55588107-UMTS-Services

Các ứng dụng và dịch vụ UMTS
(Jouni Salonen, Antti Toskala và Hari Holma)
2.1 Giới thiệu:
Các đặc tính mới nổi tiếng nhất của UMTS đó là tỷ lệ bit người sử dụng cao hơn: trên các
kết nối chuyển mạch kênh tỷ lệ này có thể đạt tới 384 kbps, và trên các kết nối chuyển
mạch gói tỷ lệ này có thể đạt tới 2 Mbps. Tỷ lệ bit cao hơn sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho
việc phát triển một số dịch vụ mới, chẳng hạn như điện thoại video và việc download dữ
liệu một cách nhanh chóng. Nếu nó trở thành một ứng dụng sát nhân thì nó có thể truy
cấp nhanh chóng và lọc ra các thông tin phù hợp về vị trí của người dùng: xem hình 2.1.
Thường thì các thông tin yêu cầu là trên Internet, mà các cuộc gọi cho việc điều khiển
hiệu quả của lưu lượng TCP / UDP / IP trong mạng UMTS. Vào thời điểm bắt đầu của kỷ
nguyên UMTS, hầu như tất cả lưu lượng truy cập sẽ là thoại, nhưng sau đó việc chia sẻ
các dữ liệu sẽ tăng lên. Tuy nhiên, thật khó có thể dự đoán tiến độ phát triển mà ở đó việc
chia sẻ dữ liệu sẽ bắt đầu thống trị và chiếm ưu thế trên toàn bộ thể tích lưu lượng. Tại
cùng thời điểm chuyển đổi từ thoại sang dữ liệu xảy ra, lưu lượng sẽ di chuyển từ các kết
nối chuyển mạch kênh sang các kết nối chuyển mạch gói. Khi thời điểm bắt đầu của các
dịch vụ UMTS, không phải tất cả các chức năng QoS sẽ được thực hiện, và do đó đối với
các ứng dụng nhạy cảm với trễ như là các ứng dụng thoại và điện thoại video sẽ được
mang trên các vật mang chuyển mạch kênh. Sau đó, nó sẽ có thể hỗ trợ các dịch vụ nhạy
cảm với trễ như dữ liệu gói với các chức năng QoS.
So với mạng GSM và các mạng di động hiện có khác, UMTS cung cấp một tính năng
mới và quan trọng, cụ thể là nó cho phép thông qua các thuộc tính của một vật mang vô
tuyến.
Các thuộc tính xác định các đặc tính của việc truyền có thể bao gồm thông lượng, trễ
truyền dẫn và tỷ lệ lỗi dữ liệu. Để có một hệ thống thành công, UMTS có hỗ trợ một loạt
các ứng dụng yêu cầu có chất lượng dịch vụ (QoS) khác nhau. Hiện nay, không thể dự
đoán được bản chất và cách sử dụng của rất nhiều các ứng dụng này. Do đó không thể
cũng như là không thể cảm nhận được để tối ưu hóa UMTS chỉ với một tập các ứng dụng.
