HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

LỜI MỞ ĐẦU
Công nghệ thông tin và truyền thông trong những năm gần đây đã và đang
phát triển với tốc độ chóng mặt và ngành thơng tin di động cũng khơng nằm ngồi
xu thế đó.Ngành cơng nghiệp viễn thơng di động đang trở thành một trong những
ngành có tốc độ phát triển nhanh nhất trên thế giới.Có được sự phát triển đó là do
sự hội tụ của nhiều yếu tố,Đầu tiên đó là sự phát triển tất yếu của các công nghệ
điện tử,truyền thơng .Thứ hai phải nói đến chính là u cầu tất yếu của người
dùng trong việc luôn luôn nâng cao chất lượng dịch vụ cũng như đa dạng hóa các
loại hình dịch vụ mà nhà mạng có thể cung cấp cho họ.Bởi vậy từ yêu cầu này mà
các nhà cung cấp phải không ngừng cải tiến chất lượng phục vụ của mạng di động
mình đang cung cấp cho người tiêu dùng.
Mạng thông tin di động GSM thế hệ thứ 2( 2G) là mạng thông tin di động
được sử dụng rộng khắp trên thế giới với hơn 70% người dùng mạng là thuê bao
của mạng GSM.Đối với nước ta không những số lượng mạng di động GSM chiếm
ưu thế về số lượng tuyệt đối mà ngay cả số lượng thuê bao cũng đang sử dụng công
nghệ mạng này hầu như là vượt trội so với các công nghệ khác.Tuy nhiên phải nói
rằng cùng với sụ phát triến của cơng nghệ và yêu cầu chủ quan của người dùng
mạng thì mạng GSM 2G không thể đáp ứng được nhu cầu về việc nâng cao tốc độ
truyền dữ liệu,đa dạng hóa các dịch vụ cung cấp về các ứng dụng đa phương
tiện..v..v
Với sự phát triển khơng ngừng đó thì ngay từ những năm đầu của thế kỷ 21
trên thế giới các nước với nền khoa học kỹ thuật tiên tiến đã mạnh dạn nghiên cứu
và triển khai mạng thông tin di động 3G với các tính năng vượt trội về chất lượng
truyền dữ liệu cũng như cung cấp các dịch vụ đa phương tiện hấp dẫn .
Khơng nằm ngồi xu thế phát triển đó của thế giới ngành thơng tin di đơng
của nước ta cũng đã và đang có những bước tiến mạnh mẽ nhằm đưa hệ thống lên
1 bước phát triển mới:thế hệ thứ 3.Sự phát triển này đã khẳng định sự phát triển

không ngừng trong ngành viễn thông của nước nhà mà còn đảm bảo được sự phục
vụ tốt nhất cho yêu cầu ngày càng cao của người dùng mạng.
Đồ án này của em sẽ đưa ra một cái nhìn tổng quan về mạng thông tin di
động GSM 3G-UMTS và đồng thời với sự giúp đỡ cung cấp tài liệu từ người hướng
dẫn ,em sẽ trình bày mơt số vấn đề quan trọng trong việc xây dựng và phát triển
mạng VINAPHONE 3G-mạng thông tin di động triển khai chuẩn 3G đầu tiên ở
VIỆT NAM.

Sinh viên
Nguyễn Hữu Phước

1


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN Q TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA
HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG
Nội dung chính:Sự phát triển của các hệ thống thơng tin di động trải qua
một quá trình phát triển từ thấp đến cao,lần lượt qua các thế hệ với các kỹ thuật
ứng dụng và các dịch vụ hỗ trợ khác nhau cho người dùng đầu cuối. Chương
này sẽ trình một số vấn đề tổng quan về quá trình phát triển của hệ thống thông
tin di động qua các thế hệ đã được ứng dụng trong thực tế và định hướng cho
chúng ta có thể xây dựng cho các thế hệ di động cao cấp trong tương lai.
1.1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN:
1.1.1 Thế hệ thứ nhất(First Generation – 1G)
Hệ thống thông tin di động sử dụng công nghệ đa truy nhập theo tần số

(FDMA) là hệ thống tế bào tƣơng tự dung lƣợng thấp và chỉ có dịch vụ thoại, tồn tại
là các hệ thống NMT (Bắc Âu), TACS (Anh), AMPS (Mỹ). Đến những năm 1980 đã
trở nên quá tải khi nhu cầu về số ngƣời sử dụng ngày càng tăng lên.Lúc này, các nhà
phát triển công nghệ di động trên thế giới nhận định cần phải xây dựng một hệ thống
tế bào thế hệ 2 mà hồn tồn sử dụng cơng nghệ số. Đó phải là các hệ thống xử lý tín
hiệu số cung cấp đƣợc dung lƣợng lớn, chất lƣợng thoại đƣợc cải thiện, có thể đáp
ứng các dịch truyền số liệu tốc độ thấp.
1.1.2 Thế hệ thứ hai (Second Generation – 2G)
Các hệ thống 2G gồm: GSM (Global System for Mobile Communication Châu Âu), hệ thống D-AMPS (Mỹ) sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo
thời gian TDMA,IS-95 ở Mỹ và Hàn Quốc sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia
theo mã CDMA băng hẹp. Do tính chuẩn hóa và tƣơng thích qui mơ vùng.Nhiều mạng
2G đã gặt hái đƣợc thành công đáng kể về cả giải pháp kỹ thuật cũng nhƣ hiệu quả
kinh doanh.Một trong số này là sự thành công của hệ thống GSM vầ đây chính là một
thành cơng lớn hơn mong đợi.
Đến năm năm 1999, để tăng thông lƣợng truyền để phục vụ nhu cầu truyền
thông tin trên mạng di động 2G, GPRS đã ra đời.GPRS đôi khi đƣợc xem nhƣ là
2,5G.Tốc độ truyền data rate của GPRS đã cải tiến tốc độ truyền tăng lên gấp 3 lần so
với GSM, tức là 20-30Kbps. GPRS cho phép phát triển dịch vụ WAP và Internet
(email) tốc độ thấp.Tiếp theo sau,năm 2000,EDGE đã ra đời với khả năng cung ứng

Nguyễn Hữu Phước

2


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

tốc độ lên đƣợc 250 Kbps (trên lý thuyết). EDGE còn đƣợc biết đến nhƣ là 2,75G

(trên đƣờng tiến tới 3G)
Mặc dù hệ thống thông tin di động 2G đƣợc coi là những tiến bộ đáng kể
nhƣng vẫn gặp phải các hạn chế sau: Tốc độ thấp và tài nguyên hạn hẹp.Vì thế cần
thiết phải chuyển đổi lên mạng thông tin di động thế hệ tiếp theo để cải thiện dịch vụ
truyền số liệu, nâng cao tốc độ bit và tài nguyên đƣợc chia sẻ…
Mặt khác, khi các hệ thống thông tin di động ngày càng phát triển, không chỉ số
lƣợng ngƣời sử dụng điện thoại di động tăng lên, mở rộng thị trƣờng mà ngƣời sử
dụng còn đòi hỏi các dịch vụ tiên tiến hơn không chỉ là các dịch vụ cuộc gọi thoại
truyền thống và dịch vụ số liệu tốc độ thấp hiện có trong mạng hiện tại. Nhu cầu của
thị trƣờng có thể phân loại thành các lĩnh vực nhƣ: Dịch vụ dữ liệu máy tính, dịch vụ
viễn thơng, dịch vụ nội dung số nhƣ âm thanh hình ảnh.
Những lý do trên thúc đẩy các tổ chức nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin
di động trên thế giới tiến hành nghiên cứu và đã áp dụng trong thực tế chuẩn mới cho
hệ thống thông tin di động: Thông tin di động 3G
1.1.3 Thế hệ thứ ba (Third Generation– 3G)
Định hƣớng thiết lập một hệ thống thông tin di động toàn cầu. Từ nhu cầu thực
tiễn cần phải phát triển lên 3G, các nhà cung cấp dịch vụ mạng đã đƣa ra các tiêu chí
chungđể phát triển lên mạng di động 3G nhƣ sau:
- Hệ thống phải đƣợc chuẩn hóa hồn tồn; các giao diện chính phải đƣợc
chuẩn hóa và mở;
- Hệ thống phải bổ sung cho hệ thống hiện tại trên mọi khía cạnh;
- Multimedia và tất cả các thành phần của multimedia phải đƣợc hệ thống hỗ trợ;

