đồ án :Kiến trúc liên mạng WiMAX-UMTS

Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
Mục lục
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
1
Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu
Lời nói đầu
Các hệ thống mạng hiện tại rất khác nhau về băng thông cung ứng, về kỹ thuật truy
cập phương tiện, kỹ thuật truyền sóng, hạ tầng mạng, bảo mật v.v. Một trong những
hướng phát triển trong tương lai là kết hợp tất cả những hệ thống mạng hiện có lại với
nhau để có thể cung ứng dịch vụ mọi lúc, mọi nơi. Hệ thống mạng bao gồm nhiều kỹ
thuật mạng khác nhau:UMTS/ GSM, WiFi, WiMAX, Bluetooth, DVB-H…được gọi là
mạng không đồng nhất (heterogeneous network) hay mạng di động thế hệ thứ 4. Trong
môi trường mạng như vậy, một thiết bị di động có thể chuyển đổi kết nối giữa những
điểm truy cập (AP) của các kỹ thuật mạng khác nhau mà không làm dứt quãng cuộc
thông tin .
Mạng di động thế hệ thứ 3, UMTS (Universal Mobile Telecommunications
Systems) chuẩn hóa bởi 3GPP (Third Generation Partnership Project), đảm bảo tốc độ
truyền dữ liệu từ mức chậm đến trung bình trên một diện rộng với tốc độ di chuyển
khá cao của người dùng. Tuy nhiên, tốc độ dữ liệu tối đa trên mạng UMTS không thể
đáp ứng được cho những dịch vụ đòi hỏi tốc độ dữ liệu cao như video, streaming,
mobile TV. Ngoài ra giá thành của dịch vụ UMTS khá cao so với dịch vụ Internet.
Bên cạnh đó, mạng WiMAX (Worldwide interopability for Microwave Access) có thể
cung ứng tốc độ truyền dữ liệu cao và hứa hẹn giá dịch vụ lại thấp. Tuy nhiên mạng
WiMAX không đáp ứng được dịch vụ cho người dùng di chuyển ở tốc độ cao (giới
hạn tầm 100 km/h). Do đó, rất nhiều nghiên cứu nhằm tích hợp giữa mạng UMTS và
mạng WiMAX nhằm tận dụng ưu điểm cũng như loại bỏ khuyến điểm của từng kỹ
thuật đã thu hút được sự quan tâm chú ý của đông đảo giới nghiên cứu và giới công
nghiệp trong vài năm trở lại đây.
Khả năng tích hợp giữa mạng 3GPP và mạng WiMAX đang được nghiên cứu thảo
luận trong khuôn khổ WiMAX Forum. Đây cũng chính là vấn đề chủ đạo của đồ án tốt
nghiệp: “Kiến trúc liên mạng WiMAX-UMTS”.

Đồ án bao gồm 3 chương, nội dung cụ thể từng chương như sau:
Chương I : Wimax, UMTS và chuyển giao liên mạng
Trình bày tổng quan về kiến trúc mạng và phân lớp tế bào UMTS, Wimax; những
vấn đề chuyển giao nói chung và cho từng mạng nói riêng và vấn đề liên mạng hiện
nay.
Chương II : Yêu cầu và các đề xuất cho chuyển giao liên mạng.
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu
Tìm hiểu các yêu cầu cho chuyển giao liên mạng Wimax-UMTS (WUHO); đồng
thời kế thừa các kiến trúc đã có, đề xuất hai kiến trúc liên mạng, một là liên mạng hệ
thống Wimax-UMTS, hai là liên mạng truy nhập Wimax với hệ thống UMTS.
Chương III: Mô tả kiến trúc liên mạng hệ thống Wimax-UMTS
Đi sâu mô tả kiến trúc của đề xuất thứ nhất: liên mạng hệ thống Wimax-UMTS
bao gồm chức năng các phần tử mạng, luồng bản tin khi WUHO, phân tích các pha
chuyển giao liên mạng : đo đạc, quyết định và thực hiện.
Do hạn chế về thời gian cũng như năng lực bản thân nên nội dung của đồ án
này không tránh khỏi những khiếm khuyết. Em mong được các Thầy, Cô giáo và các
bạn quan tâm, đóng góp ý kiến thêm.
Em xin chân thành cảm ơn Cô giáo ThS. Phạm Thị Thúy Hiền đã tận tình hướng
dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy,
Cô giáo trong khoa Viễn thông I - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông đã cung
cấp tài liệu và có những lời khuyên bổ ích giúp đỡ em trong quá trình làm đề tài này!
Hà Nội, tháng 11 năm 2008
Sinh viên

Đàm Vũ Dần
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
3
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ

Danh mục hình vẽ
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
4
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục bảng biểu
Danh mục bảng biểu
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
5
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
Thuật ngữ viết tắt
1G 1st Generation (Mobile System) Hệ thống di động thế hệ 1
2G 2nd Generation (Mobile System) Hệ thống di động thế hệ 2
3G 3rd Generation (Mobile System) Hệ thống di động thế hệ 3
3GPP 3rd Generation Partnership Project Dự án đối tác thế hệ 3
3GPP2 3rd Generation Partnership Project 2 Dự án 2 đối tác thế hệ 3
4G 4th Generation (Mobile System) Hệ thống di động thế hệ 4
AAA Authorization, Authentication and
Accounting
Trao quyền, nhận thực và tính cước
APN Access Point Names Các tên điểm truy nhập
ASA Authentication and Service
Authorization
Nhận thực và trao quyền dịch vụ
AuC Authentication Centre Trung tâm nhận thực
BCC Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá
BG Border Gateway Cổng biên
BS Base Station Trạm gốc
BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã
CGW Charging Gateway Cổng tính cước
CRNC Controlling RNC RNC điều khiển

CS Circuit Switched Chuyển mạch kênh
DS-WCDMA Direct Sequence Wideband CDMA CDMA băng rộng chuỗi trực tiếp
DHCP Dynamic Host Configuration
Protocol
Giao thức cấu hình Host động
DiffServ Differentiated Services Các dịch vụ phân biệt
DL Downlink Đường xuống
DNS Domain Name Service Dịch vụ tên miền
EDGE Enhanced Data rates for Global
Evolution
Tăng cường tốc độ cho giải pháp
toàn cầu
EIR Equipment Identity Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị
FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số
GERAN GSM/EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến
GSM/EDGE
GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ cổng GPRS
GMM GPRS Mobility Management Quản lý di động GPRS
GMSC Gateway MSC MSC cổng
GSM Global System for Mobile
Communications
Hệ thống thông tin di động toàn cầu
GW Gateway Cổng
HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú
HO Handover Chuyển giao
HSDPA High Speed Downlink Packet
Access
Truy nhập gói đường xuống tốc độ
cao
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông

