Các phương pháp thực hiện tối ưu hóa mạng vô tuyến WCDMA

Đề tài tốt nghiệp
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 2
DANH MỤC CÁC BẢNG 4
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 5
LỜI NÓI ĐẦU 10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG DI ĐỘNG WCDMA 11
1.CHƯƠNG II TỐI ƯU HÓA MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA 27
2.CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THAM SỐ VÀ ĐƯA RA GIẢI PHÁP
TỐI ƯU 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO 77
1.1.1.1
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
1
Đề tài tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mô hình cấu trúc hệ thống WCDMA 12
Hình 1.2 Cấu trúc UTRAN 13
Hình 1.3 Mô hình giao thức tổng quát cho các giao diện mặt đất UTRAN 16
Hình 1.4 Cấu trúc khung vô tuyến của DPDCH/DPCCH đường lên 20
Hình 1.5 Số thứ tự khe truy nhập RACH và khoảng cách giữa chúng 21
Hình 1.6 Cấu trúc phát đa truy nhập ngẫu nhiên CPCH 22
Hình 1.7 Cấu trúc khung DPCH đường xuống 22
Hình 1.8 Cấu trúc khung của DPCH đường xuống 26
Hình 2.1 Hiệu ứng gần-xa 28
Hình 2.2 Các phương pháp điều khiển công suất 29
Hình 2.3 Điều khiển công suất vòng hở 30
Hình 2.4 Công suất phát trên kênh S-CCPCH 32
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
2

Đề tài tốt nghiệp
Hình 2.5 Độ lệch công suất để cải thiện chất lượng báo hiệu đường xuống 35
Hình 2.6 Dải động điều khiển công suất đường xuống 36
Hình 2.7 Điều khiển công suất vòng trong đường xuống khi chuyển giao 37
Hình 2.8 Điều khiển công suất vòng kín 38
Hình 2.9 Kiến trúc logic điều khiển công suất vòng ngoài đường lên 40
Hình 2.10 Quá trình chuyển giao cứng 43
Hình 2.11 Quá trình chuyển giao mềm 44
Hình 2.12 HO bị lỗi do khoảng cách hai Node B quá xa 47
Hình 2.13 Các thời điểm tiến hành đo tái lựa chọn cell 49
Hình 2.14 Quá trình tiến hành phân cấp tái chọn lựa cell 51
Hình 2.15 Đồ thị mô tả thời gian lựa chọn tái chọn lựa cell 52
Hình 2.16 Quản lý tài nguyên 57
Hình 2.17 Mức tốc độ trong WCDMA 57
Hình 2.18 Quy trình tối ưu 59
Hình 2.19 Nhiễu Radar 62
Hình 3.1 Thủ tục phân tích tham số, tối ưu mạng WCDMA 63
Hình 3.2 Công cụ Actix 65
Hình 3.3 Trạng thái tổng quát mạng hiển thị màn hình Actix 66
Hình 3.4 Quy định màu hiển thị mức thu công suất 67
Hình 3.5. Công cụ sử dụng giải quyết vấn đề overshoot 68
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
3
Đề tài tốt nghiệp
Hình 3.6 Lỗi trạm Hong-Quang-CBO_NDH tỉnh Nam Định 71
Hình 3.7 Kết quả sau tối ưu hóa trạm Hong-Quang-CBO_NDH 72
Hình 3.8: Khu vực thị xã Móng Cái trước và sau khi tối ưu 73
Hình 3.9. Khu vực không cải thiện được ngay tại Nghệ An 74
Hình 3.10 Bad cell tỉnh Nam Định trước và sau tối ưu 75
Hình 3.11 Bad cell tỉnh Nghệ An trước và sau tối ưu 75

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Bảng phân loại các dịch vụ ở hệ thống 3G WCDMA 17
Bảng 2.1. Các mức công suất kênh chung đường xuống điển hình 33
Bảng 2.2 : Đánh giá chất lượng vùng phủ 60
Bảng 3.2. Phân tích và khuyến nghị 69
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
4
Đề tài tốt nghiệp
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
2G 2nd Generation Thế hệ thứ hai
3G 3rd Generation Thế hệ thứ ba
3GPP 3rd Generation Partnership Project
AC Admission Control Điều khiển truy nhập
ACI Adjacent Channel Interference Nhiễu kênh lân cận
ACK ACKnowledgement
AI Acquisition Indicator Chỉ thị bắt
AICH Acquisition Indicator CHannel Kênh chỉ thị bắt
AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa và điều chế thích ứng
AMR Adaptive Multi Rate Đa tốc độ thích ứng
AP Access Preamble Tiền tố truy nhập
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
5
Đề tài tốt nghiệp
ASU Active Set Update Cập nhật tập tích cực
ATM Asynchronous Tranfer Mode Chế độ truyền tải bất đồng bộ
AWGN Additive White Gausian Noise Tạp âm Gausian trắng cộng
BS Base Station Trạm gốc
BCCH Broadcast Control CHannel Kênh điều khiển quảng bá
BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá
BER Bit Error Rate Tỉ lệ lỗi bit

