3g wcdma viettel
Post on 02-Jan-2016
95 Views
Preview:
TRANSCRIPT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Lời nói đầu
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 1 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
LỜI NÓI ĐẦU
Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống xã hội, trong xã hội
hiện đại ngày nay đòi hỏi thông tin cần trao đổi về mọi lĩnh vực phải đảm bảo các yếu tố
như tốc độ nhanh chóng, tiện lợi và độ chính xác cao. Với nhu cầu như vậy, ngày nay
thông tin di động đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh và mang
lại nhiều lợi nhuận nhất cho các nhà khai thác. Sự phát triển của thị trường viễn thông di
động đã thúc đẩy mạnh mẽ việc nghiên cứu và triển khai các hệ thống thông tin di động
mới trong tương lai. Hệ thống di động thế hệ hai, với GSM là những ví dụ điển hình đã
phát triển mạnh mẽ ở nhiều quốc gia. Tuy nhiên, thị trường viễn thông càng mở rộng càng
thể hiện rõ những hạn chế về dung lượng và băng thông của các hệ thống thông tin di động
thế hệ hai. Sự ra đời của hệ thống di động thế hệ ba (3G) là một tất yếu, theo hướng cung
cấp các dịch vụ đa phương tiện nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng của
người sử dụng.
Trong đề tài của mình, em xin giới thiệu về hệ thống thông tin di động thế hệ ba với
công nghệ WCDMA. Công nghệ WCDMA là công nghệ CDMA băng rộng đa truy nhập
phân chia theo maõ. Trong đồ án “Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G công nghệ
WCDMA & triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel” của mình em trình bày một cái
nhìn tổng quan về mạng 3G sử dụng công nghệ WCDMA và tiển khai tại mạng 3G tại
Viettel, cụ thể gồm có 4 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G công nghệ WCDMA.
Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA.
Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mạng 3G WCDMA.
Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel.
Trong đề tài của mình, em đã cố gắng trình bày thật cô đọng những vấn đề về công
nghệ WCDMA. Tuy nhiên, do kiến thức cũng như tài liệu có hạn nên không thể tránh khỏi
những sai sót, cũng như còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết thỏa đáng. Em rất mong
nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo, sự góp ý và phê bình của các bạn.
Trong thời gian hoàn thành đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy Th.S
Võ Trường Sơn, sự chỉ bảo ân cần của các thầy cô giáo trong khoa Điện – Điện tử. Em xin
chân thành cảm ơn!
TP.Hồ Chí Minh tháng 05/2010 Sinh viên
Nguyễn Văn Sáu
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục lục
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 2 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................................... 1
MỤC LỤC ............................................................................................................................. 2
DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT ....................................................................... 5
DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ ......................................................................... 10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G ..................... 13
1.1. Giới thiệu chung ................................................................................................... 13
1.1.1. Mở đầu ...................................................................................................... 13
1.1.2. Giới thiệu về công nghệ 3G ...................................................................... 14
1.2. Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động 3G WCDMA ......................... 15
1.2.1. Lịch trình nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ ba. .... 15
1.2.2. Sơ lược quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động đến thế hệ 3 16
1.3. Cơ sở xây dựng hệ thống 3G WCDMA ............................................................... 17
1.3.1 Các tiêu chuẩn ............................................................................................ 17
1.3.2 Các phiên bản của 3G WCDMA ............................................................... 18
1.4. Lộ trình phát triển hệ thống thông tin di động từ 3G lên 4G ............................... 19
1.4.1. Giới thiệu về hệ thống thông tin di động 4G. ........................................... 19
1.4.2. Mô hình mạng 4G. .................................................................................... 19
1.4.3. Các yêu cầu đối với mạng 4G ................................................................... 21
1.4.4. Lộ trình phát triển lên 4G .......................................................................... 24
CHƯƠNG 2:CẤU TRÚC MẠNG WCDMA ...................................................................... 25
2.1. Kiến trúc tổng quát ............................................................................................... 25
2.1.1. Kiến trúc chung mạng 3G WCDMA ........................................................ 25
2.1.2. Cấu hình địa lý của mạng 3G WCDMA ................................................... 29
2.1.3. Các giao diện mở cơ bản của UMTS: ....................................................... 32
2.2. Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN ....................................................................... 33
2.2.1. Trạm gốc (Node B) ................................................................................... 33
2.2.2. Khối điều khiển mạng vô tuyến RNC ....................................................... 34
2.3. Mạng trục .............................................................................................................. 34
2.3.1. Trung tâm chuyển mạch di động MSC ..................................................... 34
2.3.2. MSC cổng (GMSC) .................................................................................. 34
2.3.3. Nốt hỗ trợ phục vụ GPRS (SGSN) ........................................................... 34
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục lục
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 3 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
2.3.4. Nốt hỗ trợ cổng GPRS (GGSN) ................................................................ 34
2.3.5. Bộ đang ký định vị thường trú HLR ......................................................... 34
2.3.6. Bộ đăng ký định vị tạm trú VLR .............................................................. 35
2.3.7. Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR ........................................................... 35
2.3.8. Trung tâm nhận thực AuC ........................................................................ 35
2.3.9. Mạng trục IP .............................................................................................. 35
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT CỦA MẠNG 3G WCDMA ..................................................... 36
3.1. Các kỹ thuật cơ bản trong mạng 3G WCDMA .................................................... 36
3.1.1. Kỹ thuật trải phổ và đa truy nhập theo mã ................................................ 36
3.1.2. Giao diện vô tuyến của 3G WCDMA ....................................................... 39
3.1.3. Truy nhập gói tốc độ cao (HSPA) ............................................................. 52
3.2. Thiết lập cuộc gọi của 3G WCDMA .................................................................... 58
3.3. Chuyển giao của 3G WCDMA ............................................................................. 60
3.3.1. Khái quát về chuyển giao trong các hệ thống thông tin di động. ............. 60
3.3.2. Chuyển giao trong cùng tần số. ................................................................. 64
3.3.3. Chuyển giao giữa các hệ thống WCDMA và GSM. ................................. 78
3.3.4. Chuyển giao giữa các tần số trong WCDMA. .......................................... 80
3.4. Điều khiển công suất của mạng 3G WCDMA ..................................................... 81
3.4.1. Điều khiển công suất vòng kín đường lên ................................................ 82
3.4.2. Điều khiển công suất vòng kín đường xuống ........................................... 83
3.5. Dịch vụ và chất lượng dịch vụ mạng 3G WCDMA ............................................. 84
3.5.1. Phân loại dịch vụ ....................................................................................... 85
3.5.2. Các dịch vụ cơ sở ...................................................................................... 85
3.5.3. Các dịch vụ mạng UMTS.......................................................................... 88
3.5.4. Chất lượng dịch vụ (QoS) của UMTS ...................................................... 89
CHƯƠNG 4: TRIỂN KHAI MẠNG 3G WCDMA CỦA VIETTEL ................................. 90
4.1. Giới thiệu sơ lược về hệ thống GSM của Viettel ................................................. 90
4.2. Triển khai 3G của Viettel. .................................................................................... 95
4.2.1. Sự dịch chuyển từ GSM sang 3G. ............................................................. 95
4.2.2. Node B của Viettel. ................................................................................... 97
4.2.3. Một số dịch vụ 3G Viettel cung cấp. ........................................................ 99
KẾT LUẬN........................................................................................................................ 102
HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................. 102
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục lục
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 4 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................... 103
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT ................................................................ 104
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 105
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thuật ngữ và viết tắt
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 5 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT
Ký hiệu Tiếng Anh Giải thích
1G First Generation Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 1
2G Second Generation Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2
3G Third Generation Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3
3GPP Third Generation
Partnership Project
Dự án hợp tác thông tin di động thế hệ thứ 3
A
APICH Auxilialy Pilot Channel Kênh hoa tiêu phụ
ATM Asynchronous Tranfer Mode Kiểu truyền dẫn bất đồng bộ
AuC Authentication Centre Trung tâm nhận thực
B
BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá
BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá
BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi Bit
BMC Broadcast/Multicast Control Điều khiển quảng bá
BS Base Station Trạm gốc
BSS Base Station System Phân hệ trạm gốc
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát vô tuyến
C
CCCH Common Cotrol Channel Kênh điều khiển chung
CCPCH Common Control Physical
Channel
Kênh vật lý điều khiển chung
CLPC Closed Loop Power Control Điều khiển công suất vòng kín
CM Communication Managerment Quản lý thông tin
CN Core Network Mạng lõi
COMC Communication Control Điều khiển thông tin
CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung
CS
CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung
CRNC Controlling Radio Network Bộ điều khiển mạng truy nhập vô tuyến
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thuật ngữ và viết tắt
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 6 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Controller
CTCH Common Traffic Channel Kênh lưu lượng chung
D
DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng
DCH Dedicated Channel Kênh dành riêng
DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý dành riêng đường xuống
DPCCH Dedicated Phy Control Chanel Kênh vật lý điều khiển dành riêng
DPDCH Dedicated Phy Data Channel Kênh vật lý dữ liệu dành riêng
DRNC Drift Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng dành riêng
E
EACH Enhanced Access Channel Kênh truy nhập tăng cường
EDGE Enhanced Data Rate For Tốc độ Bit tăng cường cho hệ thống
GSM Evolution GSM
EGPRS Enhanced GPRS GPRS mở rộng
EIR Equipment Identity Centre Trung tâm nhận thực thiết bị
F
FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống
FBI Feedback Information Thông tin phản hồi
FCCH Frequency Correction Chanel Kênh hiệu chỉnh tần số
FCH Fundamental Channel Kênh cơ sở
FDD Frequency Division Duplex Đa truy nhập phân chia theo tần số
FER Frame Error Rate Tỷ lệ lỗi khung
G
GGSN Gateway GPRS Support Mode Nút hổ trợ cổng GPRS GMSC Gateway MSC MSC cổng
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung
GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu
GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động toàn cầu
Communications
H
HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thướng trú
HSCSD Hight Speed Circuit Switched Chuyển mạch kênh dữ liệu tốc độ cao
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thuật ngữ và viết tắt
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 7 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Data
I
ID Identifier Nhận dạng
IETF Internet Enginer Task Group Nhóm kỹ sư đặc trách về Internet
IMT-2000 International Mobile Tiêu chuẩn viễn thông di động quốc tế
Communication 2000 2000
ITU International Hiệp hội viễn thông quốc tế
Telecommunication Union
ISDN Intergated Services Digital Ne Mạng số liệu đa dịch vụ
L
L1 Radio Physical Layer Lớp vật lý
L2 Radio Data Link Layer Lớp liên kết dữ liệu
L3 Radio Network Layer Lớp mạng
M
MAC Medium Access Control Truy nhập môi trường vật lý
MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động
ME Mobile Equipment Thiết bị di động
MEHO Mobile Evaluated Handover Chuyển giao quyết định bởi máy
MGW Media Gateway Cổng phương tiện
MM Mobility Management Quản lý di động
MS Mobile Station Trạm di động
MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động
MTP Message Transfer Part Phần chuyển giao bản tin
MTP3 Message Transfer Part Level3 Lớp 3 phần chuyển giao bản tin
MUD Multi-User Detection Phát hiện nhiều người sử dụng
N
NBAP Node B Application Part Phần ứng dụng nút B
NEHO Network Evaluated Handover Chuyển giao quyết định bởi mạng
NMS Network Management System Phân hệ quản lý mạng
O
O&M Operation and Management Khai thác và bảo dưỡng
OCCCH ODMA Common Control Kênh điều khiển chung cho ODMA
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thuật ngữ và viết tắt
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 8 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Channel
ODCCH ODMA Dedicated Control Kênh điều khiển riêng cho ODMA
Channel
ODMA Opportunity Driven Multiple Đa truy nhập theo cơ hội
Access
ODTCH ODMA Dedicated Traffic Kênh lưu lượng dành riêng cho ODMA
Channel
OLPC Open Loop Power Control Điều khiển công suất vòng hở
P
PC Power Control Điều khiển công suất
PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi
PCH Paging Channel Kênh tìm gọi
PCPCH Physical Common Packet Kênh gói chung vật lý
PDCP Packet Data Covergence Pro Giao thức hội tụ gói số liệu
PDSCH Physical Downlink Shared Kênh chia xẻ đường xuống vật lý
Channel
PDU Packet Data Unit Đơn vị số liệu gói
PICH Page Indicator Channel Kênh chỉ thị tìm gọi
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng
PPP Point to Point Protocal Thủ tục điểm - điểm
PRACH Physical Random Access Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý
Channel
PS Packet Switched Chuyển mạch gói
PSTN Public Switched Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch công
Network cộng
Q
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
R
RAB Radio Access Bearer Kênh mang truy nhập vô tuyến
RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên
RANAP Radio Access Network App.P Phần ứng dụng của mạng truy nhập
RB Radio Bearer Kênh mang vô tuyến
RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thuật ngữ và viết tắt
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 9 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến
RNS Radio Network Subsystem Phân hệ mạng vô tuyến
RNSAP Ra.Net.Sub.App.Part Phần ứng dụng phân hệ mạng vô tuyến
RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến
RRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyến
S
SCCH Synchronous Control Channel Kênh đồng bộ
SCH Synchronous Channel Kênh bổ sung
SDU Service Data Unit Đơn vị số liệu dịch vụ
SGSN Serving GPRS Support Mode Nút phục vụ GPRS
SHCCH Shared Channel Control Kênh điều khiển phân chia
SIR Signal to Interference Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
SM Short Message Bản tin ngắn
SRNC Serving RNC RNC phục vụ
SSCF Service Specific Chức năng phối hợp dịch vụ đặc thù
Co-ordination Function
T
TDD Time Division Duplex Đa truy nhập phân chia theo thời gian
TFCI Transport Format Bộ chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền
Combination Indicator dẫn
TPC Transmit Power Command Lệnh điều khiển công suất
U
UE User Equipment Thiết bị người dùng
UL Uplink Đường lên
UMTS Universal Mobile Hệ thống viễn thông di động toàn cầu
Telecommunication System
UTRAN Universal Terrestrial Radio Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn
Access Network cầu
V
VLR Vistor Location Registor Thanh ghi định vị tạm trú
W
WCDMA Wideband Code Division Đa truy nhập theo mã băng rộng
Multiple Access
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng biểu và hình vẽ
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 10 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Thí dụ bộ tám mã trực giao ................................................................................. 37
Bảng 3.2. Thí dụ nhân hai mã giống nhau trong bảng 1 được một .................................... 38
Bảng 3.3. Thí dụ nhân hai mã khác nhau trong bảng 1 được một mã mới trong tập 8 mã 38
Bảng 3.4. Các thông số lớp vật lý W-CDMA ....................................................................... 42
Bảng 3.5: Phân bổ băng tần trên toàn cầu. ......................................................................... 43
Bảng 3.6. Cấp phát tần số 3G tại Việt Nam ....................................................................... 44
Bảng 3.7: Chuyển đổi giữa các kênh truyền tải và các kênh vật lý ..................................... 50
Bảng 3.8: Các thông số tốc độ đỉnh R6 HSPA .................................................................... 52
Bảng 3.9: Phân loại các dịch vụ .......................................................................................... 85
Bảng 3.10: Tổng kết các loại QoS ....................................................................................... 89
HÌNH VẼ
Hình 1.1: Lịch trình nghiên cứu và đưa mạng WCDMA vào khai thác .............................. 15
Hình 1.2: Tổng kết quá trình phát triển của thông tin di động thế hệ 1 đến thế hệ 3 ......... 16
Hình 1.3: Mô hình cấu trúc mạng 4G ................................................................................. 20
Hình 1.4: Sự kết hợp các mạng khác nhau .......................................................................... 21
Hình 1.5: Người dùng ở các mạng khác nhau có thể truy nhập vào hệ thống ................... 22
Hình 1.6: Tính di động của mạng ....................................................................................... 23
Hình 1.7. Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G ............................... 24
Hình 2.1: Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS ....................... 25
Hình 2.2: Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS). ............................................ 27
Hình 2.3: Đóng bao và tháo bao cho gói IP trong quá trình truyền tunnel ........................ 28
Hình 2.4: Thiết lập kết nối tunnel trong chuyển mạch tunnel ............................................. 29
Hình 2.5: Phân chia mạng thành các vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN .................... 30
Hình 2.6: Phân chia vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN thành LA và RA .................... 30
Hình 2.7: Phân chia LA và RA ............................................................................................ 31
Hình 2.8: Các kiểu mẫu ô .................................................................................................... 31
Hình 2.9: Các khái niệm phân chia vùng địa lý trong 3G WCDMA UMTS. ...................... 32
Hình 2.10: Kiến trúc UTRAN .............................................................................................. 33
Hình 3.1. Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) .......................................................................... 37
Hình 3.2. Quá trình giải trải phổ và lọc tín hiệu của người sử dụng k từ K tín hiệu. ......... 39
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng biểu và hình vẽ
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 11 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Hình 3.3. Kiến trúc giao thức vô tuyến cho UTRA FDD. .................................................... 41
Hình 3.4: Cấp phát băng tần WCDMA/FDD ...................................................................... 44
Hình 3.5. Chuyển đổi giữa các LoCH và TrCH trên đường lên và đường xuống .............. 47
Hình 3.6. Tổng kết các kiểu kênh vật lý ............................................................................... 47
Hình 3.7: Ghép các kênh truyền tải lên kênh vật lý ............................................................ 50
Hình 3.8. Cấu trúc kênh vật lý riêng cho đường lên và đường xuống ................................ 51
Hình 3.9: Tốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện (trường hợp HSDPA) ................... 53
Hình 3.10. Cấu trúc thời gian-mã của HS-DSCH ............................................................... 54
Hình 3.11. Kiến trúc HSDPA ............................................................................................... 55
Hình 3.12. Cấu trúc kênh HSDPA kết hợp WCDMA .......................................................... 55
Hình 3.13: Thủ tục thiết lập cuộc gọi ở W-CDMA UMTS. ................................................. 58
Hình 3.14: Các kiểu chuyển giao khác nhau ...................................................................... 62
Hình 3.15: Các thủ tục chuyển giao .................................................................................... 63
Hình 3.16: Sự so sánh giữa chuyển giao cứng và chuyển giao mềm .................................. 65
Hình 3.17: Nguyên lý của chuyển giao mềm ...................................................................... 67
Hình 3.18: Thuật toán chuyển giao mềm IS-95A ................................................................ 67
Hình 3.19: Thuật toán chuyển giao mềm trong WCDMA .................................................. 68
Hình 3.20: Sự suy giảm nhiễu do có chuyển giao mềm trong UL ....................................... 70
Hình 3.21 Thủ tục đo đạc chuyển giao trong cùng tần số. .................................................. 71
Hình 3.22: Mô hình đo đạc chuyển giao trong cùng tần số. ............................................... 72
Hình 3.23: Sơ đồ lọc và báo cáo đo đạc chuyển giao mềm. ............................................... 73
Hình 3.24: Độ lợi chuyển giao mềm của công suất phát đường lên(giá trị dương = độ lợi,
giá trị âm = suy hao) ........................................................................................................... 74
Hình 3.25: Độ lợi chuyển giao mềm trong công suất phát đường xuống (Giá trị dương =độ
lợi, âm =suy hao) ................................................................................................................. 75
Hình 3.26: Tổng phí chuyển giao mềm ................................................................................ 76
Hình 3.27: Tổng phí chuyển giao mềm và thông số Window_add cho lưới cell 6 cạnh 3
79sector site, với hai bán kính khác nhau. .......................................................................... 77
Hình 3.28: Chuyển giao giữa các hệ thống GSM và WCDMA .......................................... 79
Hình 3.29: Thủ tục chuyển giao giữa các hệ thống. ............................................................ 79
Hình 3.30: Nhu cầu chuyển giao giữa các tần số sóng mang WCDMA ............................. 81
Hình 3.31: Thủ tục chuyển giao giữa các tần số. ................................................................ 81
Hình 3.32: Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín đường lên ......................................... 82
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng biểu và hình vẽ
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 12 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Hình 3.33: Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín đường xuống .................................... 83
Hình 3.34: Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba. ......... 84
Hình 3.35: Cấu trúc của dịch vụ mạng UMTS. ................................................................... 88
Hình 4.1: Sơ đồ cấu trúc mạng di động Viettel hiện tại ..................................................... 90
Hình 4.2: Sơ đồ cấu trúc tổng thể mạng di động Viettel hiện tại ........................................ 91
Hình 4.3: Mạng 3G UMTS kế thừa mạng lõi 2G ................................................................ 96
Hình 4.4: Sự phát triển liền mạch ....................................................................................... 96
Hình 4.5: Kiến trúc Node B ................................................................................................. 97
Hình 4.6: Cấu trúc logic của BTS 3900 .............................................................................. 98
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 13 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Chương 1:
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G
CÔNG NGHỆ WCDMA
1.1. Giới thiệu chung
1.1.1. Mở đầu
Sự phát triển nhanh chóng của dịch vụ số liệu đã đặt ra các yêu cầu mới đối với
công nghệ viễn thông di động. Thông tin di động thế hệ 2 mặc dù sử dụng công nghệ số
nhưng là hệ thống băng hẹp và được xây dựng trên cơ chế chuyển mạch kênh nên không
thể đáp ứng được dịch vụ mới này. 3G (third-generation) công nghệ truyền thông thế hệ
thứ ba là giai đoạn mới nhất trong sự phát triển của ngành viễn thông di động. Nếu 1G (the
first gerneration) của điện thoại di động là những thiết bị analog, chỉ có khả năng truyền
thoại. 2G (the second generation) của điện thoại di động gồm cả hai công năng truyền
thoại và dữ liệu giới hạn dựa trên kỹ thuật số. Trong bối cảnh đó ITU đã đưa ra đề án tiêu
chuẩn hóa hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 với tên gọi IMT – 2000. IMT – 2000 đã
mở rộng đáng kể khả năng cung cấp dịch vụ và cho phép sử dụng nhiều phương tiện
thông tin. Mục đích của IMT – 2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng cũng đồng thời
đảm bảo sự phát triển liên tục của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) vào
những năm 2000. 3G mang lại cho người dùng các dịch vụ giá trị gia tăng cao cấp, giúp
chúng ta thực hiện truyền thông thoại và dữ liệu (như e-mail và tin nhắn dạng văn bản),
download âm thanh và hình ảnh với băng tần cao. Các ứng dụng 3G thông dụng gồm hội
nghị video di động; chụp và gửi ảnh kỹ thuật số nhờ điện thoại máy ảnh; gửi và nhận e-
mail và file đính kèm dung lượng lớn; tải tệp tin video và MP3; thay cho modem để kết nối
đến máy tính xách tay hay PDA và nhắn tin dạng chữ với chất lượng cao…
HSDPA (High Speech Downlink Packet Access: truy nhập gói đường xuống tốc độ
cao) là một mở rộng của các hệ thống 3G WCDMA UMTS đã có thể cung cấp tốc độ lên
đến 10 Mbps trên đường xuống. HSDPA là một chuẩn tăng cường của 3GPP-3G nhằm
tăng dung lượng đường xuống bằng cách thay thế điều chế QPSK trong 3G UMTS bằng
16QAM trong HSDPA. HSDPA hoạt động trên cơ sở kết hợp ghép kênh theo thời gian
(TDM) với ghép kênh theo mã và sử dụng thích ứng đường truyền. Nó cũng đưa ra một
kênh điều khiển riêng để đảm bảo tốc độ truyền dẫn số liệu. Các kỹ thuật tương tự cũng
được áp dụng cho đường lên trong chuẩn HSUPA (High Speech Uplink Packet Access).
Hai công nghệ truy nhập HSDPA và HSUPA được gọi chung là HSPA (High Speed
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 14 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Packet Data). Để làm cho công nghệ 3GPP UTRA/UTRAN mang tính cạnh tranh hơn nữa
(chủ yếu là để cạnh tranh với các công nghệ mới của 3GPP2 và WiMAX), 3GPP quyết
định phát triển E-UTRA và EUTRAN (E: Elvolved ký hiệu cho phát triển) còn được gọi là
siêu 3G (Super-3G) hay LTE (Long Term Evolution) mà thực chất là giai đoạn đầu 4G.
Công việc phát triển sẽ tiến hành trong 10 năm và sau đó như là sự phát triển dài hạn của
công nghệ truy nhập vô tuyến 3GPP. Trong giai đoạn này tốc độ số liệu đạt được 30 đến
100Mbps với băng thông 20MHz. Tiếp sau LTE, IMT-Adv (IMT tiên tiến) sẽ được phát
triển, đây sẽ là thời kỳ phát triển của 4G với tốc độ từ 100 đến 1000 Mbps và băng thông
100MHz.
Hiện nay tại Việt Nam, băng tần I dành cho WCDMA đã được chia là bốn khe và
được cấp phát cho bốn nhà khai thác: Viettel, VMS, GPC, EVN+HT.
1.1.2. Giới thiệu về công nghệ 3G
3G là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3. Mặc dù các
hệ thống thông tin di động thử nghiệm đầu tiên được sử dụng vào những năm 1930-1940
trong các sở cảnh sát Hoa Kỳ nhưng các hệ thống điện thoại di động thương mại thực sự
chỉ ra đời vào khoảng cuối những năm 1970 đầu những năm 1980. Các hệ thống điện thoại
thế hệ đầu sử dụng công nghệ tương tự và người ta gọi các hệ thống điện thoại kể trên là
các hệ thống 1G.
Khi số lượng các thuê bao trong mạng tăng lên, người ta thấy cần phải có biện pháp
nâng cao dung lượng của mạng, chất lượng các cuộc đàm thoại cũng như cung cấp thêm
một số dịch vụ bổ sung cho mạng. Để giải quyết vấn đề này người ta đã nghĩ đến việc số
hóa các hệ thống điện thoại di động, và điều này dẫn tới sự ra đời của các hệ thống điện
thoại di động thế hệ 2. Ngày nay thông tin di động là ngành công nghiệp viễn thông phát
triển nhanh nhất với con số thuê bao hơn 3,6 tỷ thuê bao với 500 triệu thuê bao 3G. Khởi
nguồn từ dịch vụ thoại đắt tiền cho một số ít người đi xe, đến nay với sự ứng dụng ngày
càng rộng rãi các thiết bị thông tin di động thế hệ ba, thông tin di động có thể cung cấp
nhiều loại hình dịch vụ đòi hỏi tốc độ số liệu cao cho người sử dụng kể cả các chức năng
camera, MP3 và PDA. Với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao ngày càng trở nên phổ biến này,
nhu cầu 3G cũng như phát triển nó lên 4G ngày càng trở nên cấp thiết. ITU đã đưa ra đề án
tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin di động thế hệ ba với tên gọi IMT-2000 để đạt được các
mục tiêu chính sau đây:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 15 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
- Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo các dịch vụ băng rộng như truy nhập internet
nhanh hoặc các ứng dụng đa phương tiện, do yêu cầu ngày càng tăng về các dịch
vụ này.
- Linh hoạt 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 tầm phủ của các hệ
thống thông tin di động.
- Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để đảm bảo sự phát triển
liên tục của thông tin di động .
Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba IMT-2000 đã được đề
xuất, trong đó hai hệ thống WCDMA UMTS và cdma-2000 đã được ITU chấp thuận và đã
được đưa vào hoạt động. Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA điều này cho
phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin động
thế hệ ba.
1.2. Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động 3G WCDMA
1.2.1. Lịch trình nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ ba.
Công trình nghiên cứu của các nước Châu Âu cho WCDMA đã bắt đầu từ các đề án
CDMT (Code Division Multiple Testbed: Phòng thí nghiệm đa truy nhập theo mã) và
FRAMES (Future Radio Multiple Access Scheme: Sơ đồ đa truy nhập vô tuyến tương lai)
từ đầu thập niên 90. Các dự án này cũng tiến hành thực nghiệm các hệ thống WCDMA để
đánh giá chất lượng đường truyền. Công tác tiêu chuẩn hoá chi tiết được thực hiện ở
3GPP. Lịch trình triển khai WCDMA được thể hiện ở hình 1.1.
Hình 1.1: Lịch trình nghiên cứu và đưa mạng WCDMA vào khai thác
Ở Châu Âu và Châu Á, hệ thống WCDMA được đưa ra khai thác vào đầu năm 2002
Lịch trình nghiên cứu phát triển của cdma 2000/3GPP2 chia thành 2 giai đoạn:
Kết thúc quá trình IMT - 2000
Phát hành 3GPP 99-12/99
Thử mạng Nhật Bản Châu Âu, Châu Á
3GPP phát hành tiếp
1998 1999 2000 2001 2002
Mạng
Tiêu Chuẩn
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 16 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Giai đoạn 1: (1997 – 1999)
Nghiên cứu phát triển mẫu đầu tiên của hệ thống;
Năm 1997: Xây dựng tiêu chuẩn, xây dụng cấu trúc mẫu đầu tiên hệ thống và
thiết kế các phương tiện thử nghiệm chung.
Năm 1998: Tiếp tục xây dựng mẫu thử đầu tiên của hệ thống và các phương tiện
thử nghiệm chung;
Năm 1999: Kiểm tra kết nối cho mô hình đầu tiên của hệ thống.
Giai đoạn 2: (2000 -2002)
Phát triển hệ thống với mục tiêu thương mại ở các nhà sản xuất hàng đầu ;
Năm 2002: Bắt đầu dịch vụ thương mại.
1.2.2. Sơ lược quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động đến thế hệ ba
Trong phần này ta tổng kết nền tảng công nghệ chính của thông tin di động từ thế
hệ một đến thế hệ ba và quá trình phát triển của các nền tảng này đến nền tảng của thế hệ
ba. Để tiến tới thế hệ ba có thể thế hệ hai phải trải qua một giai đoạn trung gian, giai đoạn
này gọi là thế hệ 2,5.
