Đề tài Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G công nghệ WCDMA và triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel

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: 9 Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G công nghệ WCDMA. 9 Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA. 9 Chương 3: Kỹ thuật cơ bản của mạng 3G WCDMA. 9 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) 9 Nghiên cứu phát triển mẫu đầu tiên của hệ thống; 9 Năm 1997: Xây dựng tiêu chuẩn, xây dụng cấu trúc mẫu đầu tiên hệ thống và thiết kế các phương tiện thử nghiệm chung. 9 Năm 1998: Tiếp tục xây dựng mẫu thử đầu tiên của hệ thống và các phương tiện thử nghiệm chung; 9 Năm 1999: Kiểm tra kết nối cho mô hình đầu tiên của hệ thống. Giai đoạn 2: (2000 -2002) 9 Phát triển hệ thống với mục tiêu thương mại ở các nhà sản xuất hàng đầu ; 9 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: 9 Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến, 9 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: 9 Các phương tiện tại nhà ảo trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng toàn cầu, 9 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, 9 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: 9 Vùng 1: Trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2 Mbit/s 9 Vùng 2: thành phố, ô macrô, R b ≤ 384 kbit/s 9 Vùng 3: ngoại ô, ô macrô, Rb ≤ 144 kbit/s 9 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: 9 IMT-2000 CDMA Direct Spread, 9 IMT-2000 CDMA Multi-Carrier, 9 IMT-2000 CDMA TDD, 9 IMT-2000 TDMA Single-Carrier, 9 IMT-2000 FDMA/TDMA, 9 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 coverage outdoor 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 3G 3G + 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/VLR I MSC1 VLR1 II MSC2 VLR2 III MSC3 VLR3 IV MSC4 VLR4 b) Vùng phục vụ SGSN I 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 3 4 65 1 2 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: ¾ 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. ¾ 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. ¾ 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. ¾ 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. ¾ 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: 9 Tín hiệu được phát chiếm độ rộng băng tần lớn hơn độ rộng băng tần tối thiểu cần thiết để phát thông tin. 9 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: ݕ ൌ ∑ ݕ௜௄௜ୀଵ ൌ ∑ ܿ௜ ௄ ௜ୀଵ ݔ௜ (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: ුݔ௞ ൌ ݔ௞ ൅ ∑ ܿ௜ ௄ ௜ୀଵ ௜ஷ௞ ݔ௜ (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 ݕ ൌ෍ݕ௜ K ௜ୀଵ ൌ ෍ܿ௜ K ௜ୀଵ ݔ௜ ݔ௞ ൌ ݔ௞ ൅෍ܿ௜ K ௜ୀଵ ௜ஷ௞ ݔ௜ 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: 9 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 9 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. 9 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 tác Tên 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 B3 1850-1880MHz Đường lên B2 1850-1910MHz Đường xuống B2 1930-1990MHz Đường lên B1 1920-1980MHz Đường xuống B1 2110-2170MHz 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 9 BCCH: (Broadcast Control Channel: Kênh điều khiển quảng bá): kênh đường xuống để phát quảng bá thông tin hệ thống. 9 PCCH: (Paging Control Channel: Kênh điều khiển tìm gọi): kênh đường xuống để phát quảng bá thông tin tìm gọi. 9 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. 9 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 9 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. 9 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: 9 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. 9 BCH (Broadcast channel: Kênh quảng bá): kênh chung đường xuống để phát thông tin quảng bá (như thông tin hệ thống, thông tin ô). 9 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 9 PCH (Paging Channel: Kênh tìm gọi): kênh đường xuống để phát tín hiệu tìm gọi 9 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. 9 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; ª đường xuống Hình 3.6. Tổng kết các kiểu kênh vật lý Physical Channel DPDCH ©ª DPCCH ©ª CPICH P-CCPCH ª S-CCPCH ª SCH ª PDSCH © PRACH © PCPCH ª AICH ª PICH ª 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 9 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. 9 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. 9 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. 9 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. 9 PCPCH (Physical Common Packet Channel: Kênh vật lý gói chung): kênh chung đường lên. Được sử dụng để mang kênh truyền tải CPCH. 9 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. 9 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. 9 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. 9 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. 9 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. 9 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. 9 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. 9 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. 9 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. 9 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