6
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
HSS Home Subscriber Server Máy chủ thuê bao thường trú
HSUPA High Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao
IEEE Institute of Electrical & Electronic
Engineers
Viện các kỹ sư điện và điện tử
IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP
IMSI International Mobile Subscriber
Identity
Nhận dạng thuê bao di động toàn
cầu
IMT International Mobile Telephony Điện thoại di động toàn cầu
IP Internet Protocol Giao thức Internet
ISHO Inter System HO Chuyển giao liên hệ thống
ITU International Telecommunication
Union
Liên hiệp viễn thông quốc tế
MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập phương tiện
MAN Metropolitan Area Networks Mạng đô thị
ME Mobile Equipment Thiết bị di động
MEHO Mobile Evaluated HO Chuyển giao được máy di động ước
lượng
MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng phương
tiện
MM Mobility Management Quản lý di động
MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MSC Mobile Services Switching Centre Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ
di động
MSISDN Mobile Station Integrated Services

Digital Network
Trạm gốc Mạng số đa dịch vụ tích
hợp
MSS Mobile Subscriber Station Trạm thuê bao di động
NEHO Network Evaluated HO Chuyển giao được mạng ước lượng
OFDM Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo tần số
trực giao
OFDMA Orthogonal Frequency Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo tần số
trực giao
PDA Personal Digital Assistant Máy hỗ trợ số cá nhân
PDP Packet Data Protocol Giao thức dữ liệu gói
PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức
PHY Physical Layer Lớp vật lý
PS Packet Switched Chuyển mạch gói
QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha vuông góc
RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến
RNC Radio Network Controller Điều khiển mạng vô tuyến
RNSN Radio Networking Serving Node Nút dịch vụ mạng vô tuyến
RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến
RRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyến
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
7
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
DCD Downlink Channel Descriptor Mô tả kênh đường xuống

UCD Uplink Channel Descriptor Mô tả kênh đường lên
UL Uplink Đường lên
SDU Service Data Units Đơn vị dữ liệu dịch vụ
SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS
SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi đầu phiên
SM Session Management Quản lý phiên
SRNC Serving RNC RNC dịch vụ
TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian
UE User Equipment Thiết bị người dùng
UMTS Universal Mobile
Telecommunications System
Hệ thống viễn thông di động chung
USIM UMTS Subscriber Identity Module Modul nhận dạng thuê bao UMTS
UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access
Network
Mạng truy nhập vô tuyến UMTS mặt
đất
VLR Visitor Location Register Thanh ghi định vị thường trú
WCDMA Wideband CDMA CDMA băng rộng
WiMAX Worldwide interopability for
Microwave Access
Tương tác toàn cầu cho truy nhập
Viba
WLAN Wireless Local Area Network Mạng vô tuyến nội hạt
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
8
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
- CHƯƠNG I -
UMTS, WIMAX VÀ CHUYỂN GIAO LIÊN MẠNG
1.1. Sơ lược về công nghệ UMTS và Wimax

UMTS và Wimax là hai công nghệ đầy hứa hẹn cho mạng thế hệ sau, mỗi công
nghệ đều có những ưu, nhược điểm riêng. Nếu đi sâu vào phân tích hai công nghệ thì
sẽ khá mất nhiều thời gian, trong phần này, nhằm mục đích hướng vào vấn đề chính
của đồ án, ta sẽ chỉ chú trọng giới thiệu hai công nghệ về mặt kiến trúc mạng, phân lớp
dịch vụ và phân loại tế bào trong mạng, sau đó so sánh chúng để dễ dàng tiếp cận vấn
đề liên mạng.
1.1.1. Công nghệ UMTS
UMTS là viết tắt của “Universal Mobile Telecommunication System” – hệ thống
viễn thông di động chung, UMTS cũng được đề cập như là công nghệ 3G được ứng
dụng trong hệ thống di động thứ 3 ở Châu Âu. So với 2G và 2,5G, 3G có sự gia tăng
đáng kể về khả năng dung lượng, tốc độ dữ liệu và các dịch vụ mới. Hệ thống được
xác định là một giải pháp tích hợp cho dữ liệu và thoại di động với vùng phủ rộng lớn.
3GPP là tổ chức chịu trách nhiệm cho tiến trình các đặc tả và xác định UMTS là một
hệ thống di động “end to end “.
a.Phân lớp dịch vụ và tế bào trong UMTS:
Để hiệu quả hóa dung lượng của UMTS một cách tốt nhất, người dùng di động truy
nhập các loại tế bào khác nhau phụ thuộc vào vị trí và tốc độ di chuyển của họ.
Hình 1.1: Các loại tế bào trong UMTS
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
9
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
Hình 1.1 chỉ ra có 4 loại tế bào: Global, Rural, Suburban, và Pico/Indoor. Hay nói
cách khác ta có: Global, Macro (Rural), Micro (Suburban), và Pico (Indoor). Tùy
thuộc vào đặc điểm của người dùng mà kết nối với mạng sẽ được chuyển giao qua các
tế bào khác nhau một cách thích hợp. Bảng 1.1 xác định các tốc độ bít đề nghị tối đa
và hỗ trợ di động trong các loại tế bào phân cấp khác nhau của UMTS. Nó cho thấy tế
bào càng nhỏ thì hỗ trợ truy nhập với tốc độ bít càng cao nhưng lại hỗ trợ tính di động
càng thấp. Hay nói một cách khác, người dùng di chuyển chậm hơn sẽ có khả năng
truy cập hệ thống tốt hơn. Điều này dường như cho thấy rằng càng nhiều tế bào loại
Pico càng tốt. Tuy nhiên, sẽ có rất nhiều chuyển giao nếu người dùng di động chỉ có