Hình 1.2: Tổng kết quá trình phát triển của thông tin di động thế hệ 1 đến thế hệ 3
IS-95
(J-STD-008)
IS-136 (1900)
GSM (1900)
GSM (1800)
GSM (900)
IS-136 TDMA (800)
IS-95 CDMA (800)
IDEN (800)
AMPS
NMT (900)
TACS
SMR
GPRS
GPRS
EDGE
CDMA 2000 1x
CDMA 2000 Mx
WCDMA
1G 2G 2.5G 3G
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 17 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
1.3. Cơ sở xây dựng hệ thống 3G WCDMA
1.3.1 Các tiêu chuẩn
IMT-2000 cung cấp hạ tầng kỹ thuật cho các dịch vụ gia tăng và các ứng dụng trên
một chuẩn duy nhất cho mạng thông tin di động.
- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau: Đuờng lên: 1885 – 2025 MHz;
đường xuống: 2110 -2200 MHz. IMT-2000 hỗ trợ tốc độ đường truyền cao hơn: tốc độ tối
thiểu là 2Mbps cho người dùng văn phòng hoặc đi bộ; 348Kbps khi di chuyển trên xe.
Trong khi đó, hệ thống viễn thông 2G chỉ có tốc độ từ 9,6Kbps tới 28,8Kbps.
- 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,
Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông từ cố định, di động, thoại, dữ liệu,
Internet đến các dịch vụ đa phương tiện.
- Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:
Các phương tiện tại nhà ảo trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và
chuyển mạng toàn cầu,
Đảm bảo chuyển mạng quốc tế cho phép người dùng có thể di chuyển đến
bất kỳ quốc gia nào cũng có thể sử dụng một số điện thoại duy nhất,
Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển
mạch kênh và số liệu chuyển mạch gói.
- Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.
Môi trường hoạt động của IMT – 2000 được chia thành 4 vùng với tốc độ bit R như sau:
Vùng 1: Trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2 Mbit/s
Vùng 2: thành phố, ô macrô, R b ≤ 384 kbit/s
Vùng 3: ngoại ô, ô macrô, Rb ≤ 144 kbit/s
Vùng 4: toàn cầu, Rb = 9,6 kbit/s.
IMT-2000 có những đặc điểm chính như sau:
1.3.1.1. Tính linh hoạt:
Với số lượng lớn các vụ sáp nhập và hợp nhất trong ngành công nghiệp điện thoại
di động và khả năng đưa dịch vụ ra thị trường ngoài nước, nhà khai thác không muốn phải
hỗ trợ giao diện và công nghệ khác. Điều này chắc chắn sẽ cản trở sự phát triển của 3G
trên toàn thế giới. IMT-2000 hỗ trợ vấn đề này, bằng cách cung cấp hệ thống có tính linh
hoạt cao, có khả năng hỗ trợ hàng loạt các dịch vụ và ứng dụng cao cấp. IMT-2000 hợp
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 18 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
nhất 5 kỹ thuật (IMT-DS, IMT-MC, TMT-TC, IMT-SC, IMT-FT) về giao tiếp sóng dựa
trên ba công nghệ truy nhập khác nhau (FDMA - Đa truy nhập phân chia theo tần số,
TDMA - Đa truy nhập phân chia theo thời gian và CDMA - Đa truy nhập phân chia theo
mã). Dịch vụ gia tăng trên toàn thế giới và phát triển ứng dụng trên tiêu chuẩn duy nhất
với 5 kỹ thuật và 3 công nghệ.
1.3.1.2. Tính kinh tế:
Sự hợp nhất giữa các ngành công nghiệp 3G là bước quan trọng quyết định gia tăng
số lượng người dùng và các nhà khai thác.
1.3.1.3. Tính tương thích:
Các dịch vụ trên IMT-2000 có khả năng tương thích với các hệ thống hiện có.
Chẳng hạn, mạng 2G chuẩn GSM sẽ tiếp tục tồn tại một thời gian nữa và khả năng tương
thích với các hệ thống này phải được đảm bảo hiệu quả và liền mạch qua các bước
chuyển.
1.3.1.4. Thiết kế theo modul:
Chiến lược của IMT-2000 là phải có khả năng mở rộng dễ dàng để phát triển số
lượng người dùng, vùng phủ sóng, dịch vụ mới với khoản đầu tư ban đầu thấp nhất.
1.3.2 Các phiên bản của 3G WCDMA
Khuyến nghị ITU-R M.1457 đưa ra 6 họ tiêu chuẩn công nghệ cho giao diện truy
nhập vô tuyến thành phần mặt đất của các hệ thống IMT-2000 (tên gọi mạng 3G của ITU),
bao gồm:
IMT-2000 CDMA Direct Spread,
IMT-2000 CDMA Multi-Carrier,
IMT-2000 CDMA TDD,
IMT-2000 TDMA Single-Carrier,
IMT-2000 FDMA/TDMA,
IMT-2000 OFDMA TDD WMAN (IP - OFDMA).
Mỗi tiêu chuẩn trong 6 tiêu chuẩn nêu trên đều được các công ty lớn và một số quốc
gia có nền công nghiệp điện tử, viễn thông phát triển ủng hộ và ra sức vận động. Các tiêu
chuẩn này cạnh tranh gay gắt với nhau trong việc chiếm lĩnh thị trường thông tin di động.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 19 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Mặc dù một số nước trên thế giới cấp phép băng tần 3G theo tiêu chí độc lập về
công nghệ (không gắn việc cấp băng tần với bất kỳ công nghệ nào) nhưng thực tế triển
khai ở nhiều nước cho thấy trong băng tần 1900-2200 MHz, công nghệ WCDMA/HSPA
vẫn là công nghệ chủ đạo, được đa số các nhà khai thác lựa chọn. Quy mô thị trường lớn
của công nghệ này cũng đảm bảo rằng nó sẽ được tiếp tục phát triển trong tương lai.
1.4. Lộ trình phát triển hệ thống thông tin di động từ 3G lên 4G
1.4.1. Giới thiệu về hệ thống thông tin di động 4G.
Việc nghiên cứu chuyển hướng sang các hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G) để
giải quyết các vấn đề tồn tại trong hệ thống di động thế hệ 3. Đó là việc cung cấp các loại
hình dịch vụ ngày càng đa dạng hơn, từ tín hiệu thoại chất lượng cao sang tín hiệu video
độ phân giải cao, các kênh vô tuyến có tốc độ dữ liệu cao. Khái niệm 4G được sử dụng
rộng rãi không chỉ có các hệ thống điện thoại tế bào mà còn bao gồm các kiểu hệ thống
viễn thông truy nhập vô tuyến băng thông rộng. Một trong số các thuật ngữ dùng để mô tả
4G là MAGIC: Mobile multimedia (Đa phương tiện di động), Anytime anywhere (Bất
cứ khi nào, bất cứ nơi đâu), Global mobility support (Hỗ trợ di động toàn cầu),
Integrated wireless solution (Giải pháp vô tuyến tích hợp) và Customized personal
service (Dịch vụ theo yêu cầu cá nhân). Như là một lời hứa cho tương lai, hệ thống 4G là
hệ thống truy nhập vô tuyến tế bào băng thông rộng, đã và đang là mối quan tâm lớn của
lĩnh vực thông tin di động. 4G không chỉ hỗ trợ cho các dịch vụ thông tin di động thế hệ
tiếp theo mà còn hỗ trợ cho cả các mạng vô tuyến cố định.
Chúng ta xem xét trên cơ sở cái nhìn tổng quan về các đặc trưng của 4G, cách tổ chức
và tích hợp hệ thống di động. Đặc trưng của 4G có thể cô đọng lại bằng từ “tích hợp”. Các
hệ thống 4G là một sự tích hợp gắn kết không tách rời của các thành phần thiết bị đầu cuối,
mạng lưới và các ứng dụng nhằm thoả mãn đòi hỏi không ngừng và ngày càng cao của
người sử dụng.
1.4.2. Mô hình mạng 4G.
Phạm vi của mạng 4G sẽ bao phủ toàn bộ từ các phần truyền dẫn vô tuyến, truyền dẫn
trong mạng lõi đến tận các ứng dụng trên thiết bị đầu cuối. Với yêu cầu một kiến trúc phân
lớp cho hệ thống, nhằm đảm bảo tính mở và tính thích ứng cho hệ thống, các thành phần
chức năng trong mạng sẽ được chuẩn hóa theo các chức năng chung và mỗi chức năng
chung này sẽ đại diện cho chức năng trong 1 lớp. Với yêu cầu trên, chúng ta phân chia cấu
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 20 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
trúc mạng trên cơ sở của 4 lớp chức năng, tương ứng với 4 phạm vi chức năng của các
thành phần trong hệ thống mạng.
Hình 1.3: Mô hình cấu trúc mạng 4G
Với mô hình trên, tính tích hợp hệ thống đã được giải quyết trên lớp truyền dẫn. Các
hệ thống sử dụng môi trường truyền vô tuyến được tích hợp chung vào mạng RAN. Với
mô hình này, các mạng truy nhập vô tuyến được tích hợp vào một môi trường chung, có
nghĩa thuê bao di động đầu cuối khi ở bất cứ môi trường truyền vô tuyến nào cũng đảm
bảo hoạt động trong mạng.
Tính tương tác giữa các lớp giúp cho mô hình có tính mở trong việc phát triển công
nghệ cũng như dịch vụ trong tương lai. Việc xử lý các công nghệ điều chế, mã hoá và truy
nhập trên các lớp tương tác cũng tạo ra tính thích nghi với các yêu cầu về dịch vụ, đảm bảo
đầy đủ các yêu cầu về tốc độ dịch vụ trong tương lai.
Chức năng mạng truy nhập vô tuyến:
- Có khả năng tích hợp giữa các thiết bị đầu cuối
- Đảm bảo tốc độ dịch vụ
Chức năng của mạng lõi:
- Kết nối các mạng khác nhau: mạng không dây và mạng có dây.
- Truyền tải traffic trên các tuyến từ nơi gửi đến đích an toàn.
- Định tuyến lưu lượng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 21 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
- Chuyển đổi dạng dữ liệu all IP
Chức năng điều khiển:
- Cung cấp nền tảng hạ tầng kết nối mạng dịch vụ
- Điều khiển hệ thống: Báo hiệu; Lưu lượng; Bảo mật (Security); Billing; Mobity và
Roaming.
Dịch vụ: Cung cấp dịch vụ sử dụng cho người dùng
1.4.3. Các yêu cầu đối với mạng 4G
Mạng 4G ra đời là cuộc cách mạng về tốc độ truyền dữ liệu, khả năng tương tác,
giao tiếp giữa các mạng khác nhau. Nó là sự kết hợp giữa các mạng khác nhau dựa trên
nền IP. Mục đích chính của mạng là cho phép người dùng có thể truy nhập và khai thác
các dịch vụ trong mạng với tốc độ cao, chất lượng tốt, an toàn, bảo mật. Vì vậy, để đáp
ứng được các nhu cầu và các dịch vụ đó, mạng 4G phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
1.4.3.1. Mạng 4G phải đáp ứng được yêu cầu tích hợp được các mạng khác như các
mạng di động thế hệ 2, thế hệ 3, thế hệ 3,5G,… và WLAN, WiMAX, và các mạng không
dây khác.
Mạng 4G có khả năng kết hợp với các mạng khác nhau dựa trên nền giao thức IP,
với tốc độ cao, nó cung cấp các dịch vụ đa dạng thời gian thực, các ứng dụng chất lượng
cao,… Đây là yếu tố rất quan trọng giúp cho một mạng, công nghệ mới đạt được thành
công. Với sự kết hợp này, người sử dụng có khả năng kết nối tới nhiều mạng, có thể sử
dụng nhiều dạng dịch vụ khác nhau như PSTN, ISDN, internet, WLAN, WiMAX, v.v…,
mà không cần quan tâm tới dạng thiết bị đang sử dụng cũng như việc họ đang ở đâu.
Hình 1.4: Sự kết hợp các mạng khác nhau
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 22 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
1.4.3.2. Mạng có tính mở
Xem xét các ứng dụng, dịch vụ mạng hiện nay, chúng ta thấy rằng các hệ thống
mạng hiện nay vẫn đang phát triển như là các hệ thống đóng. Trong mạng thế hệ hai, dịch
vụ cung cấp chỉ là những dịch vụ đơn giản như tin nhắn SMS, MMS,… Các mạng di động
thế hệ ba đã bắt đầu cung cấp một số ứng dụng, dịch vụ nhưng còn rất ít, chất lượng chưa
cao. Các nhà cung cấp dịch vụ cũng chỉ trong phạm vi là “third-party” trong mạng. Điều
này có thể được khắc phục trong mạng 4G. Cấu trúc mở của mạng 4G cho phép cài đặt các
thành phần mới với các giao diện mới giữa các cấu trúc khác nhau trên các lớp. Đây là
điều rất quan trọng, đặc biệt cho các dịch vụ tối ưu trong mạng di động với liên kết không
dây và các đặc tính di động. Mô hình được xây dựng ra phải có tính mở. Điều này giúp cho
hệ thống trở nên linh hoạt trong quá trình phát triển. Yêu cầu về mở rộng, nâng cấp hệ
thống hay thêm vào các ứng dụng, dịch vụ mới luôn là một đòi hỏi đối với các mạng viễn
thông hiện nay. Do đó mạng phải đảm bảo cho khả năng đáp ứng các nhu cầu này ngay từ
thời điểm hiện tại cho đến tương lai.
Hình 1.5: Người dùng ở các mạng khác nhau có thể truy nhập vào hệ thống
1.4.3.3. Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng đa phương tiện trên nền IP:
Để đảm bảo chất lượng dịch vụ, cần sự kết hợp chặt chẽ giữa các lớp truy nhập,
truyền tải và các dịch vụ Internet. Đặc biệt đối với các vấn đề về độ trễ mạng, băng thông
dịch vụ…v.v. Mạng 4G yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu cao, độ trễ nhỏ, dịch vụ thời gian
thực, chất lượng cao.
1.4.3.4. Đảm bảo tính an toàn, bảo mật thông tin
Đây là yêu cầu quan trọng hàng đầu của hệ thống. Hệ thống thông tin càng phát
triển, càng có nhiều người dùng ở các mạng khác nhau cùng truy nhập vào hệ thống thì
thông tin bí mật của người dùng càng không đảm bảo an toàn. Tính an toàn của hệ thống
Worldwide internet
PSTN Internet Gateway
Router Slice manager
Service adaptation
Wifi and indoor
evolution
“cenllular” slice
UniRAN (3G +)
Localization and
broadcast slice
“hot spot/ zone” slice
Wimax
4G coverageoutdoor
and indoor
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 23 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
được đánh giá qua khả năng bảo mật trong truyền thông, tính đúng đắn và riêng tư của các
dữ liệu người sử dụng cũng như khả năng quản lý, giám sát hệ thống. Bảo mật là yêu cầu
chung đối với tất cả các hệ thống viễn thông.
1.4.3.5. Mạng đảm bảo tính di động:
Một trong những vấn đề quan trọng của 4G đó là cách để truy nhập nhiều mạng di
động và không dây khác nhau. Có ba khả năng: Sử dụng thiết bị đa chế độ, vùng phủ đa
dịch vụ, hoặc sử dụng giao thức truy nhập chung.
Các thiết bị đa chế độ: Thiết bị đa chế độ có nhiều chế độ hoạt động khác nhau, ví dụ
như đa truy nhập phân chia theo mã, thông tin di động toàn cầu GSM, chế độ truy nhập vệ
tinh,… Do đó, khi thiết bị nằm ngoài vùng phủ của mạng mình thì nó vẫn có thể truy nhập
được vào hệ thống thông qua các mạng khác. Đối với loại thiết bị này thì vấn đề chất
lượng dịch vụ yêu cầu phải được xử lý tốt. Xem hình 1.6a
Vùng phủ đa dịch vụ: Trong kiến trúc này, người dùng truy nhập vào vùng phủ đa
dịch vụ gồm nhiều điểm truy nhập chung (UAP: Universal Access Point). Những UAP này
kích hoạt để chọn mạng dựa trên những cái có sẵn, đặc điểm chất lượng, và sự lựa chọn
thông thường của người dùng. Người dùng, thiết bị có thể chuyển dịch vụ khi di chuyển từ
UAP này sang UAP khác. Xem hình 1.6b.
Giao thức truy nhập chung: Trong trường hợp này các mạng không dây có thể hỗ trợ
một hoặc hai giao thức truy nhập chuẩn. Khi đó thiết bị có thể chuyển mạng có cùng giao
thức truy nhập khi không truy nhập được vào mạng của mình. Xem hình 1.6c
Hình 1.6: Tính di động của mạng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 24 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
1.4.3.6. Mạng phải đảm bảo về tốc độ:
Mạng mới ra đời phải có tốc độ truyền dữ liệu cao, đáp ứng được yêu cầu của người
sử dụng. Tốc độ truyền dữ liệu trong mạng mới có thể lên đến 100Mbps, và 160Mbps khi
sử dụng MIMO (Nhiều đầu vào - Nhiều đầu ra)
1.4.4. Lộ trình phát triển lên 4G
Hình 1.7. Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G
1G 2G
3G3G +
E3G
IMT –Advanced 4G
Wifi
Wimax
1985 1995 2000 2005 2010 2015
<10kbps <200kbps 300kbps-10Mbps <100Mbps 100Mbps-1Gbps
E3G: 3G tăng cường
Cao
Trung
bình
Thời gian
Tốc độ số liệu
Khả năng di động
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 25 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Chương 2:
CẤU TRÚC MẠNG WCDMA
2.1. Kiến trúc tổng quát
2.1.1. Kiến trúc chung mạng 3G WCDMA
Mạng thông tin di động 3G lúc đầu là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển mạch gói
(PS) và chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng. Các trung tâm chuyển mạch
gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM. Trên đường phát triển đến mạng toàn
IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế bằng chuyển mạch gói. Các dịch vụ kể cả số
liệu lẫn thời gian thực (như tiếng và video) cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một môi
trường IP bằng các chuyển mạch gói. Hình 2.1 dưới đây cho thấy thí dụ về một kiến trúc
tổng quát của thông tin di động 3G kết hợp cả CS và PS trong mạng lõi.
RAN: Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến
BTS: Base Transceiver Station: trạm thu phát gốc
BSC: Base Station Controller: bộ điều khiển trạm gốc
RNC: Rado Network Controller: bộ điều 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 điện thoại chuyển mạch công cộng
PLMN: Public Land Mobile Network: mang di động công cộng mặt đất
Hình 2.1: Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS
RAN Mạng báo hiệu
Thiết
bị
cổng
Thiết bị SMS
PSTN/PLMN
Internet
Intranet
Server
Chức năng dịch vụ CS
Chức năng dịch vụ PS
Chức năng dịch vụ CS
Chức năng dịch vụ PS
Nút kết hợp dịch vụ CS và dịch vụ PS
Thiết bị chuyển mạch nội hạt
Thiết bị chuyển mạch cổng
Thông tin vị trí
Điều khiển dịch vụ tiên tiến
Đầu cuối tiếng
BTS/ Nút B
BSC/ RNC
Đầu cuối số liệu
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 26 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Các miền chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói được thể hiện bằng một nhóm các
đơn vị chức năng logic: trong thực hiện thực tế các miền chức năng này được đặt vào các
thiết bị và các nút vật lý. Chẳng hạn có thể thực hiện chức năng chuyển mạch kênh
(MSC/GMSC) và chức năng chuyển mạch gói (SGSN/GGSN) trong một nút duy nhất để
được một hệ thống tích hợp cho phép chuyển mạch và truyền dẫn các kiểu phương tiện
khác nhau: từ lưu lượng tiếng đến lưu lượng số liệu dung lượng lớn.
3G UMTS có thể sử dụng hai kiểu RAN. Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy
nhập WCDMA được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Network: mạng truy nhập
vô tuyến mặt đất của UMTS). Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA được
gọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dựa trên
công nghệ EDGE của GSM).
3G cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh như tiếng, video và các dịch vụ chuyển
mạch gói chủ yếu để truy nhập Internet.
2.1.1.1. Chuyển mạch kênh
Là sơ đồ chuyển mạch trong đó thiết bị chuyển mạch thực hiện các cuộc truyền tin
bằng cách thiết lập kết nối chiếm một tài nguyên mạng nhất định trong toàn bộ cuộc truyền
tin. Kết nối này là tạm thời, liên tục và dành riêng. Tạm thời vì nó chỉ được duy trì trong
thời gian cuộc gọi. Liên tục vì nó đựơc cung cấp liên tục một tài nguyên nhất định (băng
thông hay dung lượng và công suất) trong suốt thời gian cuộc gọi. Dành riêng vì kết nối
này và tài nguyên chỉ dành riêng cho cuộc gọi này. Thiết bị chuyển mạch sử dụng cho CS
trong các tổng đài của thông tin di động 2G thực hiện chuyển mạch kênh trên trên cơ sở
ghép kênh theo thời gian trong đó mỗi kênh có tốc độ 64 kbps và vì thế phù hợp cho việc
truyền các ứng dụng làm việc tại tốc độ cố định 64 kbps (chẳng hạn tiếng được mã hoá
PCM).
2.1.1.2. Chuyển mạch gói
Là sơ đồ chuyển mạch thực hiện phân chia số liệu của một kết nối thành các gói có
độ dài nhất định và chuyển mạch các gói này theo thông tin về nơi nhận được gắn với từng
gói và ở PS tài nguyên mạng chỉ bị chiếm dụng khi có gói cần truyền. Chuyển mạch gói
cho phép nhóm tất cả các số liệu của nhiều kết nối khác nhau phụ thuộc vào nội dung, kiểu
hay cấu trúc số liệu thành các gói có kích thước phù hợp và truyền chúng trên một kênh
chia sẻ. Việc nhóm các số liệu cần truyền được thực hiện bằng ghép kênh thống kê với ấn
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 27 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
định tài nguyên động. Các công nghệ sử dụng cho chuyển mạch gói có thể là Frame Relay,
ATM hoặc IP. Hình 2.2 cho thấy cấu trúc của CS và PS.
Hình 2.2: Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS).
2.1.1.3. Dịch vụ chuyển mạch kênh (CS Service)
Là dịch vụ trong đó mỗi đầu cuối được cấp phát một kênh riêng và nó toàn quyền sử
dụng tài nguyên của kênh này trong thời gian cuộc gọi tuy nhiên phải trả tiền cho toàn bộ
thời gian này dù có truyền tin hay không. Dịch vụ chuyển mạch kênh có thể được thực
hiện trên chuyển mạch kênh hoặc chuyển mạch gói. Thông thường dịch vụ này được áp
dụng cho các dịch vụ thời gian thực (thoại).
2.1.1.4. Dịch vụ chuyển mạch gói (PS Service)
Là dịch vụ trong đó nhiều đầu cuối cùng chia sẻ một kênh và mỗi đầu cuối chỉ chiếm
dụng tài nguyên của kênh này khi có thông tin cần truyền và nó chỉ phải trả tiền theo lượng
tin đựơc truyền trên kênh. Dịch vụ chuyển mạch gói chỉ có thể đựơc thực hiện trên chuyển
mạch gói. Dịch vụ này rất phù hợp cho các dịch vụ phi thời gian thực (truyền số liệu), tuy
nhiên nhờ sự phát triển của công nghệ dịch vụ này cũng được áp dụng cho các dịch vụ thời
gian thực (VoIP). Chuyển mạch gói có thể thực hiện trên cơ sở ATM hoặc IP.
2.1.1.5. ATM (Asynchronous Transfer Mode: chế độ truyền dị bộ)
Là công nghệ thực hiện phân chia thông tin cần phát thành các tế bào 53 byte để
truyền dẫn và chuyển mạch. Một tế bào ATM gồm 5 byte tiêu đề (có chứa thông tin định
tuyến) và 48 byte tải tin (chứa số liệu của người sử dụng). Thiết bị chuyển mạch ATM cho
phép chuyển mạch nhanh trên cơ sở chuyển mạch phần cứng tham chuẩn theo thông tin
định tuyến tiêu đề mà không thực hiện phát hiện lỗi trong từng tế bào. Thông tin định
tuyến trong tiêu đề gồm: đường dẫn ảo (VP) và kênh ảo (VC). Điều khiển kết nối bằng VC
Router b) Chuyển mạch gói (PS)
Bộ nhớ
Router
Chuyển mạch Chuyển mạch a) Chuyển mạch kênh (CS)
Bộ nhớ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 28 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
(tương ứng với kênh của người sử dụng) và VP (là một bó các VC) cho phép khai thác và
quản lý có khả năng mở rộng và có độ linh hoạt cao. Thông thường VP được thiết lập trên
cơ sở số liệu của hệ thống tại thời điểm xây dựng mạng.Việc sử dụng ATM trong mạng lõi
cho ta nhiều lợi ích: có thể quản lý lưu lượng kết hợp với RAN, cho phép thực hiện các
chức năng CS và PS trong cùng một kiến trúc và thực hiện khai thác cũng như điều khiển
chất lượng liên kết.
2.1.1.6. Chuyển mạch hay Router IP (Internet Protocol)
Là một công nghệ thực hiện phân chia thông tin phát thành các gói đựơc gọi là tải tin
(Payload). Sau đó mỗi gói được gán một tiêu đề chứa các thông tin địa chỉ cần thiết cho
chuyển mạch. Trong thông tin di động do vị trí của đầu cuối di động thay đổi nên cần phải
có thêm tiêu đề bổ sung để định tuyến theo vị trí hiện thời của máy di động. Quá trình định
tuyến này được gọi là truyền đường hầm (Tunnel). Có hai cơ chế để thực hiện điều này:
MIP (Mobile IP: IP di động) và GTP (GPRS Tunnel Protocol: giao thức đường hầm
GPRS). Tunnel là một đường truyền mà tại đầu vào của nó gói IP được đóng bao vào một
tiêu đề mang địa chỉ nơi nhận (trong trường hợp này là địa chỉ hiện thời của máy di động)
và tại đầu ra gói IP được tháo bao bằng cách loại bỏ tiêu đề bọc ngoài (hình 2.3).
Hình 2.3: Đóng bao và tháo bao cho gói IP trong quá trình truyền tunnel
Hình 2.4 cho thấy quá trình định tuyến tunnel (chuyển mạch tunnel) trong hệ thống
3G UMTS từ tổng đài gói cổng (GGSN) cho một máy di động (UE) khi nó chuyển từ vùng
phục vụ của một tổng đài gói nội hạt (SGSN1) này sang một vùng phục vụ của một tổng
đài gói nội hạt khác (SGSN2) thông qua giao thức GTP.
Vì 3G WCDMA UMTS được phát triển từ những năm 1999 khi mà ATM là công
nghệ chuyển mạch gói còn ngự trị nên các tiêu chuẩn cũng được xây dựng trên công nghệ
này. Tuy nhiên hiện nay và tương lai mạng viễn thông sẽ đựơc xây dựng trên cơ sở
internet vì thế các chuyển mạch gói sẽ là chuyển mạch hoặc router IP.
Header 1 Playoad
Header 2 Header 1 Playoad
Header 2 Header 1 Playoad
Header 1 Playoad
Tunnel Đầu Tunnel Cuối Tunnel
Đóng bao Tháo bao
Gói IP
Gói IP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 29 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Hình 2.4: Thiết lập kết nối tunnel trong chuyển mạch tunnel
2.1.2. Cấu hình địa lý của mạng 3G WCDMA
Do tính chất di động của thuê bao di động nên mạng di động phải được tổ chức theo
một cấu trúc địa lý nhất định để mạng có thể theo dõi được vị trí của thuê bao.
2.1.2.1. Phân chia theo vùng mạng
Trong một quốc gia có thể có nhiều vùng mạng viễn thông, việc gọi vào một vùng
mạng nào đó phải được thực hiện thông qua tổng đài cổng. Các vùng mạng di động 3G
được đại diện bằng tổng đài cổng GMSC hoặc GGSN. Tất cả các cuộc gọi đến một mạng
di động từ một mạng khác đều được định tuyến đến GMSC hoặc GGSN. Tổng đài này làm
việc như một tổng đài trung kế vào cho mạng 3G. Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi để
định tuyến cuộc gọi kết cuối ở trạm di động. GMSC/GGSN cho phép hệ thống định tuyến
các cuộc gọi vào từ mạng ngoài đến nơi nhận cuối cùng: các trạm di động bị gọi.
2.1.2.2. Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR và SGSN
Một mạng thông tin di động được phân chia thành nhiều vùng nhỏ hơn, mỗi vùng nhỏ
này được phục vụ bởi một MSC/VLR (hình 2.5a). hay SGSN (hình 2.5b) Ta gọi đây là
vùng phục vụ của MSC/VLR hay SGSN.
Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ
được nối đến MSC đang phục vụ thuê bao di động cần gọi. Ở mỗi vùng phục vụ
MSC/VLR thông tin về thuê bao được ghi lại tạm thời ở VLR. Thông tin này bao gồm hai
loại:
• Thông tin về đăng ký và các dịch vụ của thuê bao,
• Thông tin về vị trí của thuê bao (thuê bao đang ở vùng định vị hoặc vùng định
tuyến nào).
GGSN
SGSN 1
UE
GGSN
SGSN 2 SGSN 2
Vùng
ới
UE
SGSN 1
Mạng thông tin
di động (CN)
Data của người sử
dụng (các gói IP)
Data của người sử
dụng (các gói IP)
Kết nối logic
(truyền tunnel)
Kết nối logic
(truyền tunnel)Thay đổi vị trí
Thiết lập lại
kết nối logic
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 30 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Hình 2.5: Phân chia mạng thành các vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN
2.1.2.3. Phân chia theo vùng định vị và vùng định tuyến
Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị: LA (Location
Area) (hình 2.6a). Mỗi vùng phục vụ của SGSN được chia thành các vùng định tuyến (RA:
Routing Area) (hình 2.6b).