- Truy nhập radio của 3G phải cung cấp khả năng băng rộng;
- Các dịch vụ đối với ngƣời dùng đầu cuối độc lập với chi tiết công nghệ, và
hạ tầng mạng không giới hạn đƣa ra dịch vụ.Vậy nên phải tách biệt dạng công nghệ
với dịch vụ sử dụng công nghệ đó.
Ý tƣởng chính yếu ẩn chứa sau 3G là chuẩn bị một hạ tầng vạn năng có khả
năng tải các dịch vụ hiện tại và tƣơng lai.Hạ tầng phải đƣợc thiết kế sao cho những
đổi thay và tiến triển cơng nghệ có thể đƣợc mạng hỗ trợ khơng gây ra một bất ổn nào

đối với các dịch vụ sử dụng cấu trúc mạng hiện tại.Để làm đƣợc vậy, 3G tách biệt
công nghệ truy cập, công nghệ truyền tải, công nghệ dịch vụ (điều khiển đấu nối) và
những ứng dụng ngƣời dùng.
Hiện tại có nhiều chuẩn cơng nghệ cho 2G nên sẽ có nhiều chuẩn cơng nghệ
3G đi theo, tuy nhiên trên thực tế chỉ có 2 tiêu chuẩn quan trọng nhất đã có sản phẩm
thƣơng mại và có khả năng đƣợc triển khai rộng rãi trên toàn thế giới là WCDMA

Nguyễn Hữu Phước

3


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

(FDD) và CDMA 2000. WCDMA đƣợc phát triển trên cơ sở tƣơng thích với giao
thức của mạng lõi GSM (GSM MAP), một hệ thống chiếm tới 65% thị trƣờng thế
giới.Còn CDMA 2000 nhằm tƣơng thích với mạng lõi IS-41, hiện chiếm 15% thị
trƣờng. Quá trình phát triển lên 3G cũng sẽ tập trung vào 2 hƣớng chính này, có thể
đƣợc tóm tắt trong hình 1-1.
TACS
GSM (900)
GPRS
NMT
(900)

WCDMA

GSM (1800)

GSM (1900)
GPRS
IS-136
(1900)
IS-95
(J-STD-008)
(1900)

EDGE

IS-136
TDMA (800)
AMPS

IS-95
CDMA (800)
SMR

iDEN (800)

1G

2G

cdma2000

cdma2000

1x

Mx

2.5G

3G

Hình 1-1 Quá trình phát triển lên 3G của 2 hướng cơng nghệ chính
1.1.4 Thế hệ thứ tƣ(Fourth Generation-4G)
Các nhà cung cấp dịch vụ và ngƣời dùng đều luôn mong muốn và hƣớng tới
các cơng nghệ khơng dây có thể cung cấp đƣợc nhiều loại hình dịch vụ hơn với tính
năng và chất lƣợng dịch vụ cao hơn.Với cách nhìn nhận này, Liên minh Viễn thông
quốc tế (ITU) đã và đang làm việc để hƣớng tới một chuẩn cho mạng di động tế bào
mới thế hệ thứ tƣ 4G.ITU đã lên kế hoạch để có thể cho ra đời chuẩn này một vài
năm tới.Công nghệ này sẽ cho phép thoại dựa trên IP, truyền số liệu và đa phƣơng
tiện với tốc độ cao hơn rất nhiều so với các công nghệ của mạng di động hiện nay. Về
lý thuyết,theo tính tốn dự kiến tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tớí 288 Mb/s
Cho đến hiện nay, chƣa có một chuẩn nào rõ ràng cho 4G đƣợc thông qua.Tuy
nhiên, những công nghệ phát triển cho 3G hiện nay sẽ làm tiền đề cho ITU xem xét để
phát triển cho chuẩn 4G.Các sở cứ quan trọng để ITU thơng qua cho chuẩn 4G đó
chính là từ hỗ trợ của các công ty di động tồn cầu; các tổ chức chuẩn hóa và đặc biệt

Nguyễn Hữu Phước

4


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

là sự xuất hiện của ba công nghệ cho việc phát triển mạng di động tế bào LTE (LongTerm Evolution), UMB (Ultramobile Broadband) và WiMAX II (IEEE 802.16m).Ba
cơng nghệ này có thể đƣợc xem là các công nghệ tiền 4G Chúng sẽ là các công nghệ
quan trọng giúp ITU xây dựng các phát hành cho chuẩn 4G trong thời gian tới.

Hình 1-2 Định hướng phát triển công nghệ 4G
Sau đây xem xét ba công nghệ đƣợc xem là các công nghệ tiền 4G, đó l à các
cơng nghệ làm sở cứ để xây dựng nên chuẩn 4G trong tƣơng lai, gồm:
1.1.4.1 LTE (Long-Term Evolution)
Tổ chức chuẩn hóa cơng nghệ mạng thơng tin di động 3G UMTS 3GPP bao
gồm các tổ chức chuẩn hóa của các nƣớc châu Á, châu Âu và Bắc Mỹ đã bắt đầu
chuẩn hóa thế hệ tiếp theo của mạng di động 3G là LTE.
LTE đƣợc xây dựng trên nền cơng nghệ GSM, vì thế nó dễ dàng thay thế và
triển khai cho nhiều nhà cung cấp dịch vụ.Nhƣng khác với GSM, LTE sử dụng
phƣơng thức ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM). LTE sử dụng phổ
tần một cách thích hợp và mềm dẻo, nó có thể hoạt động ở băng tần có độ rộng từ
1,25MHz cho tới 20MHz. Tốc độ truyền dữ liệu lớn nhất về lý thuyết của LTE có thể
đạt tới 250Mb/s khi độ rộng băng tần là 20MHz. LTE khác với các công nghệ tiền 4G
khác nhƣ WiMAX II ở chỗ nó chỉ sử dụng đa truy nhập phân chia theo tần số trực
giao ở hƣớng lên, cịn ở hƣớng xuống nó sử dụng đa truy nhập phân chia theo tần số
đơn sóng mang để nâng cao hiệu quả trong việc điều khiển công suất và nâng cao thời
gian sử dụng pin cho thiết bị đầu cuối của khách hàng.
1.1.4.2 UMB (Ultra Mobile Broadband)
Tổ chức chuẩn hóa cơng nghệ thơng tin di động 3G CDMA2000 3GPP2 (3 rd
Generation Partnership Project 2) đƣợc thành lập và phát triển bởi các tổ chức viễn
thông của Nhật, Trung Quốc, Bắc Mỹ và Hàn Quốc đã đề xuất phát triển UMB.Thành
viên của 3GPP2, Qualcomm là ngƣời đi đầu trong nỗ lực phát triển UMB, mặc dù
công ty này cũng chú tâm cả vào việc phát triển LTE.
UMB dựa trên CDMA có thể hoạt động ở băng tần có độ rộng từ 1,25MHz đến
20MHz và làm việc ở nhiều dải tần số. UMB đƣợc đề xuất với tốc độ truyền dữ

Nguyễn Hữu Phước

5


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

liệu lên tới 288Mb/s cho luồng xuống và 75Mb/s cho luồng trên với độ rộng băng tần
sử dụng là 20MHz. Công nghệ này sẽ cung cấp kết nối thơng qua các sóng mang dựa
trên đa truy nhập phân chia theo mã CDMA.
1.1.4.3 IEEE 802.16m (WiMAX II)
Nhƣ chúng ta đã biết, WiMAX hay chuẩn 802.16 ban đầu đƣợc xây dựng cho
mục đích chính là cung cấp các dịch vụ mạng cố định.Chuẩn IEEE 802.16e đƣợc phát
triển thêm tính năng di động từ các chuẩn WiMAX trƣớc đó. IEEE 802.16 là một
chuỗi các chuẩn do IEEE phát triển, chúng hỗ trợ cả cố định và di động, là công nghệ
truyền thông, truy nhập diện rộng, nó cũng đƣợc gọi với một tên khác là
WiMAX.WiMAX hoạt động trong dải tần từ 10GHz đến 66 GHz.
IEEE 802.16m hay cịn gọi là WiMAX II là cơng nghệ duy nhất trong các cơng
nghệ tiền 4G đƣợc xây dựng hồn tồn dựa trên cơng nghệ đa truy nhập phân chia
theo tần số trực giao OFDMA.WiMAX II đƣợc phát triển lên từ chuẩn IEEE 802.16e.
Công nghệ WiMAX II sẽ hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên tới 100Mb/s cho các ứng
dụng di động và có thể lên tới 1Gb/s cho các ngƣời dùng tĩnh.Khoảng cách truyền cho
WiMAX II sẽ khoảng 2 km ở môi trƣờng thành thị và là khoảng 10 km cho các khu
vực nông thôn.
1.2 HAI HƢỚNG PHÁT TRIỂN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG 3G
1.2.1 Hƣớng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ WCDMA
WCDMA là một tiêu chuẩn thông tin di động 3G của IMT-2000 đƣợc phát

triển chủ yếu ở Châu Âu với mục đích cho phép các mạng cung cấp khả năng chuyển
vùng toàn cầu và để hỗ trợ nhiều dịch vụ thoại, dịch vụ đa phƣơng tiện. Các mạng
WCDMA đƣợc xây dựng dựa trên cơ sở mạng GSM, tận dụng cơ sở hạ tầng sẵn có
của các nhà khai thác mạng GSM.Quá trình phát triển từ GSM lên WCDMA qua các
giai đoạn trung gian, có thể đƣợc tóm tắt trong sơ đồ sau đây:
GSM