thể truy cập tế bào Pico (vì phạm vi nhỏ của loại tế bào này), cộng thêm đó không phải
mọi nơi đều có thể chia thành các tế bào Pico. Bằng việc chuyển qua các loại tế bào
lớn hơn, số lượng chuyển giao sẽ giảm và QoS sẽ tăng theo về mặt tổn thất gói, biến
động trễ và còn nhiều khía cạnh nữa.
Bảng 1. 1: Các loại tế bào trong UMTS
Tế bào Tốc độ dữ liệu đề
nghị (kb/s)
Tốc độ di chuyển
tối đa (km/h)
Bán kính tế
bào (m)
Global 16 500 -
Rural/Macro 144 150 7000
Suburban/Micro 348 100 500
Indoor/Pico 2000 3 50
Tùy vào yêu cầu loại thông tin của người dùng mà UMTS đề nghị phân biệt các
lớp dịch vụ khác nhau. Các dịch vụ như thoại thông thường, video, trò chơi tương tác,
và các dịch vụ không chú ý tới trễ, biến động trễ… có những yêu cầu khác nhau. Bảng
1. 2 trình bày các dịch vụ đa phương tiện khác nhau trong UMTS.
Bảng 1. 2: Các loại dịch vụ trong UMTS
Các dịch vụ đa phương tiện Phạm vi sử dụng
Thông thường
(Conversational)
Các dịch vụ hai hướng với yêu cầu thời gian thực
cao.
Luồng (Streaming) Các dịch vụ có biến động trễ nhỏ
Tương tác (Interactive) Các dịch vụ hai hướng với tốc độ thấp và không
yêu cầu thời gian thực
Nền (Background ) Các dịch vụ cố gắng tối đa
b.Kiến trúc mạng UMTS

Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
10
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
Mạng UMTS bao gồm 2 phần, phần mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS
(UTRAN) và phần mạng lõi. Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS bao gồm Node
B và RNC. Còn phần mạng lõi được chia thành phần mạng lõi cho dữ liệu bao gồm
SGSN, GGSN và phần mạng lõi cho thoại gồm MCS và GMSC và phần HE gồm EIR,
VLR, HLR, AuC. Hình trên cũng thể hiện rõ làm thế nào GSM/GPRS kết nối vào
mạng lõi UMTS (BTS và BSC).
Hình 1.2: Kiến trúc mạng UMTS
UE (User Equipment – Thiết bị người dùng) bao gồm 2 phần :
• Thiết bị di động (ME – Mobile Equipment)
• Modul nhận dạng thuê bao UMTS (USIM) là một thẻ chứa thông tin chữ ký,
các khóa mật mã và nhận thực, các thuật toán nhận thực và xác định thuê
bao.
UTRAN bao gồm :
• Node B: Chức năng chính của Node B là xử lý lớp vật lý ở giao diện vô
tuyến như mã hóa kênh, đan xen, trải phổ, điều chế Nó cũng thực hiện một
chức năng quản lý tài nguyên vô tuyến như điều khiển công suất vòng kín
• RNC: Trong trường hợp Node B chỉ có một kết nối với mạng thì RNC chịu
trách nhiệm điều khiển Node B đó và được gọi là CRNC. Ngược lại, khi
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
11
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
Node B có hơn một kết nối mạng thì các RNC được chia thành hai loại khác
nhau theo vai trò logic của chúng :
 RNC phục vụ (Serving RNC): Đây là RNC kết nối cả đường lưu lượng
và báo hiệu RANAP với mạng lõi. SRNC cũng kết cuối báo hiệu điều
khiển tài nguyên vô tuyến giữa UE và UTRAN, xử lý số liệu lớp 2 từ/tới
giao diện vô tuyến. SRNC của Node B này cũng có thể là CRNC của

một Node B khác.
 RNC trôi (Drift RNC): Đây là RNC bất kỳ khác với SRNC, để điều
khiển các ô được MS sử dụng. Khi cần, DRNC có thể thực hiện kết hợp
và phân chia ở phân tập vĩ mô. DRNC không thực hiện xử lý ở lớp 2 đối
số liệu từ/tới giao diện vô tuyến mà chỉ định tuyến số liệu một cách trong
suốt giữa các giao diện Iub và Iur. Một UE có thể không có hoặc có một
hay nhiều DRNC.
Mạng lõi bao gồm:
• HLR là một cơ sở dữ liệu có nhiệm vụ quản lý các thuê bao di động. Một
mạng di động có thể chứa nhiều HLR tùy thuộc vào số lượng thuê bao, dung
lượng của từng HLR và tổ chức bên trong mạng. Cơ sở dữ liệu này chứa
IMSI, ít nhất một số thuê bao có trong danh bạ điện thoại MSISDN, và ít
nhất một địa chỉ PDP. Cả IMSI và MSISDN có thể sử dụng làm khóa để
truy cập đến các thông tin được lưu khác. Để định tuyến và tính cước cuộc
gọi, HLR còn lưu giữ thông tin về SGSN và VLR nào hiện đang chịu trách
nhiệm thuê bao. Các dịch vụ khác như chuyển hướng cuộc gọi, tốc độ số
liệu và thư thoại cũng có trong dánh sách cùng với các hạn chế dịch vụ như
hạn chế chuyển mạng. HLR và AuC là hai nút mạng logic, nhưng thường
được cùng thực hiện trong một nút vật lý. HLR lưu giữ mọi thông tin về
người dùng và đăng ký thuê bao như thông tin tính cước, các dịch vụ nào
được cung cấp và các dịch vụ nào bị từ chối và thông tin chuyển hướng
cuộc gọi, nhưng thông tin quan trọng nhất là hiện VLR và SGSN nào đang
phụ trách người dùng.
• VLR là bản sao của HLR cho mạng phục vụ (SN- Serving Network). Dữ
liệu thuê bao cần thiết để cung cấp các dịch vụ thuê bao được sao từ HLR và
lưu ở đây. Số liệu lưu trong VLR đó là : IMSI, MSISDN, TMSI (nếu có),
LA hiện thời của thuê bao, MSC/SGSN hiện thời mà thuê bao nối đến,
ngoài ra VLR có thể lưu giữ thông tin về các dịch vụ mà thuê bao được
cung cấp. Cả MSC và SGSN đều có VLR nối với chúng hay đều được thực
hiện trên cùng một nút vật lý với VLR vì thế được gọi là VLR/SGSN và