Hình 2.6: Phân chia vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN thành LA và RA
Vùng định vị (hay vùng định tuyến) là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR (hay
SGSN) mà ở đó một trạm di động có thể chuyển động tự do và không cần cập nhật thông
tin về vị trí cho MSC/VLR (hay SGSN) quản lý vị trí này. Có thể nói vùng định vị (hay
vùng định tuyến) là vị trí cụ thể nhất của trạm di động mà mạng cần biết để định tuyến cho
một cuộc gọi đến nó. Ở vùng định vị này thông báo tìm sẽ được phát quảng bá để tìm thuê
bao di động bị gọi. Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng
vùng định vị (LAI: Location Area Identity) hay nhận dạng vùng định tuyến (RAI: Routing
Area Identity). Vùng định vị (hay vùng định tuyến) có thể bao gồm một số ô và thuộc một
hay nhiều RNC, nhưng chỉ thuộc một MSC (hay một SGSN).
2.1.2.4. Phân chia theo ô
Vùng định vị hay vùng định tuyến được chia thành một số ô (hình 2.7).
Ô là một vùng phủ vô tuyến được mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI:
Cell Global Identity). Trạm di động nhận dạng ô bằng mã nhận dạng trạm gốc (BSIC: Base
a) Vùng phục vụ MSC/VLRI
MSC1 VLR1
II
MSC2 VLR2
III
MSC3 VLR3
IV
MSC4 VLR4
b) Vùng phục vụ SGSNI
SGSN1
II
SGSN2
III
SGSN3
IV
SGSN4
LA1 LA2 LA3
LA6 LA5 LA4 MSC
VLR
a) Phân chia vùng phục vụ MSC/VLR thành các vùng định vị (LA)
RA1 RA2 RA3
RA6 RA5 RA4 SGSN
b) Phân chia vùng phục vụ SGSN thành các vùng định tuyến (RA)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 31 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Station Identity Code). Vùng phủ của các ô thường được mô phỏng bằng hình lục giác để
tiện cho việc tính toán thiết kế.
Hình 2.7: Phân chia LA và RA
Hình 2.7: Phân chia LA và RA
2.1.2.5. Mẫu ô
Mẫu ô có hai kiểu: vô hướng ngang (omnidirectional) và phân đoạn (sectorized). Các
mẫu này được cho trên hình 2.8.
Hình 2.8: Các kiểu mẫu ô
Ô vô hướng ngang (hình 2.8a) nhận được từ phát xạ của một anten có búp sóng tròn
trong mặt ngang (mặt phẳng song song với mặt đất) và búp sóng có hướng chúc xuống mặt
đất trong mặt đứng (mặt phẳng vuông góc với mặt đất). Ô phân đoạn (hình 2.8b) là ô nhận
được từ phát xạ của ba anten với hướng phát xạ cực đại lệch nhau 1200. Các anten này có
búp sóng dạng nửa số 8 trong mặt ngang và trong mặt đứng búp sóng của chúng chúc
xuống mặt đất. Trong một số trường hợp ô phân đoạn có thể được tạo ra từ phát xạ của
nhiều hơn ba anten. Trong thực tế mẫu ô có thể rất đa dạng tùy vào địa hình cần phủ sóng.
Tuy nhiên các mẫu ô như trên hình 2.8 thường được sử dụng để thiết kế cho sơ đồ phủ
sóng chuẩn.
2.1.2.6. Tổng kết phân chia vùng địa lý trong các hệ thống thông tin di động 3G
Trong các kiến trúc mạng bao gồm cả miền chuyển mạch kênh và miền chuyển mạch
gói, vùng phục vụ mạng không chỉ được phân chia thành các vùng định vị mà còn được
phân chia thành các vùng định tuyến. Các vùng định vị là khái niệm quản lý di động của
miền CS kế thừa từ mạng GSM. Các vùng định tuyến là các thực thể của miền PS. Mạng
LA1 LA2 LA3
LA6 LA5 LA4 MSC
VLR
a) Phân chia vùng các vùng định vị thành các ô
RA1 RA2 RA3
RA6 RA5 RA4 SGSN
b) Phân chia vùng các vùng định vị tuyến thành các ô
2 34 65
12 3
4 65
1
a) ô vô hướng b) ô phân đoạn
β γ
α
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 32 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
lõi PS sử dụng RA để tìm gọi. Nhận dạng thuê bao P-TMSI (Packet- Temporary Mobile
Subsscriber Identity: nhận dạng thuê bao di động gói tạm thời) là duy nhất trong một RA.
Trong mạng truy nhập vô tuyến, RA lại được chia tiếp thành các vùng đăng ký
UTRAN (URA: UTRAN Registration Area). Tìm gọi khởi xướng UTRAN sử dụng URA
khi kênh báo hiệu đầu cuối đã được thiết lập. URA không thể nhìn thấy được ở bên ngoài
UTRAN.
Quan hệ giữa các vùng được phân cấp như cho ở hình 2.9 (ô không được thể hiện).
LA thuộc 3G MSC và RA thuộc 3G SGSN. URA thuộc RNC. Theo dõi vị trí theo URA và
ô trong UTRAN được thực hiện khi có kết nối RRC (Radio Resource Control: điều khiển
tài nguyên vô tuyến) cho kênh báo hiệu đầu cuối. Nếu không có kết nối RRC, 3G SGSN
thực hiện tìm gọi và cập nhật thông tin vị trí được thực hiện theo RA.
Hình 2.9: Các khái niệm phân chia vùng địa lý trong 3G WCDMA UMTS.
2.1.3. Các giao diện mở cơ bản của UMTS:
Giao diện Cu: Đây là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME. Giao diện này
tuân theo tiêu chuẩn cho các thẻ thông minh.
Giao diện Uu: Đây là giao diện vô tuyến WCDMA. Uu là giao diện nhờ đó UE truy
cập được với phần cố định 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 (đối với chuyển mạch kênh), và Gb (đối
với chuyển mạch gói), giao diện Iu đem lại cho các bộ điều khiển UMTS khả năng
xây dựng được 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 điện
thoại di động mang tính thương mại đầu tiên mà giao diện giữa bộ điều khiển và
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 33 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
trạm gốc được chuẩn hoá như là một giao diện mở hoàn thiện. Giống như các giao
diện mở khác, Iub thúc đẩy hơn nữa tính cạnh tranh giữa các nhà sản xuất trong lĩnh
vực này.
Hình 2.10: Kiến trúc UTRAN
2.2. Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN
2.2.1. Trạm gốc (Node B)
Trạm gốc là một hệ thống truyền đứng riêng, là một phần của Cell. Nó bao gồm một
anten hệ thống (đặc trưng cho tháp vô tuyến), nhà trạm và thiết bị vô tuyến trạm gốc. Thiết
bị vô tuyến trạm gốc bao gồm thiết bị RF (phát - thu, thiết bị giao tiếp anten), khối điều
khiển và khối cấp nguồn. Những bộ thu phát trạm gốc có nhiều phần cơ bản như thiết bị di
động. Tuy nhiên, sóng vô tuyến trạm gốc được kết hợp bởi BSC hệ thống WCDMA và
những khối chức năng nhiều hơn của một thiết bị di động.
Phần thu phát vô tuyến được chia thành máy phát và máy thu. Máy phát chuyển tín
hiệu thoại hay dữ liệu thành sóng vô tuyến RF để truyền đến thiết bị di động, máy thu thực
hiện ngược lại, chuyển sóng vô tuyến RF thành tín hiệu thoại hay dữ liệu được định tuyến
đến MSC hay mạng chuyển mạch gói. Phần điều khiển ra lệnh cho quá trình chèn và tách
thông tin báo hiệu.
Không giống những thiết bị không dây người dùng đầu cuối (như điện thoại di động,
laptop) phần điều khiển, phát và thu của một điểm truy nhập có thể được phân nhóm vào
những rack cắm thiết bị, ví dụ: một rack đơn có thể chứa tất cả những khuếch đại RF hay
những card thoại. Khác với những hệ thống tổ ong tương tự hay hệ thống số phiên bản
trước đây dành riêng một máy thu phát trong mỗi trạm gốc cho một kênh điều khiển. Hệ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 34 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
thống WCDMA kết hợp cả những kênh điều khiển và thoại trộn chung trên một kênh vô
tuyến vật lý.
2.2.2. Khối điều khiển mạng vô tuyến RNC
Khối điều khiển mạng vô tuyến là một khối phối hợp tự động (điều khiển) trong hệ
thống WCDMA cho phép một hay nhiều trạm thu phát gốc liên lạc với một trung tâm
chuyển mạch di động hoặc một hệ thống thông tin gói dữ liệu. RNC bao gồm nhiều đặc
trưng điều khiển hơn một trạm điều khiển gốc BSC thông thường.
2.3. Mạng trục
2.3.1. Trung tâm chuyển mạch di động MSC
Trung tâm chuyển mạch di động MSC xử lý các yêu cầu được phục vụ từ các thiết bị
di động và người gọi mặt đất, và định tuyến những cuộc gọi giữa những trạm gốc và mạng
chuyển mạch thoại công cộng PSTN. MSC nhận các số được quay, tạo và giải thích các
tone xử lý cuộc gọi, và định tuyến đường dẫn các cuộc gọi.
2.3.2. MSC cổng (GMSC)
MSC cổng là một MSC nằm giữa PSTN và các MSC khác trong mạng. Chức năng
chính của nó là định tuyến các gọi vào hệ thống đến MSC thích hợp. Trong thực tế có thể
tất cả các MSC cũng là GMSC.
2.3.3. Nốt hỗ trợ phục vụ GPRS (SGSN)
Node hỗ trợ phục vụ GPRS là phần tử trung tâm trong mạng chuyển mạch gói. SGSN
ghi nhớ và bảo dưỡng danh sách các gói tích cực trong mạng và phối hợp chuyển tải gói
giữa các vô tuyến di động.
2.3.4. Nốt hỗ trợ cổng GPRS (GGSN)
Nó là một hệ thống chuyển mạch gói khác với SGSN chỉ định tuyến các gói vào, nó
còn định tuyến cả các gói ra. Nó được sử dụng để kết nối vào một mạng truyền thông gói
data GPRS sang một mạng gói khác như Internet.
2.3.5. Bộ đang ký định vị thường trú HLR
Là một cơ sở dữ liệu thuê bao chứa số nhận dạng thuê bao quốc tế IMSI của mỗi
khách hàng và số nhận dạng thiết bị di động quốc tế IMEI để nhận biết đơn nhất mỗi
khách hàng, thường chỉ có 1 HLR cho nhiều MSC.
HLR giữ thông tin cá nhân mỗi khách hàng bao gồm chọn khoảng sóng mang dài,
hạn chế gọi, mức nạp phí dịch vụ, và những tuỳ chọn mạng khác. Thuê bao có thể thay đổi
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 35 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
và giữ sự thay đổi tuỳ chọn riêng đó trong HLR. Bộ điều khiển hệ thống MSC sử dụng
thông tin này để cho phép truy nhập hệ thống và xử lý tính cước cuộc gọi.
HLR là một thiết bị nhớ từ của máy tính. Cơ sở dữ liệu thuê bao được tối ưu hoá,
chúng thường xuyên được sao lưu bằng băng từ hoặc đĩa CDRom để phục hồi thông tin
nếu hệ thống xảy ra sự cố.
2.3.6. Bộ đăng ký định vị tạm trú VLR
VLR chứa một thiết lập con của một thông tin HLR thuê bao, được dùng khi một điện
thoại di động được tích cực trên một MSC riêng biệt khác. VLR lưu trữ cả những thông tin
thường trú và tạm trú của khách hàng. VLR lờ đi sự kiểm tra liên tục từ MSC đối với HLR
của thiết bị di động mỗi lần thử truy nhập. Thông tin HLR của người dùng được lưu giữ
tạm thời trong bộ nhớ VLR, và được xóa đi khi thiết bị di động đăng ký với một MSC
khác hoặc một hệ thống khác.
2.3.7. Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR
EIR là một cơ sở dữ liệu chứa sự nhận dạng của thiết bị di động và trạng thái của
những thiết bị đó trong mạng (được uỷ quyền/cho phép hoặc không được uỷ quyền cho
phép). EIR chủ yếu được dùng để nhận dạng những thiết bị di động có thể bị mất hoặc có
kiểu sử dụng đáng ngờ. EIR có ba danh sách trắng, đen và xám. Danh sách trắng lưu giữ
những thiết bị được nhận dạng tốt, danh sách đen lưu những thiết bị bị vô hiệu. Danh sách
xám lưu giữ những thiết bị bị nghi ngờ và được kiểm tra là không hợp lệ.
2.3.8. Trung tâm nhận thực AuC
AuC chứa và xử lý các thông tin yêu cầu để nhận dạng hợp lệ là của thiết bị di động
trước khi dịch vụ được cung cấp. Thủ tục nhận thực AuC cung cấp thông tin đến hệ thống
để cho phép tích cực một thiết bị di động được nhận hợp lệ.
2.3.9. Mạng trục IP
Một mạng xương sống là cơ sở hạ tầng đường trục của mạng để kết nối những thành
phần mạng chính lại với nhau. Một hệ thống mạng xương sống thường là một mạng thông
tin tốc độ cao như ATM hay FDDI. Hệ thống WCDMA sử dụng một mạng trục có thể
cung cấp khả năng truyền IP điểm nối điểm.
Nổi bật của sử dụng truyền thông IP cho phép mang đến người dùng gắn sẵn thiết bị
mạng IP. Tiêu biểu là giá thiết bị thấp hơn do phần lớn được rao bán nhiều và tuỳ chọn,
giảm giá cả thực hiện bảo dưỡng, và cho phép sử dụng một phần mềm chuẩn bảo dưỡng và
giám sát chất lượng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 36 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Chương 3:
KỸ THUẬT CỦA MẠNG 3G WCDMA
3.1. Các kỹ thuật cơ bản trong mạng 3G WCDMA
3.1.1. Kỹ thuật trải phổ và đa truy nhập theo mã
3.1.1.1. Các hệ thống thông tin trải phổ
Trong các hệ thống thông tin thông thường độ rộng băng tần là vấn đề quan tâm
chính và các hệ thống này được thiết kế để sử dụng càng ít độ rộng băng tần càng tốt.
Trong các hệ thống điều chế biên độ song biên, độ rộng băng tần cần thiết để phát một
nguồn tín hiệu tương tự gấp hai lần độ rộng băng tần của nguồn này. Trong các hệ thống
điều tần độ rộng băng tần này có thể bằng vài lần độ rộng băng tần nguồn phụ thuộc vào
chỉ số điều chế. Đối với một tín hiệu số, độ rộng băng tần cần thiết có cùng giá trị với tốc
độ bit của nguồn. Độ rộng băng tần chính xác cần thiết trong trường hợp này phụ thuộc
vào kiểu điều chế (BPSK, QPSK v.v...).
Trong các hệ thống thông tin trải phổ (viết tắt là SS: Spread Spectrum) độ rộng băng
tần của tín hiệu được mở rộng. Khi chỉ có một người sử dụng trong băng tần SS, sử dụng
băng tần như vậy không có hiệu quả. Tuy nhiên ở môi trường nhiều người sử dụng, các
người sử dụng này có thể dùng chung một băng tần SS và hệ thống trở nên sử dụng băng
tần có hiệu suất mà vẫn duy trì được các ưu điểm của trải phổ.
Một hệ thống thông tin số được coi là SS nếu:
Tín hiệu được phát chiếm độ rộng băng tần lớn hơn độ rộng băng tần tối thiểu
cần thiết để phát thông tin.
Trải phổ được thực hiện bằng một mã độc lập với số liệu.
Có ba kiểu hệ thống SS cơ bản: chuỗi trực tiếp (DSSS: Direct-Sequence Spreading
Spectrum), nhẩy tần (FHSS: Frequency-Hopping Spreading Spectrum) và nhẩy thời gian
(THSS: Time-Hopping Spreading Spectrum). Cũng có thể nhận được các hệ thống lai ghép
từ các hệ thống nói trên. WCDMA sử dụng DSSS. DSSS đạt được trải phổ bằng cách nhân
luồng số cần truyền với một mã trải phổ có tốc độ chip (Rc=1/Tc, Tc là thời gian một chip)
cao hơn nhiều tốc độ bit (Rb=1/Tb, Tb là thời gian một bit) của luồng số cần phát. Hình 3.1
minh họa quá trình trải phổ trong đó Tb=15Tc hay Rc=15Rb. Hình 3.1a cho thấy sơ đồ đơn
giản của bộ trải phổ DSSS trong đó luồng số cần truyền x có tốc độ Rb đựơc nhân với một
mã trải phổ c tốc độ Rc để được luồng đầu ra y có tốc độ Rc lớn hơn nhiều so với tốc độ Rb
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 37 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
của luồng vào. Các hình 3.1b và 3.1c biểu thị quá trình trải phổ trong miền thời gian và
miền tần số. Tại phía thu luồng y được thực hiện giải trải phổ để khôi phục lại luồng x
bằng cách nhân luồng này với mã trải phổ c giống như phía phát: x=y×c
Hình 3.1. Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)
3.1.1.2. Áp dụng DSSS cho CDMA
Trong công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã dựa trên CDMA, một tập mã trực
giao được sử dụng và mỗi người sử dụng được gán một mã trải phổ riêng. Các mã trải phổ
này phải đảm bảo điều kiện trực giao sau đây:
1. Tích hai mã giống nhau bằng 1: ci×ci=1
2. Tích hai mã khác nhau sẽ là một mã mới trong tập mã: ci×cj=ck
Bảng 3.1. cho thấy ví dụ sử dụng bộ mã gồm tám mã trực giao: c0, c1, …, c7.
Bảng 3.2 và 3.3 cho thấy ví dụ khi nhân hai mã giống nhau trong bảng 1 được 1 và
nhân hai mã khác nhau trong bảng 3.1 ta được một mã mới..
Bảng 3.1. Thí dụ bộ tám mã trực giao
C0 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 C1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 C2 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 C3 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 C4 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 C5 +1 -1 +1 -1 -1 +1 -1 +1 C6 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 C7 +1 -1 -1 +1 -1 +1 +1 -1
Tb=15Tc
Tb=15Tc
Tb=15Tc
Tb
Tc
Tc
x(t)
c(t)
y(t)
t
t
t
b) Quá trình xử lý tín hiệu
trong miền thời gian
Y(f)
C(f)
X(f)
B=Rb
f
f
f
c) Quá trình xử lý tín hiệu
trong miền tần số
x y = c x Rb
Ct Rc
a) Sơ đồ trải phổ DSSS
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 38 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Bảng 3.2. Thí dụ nhân hai mã giống nhau trong bảng 1 được một
C1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 x x x x x x x x x
C1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 C1 x C1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1
Bảng 3.3. Thí dụ nhân hai mã khác nhau trong bảng 1 được một mã mới trong tập 8 mã
C1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 x x x x x x x x x
C3 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 =C2 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1
Nếu ta xét một hệ thống gồm K người sử dụng được xây dựng trên cơ sở CDMA, thì
sau trải phổ các người sử dụng này sẽ phát vào không gian tập các tín hiệu y như sau:
∑ ∑ (3.1)
Ta xét quá trình xử lý tín hiệu này tại một máy thu k. Nhiệm vụ của máy thu này là
phải lấy ra xk và loại bỏ các tín hiệu khác (các tín hiệu này được gọi là nhiễu đồng kênh vì
trong hệ thống CDMA chúng được phát trên cùng một tần số với xk). Nhân (3.1) với xk và
áp dụng quy tắc trực giao nói trên ta được:
∑ (3.2)
Thành phần thứ nhất trong (3.2) chính là tín hiệu hữu ích còn thành phần thứ hai là
nhiễu của các người sử dụng còn là nhiễu của các người sử dụng khác được gọi là MAI
(Multiple Access Interferrence: nhiễu đa người sử dụng). Để loại bỏ thành phần thứ hai
máy thu sử dụng bộ lọc tương quan trong miền thời gian kết hợp với bộ lọc tần số trong
miền tần số. Hình 3.2 xét quá trình giải trải phổ và lọc ra tín hiệu hữu ích tại máy thu k
trong một hệ thống CDMA có K người sử dụng với giả thiết công suất phát từ K máy phát
như nhau tại đầu vào máy thu k. Hình 3.2a cho thấy sơ đổ giải trải phổ DSSS. Hình 3.2b
cho thấy phổ của tín hiệu tổng được phát đi từ K máy phát sau trải phổ, hình 3.2c cho thấy
phổ của tín hiệu này sau giải trải phổ tại máy thu k và hình 3.2d cho thấy phổ của tín hiệu
sau bộ lọc thông thấp với băng thông băng Rb.
Từ hình 3.2 ta thấy tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SIR: Signal to Interference Ratio) là tỷ
số giữa diện tích hình chữ nhật được tô đậm trên hình 3.2b và tổng diện tích các hình chữ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 39 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
nhật trắng trên hình 3.2c: SIR=S1/S2. Tỷ số này tỷ lệ với tỷ số Rc/Rb. vì thế tỷ số Rc/Rb
được gọi là độ lợi xử lý.
Hình 3.2. Quá trình giải trải phổ và lọc tín hiệu của người sử dụng k từ K tín hiệu.
3.1.2. Giao diện vô tuyến của 3G WCDMA
WCDMA UMTS là một trong các tiêu chuẩn của IMT-2000 nhằm phát triển của
GSM để cung cấp các khả năng cho thế hệ ba. WCDMA UMTS sử dụng mạng đa truy
nhập vô tuyến trên cơ sở WCDMA và mạng lõi được phát triển từ GSM/GPRS. WCDMA
có thể có hai giải pháp cho giao diện vô tuyến: ghép song công phân chia theo tần số
(FDD: Frequency Division Duplex) và ghép song công phân chia theo thời gian (TDD:
Time Division Duplex). Cả hai giao diện này đều sử dụng trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-
CDMA). Giải pháp thứ nhất sẽ được triển khai rộng rãi còn giải pháp thứ hai chủ yếu sẽ
được triển khai cho các ô nhỏ (Micro và Pico).
Giải pháp FDD sử dụng hai băng tần 5 MHz với hai sóng mang phân cách nhau
190MHz: đường lên có băng tần nằm trong dải phổ từ 1920 MHz đến 1980 MHz, đường
xuống có băng tần nằm trong dải phổ từ 2110 MHz đến 2170 Mhz. Mặc dù 5 MHz là độ
rộng băng danh định, ta cũng có thể chọn độ rộng băng từ 4,4 MHz đến 5 MHz với nấc
c) Phổ của tín hiệu thu
sau giải trải phổ XK
b) Phổ của đầu vào máy thu k
của các tín hiệu trải phổ được
phát đi từ K máy phát
d) Phổ của tín
hiệu giải trải phổ
sau bộ lọc B=Rb
XK(f)
XK(f)
X3(f) X2(f) X1(f)
XK(f)
X3(f) X2(f) X1(f)
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SIR) bằng X(f) (diện tích chữ nhật tô đậm trên hình b) chia cho MAI (diện tích chữ nhật trắng trên hình c)
Lọc thông
thấp B=Rc
XK (ước tính x)
a) Sơ đồ giải trải phổ DSSS
K K
K
Ck
f
S1 S2
MAI
XK(f) XK(f)
SIR=S1/S2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 40 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
tăng là 200 KHz. Việc chọn độ rộng băng đúng đắn cho phép ta tránh được nhiễu giao thoa
nhất là khi khối 5 MHz tiếp theo thuộc nhà khai thác khác.
Giải pháp TDD sử dụng các tần số nằm trong dải 1900 đến 1920 MHz và từ 2010
MHz đến 2025 MHz; ở đây đường lên và đường xuống sử dụng chung một băng tần.
Giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD (để đơn giản ta sẽ bỏ qua ký hiệu FDD nếu
không xét đến TDD) hoàn toàn khác với GSM và GPRS, WCDMA sử dung phương thức
trải phổ chuỗi trực tiếp với tốc độ chip là 3,84 Mcps. Trong WCDMA mạng truy nhập vô
tuyến được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network). Các phần tử của
UTRAN rất khác với các phần tử ở mạng truy nhập vô tuyến của GSM. Vì thế khả năng sử
dụng lại các BTS và BSC của GSM là rất hạn chế. Một số nhà sản xuất cũng đã có kế
hoạch nâng cấp các GSM BTS cho WCDMA.
Đối với các nhà sản suất này có thể chỉ tháo ra một số bộ thu phát GSM từ BTS và
thay vào đó các bộ thu phát mới cho WCDMA. Một số rất ít nhà sản suất còn lập kế hoạch
xa hơn. Họ chế tạo các BSC đồng thời cho cả GSM và WCDMA. Tuy nhiên đa phần các
nhà sản suất phải thay thế GSM BSC bằng RNC mới cho WCDMA.
WCDMA sử dụng rất nhiều kiến trúc của mạng GSM, GPRS hiện có cho mạng của
mình. Các phần tử như MSC, HLR, SGSN, GGSN có thể được nâng cấp từ mạng hiện có
để hỗ trợ đồng thời WCDMA và GSM.
Giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD được xây dựng trên ba kiểu kênh: kênh logic,
kênh truyền tải và kênh vật lý. Kênh logic được hình thành trên cơ sở đóng gói các thông
tin từ lớp cao trước khi sắp xếp vào kênh truyền tải. Nhiều kênh truyền tải được ghép
chúng vào kênh vật lý. Kênh vật lý được xây dựng trên công nghệ đa truy nhập CDMA kết
hợp với FDMA/FDD. Mỗi kênh vật lý được đặc trưng bởi một cặp tần số và một mã trải
phổ. Ngoài ra kênh vật lý đường lên còn được đặc trưng bởi góc pha. Trong phần dưới đây
trước hết ta xét kiến trúc giao thức của giao diện vô tuyến sau đó ta sẽ xét giao diện vô
tuyến của WCDMA/FDD, sau đó sẽ xét các kênh này.
3.1.2.1. Kiến trúc ngăn xếp giao thức của giao diện vô tuyến WCDMA/FDD
Kiến trúc giao diện vô tuyến của WCDMA được cho trên hình 3.3.
Ngăn xếp giao thức của giao diện vô tuyến bao gồm ba lớp giao thức:
Lớp vật lý (L1): đặc tả các vấn đề liên quan đến giao diện vô tuyến như điều chế và
mã hóa, trải phổ v.v..
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 41 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Lớp liên kết nối số liệu (L2): lập khuôn số liệu vào các khối số liệu và đảm bảo
truyền dẫn tin cậy giữa các nút lân cận hay các thực thể đồng cấp.
Lớp mạng (L3): đặc tả đánh địa chỉ và định tuyến .
UP: Mặt phẳng người sử dụng
CP: Mặt phẳng điều khiển
Hình 3.3. Kiến trúc giao thức vô tuyến cho UTRA FDD.
Mỗi khối thể hiện một trường hợp của giao thức tương ứng. Đường không liền nét thể
hiện các giao diện điều khiển, qua đó giao thức RRC điều khiển và lập cấu hình các lớp
dưới.
Lớp 2 được chia thành các lớp con: MAC (Medium Access Control: điều khiển truy
nhập môi trường) và RLC (Radio link Control: điều khiển liên kết), PDCP (Packet Data
Convergence Protocol: Giao thức hội tụ số liệu gói) và BMC (Broadcast/Multicast
Control: Điều khiển quảng bá/đa phương tiện).
Lớp 3 và RLC đựơc chia thành hai mặt phẳng: mặt phẳng điều khiển (C-Plane) và mặt
phẳng người sử dụng (U-Plane). PDCP và BMC chỉ có ở mặt phẳng người dùng.
Trong mặt phẳng điều khiển lớp 3 bao gồm RRC kết cuối tại RAN và các lớp con cao
hơn: MM (Mobility Management) và CC (Connection Management), GMM (GPRS
Mobility Management), SM (Session Management) kết cuối tại mạng lõi (CN).
PDCP
MAC
RLC
RLC
RLC
RLC
RRC
RLC
RLC
RLC
RLC
PDCP
BMC
PHY
Báo hiệu CP Thông tin UP
CC, MM, GMM, SMS, SS Giao thức UP
Điều khiển
L3
L2/PDCP
L2/BMC
L2/RLC
Điểm truy nhập dịch vụ (SAP) cho thông tin đồng cấp
Các lớp con
cao hơn của
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 42 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Lớp vật lý là lớp thấp nhất ở giao diện vô tuyến. Lớp vật lý được sử dụng để truyền
dẫn ở giao diện vô tuyến. Mỗi kênh vật lý ở lớp này được xác định bằng một tổ hợp tần số,
mã ngẫu nhiên hoá (mã định kênh) và pha (chỉ cho đường lên). Các kênh được sử dụng vật
lý để truyền thông tin cuả các lớp cao trên giao diện vô tuyến, tuy nhiên cũng có một số
kênh vật lý chỉ được dành cho hoạt động của lớp vật lý.
Để truyền thông tin ở giao diện vô tuyến, các lớp cao phải chuyển các thông tin này
qua lớp MAC đến lớp vật lý bằng cách sử dụng các kênh logic. MAC sắp xếp các kênh
này lên các kênh truyền tải trước khi đưa đến lớp vật lý để lớp này sắp xếp chúng lên các
kênh vật lý.