BLER Block Error Rate Tỉ lệ lỗi khối
BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân
BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc
BSIC Base Station Identify Code Mã nhận dạng trạm gốc
BSS Base Station Subsystem Hệ thống con trạm gốc
C/I Carrier-to-Interference ratio Tỉ số sóng mang trên nhiễu
CAPEX CAPital Expenditure Chi phí vốn
CBR Call Block Ratio Tỉ số chặn cuộc gọi
CCCH Common Control CHannel Kênh điều khiển chung
CCH Common Channel Kênh chung
CCPCH Common Control Physical Channel Kênh vật lý điều khiển chung
CCTrCH Coded Composite Transport
Channel
Kênh truyền tải kết hợp mã
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã
CFN Connection Frame Number Số khung kết nối
CI Cell Identify Nhận dạng cell
CM Compressed Mode Chế độ nén
CN Core Network Mạng lõi
COST European Cooperation in the field
of Scientific and Technical research
Hợp tác châu Âu trong lĩnh vực
nghiên cứu khoa học và kỹ thuật
C-plane Control plane Mặt phẳng điều khiển
CPCH Common Packet CHannel Kênh gói chung
CPICH Common Pilot CHannel Kênh hoa tiêu chung
CQI Channel Quality Indicator Chỉ thi chất lượng kênh
CRC Cycle Redundancy Check Kiểm tra dư thừa vòng
CRNC Controlling RNC RNC điều khiển
CS Circuit Switched Chuyển mạch kênh

CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh
CSICH CPCH Status Indicator CHannel Kênh chỉ thị trạng thái CPCH
CSSR Call Setup Success Ratio Tỉ số thiết lập cuộc gọi thành công
CTCH Common Traffic CHannel Kênh lưu lượng chung
CWND Congestion WiNDow Cửa sổ tắc nghẽn
DCA Dynamic Channel Allocation Ấn định kênh động
DCCH Dedicated Control CHannel Kênh điều khiển dành riêng
DCH Dedicated Channel Kênh dành riêng
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
6
Đề tài tốt nghiệp
DCR Drop Call Ratio Tỉ lệ rớt cuộc gọi
DHO Diversity HandOver Chuyển giao phân tập
DL Down Link Đường xuống
DPCCH Dedicated Physical Control
Channel
Kênh điều khiển vật lý dành riêng
DPCH Dedicated Physical CHannel Kênh vật lý dành riêng
DPDCH Dedicated Physical Data CHannel Kênh dữ liệu vật lý dành riêng
DQPSK Differential QPSK QPSK dịch thời
DRNC Drifting RNC RNC trôi
DS Direst Sequence Chuỗi trực tiếp
DSCH Downlink Shared CHannel Kênh chia sẻ đường xuống
DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng dành riêng
EDGE Enhanced Data rate for GSM
Evolution
Giải pháp tốc độ dữ liệu nâng cao
cho GSSM
EIRP Equipvalent Isotropic Radiated
Power

Công suất phát xạ đẳng hướng
tương đương
EM Element Manager Quản lý phần tử
ETSI European Telecommunication
Standards Institute
Viện tiêu chuẩn viễn thông châu
Âu
FACH Forward Access CHannel Kênh truy nhập đường lên
FAUSCH Fast Uplink Signalling Channel Kênh báo hiệu đường lên nhanh
FBI FeedBack Information Thông tin phản hồi
FCS Frame Check Sequence Chuỗi kiểm tra khung
FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số
FDMA Frequency Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo tần số
FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi đường lên
FER Frame Erasure Rate Tỉ lệ xóa khung
GERAN GSM EDGE RAN
GGSN Gateway GPRS Support Node Điểm hỗ trợ GPRS cổng
GP Guard Period Khoảng bảo vệ
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung
GSM Global System for Mobile
communicaton
Hệ thống thôn tin di động toàn cầu
HHO Hard HandOver Chuyển giao cứng
HO HandOver Chuyển giao
HLR Home Location register Bộ ghi định vị thường trú
IF-HO Inter-Frequency HO Chuyển giao giữa các tần số
IM Information Management Quản lý thông tin
IMEI International Mobile station Nhận dạng thiết bị di động quốc tế

Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
7
Đề tài tốt nghiệp
Equipment Identify
IMSI International Mobile Subcriber
Identify
Nhận dạng thuê bao di động quốc
tế
IS-HO Inter-System HO Chuyển giao giữa các hệ thống
KPI Key Performance Indicator Chỉ số hiệu năng khóa
KQI Key Quality Indicator Chỉ số chất lượng khóa
LA Location Area Vùng định vị
LC Load Control Điều khiển tải
LF Load Factor Hệ số tải
LNA Low Noise Amplifier Bộ khuếch đại tạp âm thấp
LOS Line Of Sight Đường truyền thẳng
MDC Macro Diversity Combining Kết hợp phân tập macro
MHA Mast Head Amplifier
MIB Management Information Base Cơ sở thông tin quản lý
MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển mạch di động
N/A Not Available
NE Network Element Phần tử mạng
NF Noise Figure Hệ số tạp âm
NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng
NRT Non-Real Time Không phải thời gian thực
NSS Network Sub-System Hệ thống con mạng
OMC Operation and Maintenance Centre Trung tâm vận hành và bảo dưỡng
OPEX Operating EXpenditure Chi phí hoạt động
OVSF Orthogonal Variable Spreading
Factor