VLR/MSC.
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
12
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
• MSC thực hiện các kết nối CS giữa đầu cuối và mạng. Nó thực hiện các
chức năng báo hiệu và chuyển mạch cho các thuê bao trong vùng quản lý
của mình. Chức năng của MSC trong UMTS giống trong GSM, nhưng nó có
nhiều khả năng hơn. Các kết nối CS được thực hiện trên giao diện CS giữa
UTRAN và MSC. Các MSC được nối đến mạng ngoài thông qua GMSC.
• GMSC có thể là một trong số các MSC. GMSC chịu trách nhiệm thực hiện
các chức năng định tuyến đến vùng có MS. Khi mạng ngoài tìm cách kết nối
đến PLMN của một nhà khai thác, GMSC nhận yêu cầu thiết lập kết nối và
hỏi HLR về MSC hiện thời quản lý MS.
• SGSN - Nút hỗ trợ GPRS phục vụ là nút chính của miền chuyển mạch gói.
Nó nối đến UTRAN thông qua giao diện IuPS và đến GGSN qua giao diện
Gn. SGSN chịu trách nhiệm cho tất cả kết nối PS của mọi thuê bao. Nó lưu
hai kiểu dữ liệu thuê bao: thông tin đăng ký thuê bao (số nhận dạng thuê bao
di động quốc tế IMSI, số nhận dạng thuê bao di động tạm thời gói P-TMSI,
các địa chỉ PDP) và thông tin vị trí thuê bao (vùng định tuyến thuê bao RA,
số VLR, các địa chỉ của từng GGSN có kết nối tích cực).
• GGSN là một SGSN kết nối với các mạng số liệu khác, tất cả các cuộc
truyền thông từ thuê bao đến mạng ngoài đều phải qua GGSN. Tương tự
SGSN, GGSN cũng lưu giữ 2 kiểu số liệu: thông tin thuê bao (IMSI và các
địa chỉ PDP) và thông tin vị trí (địa chỉ SGSN hiện thuê bao đang nối đến)
• AuC lưu giữ toàn bộ số liệu cần thiết để nhận thực, mật mã hóa và bảo vệ sự
toàn vẹn thông tin cho người dùng. Nó liên kết với HLR và được thực hiện
cùng với HLR trong cùng một nút vật lý. Tuy nhiên cần bảo đảm rằng AuC
chỉ cung cấp thông tin về các vecto nhận thực AV cho HLR. AuC giữ khóa
bí mật chia sẻ K cho từng thuê bao cùng với tất cả các hàm tạo khóa từ f
0

đến f
5
. Nó tạo ra các AV, cả trong thời gian thực khi SGSN/VLR yêu cầu
hay khi tải xử lý thấp, lẫn các AV dự trữ.
• EIR chịu trách nhiệm lưu giữ các số nhận dạng thiết bị di động quốc tế
IMEI. Đây là số nhận dạng duy nhất cho thiết bị đầu cuối. Cơ sở dữ liệu này
được chia thành ba danh mục: trắng, đen và xám. Danh mục trắng chứa các
số IMEI được phép truy nhập mạng. Danh mục xám chứa các số IMEI đang
bị theo dõi truy nhập mạng, còn danh mục đen chứa các IMEI bị cấm truy
nhập mạng. Khi một đầu cuối bị mất cắp, IMEI của nó sẽ bị đặt vào danh
mục đen vì thế nó bị cấm truy nhập mạng. Danh mục này cũng được sử
dụng để cấm các seri máy đặc biệt không được truy nhập mạng khi hoạt
động không theo tiêu chuẩn.
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
13
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
Các giao diện vô tuyến:
• Giao diện Uu và Um là giao diện giữa UE và phần tử cố định của hệ thống
(BTS và Node B).
• Giao diện Iub: Giao diện Iub là một giao diện quan trọng nhất trong số các
giao diện của hệ thống mạng UMTS. Sở dĩ như vậy là do tất cả các lưu
lượng thoại và số liệu đều được truyền tải qua giao diện này, cho nên giao
diện này trở thành nhân tố ràng buộc bậc nhất đối với nhà cung cấp thiết bị
đồng thời việc định cỡ giao diện này mang ý nghĩa rất quan trọng. Đặc điểm
của giao diện vật lý đối với BTS dẫn đến dung lượng Iub với BTS có một
giá trị quy định. Thông thường để kết nối với BTS ta có thể sử dụng luồng
E1, E3 hoặc STM1 nếu không có thể sử dụng luồng T1, DS-3 hoặc OC-3.
• Giao diện Iur: Ta có thể thấy rõ vị trí của giao diện Iur trong cấu hình của
phần tử của mạng UMTS. Giao diện Iur mang thông tin của các thuê bao
thực hiện chuyển giao mềm giữa hai Node B ở các RNC khác nhau. Tương

tự như giao diện Iub, độ rộng băng của giao diện Iur gần bằng hai lần lưu
lượng do việc chuyển giao mềm giữa hai RNC gây ra.
• Giao diện Iu: Giao diện Iu là giao diện kết nối giữa mạng lõi CN và mạng
truy nhập vô tuyến UTRAN. Giao diện này gồm hai thành phần chính là:
o Giao diện Iu-CS: Giao diện này chủ yếu là truyền tải lưu lượng thoại
giữa RNC và MSC/VLR. Việc định cỡ giao diện Iu-CS phụ thuộc
vào lưu lượng dữ liệu chuyển mạch kênh mà chủ yếu là lượng tiếng.
o Giao diện Iu-PS: Là giao diện giữa RNC và SGSN. Định cỡ giao diện
này phụ thuộc vào lưu lượng dữ liệu chuyển mạch gói. Việc định cỡ
giao diện này phức tạp hơn nhiều so với giao diện Iub vì có nhiều
dịch vụ dữ liệu gói với tốc độ khác nhau truyền trên giao diện này.
1.1.2. Công nghệ Wimax
Công nghệ WiFi IEEE 802.11 trong vài năm gần đây đã gặt hái được những thành
công rực rỡ với minh chứng là nó đã được triển khai rộng rãi khắp nơi. Hầu như tất cả
các máy tính cá nhân, điện thoại thông minh, PDA đều được tích hợp WiFi. Tốc độ dữ
liệu của WiFi có thể đạt được 54Mpbs. Tuy nhiên vùng phủ sóng của WiFi chỉ hạn chế
ở tầm vài chục đến vài trăm mét. Để đáp ứng nhu cầu phủ sóng xa hơn, WiMAX
(IEEE 802.16) (Worldwide Interoperability for Microwave Access) đã ra đời.
Chuẩn Wimax đầu tiên ra đời vào tháng 10 năm 2001. Năm 2004, chuẩn chung
IEEE 802.16-2004 được công bố dưới sự hợp nhất và sửa đổi các chuẩn 802.16-2001,
802.16c và 802.16a. Trên cơ sở 802.16a, nhóm công tác IEEE 802.16e đã xây dựng
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
14
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
chuẩn 802.16e-2005 cho Wimax di động. Wimax di dộng là một giải pháp không dây
băng rộng cho phép hội tụ các mạng di dộng và cố định qua một công nghệ vô tuyến
băng rộng chung và một kiến trúc mạng linh hoạt.
Trong phạm vi giới hạn của đồ án, phần này chỉ đi sâu vào phân lớp dịch vụ và tế
bào cùng với kiến trúc mạng của Wimax di động (IEEE 802.16e). Những khía cạnh
công nghệ khác không được đề cập nhằm tránh làm loãng chủ đề chuẩn bị được trình