GPRS

EDGE

WCDMA

1999

2000

2002

Hình 1-3 Q trình phát triển lên 3G theo nhánh sử dụng cơng nghệ WCDMA
1.2.1.1 GPRS
GPRS cung cấp các kết nối số liệu chuyển mạch gói với tốc độ truyền lên tới
171,2Kbps (tốc độ số liệu đỉnh) và hỗ trợ giao thức Internet TCP/IP và X25, nhờ vậy
tăng cƣờng đáng kể các dịch vụ số liệu của GSM.
Cơng việc tích hợp GPRS vào mạng GSM hiện tại là một quá trình đơn giản. Một
phần các khe trên giao diện vô tuyến dành cho GPRS, cho phép ghép kênh số liệu gói đƣợc
lập lịch trình trƣớc đối với một số trạm di động.Cịn mạng lõi GSM đƣợc tạo

Nguyễn Hữu Phước

6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

thành từ các kết nối chuyển mạch kênh đƣợc mở rộng bằng cách thêm vào các nút
chuyển mạch số liệu Gateway mới, đƣợc gọi là GGSN và SGSN.GPRS là một giải
pháp đã đƣợc chuẩn hố hồn tồn với các giao diện mở rộng và có thể chuyển thẳng
lên 3G về cấu trúc mạng lõi.
1.2.1.2 EDGE
Hệ thống 2,5G tiếp theo đối với GSM là EDGE.EDGE áp dụng phƣơng pháp
điều chế 8PSK, điều này làm tăng tốc độ của GSM lên 3 lần.EDGE là lý tƣởng đối
với phát triển GSM, nó chỉ cần nâng cấp phần mềm ở trạm gốc.Nếu EDGE đƣợc kết
hợp cùng với GPRS thì khi đó đƣợc gọi là EGPRS.Tốc độ tối đa đối với EGPRS khi
sử dụng cả 8 khe thời gian là 384kbps.
1.2.1.3 WCDMA
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là một công nghệ truy
nhập vô tuyến đƣợc phát triển mạnh ở Châu Âu. Hệ thống này hoạt động ở chế độ
FDD & TDD và dựa trên kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS- Direct Sequence
Spectrum) sử dụng tốc độ chip 3,84Mcps bên trong băng tần 5MHz. WCDMA hỗ trợ
trọn vẹn cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói tốc độ cao và đảm bảo sự
hoạt động đồng thời các dịch vụ hỗn hợp với chế độ gói hoạt động ở mức hiệu quả cao
nhất.Hơn nữa WCDMA có thể hỗ trợ các tốc độ số liệu khác nhau, dựa trên thủ tục
điều chỉnh tốc độ.
1.2.2 Hƣớng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ CDMA 2000
Hệ thống CDMA 2000 gồm một số nhánh hoặc giai đoạn phát triển khác nhau
để hỗ trợ các dịch vụ phụ đƣợc tăng cƣờng. Nói chung CDMA 2000 là một cách tiếp
cận đa sóng mang cho các sóng có độ rộng n lần 1,25MHz hoạt động ở chế độ FDD.

Nhƣng công việc chuẩn hố tập trung vào giải pháp một sóng mang đơn 1,25MHz
(1x) với tốc độ chip gần giống IS-95. CDMA 2000 đƣợc phát triển từ các mạng IS-95
của hệ thống thông tin di động 2G, có thể mơ tả q trình phát triển trong hình vẽ sau:
IS-95A

IS-95B

Cdma2000 1x

1999

2000

Cdma2000 Mx
2002

Hình 1-4 Quá trình phát triển lên 3G theo hướng CDMA 2000.
1.2.2.1 IS-95B
IS-95B hay CDMA One đƣợc coi là công nghệ thông tin di động 2,5G thuộc
nhánh phát triển CDMA 2000, là một tiêu chuẩn khá linh hoạt cho phép cung cấp dịch
vụ số liệu tốc độ lên đến 115Kbps
1.2.2.2 CDMA 2000 1xRTT
Giai đoạn đầu của CDMA2000 đƣợc gọi là 1xRTT hay chỉ là 1xEV-DO, đƣợc

Nguyễn Hữu Phước

7


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

thiết kế nhằm cải thiện dung lƣợng thoại của IS-95B và để hỗ trợ khả năng truyền số
liệu ở tốc độ đỉnh lên tới 307,2Kbps.Tuy nhiên, các thiết bị đầu cuối thƣơng mại của
1x mới chỉ cho phép tốc độ số liệu đỉnh lên tới 153,6kbps.
1.2.2.3CDMA 2000 1xEV-DO: 1xEV-DO đƣợc hình thành từ công nghệ HDR
(High Data Rate) của Qualcomm và đƣợc chấp nhận với tên này nhƣ là một tiêu
chuẩn thông tin di động 3G vào tháng 8 năm 2001 và báo hiệu cho sự phát triển của
giải pháp đơn sóng mang đối với truyền số liệu gói riêng biệt.
Nguyên lý cơ bản của hệ thống này là chia các dịch vụ thoại và dịch vụ số liệu
tốc độ cao vào các sóng mang khác nhau.1xEV-DO có thể đƣợc xem nhƣ một mạng
số liệu “xếp chồng”, yêu cầu một sóng mang riêng.Để tiến hành các cuộc gọi vừa có
thoại, vừa có số liệu trên cấu trúc “xếp chồng” này cần có các thiết bị hoạt động ở 2
chế độ 1x và 1xEV-DO.
1.2.2.4 CDMA 2000 1xEV-DV
Trong cơng nghệ 1xEV-DO có sự dƣ thừa về tài nguyên do sự phân biệt cố
định tài nguyên dành cho thoại và tài nguyên dành cho số liệu. Do đó CDG (nhóm
phát triển CDMA) khởi đầu pha thứ ba của CDMA 2000 bằng các đƣa các dịch vụ
thoại và số liệu quay về chỉ dùng một sóng mang 1,25MHz và tiếp tục duy trì sự
tƣơng thích ngƣợc với 1xRTT. Tốc độ số liệu cực đại của ngƣời sử dụng lên tới
3,1Mbps tƣơng ứng với kích thƣớc gói dữ liệu 3.940 bit trong khoảng thời gian
1,25ms.
1.2.2.5 CDMA 2000 3x(MC- CDMA )
CDMA 2000 3x hay 3xRTT đề cập đến sự lựa chọn đa sóng mang ban đầu
trong cấu hình vơ tuyến CDMA 2000 và đƣợc gọi là MC-CDMA (Multi carrierCDMA) thuộc IMT-MC trong IMT-2000. Công nghệ này liên quan đến việc sử dụng 3
sóng mang 1x để tăng tốc độ số liệu và đƣợc thiết kế cho dải tần 5MHz (gồm 3 kênh
1,25Mhz).Sự lựa chọn đa sóng mang này chỉ áp dụng đƣợc trong truyền dẫn đƣờng
xuống.Đƣờng lên trải phổ trực tiếp, giống nhƣ WCDMA với tốc độ chip hơi thấp hơn
một ít 3,6864Mcps (3 lần 1,2288Mcps).

