tối ưu chỉ số kpi mạng vô tuyến 3g wcdma

-1-
LỜI NÓI ĐẦU
Trong cuộc sống hàng ngày, thông tin liên lạc đóng vai trò rất quan trọng
và không thể thiếu. Nó quyết định nhiều mặt hoạt động xã hội, giúp con người
nắm bắt nhanh chóng các thông tin có giá trị kinh tế, văn hóa, xa hội, khoa học
kỹ thuật một cách rất đa dạng và phong phú.
Ngày nay với những nhu cầu vả về số lượng và chất lượng của khách hàng
sử dụng dịch vụ viễn thông ngày càng cao, đòi hỏi phải có những phương tiện
thông tin hiệu đại nhằm đáp ứng các nhu cầu đa dạng của khách hàng. Thông tin
di động ngày nay đã trở thành một dịch vụ kinh doanh không thể thiếu được của
tất cả cá nhà khai thác viễn thông trên toàn thế giới. Đối với các khách hàng của
viễn thông đặc biệt là các doanh nghiệp thì thông tin di động trở thành phương
tiện liên lạc quen thuộc và không thể thiếu được.
Trong những năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động trong nước đã có
những bước phát triển vượt bâc cả về cơ sở hạ tầng và chất lượng dịch vụ. Với
việc thông tin di động ngày nay đã trở thành dịch vụ bình dân thu hút được rất
nhiều khách hàng đăng kí sử dụng.
Năm 2009 là năm thông tin di dộng thế hệ 3 được chính thức khai thác ở
Việt Nam, cho đến nay sau 5 năm khai thác sau nhiều phiên bản nâng cấp về kỹ
thuật cũng như tốc độ nhu cầu sử dụng các dịch vụ trên nền công nghệ 3G là rất
lớn. Vấn đề đặt ra cho các nhà khai thác là đảm bảo và nâng cao chất lượng dịch
vụ. Chính vì vậy, công tác tối ưu mạng là công tác rất cần thiết và mang ý nghĩa
rất lớn trong vấn đề đảm bảo chất lượng mạng
-2-
Trên cơ sở những kiến thức tích lũy trong những năm học tập chuyên
ngành Kỹ thuật viễn thông tại trường Đại học Giao thông Vận Tải và sau quá
trình thực tập tại phòng Thiết kế tối ưu thuộc trung tâm KVI tổng công ty Viettel
Network cùng với sự hướng dẫn của TS. Trần Hoài Trung em đã tìm hiểu,
nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Tối ưu chỉ số KPI mạng
vô tuyến 3G WCDMA”.
Hà nội, ngày 2 tháng 4 năm 2014

Sinh viên thực hiện
Trần Đình Phúc
-3-
LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo TS. Trần Hoài Trung và
các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật viễn thông đã nhiệt tình giảng dạy, quan tâm
giúp đỡ em trong suốt 4 năm học tập tại trường, đặc biệt là trong quá trình thực
tập và làm đồ án tốt nghiệp cuối khóa.
Em xin cảm ơn chân thành đến anh Phùng Văn Nam – Trưởng phòng
Thiết kế tối ưu, cùng trưởng ban tối ưu 3G anh Đinh Văn Doanh và các cán bộ
phòng Thiết kế tối ưu trung tâm KVI thuộc tổng công ty Viettel Network đã trực
tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
-4-
MỤC LỤC
-5-
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT
ACCH Associated Control Channels Kênh điều khiển liên kết.
AICH Acquisition Indicator channel Kênh chỉ thị bắt
AMPS Advanced Mobile Phone System
Hệ thống điện thoại di động
tiên tiến.
ARQ Automatic Repeat Request Yêu cầu lặp lại tự động.
AS Access Stratum Tầng truy nhập.
BCCH Broadcast Control Channel Kênh quảng bá điều khiển.
BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá.
BER Bit Error Ratio Tỷ số bit lỗi.
BSC Base Station Controler Bộ điều khiển trạm gốc.
BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc.
BTS Base Tranceiver Station Trạm vô tuyến thu phát gốc.
BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân.

CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung.
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập chia theo mã.
C/I Carrier to Interference ratio Tỷ số sóng mang trên nhiễu.
CCCH Common Control Chanel Kênh điều khiển chung.
CCPCH
Common Control Physical
Chanel
Kênh vật lý điều khiển chung.
CPCH Common Packet Chanel. Kênh gói chung.
CPICH Common Pilot Chanel Kênh hoa tiêu chung
CR Chip Rate
Tốc độ chip (tương đương với
tốc độ trải phổ của kênh).
CRNC Controlling RNC RNC điểu khiển
CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh
DCA Dynamic Chanel Allocation Phân bổ kênh động.
DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng.
DPCCH
Dedicated Physical Control
Chanel
Kênh điều khiển vật lý riêng.
DPCH Dedicated Physical Chanel Kênh vật lý riêng.
-6-
DPDCH Dedicated Physical Data Chanel Kênh số liệu vật lý riêng.
DTCH Dedicated Traffic Chanel Kênh lưu lượng riêng.
DTE Data Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối số liệu.
DSCH Downlink Shared Chanel
Kênh dùng chung đường
xuống.
Ec/No

Energy per chip over total
received power spectral density
EDGE
Enhanced Data rate for GSM
Evolution.
Tăng tốc độ truyền dẫn…
ETSI
European Telecommunications
Standards Institute
Viện Tiêu chuẩn viễn thông
châu Âu.
FACCH Fast Associated Control Channel
Kênh điều khiển liên kết
nhanh.
FACH Forward Access Chanel Kênh truy nhập đường xuống.
FAUSCH Fast Uplink Signalling Chanel
Kênh báo hiệu đường lên
nhanh.
FCCCH
Forward Common Control
Chanel
Kênh điều khiển chung đường
xuống.
FCCH Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số.
FDD Frequency Division Duplex
Ghép kênh song công phân
chia theo tần số.
FDMA
Frequence Division Multiple
Access

Đa truy cập phân chia theo tần
số
FDCCH
Forward Dedicated Control
Chanel
Kênh điều khiển riêng đường
xuống.
FSK Frequency Shift Keying Khoá điều chế dịch tần.
GoS Grade Of Service Cấp độ phục vụ.
GSM
Global System for Mobile
Communication
Thông tin di động toàn cầu
GPS Global Position System Hệ thống định vị toàn cầu
GPRS General Packet Radio Services Dịch vụ vô tuyến gói chung.
HSCSD Hight Speed Circuit Switched Hệ thống chuyển mạch kênh
-7-
Data tốc độ cao.
HS-
PDSCH
High Speech Physical Downlink
Shared Channel
Kênh chia sẻ đường xuống vật
lý tốc độ cao
IMT-2000
International Mobile
Telecommunication
Tiêu chuẩn thông tin di động
toàn cầu.
IMSI

International Mobile Subscriber
Identity
Số nhận dạng thuê bao di
động quốc tế.
IP Internet Protocol Giao thức Internet.
ISDN
Integrated Servive Digital
Network
Mạng số đa dịch vụ.
ITU-R
International Mobile
Telecommunication Union
Radio Sector
Liên minh viễn thông quốc tế
- bộ phận vô tuyến.
IWF InterWorking Function Chức năng tương tác mạng
KPI Key Performance Indicator
LAC Link Access Control Điều khiển truy nhập liên kết.
LAI Location Area Indentify Nhận dạng vùng vị trí.
ME Mobile Equipment Thiết bị di động.
MS Mobile Station Trạm di động.
MTP Message Transfer Part Phần truyền bản tin.
MSC Mobile Service Switching Center Tổng đài di động.
NAS Non-Access Stratum Tầng không truy nhập.
Node B
Là nút logic kết cuối giao diện
IuB với RNC.
NSS
Network and Switching
Subsystem