bày trong đồ án.
a.Phân lớp dịch vụ và tế bào trong Wimax di động
IEEE 802.16e xác định phân cấp ba loại tế bào khác nhau để hỗ trợ truy nhập. Các
loại tế bào phân cấp như sau: Macro, Micro và Pico. Sự khác nhau giữa các loại tế bào
cũng tương tự như trong UMTS.
Bảng 1. 3: Các đặc điểm tế bào xác định trong IEEE 802.16e [4]
Loại tế bào Bán kính
(km)
Tốc độ di chuyển tối đa hỗ
trợ (km/h)
Dung lượng đường
xuống (Mb/s)
Macro ~ 15 ~ 150 ~ 1-10
Micro ~ 1 Nội đô ~ 30
Pico ~ 0,1 Đi bộ ~ 70
Bảng 1.3 cho thấy băng thông đề nghị phụ thuộc vào vị trí và tốc độ di chuyển của
người dùng. Việc cung cấp truy nhập cho người dùng tới các tế bào khác nhau yêu cầu
trong Wimax phải hỗ trợ chuyển giao. Trong IEEE 802.16e, không chi có hỗ trợ
chuyển giao giữa các tế bào mà còn chuyển giao giữa các nhà điều hành.
Lớp dịch vụ đề nghị trong IEEE 802.16e được chia thành 4 loại khác nhau: từ 0
đến 3, được trình bày chi tiết trong Bảng 1.4.
Bảng 1. 4: Các loại dịch vụ cấp phát dữ liệu trong IEEE 802.16e
Loại Ký hiệu dịch vụ Mô tả
0 UGS (Unsolicited
Grant Service)
Dịch vụ cho phép không khẩn nài: cho các kết nối
đường lên sẽ được hỗ trợ bởi dịch vụ lập lịch
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
15
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I

UGS
1 RT-VR (Real Time
– Variable Rate
Service)
Dịch vụ tốc độ tùy biến thời gian thực: cho các
kết nối đường lên được hỗ trợ bởi dịch vụ lập lịch
thăm dò thời gian thực rtPS (Real time Polling
Service).
2 NRT-VR (NonReal
Time – Variable
Rate Service)
Dịch vụ tốc độ tùy biến phi thời gian thực: cho
các kết nối đường lên được hỗ trợ bởi dịch vụ lập
lịch nrtPS (Non rtPS).
3 BE (Best Efforts) Dịch vụ nỗ lực tối đa: cho các kết nối đường lên
được hỗ trợ bởi dịch vụ lập lịch BE
b.Kiến trúc mạng Wimax
Mô hình tham khảo mạng NRM
Wimax đã đưa ra mô hình tham khảo mạng (NRM : Network Reference Model)
Wimax để trình bày cấu hình logic mạng. NRM định nghĩa các phần tử chức năng và
các điểm tham khảo giữa các phần tử chức năng. Cấu trúc này được phát triển để hỗ
trợ hoạt động thống nhất cho nhiều mô hình triển khai mạng và các kịch bản ứng dụng
(từ cố định, di dời, di động đơn giản đến di động hoàn toàn).
Hình 1.3: Mô hình mạng tham khảo Wimax
NRM bao gồm các phần tử sau: MS (Mobile Station: trạm di động), ASN (Access
Service Network: mạng dịch vụ truy cập), CSN (Connectivity Service Network: mạng
dịch vụ kết nối) và các điểm tham khảo giữa các phần tử logic. Mỗi thực thể MS,
ASN, CSN thể hiện một nhóm các phần tử chức năng. Mỗi chức năng có thể được
thực hiện trên một thiết bị vật lý hay phân tán trên nhiều thiết bị vật lý. Việc kết hợp
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông

16
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
hoặc phân tán các chức năng vào các thiết bị vật lý có thể được lựa chọn tùy theo từng
nhà sản xuất.
MS (Mobile Station) là trạm mà thuê bao dùng để truy cập mạng.
ASN (Access Service Network) của một nhà cung cấp mạng NAP (Network
Access Provider) bao gồm một hay nhiều trạm gốc và một hay nhiều ASN cổng từ
mạng truy cập vô tuyến. ASN thực hiện các chức năng sau:
• Kết nối lớp 2 của IEEE 802.16e với MS.
• Lựa chọn và khám phá mạng của CSN/NSP được tham chiếu từ thuê bao
• Ủy quyền AAA: truyền tải sự ủy nhiệm dịch vụ, người dùng và quyết định tới
AAA NSP được lựa chọn và tạm thời lưu giữ lý lịch của người dùng.
• Chức năng chuyển tiếp cho việc thiết lập kết nối IP giữa MS và CSN
• Quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) và cấp phát dựa trên chính sách QoS và/hoặc
yêu cầu từ NSP hay ASP
• Các chức năng liên quan tới di động, như là chuyển giao, quản lý vị trí, và tìm gọi
bên trong ASN, bao gồm hỗ trợ cho IP di động với chức năng tác nhân ngoài.
Bảng 1. 5: Chức năng các thực thể ASN
Loại chức
năng
Chức năng Tên thực thể ASN
Lý lịch A Lý lịch B Lý lịch C
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
17
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
Bảo mật Nhận thực ASN-GW ASN ASN-GW
Chuyển tiếp nhận thực BS ASN
Phân phối khóa ASN-GW ASN ASN-GW
Nhận khóa BS ASN
Di động Chức năng đường dữ liệu ASN-GW