Vật mang UMTS phải có bản chất chung chung, cho phép hỗ trợ tốt cho các ứng dụng
hiện có và để tạo thuận lợi cho sự phát triển của ứng dụng mới. Vì hầu hết các ứng dụng
viễn thông hiện nay là Internet hoặc ứng dụng N-ISDN, nên các ứng dụng và dịch vụ này

ra lệnh chủ yếu là các thủ tục điều khiến vật mang
Hình 2.1
2.2 Dịch vụ vật mang UMTS:
UTMS cho phép một người sử dụng hoặc một ứng dụng có thể dàn xếp các thuộc tính
của vật mang một cách phù hợp nhất cho việc mang thông tin. Nó cũng có thể thay đối
các thuộc tính của vật mang thông qua một thủ tục dàn xếp lại vật mang trong quá trình
của một kết nối active. Việc dàn xếp vật mang được khởi tạo bởi một ứng dụng, trong khi
việc dàn xếp lại vật mang có thể được khởi tạo bởi các ứng dụng hoặc mạng (trong
trường hợp chuyển vùng). Một dàn xếp được khởi tạo thông qua ứng dụng về cơ bản là
tương tự với một sự dàn xếp xảy ra trong pha thiết lập vật mang: ứng dụng yêu cầu một
vật mang phụ thuộc vào nhu cầu của nó, và mạng sẽ kiểm tra các tài nguyên có thể sử
dụng và sự thuê bao của người sử dụng và sau đó sẽ respond. Người sử dụng có thể chấp
nhận hoặc từ chối đề nghị đó. Các thuộc tính của vật mang ảnh hưởng trực tiếp tới giá
của dịch vụ
Lớp vật mang, các tham số của vật mang và các giá trị tham số liên quan trực tiếp tới một
ứng dụng cũng như tới các mạng nằm giữa bên gửi và bên nhận. Tập các tham số nên
được lựa chọn để cho các thủ tục dàn xếp và dàn xếp lại là đơn giản và đơn trị. Ngoài ra,
các tham số này nên cho phép việc điều khiển và kiểm soát một cách dễ dàng. Các định
dạng và ngữ nghĩa sẽ đưa vào tài khoản các giao thức giành riêng hiện có như RSVP và
những giao thức đã sử dụng trong GPRS. Ngoài ra, nội dung QoS cũng nên linh hoạt và
có nhiều khả năng lựa chọn đủ để cho phép việc dàn xếp trong tương lai với các ứng
dụng mới
Kiến trúc phân lớp của một dịch vụ vật mang UMTS được minh họa như trong hình 2.2,
mỗi dịch vụ vật mang trên một lớp cụ thể đề ra các dịch vụ riêng lẻ của nó sử dụng những
cái đã cung cấp bởi các lớp phía trên. Như bạn có thể nhìn thấy từ hình, các dịch vụ dàn
xếp vật mang thực hiện một quy tắc chính trong các cung cấp dịch vụ end-to-end
2.3 Các loại QoS của UMTS:
Nhìn chung, các ứng dụng và dịch vụ có thể được phân chia thánh các nhóm khác nhau,
phụ thuộc vào việc chúng được xem xét như thế nào. Giống như các giao thức chuyển
mạch gói mowiss, UMTS cố gắng hoàn thành các yêu cầu QoS từ các ứng dung hoặc

người sử dụng. Trong UMTS, 4 loại lưu lượng có thể được xác định như sau:
• Lưu lượng thuộc về đàm thoại
• Lưu lượng thuộc về các ứng dụng streaming
• Lưu lượng thuộc về các ứng dụng tương tác
• Lưu lượng thuộc về các loại nền
Yếu tố chính để phân biệt giữa các lớp này đó là sự nhạy cảm với trễ của các lưu lượng
này như thế nào: loại lưu lượng thuộc về đàm thoại rất nhạy cảm với nhiễu trong khi lưu
lượng thuộc về các loại nền lại ít nhạy cảm với nhiễu. Các lớp QoS của UMTS được
tổng hợp trong bảng 2.1.
Các lớp hội thoại và streaming phổ biến được truyền như các kết nối thời gian thực trên
giao diện không khí WCDMA (Đưa ra năm 99), trong khi các lớp tương tác và nền được
truyền như là các gói dữ liệu phi thời gian thực sử dụng việc sắp xếp lịch trình gói tin.
Việc sắp xếp lịch trình gói tin được miêu tả chi tiết trong chương 10.
2.3.1 Đàm thoại:
Ứng dụng nối tiếng nhất của đàm thoại phải kể đến đó là dịch vụ thoại trên vật mang
chuyển mạch kênh. Với Internet và đa phương tiện, một số các ứng dụng mới sẽ yêu cầu
loại này, ví dụ như ứng dụng VoIP và thoại video. Việc đàm thoại trong thời gian thực
luôn luôn được thực hiện giữa các peer (hoặc các group) của những người dùng đầu cuối.