1.3. MẠNG UMTS 3G VÀ ĐỊNH HƢỚNG CƠNG NGHỆ MẠNG VINAPHONE
1.3.1 Định hƣớng cơng nghệ do 3GPP qui định
Chuẩn 3GPP qui định phát triển công nghệ và cấu trúc mạng GSM 2G truyền
thống phát triển lên UMTS 3G theo nhánh sử dụng công nghệ WCDMA với xu hƣớng
sử dụng truyền tải TDM tiến đến một mạng "All IP" theo trình tự phiên bản: 3GPP
R99, 3GPP R4, 3GPP R5 và 3GPP R6. Mạng Vinaphone trong giai đoạn hơn 13 năm
qua đã đầu tƣ trở thành mạng GSM 2,5G và là phần đầu trong quá trình chuẩn hố 3
GPP. Vì vậy Lựa chọn định hƣớng tiến triển thông tin di động lên 3G cho mang
Vinaphone theo tiêu chuẩn châu Âu do 3GPP khuyến nghị vì:

Nguyễn Hữu Phước

8


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

- Chuẩn ETSI cho thông tin di động GSM đồng nhất cho các nƣớc châu Âu đã
có thể sử dụng để tồn cầu hóa thơng tin mobile định hƣớng 3G;
- Mạng VINAPHONE đang theo chuẩn GSM/ETSI – châu Âu đó là GSM
900/1800.
- UMTS thừa hƣởng nhiều phần tử chức năng từ GSM hiện tại. Nên việc tận
dụng các thiết bị đang có trên mạng sẽ đem lại nhiều thuận lợi lớn cho Vinaphone .
1.3.2 Nội dung chủ yếu các phiên bản tiêu chuẩn 3GPP
ETSI là tổ chức tiêu chuẩn thông tin di động GSM trong những năm 19 80 và
1990. ETSI còn xây dựng cấu trúc chuẩn hóa mạng GPRS. Chuẩn cuối cùng ETSI xây
dựng năm 1998.
3GPP thành lập năm 1998 là tổ chức kết hợp của các tổ chức tiêu chuẩn hóa:

châu Âu, Nhật, Nam Triều tiên, Mỹ và Trung quốc. Mục đích chuẩn hóa hệ thống
thơng tin di động 3G theo định hƣớng:
- Phần truy nhập vô tuyến sử dụng WCDMA và TD-CDMA;
- Phần core: phát triển từ GSM, kế thừa những những tiêu chuẩn ETSI do SMG
xây dựng.
Đến năm 2001, sau khi hoàn thành phiên bản 3GPP R99, 3GPP chia thành hai
tổ chức:
- 3GPP: xây dựng các tiêu chuẩn phát triển mạng core, dịch vụ, cấu trúc hệ
thống, truy cập radio WCDMA và TD-CDMA;
- ETSI SMG: phát triển truy nhập radio GSM và EDGE.
Trong đó 3GPP xây dựng các bộ tiêu chuẩn trên cơ sở năm. Phiên bản đầu tiên
là 3GPP Release 99 (3GPP R99). Đến nay 3GPP đã có 04 phiên bản đã và đang đƣợc
các nhà khai thác trên thế giới áp dụng:
- 3GPP release 99 (3GPP R99): chính thức đƣợc áp dụng từ tháng 3/2001;
- 3GPP release 4 (3GPP R4): chính thức đƣợc áp dụng từ tháng 9/2002;
- 3GPP release 5 (3GPP R5): tháng 12/2003 đang đƣợc áp dụng;
- 3GPP release 6 (3GPP R6): bổ sung những điểm thiếu trong IMS 3GPP R5 và
đƣa thêm vào một số features mới; tiến tới một mạng truyền tải “All IP”.
Nội dung cơ bản từng phiên bản 3GPP qui định nhƣ sau:
1.3.2.1 3GPP R99
a) Những yêu cầu chính
Tập trung vào sự đang hiện diện của mạng GSM, có 02 yêu cầu đặt ra là:
- Mạng UMTS phải tƣơng thích với mạng GSM đang tồn tại;

Nguyễn Hữu Phước

9


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

- Hai mạng UMTS và GSM phải có khả năng làm việc tƣơng tác.
Truy nhập vô tuyến WCDMA là điểm mấu chốt nhất mà 3GPP R99 giải quyết.
Thêm vào đó, UTRAN cũng đƣợc đƣa ra với giao diện Iu.
So sánh với các giao diện A và Gb trong GSM, 3GPP R99 đạt đƣợc hai điểm cơ bản:
- Transcoding cho speech trên Iu đƣợc core đảm nhiệm thay cho BTS trong GSM;

- Mã hóa số liệu di động ở mức cell trên giao diện Iu đƣợc RNC đảm nhận thay
cho SGSN đối với GPRS.
Vậy đơn giản, mạng 3G R99 là hệ thống mạng GSM-based.Đó là một mạng
GSM có hai mạng truy cập và hai mạng truy cập cung cấp lƣu lƣợng có tốc độ khác
nhau cho cả hai miền core CS và PS.
b) Cấu hình kỹ thuật
3GPP đƣa ra một phƣơng pháp truy nhập vơ tuyến mới WCDMA.Thiết bị vơ
tuyến WCDMA khơng tƣơng thích với thiết bị vô tuyến GSM nên phải đƣa bổ sung
một hệ thống thiết bị mới đó là RNC và Node-B.Phần mạng vơ tuyến WCDMA gọi là
UTRAN.
Một u cầu chính cho UMTS là hoạt động tƣơng tác GSM/UMTS.Ví dụ
„handover‟ từ GERAN sang UTRAN và ngƣợc lại. Yêu cầu này đƣợc thực hiện bởi:
- Thứ nhất: hƣớng downlink, giao diện air GSM đƣợc đƣợc phát triển để có
thể quảng bá thơng tin sóng WCDMA. Cũng nhƣ vậy downlink của radio WCDMA
cũng quảng bá thơng tin về sóng GSM;
- Thứ hai: nhằm giảm thiểu đầu tƣ, các chuẩn 3GPP yêu cầu 2G MSC/VLR
GSM phải làm việc đƣợc với UTRAN.

Hình 1.5 Cấu trúc mạng 3G theo tiêu chuẩn 3GPP
R99 Các điểm quan trọng của phần Core trong 3GPP R99, gồm:
- Các node core trong miền CS nhƣ MSC/VLR và HLR/AuC/EIR phải thay

đổi vì phải sử lý đồng thời cả thuê bao 2G và 3G.

Nguyễn Hữu Phước

10


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

- Với miền PS: tên và số lƣợng các node mạng GPRS giống trong 2G, nhƣng chức
năng SGSN thì rất khác.Trong 2G, SGSN đảm nhiệm chức năng quản lý di động (MM) cho
nối mạch gói số liệu.Trong 3G chức năng MM đƣợc RNC và SGSN san sẻ.Nghĩa là miền PS
không quản lý sự thay đổi cell của thuê bao trong UTRAN mà là RNC.

1.3.2.2 3GPP R4
a) Những u cầu chính
Chƣa có IMS, chỉ ấn định những thay đổi trong miền CS core UMTS – tách
luồng dữ liệu ngƣời dùng ra khỏi các cơ chế điều khiển cùng một số khía cạnh khác,
chủ yếu nhƣ sau:
- Chức năng điều khiển sử dụng MSC Server. Chức năng chuyển mạch dữ liệu
ngƣời sử dụng dùng MGW;
- IP transport cho các giao thức mạng core;
- IP hóa cho giao diện Gb miền PS;
b) Cấu hình kỹ thuật
- MSC miền CS trong GSM truyền thống đƣợc 3GPP R4 tách riêng chức năng
điều khiển – sử dụng MSC Server với chức năng nối mạch vận chuyển lƣu lƣợng – sử
dụng MGW.
- MSC Server và MGW có quan hệ “một-nhiều”.Một MSC Server có thể điều

khiển nhiều MGW.
- Về cơ bản 3GPP R4 không cung cấp, cải thiện thêm dịch vụ.
- Cấu trúc 3GPP R4 bắt đầu đƣa IP vào hệ thống Core CS. Cấu trúc softwsitch tạo bởi
MSC Server – MGW tạo tiền đề định hƣớng “transport All IP”.Giảm chi phí truyền dẫn,
phân lớp cấu trúc chức năng; định hƣớng phát triển dịch vụ độc lập với hạ tầng mạng.