và BS
ASN ASN-GW
và BS
Điều khiển chuyển giao ASN-GW ASN
Ngữ cảnh máy chủ và khách ASN-GW
và BS
ASN ASN-GW
và BS
Tác nhân ngoài MIP ASN-GW ASN ASN-GW
Quản lý tài
nguyên vô
Điều khiển tài nguyên vô tuyến ASN-GW ASN BS
Tác nhân tài nguyên vô tuyến BS ASN BS
Định cự ly Tác nhân định cự ly BS ASN BS
Điều khiển định cự ly ASN-GW ASN ASN-GW
QoS Trao quyền luồng dịch vụ ASN-GW ASN ASN-GW
Quản lý luồng dịch vụ BS ASN BS
ASN có thể được phân tích thành một hay nhiều trạm gốc (BS) và một hay nhiều
ASN cổng (ASN-GW) như được chỉ ra trong bảng sau. NRM của Wimax xác định đa
lý lịch cho ASN, mỗi lý lịch gọi là một sự phân tích khác nhau của các chức năng bên
trong ASN. ASN lý lịch B gọi là một thực thể đơn mà bao gồm BS và ASN-GW. Các
lý lịch A và C chia các chức năng giữa BS và ASN-GW hoàn toàn khác biệt, các chức
năng đặc biệt liên quan tới quản lý di động và quản lý tài nguyên vô tuyến.
Bảng 1.5 cho thấy danh sách phân chia các thực thể chức năng bên trong ASN giữa
BS và ASN-GW, một phần lý lịch ASN được xác định bởi diễn đàn Wimax. Lý lịch B
có cả BS và ASN-GW như một đơn vị tích hợp. Các lý lịch A và C hoàn toàn tương tự
với các loại trừ sau: trong lý lịch A, chức năng chuyển giao nằm trong ASN-GW,
trong lý lịch C, nó nằm trong BS, với ASN-GW chỉ thực hiện chức năng chuyển tiếp
chuyển giao. Dù vậy, trong lý lịch A, điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) nằm trong
ASN-GW, kể cả quản lý tài nguyên vô tuyến RRM qua nhiều BS. Điều này tương tự

như chức năng BSC trong GSM và kể cả quản lý phổ tần và cân bằng tải tốt hơn qua
các trạm gốc. Trong lý lịch C, chức năng RRC được hoàn toàn chứa và phân phối
trong BS.
CSN (Connectivity Service Network) của một nhà cung cấp dịch vụ mạng NSP
(Network Service Provider), cung cấp kết nối IP và toàn bộ các chức năng mạng lõi IP.
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
18
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
Thuê bao được phục vụ từ CSN thuộc về NSP tạm trú; NSP thường trú là nơi mà thuê
bao đăng ký. Trong trường hợp không chuyển vùng, các NSP thường trú và tạm trú là
như nhau.
CSN cung cấp các chức năng như sau:
• Cấp phát địa chỉ IP tới MS cho các phiên người dùng
• Phục vụ hoặc ủy quyền AAA (trao quyền, chứng thực và tính cước) cho các dịch
vụ, quyết định và người dùng.
• Quản lý QoS và chính sách dựa trên SLA/ đối lập với người dùng. CSN của NSP
thường trú phân phối lý lịch thuê bao tới NAP trực tiếp hoặc qua NSP tạm trú.
• Tính cước thuê bao và dàn xếp tương tác.
• Đường hầm Inter-CSN để hỗ trợ chuyển vùng giữa các NSP.
• Quản lý di động Inter-ASN và chức năng tác nhân nhà Ip di động.
• Kết nối hạ tầng và điều khiển chính sách cho các dịch vụ như truy cập Internet,
truy cập tới các mạng IP khác, các ASP, các dịch vụ định vị, nganh hàng, VPN, các
dịch vụ đa phương tiện IP, thi hành luật và bản tin.
Các điểm tham chiếu
Nhóm làm việc mạng Wimax (Wimax NWG) xác định điểm tham chiếu RP như là
một liên kết 2 nhóm của các chức năng mà nằm ở các thực thể chức năng khác nhau
của ASN, CSN, hoặc MS. Các điểm tham chiếu không nhất thiết là một giao diện vật
lý, trừ khi các thực thể chức năng trên mặt khác của nó được thực hiện trên các thiết bị
vật lý khác nhau. Diễn đàn Wimax sẽ xác nhận khả năng tương tác của tất cả các điểm
tham chiếu mở RP chỉ dựa trên đặc tả các giao thức và thủ tục thông thường cho một

khả năng hỗ trợ qua các RP mở.
Hình 1.3 chỉ ra một số điểm tham chiếu xác định bởi Wimax NWG. Những điểm
tham chiếu này được liệt kê trong bảng sau đây.
Phiên bản 1 sẽ ép buộc khả năng tương tác qua R1, R2, R3, R4, và R5 cho tất cả
các lý lịch đầy đủ của ASN. Những điểm tham chiếu khác là tùy chọn và có thể không
được đặc tả và xác định trong phiên bản 1 này.
Bảng 1. 6: Các điểm tham chiếu của Wimax
Điểm
tham
chiếu
Các điểm
cuối
Chức năng
R1 MS và ASN Thực hiện các đặc tả giao diện vô tuyến của 802.16e, R1
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
19
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
có thể chứa thêm các giao thức liên quan đến mặt phẳng
quản lý.
R2 MS và CSN Để nhận thực, trao quyền, quản lý lập cấu hình trạm IP và
quản lý di động. Đây chỉ là một giao thức logic chứ không
có giao diện giao thức trực tiếp giữa MS và CSN.
R3 ASN và CSN Hỗ trợ AAA, thực thi chính sách và các khả năng quản lý
di động. R3 cũng bao gồm các phương pháp của mặt
phẳng vật mang (chẳng hạn truyền tunnel) để truyền số
liệu IP giữa ASN và CSN.
R4 ASN và CSN Một tập các giao thức của mặt phẳng vật mang khởi đầu
và kết thúc trong các thực thể khác nhau bên trong ASN để
điều phối sự di động của MS giữa các ASN. R4 chỉ là giao
diện tương tác giữa các ASN khác biệt hoặc các mạng

không đồng nhất.
R5 CSN và CSN Tập các giao diện mặt phẳng điều khiển và vật mang để
liên mạng giữa mạng nhà và mạng khách.
R6 BS và ASN-
GW
Tập các giao diện mặt phẳng điều khiển và vật mang để
thông tin giữa BS và ASN-GW. Mặt phẳng ASN-GW bao
gồm đường dữ liệu nội ASN và các tunnel liên ASN giữa
BS và ASN-GW. Mặt bằng điều khiển bao gồm các giao
thức cho quản lý tunnel di động (thiết lập, thay đổi, giải
phóng) dựa trên các sự kiện di động của MS. R6 có thể
phục vụ như là một đường dẫn để trao đổi thông tin và các
trạng thái MAC giữa các BS cạnh nhau.
R7 ASN-GW-
DP và ASN-
GW-EP
Một tập tùy chọn của các giao thức mặt phẳng điều khiển
để điều phối giữa hai nhóm chức năng được định nghĩa
trong R6.
R8 BS và BS Tập các luồng bản tin điều khiển và có thể là các luồng số
liệu mặt phẳng vật mang giữa các BS để bảo đảm chuyển
giao nhanh và êm ả. Mặt phẳng vật mang bao gồm các
giao thức cho phép chuyển giao số liệu giữa một MS và BS
tham gia vào chuyển giao. Mặt bằng điều khiển boa gồm
giao thức thông tin liên BS được xác định trong 802.16e và
các giao thức thêm mà cho phép điều khiển truyền dữ liệu
giữa các BS liên quan trong chuyển giao của một MS nào
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
20
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I