Hệ số trải phổ khả biến trực giao
PACCH Packet Associate Control CHannel Kênh điều khiển kết hợp gói
PAGCH Packet Access Grant CHannel Kênh cho phép truy nhập gói
PBCCH Packet Broadcast Control CHannel Kênh điều khiển quảng bá gói
PC Power Control Điều khiển công suất
PCCCH Packet Common Control CHannel Kênh điều khiển chung gói
PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi
P-CCPCH Primary CCPCH CCPCH sơ cấp
PCH Paging Channel Kênh tìm gọi
PCPCH Physical CPCH CPCH vật lý
P-CPICH Primary CPICH CPICH sơ cấp
PDCH Packet Data Channel Kênh dữ liệu gói
PDSCH Physical DSCH DSCH vật lý
PDTCH Packet Data Traffic CHannel Kênh lưu lượng dữ liệu gói
PG Processing Gain Độ lợi xử lý
PI Paging Indicator Chỉ thị tìm gọi
PICH Paging Indicator CHannel Kênh chỉ thị tìm gọi
PLMN Public Land Mobile network Mạng di động mặt đất công cộng
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
8
Đề tài tốt nghiệp
PM Performance Management Quản lý hiệu năng
PN PseudoNoise Giả tạp âm
PO Power Offset Độ dịch công suất
PPCH Packet Paging CHannel Kênh tìm gọi gói
PQ Packet Queuing Hàng đợi gói
PRACH Physical RACH RACH vật lý
PS Packet Switched, Packet Scheduler Chuyển mạch gói, lập chương trình
gói
PSC Primary Synchronisation Code Mã đồng bộ sơ cấp

P-SCH Primary Synchronisation CHannel Kênh đồng bộ sơ cấp
PSTN Public Switched Telephone
Network
Mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng
QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha cầu phương
RA Routing Area Vùng định tuyến
RAB Radio Access Bearer Vật mang truy nhập vô tuyến
RACH Random Access CHannel Kênh truy nhập ngẫu nhiên
RAI Routing Area Identify Nhận dạng vùng định tuyến
RAM Radio Access Mode Chế độ truy nhập vô tuyến
RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến
RAT Radio Access Technique Kỹ thuật truy nhập vô tuyến
RB Radio Bearer Vật mang vô tuyến
RF Radio Frequency Tần số vô tuyến
RM Resource Management Quản lý tài nguyên
RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến
RRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyến
RRU Radio Resource Ultilisation Sử dụng tài nguyên vô tuyến
RSCP Received Signal Code Power Công suất mã tín hiệu thu
RSSI Received Signal Strength Indicator Chỉ thị cường độ tín hiệu thu
RT Real-Time Thời gian thực
S-CCPCH Secondary CCPCH CCPCH thứ cấp
SCH Synchronisation CHannel Kênh đồng bộ
S-CPICH Secondary CPICH CPICH thứ cấp
SDCCH Standalone Dedicated Control
Channel
Kênh điều khiển dành riêng đứng
một mình
SF Spreading Factor Hệ số trải phổ

SGSN Serving GPRS Support Node Điểm hỗ trợ GPRS phục vụ
SHO Soft HO Chuyển giao mềm
SIM Subcriber Identify Module Module nhận dạng thuê bao
SINR Signal-to-Interference and Noise
Ratio
Tỉ số tín hiệu trên nhiễu và tạp âm
SIR Signal-to-Interference Ratio Tỉ số tín hiệu trên nhiễu
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
9
Đề tài tốt nghiệp
SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên tạp âm
SRNC Serving RNC RNC phục vụ
S-SCH Secondary SCH SCH thứ cấp
TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng
TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian
TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời
gian
TPC Transmit Power Control Điều khiển công suất phát
TrCH Transport Channel Kênh truyền tải
UE User Equipment Thiết bị người sử dụng
UL Up Link Đường lên
UMTS Universal Mobile
Telecommunication System
Hệ thống viễn thông di động thế
giới
U-plane User plane Mặt phẳng người sử dụng
USIM UMTS SIM
UTRA(N) Universal Terrestrial Radio Access
(Network)
(mạng) truy nhập vô tuyến mặt đất

thế giới
VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú
WCDMA
LỜI NÓI ĐẦU
Do đó, cuộc cạnh tranh thị trường thuê bao di dộng 3G luôn diễn ra rất nóng bỏng
và phần lớn các nhà mạng luôn tập trung và đầu tư nhiều vào thị trường 3G. Mỗi nhà
mạng luôn có một chiến lược kinh doanh riêng của mình nhưng dù là chiến lược gì thì
chất lượng mạng, chất lượng của những dịch vụ mà nhà mạng cung cấp luôn được đánh
giá hàng đầu. Thuê bao cũng chỉ đánh giá thông qua chất lượng dịch vụ của nhà mạng.
Để có được một dịch vụ tốt, một vùng phủ sóng 3G tốt cho khách hàng đòi hỏi nhà
mạng phải đầu tư triển khai phát triển nhiều trạm phát sóng cũng như duy trì được chất
lượng vùng phủ được tốt. Tuy nhiên, trong thực tế thì vùng phủ vẫn không phải luôn luôn
có chất lượng tốt với các tác động từ chủ quan đến khách quan như: thời tiết, thiết bị, địa
hình,…. Do đó để duy trì được chất lượng tốt thì mỗi nhà mạng đều có một bộ phận cực
kì quan trọng đó là bộ phận tối ưu. Đồ án của em được nghiên cứu thành 3 chương:
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG WCDMA
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
10
Đề tài tốt nghiệp
Tìm hiểu về hệ thống và các kênh được sử dụng trong mạng di động WCDMA
CHƯƠNG II: TỐI ƯU HÓA MẠNG VÔ TUYẾN WCDMA
Chương này em đưa ra các chỉ tiêu phân tích theo lý thuyết cho các chỉ số KPI
trong mạng. Các mức ứng với từng tham số KPI để đánh giá chất lượng mạng WCDMA
CHƯƠNG III PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THAM SỐ VÀ ĐƯA RA GIẢI PHÁP
TỐI ƯU
Chương này em tìm hiểu về công việc phân tích tham số rồi đưa ra giải pháp tối
ưu được thực hiện trong thực tế của nhà mạng Vinaphone dựa trên công cụ tối ưu ACTIX
.
Hà Nội ngày 8 tháng 11 năm 2012
Sinh viên thực hiện :