Đây là loại duy nhất trong 4 loại mà các đặc tính cần bị áp đặt bởi nhận thức của con
người.
Trong thực tế, các cuộc đàm thoại thời gian thực được đặc trưng bởi: trễ đầu cuối end-to-
end thấp và lưu lượng là đối xứng hoặc gần đối xứng. Trễ đầu cuối end-to-end tối đa
được cho bởi sự nhận thức của con người về các cuộc đàm thoại video và âm thanh: quá
trình đánh giá chủ quan đã chỉ ra rằng trễ đầu cuối end-to-end phải nhỏ hơn 400 ms. Do
đó khoảng giới hạn về mức độ trễ có thể chấp nhận được cần phải được quy định chính
xác bởi nếu như độ lớn của trễ đầu cuối đủ thấp có thể dẫn đến chất lượng không thể chấp
nhận.
2.3.1.1 Dịch vụ thoại AMR:

Các bộ codec thoại trong UMTS sẽ sử dụng kỹ thuật AMR (Adaptive Multi-rate). Các bộ

coder đa tốc độ là một bộ codec thoại tích hợp đơn với tám nguồn tốc độ: 12,2 (GSM-
EFR), 10,2, 7,95, 7,40 (IS-641), 6,70 (PDC-EFR), 5,90, 5,15 và 4,75 kbps. Các tốc độ bit
AMR có thể được điều khiển bởi các mạng truy cập vô tuyến. Để tạo thuận lợi cho khả
năng tương tác với mạng di động hiện tại, một số các phương thức cũng giống như trong
mạng di động hiện tại. Bộ codec thoại AMR 12,2 kbps bằng với bộ codec GSM EFR, 7,4
kbps bằng bộ codec thoại US-TDMA, và 6,7 kbps bằng với bộ codec PDC của Nhật Bản.
Bộ coder thoại AMR có khả năng chuyển đổi tốc độ bit của nó sau mỗi 20 ms của frame
thoại trên lệnh. Với phương thức AMR, chế độ báo hiệu trong băng chuyển mạch được
sử dụng.
Các bộ coder AMR hoạt động trên các frame thoại có độ dài 20 ms, tương ứng với 160
mẫu ở tần số lấy mẫu 8000 mẫu / giây. Sơ đồ mã hóa cho các phương thức mã hóa đa tốc
độ được gọi ACELP (Algebraic Code Excited Linear Prediction Coder).
Bộ coder ACELP đa tốc độ được gọi là MR-ACELP. Với mỗi 160 mẫu thoại, tín hiệu
thoại được phân tích để trích xuất ra các thông số của mô hình CELP (các hệ số bộ lọc
LP, hệ số khuếch đại và các chỉ số của bảng mã cố định và thay đổi). Các bit tham số
thoại đã nhận bởi các bộ mã thoại được sắp xếp lại phụ thuộc vào mức độ quan trọng chủ
quan của chúng trước khi chúng được gửi vào mạng. Các bit đã sắp xếp lại được tiếp tục
sắp xếp dựa trên nhạy cảm với lỗi của chúng và được chia thành ba lớp quan trọng: A, B
và C. Loại A là nhạy cảm nhất, và các mã hóa kênh mạnh nhất được sử dụng cho các bit
lớp A trong giao diện không khí.
Trong một cuộc đàm thoại điện thoại bình thường, trung bình, mỗi hướng truyền dẫn sẽ
chiếm khoảng 50% khoảng thời gian. AMR có ba chức năng cơ bản để sử dụng hiệu quả
hoạt động không liên tục:
• VAD (Voice Activity Detector – Bộ phát hiện hoạt động thoại) ở phía TX.
• Đánh giá các tạp âm nền ở phía TX, để truyền các thông số đặc trưng cho phía RX.
• Việc truyền của các thông tin nhiễu tiện nghi tới phía RX đạt được bằng phương pháp
khung SID (Silence Descriptor), được gửi trong các khoảng thời gian định kỳ.