3.1.2.2. Các thông số lớp vật lý và quy hoạch tần số
a. Các thông số lớp vật lý
Các thông số lớp vật lý của WCDMA đựơc cho trong bảng 3.4
Bảng 3.4. Các thông số lớp vật lý W-CDMA
W-CDMA Sơ đồ đa truy nhập DS-CDMA băng rộng Độ rộng băng tần (MHz) 5/10/15/20 Mành phổ 200 kHz Tốc độ chip (Mcps) (1,28)/3,84/7,68/11,52/15,36 Độ dài khung 10 ms Đồng bộ giữa các nút B Dị bộ/đồng bộ Mã hóa sửa lỗi Mã turbo, mã xoắn Điều chế DL/UL QPSK/BPSK Trải phổ DL/UL QPSK/OCQPSK (HPSK) Bộ mã hóa thoại CS-ACELP/(AMR) Tổ chức tiêu chuẩn 3GPP/ETSI/ARIB
DL: Downlink: đường xuống;
UL: Uplink: đường lên
OCQPSK (HPSK): Orthogonal Complex Quadrature Phase Shift Keying (Hybrid PSK) =
khóa chuyển pha vuông góc trực giao
CS-ACELP: Conjugate Structure-Algebraic Code Excited Linear Prediction = Dự báo
tuyến tính kích thích theo mã lđại số cấu trúc phức hợp
3GPP: Third Generation Parnership Project: Đề án của các đối tác thế hệ ba
ETSI: European Telecommunications Standards Institute: Viện tiêu chuẩn viễn thông
Châu Âu
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 43 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
ARIB: Association of Radio Industries and Business: Liên hiệp công nghiệp và kinh
doanh vô tuyến.
b. Quy hoạch tần số
Các băng tần sử dụng cho WCDMA FDD trên toàn cầu được phân bổ như sau:
Bảng 3.5: Phân bổ băng tần trên toàn cầu. Băng
cống tácTên Tổng phổ Đường lên
(MHz)
Đường xuống
(MHz)
Băng VII 2600 2x70 MHz 2500-2570 2620-2690 Băng 3G mới Băng I 2100 2x60 MHz 1920-1980 2110-2170 Băng IMT 2000 (băng WCDMA chủ Băng II 1900 2x60 MHz 1850-1910 1930-1990 Băng PCS tại Mỹ và Châu Mỹ La Tinh Băng IV 1700/2100 2x45 MHz 1710-1755 2100-2155 Băng 3G mới Mỹ và Châu Mỹ La Tinh Băng II 1800 2x75 MHz 1720-1785 1805-1880 Châu Âu, châu Á và Brazil Băng IX 1700 2x35 MHz 1750-1785 1845-1800 Nhật Băng VIII 900 2x35 MHz 880-915 925-960 Châu Âu và châu Á Băng V 850 2x25 MHz 824-849 869-894 Mỹ, châu Mỹ và châu Á Băng VI 800 2x10 MHz 830-840 875-885 Nhật
WCDMA sử dụng phân bố tần số quy định cho IMT-2000. Ở châu Âu và hầu hết
các nước châu Á băng tần IMT-2000 là 2×60 MHz (1920-1980 MHz cộng với 2110-2170
MHz) có thể sử dụng cho WCDMA/ FDD. Băng tần sử dụng cho TDD ở châu Âu thay
đổi, băng tần được cấp theo giấy phép có thể là 25 MHz cho sử dụng TDD ở 1900-1920
(TDD1) và 2020-2025 MHz (TDD2). Băng tần cho các ứng dụng TDD không cần xin
phép (SPA= Self Provided Application: ứng dụng tự cấp) có thể là 2010-2020 MHz. Các
hệ thống FDD sử dụng các băng tần khác nhau cho đường lên và đường xuống với phân
cách là khoảng cách song công, còn các hệ thống TDD sử dụng cùng tần số cho cả đường
lên và đường xuống.
UMTS quy định khai thác song công phân chia theo tần số là chế độ tiêu chuẩn cho
thông tin thọai và số liệu. Hoạt động đồng thời và liên tục của các mạch điện phát và thu là
các thay đổi đáng kể nhất so với họat động của GSM.
Băng tần cho hoạt động FDD cho các băng I, II và III được cho trên bảng 3.6. Băng
I (B1) là ấn định băng chính ở Châu Âu. Quy định dành hai cấp phát 60MHz với khoảng
cách song công chuẩn 190MHz, tuy nhiên quy định cũng cho phép song công khả biến,
trong đó khoảng cách phát thu nằm trong khoảng 130 đến 250MHz. Hệ thống song công
khả biến đặt ra các yêu cầu bổ sung đối với thiết kế máy phát thu vì các bộ tổ tần số máy
phát và máy thu phải hoạt động độc lập vơi nhau. Băng II (B2) tái sử dụng băng hiện có
của hệ thống thông tin di động cá nhân và dự định để sử dụng ở Mỹ để đảm bảo đồng tồn
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 44 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
tại UMTS và GSM. Khoảng cách song công chỉ bằng 80MHz đối với băng II vì thế đặt ra
các yêu cầu khó khăn hơn đối với phần cứng của máy thu phát.
Hình 3.4: Cấp phát băng tần WCDMA/FDD
Tại Việt Nam băng tần 3G được cấp phát tần số theo tám khe tần số như cho trong
bảng 3.7, trong đó hai hoặc nhiều nhà khai thác có thể cùng tham gia xin cấp phát chung
một khe.
Bảng 3.6. Cấp phát tần số 3G tại Việt Nam
Khe tần số FDD TDD BSTx* BSRx** BSTx/BSRx
A 2110-2125 MHz 1920-1935 MHz 1915-1920 MHz B 2125-2140 MHz 1935-1950 MHz 1910-1915 MHz C 2140-2155 MHz 1950-1965 MHz 1905-1910 MHz D 2155-2170 MHz 1965-1980 MHz 1900-1905 MHz
* BSTx: máy phát trạm gốc
** BSRx: máy thu trạm gốc
Lý do cấp phát các kênh 5MHz khác nhau tại các nước khác nhau là ở chỗ các nhà
khai thác phải quy hoạch mã và phải tránh việc sử dụng các mã gây ra nhiễu kênh lân cận
trong cùng một nước hoặc các nhà khai thác khác trong nước liền kề. Vì thế cần phải
nghiên cứu quan hệ giữa các tổ hợp mã trải phổ và hoạt động của các kênh lân cận.
3.1.2.3. Các kênh của WCDMA
Các kênh của WCDMA được chia thành các loại kênh sau đây:
Kênh vật lý (PhCH): kênh mang số liệu trên giao diện vô tuyến. Mỗi PhCH có một
trải phổ mã định kênh duy nhất để phân biệt với kênh khác. Một người sử dụng tích cực có
thể sử dụng các PhCH riêng, chung hoặc cả hai. Kênh riêng là kênh PhCH dành riêng cho
một UE còn kênh chung được chia sẻ giữa cácUE trong một ô.
Đường lên B3 1710-1785MHz
Đường xuống B31850-1880MHz
Đường lên B21850-1910MHz
Đường xuống B21930-1990MHz
Đường lên B11920-1980MHz
Đường xuống B12110-2170MHz
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 45 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Kênh truyền tải (TrCH): kênh do lớp vật lý cung cấp cho lớp 2 để truyền số liệu.
Các kênh TrCH được sắp xếp lên các PhCH
Kênh Logic (LoCH): kênh được lớp con MAC của lớp 2 cung cấp cho lớp cao hơn.
Kênh LoCH được xác định bởi kiểu thông tin mà nó truyền.
a. Các kênh logic (LoCH)
Nói chung các kênh logic (LoCH: Logical Channel) được chia thành hai nhóm: các
kênh điều khiển (CCH: Control Channel) để truyền thông tin điều khiển và các kênh lưu
lượng (TCH: Traffic Channel) để truyền thông tin của người sử dụng. Các kênh logic và
ứng dụng của chúng được tổng kết như sau:
CCH: Control Channel: Kênh điều khiển
BCCH: (Broadcast Control Channel: Kênh điều khiển quảng bá): kênh
đường xuống để phát quảng bá thông tin hệ thống.
PCCH: (Paging Control Channel: Kênh điều khiển tìm gọi): kênh đường
xuống để phát quảng bá thông tin tìm gọi.
CCCH: (Common Control Channel: Kênh điều khiển chung): kênh hai
chiều để phát thông tin điều khiển giữa mạng và UE. Được sử dụng khi
không có kết nối RRC hoặc khi truy nhập một ô mới.
DCCH: (Dedicated Control Channel: Kênh điều khiển riêng): kênh hai
chiều điểm đến điểm để phát thông tin điều khiển riêng giữa UE và mạng.
Được thiết lập bởi thiết lập kết nối của RRC.
TCH: Traffic Channel: Kênh lưu lượng
DTCH: (Dedicated Traffic Channel: Kênh lưu lượng riêng): kênh hai
chiều điểm đến điểm riêng cho một UE để truyền thông tin của người sử
dụng. DTCH có thể tồn tại cả đường lên lẫn đường xuống.
CTCH: (Common Traffic Channel: Kênh lưu lượng chung): kênh một
chiều điểm đa điểm để truyền thông tin của một người sử dụng cho tất cả hay
một nhóm người sử dụng quy định hoạc chỉ cho một người sử dụng. Kênh
này chỉ có ở đường xuống.
b. Các kênh truyền tải (TrCH)
Các kênh logic được lớp MAC chuyển đổi thành các kênh truyền tải. Tồn tại hai
kiểu kênh truyền tải: các kênh riêng và các kênh chung. Điểm khác nhau giữa chúng là:
kênh chung là tài nguyên được chia sẻ cho tất cả hoặc một nhóm các người sử dụng trong
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 46 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
ô, còn kênh kênh riêng được ấn định riêng cho một người sử dụng duy nhất. Các kênh
truyền tải chung bao gồm: BCH (Broadcast channel: Kênh quảng bá), FACH (Fast Access
Channel: Kênh truy nhập nhanh), PCH (Paging Channel: Kênh tìm gọi), DSCH (Down
Link Shared Channel: Kênh chia sẻ đường xuống), CPCH (Common Packet Channel:
Kênh gói chung). Kênh riêng chỉ có một kênh duy nhất là DCH (Dedicated Channel: Kênh
riêng). Kênh truyền tải chung có thể được áp dụng cho tất cả các người sử dụng trong ô
hoặc cho một người hoặc nhiều người đặc thù.
Khi kênh truyền tải chung được sử dụng để phát thông tin cho tất cả các ngừơi sử
dụng thì kênh này không cần có địa chỉ. Chẳng hạn kênh BCH để phát thông tin quảng bá
cho tất cả các người sử dụng trong ô. Khi kênh truyền tải chung áp dụng cho một người sử
dụng đặc thù, thì cần phát nhận dạng người sử dụng trong băng (trong bản tin sẽ được
phát). Kênh PCH là kênh truyền tải chung được sử dụng để tìm gọi một UE đặc thù sẽ
chứa thông tin nhận dạng người sử dụng bên trong bản tin phát. Danh sách các kênh
truyền tải và ứng dụng của chúng như sau:
DCH (Dedicated Channel: Kênh riêng): kênh hai chiều được sử dụng để phát số
liệu của người sử dụng, được ấn định riêng cho người sử dụng. Có khả năng thay
đổi tốc độ và điều khiển công suất nhanh.
BCH (Broadcast channel: Kênh quảng bá): kênh chung đường xuống để phát
thông tin quảng bá (như thông tin hệ thống, thông tin ô).
FACH (Forward Access Channel: Kênh truy nhập đường xuống): kênh chung
đường xuống để phát thông tin điều khiển và số liệu của người sử dụng. Kênh chia
sẻ chung cho nhiều UE. Được sử dụng để truyền số liệu tốc độ thấp cho lớp cao hơn
PCH (Paging Channel: Kênh tìm gọi): kênh đường xuống để phát tín hiệu tìm gọi
RACH (Random Access Channel): kênh chung đường lên để phát thông tin điều
khiển và số liệu người sử dụng. Áp dụng trong truy nhập ngẫu nhiên và được sử
dụng trước hết để truyền số liệu cụm.
DSCH (Dowlink Shared Channel: Kênh chia sẻ đường xuống): kênh chung
đường xuống để phát số liệu gói. Chia sẻ cho nhiều UE. Sử dụng trước hết cho
truyền dẫn số liệu tốc độ cao.
Các kênh logic được chuyền thành các kênh truyền tải như cho trên hình 3.5.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 47 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Hình 3.5: Chuyển đổi giữa các LoCH và TrCH trên đường lên và đường xuống
c. Các kênh vật lý
Một kênh vật lý được coi là tổ hợp của tần số, mã ngẫu nhiên, mã định kênh và cả
pha tương đối (đối với đường lên). Kênh vật lý (Physical Channel) bao gồm các kênh vật
lý riêng (DPCH: Dedicated Physical channel) và kênh vật lý chung (CPCH: Common
Physical Channel). Các kênh vật lý được tổng kết như sau:
đường lên; đường xuống
Hình 3.6. Tổng kết các kiểu kênh vật lý
Physical Channel
DPDCH
DPCCH
CPICH
P-CCPCH
S-CCPCH
SCH
PDSCH
PRACH
PCPCH
AICH
PICH
DPCH
CPCH
Đường lên Đường xuống
Các kênh CCCH DTCH/DCCH BCCH PCCH CCCH CTCH DTCH/DCCH
logic Các MAC SAP Các kênh RACH CPCH DCH BCH PCH FACH DCH DSCH HS-DSCH
truyền tải (chỉ cho FDD)
BCCH: Broadcast Control Channel: Kênh điều khiển quảng bá BCH: Broadcast Channel: Kênh quảng bá
CCCH: Common Control Channel: Kênh điều khiển chung CCH: Common Channel: Kênh điều khiển
CTCH: Common Packet Channel: Kênh gói cung DCCH: Dedicated Control Channel: Kênh điều khiển riêng
DCH: Dedicated Channel: Kênh riêng DSCH: Downlink Shared Channel: Kênh chia sẻ đường xuống
DTCH: Dedicated Traffic Channel: Kênh lưu lượng riêng HS-DSCH: High-Speech DSCH: Kênh chia sẻ tốc độ cao
PCCH: Paging Control Channel: Kênh điều khiển tìm gọi PCH: Paging Channel: Kênh tìm gọi
RACH: Random Access Channel: Kênh truy nhập ngẫu nhiên
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 48 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
DPCH (Dedicated Physical Channel: Kênh vật lý riêng): kênh hai chiều đường
xuống/đường lên được ấn định riêng cho UE. Gồm DPDCH (Dedicated Physical Data
Channel: Kênh vật lý số liệu riêng) và DPCCH (Dedicated Physical Control Channel:
Kênh vật lý điều khiển riêng). Trên đường xuống DPDCH và DPCCH được ghép theo
thời gian với ngẫu nhiên hóa phức còn trên đường lên được ghép mã I/Q với ngẫu
nhiên hóa phức.
DPDCH (Dedicated Physical Data Channel: Kênh vật lý số liệu riêng): khi sử dụng
DPCH, mỗi UE được ấn định ít nhất một DPDCH. Kênh được sử dụng để phát số liệu
người sử dụng từ lớp cao hơn. DPCCH (Dedicated Physical Control Channel: Kênh vật lý điều khiển riêng): khi sử
dụng DPCH, mỗi UE chỉ được ấn định một DPCCH. Kênh được sử dụng để điều khiển
lớp vật lý của DPCH. DPCCH là kênh đi kèm với DPDCH chứa: các ký hiệu hoa tiêu,
các ký hiệu điều khiển công suất (TPC: Transmission Power Control), chỉ thị kết hợp
khuôn dạng truyền tải. Các ký hiệu hoa tiêu cho phép máy thu đánh giá hưởng ứng
xung kim của kênh vô tuyến và thực hiện tách sóng nhất quán. Các ký hiệu này cũng
cần cho hoạt động của anten thích ứng (hay anten thông minh) có búp sóng hẹp. TPC
để điều khiển công suất vòng kín nhanh cho cả đường lên và đường xuống. TFCI thông
tin cho máy thu về các thông số tức thời của các kênh truyền tải: các tốc độ số liệu hiện
thời trên các kênh số liệu khi nhiều dịch vụ được sử dụng đồng thời. Ngoài ra TFCI có
thể bị bỏ qua nếu tốc độ số liệu cố định. Kênh cũng chứa thông tin hồi tiếp hồi tiếp
(FBI: Feeback Information) ở đường lên để đảm bảo vòng hồi tiếp cho phân tập phát và
phân tập chọn lựa.
PRACH (Physical Random Access Channel: Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên):
kênh chung đường lên. Được sử dụng để mang kênh truyền tải RACH.
PCPCH (Physical Common Packet Channel: Kênh vật lý gói chung): kênh chung
đường lên. Được sử dụng để mang kênh truyền tải CPCH.
CPICH (Common Pilot Channel: Kênh hoa tiêu chung): kênh chung đường xuống.
Có hai kiểu kênh CPICH: PCPICH (Primary CPICH: CPICH sơ cấp) và S-CPICH
(Secondary CPICH: CPICH thứ cấp). P-CPICH đảm bảo tham chuẩn nhất quán cho
toàn bộ ô để UE thu được SCH, P-CCPCH, AICH và PICH vì các kênh nay không có
hoa tiêu riêng như ở các trường hợp kênh DPCH. Kênh SCPICH đảm bảo tham khảo
nhất quán chung trong một phần ô hoặc đoạn ô cho trường hợp sử dụng anten thông
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 49 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
minh có búp sóng hẹp. Chẳng hạn có thể sử dụng SCPICH làm tham chuẩn cho S-
CCPCH (kênh mang các bản tin tìm gọi) và các kênh DPCH đường xuống.
P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel: Kênh vật lý điều khiển
chung sơ cấp): kênh chung đường xuống, mỗi ô có một kênh để truyền BCH.
S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel: Kênh vật lý điều khiển
chung thứ cấp): kênh chung đường xuống. Một ô có thể có một hay nhiều S-CCPCH.,
được sử dụng để truyền PCH và FACH.
SCH (Synchrronization Channel: Kênh đồng bộ): kênh chung đường xuống. Có hai
kiểu kênh SCH: SCH sơ cấp và SCH thứ cấp. Mỗi ô chỉ có một SCH sơ cấp và thứ
cấp., được sử dụng để tìm ô.
PDSCH (Physical Downlink Shared Channel: Kênh vật lý chia sẻ đường xuống):
kênh chung đường xuống. Mỗi ô có nhiều PDSCH (hoặc không có), được sử dụng để
mang kênh truyền tải DSCH.
AICH (Acquisition Indication Channel: Kênh chỉ thị bắt): kênh chung đường xuống
đi cặp với PRACH, được sử dụng để điều khiển truy nhập ngẫu nhiên của PRACH.
PICH (Page Indication Channel: Kênh chỉ thị tìm gọi): kênh chung đường xuống đi
cặp với S-CCPCH (khi kênh này mang PCH) để phát thông tin kết cuối cuộc gọi cho
từng nhóm cuộc gọi kết cuối. Khi nhận được thông báo này, UE thuộc nhóm kết cuối
cuộc gọi thứ n sẽ thu khung vô tuyến trên S-CCPCH.
AP-AICH (Access Preamble Acquisition Indicator Channel: Kênh chỉ thị bắt tiền tố
truy nhập): kênh chung đường xuống đi cặp với PCPCH để điều khiển truy nhập ngẫu
nhiên cho PCPCH.
CD/CA-ICH (CPCH Collision Detection/Channel Assignment Indicator Channel:
Kênh chỉ thị phát hiện va chạm CPCH/ấn định kênh): kênh chung đường xuống đi
cặp với PCPCH. Được sử dụng để điều khiển va chạm PCPCH.
CSICH (CPCH Status Indicator Channel: Kênh chỉ thị trạng thái CPCH): kênh
chung đường xuống liên kết với AP-AICH để phát thông tin về trạng thái kết nối của
PCPCH.
Các các kênh truyền tải đựơc chuyển thành các kênh vật lý như bảng 3.7:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 50 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Bảng 3.7: Chuyển đổi giữa các kênh truyền tải và các kênh vật lý
Các kênh truyền tải Các kênh vật lý
DCH Kênh số liệu vật lý riêng (DPDCH) Kênh điều khiển vật lý riêng (DPCCH)
RACH Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý (PRACH)
CPCH Kênh gói chung vật lý (PCPCH) Kênh hoa tiêu chung (CPICH)
BCH Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp (P-CCPCH) FACH Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp (S-CCPCH) PCH
DSCH
Kênh đồng bộ (SCH) Kênh chia sẻ đường xuống vật lý (PDSCH) Kênh chỉ thị bắt (AICH) Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập (AP-AICH) Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH) Kênh chỉ thị trạng thái CPCH (CSICH) Kênh chỉ thị phát hiện va chạm/ấn định kênh (CD/CA-ICH)
Hình 3.7 cho thấy việc ghép hai kênh truyền tải lên một kênh vật lý và cung cấp chỉ thị lỗi
cho từng khối truyền tải tại phía thu.
TFI= Transport Format Indicator: Chỉ thị khuôn dạng truyền tải
TFCI= Transport Format Combination Indicator: Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải
Hình 3.7: Ghép các kênh truyền tải lên kênh vật lý
Khối
truyền tải
Khối
truyền tải
TFI Khối
truyền tải
TFI
Khối
truyền tải
Khối truyền tải
và chỉ thị lỗi
Khối truyền tải
và chỉ thị lỗi
TFI Khối truyền tải
và chỉ thị lỗi
TFI
Khối truyền tải
và chỉ thị lỗi
Giải mã và
giải ghép kênh
Giải TFCIMã hóa và
ghép kênh
TFCI
Kênh điều
khiển vật lý
Các kênh số
liệu vật lý
Các kênh số
liệu vật lý Kênh điều
khiển vật lý
Máy phát Máy thu
Các lớp cao hơn
Lớp vật lý
Kênh truyền tải 1 Kênh truyền tải 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 51 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
3.1.2.4. Cấu trúc kênh vật lý riêng
Cấu trúc kênh vật lý riêng được trình bày trên hình 3.8. Trong mô hình này mỗi cặp
hai bit thể hiện một cặp I/Q (một ký hiệu) của điều chế QPSK. Từ hình vẽ ta thấy, cấu trúc
khung bao gồm một chuỗi các khung vô tuyến, mỗi khung bao gồm 15 khe (dài 10 ms,
chứa 38400 chip) và mỗi khe chứa 2560 chip (dài 0,667 ms) bằng một chu kỳ điều khiển
công suất (tần số điều khiển công suất là 1500 lần trong một giây).
Hình 3.8. Cấu trúc kênh vật lý riêng cho đường lên và đường xuống
Cấu trúc kênh vật lý riêng đường lên cho một khe (một chu kỳ điều khiển công
suất) được cho trên hình 3.8. Thông tin riêng lớp cao hơn bao gồm số liệu người sử dụng
và báo hiệu được mang bởi DPDCH đường lên và thông tin điều khiển tạo ra bởi lớp 1
được mang bởi DPCCH. DPCCH bao gồm các ký hiệu hoa tiêu quy định trước (được sử
dụng để ước tính kênh và tách sóng nhất quán), các lệnh điều khiển công suất (TPC:
Transmit Power Control), thông tin phản hồi (FBI: Feedback Information) cho phân tập
phát vòng kín và kỹ thuật phân tập chọn trạm (SSDT: Site Selection Diversity Technique),
TFCI (tùy chọn). Có thể không có, một hay một số (nhiều nhất là 6) kênh DPDCH trên
một liên kết vô tuyến, nhưng chỉ có một DPCCH cho liên kết này. DPDCH (hoặc các
DPDCH) và DPCCH được ghép chung theo mã I/Q với ngẫu nhiên hóa phức.
Cấu trúc kênh vật lý riêng đường xuống được mô tả trên hình 3.8.Trên đường
xuống kênh riêng (DPCH) đường xuống bao gồm DPDCH đường xuống và DPCCH
đường xuống ghép theo thời gian với ngẫu nhiên hóa phức. Số liệu riêng được tạo ra tại
các mức cao hơn trên DPDCH được ghép theo thời gian với các bit hoa tiêu, các lệnh TPC
và các bit TFCI (tùy chọn) được tạo ra tại lớp vật lý. TFCI có thể có hoặc không có, nếu
không có các bit TFCI, DTX (phát không liên tục) được sử dụng trong trường tương ứng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 52 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
3.1.3. Truy nhập gói tốc độ cao (HSPA)
3.1.3.1. Tổng quan truy nhập gói tốc độ cao (HSPA)
Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA: High Speed Down Link Packet
Access) được 3GPP chuẩn hóa ra trong R5 với phiên bản tiêu chuẩn đầu tiên vào năm
2002. Truy nhập gói đường lên tốc độ cao (HSUPA) được 3GPP chuẩn hóa trong R6 và
tháng 12 năm 2004. Cả hai HSDPA và HSUPA được gọi chung là HSPA. Các mạng
HSDPA đầu tiên được đưa vào thương mại vào năm 2005 và HSUPA được đưa vào
thương mại vào năm 2007. Các thông số tốc độ đỉnh của R6 HSPA được cho trong bảng
3.8.
Bảng 3.8: Các thông số tốc độ đỉnh R6 HSPA
HSDPA (R6) HSUPA (R6)
Tốc độ đỉnh (Mbps) 14,4 5,7
Tốc độ số liệu đỉnh của HSDPA lúc đầu là 1,8Mbps và tăng đến 3,6 Mbps và
7,2Mbps vào năm 2006 và 2007, trên 14,4Mbps năm 2008. Trong giai đoạn đầu tốc độ
đỉnh HSUPA là 1-2Mbps trong giai đoạn hai tốc độ này đạt đến 4 - 5,7 Mbps vào năm
2008. HSPA được triển khai trên WCDMA hoặc trên cùng một sóng mang hoặc sử dụng
một sóng mang khác để đạt được dung lượng cao.
HSPA chia sẻ chung hạ tầng mạng với WCDMA. Để nâng cấp WCDMA lên HSPA
chỉ cần bổ sung phần mềm và một vài phần cứng nút B và RNC. Lúc đầu HSPA được thiết
kế cho các dịch vụ tốc độ cao phi thời gian thực, tuy nhiên R6 và R7 cải thiện hiệu suất
cuả HSPA cho VoIP và các ứng dụng tương tự khác.
Khác với WCDMA trong đó tốc độ số liệu trên các giao diện như nhau (384 kbps
cho tốc độ cực đại chẳng hạn), tốc độ số liệu HSPA trên các giao diện khác nhau. Hình 4.2
minh họa điều này cho HSDPA. Tốc độ đỉnh (14,4Mbps trên 2 ms) tại đầu cuối chỉ xẩy ra
trong thời điểm điều kiện kênh truyền tốt vì thế tốc độ trung bình có thể không quá 3Mbps.
Để đảm bảo truyền lưu lượng mang tính cụm này, nút cần có bộ đệm để lưu lại lưu lượng
và bộ lập biểu để truyền lưu lượng này trên hạ tầng mạng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 53 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Hình 3.9: Tốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện (trường hợp HSDPA)
3.1.3.2. Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA)
HSDPA được thiết kế để tăng thông lượng số liệu gói đường xuống bằng cách kết
hợp các công nghệ lớp vật lý: truyền dẫn kết hợp phát lại nhanh và thích ứng nhanh được
truyền theo sự điều khiển của nút B.
Đặc điểm chủ yếu của HSDPA là truyền dẫn kênh chia sẻ. Trong truyền dẫn kênh
chia sẻ, một bộ phận của tổng tài nguyên vô tuyến đường xuống khả dụng trong ô (công
suất phát và mã định kênh trong WCDMA) đựơc coi là tài nguyên chung được chia sẻ
động theo thời gian giữa các người sử dụng. Truyền dẫn kênh chia sẻ được thực hiện thông
qua kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH: High-Speed Dowlink Shared
Channel). HS-DSCH cho phép cấp phát nhanh một bộ phận tài nguyên đường xuống để
truyền số liệu cho một người sử dụng đặc thù. Phương pháp này phù hợp cho các ứng dụng
số liệu gói thường được truyền theo dạng cụm và vì thể có các yêu cầu về tài nguyên thay
đổi nhanh.
Cấu trúc cơ sở thời gian và mã của HS-DSCH được cho trên hình 3.10. Tài nguyên
mã cho HS-DSCH bao gồm một tập mã định kênh có hệ số trải phổ 16 (xem phần trên của
hình 3.10), trong đó số mã có thể sử dụng để lập cấu hình cho HS-DSCH nằm trong
khoảng từ 1 đến 15. Các mã không dành cho HS-DSCH được sử dụng cho mục đích khác,
chẳng hạn cho báo hiệu điều khiển, các dịch vụ MBMS hay các dịch vụ chuyển mạch
kênh.
Phần dưới của hình 3.10 mô tả ấn định tài nguyên mã HS-DSCH cho từng người sử
dụng trên cở sở TTI=2ms (TTI: Transmit Time Interval: Khoảng thời gian truyền dẫn).
HSPDA sử dụng TTI ngắn để giảm trễ và cải thiện quá trình bám theo các thay đổi của
kênh cho mục đích điều khiển tốc độ và lập biểu phụ thuộc kênh (sẽ xét trong phần dưới).
Ngoài việc được ấn định một bộ phận cuả tổng tài nguyên mã khả dụng, một phần tổng
công suất khả dụng của ô phải được ấn định cho truyền dẫn HS-DSCH. Lưu ý rằng HS-
DSCH không được điều khiển công suất mà được điều khiển tốc độ. Trong trường hợp sử
Tốc độ HS-DSCH đỉnh
14 4 Mbps trên 2ms
Tốc độ bit Iub
0-3 Mbps
Thông số QoS: Tốc độ
bit cực đại: 3Mbps
UE
Iub Iu-cs Nút B RNC SGSN
Số liệu từ
GGSN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 54 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
dụng chung tần số với WCDMA, sau khi phục vụ các kênh WCDMA, phần công suất còn
lại có thể được sử dụng cho HS-DSCH, điều này cho phép khai thác hiệu quả tổng tài
nguyên công suất khả dụng.