Hình 1.6 Cấu trúc mạng 3G theo tiêu chuẩn 3GPP R4

Nguyễn Hữu Phước

11


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

Điểm quan trọng nhất trong 3G R4 là:
- 3G R4 là động thái IP hóa tồn bộ miền CS. Truyền tải cũng IP/ATM, chuyển
mạch cũng IP/ATM. Công nghệ SOFTSWITCH đƣợc đƣa vào nhằm mục đích này.
Cơng nghệ SOFTSWITCH tách MSC cổ điển thành:
+ MSC-Server là phần tử điều khiển, nối IP giao thức MEGACO đến
+ Media Gateway – là phần tử chuyển mạch dịch vụ ngƣời dùng. Dịch
vụ ngƣời dùng là dịch vụ có trên miền chuyển mạch kênh CS truyền
thống, nhƣng lại dùng chuyển mạch IP/ATM.
1.3.2.3 3GPP R5
a) Những yêu cầu chính
- Đƣa IMS vào mạng UMTS, cung cấp cơ chế và tổ chức multimedia. IP và các
giao thức trên IP cũng sẽ đƣợc sử dụng làm cơ chế điều khiển. Dữ liệu ngƣời dùng về
cơ bản cũng dựa trên IP. IP cũng đƣợc sử dụng làm giao thức truyền thay thế SS7,

một giao thức chính đang dùng trong dịch vụ chuyển mạch kênh.
- 3GPP R5 đƣa IMS vào tiêu chuẩn hóa. IMS đƣợc hỗ trợ bởi cấu trúc tiêu chuẩn độc
lập dựa trên IP và đƣợc nối với các mạng thoại và số liệu hiện tại cho cả ngƣời sử dụng
mạng cố định (nhƣ PSTN, ISDN, Internet) và mobile (nhƣ GSM, CDMA).

- Kiến trúc IMS có khả năng thiết lập truyền thông IP peer-to-peer với tất cả các
lient với yêu cầu chất lƣợng dịch vụ. Thêm vào khả năng quản lý phiên làm việc, kiến
trúc IMS cũng có các chức năng địa chỉ, mà đó là điều cần thiết để tổ chức dịch vụ
(nhƣ đăng ký, bảo mật, cƣớc, điều khiển truyền thông, roaming). IMS sẽ tạo nên trái
tim của mạng core.
3GPP R5 cũng đã chuẩn hóa cơ chế dịch vụ IP multimedia dựa trên SIP. SIP
chứa các chức năng phần tử logic, mô tả phƣơng cách nối các phần tử, đƣa ra các
giao thức và các thủ tục.
b) Cấu hình kỹ thuật

Hình 1.7 Cấu trúc mạng 3G theo tiêu chuẩn 3GPP R5

Nguyễn Hữu Phước

12


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

Những điểm chính tập trung vào:
- Vận chuyển IP trên toàn bộ hệ thống mạng từ BS đến network border
gateway;
- Đƣa IMS vào để bắt đầu ứng dụng các dịch vụ multimedia;

- Hợp nhất giao diện mở giữa các mạng truy cập và mạng core khác nhau;
- Đạt đƣợc năng lực cao trên giao diện vô tuyến UTRAN hƣớng downlink.
3G R5 đơn giản hóa cấu trúc mạng cho phép các giao thức truyền tải sử dụng
hiệu quả hơn so với 3G R4, IP hóa tồn bộ truyền tải làm đơn giản hóa cấu trúc truyền
tải.
Về dịch vụ, IMS đóng vai trị chính trong 3G R5 và trong cả những phát triển
dịch vụ tƣơng lai.
Trong pha này, 3GPP khuyến nghị vô tuyến UTRAN triển khai công nghệ
HSDPA – tăng tốc độ số liệu downlink nhằm cung cấp hiệu quả các dịch vụ “không
đối xứng” (tải số liệu downlink lớn hơn uplink nhiều).
c) IMS
Một mạng 3G UMTS hoàn thiện qua 3G R99, R4 đã cung cấp đƣợc một hạ tầng
mạng truyền tải IP linh hoạt cho các terminal sử dụng GPRS, EDGE, và WCDMA cho
các dịch vụ số liệu.
IMS là một giải pháp phát triển tách biệt nhƣng IMS làm hạ tầng cho phép triển
khai cung cấp dịch vụ trên nhiều hạ tầng mạng khác nhau. Một trong số đó là mạng
3G UMTS.

Hình 1.8 Mơ hình cung cấp dịch vụ sử dụng giao thức SIP trên IMS
IMS cung cấp một cơ chế nối mạch nối các terminal sử dụng IP.Hình I.5,IMS
dùng giao thức SIP trên miền PS điều khiển phiên cung cấp các dịch vụ multimedia.

Nguyễn Hữu Phước

13


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

Qua IP và qua IMS , ngƣời dùng sử dụng terminal IP thiết lập các nối mạch với các
Server Dịch vụ khác nhau để nhận dịch vụ, và đặc biệt, dùng các dịch vụ IP giữa các
máy đầu cuối.Lúc này phát triển dịch vụ 3G là phát triển các ứng dụng Aplication
Server trên nền IMS.
1.3.2.4 3GPP R6
3GPP R6 bổ xung những điểm thiếu trong IMS 3GPP R5 và đƣa thêm vào một
số features mới đƣợc định hình rõ ràng.
Những nội dung khác chỉ là xu hƣớng. Xu hƣớng phát triển các phiên bản
3GPP cao hơn R5 bao gồm:
- Hồn thiện IP hóa tồn mạng UMTS;
- Triển khai công nghệ truy cập HSUPA cho WCDMA nhằm nâng khả năng
uplink cho các dịch dùng IP
- Nghiên cứu đa truy nhập và các mạng hoạt động tƣơng tác định hƣớng hội tụ.

Sơ kết chƣơng:Qua phần tìm hiểu và nghiên cứu chương 1 này chúng ta
đã có thể định hình ra được sự phát triển của hệ thống thông tin di động trong
quá khứ và việc đang ứng dụng các hệ thống di động trong tương lai gần và
xa.Đồng thời qua chương này chúng ta đã có thể thấy được sự hình thành tất
yếu của hệ thống thông tin di động 3G,các công nghệ được ứng dụng khi phát
triển từ hệ thống 2G lên 3G.Hơn nữa chúng ta cũng có thể định hướng cho sự
phát triển của hệ thống trong tương lai khi chuyển lên công nghệ 4G.

Nguyễn Hữu Phước

14


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

CHƢƠNG 2
CÔNG NGHỆ HSDPA
Nội dung chính:Hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ ba 3G UMTS sử
dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng –WCDMA.Tuy
nhiên trong quá trình phát triển lên mạng di động 3G một số mạng di
động(mà tiêu biểu là các mạng di động của Việt Nam) không lựa chọn công
nghệ này mà chọn bước phát triển cao hơn trong cơng nghệ đa truy nhập,đó
là cơng nghệ truy nhập gói tốc độ cao(HSPA-High Speed Package
Access)bởi vì nó hỗ trợ tốc độ cho người dùng rất cao phù hợp với các ứng
dụng đa phương tiện mà nhà mạng có thể cung cấp(tốc độ có thể lên đến
14.4Mbps).Chương này sẽ trình bày 1 cách tổng qt về cơng nghệ HSDPAcơng nghệ truy nhập gói đường xuống tốc độ cao.Công nghệ HSDPA là 1
phần thuộc công nghệ HSPA(bao gồm HSDPA và HSUPA).Tuy nhiên ta
khơng xét đến HSUPA vì trong thực tế ứng dụng vào mạng 3G thì cơng nghệ
HSDPA mới được ứng dụng nhiều hơn vì nó thực chất là ứng dụng truy nhập
cho đường xuống(Downlink).Các khía cạnh mà ta xem xét đến công nghệ
này bao gồm :khái niệm,các đặc điểm kỹ thuật và ứng dụng trong thực tế.
2.1 KHÁI NIỆM CÔNG NGHỆ HSDPA:
- HSDPA(High Speed Downlink Packet Access: gói đƣờng truyền tốc độ cao) là
một sản phẩm của công nghệ 3G cho phép các mạng hoạt động trên hệ thống UMTS
có khả năng truyền tải dữ liệu với tốc độ cao hơn hẳn. Công nghệ HSDPA hiện nay
cho phép tốc độ download đạt đến 1.8, 3.6, 7.2 và 14.4 Mbit/giây, và trong tƣơng lai
gần, tốc độ hiện nay có thể đƣợc nâng lên gấp nhiều lần.Khi đó, các mạng cung cấp
có thể đƣợc nâng cấp thành Evolved HSDPA, cho phép tốc độ download đạt đến 42
Mbit/giây. Với những ƣu thế vƣợt trội đó,HSDPA đang trở thành một cơng nghệ
đƣợc nhiều nhà cung cấp quan tâm phát triển.
- Truy cập gói downlink tốc độ cao (HSDPA) là sản phẩm chính của Release
5(R5) trong 3GPP.HSDPA đƣợc thiết kế để nâng cao công suất downlink dữ liệu truyền dẫn
trong hệ thống 3G.Đây đƣợc xem nhƣ một bƣớc cần thiết bởi vì thực tế tối đa downlink dữ