Hệ thống chuyển mạch
ODMA
Opportunity Driven Multiplex
Access
Đa truy cập theo cơ hội.
OM Operation and Management Khai thác và bảo dưỡng.
PAGCH Paging and Access
Kênh chấp nhận truy cập và
nhắn tin.
PCCH Paging Contrlo Chanel Kênh điều khiển tìm gọi.
PCH Paging Channel Kênh nhắn tin.
-8-
PCPCH Physical Common Packet Chanel Kênh gói chung vật lý.
PCS
Personal Communication
Services
Dịch vụ thông tin cá nhân.
PICH Paging Indicator Channel Kênh chỉ thị tìm gọi
PLMN Public Land Mobile Network
Mạng di động mặt đất công
cộng.
PSTN
Public Switched Telephone
Network
Mạng chuyển mạch thoại công
cộng.
PRACH
Physical Random Access
Channel
Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật

lý
PS Packet switched Chuyển mạch gói
RACH Random Access Channel Kênh truy cập ngẫu nhiên.
RNC Radio network controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến
RNS Radio network subsystem
RSCP Receive signal code power Công suất mã tín hiệu thu
RRC Radio Resource Control
Điều khiển tài nguyên vô
tuyến.
S-CCPCH
Secondary Common Control
Physical Channel
Kênh vật lý điều khiển chung
thứ cấp
SCH Synchronous Channel Kênh đồng bộ
SRNC
Serving RNC RNC phục vụ
SRNS
Serving RNS
TDMA Time Division Multiple Access
Đa truy cập phân chia theo
thời gian
TDD Time Division Duplex
Ghép song công phân chia
thời gian.
UE User equipment Thiết bị người sử dụng
USIM
UMTS subscriber identity
module
Module nhận dạng thuê bao

UMTS
UTRAN
Universal Terrestrial Radio
Access Network
Mạng truy nhập vô tuyến mặt
đất toàn cầu.
UMTS Universal Mobile
-9-
Telecommunnication System
WCDMA
Wideband Code Division
Multiplex Access
Đa truy cập phân chia theo mã
băng rộng.
-10-
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG BIỂU
-11-
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 3G WCDMA
1.1. Tổng quan về mạng 3G WCDMA
1.1.1. Giới thiệu chung về WCDMA
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access: Đa truy cập phân
chia theo mã băng rộng) là một trong những công nghệ đa truy nhập được lựa
chọn để xây dựng lên phần truy nhập vô tuyến của hệ thống thông tin di động thế
hệ thứ 3.
Các đặc điểm chính của WCDMA:
- WCDMA là một hệ thống đa truy nhập phân chia theo mã trải phổ chuỗi
trực tiếp (DS-CDMA) nghĩa là các bit thông tin người dùng được trải phổ
tới một tần số rất rộng bằng cách nhân các bit dữ liệu này với một chuỗi
các bit giả ngẫu nhiêu còn được gọi là các chip.

- Tốc độ chip được sử dụng cố định là 3,84Mcps dẫn tới độ rộng băng tối
thiểu cho một kênh trong WCDMA là 5MHz.
- WCDMA cho phép thay đổi tốc độ dữ liệu của user theo nghĩa Băng thông
theo yêu cầu. Tốc độ này thay đổi theo mức khung 10ms.
- WCDMA hỗ trợ 2 cơ chế hoạt động: FDD và TDD. Với FDD cần tối thiểu
2 sóng mang, mỗi sóng mang 5MHz, một cho đường lên và một cho
đường xuống. Như vậy với FDD, một mạng chỉ có thể triển khai tối thiểu
10MHx băng tần được cấp phát. Trong cơ chế TDD do phân chia theo thời
gian nên đường lên và đường xuống có thể sử dụng chung một sóng mang
có độ rộng băng tần 5MHz. Cơ chế này phù hợp với các quốc gia ở đó dải
tần quanh 2GHz đã được cấp cho nhiều các hệ thống khác.
- WCDMA cho phép các trạm gốc BS hoạt động ở chế độ không đồng bộ,
nghĩa là không cần lấy tín hiệu đồng hồ từ GPS giống như các hệ thống
-12-
CDMA khác như IS-95. Đặc điểm này thích hợp cho các indoor và micro
BS nơi khó có thể thu được tín hiệu GPS.
- WCDMA sử dụng công nghệ phát hiện phi logic dữ liệu trên cả đường lên
và đường xuống trên cơ sở kênh hoa tiêu chung. Công nghệ này đã được
sử dụng trong IS-95 trên đường xuống, với WCDMA công nghệ này được
áp dụng cả ở đường lên giúp tăng cường vùng phủ và dung lượng kênh
trên đường lên.
Ảnh hưởng của nhiễu lên hệ thống WCDMA
Trong kênh thông tin vô tuyến lý tưởng, tín hiệu thu được chỉ bao gồm
một tín hiệu đến trực tiếp. Song, trong thực tế điều đó là không thể xảy ra, tín
hiệu sẽ bị thay đổi trong suốt quá trình truyền, tín hiệu thu được sẽ là sự kết hợp
các thành phần khác nhau: tín hiệu suy giảm, khúc xạ, nhiễu xạ của các tín hiệu
khác…WCDMA là hệ thống di động vô tuyến nên sẽ bị ảnh hưởng bởi điều đó.
Sau đây là mô hình của hai loại nhiễu chính, đó là nhiễu fadinh nhiều tia và
nhiễu giao thoa.
Hình 1.1. Các tín hiệu đa đường