Nguyễn Thị Ngọc Tú
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG DI ĐỘNG WCDMA
1.2 Mô hình cấu trúc mạng WCMDA
Hệ thống WCDMA được xây dựng trên cơ sở mạng GPRS. Về mặt chức năng có
thể chia cấu trúc mạng WCDMA ra làm hai phần : mạng lõi (CN) và mạng truy cập vô
tuyến (UTRAN), trong đó mạng lõi là sự nâng cấp phần cứng hoặc mua thêm license từ
mạng GPRS, còn mạng truy cập vô tuyến là phần nâng cấp của WCDMA. Ngoài ra để
hoàn thiện hệ thống, trong WCDMA còn có thiết bị đầu cuối người sử dụng (UE) thực
hiện giao diện người sử dụng với hệ thống.
Từ quan điểm chuẩn hóa, cả UE và UTRAN đều bao gồm những giao thức mới
được thiết kế dựa trên công nghệ vô tuyến WCDMA, trái lại mạng lõi được định nghĩa
hoàn toàn dựa trên GSM. Điều này cho phép hệ thống WCDMA phát triển mang tính
toàn cầu trên cơ sở công nghệ GSM.
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
11
Đề tài tốt nghiệp
Hình 1.1 Mô hình cấu trúc hệ thống WCDMA.
Các mạng ngoài:
− Mạng CS: Mạng đảm bảo các kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch kênh. Ví dụ:
Mạng ISDN, PSTN.
− Mạng PS: Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói. Ví dụ: mạng Internet.
1.3 Cấu trúc và chức năng mạng truy cập vô tuyến UTRAN
Nhiệm vụ chính của UTRAN là tạo và duy trì các kênh mang truy cập vô tuyến
(RAB) để thực hiện thông tin giữa thiết bị di động (UE) với mạng lõi (CN). UTRAN nằm
giữa hai giao diện mở Uu và Iu. Nhiệm vụ của UTRAN là phối hợp với mạng lõi thực
hiện các dịch vụ mạng qua các giao diện này.
UTRAN bao gồm nhiều phân hệ mạng vô tuyến (RNS). Mỗi RNS bao gồm một số
trạm gốc (Node B), giao diện Uu và một bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC). RNC kết
nối với Node B bằng giao diện Iu
b

. Các RNS giao tiếp với nhau sử dụng giao diện mở Iu
r
mang cả thông tin báo hiệu và lưu lượng.
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
12
Đề tài tốt nghiệp
Hình 1.2 Cấu trúc UTRAN
Các đặc tính của UTRAN là cơ sở để thiết kế cấu trúc UTRAN, các chức năng và
giao thức. UTRAN có các đặc tính chính sau:
− Hỗ trợ các chức năng truy cập vô tuyến, đặc biệt là chuyển giao mềm và các thuật
toán quản lý tài nguyên đặc thù của WCDMA.
− Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh và chuyển
mạch gói để kết nối từ UTRAN đến cả hai vùng PS và CS của mạng lõi.
− Đảm bảo tính chung nhất với GSM.
1.3.1 Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC
RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển các tài nguyên vô tuyến của
UTRAN. Nó kết nối với CN (thông thường với một MSC và một SGSN) qua giao diện
vô tuyến Iu. RNC điều khiển Node B chịu trách nhiệm điều khiển tải và tránh tắc nghẽn
cho các cell thuộc vùng phục vụ của RNC.
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
13
Đề tài tốt nghiệp
Các chức năng chính của RNC là điều khiển tài nguyên vô tuyến, cấp phát kênh,
thiết lập điều khiển công suất, điều khiển chuyển giao, phân tập vĩ mô, mật mã hóa, báo
hiệu quảng bá, điều khiển công suất vòng hở, điều chế và giải điều chế.
Khi một kết nối MS-UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC thì các RNC
này sẽ có hai vai trò logic riêng biệt:
− RNC phục vụ (SRNC): thực hiện xử lý số liệu truyền từ lớp kết nối số liệu tới các
tài nguyên vô tuyến. SRNC cũng là CRNC của một Node B nào đó được MS sử dụng để
kết nối với UTRAN.

