPP R5 và R6 ði m m i c a R5 và R6 là nó ñưa ra m t mi n m i ñư c g i là phân h ña phương ti n IP (IMS: IP Multimedia Subsystem) ðây là m t mi n m ng IP ñư c thi t k ñ h tr các d ch v ña phương ti n th i gian th c IP T hình 1.7 ta th y ti ng và s li u không c n các giao di n cách bi t; ch có m t giao di . thông thế giới) . Chuẩn 3G cho phép truyền không dây dữ liệu thoại và phi thoại (gửi email, hình ảnh, video ). ðối với người sử dụng thông thường, dịch vụ nổi bật dễ nhận thấy của 3G là sử dụng. 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 ñiều kiện cho người sử dụng mua thiết bị của UMTS mạng 3G WCDMA UMTS, các khái niệm về 3G và các kiến trúc của hệ thống thông tin di ñộng 3G. Các phát hành ñánh dấu các mốc quan trọng phát triển mạng 3G WCDMA UMTS ñược xét: R3, R4, R5 và R6.