đó.
Kiến trúc mạng dựa trên cơ sở IP
Hình 1.4: Kiến trúc mạng Wimax dựa trên cơ sở IP
1.1.3. So sánh hai công nghệ
Sự khác nhau giữa UMTS và Wimax được phân tích tốt nhất là tìm theo nguyên
nhân mà chúng ra đời và phát triển. UMTS ban đầu được tối ưu cho các dịch vụ truyền
thông đa phương tiện và thoại thời gian thực giữa các người dùng, với hỗ trợ di động
mức cao. Về cơ bản UMTS tập trung vào thoại, dựa trên nền GSM và được xây dựng
từ quan điểm bổ xung thêm các đặc điểm để hỗ trợ các dịch vụ chuyển mạch gói.
Trong khi đó Wimax ban đầu hướng vào truyền thông dữ liệu lớn với hiệu quả sử
dụng phổ tần cao. IEEE 802.16e chỉ là mở rộng của chuẩn ban đầu để hỗ trợ khả năng
di động. Do đó, khả năng di động trong Wimax bị giới hạn so với UMTS.
Cả Wimax di động và UMTS đều được thiết kế và phù hợp cho vùng phủ rộng với
đa cấp các tế bào. Wimax di động phù hợp tốt nhất cho các đầu cuối như máy tính để
bàn hay xách tay trong khi UMTS lại phù hợp hơn với các thiết bị như PDA hay các
loại máy điện thoại di động tế bào. Hai công nghệ đã hoàn chỉnh và được chuẩn hóa.
Vì vậy xem xét, so sánh chúng ở khía cạnh hòa hợp nhằm tận dụng tối đa ưu điểm và
hạn chế tối đa nhược điểm của mỗi công nghệ có ý nghĩa hơn là so sánh tính cạnh
tranh giữa chúng. Sau đây là bảng so sánh tổng quan các đặc điểm chủ chốt giữa hai
hệ thống.
Bảng 1. 7: So sánh 2 công nghệ Wimax và UMTS
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
21
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
Mục UMTS Wimax di động (802.16e)
Sử dụng Mạng vô tuyến diện rộng Mạng di động diện rộng
Thông lượng
(lý thuyết)
Tới 2 Mb/s (lên đến 10 Mb/s với
hỗ trợ HSDPA)

Tới 70 Mb/s
Vùng phủ
(xấp xỉ)
-Điển hình: 1.5 – 7 km
-Tế bào Pico: 50 m
-Tế bào Micro: 500 m
-Tế bào Macro: 7 km
-Tế bào Global: >7 km
-Điển hình: 1.5 – 5 km
-Tế bào Pico: 100 m
-Tế bào Micro: 10 km
-Tế bào Macro: 15 km
Băng tần 1800, 1900, 2100 MHz 2000 – 6000 MHz
Đầu cuối Laptop, PDA, và các máy di
động tế bào
Laptop và PDA
Hỗ trợ di
động
Hỗ trợ di động hoàn toàn:
không giới hạn dịch vụ với
chuyển giao thời gian thực tại nút
B.
Các phiên liên tục và các ứng
dụng thời gian thực.
Hỗ trợ truy cập dữ liệu khi di
chuyển trên đường cao tốc.
Hỗ trợ di động các dịch vụ
thông thường bị giới hạn lớp 3 ví
như di chuyển trong nội thị,
chuyển giao có trễ.

Tính di động: chuyển giao với
cố gắng QoS tốt nhất từ BS tới
BS.
Phân lớp
QoS
-Thông thường
(Conversational): Các dịch vụ
hai hướng với yêu cầu thời gian
thực cao.
-Luồng (Streaming): Các dịch
vụ có biến động trễ nhỏ.
-Tương tác (Interactive): Các
dịch vụ hai hướng với tốc độ
thấp và không yêu cầu thời gian
thực.
-Nền (Background): Các dịch
-UGS (Unsolicited Grant
Service): cho các kết nối đường
lên sẽ được hỗ trợ bởi dịch vụ
lập lịch UGS
-RT-VR (Real Time– Variable
Rate Service): cho các kết nối
đường lên được hỗ trợ bởi dịch
vụ lập lịch thăm dò thời gian
thực rtPS (Real time Polling
Service).
-NRT-VR (NonReal Time –
Variable Rate Service): cho các
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
22

Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
vụ cố gắng tối đa. kết nối đường lên được hỗ trợ
bởi dịch vụ lập lịch nrtPS (Non
rtPS).
-BE (Best Efforts): cho các kết
nối đường lên được hỗ trợ bởi
dịch vụ lập lịch BE
Điều chế WCDMA, tùy chọn HSDPA,
GPRS, EDGE
OFDMA FDD và TDD
Về kiến trúc
UMTS có kiến trúc phức tạp hơn Wimax. Nguyên nhân có thể do sự phát triển phải
tương thích với hệ thống cũ mà UMTS phải hỗ trợ. Đó là thiết kế dựa trên ý tưởng hỗ
trợ cả các phiên chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Trong khi đó Wimax dựa trên
công nghệ mới cho các dịch vụ chuyển mạch gói mà không cần quan tâm tới việc
tương thích tới hệ thống cũ.
Tuy nhiên cả hai hệ thống được thiết kế để cấp phát các dịch vụ di động, do đó trên
các nguyên lý mức cao chúng tương tự nhau đều có các giải pháp như đánh địa chỉ;
bảo mật; nhận thực, trao quyền và tính cước (AAA); định tuyến, kết nối Internet và
một công nghệ truy nhập vô tuyến. Điều này dẫn đến khả năng liên mạng giữa chúng
với kiến trúc dựa trên UE/MSS, dựa trên RAN với các trạm gốc, các giao diện vô
tuyến và một vài sự quản lý cho chúng, và một mạng đường trục/lõi.
Về tế bào và kích thước
Vì suy hao trong môi trường tự do và liên quan với tần số sử dụng, số lượng tế bào
cần để phủ một không gian địa lý cho trước phụ thuộc vào phương thức truy cập được
sử dụng. UMTS thường hoạt động ở các tần số khoảng 2 GHz cho phép vùng phủ tế
bào tương đối lớn, 802.16e lại xác định dải tần khác. Các nhà điều hành có kế hoạch
dùng dải tần không cấp phép là 5,8 GHz với quan tâm lớn tới vấn đề suy hao. Vì vấn
đề suy hao nên trong cùng một không gian địa lý Wimax cần số lượng các trạm gốc
hay lượng tế bào lớn hơn so với UMTS.