− RNC phụ trợ (DRNC): là một RNC bất kỳ khác với SRNC để điều khiển các cell
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 số liệu trong lớp kết nối số liệu mà chỉ định tuyến số
liệu giữa các giao diện Iu
b
và Iu
r
. Một UE có thể không có hoặc có một hay nhiều DRNC.
1.3.2 Thiết bị người sử dụng UE
Thiết bị người sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng với hệ thống.
UE gồm hai phần :
− Thiết bị di động (ME) : Là đầu cuối vô tuyến được sử dụng cho thông tin vô tuyến
trên giao diện Uu.
− Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM) : Là một thẻ thông minh chứa thông
tin nhận dạng của thuê bao, nó thực hiện các thuật toán nhận thực, lưu giữ các
khóa nhận thực và một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối.
1.4 Thành phần và chức năng mạng lõi (CN)
Các phần tử chính của mạng lõi như sau:
− Bộ ghi định vị thường trú (HLR): Là thanh ghi định vị thường trú lưu giữ thông tin
chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng. Các thông tin này bao gồm: Thông tin về các
dịch vụ được phép, các vùng không được chuyển mạng và các thông tin về dịch vụ bổ
sung như: trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi.
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
14
Đề tài tốt nghiệp
− Chuyển mạch dịch vụ di động/ bộ ghi định vị tạm trú (MSC/VLR): Là tổng đài
dịch vụ di động (MSC) và bộ ghi định vị tạm trú (VLR) để cung cấp các dịch vụ chuyển
mạch kênh cho UE tại vị trí của nó. MSC có chức năng sử dụng các giao dịch chuyển
mạch kênh. VLR có chức năng lưu giữ bản sao về lý lịch người sử dụng cũng như vị trí
chính xác của UE trong hệ thống đang phục vụ.

− Tổng đài chuyển mạch di động cổng (GMSC): Trung tâm chuyển mạch các dịch
vụ di động cổng kết nối với mạng ngoài.
− Nút hỗ trợ dịch vụ vô tuyến gói chung (GSGSN): Node hỗ trợ GPRS (dịch vụ vô
tuyến gói chung) đang phục vụ, có chức năng như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho
các dịch vụ chuyển mạch gói (PS).
− Nút hỗ trợ GPRS cổng (GGSN): GPRSN có chức năng như GMSC nhưng chỉ
phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói.
Để kết nối MSC với mạng ngoài cần có thêm phần tử làm chức năng liên kết mạng
(IWF). Ngoài mạng lõi còn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết cho các mạng di động như:
HLR, AuC và EIR.
1.5 Các giao diện vô tuyến
Cấu trúc UMTS không định nghĩa chi tiết chức năng bên trong của phần tử mạng
mà chỉ định nghĩa giao diện giữa các phần tử logic. Cấu trúc giao diện được xây dựng
trên nguyên tắc là các lớp và các phần cao độc lập lôgic với nhau, điều này cho phép thay
đổi một phần cấu trúc giao thức trong khi vẫn giữ nguyên các phần còn lại.
− Giao diện Cu: Là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME. Giao diện này tuân
theo một khuôn dạng chuẩn cho các thẻ thông minh.
− Giao diện Uu: Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệ
thống và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS.
− Giao diện Iu: Giao diện này nối UTRAN với CN. Iu là một giao diện mở để chia
hệ thống thành hai phần đặc thù UTRAN và CN chịu trách nhiệm chuyển mạch, định
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
15
Đề tài tốt nghiệp
tuyến và điều khiển dịch vụ. Iu có hai trường hợp khác nhau: Iu CS (Iu chuyển mạch
kênh) để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch kênh; Iu PS (Iu chuyển mạch gói) để kết
nối UTRAN với CN chuyển mạch gói.
− Giao diện Iu
r
: Iu

r
là giao diện vô tuyến giữa các bộ điều khiển mạng vô tuyến. Lúc
đầu giao diện này được thiết kế để hỗ trợ chuyển giao mềm giữa các RNC, trong quá
trình phát triển tiêu chuẩn nhiều tính năng đã được bổ sung và đến nay giao diện Iu
r
phải
đảm bảo bốn chức năng sau: hỗ trợ tính di động cơ sở giữa các RNC, hỗ trợ kênh lưu
lượng riêng, kênh lưu lượng chung, hỗ trợ quản lý tài nguyên vô tuyến toàn cầu.
− Giao diện Iu
b
: Giao thức Iu
b
định nghĩa cấu trúc khung và các thủ tục điều khiển
trong băng cho từng kiểu kênh truyền tải. Các chức năng chính của Iu
b
: chức năng thiết
lập, bổ sung, giải phóng và tái thiết lập một kết nối vô tuyến đầu tiên của một UE và chọn
điểm kết cuối lưu lượng; khởi tạo và báo cáo đặc thù cell, node B, kết nối vô tuyến; xử lý
các kênh riêng và kênh chung; xử lý kết hợp chuyển giao; quản lý sự cố kết nối vô tuyến.
Hình 1.3 Mô hình giao thức tổng quát cho các giao diện mặt đất UTRAN
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
16
Đề tài tốt nghiệp
1.6 Các loại lưu lượng và dịch vụ được 3G WCDMA hỗ trợ
Do hệ thống thông tin di động 3G cho phép truyền dẫn nhanh hơn, nên truy nhập
Internet và lưu lượng thông tin số liệu khác sẽ phát triển nhanh. Ngoài ra hệ thống 3G
cũng được sử dụng cho các dịch vụ âm thanh. Nói chung TTDĐ 3G hỗ trợ các dịch vụ
tryền thông đa phương tiện. Vì thế mỗi kiểu lưu lượng cần đảm bảo một mức QoS nhất
định tuỳ theo ứng dụng của dịch vụ. QoS ở WCDMA được phân loại như sau:
− Loại hội thoại: Thông tin tương tác yêu cầu trễ nhỏ (ví dụ: thoại).