liệu trong Release 99 có tỷ lệ quá thấp cho các ứng dụng đa phƣơng tiện, hoặc ít nhất một tế
bào có thể chứa chỉ một vài ví dụ cho ngƣời sử dụng.Đề án HSDPA đề xuất bổ sung thêm
băng thông rộng downlink chia sẻ kênh đó là tối ƣu cho truyền dữ liệu tốc độ cao.Nó có thể
sử dụng sóng mang downlink hiện có, hoặc có thể sử dụng một số phổ tần số, gán giá trị
mới.HSDPA chỉ cải thiện thông qua

Nguyễn Hữu Phước

15


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

downlink,nhƣng điều này là có chủ ý,vì nó chỉ tăng dung lƣợng và khả năng sẽ cần
đến.HSDPA đƣợc chỉ định cho cả hệ thống FDD và TDD.
2.2 ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA HSDPA
- HSDPA là một phƣơng thức truyền tải dữ liệu theo phƣơng thức mới. Đây
đƣợc coi là sản phẩm của dòng 3.5 G. công nghệ này cho phép dữ liệu download về
máy điện thoại có tốc độ tƣơng đƣơng với tốc độ đƣờng truyền ADSL, vƣợt qua
những cản trở cố hữu về tốc độ kết nối của một chiếc điện thoại thơng thƣờng.Đây là
giải pháp mang tính đột phá về mặt công nghệ và đƣợc phát triển trên cơ sở của hệ
thống 3G W-CDMA.
- HSDPA có tốc độ truyền tải dữ liệu lên tối đa gấp 5 lần so với khi sử dụng
cơng nghệ W-CDMA.Về mặt lý thuyết, HSDPA có thể đạt tốc độ truyền tải dữ liệu lên
tới 8-10 Mbps (Megabit/giây).Mặc dù có thể truyền tải bất cứ dạng dữ liệu nào, song
mục tiêu chủ yếu của HSDPA là dữ liệu dạng video và nhạc.
2.2.1 Truyền dẫn kênh chia sẻ
- Tài nguyên chung của ngƣời sử dụng trong ô tế bào bao gồm các bộ mã kênh

và công suất phát. Khái niệm HSDPA đƣợc giới thiệu bao gồm một số kênh vật lý
thêm vào: Kênh vật lý chia sẻ đƣờng xuống tốc độ cao HS-PDSCH (High Speed
Physical Downlink Shared Channel) và Kênh điều khiển vật lý dành riêng tốc độ cao
HS-DPCCH (HS-Dedicated Physical Control Channel).
2.2.1.1 HS-PDSCH
- Trong kênh này thời gian và mã hoá đƣợc chia sẽ giữa những ngƣời sử dụng
gắn liền với Node-B. Đây là cơ cấu truyền tải cho các kênh logic đƣợc thêm vào:
Kênh chia sẻ đƣờng xuống tốc độ cao HS-DSCH (HS-Downlink Shared Channel) và
Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao HS-SCCH (HS-Shared Control Channel.
- Những tài ngun mã hố HS-DSCH gồm có một hoặc nhiều bộ mã định
hƣớng với hệ số phân bố cố định SF 16 Phần lớn 15 bộ mã này có thể phân bổ cho
những yêu cầu về truyền dẫn dữ liệu và điều khiển Các tài nguyên mã hoá sẵn sàng
đƣợc chia sẻ chủ yếu trong miền thời gian nhƣng nó có thể chia sẻ tài ngun mã hố
bằng cách dùng mã hoá đa thành phần.Khi cả thời gian và bộ mã đƣợc chia sẽ, từ hai
đến bốn ngƣời sử dụng có thể chia sẽ tài ngun mã hố trong cùng một TTI.
2.2.1.2 HS-DPCCH
- Đây là kênh đƣờng lên, đƣợc sử dụng mang tín hiệu báo nhận (ACK) đến
Node-B trên mỗi khối (block).Nó cũng đƣợc dùng để chỉ thị Chất lƣợng kênh CQI
(Channel Quality Indicator), là yếu tố đƣợc sử dụng trong AMC(mã hóa và điều chế
thích nghi).

Nguyễn Hữu Phước

16


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

Hình2.2 : Cơ cấu truyền dẫn HS-DSCH
2.2.2 Mã hố và điều chế thích nghi AMC:
- Hiện tại việc điều khiển công suất nhanh trong mạng WCDMA đƣợc sử dụng
để thích ứng với các kết nối vô tuyến.Điều khiển công suất đƣợc thực hiện trong mỗi
khe (slot) ở mạng WCDMA.Về cơ bản sự thích ứng với kết nối vơ tuyến đƣợc u
cầu bởi vì, trong hệ thống truyền thơng tế bào, tỉ số tín hiệu trên tạp âm SNR của tín
hiệu thu tại thiết bị ngƣời sử dụng UE (User Equipment) thay đổi theo thời gian từ 3040 dB vì do và các vùng địa lý. Để có thể loại bỏ ảnh hƣởng của fading và cải thiện
khả năng hệ thống và tốc độ dữ liệu tối đa, tín hiệu truyền dẫn đến UE riêng biệt đƣợc
thay đổi phù hợp với sự biến đổi tín hiệu xun suốt qua q trình xử lý, gọi là thích
ứng kết nối.
- Trong HSDPA cơng suất phát đƣợc giữ không đổi trên TTI và sử dụng cơ chế
mã hố và điều chế thích ứng AMC nhƣ một phƣơng pháp điều khiển để cải thiện
hiệu quả phổ.HSDPA sử dụng cơ cấu điều chế bậc cao nhƣ điều chế biên độ trực
giao16QAM bên cạnh QPSK. Sự điều chế này đƣợc thích ứng theo các điều kiện
kênh vơ tuyến. QPSK có thể hỗ trợ 2 bit/symbol trong khi đó 16QAM có thể hỗ trợ 4
bit/symbol, do đó tốc độ tối đa sẽ gấp đôi khi so sánh với QPSK, sử dụng băng thông
sẽ hiệu quả hơn. Tỷ lệ mã khác nhau đƣợc dùng là 1/4,1/2, 5/8, 3/4. Node -B (Trạm
gốc) nhận báo cáo chỉ thị chất lƣợng CQI (Channel Quality Indicator ) và kết quả các
phép đo công suất trên kênh kết hợp.Dựa trên những thơng tin này nó quyết định tốc
độ truyền dữ liệu sẽ là bao nhiêu (Bảng 1). Trong HSDPA, những ngƣời sử dụng ở
gần Node-B thông thƣờng đƣợc gán mức điều chế cao hơn với tỷ lệ mã cao hơn (nhƣ
là 16QAM và tỷ lệ mã #) , và cả hai đều giảm khi khoảng cách giữa UE và Node -B
tăng lên.