Hình 3.10. Cấu trúc thời gian-mã của HS-DSCH
Ta thấy rằng các kỹ thuật HSDPA dựa trên thích ứng nhanh đối với các thay đổi
nhanh trong các điều kiện kênh. Vì thế các kỹ thuật này phải đựơc đặt gần với giao diện vô
tuyến tại phía mạng, nghĩa là tại nút B. Ngoài ra một mục tiêu quan trọng của HSDPA là
duy trì tối đa sự phân chia chức năng giữa các lớp và các nút của R3. Cần giảm thiểu sự
thay đổi kiến trúc, vì điều này sẽ đơn giản hóa việc đưa HSDPA vào các mạng đã triển
khai cũng như đảm bảo hoạt động trong các môi trường mà ở đó không phải tất cả các ô
đều được nâng cấp bằng chức năng HSDPA.
Vì thế HSDPA đưa vào nút B một lớp con MAC mới, MA-hs, chịu trách nhiệm cho
lập biểu, điều khiển tốc độ và khai thác giao thức HARQ. Do vậy ngoại trừ các tăng cường
cho RNC như điều khiển cho phép HSDPA đối với các người sử dụng, HSDPA chủ yếu
tác động lên nút B (hình 3.11).
Mỗi UE sử dụng HSDPA sẽ thu truyền dẫn HS-DSCH từ một ô (ô phục vụ). Ô phục
vụ chịu trách nhiệm lập biểu, điều khiển tốc độ, HARQ và các chức năng MAChs khác
cho HSDPA. Chuyển giao mềm đường lên được hỗ trợ trong đó truyền dẫn số liệu đường
lên sẽ thu được từ nhiều ô và UE sẽ nhận được các lệnh điều khiển công suất từ nhiều ô.
Di động từ một ô hỗ trợ HSDPA đến một ô không hỗ trợ HSDPA được xử lý dễ ràng. Có
Thời gian
Các
mã
định
HS-DSCH TTI
2ms
SF=1
SF=2
SF=4
SF=8
Các mã định kênh được sử dụng cho truyền dẫn HS-DSCH (10 trong vd này)
Người sử dụng 1
Người sử dụng 2
Người sử dụng 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 55 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
thể đảm bảo dịch vụ không bị gián đoạn cho người sử dụng (mặc dù tại tốc độ số liệu thấp
hơn) bằng chuyển mạch kênh trong RNC trong đó người sử dụng được chuyển mạch đến
kênh dành riêng (DCH) trong ô không có HSDPA. Tương tự, một người sử dụng được
trang bị đầu cuối có HSDPA có thể chuyển mạch từ kênh riêng sang HSDPA khi người
này chuyển vào ô có hỗ trợ HSDPA.
Hình 3.11. Kiến trúc HSDPA
Cấu trúc kênh tổng thể của HSDPA kết hợp WCDMA được cho trên hình 3.12.
Hình 3.12. Cấu trúc kênh HSDPA kết hợp WCDMA
Dưới đây ta tổng kết chức năng của các kênh trong HSDPA:
HS-DSCH (High Speed- Downlink Shared Channel) là kênh truyền tải được sắp xếp lên
nhiều kênh vật lý HS-PDSCH để truyền tải lưu lượng gói chia sẻ cho nhiều người sử dụng,
trong đó mỗi HS-PDSCH có hệ số trải phổ không đổi và bằng 16. Cấu hình cực đại của
HS-DSCH là 15SF16 (tương ứng với tốc độ đỉnh khi điều chế 16QAM và tỷ lệ mã 1/1 là
14,4Mbps). Các người sử dụng chia sẻ HS-DSCH theo số kênh vật lý HS-PDSCH (số mã
với SF=16) và khoảng thời gian truyền dẫn TTI=2ms.
HS-DSCHSố liệu người
sử dụng
đ ờ ố
HS-SCCHBáo hiệu điều
khiển cho
HS DSCH
(F-)DPCHCác lệnh
điều khiển
ô ất
DPDCH Số liệu người
sử dụng
đ ờ lê
DPCCH Báo hiệu
điều khiển
h DPDCH
HS-DPCCHBáo hiệu điều
khiển liên quan
đế HS DSCH
Kênh chia sẻ, cho một ô Kênh riêng, cho một UE
Trạm phát gốc
Thiết bị đầu cuối
…… …… ……
UE
RNC RNC
Truyền dẫn
HSDPA
Đến mạng lõi
Đến các
nút B khác
Đến các
nút B khác(F-)DPCH trên DL
DCH trên ULChức năng MAC-hs
-Lập biểu
-Thích ứng tốc độ
Ô phục vụ Ô không phục vụ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 56 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
HS-SCCH (High Speed-Shared Control Channel) sử dụng hệ số trải phổ 128 và có cấu
trúc thời gian dựa trên một khung con có độ dài 2ms bằng độ dài cuả HSDSCH. Các thông
tin sau đây được mang trên HS-SCCH:
Số mã định kênh,
Sơ đồ điều chế,
Kích thước khối truyền tải,
Gói được phát là gói mới hay phát lại (HARQ) hoặc HARQ theo RNC RLC,
Phiên bản dư,
Phiên bản chùm tín hiệu.
Khi HSDPA hoạt động trong chế độ ghép theo thời gian, chỉ cần lập cấu hình một
HS-SCCH, nhưng kho HSDPA hoạt động trong chế độ ghép theo mã thì cần có nhiều HS-
SCCH hơn. Một UE có thể xem xét được nhiều nhất là 4 HS-SCCH tùy vào cấu hình được
lập bởi hệ thống.
HS-DPCCH (High Speed- Dedicated Physical Control Channel) đường lên có hệ số trải
phổ 256 và cấu trúc từ 3 khe 2ms chứa các thông tin sau đây:
Thông tin phản hồi (CQI: Channel Quality Indicator: chỉ thị chất lượng kênh) để
báo cho bộ lập biểu nút B về tôc độ số liệu mà UE mong muốn,
ACK/NAK (công nhận và phủ nhận) cho HARQ.
DPCCH (Dedicated Physical Control Channel) đi cùng với HS-DPCCH đường lên chứa
các thông tin giống như ở R3.
F-DPCH (Fractional- Dedicated Physical Channel) đường xuống có hệ số trải phổ 256
chứa thông tin điều khiển công suất cho 10 người sử dụng để tiết kiệm tài nguyên mã trong
truyền dẫn gói
3.1.3.3. Truy nhập gói tốc độ cao đường lên (HSUPA)
Cốt lõi của HSUPA cũng sử dụng hai công nghệ cơ sở như HSDPA: lập biểu nhanh
và HARQ nhanh với kết hợp mềm. Cũng giống như HSDPA, HSUPA sử dụng khoảng thời
gian ngắn 2ms cho TTI đường lên. Các tăng cường này được thực hiện trong WCDMA
thông qua một kênh truyền tải mới, E-DCH (Enhanced Dedicated Channel: kênh riêng
tăng cường).
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 57 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Mặc dù sử dụng các công nghệ giống HSDPA, HSUPA cũng có một số khác biệt
căn bản so với HSDPA và các khác biệt này ảnh hưởng lên việc thực hiện chi tiết các tính
năng:
Trên đường xuống, các tài nguyên chia sẻ là công suất và mã đều được đặt trong
một nút trung tâm (nút B). Trên đường lên, tài nguyên chia sẻ là đại lượng nhiễu
đường lên cho phép, đại lượng này phụ thuộc vào công suất của nhiều nút nằm phân
tán (các nút UE),
Trên đường xuống bộ lập biểu và các bộ đệm phát được đặt trong cùng một nút, còn
trên đường lên bộ lập biểu được đặt trong nút B trong khi đó các bộ đệm số liệu
được phân tán trong các UE. Vì thế các UE phải thông báo thông tin về tình trạng
bộ đệm cho bộ lập biểu,
Đường lên WCDMA và HSUPA không trực giao và vì thế xẩy ra nhiễu giữa các
truyền dẫn trong cùng một ô. Trái lại trên đường xuống các kênh được phát trực
giao. Vì thế điều khiển công suất quan trọng đối với đường lên để xử lý vấn đề gần
xa. E-DCH được phát với khoảng dịch công suất tương đối so với kênh điều khiển
đường lên được điều khiển công suất và bằng cách điều chỉnh dịch công suất cho
phép cực đại, bộ lập biểu có thể điều khiển tốc độ số liệu E-DCH. Trái lại đối với
HSDPA, công suất phát không đổi (ở mức độ nhất định) cùng với sử dụng thích ứng
tốc độ số liệu,
Chuyển giao được E-DCH hỗ trợ. Việc thu số liệu từ đầu cuối tại nhiều ô là có lợi
vì nó đảm bảo tính phân tập, trong khi đó phát số liệu từ nhiều ô trong HSDPA là
phức tạp và chưa chắc có lợi lắm. Chuyển giao mềm còn có nghĩa là điều khiển
công suất bởi nhiều ô để giảm nhiễu gây ra trong các ô lân cận và duy trì tương tích
ngược với UE không sử dụng E-DCH,
Trên đường xuống, điều chế bậc cao hơn (có xét đến hiệu quả công suất đối với
hiệu quả băng thông) được sử dụng để cung cấp các tốc độ số liệu cao trong một số
trường hợp, chẳng hạn khi bộ lập biểu ấn định số lượng mã định kênh ít cho truyền
dẫn nhưng đại lượng công suất truyền dẫn khả dụng lại khá cao. Đối với đường lên
tình hình lại khác; không cần thiết phải chia sẻ các mã định kênh đối với các người
sử dụng khác và vì thế thông thường tỷ lệ mã hóa kênh thấp hơn đối với đường lên.
Như vậy khác với đường lên điều chế bậc cao ít hữu ích hơn trên đường lên trong
các ô vĩ mô và vì thế không được xem xét trong phát hành đầu của HSUPA.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 58 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
3.2. Thiết lập cuộc gọi của 3G WCDMA
Thủ tục thiết lập một cuộc gọi cơ sở ở W-CDMA UMTS được cho ở hình 3.13. Quá
trình này bắt đầu bằng yêu cầy truy nhập từ UE. Yêu cầu truy nhập này hoặc được phát
trên kênh truyền tải RACH hoặc trên kênh truyền tải CPCH. Bản tin được phát là một yêu
cầu để thiết lập một kết nối RRC trước khi thực hiện các giao dịch báo hiệu hay thiết lập
vật mang. Yêu cầu kết nối RRC bao gồm cả lý do yêu cầu kết nối.
RNC trả lời bằng một bản tin Thiết lập kết nối RRC. Bản tin này được phát ở kênh
logic CCCH ( thường được truyền trên kênh truyền tải FACH). Nếu một kênh truyền tải
UE RNC MSC/VLR CCCH: yêu cấu kết nối RRC
CCCH: Thiết lập kết nối RRC
DCCH: Kết nối RRC đã hoàn thành
DCCH: Truyền trực tiếp khởi đầu.
DCCH: Truyền trực tiếp (Yêu cầu nhật thực)
DCCH: Truyền trực tiếp (Trả lời nhật thực)
DCCH: Lệnh chế độ bảo mật
DCCH: Hoàn thành chế độ bảo mật
DCCH: Truyền trực tiếp (Thiết lập)
DCCH: Truyền trực tiếp (Tiếp tục cuộc gọi)
DCCH: Thiết lập vật mang hay lập lại cấu hình
vật mang vô tuyến
DCCH: Thiết lập vật mang vô tuyến đã hoàn thàn
hay lập lại cấu hình đã hoàn thành
DCCH: Truyền trực tiếp (Báo chuông)
DCCH: Truyền trực tiếp (Kết nối)
DCCH: Truyền trực tiếp công nhận kết nối
RANAP: Bản tin UE khởi đầu
(Yêu cầu dịch vụ CM)
RANAP: Truyền trực tiếp (Yêu cầu nhật thực)
RANAP: Truyền trực tiếp (Trả lời nhật thực)
RANAP: Lệnh chế độ bảo mật
RANAP: Hoàn thành chế độ bảo mật
RANAP: Truyền trực tiếp (Thiết lập)
RANAP: Truyền trực tiếp (Tiếp tục cuộc gọi)
RANAP: Yêu cầu ấn định RAB
RANAP: Hoàn thành ấn định RAB
RANAP: Truyền trực tiếp (Báo chuông)
RANAP: Truyền trực tiếp (Kết nối)
RANAP: Tryuền trực tiếp công nhận kết nối
Hình 3.13: Thủ tục thiết lập cuộc gọi ở W-CDMA UMTS.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 59 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
DCH được cấp phát, thì bản tin thiết lập kết nối RRC sẽ chỉ ra một mã ngẫu nhiên để UE
sử dụng ở đường lên. UE tự xác định mã định kênh và mã này được thực hiện ở đường lên.
Cần lưu ý một DPCCH liên kết với một DPDCH. DPDCH chứa TFCI, TFCI chứa thông
tin về hệ số trải phổ SF và cho phép UTRAN xác định mã định kênh cho DPDCH. Nếu
RNC không ấn định một kênh DCH thì báo hiệu tiếp tục được phát trên FACH đường
xuống và RACH hay CPCH đường lên.
UE trả lời bằng bản tin Kết nối RRC đã hoàn thành. Bản tin này được mang trên
kênh logic DCCH đường lên. Sau đó UE phát bản tin cho mạng lõi CN. Bản tin này được
phát ở bản tin Truyền trực tiếp khởi đầu, vì khi này chưa có thiết lập quan hệ báo hiệu trực
tiếp giữa UE và mạng lõi. Tải trọng của bản tin này được chuyển trực tiếp giữa UE và
mạng lõi. Bản tin này chỉ thị cho RNC và mạng lõi là cần thiết lập một mối quan hệ báo
hiệu mới giữa UE và mạng lõi.
RNC đặt bản tin Truyền trực tiếp khởi đầu vào bản tin UE khởi đầu của RANAP và
gửi bản tin này đến mạng lõi. Trong trường hợp này bản tin được gởi đến MSC. Việc chọn
MSC hay SGSN phụ thuộc vào thông tin ở tiêu đề của bản tin Truyền khởi đầu phát đi từ
UE. Tải trọng của bản tin Truyền trực tiếp khởi đầu được đặt vào tải trọng của bản tin đến
MSC: UE khởi đầu của RANAP.
Tiếp theo, MSC sẽ khởi đầu các thủ tục bảo an. Thủ tục này bắt đầu bằng nhận thực
trên nguyên tắc Hiệu lệnh-Trả lời giống như ở GSM. Ở đây có một điểm khác là UE và
mạng nhận thực lẫn nhau. Nghĩa lã mạng không chỉ phát mã ngẫu nhiên đến UE để nhận
được trả lời đúng mà còn phát cả Thẻ nhận dạng mạng (AUTN: Authentication Token
Network) được tính toán độc lập ở mạng trong HLR để so sánh với AUTN được tính toán
độc lập ở UE trong USIM. AUTN này phải trùng với AUTN ở mạng. UE phát Yêu cầu
nhận thực bằng cách phát bản tin truyền trực tiếp của RANAP và giao thức RRC.
Nếu nhận thực thành công, UE phát trả lời bằng một bản tin Trả lời nhận thực để
MSC kiểm tra. Bản tin này được mang bằng cách sử dụng các khả năng truyền trực tiếp
của RANAP và RRC.
Sau đó mạng lõi khởi đầu các thủ tục mã hóa và kiểm tra trung thực. Quá trình này
được thực hiện giống như ở GSM ngoại trừ một khả năng bổ sung là: đảm bảo tính trung
thực. Khả năng này cho phép mạng hoặc UE kiểm tra xem các bản tin báo hiệu từ thực thể
kia có bị kẻ khác thay đổi hay không. Quá trình mật mã và kiểm tra tính trung thực đều do
mạng lõi khởi xướng, nhưng được thực hiện giữa UE và UTRAN. Vì thế MSC gửi bản tin
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 60 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Lệnh chế độ bảo mật RRC đến UE. UE trả lời MSC bằng bản tin RANAP: Hoàn thành chế
độ bảo mật.
Tại thời điểm này, thông tin thiết lập cuộc gọi thực sự như: số điện thoại bị gọi
được gửi ở bản tin Thiết lập từ UE đến MSC bằng cách sử dụng báo hiệu truyền trực tiếp.
Nếu có thể xử lý được cuộc gọi này, MSC sẽ trả lời bằng bản tin Đang tiến hành cuộc gọi
rất giống như ở GSM. Sau đó RNC cần thiết lập Vật mang truy nhập vô tuyến (RAB) để
truyền tải luồng tiếng thực sự của người sử dụng.
RAB là một vật mang giữa UE và mạng lõi để truyền tải số liệu của người sử dụng:
tiếng hoặc số liệu gói. RAB được đặt trên một hoặc nhiều vật mang vô tuyến ở giao diện
vô tuyến. Mỗi RAB có số nhận dạng riêng của mình để sử dụng trong quá trình báo hiệu
giữa UE và mạng. Mạng lõi phát yêu cầu thiết lập RAB thông qua bản tin Yêu cầu ấn định
RAB của RANAP.
Trên cơ sở thông tin ở Yêu cầu ấn định RAB, RNC có thể thiết lập một vật mang vô
tuyến mới cho UE hoặc có thể lập lại cấu hình cho vật mang hiện UE đang hoạt động.
RNC sử dụng hoặc bản tin RRC Thiết lập vật mang vô tuyến hoặc Lập lại cấu hình vật
mang vô tuyến để hướng dẫn UE sử dụng các vật mang mới hay lập lại cấu hình. UE trả lời
hoặc bằng bản tin Thiết lập vật mang vô tuyến đã hoàn thành hoặc bản tin Lập lại cấu
hình vật mang vô tuyến đã hoàn thành. Đến lượt mình, RNC trả lời MSC bằng bản tin
RANAP: Hoàn thành ấn định RAB. Khi này đã có một đường dẫn vật mang từ UE đến
MSC. Lưu ý rằng việc thiết lập đường dẫn vật mang cũng đòi hỏi thiết lập phương tiện mặt
đất giữa nút B, RNC và giữa RNC,MSC.
Phần còn lại của quá trình thiết lập cuộc gọi hoàn toàn giống như thiết lập cuộc gọi
ở GSM. Phần còn lại này bao gồm: các bản tin báo chuông, kết nối và xác nhận kết nối
được truyền ở báo hiệu truyền trực tiếp.
3.3. Chuyển giao của 3G WCDMA
3.3.1. Khái quát về chuyển giao trong các hệ thống thông tin di động.
Các mạng di động cho phép người sử dụng có thể truy nhập các dịch vụ trong khi di
chuyển nên có thuật ngữ “tự do” cho các thiết bị đầu cuối. Tuy nhiên tính “tự do” này gây
ra một sự không xác định đối với các hệ thống di động. Sự di động của các người sử dụng
đầu cuối gây ra một sự biến đổi động cả trong chất lượng liên kết và mức nhiễu, người sử
dụng đôi khi còn yêu cầu thay đổi trạm gốc phục vụ. Quá trình này được gọi là chuyển
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 61 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
giao. Chuyển giao là một phần cần thiết cho việc xử lý sự di động của người sử dụng đầu
cuối. Nó đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vô tuyến khi người sử dụng di động di
chuyển từ qua ranh giới các ô tế bào.
Trong các hệ thống tế bào thế hệ thứ nhất như AMPS, việc chuyển giao tương đối
đơn giản. Sang hệ thống thông tin di động thế hệ 2 như GSM và PACS thì có nhiều cách
đặc biệt hơn bao gồm các thuật toán chuyển giao được kết hợp chặt chẽ trong các hệ thống
này và trễ chuyển giao tiếp tục được giảm đi. Khi đưa ra công nghệ CDMA, một ý tưởng
khác được đề nghị để cải thiện quá trình chuyển giao được gọi là chuyển giao mềm.
3.3.1.1. Các kiểu chuyển giao trong các hệ thống WCDMA 3G.
Có 4 kiểu chuyển giao trong các mạng di động WCDMA. Đó là:
Chuyển giao bên trong hệ thống (Intra-system HO): chuyển giao bên trong hệ
thống xuất hiện trong phạm vi một hệ thống. Nó có thể chia nhỏ thành chuyển giao bên
trong tần số (Intra-frequency HO) và chuyển giao giữa các tần số (Inter- frequency HO).
Chuyển giao trong tấn số xuất hiện giữa các cell thuộc cùng một sóng mang WCDMA, còn
chuyển giao giữa các tần số xuất hiện giữa các cell hoạt động trên các sóng mang
WCDMA khác nhau.
Chuyển giao giữa các hệ thống (Inter-system HO): kiểu chuyển giao này xuất hiện
giữa các cell thuộc về 2 công nghệ truy nhập vô tuyến khác nhau (RAT) hay các chế độ
truy nhập vô tuyến khác nhau (RAM). Trường hợp phổ biến nhất cho kiểu đầu tiên dùng
để chuyển giao giữa các hệ thống WCDMA và GSM/EDGE. Chuyển giao giữa 2 hệ thống
CDMA cũng thuộc kiểu này. Một ví dụ của chuyển giao Inter-RAM là giữa các chế độ
UTRA FDD và UTRA TDD.
Chuyển giao cứng (HHO- Hard Handover): HHO là một loại thủ tục chuyển giao
trong đó tất cả các liên kết vô tuyến cũ của một máy di động được giải phóng trước khi các
liên kết vô tuyến mới được thiết lập. Đối với các dịch vụ thời gian thực, thì điều đó có
nghĩa là có một sự gián đoạn ngắn xảy ra, còn đối với các dịch vụ phi thời gian thực thì
HHO không ảnh hưởng gì. Chuyển giao cứng diễn ra như là chuyển giao trong cùng tần số
và chuyển giao ngoài tần số.
Chuyển giao mềm (SHO) và chuyển giao mềm hơn(Softer HO): Trong suốt quá
trình chuyển giao mềm, một máy di động đồng thời giao tiếp với cả 2 hoặc nhiều cell ( đối
với cả 2 loại chuyển giao mềm) thuộc về các trạm gốc khác nhau của cùng một bộ điều
khiển mạng vô tuyến (intra-RNC) hoặc các bộ điều khiển mạng vô tuyến khác nhau (inter-
ĐỒ ÁN
GVHD
RNC)
nhất. T
SHO)
điều k
Trong
sector
hoạt đ
sóng m
các ki
3.3.1.
xướng
bộ chu
một ch
RNC
khởi x
chẳng
là chu
toán t
N TỐT NG
D: Th.S Võ
). Trên đườ
Trên đườn
), và được
khiển công
g trường hợ
r trong cùn
động. Chuy
mang, do đ
iểu chuyển
2. Các mụ
Chuyển g
g, mạng kh
Máy di đ
uyển mạch
hất lượng l
Mạng kh
sẽ đưa ra q
xướng đượ
g hạn như đ
uyển giao v
thay đổi ng
GHIỆP
õ Trường S
ờng xuống
ng lên (UL)
định tuyến
g suất tích
ợp chuyển
ng một BS,
yển giao m
đó chúng l
n giao khác
ục đích của
giao có thể
hởi xướng v
động khởi x
h tốt nhất, v
liên kết ng
hởi xướng:
quyết định
ợc thực hiện
điều khiển
với lý do l
gưỡng chuy
Sơn
g (DL), má
), kênh mã
n đến bộ đi
cực đều th
giao mềm
, RNC khô
mềm và chu
là các quá
nhau.
Hình 3.14
a chuyển g
ể được kh
và máy di đ
xướng: Má
với sự hỗ t
hèo nàn đư
: BS tiến h
liệu có thự
n cho các m
phân bố lư
lưu lượng (
yển giao ch
Chương 3:
Trang
áy di động
di động đư
iều khiển v
ham gia và
m hơn, một
ông quan tâ
uyển giao m
trình chuy
4: Các kiểu
giao.
hởi tạo từ 3
động hỗ trợ
áy di động
trợ của mạ
ược đo bởi
hành đo đạ
ực hiện chu
mục đích k
ưu lượng g
(TRHO) đư
ho một hay
Kỹ thuật
g 62
nhận các
ược tách só
vô tuyến ch
ào chuyển g
t máy di độ
âm và chỉ c
mềm hơn c
yển giao tro
u chuyển gi
3 cách khá
ợ.
g tiến hành
ạng. Kiểu c
máy di độ
c và báo c
uyển giao h
khác ngoài
giữa các ce
ược điều k
y nhiều sự r
cơ bản củ
S
tín hiệu để
óng bởi cả
ho sự kết h
giao mềm:
ộng được đ
có một vòn
chỉ có thể x
ong cùng t
iao khác nh
ác khác nh
đo chất lư
chuyển giao
ộng.
cáo với bộ
hay không
việc điều k
ell. Một ví
khiển bởi B
rời đi sang
ủa mang 3
SVTH: Ngu
ể kết hợp
2 BS (đối
hợp lựa ch
mỗi vòng
điều khiển
ng điều khi
xảy ra tron
tần số. Hìn
hau
hau: máy d
ượng, chọn
o này nhìn
điều khiển
g. Chuyển g
khiển liên
dụ của trư
BS. TRHO
g cell liền k
G WCDM
uyễn Văn S
với tỷ số l
với cả 2 ki
họn. Hai vò
cho một B
bởi ít nhấ
iển công su
ng một tần
nh 3.14 chỉ
di động kh
ra các BS
n chung tạo
n mạng RN
giao do mạ
kết vô tuy
ường hơp n
O là một thu
kề từ một c
MA
Sáu
lớn
iểu
òng
BS.
ất 2
uất
số
ỉ ra
hởi
và
o ra
NC,
ạng
ến,
này
uật
cell
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 63 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
cụ thể tuỳ thuộc vào tải của cell đó. Nếu tải của cell này vượt quá mức cho trước, và tải ở
cell lân cận ở dưới một mức cho trước khác, thì cell nguồn sẽ thu hẹp lại vùng phủ sóng
của nó, chuyển lưu lượng đến cell lân cận. Vì thế, tốc độ nghẽn (block) tổng thể bị giảm đi,
tận dụng tốt hơn nguồn tài nguyên các cell.
Hỗ trợ máy di động: Trong phương pháp này cả mạng và máy di động đều tiến
hành đo đạc. Máy di động báo cáo kết quả đo đạc từ các BS gần nó và mạng sẽ quyết định
có thực hiện chuyển giao hay không.
Các mục đích của chuyển giao có thể tóm tắt như sau:
Đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ vô tuyến khi người sử dụng di động di
chuyển qua ranh giới của các tế bào,
Giữ cho QoS đảm bảo mức yêu cầu,
Làm giảm nhỏ mức nhiễu trong toàn bộ hệ thống bằng cách giữ cho máy di
động được kết nối với BS tốt nhất,
Roaming giữa các mạng khác nhau,
Cân bằng tải.
Sự khởi xướng cho một quá trình chuyển giao có thể bắt nguồn từ chất lượng dịch
vụ của liên kết (UL hoặc DL), sự thay đổi của dịch vụ, sự thay đổi tốc độ, các lý do lưu
lượng hoặc sự can thiệt để vận hành và bảo dưỡng.
3.3.1.3. Các thủ tục và phép đo đạc chuyển giao.
Thủ tục chuyển giao có thể chia thành 3 pha : đo đạc, quyết định, và thực thi chuyển
giao minh họa trong hình 3.15.
Hình 3.15: Các thủ tục chuyển giao
- Hoàn thành quá trình chuyển giao - Cập nhật các thông số lien quan
Đo đạc các thông tin cần thiết cho việc quyết định chuyển giao. (ví dụ: Ec /Io của kênh CPICH của các cell phục vụ và các cell lân
cận, các thông tin định thời giữa các cell)
Các tiêu chuẩn của chuyển giao có đáp ứng không
Pha đo đạc
Pha quyết định
Pha thực thi
YES
NO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 64 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Trong pha đo đạc chuyển giao, các thông tin cần thiết để đưa ra quyết định chuyển
giao được đo đạc. Các thông số cần đo thực hiện bởi máy thường là tỷ số Ec/I02 (Ec: là
năng lượng kênh hoa tiêu trên một chip, và I0 : là mật độ phổ công suất nhiễu tổng thể) của
kênh hoa tiêu chung (CPICH) của cell đang phục vụ máy di động đó và của các cell lân
cận. Đối với các kiểu chuyển giao xác định, cần đo các thông số khác. Trong mạng không
đồng bộ UTRA FDD (WCDMA ), các thông số định thời liên quan giữa các cell cần được
đo để điều chỉnh việc định thời truyền dẫn trong chuyển giao mềm để thực hiện việc kết
hợp thống nhất trong bộ thu Rake. Mặt khác, sự truyền dẫn giữa các BS khác nhau sẽ khó
để kết hợp, đặc biệt là hoạt động điều khiển công suất trong chuyển giao mềm sẽ phải chịu
ảnh hưởng của trễ bổ sung.
Trong pha quyết định chuyển giao, kết quả đo được so sánh với các ngưỡng đã xác
định và sau đó sẽ quyết định có bắt đầu chuyển giao hay không. Các thuật toán khác nhau
có điều kiện khởi tạo chuyển giao khác nhau.
Trong pha thực thi, quá trình chuyển giao được hoàn thành và các thông số liên
quan được thay đổi tuỳ theo các kiểu chuyển giao khác nhau. Chẳng hạn như, trong pha
thực thi của chuyển giao mềm, máy di động sẽ thực hiện hoặc rời bỏ trạng thái chuyển
giao mềm, một BS mới sẽ được bổ sung hoặc giải phóng, tập hợp các BS đang hoạt động
sẽ được cập nhật và công suất của mỗi kênh liên quan đến chuyển giao mềm được điều
chỉnh.
3.3.2. Chuyển giao trong cùng tần số.
3.3.2.1. Chuyển giao mềm
Chuyển giao mềm chỉ có trong công nghệ CDMA. So với chuyển giao cứng thông
thường, chuyển giao mềm có một số ưu điểm. Tuy nhiên, nó cũng có một số các hạn chế
về sự phức tạp và việc tiêu thụ tài nguyên tăng lên. Việc quy hoạch chuyển giao mềm ban
đầu là một trong các phần cơ bản của của việc hoạch định và tối ưu mạng vô tuyến. Trong
phần này sẽ trình bày nguyên lý của chuyển giao mềm.
a. Nguyên lý chuyển giao mềm.