− Loại luồng: Thông tin một chiều đòi hỏi dịch vụ luồng với trễ nhỏ (ví dụ: phân
phối truyền hình thời gian thực Video Streaming).
− Loại tương tác: Đòi hỏi trả lời trong một thời gian nhất định và tỷ lệ lỗi thấp (như
trình duyệt Web, truy nhập server).
− Loại nền: Đòi hỏi các dịch vụ nỗ lực nhất được thực hiện trên nền cơ sở ( email,
tải file ).
Ngoài việc phân nhóm theo độ trễ, hoạt động của hệ thống WCDMA còn phân
chia theo tốc độ bit cho từng môi trường hoạt động. Theo đó hệ thống được chia thành
bốn vùng với các tốc độ bit R
b
phục vụ như sau:
• Vùng 1: trong nhà, ô siêu nhỏ pico, R
b
≤ 2Mbps
• Vùng 2: thành phố, ô nhỏ micro, R
b
≤ 384 kbps
• Vùng 3: ngoại ô, ô lớn macro, R
b
≤ 144 kbps
• Vùng 4: Toàn cầu, R
b
= 12,2 kbps
Bảng 1.1: Bảng phân loại các dịch vụ ở hệ thống 3G WCDMA
Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết
Dịch vụ
di động
Dịch vụ di động Di động đầu cuối/di động cá nhân/di động dịch
vụ
Dịch vụ thông tin

định vị
- Theo dõi di động/ theo dõi di động thông minh
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
17
Đề tài tốt nghiệp
Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết
Dịch vụ âm thanh - Dịch vụ âm thanh chất lượng cao (16-64 kbps)
- Dịch vụ truyền thanh AM (32-64 kbps)
- Dịch vụ truyền thanh FM (64-384 kbps)
Dịch vụ
viễn
thông
Dịch vụ số liệu - Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình (64-144 kbps)
- Dịch vụ số liệu tốc độ tương đối cao (144 kbps-
2Mbps)
- Dịch vụ số liệu tốc độ cao (≥ 2Mbps)
Dịch vụ đa
phương tiện
- Dịch vụ Video (384 kbps)
- Dịch vụ hình chuyển động (384kbps- 2 Mbps)
- Dịch vụ hình chuyển động thời gian thực
(≥ 2 Mbps)
Dịch vụ
Internet
Dịch vụ Internet
đơn giản
Dịch vụ truy nhập Web (384 kbps-2Mbps)
Dịch vụ Internet
thời gian thực
Dịch vụ Internet (384 kbps-2Mbps)

Dịch vụ internet
đa phương tiện
Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian thực
(≥ 2Mbps)
1.7 Cấu trúc phân kênh trong WCDMA
Cũng như trong các hệ thống thông tin di động thế hệ hai, các kênh thông tin trong
WCDMA được chia ra làm hai loại tuỳ thuộc vào quan điểm nhìn nhận. Theo quan điểm
truyền dẫn ta sẽ có các kênh vật lý còn theo quan điểm thông tin ta sẽ có các kênh truyền
tải.
Lớp vật lý ảnh hưởng lớn đến sự phức tạp của thiết bị về mặt đảm bảo khả năng
xử lý băng tần cơ sở cần thiết ở trạm gốc và trạm đầu cuối. Trên quan điểm các hệ thống
thông tin di động thế hệ ba là các hệ thống băng rộng, vì vậy không thể thiết kế lớp vật lý
chỉ cho một dịch vụ thoại duy nhất mà cần đảm bảo tính linh hoạt cho các dịch vụ tương
lai.
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
18
Đề tài tốt nghiệp
1.7.1 Kênh vật lý
1.7.1.1 Kênh vật lý riêng đường lên
Kênh vật lý đường lên gồm một hay nhiều kênh số liệu vật lý riêng (DPDCH) và
một kênh điều khiển vật lý riêng (DPCCH).
• Kênh điều khiển vật lý (DPCCH): Kênh điều khiển vật lý đường lên được sử
dụng để mang thông tin điều khiển lớp vật lý. Thông tin này gồm : các bit hoa tiêu để hỗ
trợ đánh giá kênh cho tách sóng nhất quán, các lệnh điều khiển công suất (TCP), thông
tin hồi tiếp (FBI) và một chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải (TFCI).
Thông số k xác định số bit trên khe của DPDCH/DPCCH đường lên. Mỗi khung
có độ dài 10ms được chia thành 15 khe, mỗi khe dài T
slot
= 2560 chip ứng với 666μs,
tương ứng với một chu kỳ điều khiển công suất. Như vậy độ rộng khe gần bằng với độ

