Các tham số chất lượng dịch vụ trong mạng gpr umts

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC
Họ và tên học viên: Đặng Ngọc Hào
Năm sinh: 1984
Đơn vị công tác: Trung tâm Thông tin di động KVI- Công ty Thông tin di động VMS
Đào tạo Đại hoc:
- Khóa đào tạo: K43, niên khóa: 2002-2007.
- Loại tôt nghiệp: loại Giỏi
Điểm trung bình: 8.41
Đào tạo sau đại học:
- Chuyên nghành: Kỹ thuật điện tử
Mã số: 60.52.70
Cán bộ hướng dẫn:TS. Nguyễn Cảnh Minh
Bộ môn: Kỹ thuật Viễn thông
1.Tên đề tài luận văn: “Điều khiển chất lượng dịch vụ trong hệ thống GPRS/
UMTS”.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài:
- Nghiên cứu các mô hình xác định các tham sớ chất lượng dịch vụ phía nhà
khai thác và người sử dụng thiết bị đầu cuối trong hệ thớng GPRS/UMTS.
- Trình tự chọn và tính toán các tham số cho các lọai hình dịch vụ như SMS,
MMS, IPTV, PoC.
3. Phương pháp nghiên cứu và kết quả đạt được: Nội dung của luận văn
được thực hiện trên cơ sở thu thập, nghiên cứu và tổng hợp các tài liệu khoa
học về các hệ thống GPRS/UMTS, đặc biệt quan tâm đến các tham sớ chất
lượng dịch vụ. Phân tích các thông số chuẩn về QoS cho các dịch vụ tương
ứng, từ đó xây dựng mô hình áp dụng tại Công ty thông tin di động VMS.
4. Điểm bình quân môn học:
Điểm bảo vệ luận văn:
Ngày

tháng

năm 2011

Xác nhận của cán bộ hướng dẫn

Học viên

TS. Nguyễn Cảnh Minh

Đặng Ngọc Hào

Xác nhận của bộ môn

TS. Nguyễn Cảnh Minh


MỤC LỤC

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
LỜI MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG VÀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ
CÁC HỆ THỐNG TTDĐ THẾ HỆ 3........................................................3
1.1.

Tiến trình phát triển mạng và dịch vụ thông tin di động thế hệ 3..........3

1.1.1.

Hoạt động của ITU về sự phát triển của mạng thông tin di động.................3

1.1.2.

Hoạt động của ETSI về sự phát triển của mạng và dịch vụ thơng tin di đợng......8

1.2.

Chuẩn hóa quốc tế các yêu cầu đối với chất lượng dịch vụ
thông tin di động.....................................................................................10

1.2.1.

Hoạt động của ITU về chuẩn hóa các yêu cầu với chất lượng dịch
vụ TTDĐ...................................................................................................10

1.2.2.

Hoạt động của ETSI về chuẩn hóa yêu cầu chất lượng dịch vụ TTDĐ......12

1.2.3.

Các yêu cầu chuẩn hóa của ETSI đối với chất lượng dịch vụ mạng
TTDĐ.........................................................................................................16

1.3.

Các nguyên tắc cơ bản xây dựng mạng GPRS/UMTS..........................20

1.3.1.

Các đặc tính và nguyên tắc cơ bản xây dựng mạng GSM...........................20

1.3.2.

Các đặc tính và nguyên tắc cơ bản xây dựng mạng GPRS.........................22

1.3.3.

Các đặc tính cơ bản của cơng nghệ EDGE.................................................24

1.3.4.

Các đặc tính và nguyên tắc cơ bản xây dựng mạng UMTS........................25

1.3.5.

Nguyên tắc xây dựng kênh điều khiển và truyền số liệu trong UTRAN
.................................................................................................................... 28

1.3.6.

Đặc điểm các dịch vụ của mạng GPRS/UMTS nền giao thức IP...............30

KẾT LUẬN CHƯƠNG I.........................................................................................31


CHƯƠNG II: ĐIỀU KHIỂN CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG MẠNG
GPRS/UMTS.............................................................................................32
2.1.

Trình tự đánh giá và xác định chất lượng dịch vụ thông tin.................32

2.1.1.

Chuẩn hóa các yêu cầu đối với hệ thống điều khiển chất lượng dịch vụ
thông tin.....................................................................................................32

2.1.2.

Các yêu cầu chung đới với chất lượng dịch vụ thơng tin............................34

2.1.3.