-13-
Hình 1.2. Các tín hiệu nhiễu giao thoa
Để làm giảm các ảnh hưởng của các loại nhiễu trên, trong WCDMA có
nhiều kỹ thuật xử lý đó là: mã hoá kênh, điều chế, trải phổ, phân tập…
Tính đa dạng phân tập trong WCDMA
Trong hệ thống điều chế băng hẹp như điều chế FM tương tự ,sử dụng
trong hệ thống thông tin di động tổ ong đầu tiên thì tính đa đường tạo nên fading
nghiêm trọng. Tính nghiêm trọng của đa đường fading được giảm đi trong điều
chế CDMA băng rộng, vì các tín hiệu qua các đường khác nhau được thu nhận
một cách độc lập. Nhưng hiện tượng đa đường xảy ra một cách liên tục trong hệ
thống này do fading đa đường không thể loại trừ hoàn toàn được vì với các hiện
tượng fading xảy ra một cách liên tục đó thì bộ điều chế không thể xử lí tín hiệu
thu một cách độc lập được. Phân tập là một hình thức tốt để làm giảm fading, có
3 loại phân tập là theo tần số, theo thời gian và theo khoảng cách. Phân tập theo
thời gian đạt được nhờ sử dụng việc chèn và mã sữa sai. Phân tập theo thời gian
-14-
có thể được áp dụng cho tất cả các hệ thống có tốc độ mã truyền dẫn cao mà thủ
tục sửa sai yêu cầu. Hệ thống CDMA băng rộng ứng dụng việc phân tập theo tần
số nhờ việc mở rộng khả năng báo hiệu trong một băng tần rộng và fading liên
hợp với tần số thường có ảnh hưởng đến băng tần báo hiệu(200-300kHz). Nhưng
với một băng tần rộng thì fading ít ảnh hưởng đến tín hiệu hơn. Phân tập theo
khoảng cách hay đường truyền thường đạt được theo 3 phương pháp sau:
- Thiết lập nhiều đường báo hiệu (chuyển vùng mềm) để kết nối máy di
động với 2 hoặc nhiều trạm gốc BTS.
- Sử dụng môi trường đa đường qua chức năng trải phổ giống như bộ thu
quét thu nhận và tổ hợp các tín hiệu phát với các tín hiệu phát khác trễ thời
gian.
- Đặt nhiều anten tại BS (anten mảng).
Phân tập theo khoảng cách có thể dễ dàng được áp dụng đối với hệ thống
TDMA và FDMA. Phân tập theo thời gian có thể được áp dụng cho tất cả các hệ