• Sự hình thành của nhiễu tiện nghi ở bên RX trong các chu kỳ thời gian khi không có các
khung thoại được nhận.
DTX có một số tác động tích cực rõ ràng: Thời gian sống của các thiết bị đầu cuối sử

dụng pin sẽ được kéo dài hơn hoặc một pin nhỏ hơn có thể được sử dụng trong một thời
gian hoạt động nhất định. Từ các điểm mạng, tốc độ bit trung bình được giảm, dẫn đến
mức độ giao thoa thấp hơn và do đó tăng công suất.
Các đặc điểm kỹ thuật của AMR cũng có khả năng che giấu lỗi. Mục đích của việc thay
thế khung là để che giấu một cách hiệu quả các khung thoại AMR bị mất. Mục đích của
việc tắt tiếng đầu ra trong trường hợp của một số khung hình bị mất là để
chỉ ra sự phân hủy của kênh để người sử dụng và để tránh tạo ra các âm thanh có thể gây
phiền nhiễu như là kết quả của thủ tục thay thế khung [2] [3]. Các codec AMR có thể
chịu đựng lời nói về một tỷ lệ sai sót 1% khung (FER) của lớp A bit mà không có bất kỳ
suy giảm chất lượng bài phát biểu. Đối với loại B và C bit một FER cao hơn được cho
phép. Các bit tương ứng với tỷ lệ lỗi (BER) của lớp A bit sẽ được về 10-4
.
Tốc độ bit của các kết nối nói AMR có thể được kiểm soát bởi các truy cập vô tuyến
mạng tùy thuộc vào tải giao diện không khí và chất lượng của các kết nối ngôn luận.
Trong quá trình tải cao, chẳng hạn như trong giờ bận rộn, có thể sử dụng tốc độ bit thấp
hơn AMR cung cấp dung lượng cao hơn trong khi cung cấp chất lượng lời nói hơi thấp
hơn. Ngoài ra, nếu điện thoại di động đang chạy ra khỏi khu vực phủ sóng di động và sử
dụng năng lượng truyền tối đa của nó, một AMR thấp hơn tốc độ bit có thể được sử dụng
để mở rộng vùng phủ sóng di động. Năng lực và phạm vi bảo hiểm của các codec nói
AMR được thảo luận trong Chương 12. Với bài phát biểu AMR codec có thể đạt được
một thỏa hiệp giữa vùng phủ sóng của mạng, năng lực và chất lượng bài phát biểu theo
yêu cầu của nhà điều hành.
Phát hành 5 có nâng cao của công nghệ AMR, các Adaptive Multi-Rate
Băng rộng (AMR-WB) nói codec. Các băng rộng hạn đến từ các tỷ lệ lấy mẫu, mà đã
được tăng từ 8 kHz đến 16 kHz, nên kết quả dẫn đến các mẫu bit 14 với 16.000 mẫu / s tỷ
lệ lấy mẫu. Điều này cho phép bao gồm âm thanh gấp đôi băng thông so với băng thông
bằng giọng nói qua điện thoại cổ điển của 4 kHz. Kết quả cuối cùng là một cải tiến rõ
ràng trong giọng nói và chất lượng âm thanh. Các tốc độ dữ liệu từ 23,85 kbps down16
WCDMA cho UMTS lên 6,6 kbps. Thông tin chi tiết của các-AMR WB có thể được tìm
thấy từ [4]. Trong trường hợp gói chuyển streaming AMR-WB là một phần của Release 4

rồi.
2.3.1.2 Video Telephony
Video điện thoại đã yêu cầu trì hoãn bài phát biểu tương tự như dịch vụ. Do tính chất của
nén video, yêu cầu BER là nghiêm ngặt hơn so với các bài phát biểu. UMTS đã xác định
rằng ITU-T Rec. H.324M nên được sử dụng cho điện thoại video chuyển mạch kết nối và
Session Initiation Protocol (SIP) để hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện IP, bao gồm cả
điện thoại video.