Hài hịa các yêu cầu đối với chất lượng dịch vụ thông tin..........................37

2.2.

Điều khiển chất lượng dịch vụ trong mạng GPRS/UMTS....................43

2.2.1.

Chất lượng dịch vụ truyền gói số liệu trong mạng GPRS/UMTS...............43

2.2.2.

Khả năng hỗ trợ dịch vụ của các lớp đầu cuối...........................................46

2.2.3.

Yêu cầu cơ bản đối với các bậc lưu lượng và các tham số mạng UMTS

.................................................................................................................... 47

KẾT LUẬN CHƯƠNG II........................................................................................63
CHƯƠNG III: CÁC THAM SỐ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG
MẠNG GPRS/UMTS............................................................................64
3.1.

Các tham số chất lượng dịch vụ SMS trong mạng GPRS/UMTS.........64

3.1.1.

Xác định và tính toán các tham số chất lượng dịch vụ SMS......................65

3.1.2.

Xác định các tham sớ chất lượng dịch vụ...................................................69

3.1.3.

Tính toán các tham số chất lượng dịch vụ SMS.........................................70

3.2.

Các tham số chất lượng dịch vụ MMS trong mạng GPRS/UMTS.......72

3.2.1.

Cấu trúc hệ thống MMS.............................................................................74

3.2.2.

Xác định và tính toán các thơng sớ chất lượng của dịch vụ MMS..............83

3.3.

Các tham số chất lượng dịch vụ PoC trong mạng GPRS/UMTS..........92

3.4.

Xác định và tính toán các thông số chất lượng dịch vụ liên lạc đơn
công trong các mạng GPRS/UMTS.........................................................99

3.4.1.

Xác định tham sớ chất lượng....................................................................101

3.4.2.

Tính toán các tham sớ chất lượng.............................................................104


KẾT LUẬN CHƯƠNG III.....................................................................................108

CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG MƠ HÌNH TRUY CẬP DỊCH VỤ DỮ LIỆU
WAP/GPRS/MMS TẠI CÔNG TY THÔNG TIN DI ĐỘNG VMS –
MOBIFONE............................................................................................109
4.1.

Giới thiệu dịch vụ...................................................................................109

4.2.

Giải pháp hệ thống WAP GW của ZTE...............................................109

4.2.1.

Cấu trúc phần cứng...................................................................................109

4.2.2.

Các giao diện kết nối với các phần tử mạng.............................................111

4.3.

Call Flow một phiên truy cập WAP......................................................112

4.4.

Cấu hình mạng hiện tại..........................................................................114

KẾT LUẬN CHƯƠNG IV...................................................................................115
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI...................................116
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................106
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................107


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

1xEV- DO 1x Evolution – Data Optimized

Pha 1- Tối ưu dữ liệu

3G

Third Generation

Thế hệ 3

3GPP

Third Generation Global

Dự án hội nhập toàn cầu thế hệ 3

Partnership Project
3GPP2

Third Generation Global
Partnership Project 2
A
Algebraic Code Excited Linear

Bộ mã hoá đoán tuyến tính được kích

Prediction Coder

thích bởi mã đại sớ.

AGC

Automatic Gain Control

Bợ điều khiển tăng ích tự đợng

AMR

Adaptive Multi-Rate codec

Bợ mã hoá và giải mã đa tớc đợ thích

ACELP

nghi
AMPS

Advanced Mobile Phone System

Hệ thống điện thoại di động tiên tiến

ARIB

Association of Radio Industry

(Mỹ)

Board

Hiệp hội công nghiệp vô tuyến của
Nhật Bản
B

BER

Bit Error Rate

Tốc độ lỗi bit.

BLER

Block Error Rate

Tốc độ lỗi Block

BoD

Bandwidth on Demand

Băng thông theo yêu cầu

BPSK

Binary Phase Shift Keying

Khoá dịch pha nhị phân.