thống số có tốc độ mã truyền dẩn cao mà thủ tục sữa sai yêu cầu. Phân tập theo
tần số có thể dể dàng được áp dụng cho hệ thống CDMA. Bộ điều khiển đa
đường tách dạng sóng nhờ sử dụng bộ tương quan song song. Máy di động sử
dụng 3 bộ tương quan, BTS sử dụng 4 bộ tương quan. Máy thu có bộ tương quan
song song gọi là máy thu quét (Rake), nó xác định tín hiệu thu theo mỗi đường
và tổ hợp, giải điều chế tất cả các tín hiệu thu được. Fading có thể xuất hiện ở
các đường tín hiệu thu nhưng không có sự tương quan giữa các đường tín hiệu
thu.Vì vậy tổng các tính hiệu thu được có độ tin cậy cao vì rất ít có fading đồng
thời giữa các đường tín hiệu thu được. Nhiều bộ tách tương quan có thể áp dụng
-15-
một cách đồng thời cho hệ thống thông tin có 2 BTS sao cho có thể thực hiện
chuyển vùng mềm cho thuê bao di động.
 Các kỹ thuật phân tập:
- Phân tập thời gian: Đây là phương pháp phân tập cơ bản nhất, dùng những
khe thời gian tại những thời điểm khác nhau để truyền cùng một tín hiệu
ban đầu, như vậy tại đầu thu ta có thể nhận được nhiều bản sao của một tín
hiệu tại nhiều thời điểm. Hoặc cùng một tín hiệu thu, có thể được thu theo
nhiều khoảng thời gian trễ khác nhau để chọn ra được tín hiệu thu tốt nhất.
- Phân tập tần số: Nguyên lý cơ bản của bất kỳ loại sóng nào (cả sóng cơ và
sóng điền từ ) thì chỉ giao thoa với nhau khi có cùng tần số hay vùng tần
số lân cận. Phân tập tần số dựa vào đặc tính này, dùng nhiều tần số khác
nhau để truyền cùng một tín hiệu, như vậy tại đầu thu sẽ thu được cùng
một tín hiệu tại nhiều tần số khác nhau.
- Phân tập không gian ( hay phân tập anten ): Trong kiểu phân tập này
chúng ta dùng nhiều anten đặt tại nhiều vị trí khác nhau, có độ phân cực
khác nhau để truyền hay thu cùng một tín hiệu. Phương pháp này sẽ không
làm mất độ rộng băng thông của hệ thống.
1.1.1. Cấp phát phổ tần trong mạng 3G
Bảng 1.1. Băng tần được triển khai vào tháng
11/2007

Tên
băng
Số
băng
Kích
thước
Dải đường
lên
Dải
đường
xuống
Phân
cách
Các vùng khác (trong đó có Việt
Nam)
-16-
UMTS-2100
I
2x60
1920-1980
2110-2170
190
Mhz
UMTS-2600 VII 2x70 2500-2570 2620-2690
120
Mhz
Châu
Âu/GSM
UMTS-1800 III 2x75 1710-1785 1805-1880
95

Mhz
UMTS-900 VIII 2x35 880-915 925-960
45
Mhz
Hoa
Kỳ
UMTS-1900 II 2x60 1850-1910 1930-1990
80
Mhz
UMTS-1700-
2100
IV 2x45 1710-1755 2110-2155 400 Mhz
UMTS-850 V 2x25 824-849 869-894
45
Mhz
Nhật
Bản
UMTS-800 VI 2x10 830-840 875-885
45
Mhz
UMTS-1700 IX 2X35 1749.9-1784.9 1844.9-1879.9
95 Mhz
Sẽ rất tốt nếu có một sự cấp phát tần số toàn cầu cho tất cả các hệ thống
3G.
Tuy
nhiên, sự cấp phát phổ tần do các cơ quan quản lý riêng rẽ vì vậy
không có phổ
tần
3G chung cho toàn cầu. Các băng tần số khác nhau được
gán cho UMTS tại

các
vùng và cho các nước khác nhau. Các hệ thống UMTS
FDD hiện nay được dự
kiến
vận hành trên các băng tần đã nêu trong bảng 1.1,
mặc dù chỉ có một vài băng tần
là
hiện đã được triển khai. UMTS-900 được
dự định triển khai tại Châu Âu vào
năm
2008. Tại Việt Nam, công nghệ 3G
UMTS sử dụng băng tần số theo chuẩn
IMT-
2000 trong băng tần số 1900-
2200 Mhz. Có thể đơn cử băng tần được cấp
của
Viettel là UL: 1935 –
1950MHz và DL: 2125 - 2140MHz
.
-17-
• Dải tần
UMTS-WCDMA
Hình 1.3 minh hoạ dải tần số của hệ thống
UMTS.
Hình 1.3. Dải tần UMTS-WCDMA
Khoảng cách kênh: Khoảng cách kênh danh định là 5 Mhz, nhưng
có
thể
được điều chỉnh để tối ưu chất lượng trong mỗi hoàn cảnh triển khai
riêng.