Chuyển giao mềm khác với quá trình chuyển giao cứng truyền thống. Đối
với chuyển giao cứng, một quyết định xác định là có thực hiện chuyển giao hay không và
máy di động chỉ giao tiếp với một BS tại một thời điểm. Đối với chuyển giao mềm, một
quyết định có điều kiện được tạo ra là có thực hiện chuyên giao hay không. Tuỳ thuộc vào
sự thay đổi cường độ tín hiệu kênh hoa tiêu từ hai hay nhiều trạm gốc có liên quan, một
ĐỒ ÁN
GVHD
quyết
diễn r
Trong
tập hợ
từ cel
MS sẽ
giao c
sau:
và BS
ping-p
chuyể
N TỐT NG
D: Th.S Võ
định cứng
ra sau khi t
g thời kỳ ch
ợp tích cực
Hình 3.
Hình 3.16
G
l này sang
ẽ liên tục đ
cứng được
If (p
Trong đó
S2, D là hệ
Lý do đư
pong”, hiệu
ển giao cứn
GHIỆP
õ Trường S
g cuối cùng
tín hiệu đến
huyển tiếp
(Tập hợp
.16 chỉ ra s
6: Sự so sá
Giả sử rằng
cell khác,
đo cường đ
chỉ ra tron
ilot_E0/I0)
H
Else
D
End.
ó: (pilot_Ec
số dự trữ t
ưa ra độ dự
u ứng này
ng sẽ xuất h
Sơn
g sẽ được t
n từ một B
của chuyể
tích cực là
sự khác nha
ánh giữa ch
g có một đầ
BS1 là trạ
độ của tín h
ng hình 3.1
)2 – (pilot_
Handover t
Do not han
c/I0)1 và (p
trễ.
ự trữ trễ tro
xảy ra khi
hiện. Ngoà
Chương 3:
Trang
ạo ra để gi
BS chắc chắ
ển giao mề
à danh sách
au cơ bản c
huyển giao
ầu cuối di đ
ạm gốc phụ
hiệu hoa tiê
16-a, việc k
_Ec/I0)1>
to BS2;
ndover;
pilot_Ec/I0
ong thuật t
một máy d
ài sự di độn
Kỹ thuật
g 65
iao tiếp vớ
ắn sẽ mạnh
m, MS gia
h các cell h
của chuyển
o cứng và c
động trong
ục vụ đầu t
êu nhận đư
khởi xướng
D and BS1
0)2 là Ec/I
toán chuyể
di động di
ng của MS,
cơ bản củ
S
i duy nhất
h hơn các t
ao tiếp đồn
hiện đang c
n giao cứng
chuyển giao
g một chiếc
tiên của MS
ược từ các
g chuyển g
1 is serving
I0 của kên
n giao cứn
chuyển qu
, ảnh hưởn
ủa mang 3
SVTH: Ngu
1 BS. Điều
tín hiệu đến
ng thời với
ó kết nối v
g và chuyể
o mềm.
c ô tô đang
S. Trong k
BS gần nó
giao được t
g BS
nh hoa tiêu
ng là để trá
ua lại biên g
ng phadinh
G WCDM
uyễn Văn S
u này thườ
n từ BS kh
các BS tro
với MS).
ển giao mềm
chuyển độ
khi di chuy
ó. Với chuy
thực hiện n
nhận từ B
ánh “hiệu ứ
giới một ce
của các kê
MA
Sáu
ờng
hác.
ong
m.
ộng
ển,
yển
như
BS1
ứng
ell,
ênh
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 66 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
vô tuyến có thể ảnh hưởng nghiêm trọng bởi hiệu ứng “ping-pong”. Bằngviệc đưa ra độ
dự trữ trễ, hiệu ứng “ping-pong” có thể được giảm nhẹ bởi vì máy di động sẽ không thực
hiện chuyển giao ngay tức thì đến các BS tốt hơn. Độ dữ trữ càng lớn, hiệu ứng “ping-
pong” càng ít ảnh hưởng. Tuy nhiên khi độ dữ trữ lớn thì độ trễ càng nhiều. Hơn thế nữa,
máy di động còn gây ra nhiễu bổ sung tới các cell lân cận do liên kết có chất lượng kém
khi bị trễ. Vì thế, với chuyển giao cứng, giá trị của độ dữ trữ trễ khá là quan trọng. Khi
chuyển giao xuất hiện, liên kết lưu lượng đầu tiên với BS1 sẽ bị ngắt trước khi thiết lập
liên kết mới với BS2 , cho nên chuyển giao cứng là quá trình “cắt trước khi thực hiện”.
Trường hợp chuyển giao mềm được chỉ ra trong hình 3.16-b, trước khi (pilot_
Ec/I0)2 vượt quá (pilot_ Ec/I0)1 , miễn là điều kiện khới xướng chuyển giao mềm được
đáp ứng, MS vẫn chuyển sang trạng thái chuyển giao mềm và một liên kết mới được thiết
lập. Trước khi BS1 bị cắt (điều kiện ngắt chuyển giao được đáp ứng), thì MS sẽ giao tiếp
đồng thời với cả BS1 và BS2. Vì thế, khác với chuyển giao cứng, chuyển giao mềm là quá
trình “thực hiện trước khi cắt”. Một số các thuật toán được đề nghị để hỗ trợ chuyển giao
mềm và các điều kiện của nó được sử dụng trong các thuật toán khác nhau.
Quá trình chuyển giao mềm khác nhau trên các hướng truyền dẫn khác nhau. Hình
3.16-c minh hoạ điều này. Trên đường lên, MS phát tín hiệu vào không trung nhờ anten đa
hướng của nó. Hai BS trong tập hợp tích cực có thể đồng thời nhận tín hiệu nhờ hệ số sử
dụng lại tần số các hệ thống CDMA. Sau đó, các tín hiệu được chuyển đến bộ điều khiển
mạng vô tuyến RNC cho sự kết hợp có chọn lựa. Khung tốt hơn được chọn và những
khung khác thì bị loại bỏ. Vì thế trên đường lên không cần có kênh mở rộng hỗ trợ chuyển
giao mềm.
Trên đường xuống, các tín hiệu tương tự cũng được phát ra nhờ các BS và MS có
thể kết hợp các tín hiệu từ các BS khác nhau khi nó phát hiện thấy các tín hiệu đó là các
thành phần đa đường bổ sung. Thường thì sử dụng chiến lược kết hợp có tỉ số lớn nhất,
việc này sẽ tăng thêm lợi ích được gọi là phân tập vĩ mô. Tuy nhiên, để hỗ trợ chuyển giao
mềm trên đường xuống, cần thiết ít nhất một kênh đường xuống mở rộng (đối với cả 2 loại
chuyển giao mềm). Kênh đường xuống mở rộng tác động tới người sử dụng khác như là
nhiễu bố sung trên giao diện vô tuyến. Vì thế để hỗ trợ chuyển giao mềm trên đường
xuống cần nhiều tài nguyên hơn. Kết quả là, trên đường xuống, hiệu suất của chuyển giao
mềm phụ thuộc sự điều chỉnh giữa hệ số tăng ích phân tập vĩ mô và sự tiêu tốn tài nguyên
tăng thêm.
ĐỒ ÁN
GVHD
b. C
thuật t
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
Tậ
cử là
giá trị
N TỐT NG
D: Th.S Võ
Các thuật to
Hiệu suất
toán chuyể
) Ec/I0 pil
truyền tín
) BS gửi m
) MS chuy
giao (HC
) Ec/I0 pilo
) Bộ định t
) BS gửi m
) MS gửi m
ập hợp tích
danh sách
ị Ec/I0 pilo
GHIỆP
õ Trường S
oán của ch
t của chuy
ển giao mề
H
ot vượt qu
n hiệu pilot
một thông đ
yển tín hiệu
CM- Hando
ot xuống dư
thời ngắt ch
một HDM.
một tín hiệu
h cực là mộ
các cell h
ot của chún
Sơn
Hình 3.17
huyển giao
yển giao mề
m của IS-9
Hình 3.18:
uá T_ADD
t đến tập hợ
điệp điểu kh
u pilot đến
over Compl
ưới mức T
huyển giao
u pilot từ tậ
ột danh sác
iện không
ng đủ để bổ
Chương 3:
Trang
7: Nguyên l
o mềm
ềm thường
95A (còn g
Thuật toán
D, MS gửi
ợp ứng cử.
hiển chuyể
tập hợp tíc
letion Mes
T_DROP, M
o kết thúc h
ập hợp tích
ch các cell
được sử d
ổ sung vào
Kỹ thuật
g 67
lý của chuy
g liên quan
gọi là thuật
n chuyển gi
thông điệp
.
ển giao (HD
ch cực và g
sage).
MS bắt đầu
hoạt động.
h cực đến t
l hiện đang
dụng trong
o tập hợp tí
cơ bản củ
S
yển giao m
n đến thuật
toán cdma
iao mềm IS
p đo cườn
DM).
gửi thông đ
u bộ định th
MS gửi m
ập hợp lân
g có kết nố
kết nối ch
ích cực; Tậ
ủa mang 3
SVTH: Ngu
mềm
toán. Hình
aOne đơn g
S-95A
ng độ pilot
điệp hoàn t
hời ngắt ch
một PSMM.
n cận và gử
ối với MS;
huyển giao
ập hợp lân
G WCDM
uyễn Văn S
h 3.18 đưa
giản).
t (PSMM)
thành chuy
huyển giao.
ửi HCM.
; tập hợp ứ
mềm, như
cận (tập h
MA
Sáu
a ra
và
yển
.
ứng
ưng
hợp
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 68 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
giám sát) là danh sách các cell mà MS liên tục kiểm đo, nhưng giá trị Ec/I0 pilot của chúng
không đủ để bổ sung vào tập hợp tích cực.
Trong IS-95A, ngưỡng chuyển giao là một giá trị cố định của Ecc/I0 pilot nhận được.
Nó có thể dễ dàng thực hiện, nhưng khó khăn trong việc xử lý sự thay đổi tải động. Dựa
vào thuật toán của IS-95A, một vài thuật toán cdma One có hiệu chỉnh được đề xuất cho
IS-95B và cdma2000 với sự biến đổi động chứ không phải ngưỡng cố định.
Trong hệ thống WCDMA, sử dụng thuật toán phức tạp hơn nhiều, được minh hoạ trong
hình 3.19
Hình 3.19: Thuật toán chuyển giao mềm trong WCDMA
Trong đó:
Reporting_range là ngưỡng cho chuyển giao mềm.
Hysteresis_event1A là độ trễ bổ sung
Hysteresis_event1B là độ trễ loại bỏ
Hysteresis_event1C là độ trễ thay thế
Reporting_range – Hysteresis_event1A được gọi là Window_add
Reporting_range + Hysteresis_event1B được gọi là Window_drop
∆T : là khoảng thời gian khởi xướng.
pilot_Ec/I0 :chất lượng được lọc và được đo Ec/I0 của CPICH;
Best_pilot_Ec/I0 là cell được đo và có cường độ mạnh nhất trong tập hợp tích
cực;
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 69 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Best_candidate_pilot_Ec/I0 là cell được đo có cường độ mạnh nhất trong tập
hợp giám sát.
Worst_candidate_pilot_Ec/I0 là cell được đo có cường độ yếu nhất trong tập
hợp tích cực.
Tập hợp tích cực “Active Set” : Là tập hợp các cell có kết nối chuyển giao
mềm với UE.
Tâp hợp lân cận/ tập hợp giám sát (Neighbour set/Monitored set): Là danh
sách các cell mà UE liên tiếp đo, nhưng pilot_Ec/I0 không đủ mạnh để bổ sung vào
tập hợp tích cực.
Thuật toán chuyển giao mềm có thể được mô tả tóm tắt như sau:
- Nếu pilot_Ec/I0 > Best_pilot_Ec/I0 - (Reporting_range + Hysteresis_event1A) xét
trong một khoảng thời gian ∆T và tập hợp tích cực chưa đầy, thì cell được bổ sung
vào tập hợp tích cực. Hoạt động này được gọi là Sự kiện 1A hay Bổ sung liên kết
vô tuyến.
- Nếu pilot_Ec/I0 < Best_pilot_Ec/I0 - (Reporting_range - Hysteresis_event1B) xét
trong khoảng thời gian ∆T, thì cell bị loại bỏ khỏi tập hợp tích cực. Hoạt động này
được gọi là Sự kiện 1B hay Sự loại bỏ liên kết vô tuyến.
- Nếu tập hợp tích cực đã đầy và Best_candidate_pilot_Ec/I0 >
Worst_Old_pilot_Ec/I0 + Hysteresis_event1C xét trong một khoảng thời gian ∆T,
thì cell yếu nhất trong tập hợp tích cực được thay thế bởi một cell ứng cử khoẻ nhất trong
tập hợp ứng cử. Hoạt động này gọi là Sự kiện 1C hoặc là Sự kết hợp bổ sung và loại bỏ
liên kết vô tuyến. Trong hình 3.18, giả sử kích cỡ lớn nhất là 2.
Trong thuật toán chuyển giao mềm của WCDMA, sử dụng ngưỡng tương đối chứ
không phải ngưỡng tuyệt đối. So với IS-95A, lợi ích lớn nhất của thuật toán trong
WCDMA này sự tham số hoá dễ dàng mà không cần điều chỉnh các thông số cho các vùng
nhiễu thấp và cao do các ngưỡng tương đối.
c. Các đặc điểm của chuyển giao mềm.
So với phương thức chuyển giao cứng truyền thống, chuyển giao mềm có những
ưu điểm rõ ràng, như loại trừ hiệu ứng “ping-pong” và tạo ra sự liên tục trong truyền dẫn
(không có ngắt quãng trong chuyển giao mềm). Không có hiệu ứng ”ping-pong” có nghĩa
là tải trong báo hiệu mạng thấp hơn và trong chuyển giao mềm, thì không có suy hao dữ
liệu do truyền dẫn bị ngắt như trong chuyển giao cứng.
ĐỒ ÁN
GVHD
trong
là mộ
khiển
được
QoS t
MS đ
Sau đ
lựa đư
hơn b
yêu cầ
bởi M
cho M
việc k
đường
N TỐT NG
D: Th.S Võ
Ngoài điề
WCDMA
ột cơ cấu g
công suất,
Giả sử rằ
từ BS2 đã
Trong hìn
trên đường
ang trong t
đó tín hiệu
ược sử dụn
bị loại bỏ. B
ầu từ MS
MS này trên
MS được kế
kết hợp the
g xuống mở
GHIỆP
õ Trường S
ều khiển d
; cùng với
giảm nhiễu
, trong hình
Hình 3.20
ằng MS di
mạnh hơn
nh (a) vòng
g lên khi M
trạng thái c
nhận được
ng trong ch
Bởi vì BS2
thấp hơn c
n đường lên
ết nối với B
eo hệ số l
ở rộng để h
Sơn
di động, cò
điều khiển
u. Hình 3.2
h (b) sử dụ
0: Sự suy g
chuyển từ
từ BS1. Đ
g điều khiể
MS di chuyể
chuyển gia
c chuyển đ
huyển giao
2 “tốt hơn”
công suất c
n thất hơn k
BS tốt nhất
ớn nhất đe
hỗ trợ chuy
Chương 3:
Trang
òn có một
n công suất
20 chỉ ra 2
ụng cả điều
giảm nhiễu
ừ BS1 đến
Điều này có
ển công suấ
ển ra xa kh
ao mềm: cả
đến RNC đ
o mềm. Kh
” BS1, để đ
cần thiết tr
khi có chu
t. Trên đườ
em lại độ
yển giao m
Kỹ thuật
g 70
lý do khá
t, chuyển g
mô hình.
u khiển côn
do có chuy
BS2. Tại
ó nghĩa là B
ất tăng năn
hỏi BS phụ
ả BS1 và B
ể kết hợp.
hung khỏe
đáp ứng Q
rong mô hì
uyển giao m
ờng xuống,
lợi phân t
mềm.
cơ bản củ
S
c để thực
giao mềm c
Trong hìn
ng suất và c
yển giao m
vị trí hiện
BS2 “tốt hơ
ng lượng ph
ục vụ của n
BS2 đều đồ
Trên đườn
hơn được
oS mục tiê
ình (a). Vì
mềm vì chu
tình huống
tập macro,
ủa mang 3
SVTH: Ngu
hiện chuyể
cũng được
nh (a), chỉ
chuyển gia
mềm trong
n tại tín hiệ
ơn” BS1.
hát đến MS
nó, BS1. Tr
ồng thời lắ
ng lên, sự
chọn lựa v
êu, công su
ì thế, nhiễu
uyển giao m
g phức tạp
vẫn yêu c
G WCDM
uyễn Văn S
ển giao mề
sử dụng n
sử dụng đi
o mềm.
UL
ệu pilot nh
S để đảm b
rong hình (
ắng nghe M
kết hợp ch
và khung y
uất phát đư
u được tạo
mềm luôn g
hơn. Mặc
cầu các kê
MA
Sáu
ềm
như
iều
hận
bảo
(b),
MS.
họn
yếu
ược
o ra
giữ
dù
ênh
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 71 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
3.3.2.2. Đo đạc chuyển giao.
Trong WCDMA, UE liên tục quét các cell khác có cùng tần số khi sử dụng kênh
riêng trong trạng thái cell_DCH. UE thường sử dụng bộ lọc để tìm ra kênh đồng bộ sơ cấp
(P-SCH) của các cell lân cận. Tất cả các cell phát cùng mã đồng bộ mà UE đang tìm kiếm.
UE nhận dạng các cell bằng kênh đồng bộ thứ cấp (S-SCH) và kênh pilot (CPICH). Sau
thủ tục đồng bộ, UE có thể tiến hành đo pilot_Ec/I0 và nhận dạng cell.
Bởi vì các Nút B WCDMA có thể không đồng bộ, UE cũng giải mã số khung hệ
thống (SFN) từ các cell lân cận. SFN cho biết việc định thời Nút B với độ phân giải khung
là 10ms. SFN được phát trên kênh quảng bá, BCH, tiến hành trên kênh vật lý điều khiển
chung sơ cấp, P-CCPCH.
Thủ tục đo đạc chuyển giao trong cùng tần số được trình bày trong hình 3.20.
Chú ý:
Số các đỉnh xung mà UE có thể thu được bằng bộ lọc kết hợp của nó càng nhiều,
việc nhận dạng cell WCDMA diễn ra càng lâu. Thời gian nhận dạng cell phụ thuộc
các yếu tố sau:
- Số các nhánh đa đường..
- Số các cell trong phạm vi UE thu bắt được sóng.
- Số các cell đã tìm thấy.
- Kích cỡ của danh sách các cell lân cận.
UE cần phải có khả năng báo cáo việc đo đạc:
- Trong vòng 200ms đối với một cell được nhận dạng.
- Trong vòng 800ms đối với một cell mới trong danh sách cell lân cận.
- Trong vòng 30ms với một cell mới ngoài danh sách các cell lân cận.
Hình 3.21 Thủ tục đo đạc chuyển giao trong cùng tần số.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 72 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Yêu cầu hiệu suất đo đạc chuyển giao 3GPP đối với UE như sau: với CPICH Ec/I0
>-20dB, và SCH Ec/I0 > -20dB UE có khả năng báo cáo đo đạc trong vòng 200ms từ một
cell đã được nhận dạng và trong vòng 800ms từ một cell mới nằm trong tập hợp giám sát.
Hình 3.22 đưa ra mô hình UE kết nối với với cell 1 và nó cần nhận dạng cell 2 đang gần
đạt tới giá trị Window-add . Kết quả Ec/I0 thu được như sau:
a) Nếu cấp 10% cho kênh CPICH và cho SCH thì Ec/Ior= -10dB.
b) Giả sử Window_add =3dB trong đó UE cần nhận dạng các cell khi nó thấp
hơn cell khoẻ nhất 3dB. Trường hợp này có Ior/Ioc1=-3dB.
c) Giả sử nhiễu từ các cell khác cao hơn công suất tín hiệu từ máy chủ tốt nhất
là 3dB, thì I0c2/I0c1
0IE c
= 21 ococor
c
IIIE
++ = )10101( 6.03.0 ++or
c
IE
= or
c
IE
- 8.5dB = - 18.5 dB (3.1)
Trong mô hình này Ec/I0 = -18.5dB tốt hơn -20dB đưa ra trong các yêu cầu về
hiệu suất.
Hình 3.22: Mô hình đo đạc chuyển giao trong cùng tần số.
Pha (2): Giải mã số hiệu khung (SFN).
Trong pha (2) của hình 3.21, UE giải mã số hiệu khung hệ thống từ BCH nó được
phát trên kênh P-CCPCH. Nếu ta cấp phát 5% của Nút B cho P-CCPCH, kết quả Ec/I0 = -
21.5dB. Yêu cầu hiệu suất cho giải mã BCH với BLER=1% là -2.2dB.
Trước khi Ec/I0 pilot được được dùng trong thuật toán cập nhật tập hợp tích cực tại
UE, một số công việc lọc đã được áp dụng để kết quả đáng tin cậy hơn. Việc lọc kết quả
đo được lọc trong cả lớp 1 và lớp 3. Lọc tại lớp 3 có thể được điều khiển bởi mạng. Việc
lọc kết quả đo chuyển giao WCDMA được trình bày trong hình 3.23
ĐỒ ÁN
GVHD
giống
cung c
3.3.2.3
ngắt q
của cơ
cường
một g
Nút B
way đ
WCD
mô th
liên q
Nút B
A, chu
đường
cao n
tương
với ph
phát đ
trường
N TỐT NG
D: Th.S Võ
Báo cáo đ
như trong
cấp các chỉ
3. Lợi ích
Mục đích
quãng và là
ơ cấu chuy
Độ lợi ph
g độ tín hi
góc.
Độ lợi ph
Việc chia
B, điều đó
được nhân v
Ba lợi ích
DMA. Tiếp
hu được từ
quan đến trư
B với tỷ số
Một ví dụ
uyển động
g truyền tư
hất thu đư
g đối là 0dB
hân tập 2 n
đường xuố
g hợp liên
GHIỆP
õ Trường S
đo đạc chu
g GSM ho
ỉ tiêu giống
Hình 3
liên kết ch
h đầu tiên c
àm cho hệ
yển giao mề
hân tập vĩ m
ệu do các
hân tập vi m
a sẻ tải đườ
cho thấy c
với hệ số X
h này của c
theo sẽ đề
bằng các c
ường hợp
Ec/I0 pilot
ụ mô phỏn
g vận tốc 3
ương đối c
ược suy ha
B. Hình 3.2
nhánh ante
ống mà kh
kết đơn tr
Sơn
uyển giao từ
oặc khởi xư
g như báo
3.23: Sơ đồ
huyển giao
của chuyển
ệ thống hoạ
ềm như sau
mô: độ lợi
nguyên nh
mô: Độ lợi
ờng xuống:
công suất p
X, nghĩa là
chuyển gia
ề cập đến k
công cụ m
chuyển gia
cao nhất.
ng kết quả
3km/h, giả
ủa UE đến
ao đường t
24 chỉ ra đ
en thu Nút
hông có ph
rong đó U
Chương 3:
Trang
ừ UE đến R
ướng sự k
cáo định k
ồ lọc và báo
o mềm.
n giao mềm
ạt động tốt
u:
ích phân t
hân chẳng
phân tập n
: Một UE k
phát lớn nh
vùng phủ
ao mềm có
kết quả củ
ô phỏng ở
ao cứng lý
truyền tho
sử UE đan
n Nút B#1
truyền tới
độ lợi chuy
t B. Hình 3
hân tập an
UE chỉ đượ
Kỹ thuật
g 73
RNC phải
kiện. Việc
kỳ nhưng có
o cáo đo đạ
m là để đem
t. Điều đó
âp nhở pha
hạn như s
nhờ phadin
khi chuyển
hất đến UE
được mở r
thể cải thi
ủa các lợi í
mức liên k
tưởng, tro
oại tốc độ
ng chuyển
so với Nú
2 Nút B g
yển giao m
3.25 chỉ ra
nten phát h
c kết nối v
cơ bản củ
S
được xây d
báo cáo k
ó tải báo hi
đạc chuyển
m lại một sự
chỉ có thể
adinh chậm
sự di chuyể
nh nhanh.
n giao mềm
E trong kh
rộng.
ện vùng ph
ích chuyển
kết. Những
ong đó UE
8kbps tron
giao mềm
út B#2 là:
giống nhau
mềm của cô
a độ lợi tư
hay thu. V
với Nút B
ủa mang 3
SVTH: Ngu
dựng một c
khởi xướng
iệu thấp hơ
giao mềm.
ự chuyển g
đạt được
m và sự sụt
ển của UE
m thu công
hi chuyển g
hủ và dung
n giao mềm
g lợi ích đư
có thể đượ
ng kênh IT
m với 2 Nú
0, -3, -6,-
u, tức là đ
ông suất ph
ương ứng c
à độ lợi li
tốt nhất. D
G WCDM
uyễn Văn S
cách định k
g các sự ki
ơn.
.
giao không
nhờ 3 lợi í
t đột ngột c
E vòng qua
suất từ nhi
giao mềm
g lượng mạ
m phân tập
ược trình b
ợc kết nối
TU Pedestri
út B. Suy h
10dB. Độ
ộ chênh lệ
hát đường l
của công su
iên quan đ
Do kênh IT
MA
Sáu
kỳ,
iện
g bị
ích
của
anh
iều
X-
ạng
p vi
bày
tới
ian
hao
lợi
ệch
lên
uất
đến
TU
ĐỒ ÁN
GVHD
Pedes
tương
được
suy h
công
tín hiệ
thể là
điều k
Nút B
nào đ
tích cự
nhiều
đường
vi mô
cầu nế
Trong
hao lớ
mạng
N TỐT NG
D: Th.S Võ
strian A ít
g đối cao. N
Trong hìn
là 1.8dB n
ao đường
suất phát U
ệu. Thực tế
àm tăng cô
khiển công
B sẽ không
ó lớn hơn
ực” của UE
Trên đườ
so với trên
g xuống và
.
Hình 3.2
Trên đườ
ếu như độ
g trường hợ
ớn nhất. V
.
GHIỆP
õ Trường S
phân tập
Nếu phân tậ
nh 3.24, độ
nếu suy ha
truyền đến
UE khi khô
ế, nếu độ c
ng suất ph
g suất đườn
nằm trong
3-6dB so
E.
ờng xuống,
n đường lê
à vì thế mà
24: Độ lợi c
ờng xuống,
chênh lệch
ợp đó, UE
Vì thế công
Sơn
đa đường,
ập đa đườn
ộ giảm lớn
o đường tr
n 2 Nút B
ông có năn
chênh lệch
hát UE. Vi
ng lên đượ
g “tập hợp t
với suy ha
độ lợi chu
ên (hình 3.
đường xuố
chuyển gia
độ lợ
chuyển gi
h suy hao đ
không nhậ
g suất phát
Chương 3:
Trang
và vì thế
ng càng nhi
n nhất của c
ruyền ở cả
rất lớn, th
ng lượng b
suy hao đư
iệc tăng nà
ợc phát trê
tích cực” c
ao đường t
uyển giao m
.24). Nguy
ống không
ao mềm của
ợi, giá trị âm
iao mềm g
đường truy
ận được độ
t từ Nút B
Kỹ thuật
g 74
độ lợi ch
iều thì độ l
công suất p
ả 2 Nút B g
hì về mặt l
bổ sung như
ường truyề
ày gây ra d
ên liên kết
của UE nếu
truyền tới
mềm lớn n
yên nhân là
cần nhiều
a công suấ
m = suy ha
gây ra tăng
yền lớn hơn
ộ lợi nào c
B đó đến U
cơ bản củ
S
huyển giao
lợi có xu hư
phát UE do
giống nhau
lý thuyết k
ưng lại có
ền rất lớn t
do các lỗi
đường xu
u suy hao đ
Nút B kho
nhất là 2.3d
à do không
độ lợi chu
ất phát đườ
ao)
công suất
n nhiều 4-5
của tín hiệu
UE sẽ chỉ
ủa mang 3
SVTH: Ngu
o mềm phâ
ướng giảm
o chuyển g
u. Nếu sự k
không bao
nhiều Nút
thì chuyển
báo hiệu
ống. Nhưn
đường truy
oẻ nhất tro
dB (hình 3
g có phân t
uyển giao m
ờng lên(giá
t phát đườn
5dB (đối vớ
u phát từ N
biến thành
G WCDM
uyễn Văn S
ân tập vi m
m đi.
giao mềm t
khác nhau
giờ nên tă
t B cố dò t
giao mềm
của các lệ
ng thường
ền đến Nút
ong “tập h
.25), lớn h
tập anten tr
mềm phân t
trị dương
ng xuống y
ới ví dụ nà
Nút B với s
h nhiễu tro
MA
Sáu
mô
thu
về
ăng
tìm
có
ệnh
thì
t B
hợp
hơn
rên
tập
=
yêu
ày).
suy
ong
ĐỒ ÁN
GVHD
Các g
Bảng
3.3.2.
chuyể
thực h
UE kế
trong
logic,
tổng p
cần bổ
thiết l
giao m
tổng p
N TỐT NG
D: Th.S Võ
Hình 3
Kết quả
giá trị điển h
3.8 Các g
4. Tổng ph
Tổng phí
ển giao mềm
β =∑=
N
n 1
Trong đó
hiện chuyển
ết nối tới m
hình 3.26.
việc dự tr
phí của chu
ổ sung để
lập các thô
mềm trong
phí chuyển
GHIỆP
õ Trường S
3.25: Độ lợ
mô phỏng
hình của cá
giá trị của c
hí của chu
của chuyể
m trong mộ
∑ −nnP 1
ó, N là kích
n giao mềm
một Nút B,
. Đối với m
rữ dung lư
uyển giao m
thực thi ch
ông số chuy
g khoảng 2
n giao mềm
Sơn
ợi chuyển g
dương
g đó cũng
ác thông số
cửa sổ.