BSIC

Base station identity code

Mã nhận dạng trạm gốc

BTS

Base Tranceiver Station

Trạm gốc

CDG

C
The CDMA Development Group

Nhóm phát triển CDMA


CDMA

Code Division Multiple Access

Truy nhập phân chia theo mã

CN

Core Network

Mạng lõi

CRC

Cylic Redundancy Check

Mã vịng kiểm tra dư thừa

CRNC

Controlling RNC

Bợ RNC đang phụ trách điều khiển

DL

Downlink

Đường xuống

DRNC

Drift RNC

Bộ RNC điều khiển trôi

DSSS

Direct Sequence Spread

Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp

D

Spectrum

E
EDGE

Enhanced Data Rates for

Các tốc độ dữ liệu tăng cường cho sự

Evolution

tiến hoá

EIRP
ETSI

Công suất bức xạ đẳng hướng tương
Equivalent Isotropic Radiated

đương

Power

Viện chuẩn hoá viễn thông Châu Âu

European Telecommunication
Standard Institute
F
FDD

Frequency Division Duplex

Phương thức song công phân chia theo
tần số

FDMA

Frequency Division Multiple

Đa truy nhập phân chia theo tần số

Access
FER

Frame Error Rate

Tỷ số lỗi khung

GGSN

Gateway GPRS Support Node

Nút hỗ trợ cổng GPRS

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 viễn thông di động toàn cầu

G


Telecommunication

HCM

H
Handover Completion Message

Thông điệp hoàn thành chuyển giao
động toàn cầu

HLR

Home Location Registor

Bộ đăng ký thường trú

HSDPA

High Speed Downlink Packet

Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao

Access
HO

Handover

Chuyển giao
I

IMT-2000 International Mobile

Thông tin di động toàn cầu 2000

Telecommunication 2000
IMT- MC IMT- Multicarrier

IMT đa sóng mang.

IMT- DS

IMT- Direct Sequence

IMT trải phổ chuỗi trực tiếp

IMT- TC

IMT- Time Code

IMT mã thời gian

IMT-SC

IMT – Single Carrier

IMT đơn sóng mang.

IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

ITU

International Telecommunication Liên hợp viễn thông quốc tế.
Union

Iub

Giao diện giữa RNC và nút B

Iur

Giao diện giữa 2 RNC

K

KPI

Key performace Indicator

Bợ chỉ thị hiệu năng chính.

LOS

Line of sight

ME

Mobile Equipment

Thiết bị di động

MMS

Multimedia Messaging Service

Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện

L
Tầm nhìn thẳng
M


MRC

Maximum Ratio Cobining

Kết hợp theo tỷ số lớn nhất

MSC

Mobile Service Switching Centre Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di
động.

OVSF

N
O
Orthogonal Variable Spreading

Hệ số trải phổ biến đổi trực giao.

Factor
P
PCU

Packet Control Unit

Đơn vị điều khiển gói

PN

Pseudo Noise

Giả tạp âm

PSMM

Pilot Strength Measurement

Thông điệp đo đạc cường độ kênh hoa

Message

tiêu
Q

QPSK

Quardrature Phase Phase Shift

Khoá dịch pha cầu phương.

Keying

R
RAM

Radio Access Mode

Chế độ truy nhập vô tuyến.

RAT

Radio Access Technology

Công nghệ truy nhập vô tuyến.

RNC

Radio Network Controller

Bộ điều khiển mạng vô tuyến.

RNS

Radio Network subsystem

Phân hệ mạng vô tuyến

RRC

Radio Resoure Control protocol

Giao thức điều khiển tài nguyên vô
tuyến

RRM

Radio Resouse Management

Thuật toán quản lý tài nguyên vô tuyến.

SFN

System Frame Number

Số hiệu khung hệ thống.

SGSN

Serving GPRS Support Node.

Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

SHO

Soft Handover

Chuyển giao mềm.

SIP

Session Initiation Protocol

Giao thức khởi tạo phiên

S


SIR

Signal to Interference Ratio

Tỷ sớ tín hiệu trên nhiễu

SMS

Short Messaging Service

Dịch vụ nhắn tin ngắn.

SNR

Signal to Noise Ratio

Tỷ sớ tín hiệu trên tạp âm

SSDT

Site Selection Diversity

Phát phân tập lựa chọn site

Transmission
SSMA

Spread Spectrum Multiple

Đa truy nhập trải phổ.

Access
T
TDD

Time Division Duplex

Phương thức song công phân chia theo
thời gian

TDMA

Time Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo thời gian

TPC

Transmission Power Control

Điều khiển công suất phát

TRHO

Traffic Reason Handover

Chuyển giao với lý do lưu lượng

U
UE

User Equipment

Thiết bị người sử dụng

UL

Uplink

Đường xuống

UMTS

Universal Mobile

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu.