Nguyễn Hữu Phước

17


Đồ án tốt nghiệp

Điều chế

QPSK

16 QAM

Tỉ lệ mã

GVHD: ThS. Dương Tuấn
Anh
Thông lƣợng

Thông lƣợng

Thông lƣợng

với 5 mã

với 10 mã

với 15 mã

1/4

600 kbit/s

1,2 Mbit/s

1,8 Mbit/s

2/4

1,2 Mbit/s

2,4 Mbit/s

3,6 Mbit/s

3/4

1,8 Mbit/s

3,6 Mbit/s

5,4 Mbit/s

2/4

2,4 Mbit/s

4.8 Mbit/s

7,2 Mbit/s

3/4

3,6 Mbit/s

7,2 Mbit/s

10,7 Mbit/s

Bảng 1 Dung lượng ứng với các phương thức điều chế khác nhau
2.2.3 Trình tự nhanh và hợp lý tại Node B
Trong mạng WCDMA tiêu chuẩn trình tự các gói đƣợc thực hiện tại Kết nối
mạng vo tuyến RNC (Radio Network Connection), nhƣng trong HSDPA trình tự gói
(medium access layer-hs) đƣợc di chuyển đến Node-B.Điều đó làm cho các quyết
định về trình tự gói hầu nhƣ xảy ra ngay lập tức. Vì độ dài TTI ngắn hơn 2 ms, do đó
trình tự này đƣợc thực hiện rất nhanh với mỗi TTI.
-Để có một trình tự hợp lý có thể sử dụng phƣơng pháp lƣợc đồ quay vòng
(Round-Robin), nơi mỗi ngƣời sử dụng đƣợc phục vụ theo kiểu liên tục, để tất cả
ngƣời sử dụng nhận đƣợc thời gian sử dụng nhƣ nhau. Tuy nhiên, với yêu cầu tốc độ
sắp xếp trình tự gói cùng với khả năng của AMC, nơi kênh truyền dẫn đƣợc bố trí
theo các điều kiện kênh ngay lập tức, một trình tự gói phổ biến khác là trình tự gói
hợp lý cân đối. ở đây, thứ tự của dịch vụ đƣợc xác định bởi mức độ đáp ứng ngay lập
tức cao nhất chất lƣợng kênh liên quan.Từ đó sự lựa chọn đƣợc dựa trên các điều kiện
liên quan, mỗi ngƣời sử dụng nhận đƣợc xấp xỉ số lƣợng thời gian phân phối giống
nhau phụ thuộc vào điều kiện kênh truyền dẫn.

Nguyễn Hữu Phước

18


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

Hình 3.3: Trình tự nhanh và hợp lý

2.2.4 Lựa chọn vị trí tế bào nhanh FCSS :
- Trung bình 20-30% của trạm di động MS thực hiện chuyển giao mềm hoặc khá
mềm. Chuyển giao mềm là chuyển giao giữa hai Node-B,chuyển giao mềm dẻo hơn là
giữa các sector của Node-B.FCSS cho phép một UE chọn Node-B với đặc tính truyền
dẫn hiện tại tốt nhất.Lợi thế của hệ thống này là tốc độ dữ liệu cao hơn có thể đạt
đƣợc trong phần lớn thời gian.
2.2.5 Khoảng thời gian truyền dẫn ngắn TTI
- Trong HSDPA, HS-DSCH đƣợc thêm vào sử dụng TTI ít hơn 2ms so với TTI
kênh truyền dẫn Phiên bản ‟99.Dođó làm giảm thời gian đi vòng, tăng tốc độ xử lý và
khả năng hiệu chỉnh bám theo thời gian tốt hơn với những kênh vô tuyến thay
đổi.Trên thực tế độ dài của khung thay đổi và đƣợc chọn dựa trên lƣu lƣợng đƣợc hổ
trợ và số ngƣời sử dụng đƣợc hổ trợ Giá trị tiêu biểu là 2 ms.
2.2.6 Yêu cầu lặp lại tự động hỗn hợp nhanh H-ARQ
- Giao thức H-ARQ dùng cho HSDPA là dừng và đợi SAW (Stop And Wait).
Trong SAW bên phát gửi đi một khối TTI (3 slot) và đợi cho đến khi UE nhận đƣợc
xác nhận ACK hoặc khơng nhận đƣợc N-ACK. Để có thể tận dụng thời gian khi phải
chờ thông báo xác nhận ACK, q trình xử lý song song N SAW-ARQ có thể đƣợc
thiết lập cho UE, nhƣ thế các quá trình khác nhau phát đi trong các TTI độc lập. Giá
trị N đƣợc báo hiệu rõ ràng dùng 3 bit, vì thế tối đa N là 8.
- UE yêu cầu bên phát phát lại dữ liệu nhận đƣợc bị lỗi sớm nhất.Khi UE nhận

Nguyễn Hữu Phước

19


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

đƣợc dữ liệu lần thứ hai, nó kết hợp với thơng tin phát đi đầu tiên với thông tin phát
lần thứ hai trƣớc khi cố gắng giải mã các thông báo.
- AMC sử dụng kỹ thuật điều chế thích hợp và cơ cấu mã hoá theo các điều kiện
của kênh truyền dẫn. Thậm chí sau AMC, có thể bắt đƣợc các lỗi trong các gói thu vì
trong thực tế các kênh có thể thay đổi trong suốt q trình các gói di chuyển trong
không gian.Tỷ lệ lỗi khối BLER (Block Error Rate) sau lần truyền dẫn đầu tiên là
10%-20%.Một cơ cấu yêu cầu lặp lại tự động có thể đƣợc sử dụng để khơi phục lại
các lỗi trong đƣờng truyền thích ứng. Khi gói phát đi bị thu lỗi thì bên nhận u cầu
bên phát phát lại các gói bị lỗi.Kỹ thuật cơ bản là sử dụng tín hiệu phát đi trƣớc đó
cùng với tín hiệu đƣợc phát lại sau này để giải mã các block. Có hai cơ cấu chính
trong H-ARQ, đó là Kết hợp theo đuổi CC (Chase Combining) và Gia tăng độ dƣ IR
(Incremental Redundancy).
- Kết hợp theo đuổi CC(Chase Combining)
Cơ cấu này bao gồm việc phát lại các gói dữ liệu mà bên thu đã nhận đƣợc bị
lỗi. Một khi các gói phát lại nhân đƣợc, bên thu kết hợp các giá trị mềm của tín hiệu
gốc và tín hiệu phát lại có SNR ƣu tiên để giải mã gói dữ liệu.
Ƣu điểm: Việc truyền và truyền lại đƣợc giải mã riêng lẻ (tự giải mã), tăng tính
đa dạng thời gian, có thể tăng tính đa dạng đƣờng truyền.
Nhƣợc điểm: Việc phát lại tồn bộ các gói sẽ lãng phí về băng thơng.
- Tăng độ dư IR(Incremental Redundancy)
Tăng độ dƣ đƣợc sử dụng để nhận đƣợc tính năng tối đa trong băng thông sẵn sàng.
Lúc này block đƣợc phát lại chỉ bao gồm dữ liệu sửa chữa của tín hiệu gốc đƣợc truyền đi
chứ không phải thông tin thực sự. Lƣợng thông tin dƣ thêm vào đƣợc gửi đi ngày càng tăng
lên khi quá trình phát lại lặp đi lặp lại mà bên thu vẫn nhận bị lỗi.

Hình 2.4: Quá trình truyền lại block dữ liệu IR

Nguyễn Hữu Phước

20

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

Ƣu điểm: Giảm bớt băng thông/ lƣu lƣợng hữu dụng của một ngƣời sử dụng và
dùng nó cho những ngƣời khác.
Nhƣợc điểm: Các bit hệ thống chỉ đƣợc gửi đi khi truyền lần đầu và khơng thể
truyền lại, điều đó làm cho q trình truyền lại khơng thể tự giải mã. Vì thế, nếu quá
trình truyền lần đầu bị mất thì fading rất lớn sẽ tác động và khơng có cơ hội khơi phục
lại dữ liệu trong hoàn cảnh này.
- Tăng độ dư từng phần
Tăng độ dƣ từng phần là sự kết hợp của CC và IR. Sự không thuận lợi của IR bị
loại bỏ bằng cách thêm vào các bit hệ thống cùng với các bit dƣ gia tăng trong quá
trình truyền.

Hình 2.5:Giao thức HSDPA

Hình 2.6:Hiệu suất phổ của HSDPA

Nguyễn Hữu Phước

21


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

Hình 2.7:Độ trể trên đường truyền đối với các công nghệ khác nhau.
2.2.7 Khả năng tăng dung lƣợng:
- HSDPA cung cấp một công cụ thích hợp cho nhà điều hành một cách tìm kiếm
để tăng dung lƣợng trong lƣu lƣợng dữ liệu tạicác điểm nóng. Trạm gốc HSDPA có
khả năng có thể sử dụng cho các picocells hoặc microcells,trong khi một macrocell
FDD bình thƣờng cung cấp vùng phủ sóng che phủ. Do vậy một macrocell có thể
chứa một số tế bào nhỏ HSDPA, mà khơng cần phải đƣợc tiếp cận (xem hình 3.2).