Kiến trúc đa phương tiện cho các kết nối chuyển mạch kênh:
Ban đầu, Rec .H.324 được dành cho đa phương tiện truyền thông qua mạng điện thoại cố
định, tức là PSTN. Đó là quy định rằng các kết nối PSTN, một modem V.34 đồng bộ
được sử dụng. Sau này, khi các mạng không dây phát triển, mở rộng di động được thêm
vào đặc tả kỹ thuật làm cho hệ thống mạnh mẽ hơn chống lại các lỗi truyền. Các bức
tranh tổng thể của hệ thống H.324 được thể hiện trong hình 2.3 [5].
H.324 bao gồm các yếu tố bắt buộc sau đây: H.223 cho ghép kênh và H.245 cho điều
khiển. Các yếu tố đó là tùy chọn, nhưng thường sử dụng là H.263 video codec, codec nói
G.723.1, và V.8bis. Sau đó, MPEG-4 video và AMR đã được thêm vào như là codec tùy
chọn vào hệ thống. giới thiệu định nghĩa trong bảy giai đoạn của một cuộc gọi: thiết lập,
phát biểu chỉ, đào tạo, modem, khởi động, tin nhắn, kết thúc, và thanh toán bù trừ. Cấp 0
của ghép kênh H.223 là chính xác giống như của H.324, do đó cung cấp tính tương thích
ngược với các đầu cuối H.324 cũ hơn. Với thủ tục thương lượng được chuẩn hóa, đầu
cuối có thể thích nghi với các điều khiện liên kết radio bằng cách lựa chọn một mức nhạy
lỗi thích hợp.
V.8bis chứa các thủ tục cho việc nhận dạng và việc lựa chọn các phương pháp chung của
sự hoạt động giữa thiết bị mạch dữ liệu (DCE) và giữa thiết bị đầu cuối dữ liệu (DTE)
qua mạng thoại chuyển mạch chung và các loại thoại điểm –điểm được thuê riêng.
Các đặc điểm cơ bản của V.8bis:
• Nó cho phép các phương pháp giao tiếp mong muốn được lựa chọn bởi hoặc qua
cuộc gọi hoặc qua trạm trả lời.
• Nó cho phép các đầu cuối xác nhận tự động các phương pháp (các ứng dụng) hoạt
động chung.

• Nó có thể lựa chọn tự động giữa đa đầu cuối – những đầu cuối chia sẻ một kênh
điện thoại chung.
• Nó cung cấp chuyển mạch thân thiện người dùng từ điện thoại voice đến phương
pháp giao tiếp dựa trên modem.
Đặc điểm trao đổi các tiềm năng của V.8bis cho phép một danh sách phương pháp giao
tiếp, cũng như các ứng dụng phần mềm, được trao đổi giữa các đầu cuối. Mỗi đầu cuối do
đó có khả năng thiết lập các mode hoạt động mà nó chia sẻ với trạm từ xa. Khả năng trao
đổi giữa các trạm đảm bảo, một là, mode giao tiếp được lựa chọn là có thể hoạt động. Cố
gắng để thiết lập các mode hoạt động không tương thích được tránh, cái mà tăng tốc độ
kết nối mức ứng dụng.
Với thủ tục lựa chọn mode, sự trao đổi khả năng có thể được tực hiện hoặc là thiết lập
cuộc gọi , tự động dưới sự điều khiển hoặc tại trạm cuộc gọi hoặc trạm trả lời, hoặc trong
suốt thời gian của cuộc gọi. Trong trường hợp sau, dựa trên sự hoàn thành của trao đổi
thông tin, liên kết giao tiếp có thể được cấu hình hoặc là trả về mode thoại voice hoặc
ngay lập tức chọn một trong các mode giao tiếp chung.
V.8bis được thiết kế vì các đặc điểm trên, khi một sự trao đổi khả năng được đặt trong
mode điện thoại, và các khả năng được trao đổi bị giới hạn bởi các đặc điểm chuẩn, vấn