Telecommunication System
USIM

UMTS Subscriber Identify

Modul nhận dạng thuê bao UMTS

UTRAN

Module

Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất

UMTS Terrestrial Radio Access

UMTS

Network
V

VLR

Visitor Location Registor

Bộ đăng ký tạm trú

VoIP

Voice Over Internet Protocol

Truyền thoại qua giao thức Internet.
W

WCDMA Wideband Code Division

Đa truy nhập phân chia theo mã


Multiple Access

băng rộng


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1:

Tham số cơ bản của UTRA FDD và TDD ARIB WCDMA
FDD/TDD..........................................................................................16

Bảng 1.2:

Phân loại các dịch vụ ở 3GWDCMA UMTS.....................................30

Bảng 2.1:

Đặc tính dịch vụ theo lớp lưu lượng...................................................57

Bảng 3.1:

Đặc điểm giao diện trong hệ thống MMS...........................................80

Bảng 3.2:

Lệnh quản lý và duy trì MMS trong mạng GPRS/UMTS..................81

Bảng 3.3:

Thông số chất lượng dịch vụ MMS....................................................88

Bảng 3.4:

Giao thức SIP.....................................................................................98

Bảng 3.5:

Chức năng giao diện hệ thống PoC..................................................100


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1:

Thớng kê tăng trưởng thị trường di động theo công nghệ....................4

Hình 1.2:

Lưu lượng dữ liệu được dự báo sẽ tiếp tục tăng mạnh .........................5

Hình 1.3:

Phân bổ băng tần cho mạng 3G............................................................6

Hình 1.4:

Tiến trình nghiên cứu và khai thác mạng W – CDMA.........................8

Hình 1.6:

Hội đồng ITU nghiên cứu thử nghiệm QoS........................................12

Hình 1.7:

Cấu trúc chức năng của PCG và TSG trong 3GPP.............................15

Hình 1.8:

Tốc độ dữ liệu của dịch vụ di động qua các phiên bản.......................16

Hình 1.9:

Dự án 3GPP về QoS trong mạng UMTS............................................17

Hình 1.10:

Nhóm làm việc ETSI và 3GPP nghiên cứu QoS................................19

Hình 1.11:

Cấu trúc mạng di động GSM..............................................................22

Hình 1.12:

Cấu trúc hệ thống GPRS....................................................................23

Hình 1.13:

Kiến trúc hệ thống UMTS ở mức cao.................................................27

Hình 1.14:

Các thành phần của mạng UMTS theo cấu trúc PLMN......................28

Hình 1.15:

Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến......................................................29

Hình 2.1:

Sơ đồ tương tác giữa người sử dụng, nhà cung cấp và nhà mạng
khi xác định QoS ...............................................................................33

Hình 2.2:

Các dịch vụ mạng di động thế hệ 3 và khả năng kinh doanh..............36

Hình 2.3 :

Dự báo sự phát triển thuê bao HSPA tới năm 2014............................37

Hình 2.4:

Cấu trúc phương pháp hài hịa các u cầu với QoS..........................39

Hình 2.5:

Mơ hình tham khảo “QoS đầu cuối-đến-đầu cuối”(QoS end-to-end)
...........................................................................................................41

Hình 2.6:

Mô hình xác định các tham số chất lượng dịch vụ thông tin di động
...........................................................................................................50

Hình 2.7:

Cấu trúc lớp chất lượng dịch vụ trong mạng UMTS..........................57

Hình 2.8:

Sơ đồ nguyên lý quản lý chất lượng dịch vụ mạng di đợng................58

Hình 2.9:

Ngun lý chính của mơ hình RSVP..................................................60

Hình 2.10:

Sơ đồ nguyên lý của mô hình DiffServ..............................................61


Hình 2.11:

Sơ đồ nguyên lý của mô hình MPLS..................................................62

Hình 3.1:

Cấu trúc con hệ thớng SMS................................................................65

Hình 3.2.