Hình 3.6: Microcell HSDPA
- Việc nâng cấp HSDPA yêu cầu điện thoại di động hồn tồn mới với khả năng
HSDPA.Ởđó sẽ có các loại lớp UE HSDPA khác nhau thể loại.Ví dụ,UE cấp thấp có
thể phù hợp với các thể loại lớp thấp nhất,và UE cấp cao có thể thực hiện các lớp cao
nhất với thông lƣợng tốt hơn.Sự khác biệt giữa các lớp này chủ yếu là số lƣợng
multicodes đƣợc hỗ trợ,và chiều dài của khoảng khối TTI trong việc nhận HSDSCH.Tuy nhiên, điện thoại di động cũ vẫn có thểđƣợc sử dụng trong mạng,đó chính

Nguyễn Hữu Phước

22


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

là chúng không thể sử dụng các dịch vụ HSDPA mới cho phép.Tuy nhiên,ngay cả khi
chỉ có một số ngƣời dùng điện thoại di động có khả năng HSDPA,hệ thống tổng thể
năng suất downlink sẽ đƣợc cải thiện.Năng suất truyền tối đa theo lý thuyết của
HSDPA là 14,4 Mbps trong
- Release 5 (với QAM16 và tỷ lệ mã code là 1),nhƣng điều này có thểđƣợc tăng
lên sau này ví dụ với việc áp dụng ăng-ten MIMO.Tuy nhiên, lƣu ý rằng HSDPA là

không nhiều về việc tăng năng suất truyền tối đa theo lý thuyết, nhƣng chỉ đơn thuần
về việc tăng dung lƣợng thực tế.Năng suất truyền tối đa theo lý thuyết chỉ có thể đạt
đƣợtrong kênh điều kiện tối ƣu mà khơng có sẵn trong kịch bản sử dụng điển
hình.Bản chất năng động và thích nghi của kênh HSDPA có nghĩa là chúng sẽ có thể
truyền số lƣợng cao nhất của khung dữ liệu sau khi khung thậm chí điều kiện kênh vơ
tuyến hạn chế và thay đổi.
2.3 ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ CỦA HSDPA
- Chính thức đƣợc đƣa vào hoạt động lần đầu tiên vào năm 2005, tính đến cuối
năm 2006 đã có 19 nhà cung cấp 66 sản phẩm ứng dụng cơng nghệ HSDPA, trong đó
có 32 sản phẩm điện thoại di động.
- Với những cải tiến mang tính đột phá, HSDPA là một công nghệ đang đƣợc chú
trọng phát triển. Trên thực tế, thị trƣờng của HSDPA phát triển mạnh mẽ nhất, đặc biệt là ở
giai đoạn khởi đầu, là ở những nƣớc phát triển, nơi có lƣợng khách hàng khổng lồ sử dụng
điện thoại di động chất lƣợng cao.Lý do là vì những chiếc điện thoại HSDPA sẽ có giá thành
cao hơn hẳn những chiếc điện thoại thông thƣờng – đƣợc

nhắm vào thị trƣờng những nƣớc phát triển thấp hơn.
- Nhu cầu sử dụng điện thoại HSDPA đƣợc mong đợi là sẽ đạt con số 2100 sản
phẩm tính đến cuối năm 2008. Dự tính đến năm nay, con số này có thể là 100 triệu
chiếc, theo phân tích của IDC. Hơn nữa, theo Strategic Analytics,70% điện thoại 3G
sẽ sử dụng HSDPA.
- Tuy nhiên, sẽ mất nhiều thời gian để HSDPA thực sự trở nên phổ biến.Tính
đến cuối năm 2005, hầu hết các nƣớc trên thế giới khơng có mạng 3G. Rất nhiều nhà
cung cấp dịch vụ di động đang cố gắng triển khai mạng 3G và có thể đƣợc nâng cấp
thành mạng 3.5G theo nhu cầu của thị trƣờng.
- Xét về lâu dài, tƣơng lai và sự thành công của cơng nghệ HSDPA vẫn cịn
chƣa rõ ràng, bởi đây không phải là công nghệ download và truyền tải dữ liệu duy
nhất đƣợc phát triển tại thời điểm này.Hơn nữa những công nghệ truyền thống nhƣ
CDMA2000 1xEV-DO và WiMax đang là những chuẩn cơng nghệ có nhiều triển vọng
hơn. Do là một phiên bản nâng cấp của W-CDMA, HSDPA không có nhiều khả năng

thành cơng tại những nơi mà W-CDMA đã đƣợc phát triển. Do đó, thành cơng cuối
cùng của HSDPA nhƣ một sản phẩm của công nghệ 3.5G sẽ phụ thuộc rất nhiều vào
sự thành công của W-CDMA với tƣ cách là một sản phẩm của công nghệ 3G.

Nguyễn Hữu Phước

23


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

Sơ kết chƣơng: Công nghệ HSDPA là một công nghệ hiện đại được
ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin di động 3G và ngay cả ở Việt
Nam khi triển khai các mạng 3G thì nó vẫn là cơng nghệ được ưu tiên sử
dụng nhất mặc dù nó được xem như một công nghệ của chuẩn 3.5G.Tuy n
hiên cũng cần phải nói rằng dù sao thì HSDPA vẫn chỉ là một bước phát
triển của WCDMA nên sự thành cơng của nó vẫn cịn khá phụ thuộc nhiều
vào WCDMA.Dù sao thì cơng nghệ HSDPA vẫn cho chúng ta một giải pháp
công nghệ hấp dẫn và mạnh mẽ khi ứng dụng vào xây dựng và phát triển
mạng 3G vốn dĩ địi hỏi tơc độ hỗ trợ của mạng rất cao.

Nguyễn Hữu Phước

24


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: ThS. Dương Tuấn Anh

CHƢƠNG 3
CẤU TRÚC HỆ THỐNG UMTS
Nội dung chính:Hệ thống thơng tin di động UMTS là một hệ thống
phức tạp bao gồm nhiều hệ thống mạng con kết hợp tạo thành.Tuy nhiên do
có đặc điểm là hệ thống được phát triển từ hệ thống GSM và xa hơn nữa là
hệ thống GPRS nên cấu trúc và các đặc điểm của nó cũng phù hợp với sự kế
thừa này.Chương này sẽ đi vào tìm hiểu cấu trúc của mạng UMTS với các
mơ hình khác nhau tùy vào yêu cầu nghiên cứu,đồng thời cũng tìm hiểu kỹ
phần hệ thống truy nhập vô tuyến(UTRAN)-hệ thống mà người dùng mạng
có thể thơng qua đó để thực hiện các giaom tiếp với toàn bộ hệ thống và
trong chương này cũng trình bày một số đặc điểm của hệ thống con mạng lõi
(CN)-phần quan trọng nhất của toàn bộ hệ thống UMTS.
3.1 CẤU TRÚC MẠNG WCDMA
Cấu trúc mạng 3G WCDMA có thể đƣợc mơ hình hóa theo nhiều cách khác
nhau. Ở đây sẽ giới thiệu một số cấu trúc mạng cơ bản bao gồm:
- Mơ hình khái niệm.
- Mơ hình cấu trúc.
- Cấu trúc quản lý tài nguyên.
- Cấu trúc dịch vụ mạng UMTS.
3.1.1 Mơ hình khái niệm:
Theo quan điểm này, cấu trúc mạng đƣợc phân thành các hệ thống con dựa trên
cấu trúc thủ tục, lƣu lƣợng cũng nhƣ các phần tử vật lý.Mạng 3G bao gồm hai khối
chức năng chính: khối chức năng chuyển mạch gói (PS) và khối chức năng chuyển
mạch kênh (CS).Các giao diện là phƣơng tiện để các khối chức năng giao tiếp với
nhau. Dựa trên cấu trúc thủ tục và nhiệm vụ của chúng, mơ hình mạng 3G đƣợc chia
thành hai tầng: tầng truy cập và tầng không truy cập.
- Tầng truy cập bao gồm các thủ tục xử lý giao tiếp giữa thiết bị ngƣời sử dụng
(UE) với mạng truy cập.

- Tầng không truy cập chứa các thủ tục xử lý giao tiếp giữa UE với mạng lõi (khối
chức năng CS/PS) tƣơng ứng.

Nguyễn Hữu Phước

25