rộng khe ở GSM (577μs). Các bit FBI được sử dụng khi sử dụng phân tập phát vòng kín
ở đường xuống. Có tất cả 6 cấu trúc khe cho DPCCH đường lên. Có các tuỳ chọn sau : 0,
1 hay hai bit cho FBI và có hoặc không các bit TFCI. Các bit dẫn hướng và TPC luôn
luôn có mặt, số bit của chúng được thay đổi để luôn sử dụng hết khe DPCCH.
• Kênh số liệu vật lý riêng (DPDCH): Kênh truyền số liệu cho người sử dụng, tốc
độ số liệu của DPDCH có thể thay đổi theo khung. Thông thường đối với các dịch vụ số
liệu thay đổi, tốc độ số liệu của kênh DPDCH được thông báo trên kênh DPCCH.
DPCCH được phát liên tục và thông tin về tốc độ trường được phát bằng với chỉ thị kết
hợp khuôn dạng truyền tải (TFCI), là thông tin DPCCH về tốc độ số liệu ở khung
DPDCH hiện hành. Nếu giải mã TCFI không đúng thì toàn bộ khung số liệu bị mất. Tuy
nhiên độ tin cậy của TCFI cao hơn số liệu nên ít khi xảy ra mất TCFI.
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
19
Đề tài tốt nghiệp
Hình 1.4 Cấu trúc khung vô tuyến của DPDCH/DPCCH đường lên.
1.7.1.2 Kênh vật lý chung đường lên
• Kênh truy cập ngẫu nhiên (PRACH): Kênh truy cập ngẫu nhiên vật lý
(PRACH) được sử dụng để mang RACH.
− Phát RACH : Phát truy nhập ngẫu nhiên dựa vào phương pháp ALOHA theo phân
khe với chỉ thị bắt nhanh. Cứ hai khung thì có 15 khe truy nhập và khoảng cách giữa
chúng là là 5120 chip. Các lớp cao cung cấp thông tin về khe truy nhập sử dụng ở hiện
thời.
• Kênh gói chung (PCPCH): Kênh gói chung vật lý được sử dụng để mang CPCH.
PCPCH thực chất là sự mở rộng của RACH. Sự khác nhau cơ bản so với RACH là kênh
này có thể dành trước nhiều khung và có sử dụng điều khiển công suất.
− Phát CPCH : Phát CPCH dựa trên nguyên tắc phân biệt xung đột DSMA (DSMA
– CD) với chỉ thị bắt nhanh. Phát truy nhập ngẫu nhiên CPCH gồm một hay nhiều tiền tố
truy nhập (AP) dài 4096 chip, một tiền tố phát hiện tranh chấp (CDP) dài 4096 chip, một
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
Hoa tiêu TFCI FBI TCP

N
pilot
bit N
TFCI
bit N
FBI
bit N
TPC
bit
Số liệu N
data
bit
T
khe
= 2560 chip, 10.2
k
bit (k = 0…6)
Khe #0 Khe #1 Khe #14Khe #i
Một khung vô tuyến : T
f
= 10ms
DPDCH
DPCCH
20
Đề tài tốt nghiệp
tiền tố điều khiển công suất (PCP) dài từ 0 đến 8 khe và một bản tin có độ dài khả biến
Nx
− Phần tiền tố truy nhập CPCH : Phần tiền tố truy nhập ngẫu nhiên CPCH tương tự
như của RACH. Số chuỗi được sử dụng ở đây có thể nhỏ hơn số chuỗi được sử dụng ở
tiền tố RACH.

− Phần tiền tố phát hiện tranh chấp : Phần này giống như phần tiền tố RACH.
− Phần tiền tố điều khiển công suất : Là các tiền tố điều khiển công suất có độ dài
lấy giá trị từ 0 đến 8 khe được thiết lập bởi các bit cao.
− Phần bản tin CPCH : Gồm các khung bản tin 10ms, số khung bản tin này do lớp
cao hơn quy định. Mỗi khung 10ms được chia ra 15 khe dài 2560 chip, mỗi khe
gồm hai phần : phần số liệu mang thông tin các lớp cao và phần điều khiển mang
thông tin các lớp thấp. Phần số liệu và phần điều khiển được phát đồng thời.
Hình 1.5 Số thứ tự khe truy nhập RACH và khoảng cách giữa chúng
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
Kênh truy nhập #0
#0 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14
#0
Khung vô tuyến 10ms Khung vô tuyến 10ms
5120 chip
Phát truy cập ngẫu nhiên
Kênh truy nhập #1
Kênh truy nhập #7
Kênh truy nhập #8
Kênh truy nhập #14
Phát truy cập ngẫu nhiên
Phát truy cập ngẫu nhiên
Phát truy cập ngẫu nhiên
21
Đề tài tốt nghiệp
Hình 1.6 Cấu trúc phát đa truy nhập ngẫu nhiên CPCH.
1.7.1.3 Kênh vật lý riêng đường xuống
Kênh riêng đường xuống được tạo bởi lớp hai và các lớp trên. Một khung kênh
riêng đường xuống dài 10ms được chia ra làm 15 khe, mỗi khe dài 2560 chip tương ứng
với một chu kỳ điều khiển công suất. Cấu trúc khung của kênh riêng đường xuống được
thể hiện ở hình sau :