Ví dụ nhận SMS thành cơng...............................................................67

Hình 3.3:

Ví dụ gửi SMS thành cơng.................................................................68

Hình 3.4:

Cấu trúc giao thức của giao diện MMS 1.1........................................73

Hình 3.5:

Cấu trúc hệ thống MMS....................................................................74

Hình 3.6:

Biểu đồ thời gian các bước gửi MMS từ thuê bao gửi đến thuê bao
nhận ...................................................................................................87

Hình 3.7:

Dãy các bước thực hiện trong mạng khi gửi MMS.............................88

Hình 3.8:

Dãy các bước thực hiện trong mạng khi nhận MMS..........................89

Hình 3.9:

Nhận MMS.........................................................................................90

Hình 3.10:

Dãy các bước thực hiện khi nhận MMS giữa những người sử dụng
đầu cuối..............................................................................................91

Hình 3.11:

Kiến trúc hệ thống con PoC trong mạng GPRS/UMTS......................93

Hình 3.12:

Dịng tín hiệu trong lớp ứng dụng quản lý dịch vụ PoC.....................99

Hình 4.1:

Cấu trúc phần cứng hệ thống WAP GW...........................................110

Hình 4.2:

Các giao diện kết nới........................................................................111

Hình 4.3:

Call flow kích hoạt một phiên PDP Context.....................................112

Hình 4.4:

Phiên truy cập Wap 1.x....................................................................113

Hình 4.5:

Sơ đồ kết nối hệ thống WAP GW hiện tại........................................114


1

LỜI MỞ ĐẦU
Thế giới đang bước vào kỷ nguyên thông tin mới bắt nguồn từ phát triển
công nghệ, đa phương tiện. Những biến động xã hội, toàn cầu hóa trong kinh doanh
và cơng nghiệp giải trí làm nền tảng cho sự phát triển ngày càng nhiều khách hàng

sử dụng phương tiện điện tử. Sự phát triển của nó là minh họa sinh động cho những
động thái hướng tới xã hội thông tin.
Ra đời vào những năm 40 của thế kỷ XX, thông tin di động được coi như là
một thành tựu tiên tiến trong lĩnh vực thông tin viễn thông với đặc điểm các thiết bị
đầu cuối có thể truy cập dịch vụ ngay khi đang di động trong phạm vi vùng phủ
sóng. Thành công của con người trong lĩnh vực thông tin di động không chỉ dừng
lại trong việc mở rộng vùng phủ sóng phục vụ thuê bao ở khắp nơi trên toàn thế
giới, các nhà cung cấp dịch vụ, các tổ chức nghiên cứu phát triển công nghệ di động
đang nỗ lực hướng tới một hệ thống thông tin di động hoàn hảo, các dịch vụ đa
dạng, chất lượng cao. 3G - Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 là minh chứng tiêu
biểu cho những thành công đó.
Thực tế hiện nay, các dịch vụ mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 ngày càng
nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường trên toàn thế giới. Các dịch vụ này dựa trên công
nghệ truyền số liệu tốc độ cao EDGE/HSPA. Thật nhanh chóng, cho đến năm 2006
thế giới có hơn 80 mạng UMTS với hơn 32 triệu thuê bao. Song song với đó, việc
tăng nhanh nhu cầu sử dụng dịch vụ thoại truyền thống và dữ liệu tốc độ cao, yêu
cầu của người sử dụng với chất lượng dịch vụ ngày càng khắt khe và đa dạng hơn.
Chính vì vậy, bài toán chất lượng dịch vụ dành được mối quan tâm đặc biệt của các
tổ chức chuẩn hóa quốc tế và các nhà khai thác mạng nhằm đảm bảo khả năng cạnh
tranh và nâng cao hiệu quả các hoạt động kinh tế.
Yếu tố trên vô hình chung gây áp lực lớn cho hầu hết các mạng thông tin di
động trên toàn thế giới, dịch vụ mềm dẻo, linh hoạt và gần gũi, đáp ứng đa dạng
người dùng.


2
Trong bối cảnh tại Việt nam, hiện có 4 nhà mạng sử dụng công nghệ WCDMA/UMTS để triển khai hệ thớng 3G. Chính vì vậy nghiên cứu “Điều khiển
chất lượng dịch vụ trong hệ thống GPRS/UMTS” là một đề tài mang tính cấp
thiết.
Chất lượng dịch vụ cao được đảm bảo bằng hệ thống điều khiển chất lượng

với các yếu tố quản trị và kỹ thuật. Mục tiêu của đề tài nhằm nghiên cứu mô hình
mà các nhà cung cấp dịch vụ di động Châu Âu dùng để xác định các tham số trong
mạng GPRS/UMTS. Trên cơ sở mục tiêu đó, đề tài bố cục gồm 4 chương:
Chương 1:

Tổng quan về mạng và chất lượng dịch vụ các hệ thống TTDĐ thế hệ 3

Chương 2:

Điều khiển chất lượng dịch vụ trong mạng GPRS/UMTS

Chương 3:

Các tham số chất lượng dịch vụ trong mạng GPRS/UMTS

Chương 4:

Xây dựng mơ hình truy cập dịch vụ dữ liệu WAP/GPRS/MMS tại
Công ty Thông tin di động VMS – Mobifone

Ngay ban đầu, Tôi đã nhận được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo TS
Nguyễn Cảnh Minh trong việc lựa chọn đề tài và phương pháp nghiên cứu. Tôi đã
cố gắng hoàn thành đề tài tốt nhất có thể. Tuy nhiên, đề tài chắc chắn không thể
không tránh khỏi những thiếu sót. Do vậy, Tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý
kiến và phê bình của hội đồng thạc sĩ để đề tài hoàn thiện hơn.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới thầy giáo TS Nguyễn Cảnh
Minh, Giảng viên trường ĐH Giao thông vận tải Hà Nội cùng toàn thể các thầy cô
giáo trong khoa Điện- Điện tử đã rất nhiệt thành giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này.
Đồng thời, Tôi cũng xin gửi lời cám ơn tới gia đình, bạn vè và đồng nghiệp đã chia
sẻ khó khăn, động viên khích lệ tơi trong thời gian vừa qua.

Hà Nội, ngày 12 tháng 10 năm 2011
Học viên


3
Đặng Ngọc Hào

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ MẠNG VÀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ
CÁC HỆ THỐNG TTDĐ THẾ HỆ 3
1.1. Tiến trình phát triển mạng và dịch vụ thông tin di động thế hệ 3
1.1.1. Hoạt động của ITU về sự phát triển của mạng thông tin di động
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) sử dụng công nghệ đa truy
nhập theo tần số (FDMA) là hệ thống tế bào tương tự dung lượng thấp và chỉ cung
cấp 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 người 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 hoàn toàn sử dụng công
nghệ số. Đó phải là các hệ thớng xử lý tín hiệu sớ cung cấp được dung lượng lớn,
chất lượng thoại được cải thiện, có thể đáp ứng các dịch truyền số liệu tốc độ thấp.
Các hệ thống 2G là 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, và IS-95 ở Mỹ và Hàn Quốc sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia
theo mã CDMA băng hẹp. Mặc dù hệ thống thông tin di động 2G được coi là những
tiến bộ đáng kể nhưng vẫn gặp phải các hạn chế sau: Tốc độ thấp (GSM là 10kbps)
và tài nguyên hạn hẹp. Yêu cầu 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...là thiết yếu.
Mạng thông tin di động 2G đã rất thành công trong việc cung cấp dịch vụ tới
người sử dụng trên toàn thế giới, nhưng số lượng người sử dụng tăng nhanh hơn nhiều so
với dự kiến ban đầu. Có thể đưa ra các thống kê về sự tăng trưởng của thị trường di động

phân đoạn theo công nghệ như hình 1-1. Căn cứ các số liệu thống kê trên ta thấy GSM là
một chuẩn vô tuyến di động nhưng những hạn chế trong bối cảnh số lượng người dùng
tăng lên đặc biệt là người sử dụng đa phương tiện, GSM có nguy cơ không đáp ứng đủ
nhu cầu của thị trường


4

Hình 1.1: Thống kê tăng trưởng thị trường di động
theo công nghệ
Mặt khác, khi các hệ thống thông tin di động ngày càng phát triển, không chỉ
số lượng người sử dụng điện thoại di động tăng lên, mở rộng thị trường, mà người
sử dụng còn đòi hỏi các dịch vụ tiên tiến hơn không chỉ là các dịch vụ thoại và dịch
vụ số liệu tốc độ thấp hiện có trong mạng 2G. Nhu cầu của thị trường có thể phân
loại thành các lĩnh vực sau:
 Dịch vụ dữ liệu máy tính(Computer Data)
 Thư điện tử e-mail
 Truyền hình ảnh thời gian thực (Real time image transfer)
 Đa phương tiện (Multimedia)
 Tính toán di đợng (Computing)
 Dịch vụ viễn thơng (Telecommunication)
 Di động (Mobility)
 Hội nghị truyền hình (Video conferencing)
 Điện thoại hình (Video Telephony)
 Các dịch vụ số liệu băng rộng (Wide band data services)
 Dich vụ nội dung âm thanh hình ảnh (Audio - video content)
 Hình ảnh theo yêu cầu (Video on demand)
 Các dịch vụ tương tác hình ảnh (Interactive video services)

5
 Báo điện tử (Electronic newspaper)
 Mua bán từ xa (Teleshopping)
 Các dịch vụ giá trị gia tăng (Value added internet services)
 Dịch vụ phát thanh và truyền hình (TV& Radio contributions)
Hình 1.2 minh họa dự báo lưu lượng dữ liệu sẽ tiếp tục tăng mạnh . 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 2,5G và 3G.