Về pha đinh và đa đường
Pha đinh là hiện tượng thăng giáng ngẫu nhiên cường độ tín hiệu ở phía thu. Pha
đinh chia thành pha đinh phạm vi rộng và phạm vi hẹp. Pha đinh phạm vi rộng chú ý
tới suy hao truyền sóng trong không gian. Pha đinh phạm vi hẹp quan tâm tới sự biến
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
23
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
đổi ngẫu nhiên của môi trường truyền sóng (biến đổi ngẫu nhiên trong không gian,
thòi gian, tần số) mà đặc biệt là đặc tính ngẫu nhiên của kênh truyền.
Hiện tượng đa đường ảnh hưởng tới Wimax và UMTS là khác nhau [5]. Đa đường
là hiện tượng tín hiệu tới máy thu với các đường đi khác nhau gây ra do sự phản xạ và
khúc xạ khi tín hiệu gặp vật cản trên đường đi của nó. Phía thu sẽ rất khó khăn để phân
biệt các tín hiệu này, kết quả là gây ra nhiễu xuyên kí hiệu ISI.
Bởi vì Wimax di động dùng OFDMA nên ảnh hưởng của ISI tương đối thấp. Một
ví dụ trong tài liệu tham khảo [5] giải thích rất rõ điều này: với OFDMA 1kbps có thể
được trải thành 1000 luồng và gửi đi song song. Một bít sẽ kéo dài trong 1s. Nếu đa
đường ảnh hưởng tới tín hiệu và tạo ra vài bản sao của bít này ở phía thu với sai lệnh
+/-1/1000s, sẽ rất khó khăn để nhận biết điều này, nhưng lại dễ dàng phân biệt được
giá trị của bít đó. UMTS do dùng WCDMA nên rất dễ bị ảnh hưởng của đa đường do
các bít trong WCDMA được truyền một cách tuần tự. Điều này có nghĩa là luồng
1kbps được truyền tuần tự và 1 bit kéo dài 1/1000s. Nếu đa đường xảy ra ở phía thu, sẽ
rất khó khăn để phân biệt giá trị ban đầu của bít vì sai lệnh các bản sao của bít là +/-
1/1000s bằng với thời gian của 1 bít.
Pha đinh cũng gây ra hiện tượng nhiễu xuyên kênh ICI ở máy thu. ICI ảnh hưởng
mạnh tới Wimax do nó làm mất tính trực giao của các sóng mang con trong OFDM.
Về khía cạnh này do WCDMA dùng các mã trải phổ trực giao nên không bị ảnh hưởng
như Wimax.
Về điều chế và mã hóa
Để đạt được tốc độ cao cả UMTS (dùng WCDMA hay HSDPA) và Wimax (dùng
OFDMA) đều dùng phương thức điều chế QPSK và QAM. Cả điều chế và mã hóa đều

có thể thích ứng với tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) để đạt được tốc độ dữ liệu cao
nhất ở mọi thời điểm. Tốc độ cao nhất đương nhiên phải phụ thuộc vào mức BER có
thể chấp nhận được. Tỷ số SNR tốt nhất trong một tế bào thường được tính toán theo
phạm vi gần nhất của BS phục vụ tế bào đó. Nguyên nhân là do suy hao không gian tự
do và nhiễu cộng, và như vậy SNR thường giảm theo khoảng cách tới BS của MS.
Hình sau minh họa mã hóa điều chế thích ứng AMC liên quan đến khoảng cách.
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
24
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I
Hình 1.5: Minh họa mã hóa điều chế thích ứng AMC liên quan đến cự ly
Như minh họa, phương thức điều chế cao hơn được sử dụng trong phạm vi gần BS
hơn, càng xa BS điều chế mã hóa càng giảm. Sự khác biệt giữa UMTS và Wimax về
phương thức điều chế và mã hóa không thật lớn, nhưng vì khác nhau về kỹ thuật truy
cập nên ảnh hưởng tới hiệu năng của AMC, và ở đây có sự khác biệt rõ rệt. 3GPP WG
đã đưa ra các kiểm tra hiệu năng [6] và vài kết quả đáng chú ý là thông lượng tối đa
của OFDMA là 9,6 Mb/s với điều chế QAM trong khi WCDMA hầu như chỉ đạt đến 3
Mb/s. Kết quả này cho thấy rằng các kỹ thuật điều chế cao sẽ càng cho thấy sự khác
biệt giữa hai công nghệ. OFDMA hỗ trợ tới 64 QAM (có thể tùy chọn là 256 QAM)
trong khi HSDPA chỉ hỗ trợ tối đa 16 QAM. Và một điều quan trọng nữa là AMC chỉ
hỗ trợ cho đường xuống WCDMA với HSDPA và HSUPA. Với 802.16e cả đường lên
lẫn đường xuống QAM đều được hỗ trợ. Tóm lại OFDMA hỗ trợ điều chế và thông
lượng cao hơn WCDMA.
Về hiệu quả sử dụng phổ tần
Phổ tần là có giới hạn và phải được cấp phép cũng như mất một chi phí khá lớn để
được phép sử dụng nó. Vì vậy, hiệu quả sử dụng phổ tần là rất quan trọng vì nó cho
thấy cách mà hệ thống sử dụng phổ tần tối ưu như thế nào. Để tránh xuyên nhiễu giữa
các tế bào, OFDMA yêu cầu hệ số tái sử dụng tần số là 3 [5]. Điều này có nghĩa một
sóng mang mà có phổ 5 MHz được chia làm 3 kênh, mỗi kênh 1,75 MHz. Ban đầu,
điều này làm cho OFDMA chỉ được tốc độ tối đa là 6 Mb/s mỗi tế bào trong khi
HSDPA lên tận 14,4Mb/s. Tuy nhiên cần nhớ rằng 14,4 Mb/s chỉ nằm giới hạn trong

vùng gần BS.
Đàm Vũ Dần – D04-VT2 – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
25