Hình 1.7 Cấu trúc khung DPCH đường xuống
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
Phần bản tin
0 hay 8 khe N.10ms
Tiền tố truy nhập
Tiền tố phân giải va chạm
DPCCH
DPDCH
22
Đề tài tốt nghiệp
1.7.1.4 Kênh vật lý chung đường xuống
• Kênh hoa tiêu chung (CPICH): Kênh hoa tiêu chung là kênh vật lý đường xuống
có tốc độ cố định để mang chuỗi bit/ký hiệu đã được định nghĩa trước.
Có hai kiểu kênh hoa tiêu chung là kênh hoa tiêu chung sơ cấp và kênh hoa tiêu
chung thứ cấp, phân biệt về lĩnh vực sử dụng và các hạn chế đối với tính năng vật lý của
chúng.
− Kênh hoa tiêu chung sơ cấp : Được ngẫu nhiên hóa bởi mã xáo trộn sơ cấp và luôn
được sử dụng cùng một mã định kênh. Mỗi ô có một kênh và chúng được phát
quảng bá trên toàn bộ ô.
− Kênh hoa tiêu chung thứ cấp : Mã xáo trộn có thể là sơ cấp hoặc thứ cấp và sử
dụng mã định kênh tuỳ ý. Một ô có thể không có hoặc có nhiều kênh. Chúng chỉ
được phát trong một phần ô.
• Kênh vật lý dùng chung đường xuống (PDSCH): Kênh vật lý dùng chung
đường xuống (PDSCH) được sử dụng để mang kênh dùng chung đường xuống. PDSCH
luôn được dùng chung với nhiều kênh khác trên cơ sở ghép kênh theo mã.
• Kênh chỉ thị bắt (AICH): Kênh chỉ thị bắt được sử dụng để mang thông tin chỉ
thị bắt. Chỉ thị bắt AI
s
tương ứng với một chữ ký s trên kênh PRACH hoặc PCPCH.
AICH gồm một chuỗi lặp của 15 khe truy nhập liên tiếp (AS = Access Slot), mỗi khe dài

40 bit. Mỗi khe gồm hai phần : phần chỉ thị bắt (AI) gồm 32 giá trị thực a
0
,a
1
, ,a
31
và một
phần không sử dụng gồm 8 giá trị thực a
32
,a
33
, a
39
.
• Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH): Kênh chỉ thị tìm gọi là kênh vật lý có tốc độ cố
định được sử dụng để mang các chỉ thị tìm gọi (PI). Một khung PICH dài 10ms chứa 300
bit, trong đó 288 bit được sử dụng để mang thông tin, 12 bit còn lại không được định
nghĩa.
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
23
Đề tài tốt nghiệp
1.7.2 Kênh truyền tải
1.7.2.1 Kênh truyền tải riêng
Kênh truyền tải riêng duy nhất là kênh DCH được sử dụng để mang thông tin từ
các lớp trên lớp vật lý riêng cho người sử dụng. Thông tin bao gồm số liệu cho dịch vụ
hiện thời và các thông tin điều khiển lớp cao. Kênh truyền tải riêng có các tính năng đặc
trưng sau :
− Điều khiển công suất nhanh theo từng khung.
− Thay đổi tốc độ số liệu theo từng khung và khả năng phát đến một phần ô hay một
đoạn ô bằng cách thay đổi hướng anten của hệ thống anten thích ứng.

− Hỗ trợ chuyển giao mềm.
1.7.2.2 Kênh truyền tải chung
Có sáu kiểu kênh truyền tải chung trong UTRA. Các kênh truyền tải chung không
có chuyển giao mềm, tuy vậy một số kênh có điều khiển công suất. So với hệ thống thông
tin di động 2G, các kênh này có một số điểm khác như truyền dẫn gói ở các kênh chung,
dùng chung một kênh đường xuống để phát số liệu gói,
• Kênh quảng bá (BCH): Kênh quảng bá BCH là một kênh truyền tải được sử
dụng để phát các thông tin đặc thù UTRA trong một ô.
• Kênh truy nhập đường xuống (FACH): Kênh FACH là một kênh truyền tải
đường xuống mang thông tin điều khiển đến các UE nằm trong một ô cho trước. Kênh
FACH cũng có thể truyền các gói số liệu. Khi có nhiều kênh FACH, các kênh bổ sung có
thể có tốc độ bit cao hơn. FACH không sử dụng điều khiển công suất nhanh và các thông
tin được phát phải chứa thông tin nhận dạng trong băng.
• Kênh tìm gọi (PCH): Kênh PCH là một kênh truyền tải đường xuống mang số
liệu liên quan đến thủ tục tìm gọi.
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
24
Đề tài tốt nghiệp
• Kênh truy cập ngẫu nhiên (RACH): Kênh RACH là kênh truyền tải đường lên
được sử dụng để mang thông tin điều khiển từ UE. Kênh này cũng có thể sử dụng để phát
đi các cụm nhỏ số liệu gói từ UE. Để hoạt động đúng, hệ thống phải thu được kênh truy
cập ngẫu nhiên từ toàn bộ vùng phủ của ô.
• Kênh gói chung đường lên (CPCH): Kênh CPCH là một mở rộng của kênh
RACH để mang số liệu của người sử dụng được phát theo gói trên đường lên. Kênh
CPCH cùng với kênh FACH ở đường xuống tạo nên cặp kênh để truyền số liệu.
• Kênh đường xuống dùng chung (DSCH): Kênh DSCH là kênh truyền tải để
mang thông tin của người sử dụng, ngoài ra DSCH cũng có thể mang thông tin điều
khiển. DSCH hỗ trợ điều khiển công suất nhanh và có thể được dùng chung cho nhiều
người sử dụng.
1.7.3 Sắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý

Trong quá trình truyền dẫn thông tin, các kênh truyền tải được đặt lên các kênh vật
lý thể hiện ở sơ đồ như hình 1.8.Kênh riêng (DCH) được sắp xếp lên hai kênh vật lý.
Kênh số liệu vật lý riêng mang thông tin các lớp cao, còn kênh điều khiển vật lý riêng
mang thông tin của lớp vật lý cần thiết.
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Tú– Lớp : D08VT2
25