Hình 1.2: Lưu lượng dữ liệu được dự báo sẽ tiếp tục tăng mạnh
(Nguồn: Telecom Informa & Pyramid)

Song song với châu Âu, Liên minh Viễn thông Quốc tế ITU đã thành lập
nhóm nghiên cứu để nghiên cứu về các hệ thống thông tin di động thế hệ 3, nhóm
nghiên cứu TG8/1. Nhóm nghiên cứu đặt tên cho hệ thống thông tin di động thế hệ
thứ 3 của mình là Hệ thống Thông tin Di động Mặt đất Tương lai FPLMTS – Future
Public Land Mobile Telecommunications System. Về sau, TG8/1 đổi tên hệ thống
thông tin di động của mình thành Hệ thống Thông tin Di động Toàn cầu cho năm


6
2000 (IMT-2000 – International Mobile Telecommunications for the year 2000).
Đương nhiên là các nhà phát triển UMTS (châu Âu) mong muốn ITU chấp nhận hệ
thống với toàn bộ những đề xuất của mình và sử dụng hệ thống UMTS làm cơ sở
cho hệ thống IMT-2000. Tuy nhiên vấn đề không đơn giản, đã có tới 16 đề xuất cho
hệ thống thông tin di động IMT-2000 (bao gồm 10 đề xuất cho các hệ thống mặt đất
và 6 đề xuất cho các hệ thống vệ tinh).
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3- 3G ra đời với mục tiêu là hình thành
một hệ thống thông tin di động duy nhất trên toàn thế giới. Khác với các dịch vụ

được cung cấp bởi các hệ thống thông tin di động 2G, 2.5 G, hệ thống 3G nhằm vào
các dịch vụ băng rộng. ITU đã đưa ra khái niệm ITM-2000 theo mô hình từ trên
xuống. Trước tiên, các yêu cầu về dịch vụ và chất lượng được đưa ra, sau đó các tổ
chức chuẩn hóa và khai thác công nghiệp sẽ tiến tới thiết kế mạng đáp ứng các yêu
cầu này. Hình 1.3 mô tả phân bổ các băng tần cho mạng 3G.

Hình 1.3: Phân bổ băng tần cho mạng 3G


7
MDS (Mobile Communication Service) – dịch vụ truyền dữ liệu di động;
MMS (Mobile Satellite Service) – dịch vụ vệ tinh di động;
PCS (Personal Communication System) – hệ thống thông tin liên lạc cá nhân;
PHS (Personal Handyphone System) – hệ thống thông tin liên lạc di động cá nhân;
WLL (Wireless Local Loop) – hệ thống liên lạc không dây.
Một số yêu cầu chính về IMT-2000 đựơc ITU đề ra như sau:


Tớc độ dữ liệu cao 144 kbps hoặc 384 kbps (outdoor) và 2 Mbps (indoor).

 Chất lượng thoại tương đuơng mạng hữu tuyến.
 Hỗ trợ cả dịch vụ chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói, truyền dữ liệu.
 Cung cấp cả dịch vụ di động và cố định.
 Khả năng chuyển vùng q́c gia và q́c tế.
 Hệ thớng tính cuớc linh hoạt theo dung lượng truyền và thời gian.
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 phịng hoặc người dùng đi bợ, 384kbps khi di chuyển trên xe.

Trong khi hệ thống di động 2G có tốc độ từ 9.6kbps tới 14.4kbps. Là hệ thống
thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thơng tin vơ tuyến:
 Tích hợp các mạng thơng tin hữu tuyến và vô tuyến.
 Tương tác mọi loại dịch vụ viễn thông (cố định, di động, thoại, data,..).
 Đảm bảo chuyển vùng quốc tế.
 Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời (voice &data) chuyển mạch
kênh và 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 khác nhau:
 Vùng 1: Trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2 Mbit/s.
 Vùng 2: thành phố, ô macrô, R b ≤ 384 kbit/s.