Window
1 - 3dB
uyển giao m
ển giao mề
ột mạng. T
h cỡ tập hợ
m n_đườn
two_way
một kết nố
ượng phát
mềm cũng
huyển giao
yển giao th
20-40% đố
m vượt qu
Chương 3:
Trang
giao mềm tr
g =độ lợi, â
cung cấp
ố này như t
w_add
B
mềm
m được sử
Tổng phí ch
(3.2)
ợp tích cực
ng (n_way)
có nghĩa là
ối giữa UE
trên giao
có thể như
o mềm. Vi
hích hợp và
ối với lưới
á giới hạn
Kỹ thuật
g 75
rong công
âm =suy ha
các giá trị
trong bảng
Wind
2 - 5
ử dụng để đ
huyển giao
c và Pn là
. Chuyển g
à UE được
E và Nút B
diện Iub, m
ư là việc đo
iệc hoạch đ
à quy hoạc
cell chuẩn
n cho phép
cơ bản củ
S
suất phát đ
ao)
ị Window_
g 3.8
dow_drop
dB
đánh giá ch
o mềm β đ
xác suất tr
giao mềm o
kết nối tới
B yêu cầu t
một nguồn
o tài nguyên
định mạng
ch các site
n sáu cạnh
thì sẽ dẫn
ủa mang 3
SVTH: Ngu
đường xuố
_add và W
hất lượng c
được xác đị
rung bình
one_way là
i 2 Nút B…
tài nguyên
n tài nguyê
n truyền dẫ
g vô tuyến
để tổng ph
h với 3 sec
n đến giảm
G WCDM
uyễn Văn S
ống (Giá trị
Window_dro
của hoạt độ
ịnh như sau
của UE đa
à trường hợ
… được chỉ
băng cơ b
ên RNC, n
ẫn/phần cứ
có nhiệm
hí của chuy
ctor site. N
m dung lượ
MA
Sáu
ị
op.
ộng
u:
ang
ợp,
ỉ ra
bản
nên
ứng
vụ
yển
Nếu
ợng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 76 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
đường xuống. Trên đường xuống, mỗi kết nối chuyển giao mềm đều làm tăng nhiễu cho
mạng. Khi mức tăng nhiễu vượt quá mức độ lợi phân tập, chuyển giao mềm không đem lại
bất cứ lợi ích nào cho hiệu suất của hệ thống.
Tổng phí chuyển giao mềm có thể được điều chỉnh bằng việc chọn hợp lý các thông
số Window_add, Window_drop, và kích cỡ “tập hợp tích cực”. Tuy nhiên cũng có một số
các yếu tố ảnh hưởng đến tổng phí chuyển giao mềm mà không thể kiểm soát được bằng
việc thiết lập các thông số chuyển giao mềm, như:
- Cấu hình mạng: Các site được đặt liên quan đến nhau như thế nào, số sector
trên một site…
- Các mô hình bức xạ của anten Nút B.
- Các đặc điểm suy hao đường truyền và phadinh che khuất.
- Số các Nút B trung bình mà UE có thể đồng bộ được.
Hình 3.26: Tổng phí chuyển giao mềm
Một ví dụ về tổng phí chuyển giao mềm được đưa ra trong hình 3.27 cho mạng các
cell chuẩn 6 cạnh với 3 sector site. Kết quả nhận được bằng việc mô phỏng động ở mức
mạng. Đây là kết quả của một cell có bán kính 666m và 2000m, và mỗi sector sử dụng
anten 650 chuẩn. Suy hao đường truyền được xác định theo mô hình Okumura-Hata, giả
sử thành phần phadinh che khuất phân bố từng đoạn với độ lệch chuẩn là 8dB. Công suất
phát của kênh CPICH cố định bằng 10% và 20% công suất phát Nút B lớn nhất tương ứng
cho các cell nhỏ và cell lớn. Công suất của kênh SCH là -3.0dB so với P-CPICH. Kích cỡ
của tập hợp tích cực là 3.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 77 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Có thể nhận thấy rằng tổng phí chuyển giao mềm tăng gần như tuyến tính khi
Window_add và Window_drop tăng lên. Với việc thiết lập cùng các thông số cho chuyển
giao mềm, thì tổng phí trong mô hình cell nhỏ thường lớn hơn các cell lớn. Bởi vì các UE
trong mạng các cell lớn có thể đồng bộ với một số các Nút B, còn các UE trong mạng các
cell nhỏ lại có thể đồng bộ với nhiều các Nút B hơn. Giả sử mục đích thiết kế là có tổng
phí chuyển giao mềm là 20-40% thì có kết quả như hình 3.27. Kết quả này cho thấy thiết
lập các thông số thích hợp là Window_add = 1-3dB trong các cell nhỏ và các giá trị lớn
hơn không đáng kể trong các cell lớn. Tuy nhiên có thể thấy cấu hình hợp lý cho mạng chỉ
có thể là các cell với 3 sector site. Đối với việc thiết lập các thông số chuyển giao mềm
giống nhau, tổng phí chuyển giao mềm tăng khi chuyển từ 3 sector site thành 6 sector site.
Tổng phí chuyển giao mềm có thể tăng gần 30% khi so sánh trường hợp cấu hình 3 sector
site so với cấu hình 6 sector site. Điều này dẫn tới sự chọn lựa các giá trị
Window_add/Window_drop thấp hơn khi tăng số sector.
1.9
1.8
1.7
1.5
1.6
1.4
1.3
1.2
1.1
Baùn kính cell: 2000mBaùn kính cell: 666m
Window-add [dB]1 1.5 2.0 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Hình 3.27: Tổng phí chuyển giao mềm và thông số Window_add cho lưới cell 6
cạnh 3 sector site, với hai bán kính khác nhau.
3.3.2.5. Độ lợi dung lượng mạng của chuyển giao mềm.
Độ lợi dung lượng mạng có thể của chuyển giao mềm chủ yếu phụ thuộc và tổng
phí chuyển giao mềm (tức là tỷ lệ tương đối của các UE thực hiện chuyển giao mềm), độ
lợi liên kết chuyển giao mềm, và thuật toán điều khiển công suất được áp dụng. Có 2 thuật
toán điều khiển công suất đường xuống cho các UE trong chuyển giao mềm:
1) Điều khiển công suất thường (điều khiển công suất nhanh)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 78 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
2) Sơ đồ truyền dẫn phân tập chọn lựa site (SSDT).
SSDT dựa vào thông tin phản hồi từ UE, nên chỉ có một trong các Nút B trong “tập
hợp tích cực” truyền dữ liệu, còn các Nút B khác chỉ phát các thông tin điểu khiển lớp vật
lý. Vì thế SSDT tương đương với phân tập phát chọn lựa, còn điều khiển công suất nhanh
các UE trong chuyển giao mềm có thể tương đương với phân tập phát tăng ích. Độ lợi có
thể của SSDT đạt được nhờ việc giảm nhiễu trên đường xuống, và bù cho suy hao của độ
lợi phân tập trên đường xuống cho dữ liệu người sử dụng. Về mặt lý thuyết, rõ ràng rằng
độ lợi của SSDT lớn hơn với tốc dữ liệu cao mà tại đó tổng phí của các thông tin điều
khiển không đáng kể.
Độ lợi về dung lượng của chuyển giao mềm kết hợp SSDT có độ lớn bằng với độ
lợi trong trường hợp kết hợp chuyển giao mềm và điều khiển công suất thông thường.
Thường không đạt được độ lợi lớn từ SSDT, và trong một vài trường hợp độ lợi chuyển
thành suy hao. Nguyên nhân được giải thích như sau: Một UE đang chuyển giao mềm, gửi
thông tin phản hồi một cách định kỳ đến các Nút B trong “tập hợp tích cực”, các lệnh này
yêu cầu các Nút B cần phát dữ liệu. Hoạt động này gây ra sự biến động công suất lớn tại
các Nút B khác nhau bởi vì việc truyền dẫn tới các UE được tắt, bật tương đối nhanh khi
được điều khiển bởi các UE trong chuyển giao mềm. Sự truyền dẫn của Nút B biến đổi tới
UE trong chuyển giao mềm không nằm trong sự điều khiển mạng, hoàn toàn do UE điều
khiển. Vì thế, mặc dù mô hình SSDT làm giảm tổng công suất phát trung bình của Nút B,
nhưng sự thay đổi tổng công suất phát cũng tăng lên. Việc tăng lên này dẫn tới khoảng hở
điều khiển công suất yêu cầu lớn hơn, có nghĩa là sẽ giảm độ lợi của SSDT. Các khía cạnh
khác cần chú ý về mặt chỉ tiêu kỹ thuật là ảnh hưởng của vận tốc UE, tốc độ UE càng cao
phản hồi của UE càng khó đồng bộ với trạng thái kênh thực tế. Tại một số vận tốc, các vấn
đề về tiếng vọng xuất hiện cho nên UE thường phải yêu cầu Nút B “sai” phát thông qua
báo hiệu phản hồi tới mạng. Sự ảnh hưởng này có thể rất lớn khi tốc độ phadinh bằng tốc
độ phản hồi.
3.3.3. Chuyển giao giữa các hệ thống WCDMA và GSM.
Các chuẩn WCDMA và GSM hỗ trợ chuyển giao cả hai đường giữa WCDMA và
GSM. Sự chuyển giao này có thể sử dụng cho mục đích phủ sóng và cân bằng tải. Tại pha
ban đầu khi triển khai WCDMA, chuyển giao tới hệ thống GSM có thể sử dụng để giảm
tải trong các tế bào GSM. Mô hình này được chỉ ra trong hình 3.28. Khi lưu lượng trong
mạng WCDMA tăng, thì rất cần chuyển giao cho mục đích tải trên cả đường lên và đường
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 79 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
xuống. Chuyển giao giữa các hệ thống được khởi xướng tại RNC/BSC và từ góc độ hệ
thống thu, thì chuyển giao giữa các hệ thống tương tự như chuyển giao giữa các RNC hay
chuyển giao giữa các BSC. Thuật toán và việc khởi xướng này không được chuẩn hoá.
Hình 3.28: Chuyển giao giữa các hệ thống GSM và WCDMA.
Thủ tục chuyển giao như 3.29. Việc đo đạc chuyển giao giữa các hệ thống không
hoạt động thường xuyên nhưng sẽ được khởi động khi có nhu cầu thực hiện chuyển giao
giữa các hệ thống. Việc khởi xướng chuyển giao là một thuật toán do RNC thực hiện và có
thể dựa vào chất lượng (BLER) hay công suất phát yêu cầu. Khi khởi xướng đo đạc, đầu
tiên UE sẽ đo công suất tín hiệu của các tần số GSM trong danh sách lân cận. Khi kết quả
đo đạc đó được gửi tới RNC, nó ra lệnh cho UE giải mã nhận dạng trạm gốc (BSIC) của
cell ứng cử GSM tốt nhất. Khi RNC nhận được BSIC, một lệnh chuyển giao được gửi tới
UE. Việc đo đạc có thể hoàn thành trong 2s.
Hình 3.29: Thủ tục chuyển giao giữa các hệ thống.
Chế độ nén.
WCDMA sử dụng việc thu phát liên tục và không thể tiến hành đo đạc với bộ nhận
đơn nếu như không có những khoảng gián đoạn tạo ra bởi các tín hiệu WCDMA. Vì thế,
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 80 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
chế độ nén cần thiết cho việc đo đạc trong chuyển giao giữa các tần số và chuyển giao giữa
các hệ thống. Trong suốt khoảng gián đoạn của chế độ nén, điều khiển công suất nhanh
không thể sử dụng và một phần độ lợi ghép chèn bị mất. Vì vậy, trong suốt khung nén cần
Ec/N0 cao hơn dẫn tới dung lượng bị giảm.
Chế độ nén cũng ảnh hưởng đến vùng phủ sóng đường lên của các dịch vụ thời gian
thực, trong đó tốc độ bit không thể giảm trong suốt chế độ nén. Vì thế mà thủ tục chuyển
giao giữa các hệ thống phải được bắt đầu đủ sớm tại biên giới các cell để tránh sự suy
giảm chất lượng tại chế độ nén.
Chuyển giao từ GSM sang WCDMA được bắt đầu tại BSC của GSM. Không cần
sử dụng chế độ nén để tiến hành đo đạc WCDMA từ GSM vì GSM sử dụng chế độ thu
phát không liên tục.
Thời gian ngắt dịch vụ trong chuyển giao giữa các hệ thống lớn nhất là 40ms. Thời
gian ngắt là khoảng thời gian giữa block chuyển vận thu cuối cùng trên tần số cũ và thời
gian UE bắt đầu phát trên kênh đường lên mới. Tổng khoảng hở dịch vụ lớn hơn thời gian
ngắt vì UE cần nhận được kênh riêng hoạt động trong mạng GSM. Khoảng hở dịch vụ
thường dưới 80ms tương tự như chuyển giao trong GSM. Khoảng hở đó không làm giảm
chất lượng dịch vụ.
3.3.4. Chuyển giao giữa các tần số trong WCDMA.
Hầu hết các bộ vận hành UMTS đều có 2 hoặc 3 tần số FDD có hiệu lực. Việc vận
hành có thể bắt đầu sử dụng một tần số và tần số thứ hai, thứ ba. Sau đó cần để tăng dung
lượng, một vài tần số có thể sử dụng được chỉ ra trong hình 3.30. Một vài tần số được sử
dụng trong cùng một site sẽ tăng dung lượng của site đó hoặc các lớp micro và macro được
sử dụng các tần số khác nhau. Chuyển giao giữa các tần số sóng mang WCDMA cần sử
dụng phương pháp này.
Trong chuyển giao này, chế độ nén cũng được sử dụng trong việc đo đạc chuyển
giao giống như trong chuyển giao giữa các hệ thống. Thủ tục chuyển giao giữa các tần số
được chỉ ra trong hình 3.31. UE cũng sử dụng thủ tục đồng bộ WCDMA giống như chuyển
giao trong tần số để nhận dạng cell có tần số mục tiêu. Thời gian nhận dạng cell chủ yếu
phù thuộc vào số các cell và số các thành phần đa đường mà UE có thể thu được giống như
trong chuyển giao cùng tần số. Yêu cầu thời gian nhận dạng cell là 5s với Ec/I0 của
CPICH > -20dB.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 81 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Hình 3.30: Nhu cầu chuyển giao giữa các tần số sóng mang WCDMA
Hình 3.31: Thủ tục chuyển giao giữa các tần số.
3.4. Điều khiển công suất của mạng 3G WCDMA
Trong trường hợp một máy phát gây nhiễu đến gần máy thu k (đến gần nút B chẳng
hạn), công suất cuả máy phát này tăng cao dẫn đến MAI tăng cao, tỷ số tín hiệu trên nhiễu
giảm mạnh và máy thu k không thể tách ra được tín hiệu của mình. Hiện tượng này đựơc
gọi là hiện tượng gần và xa. Để tránh hiện tượng này hệ thống phải điều khiển công suất
sao cho công suất thu tại nút B của tất cả các UE đều bằng nhau (lý tưởng). Điều khiển
công suất trong WCDMA đựơc chia thành:
1. Điều khiển công suất vòng hở: cho các kênh chung
2. Điều khiển công suất vòng kín: cho các kênh riêng DPDCH/DPCCH và chia sẻ
DSCH
Điều khiển công suất vòng hở đựơc thực hiện tự động tại UE khi nó thực hiện thủ tục
xin truy nhập Nút B (dựa trên công suất mà nó thu được từ kênh hoa tiêu phát đi từ B), khi
này UE chưa có kết nối với nút này. Còn điều khiển công suất vòng kín được thực hiện khi
UE đã kết nối với nút B. Điều khiển công suất vòng kín lại được chia thành:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 82 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
- Điều khiển công suất vòng trong được thực hiện tại nút B. Điều khiển công suất
vòng trong đựơc thực hiện nhanh với 1500 lần trong một giây dựa trên so sánh SIR
thu với SIR đích.
- Điều khiển công suất vòng ngoài đựơc thực hiện tại RNC để thiết lập SIR đích cho
nút B. Điều khiển công suất này dựa trên so sánh tỷ lệ lỗi khối (BLER) thu đựơc
với tỷ lệ đích.
3.4.1. Điều khiển công suất vòng kín đường lên
Sơ đồ điều khiển công suất vòng kín đường lên được cho trên hình 3.32
Hình 3.32: Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín đường lên
3.4.1.1. Điều khiển công suất vòng trong đường lên
Phương pháp điều khiển công suất nhanh vòng kín lên như sau (xem hình 3.32). Nút
B thường xuyên ước tính tỷ số tín hiệu trên nhiễu thu được (SIR= Signal to Interference
Ratio) trên hoa tiêu đường lên trong UL DPCCH và so sánh nó với tỷ số SIR đích
(SIRđích). Nếu SIRướctính cao hơn SIRđích thì nút B thiết lập bit điều khiển công suất
trong DPCCH TPC=0 để lệnh UE hạ thấp công suất (Tùy vào thiết lập cấu hình: 1dB
chẳng hạn) , trái lại nó thiết lập bit điều khiển công suất trong DPCCH TPC=1 để ra lệnh
UE tăng công suất (1dB chẳng hạn). Chu kỳ đo-lệnh-phản ứng này được thực hiện 1500
lần trong một giây (1,5 KHz) ở W-CDMA. Tốc độ này sẽ cao hơn mọi sự thay đổi tổn hao
đừơng truyền và thậm chí có thể nhanh hơn phađinh nhanh khi MS chuyển động tốc độ
thấp.
3.4.1.2. Điều khiển công suất vòng ngoài đường lên
Điều khiển công suất vòng ngòai thực hiện điều chỉnh giá trị SIRđích ở nút B cho
phù hợp với yêu cầu của từng đừơng truyền vô tuyến để đạt được chất lượng các đường
truyền vô tuyến như nhau. Chất lượng của các đường truyền vô tuyến thường được đánh
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 83 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
giá bằng tỷ số bit lỗi (BER: Bit Error Rate) hay tỷ số khung lỗi (FER=Frame Error Rate).
Lý do cần đặt lại SIRđích như sau. SIR yêu cầu (tỷ lệ với Ec/N0) chẳng hạn là FER=1%
phụ thuộc vào tốc độ của MS và đặc điểm truyền nhiều đường. Nếu ta đặt SIR đích đích
cho trường hợp xấu nhất (cho tốc cao độ nhất) thì sẽ lãng phí dung lượng cho các kết nối ở
tốc độ thấp. Như vậy tốt nhất là để SIRđích thả nổi xung quanh giá trị tối thiểu đáp ứng
được yêu cầu chất lượng. Để thực hiện điều khiển công suất vòng ngoài, mỗi khung số liệu
của người sử dụng được gắn chỉ thị chất lượng khung là CRC. Nếu kiểm tra CRC cho thấy
BLERướctính> BLERđích thì SIRđích sẽ bị giảm đi một nấc bằng ΔSIR, trái lại nó sẽ
được tăng lên một nấc bằng ΔSIR. Lý do đặt điều khiển vòng ngoài ở RNC vì chức năng
này thực hiện sau khi thực hiện kết hợp các tín hiệu ở chuyển giao mềm.
3.4.2. Điều khiển công suất vòng kín đường xuống
Điều khiển công suất vòng kín được minh họa trên hình 3.33. UE nhận được BLER
đích từ lớp cao hơn do RNC thiết lập cùng với các thông số điều khiển khác. Dựa trên
BLER đích nhận đựơc từ RNC, nó thực hiện điều khiển công suất vòng ngoài bằng cách
tính toán SIR đích cho điều kiển công suất vòng kín nhanh đường xuống. UE ước tính SIR
đường xuống từ các ký hiệu hoa tiêu của DL DPCCH . Ước tính SIR này được so sánh với
SIR đích. Nếu ước tính này lớn hơn SIR đích, thì UE thiết lập TPC=0 trong UL DPCCH
và gửi nó đến nút B, trái lại nó thiết lập TPC=1.
Tốc độ diều khiển công suất vòng trong là 1500Hz
Hình 3.33: Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín đường xuống
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 84 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
3.5. Dịch vụ và chất lượng dịch vụ mạng 3G WCDMA
Các hệ thống thông tin di động thế hệ ba có thể cung cấp các dịch vụ tốc độ bit cao
lên đến 2 Mbit/s. Với khả năng này, các hệ thống thông tin di động thế hệ ba có thể cung
cấp dễ dàng một số các dịch vụ mới như: điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh đường
xuống. Các hệ thống thông tin di động thế hệ ba cũng phải cung cấp được các dịch vụ đa
phương tiện. Các dịch vụ đa phương tiện do hệ thống thông tin di động thế hệ ba cung cấp
được cho ở hình dưới.
Từ hình trên ta thấy các dịch vụ này trải rộng từ thông tin tốc độ thấp đến thông tin
tốc độ cao và lên đến tốc độ cưc đại là 2 Mbit/s. Bao gồm nhiều kiểu thông tin: truyền dẫn
không đối xứng và đối xứng, thông tin điểm đến điểm và đa điểm. Nhà khai thác mạng
phải đảm bảo môi trường trong mạng, trong đó người sử dụng có thể tự do sử dụng các
dịch vụ đa phương tiện mà không bị hạn chế bởi cấu hình topo của mạng cũng như cần
phải trang bị lại các dịch vụ của người sử dụng. Vì thế phải xây dựng các dịch vụ kết hợp
chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh. Hệ thống thông tin di động thế hệ ba phải hỗ trợ
Truyền hình hội
nghị (chất lượng
cao)
Truyền hình hội
nghị (chất lượng
thấp)
Điện thoại hội nghị
Điện thoại
Y tế từ xa
(hình ảnh
y tế)
Thư
riêng
Thư điện tử
Fax
Mua hàng theo
catalog video
Video theo yêu cầu:
-Thể thao - Tin tức - Phim
Báo
điện tử
Karaoke
ISDN
Xuất bản
điện tử
Nhắn
tin
Truy cập
Internet
WWW
Thư điện tử (e-mail)
ftp
Điện
thoại IP v.v…
Các dịch vụ phân
phối thông tin
Tin tức
Dự báo thời tiết
Thông tin lưu lượng (xe cộ)
Thông tin nghỉ
ngơi
Truyền
hình di
động
Truyền
thanh di
động
Hình ảnhSố liệu
Tiếng
Đối xứng Không đối xứng Đa phương
Điểm đến điểm Điểm đa điểm
Đa phương tiện di động Quảng bá
1,2 kbit/s
2,4 kbit/s
9,6 kbit/s
16 kbit/s
32 kbit/s
64 kbit/s
384
2 Mbit/s
WWW: Web toàn cầu FTP: Giao thức truyền file
Hình 3.34: Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ thống thông tin di động
thế hệ ba.
Truy nhập cơ sở dữ liệu
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 85 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
được dải rộng các ứng dụng với các yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau. Vì thế về mặt
bản chất các vật mang của hệ thống phải mang tính tổng quát để có thể hỗ trợ tốt các ứng
dụng hiện có và phát triển các dịch vụ mới. 3.5.1. Phân loại dịch vụ
Các nhà khai thác có thể cung cấp rất nhiều dịch vụ đối với khách hàng. Hầu hết
các dịch vụ này liên quan đến các kiểu dịch vụ điện thoại khác nhau và các dịch vụ bổ
sung. Ngoài ra có thể đưa ra các dịch vụ không liên quan đến các cuộc gọi như e-mail. Các
dịch vụ có thể phân loại thành:
Dịch vụ di động.
Dịch vụ viễn thông.
Dịch vụ Internet.
Bảng 3.9 phân loại các dịch vụ.
Bảng 3.9: Phân loại các dịch vụ Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết
Dịch vụ di
động
Dịch cụ di động - Di động đầu cuối/ Di động cá nhân/ Di động dịch vụ
Dịch vụ thông tin định vị - Theo vết di động/ theo vết di động thông minh
Dịch vụ
viễn thông
Dịch vụ Audio - Dịch vụ Audio chất lượng cao (16-64 kbit/s)
- Dịch vụ Audio AM (32-64 kbit/s)
- Dịch vụ Audio FM (64-384 kbit/s)
Dịch vụ số liệu - Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình thấp (64-144 kbit/s)
- Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình cao (144 kbit/s-2 Mbit/s)
- dịch vụ số liệu tốc độ siêu cao (≥ 2 Mbit/s)
Dịch vụ đa phương tiện - Dịch vụ video (384 kbit/s)
- Dịch vụ video chuyển động (384 kbit/s-2 Mbit/s)
- Dịch vụ video chuyển động thời gian thực (≥ 2 Mbit/s)
Dịch vụ
Internet
Internet đơn giản - Dịch vụ truy nhập Web (384 kbit/s)
Internet thời gian thực - Dịch vụ Internet (384 kbit/s-2 Mbit/s)
Dịch vụ đa phương tiện - Dịch vụ Web đa phương tiện thời gian thực
3.5.2. Các dịch vụ cơ sở
3.5.2.1. Các dịch vụ xa (teleservice)
Các dịch vụ xa là một kiểu của dịch vụ viễn thông cung cấp khả năng đầy đủ bao
gồm các chức năng thiết bị đầu cuối để thông tin giữa hai người sử dụng theo các giao
thức được thỏa thuận giữa các cơ quan quản lý. Các dịch vụ này bao gồm:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 86 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
* Điện thoại.
* Các cuộc gọi khẩn.
* Dịch vụ bản tin ngắn điểm – điểm kết cuối trạm di động.
* Dịch vụ bản tin ngắn điểm – điểm khởi xướng từ trạm di động.
* Dịch vụ bản tin ngắn phát quảng bá ở ô.
* Thoại và FAX nhóm 3 luôn phiên (T/NT: trong suốt/không trong suốt).
* FAX tự động nhóm 3.
* Dịch vụ đa bản tin.
* FAX lưu và phát trên cơ sở T.37.
* FAX thời gian thực trên cơ sở T.38.
* Cuộc gọi nhóm thoại.
* Phát thanh thoại.
* Truy nhập Internet.
* Đa phương tiện thời gian thực chuyển mạch kênh trên cơ sở H.323, H.324.
* Đa phương.
3.5.2.2. Các dịch vụ mạng (bearer Sevice)
Dịch vụ mạng là một dịch vụ viễn thông cung cấp khả năng để truyền dẫn tín hiệu
giữa hai giao diện người sử dụng – mạng. 3.5.2.3. Các dịch vụ bổ sung (Supplementaty Sevice)
Các dịch vụ bổ sung bao gồm:
- Trình bày nhận dạng đường gọi (CLIP).
- Hạn chế nhận dạng đường gọi (CLIR).
- Trình bày nhận dạng đường được nối (CoLP).
- Hạn chế nhận dạng đường được nối (CoLR).
- Thể hiện tên chủ gọi (CNAP).
Các dịch vụ bổ sung cho cuộc gọi:
- Chuyển hướng cuộc gọi không điều kiện (CFU).
- Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động bận (CFB).
- Chuyển hướng cuộc gọi khi không trả lời (CFNRy).
- Chuyển hướng cuộc gọi khi không đến được thuê bao di động (CFNRc).
Các dịch vụ bổ sung khi hoàn thành cuộc gọi:
- Đợi gọi (CW – Call Waiting).
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 87 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
- Chiếm giữ gọi (CH – Call Hold).
Các dịch vụ bổ sung đa phía:
- Dịch vụ đa phía (MTPY – Multi Party).
Các dịch vụ bổ sung cho một cộng đồng:
- Nhóm người sử dụng khép kín ( CUG).
Các dịch vụ bổ sung tính cước:
- Thông báo về thông tin tính cước (AOCI).
- Thông báo về tính cước (AOCC).
Các dịch vụ bổ sung hạn chế cuộc gọi:
- Cấm tất cả các cuộc gọi ra (BOIC).
- Cấm các cuộc gọi ra quốc tế (BAIC).
- Cấm các cuộc gọi ra quốc tế trừ các cuộc gọi định hướng về nước có mạng thông
tin di động thường trú (BOIC – exHC).
- Cấm tất cả các cuộc gọi vào (BACI).
- Cấm các cuộc gọi vào khi chuyển mạng (Roaming) khỏi nước có mạng thường trú
(Bic – Roam).
- Chuyển cuộc gọi tường minh (ECT).
- Ưu tiên và dành riêng đa mức cải tiến (EMLPP).
- Hỗ trợ quy hoạch số riêng (SPNP).
- Hoàn thành các cuộc gọi đối với các thuê bao bận (CCBS).
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 88 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
3.5.3. Các dịch vụ mạng UMTS
UMTS cho phép người sử dụng lựa chọn các đặc tính mang phù hơp nhất cho việc
mang thông tin. Ngoài ra cũng có thể thay đổi đặc tính mang thông qua thủ tục đàm phán
lại trong quá trình kết nối tính cực. Đàm phán vật mang được khởi xướng bởi ứng dụng,
trong khi đó đàm phán lại có thể được tái khởi xướng hoặc bởi người sử dụng hoặc bởi
mạng (chẳng hạn khi chuyển giao). Đàm phán khởi xướng bởi ứng dụng về cơ bản giống
như đàm phán xảy ra khi thiết lập vật mang: ứng dụng yêu cầu một vật mang phụ thuộc
vào nhu cầu của mình và mạng kiểm tra các tài nguyên khả dụng, đăng ký của thuê bao
sau đó trả lời.
Loại vật mang, các thông số vật mang và các giá trị của thông số có liên quan trực
tiếp đến ứng dụng cũng như các mạng giữa phát và thu. Cần phải chọn tập các thông số
sao cho các thủ tục đàm phán và đàm phán lại đơn giản và rõ ràng. Ngoài ra các thông số
phải cho phép dễ dàng kiểm soát và giám sát. Khuôn dạng và ngữ nghĩa phải xét đến các
TE MT UTRAN CN Iu
EDGE
NODE
Cổng
mạng lõi
TE
Dịch vụ đầu cuối đầu cuối
Dịch vụ mang UMTS Dịch vụ mang địa
phương TE/MT
Dịch vụ
mang ngoài
Dịch vụ mang truy nhập vô
tuyến
Dịch vụ mang
mạng lõi
Dịch vụ mang
vô tuyến
Dịch vụ mang
Iu
Dịch vụ mang
đường trục
Dịch vụ mang UTRA FDD/TDD
Dịch vụ mang
vật lý
TE: Thiết bị đầu cuối.
MT: Đầu cuối di động.
CN: Mạng lõi.
EDGE: Số liệu cải tiến cho phát triển GSM.
CN Iu EDGE NODE: Điểm nút CN Iu, EDGE.
Hình 3.35: Cấu trúc của dịch vụ mạng UMTS.
UMTS
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mang 3G WCDMA
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 89 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
giao thức hiện có. Ngoài ra khái niệm chất lượng dịch vụ (QoS: Quality of Service) phải
linh hoạt và đủ đa dạng để cho phép đàm phán các vật mang trong tương lai đối với các
dịch vụ chưa biết.
Ở hình trên thể hiện cấu trúc phân lớp của dịch vụ vật mang UMTS, mỗi vật mang
ở một lớp đặc thù cung cấp các dịch vụ riêng sử dụng các dịch vụ do các lớp cung cấp. Từ
hình ta thấy dịch vụ vật mang UMTS đóng vai trò chính trong việc đảm bảo dịch vụ đầu
cuối đầu cuối. 3.5.4. Chất lượng dịch vụ (QoS) của UMTS
Tổng quát có thể chia các ứng dụng và các dịch vụ vào các nhóm khác nhau phụ
thuộc vào cách xem xét chúng. Cũng như các giao thức chuyển mạch gói, UMTS có ý đồ
thực hiện các yêu cầu QoS từ ứng dụng hoặc người sử dụng. Trong UMTS bốn loại lưu
lượng được định nghĩa:
Hội thoại.
Luồng.
Tương tác.
Cơ bản.
Yếu tố phân biệt chủ yếu của các dịch vụ này là độ nhạy cảm trễ của lưu lượng.
Chẳng hạn loại hội nghị rất nhạy cảm với trễ, trong khi đó loại cơ bản ít nhạy cảm với trễ
nhất. Các loại QoS được tổng kết ở bảng 3.10.
Trong khi giai đoạn đầu của UMTS các loại dịch vụ hội thoại và luồng sẽ được phát
như là các kết nối thời gian thực trên giao diện vô tuyến của W-CDMA, trong khi đó các
loại cơ bản và tương tác được phát như là các gói số liệu phi thời gian thực theo lập biểu.
Bảng 3.10: Tổng kết các loại QoS Loại lưu
lượng Loại hội thoại Loại luồng Loại tương tác Cơ bản
Các đặc
tính cơ
bản
Dành trước quan hệ
thời gian giữa các thực
thể thông tin của luồng.
Mẫu hội thoại
(chặt chẽ và trễ nhỏ).
Dành trước
quan hệ thời
gian giữa các
thực thể thông
tin của luồng.
Yêu cầu mẫu trả lời.
Dành trước số liệu
toàn vẹn
Nơi nhận không đợi số
liệu trong khoản thời
gian nhất định.
Dành trước số liệu
toàn vẹn.
Thí dụ về
ứng dụng
Thoại.
Điện thoại thấy hình.
Các trò chơi thoại.
Luồng đa
phương tiện.
Duyệt trình Web.
Các trò chơi mạng.
Tải xuống
e-mail.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 90 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Chương 4:
TRIỂN KHAI MẠNG 3G WCDMA CỦA VIETTEL
4.1. Giới thiệu sơ lược về hệ thống GSM của Viettel
Hiện nay, mạng di động Viettel dùng công nghệ GSM, thế hệ 2,5G được sử dụng
phổ biến trên 180 nước với hơn 700 nhà khai thác trên thế giới.
Mạng di động Viettel được chia thành mạng lõi và mạng vô tuyến.
Hình 4.1: Sơ đồ cấu trúc mạng di động Viettel hiện tại
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 91 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Hình 4.2: Sơ đồ cấu trúc tổng thể mạng di động Viettel hiện tại
4.1.1. Mạng lõi
a. Tổng đài GMSC
Đóng vai trò là tổng đài có giao diện với các mạng bên ngoài để kết nối mạng bên
ngoài với mạng GSM.
- Hà Nội có 04 GMSC.
- Đà Nẵng có 02 GMSC.
- Hồ Chí Minh có 02 GMSC.
Tổng đài GMSC trên là tổng đài softswitch với dung lượng trên 20.000 E1.
Tại Hà Nội tổng đài GMSC kết nối với các hệ thống sau:
- Kết nối trực tiếp với các tổng đài cổng GMSC khác trong mạng.
- Kết nối trực tiếp với 09 tổng đài MSC tại Hà Nội và 09 MSS (softswitch).
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 92 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
- Kết nối trực tiếp với trên 30 quản lý trạm gốc BSC khu vực 1 bằng giao thức BSSAP
của báo hiệu số 7.
- Kết nối trực tiếp với hệ thống CRBT.
Giao diện kết nối là các luồng E1 hoặc STM1. Các giao diện này sử dụng báo hiệu số 7,
giao diện giữa GMSC với MSC sử dụng giao thức: ISUP, SCCP, MAP, CAP.
Và kết nối trực tiếp đến các mạng sau:
- Kết nối trực tiếp với tổng đài Toll của Viettel tại Hà Nội định tuyến lưu lượng đi
quốc tế; đến mạng PSTN của Viettel và mạng quân sự.
- Kết nối với VMS - mạng di động Mobile Phone.
- Kết nối với GPC - mạng di động VinaPhone.
- Kết nối với Sphone - mạng di động của SPT.
- Kết nối với EVN - mạng di động của EVN
- Kết nối với HT - mạng di động của Hà Nội Telecom
- Kết nối với VTN1 - mạng PSTN liên tỉnh của VNPT.
- Kết nối với Tandem Hà Nội mạng cố định của VNPT Hà Nội.
Giao diện kết nối lưu lượng ngoại mạng là các luồng E1 hoặc STM1. Báo hiệu số 7
sử dụng các giao thức ISUP cho thoại và giao thức MAP cho SMS.
GMSC tại Hồ Chí Minh và Đà Nẵng cũng được đấu nối tương tự như Hà Nội.
b. Hệ thống chuyển giao báo hiệu STP
- Gồm 3 cặp ở 3 vùng: Hà Nội, Đà Nẵng, TP. Hồ Chí Minh.
- Có chức năng chuyển giao báo hiệu, hỗ trợ tất cả các giao thức báo hiệu số 7 ISUP,
SCCP, MAP, CAP, TCAP…trên nền TDM và IP trong mạng di động, hỗ trợ các link
báo hiệu LSL (64kb/s), HSL (2Mb/s); Singtran: M3UA, M2PA.
- Kết nối với các hệ thống GMSC, MSC, MSS, HLR, SMSC, IN, STP khác,… làm cầu
nối báo hiệu cho các hệ thống trên. Mục đích để quản lý tập trung báo hiệu có khả
năng giám sát, tracing, screening,… một cách dễ dàng các bản tin báo hiệu của mạng.
c. Tổng đài MSC
MSC làm chức năng chuyển mạch, thiết lập điều khiển cuộc gọi, gồm trên 40 tổng
đài MSC kết nối với dung lượng trên 20 triệu thuê bao được đặt tại 3 trung tâm là Hà Nội,
tp.Hồ Chí Minh và Đà Nẵng; kết nối trực tiếp với các GMSC và các BSC tại mỗi vùng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 93 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Các MSC trên có giao diện với GMSC và các BSC, giao diện kết nối bằng các luồng
E1 và STM1. Giao diện báo hiệu với GMSC sử dụng báo hiệu số 7 giao thức SCCP, ISUP,
MAP, CAP. Giao diện báo hiệu với BSC sử dụng giao thức BSSAP.
d. Hệ thống cơ sở dữ liệu thuê bao - HLR
HLR - Trung tâm quản lý đăng ký dữ liệu thuê bao, với dung lượng trên 40 triệu thuê
bao được đặt tại Hà Nội, HLR kết nối trực tiếp với các hệ thống sau:
- Các STP sử dụng giao thức MAP;
- Hệ thống GPRS cho dịch vụ WAP.
e. Hệ thống IN và các hệ thống VAS
- IN (Intelligent network): xử lý điều khiển các cuộc gọi của thuê bao trả trước
Prepaid; lưu trữ thông tin tài khoản của thuê bao trả trước;
- SMSC (Short Message Service Center): trung tâm dịch vụ tin nhắn: xử lý điều khiển
nhận SMS từ thuê bao và phân phối SMS tới thuê bao nhận;
- MCA (Miscall Alert System): hệ thống cảnh báo cuộc gọi nhỡ;
- CRBT (Colour Ringback Tone): hệ thống nhạc chuông chờ;
- BGM (Backgroud Music): hệ thống nhạc nền;
- SGSN (Serving GPRS Support Node): thực hiện chức năng chuyển mạch gói, có hỗ
trợ giao diện kết nối với BSC;
- GGSN (Gateway GPRS Support Node): thực hiện chức năng chuyển mạch gói,
không có giao diện kết nối với BSC;
- GPRS (General Packet Radio Service 2.5G) 172Kb/s; EDGE (Enhanced Data Rate
For GSM Evolution 2.75G) 384Kb/s.
4.1.2. Mạng vô tuyến
Hiện tại mạng di động Viettel dùng công nghệ GSM 2.5G sử dụng dải tần 900 và
1800MHz. Sử dụng các kỹ thuật tiên tiến để tăng dung lượng mạng, chất lượng phủ sóng
như kỹ thuật nhảy tần, half-rate … Toàn mạng gồm trên 120 BSC quản lý trên 8000 trạm
BTS.
a. Hệ thống quản lý trạm gốc BSC
- Tại Hà Nội: gồm trên 30 BSC của Ericsson, kết nối trực tiếp với:
Các MSC đặt tại Hà Nội;
Hệ thống GPRS cung cấp các dịch vụ WAP;
Các trạm thu phát vô tuyến BTS khu vực 1;
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 94 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
- Tại TP. Hồ Chí Minh gồm trên 80 BSC của Alcatel kết nối trực tiếp với:
Các MSC đặt tại Hồ Chí Minh;
Hệ thống GPRS tại Hà Nội;
Các trạm thu phát vô tuyến BTS khu vực 3.
- Tại Đà Nẵng gồm trên 10 BSC của Ericsson, kết nối trực tiếp:
Các MSC đặt tại Đà Nẵng;
Hệ thống GPRS tại Hà Nội;
Các trạm thu phát vô tuyến khu vực 2.
b. Trạm thu phát vô tuyến BTS
Phủ kín 64/64 tỉnh thành, bao gồm trên 8000 trạm BTS.
- Tại Hà Nội: bao gồm các BTS của Ericsson kết nối trực tiếp đến các BSC tại Hà Nội.
- Tại tp Hồ Chí Minh bao gồm các BTS của Alcatel kết nối trực tiếp đến các BSC tại
tp Hồ Chí Minh.
- Tại Đà Nẵng bao gồm các BTS của Ericsson kết nối trực tiếp đến các BSC tại Đà
Nẵng.
c. Các dịch vụ cung cấp
Các dịch vụ cơ bản và các dịch vụ giá trị gia tăng mà mạng đang cung cấp:
- Các dịch vụ cơ bản:
Thoại,
Hiển thị số gọi đến,
Nhắn tin ngắn,
Giữ cuộc gọi,
Chờ cuộc gọi,
Chặn cuộc gọi đến và đi,
Chuyển cuộc gọi,
Hộp thư thoại,
Truyền Fax, dữ liệu,
Gọi hội nghị,
Các số điện thoại khẩn cấp.
- Các dịch vụ giá trị gia tăng:
Dịch vụ thông báo cuộc gọi nhỡ MCA,
Dịch vụ Colour Ring,
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 95 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Dịch vụ thanh toán cước trả sau bằng thẻ ATM,
Dịch vụ Call Me Back,
Dịch vụ Ứng tiền,
Dịch vụ thanh toán cước trả sau bằng thẻ nạp tiền trả trước (Pay 199),
Dịch vụ GPRS: MMS, Email, WAP, Tải nhạc chuông đa âm, âm thanh thực,
hình nền, games, màn hình chờ,... qua GPRS.
4.2. Triển khai 3G của Viettel.
4.2.1. Sự dịch chuyển từ GSM sang 3G.
Với thị trường Việt Nam, công nghệ di động đầu tiên GSM, thế hệ 2G đơn giản chỉ
cho phép thoại là chính. Việc nâng cấp lên công nghệ GPRS vào cuối năm 2003 đã giúp
người dùng bắt đầu làm quen với những ứng dụng dữ liệu. Cuối năm 2007, sau khi ứng
dụng EGDE, tốc độ đã được nâng cao hơn với đỉnh tốc độ đạt khoảng 384 kb/s. Nhưng tốc
độ thực tế vẫn còn thấp khiến các dịch vụ dựa trên nền dữ liệu không thể phát triển và
bùng nổ mạnh như dịch vụ thoại hiện nay. Với công nghệ WCDMA - thế hệ 3G với tốc độ
2Mbps và HSPA (HSDPA & HSUPA) – thế hệ 3,5G với khả năng truyền lên đến 14,4
Mbps. Đây là những công nghệ tiên tiến đang được ứng dụng rộng rãi trên thế giới với hơn
200 triệu thuê bao, trên 220 mạng thuộc 94 quốc gia, chiếm 2/3 thuê bao 3G trên toàn cầu
(GSA, 6/2008).
Khi nâng cấp lên 3G, công nghệ WCDMA hoạt động trên một kỹ thuật truy cập
khác hoàn toàn, đó là CDMA, do đó băng tần hoạt động sẽ phải tách biệt với GSM.
WCDMA mỗi kênh băng tần số là 5MHz, sẽ cần một dải tần 3G mới khác với tần số đang
hoạt động hiện nay. Sự đổi mới như vậy sẽ cần một thiết bị thu phát sóng BTS hoàn toàn
mới, được đặt tên là Node B, cùng với nó là một thiết bị quản lý trạm gốc (BSC) mới, tên
là điều khiển mạng vô tuyến RNC. Do tính kế thừa khi nâng cấp, hệ thống mạng lõi hiện
hữu vẫn có thể được sử dụng để kết nối với mạng vô tuyến (Node B và RNC) của công
nghệ WCDMA.
Ở đây, ngoài hệ thống vô tuyến WCDMA (bao gồm RNC và Node B) là cần đầu tư
mới, tất cả hệ thống khác sẽ được tận dụng lại. Hầu hết các nhà sản xuất tổng đài hiện nay
đều có giải pháp để nâng cấp hệ thống mạng lõi, truyền dẫn, cơ sở dữ liệu, hệ thống vận
hành… hiện hữu để hỗ trợ cả GSM và WCDMA. Như vậy, muốn phủ sóng 3G ở đâu, các
nhà cung cấp dịch vụ sẽ đặt thiết bị thu phát sóng 3G khu vực đó và nối về tổng đài.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 96 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Hình 4.3: Mạng 3G UMTS kế thừa mạng lõi 2G
Tuy nằm trên 2 thiết bị khác nhau, sự vận hành của 2 hệ thống vô tuyến bao gồm
GSM và WCDMA cũng sẽ được quản lý thống nhất, đảm bảo chuyển giao liền mạch giữa
2 hệ thống. Cuộc gọi sẽ vẫn đảm bảo duy trì khi chuyển băng tần và chuyển công nghệ,
điều này sẽ xảy ra khi người dùng di chuyển ngoài vùng phủ sóng của một công nghệ hoặc
bị quá tải. Nhờ tính liền mạch này, việc sử dụng băng thông sẽ rất hiệu quả có sự điều tiết,
phân bố qua lại giữa các cuộc gọi trên các băng tần, tức sẽ giảm nghẽn mạng; các thiết bị
sẽ được tận dụng tối đa dùng chung tài nguyên cho cả hai hệ thống; và việc đầu tư
WCDMA không cần phải đồng loạt toàn mạng.
Hình 4.4: Sự phát triển liền mạch
Vô tuyến GSM:
- Băng tần 800, 900, 1800,
1900MHz
- Phủ sóng toàn quốc.
Vô tuyến WCDMA:
- Băng tần 1900, 2100MHz
- Phủ song bắt đầu từ vùng
đô thị.
Chung:
- Mạng lõi
- Truyền dẫn
- Nhà trạm
- Điện thoại
- Hệ thống dữ liệu
khách hàng
- Hệ thống vận
hành và quản lý
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 97 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Hiện nay Viettel triển khai WCDMA theo phương án dần dần: đầu tiên phủ sóng
WCDMA bắt đầu từ vùng đô thị rồi lan tỏa dần ra, trong khi đó vẫn tiếp tục đầu tư GSM
để nâng cao dung lượng dịch vụ thoại và dịch vụ dữ liệu tốc độ thấp GPRS. Các lý do để
chọn chiến lược này: khả năng phát triển của GSM và GPRS vẫn còn cao; chất lượng và
dung lượng của GSM và GPRS có vấn đề cần phải đầu tư để cải thiện phục vụ khách hàng
2G; mạng GSM và số thuê bao quá lớn; điện thoại 2G vẫn còn nhiều; thị trường dữ liệu di
động chỉ mới phát triển. Các thiết bị đầu cuối đa chế độ GSM/GPRS/WCDMA vì vậy
cũng sẽ được giới thiệu, tiếp thị dần dần, phụ thuộc vào nhu cầu và khả năng của khách
hàng. 4.2.2. Node B của Viettel.
Viettel đã triển khai và lắp đặt các thiết bị mạng truy nhập vô tuyến để cung cấp các
dịch vụ 3G tốt nhất cho người sử dụng. Với cấu trúc Node B như sau:
Hình 4.5: Kiến trúc Node B
Đặc điểm chính của BTS 3900 là:
- Các loại truyền dẫn: E1/T1, FE (cổng điện và cổng quang).
- Topo mạng: sao, nối tiếp, cây, vòng hoặc lai.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 98 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
- Các nguồn đồng bộ: đồng bộ qua giao diện Iub, GPS và đồng hồ nội.
- Các loại chuyển giao: chuyển giao mềm, chuyển giao mềm hơn và chuyển giao
cứng.
- Các dịch vụ: dịch vụ CS, dịch vụ PS và các dịch vụ tổng hợp.
- Thực hiện các chức năng: RET, HSDPA, HSUPA.
Hình 4.6: Cấu trúc logic của BTS 3900
Cấu trúc logic của BTS 3900 gồm có 3 modul: BBU Modules, RF Modules, Power
Modules, với các tính năng chính sau:
BBU Modules:
- Cung cấp chức năng vận hành và bảo dưỡng,
- Điều khiển các board khác trong hệ thống và cung cấp đồng hồ,
- Cung cấp các cổng truyền dẫn cho giao diện Iub,
- Xử lý tín hiệu băng gốc đường lên và đường xuống,
- Điều khiển hệ thống tỏa nhiệt,
- Chuyển đổi nguồn từ -48V hay +24V DC thành nguồn +12DC dung cho các board,
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 99 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
- Kết nối với hệ thống cảnh báo ngoài và truyền tín hiệu cảnh báo,
RF Modules: bao gồm giao diện tốc độ cao, bộ sử lý tín hiệu khuếch đại công suất và bộ
phối ghép ra anten.
Power Modules: cung cấp nguồn cho hệ thống và tỏa nhiệt cho hệ thống.
4.2.3. Một số dịch vụ 3G Viettel cung cấp.
Với ưu thế tốc độ vượt trội của công nghệ HSDPA 3.5G, dịch vụ 3G Viettel giúp
người dung tận hưởng sự thoải mái đàm thoại Video Call, lướt Web, nghe nhạc, chơi game
online… và nhiều dịch vụ tiện ích khác nhau như:
Dịch vụ MobileTV
Dịch vụ MobiTV cho phép người dùng 3G tiếp cận các phương tiện giải trí chất
lượng cao như xem các kênh truyền hình trực tiếp (liveTV), các bộ phim hay các video
clip theo yêu cầu (VOD) mọi lúc mọi nơi chỉ với chiếc điện thoại hòa mạng 3G. Khách
hàng có thể sử dụng dịch vụ thông qua hai phương thức là qua trang WAP của dịch vụ hay
qua ứng dụng Client được cài đặt trực tiếp trên điện thoại.
Các tính năng cơ bản của dịch vụ bao gồm:
- Xem các kênh truyền hình đặc sắc trong nước và nước ngoài;
- Xem video theo yêu cầu với nội dung phong phú thuộc các lĩnh vực khác nhau như
ca nhạc, thời sự, hài hước, phim…;
- Xem lịch phát sóng của các kênh trong hệ thống;
- Quản lý kênh yêu thích;
- Đăng ký/Hủy đăng ký dịch vụ, các kênh đặc sắc nâng cao.
Dịch vụ Mobile Interner
- Dịch vụ Mobile Internet 3G là dịch vụ truy nhập Internet trực tiếp từ máy điện thoại
di động có sử dụng SIMCard Viettel;
- Ưu điểm của dịch vụ Mobile Internet là hoạt động trên mạng 3G vì vậy tốc độ truy
cập gấp 6 lần so với EDGE và 8 lần so với GPRS.
Dịch vụ MClip
- Mclip là dịch vụ cho phép xem trực tuyến hoặc tải clip về máy điện thoại di động.
Dịch vụ Vmail
Vmail là dịch vụ gửi và nhận email trên điện thoại di động dưới hình thức “Đẩy
email về ứng dụng trên điện thoại di động”. Thông qua đường truyền data của mạng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 100 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Viettel, mỗi khi có email mới gửi đến địa chỉ thư điện tử (đã đăng ký nhận và gửi), hệ
thống Vmail sẽ tự động thực hiện đẩy trực tiếp email đó xuống ứng dụng Vmail đã được
cài đặt trên máy điện thoại di động.
Các tính năng cơ bản của Vmail:
- Nhận và gửi mail qua ứng dụng thông qua hình thức Push mai;
- Chức năng xem trước với hầu hết các định dạng file cơ bản (gif, bmp, doc …);
- Nhận file đính kèm với dung lượng tối đa 500KB, gửi file đính kèm có dung lượng
tối đa 200KB;
- Hỗ trợ nhiều email khác nhau bao gồm: Yahoo, Hotmail; Gmail, local ISP.v.v;
- Hỗ trợ hầu hết các máy chủ email có POP3/ IMAP;
- Hỗ trợ hầu hết các mail server có POP3/ IMAP.
Dịch vụ Mstore
Mstore là một kho ứng dụng dành cho điện thoại di động được cung cấp bởi
Viettel. Khách hàng có thể truy cập vào trang web/wap www.mstore.vn
hoặc www.mstore.com.vn từ máy tính hoặc điện thoại di động để xem, tải và gửi tặng các
ứng dụng.
Dịch vụ Imuzik 3G
Imuzik 3G là dịch vụ âm nhạc xây dựng trên nền tảng 3G giúp khách hàng có thể
nghe nhạc, xem video clip, tải nguyên bài hát về điện thoại (download fulltrack), tải các
đoạn nhạc chờ hoặc đọc các tin tức âm nhạc trong nước và quốc tế ngay trên điện thoại di
động của mình.
Dịch vụ Game Online
Là dịch vụ cung cấp game dành cho điện thoại di động, cho phép khách hàng
Viettel có thể tương tác trực tiếp với Máy chủ nội dung (Server) hoặc nhiều người chơi
khác thông qua kết nối 3G (đạt chất lượng tối ưu) hoặc EDGE/GPRS.
Dịch vụ Video Call
Video call là dịch vụ thoại có hình cho phép các thuê bao khi đang đàm thoại có thể
thấy hình ảnh trực tiếp của nhau thông qua camera của máy điện thoại di động.
Dịch vụ Websurf
Website là nơi cung cấp thông tin nhanh, đầy đủ cho mọi người. Đặc biệt trong
cuộc sống bận rộn hiện nay việc cập nhật thông tin từ các báo điện tử qua điện thoại di
động mọi lúc, mọi nơi rất phổ biến và cần thiết đối với chúng ta.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 101 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Tuy nhiên, hiện tại việc truy cập các trang web trên máy di động chỉ thực hiện được
trên một số dòng máy cao cấp. Với máy thông thường, xảy ra các trường hợp: hoặc dòng
máy không hỗ trợ, hoặc trang web sẽ bị tràn màn hình, tốc độ load về chậm. Để đáp ứng
nhu cầu đó, Viettel đã cho ra đời giải pháp để lướt web trên điện thoại di động. Người
dùng chỉ cần truy cập qua máy điện thoại di động vào trang www.mgate.vn, sau đó đánh
tên trang web cần truy cập vào thanh địa chỉ trên trang. Đây là một giải pháp đã được ứng
dụng rộng rãi tại các mạng di động trên thế giới (AOL (Canada), AIS (Thái Lan), KPN
(Hà Lan), Mobilcom Austria (Áo), Vodafone, Mobiltel, Cellcom, Pelephone…).
Khi truy cập qua www.mgate.vn, tất cả các trang web sẽ được chuyển đổi định dạng phù
hợp với kích thước từng loại màn hình máy di động để khách hàng có thể đọc trọn vẹn các
thông tin trên trang web mình yêu thích.
Dịch vụ Mobile Broadband
Dịch vụ giúp khách hàng có thể truy nhập Internet băng rộng từ máy tính thông qua
thiết bị USB HSPA/HSDPA có gắn SIM 3G Viettel. Khi sử dụng dịch vụ này, thuê bao có
thể truy cập Internet với tốc độ cao qua sóng di động 3G.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kết luận và hướng phát triển của đề tài
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 102 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
KẾT LUẬN
Thông tin di động là một hệ thống đang phát triển rất mạnh và hiện tại đã chiếm thị
trường rộng lớn vượt qua hệ thống cố định. Hệ thống GSM hiện tại nói riêng và các hệ
thống thông tin di động thế hệ thứ hai nói chung, mặc dù vẫn đang được khai thác và phát
triển, nhưng đang từng bước tiến đến kiến trúc của hệ thống thế hệ thứ ba. WCDMA đang
phát triển tiếp theo của GSM, chính vì vậy, vấn đề tìm hiểu về hệ thống này là vấn đề đang
được quan tâm mà trước mắt là tìm hiểu những thay đổi của hệ thống mới so với hệ thống
cũ.
Đề tài này tuy chỉ đưa ra cái nhìn tổng thể về hệ thống thông tin di động thứ ba với
những biến đổi kĩ thuật xử lý chính là trong giao diện vô tuyến đây là một trong những
khía cạnh quan trọng vì trong thông tin vô tuyến thì tín hiệu và chất lượng tín hiệu là vấn
đề quyết định chất lượng dịch vụ cũng như tối ưu cho công tác quy hoạch. Đồng thời đưa
ra được cái nhìn thực tế khi triển khai mạng 3G của các nhà khai thác dịch vụ di động điển
hình là Viettel.
Về phương diện người sử dụng dịch vụ di động, đề tài có ý nghĩa giới thiệu và giải
thích một cách khái quát về hệt thống, phương thức hoạt động của mạng và các dịch vụ mà
mạng 3G cung cấp.
Về phương diện kĩ thuật, đề tài góp phần tìm hiểu cấu trúc hệ thống, một số kĩ
thuật xử lí trong hệ thống, đặc biệt hiểu được khi triển khai thực tế như.
HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Tìm hiểu một hệ thống mới như hệ thống thông tin di động thứ ba công nghệ
WCDMA thì hẳn còn rất nhiều vấn đề, cũng có nghĩa là sẽ không dừng lại ở cái nhìn tổng
quan. Đề tài tuy chỉ mới tìm hiểu một cách tổng quan về hệ thống thông tin di động thứ ba.
Nhưng đó là cơ sở cần thiết và quan trọng khi tìm hiểu chuyên sâu hơn về hệ thống 3G.
Mà ứng dụng đầu tiên là có thể nghiên cứu kỹ về truy nhập tốc độ cao HDPA và các kỹ
thuật khác để cải thiện chất lượng dịch vụ đồng thời là tiền đề để tìm hiểu và nghiên cứu
hệ thống thông tin di động thứ tư 4G trong tương lai.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 103 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
TP.Hồ Chí Minh, ngày………tháng 06 năm 2010
Th.S Võ Trường Sơn
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhận xét của giáo viên đọc duyệt
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 104 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
TP.Hồ Chí Minh, ngày………tháng 06 năm 2010
………………………………….
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Danh mục tài liệu tham khảo
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 105 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 15
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 106 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
1. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Sách “Thông tin di động thế hệ ba”, Nhà xuất bản Bưu
Điện, 2001
2. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Giáo trình “Thông tin di động thế hệ ba”, Học Viện
Công nghệ Bưu chính Viễn thông , Nhà xuất bản Bưu Điện, 2004
3. TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Giáo trình “Lộ trình phát triển thông tin di động 3G lên
4G”, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, 12/2008.
4. Vũ Đức Thọ, Sách “Thông tin di động số Cellular”, 1997
5. Một số tài liệu của Viettel.
6. Tero Oanpera, Ramjee Prasad, “Wideband CDMA for Third Generation Mobile
Communication”, Artech House, Boston, London
7. Power Control Algorithms for soft handoff users in UMTS F.Blaise, Lelicegui,
F.Goeusse, G.Vivier-Motorola Labs
8. www.tapchibcvt.gov.vn
9. http://viettel.com.vn
10. Một số trang web, diễn đàn khác.
top related