Mành kênh: d Khz, có nghĩa là tần số trung tâm phải là
một
số nguyên
lần của 200
Khz.
Số kênh: Tần số súng mang được chỉ đinh bởi số kênh tần số vô tuyến
tuyệt
đối (UARFCN). Fcenter= URAFCNì200
Khz.
Phân cách đường lên với đường xuống: phân cách tần số đường
lên
và
đường xuống tuỳ theo các băng tần như đã được chỉ ra trong hình
1.1.
1.2. Kiến trúc mạng
1.2.1. Kiến trúc tổng quan của UMTS/WCDMA
-18-
Hệ thống UMTS bao gồm một số các phần tử mạng logic, mỗi phần tử có
một có một chức năng xác định. Theo tiêu chuẩn, các phần tử mạng được định
nghĩa tại mức logic, nhưng có thể lại liên quan đến việc thực thi ở mức vật lý.
Đặc biệt là khi có một số các giao diện mở. Các phần tử mạng có thể được nhóm
lại nếu có các chức năng giống nhau, hay dựa vào các mạng con chứa chúng.
Theo chức năng thì các phần tử mạng được nhóm thành các nhóm:
- Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS
là UTRAN). Mạng này thiết lập tất cả các chức năng liên quan đến vô
tuyến.
- Mạng lõi (CN): Thực hiện chức năng chuyển mạch và định tuyến cuộc gọi
và kết nối dữ liệu đến các mạng ngoài.
- Thiết bị người sử dụng (UE) giao tiếp với người sử dụng và giao diện vô
tuyến.

Kiến trúc hệ thống ở mức cao được chỉ ra trong hình 1-4
Hình 1.4. Kiến trúc hệ thống UMTS ở mức cao
Hệ thống UMTS có thể chia thành các mạng con có thể hoạt động độc lập
hoặc hoạt động liên kết các mạng con khác và nó phân biệt với nhau bởi số nhận
dạng duy nhất. Mạng con như vậy gọi là mạng di động mặt đất UMTS (PLMN),
các thành phần của PLMN được chỉ ra trong hình 1-5.
-19-
Hình 1.5. Kiến trúc mạng UMTS
• Thiết bị người sử dụng (UE) bao gồm 2 phần:
- Thiết bị di động (ME) là đầu cuối vô tuyến sử dụng để giao tiếp vô tuyến
qua giao diện Uu.
- Modul nhận dạng thuê bao UMTS (USIM) là một thẻ thông minh đảm
nhận việc xác nhận thuê bao, thực hiện thuật toán nhận thực, và lưu giữ
khoá mã mật, khoá nhận thực và một số các thông tin về thuê bao cần thiết
tại đầu cuối.
• UTRAN cũng bao gồm 2 phần tử:
- Nút B: chuyển đổi dữ liệu truyền giữa giao diện Iub và Uu. Nó cũng tham
gia vào quản lý tài nguyên vô tuyến.
- Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) sở hữu và điều khiển nguồn tài
nguyên vô tuyến trong vùng của nó (gồm các Nút B nối với nó). RNC là
điểm truy cập dịch vụ cho tất cả các dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho
mạng lõi.
-20-
• Các phần tử chính của mạng lõi:
- HLR (Bộ đăng ký thường trú) là một cơ sở dữ liệu trong hệ thống thường
trú của người sử dụng, lưu trữ các bản gốc các thông tin hiện trạng dịch vụ
người sử dụng, hiện trạng về dịch vụ bao gồm: thông tin về dịch vụ được
phép sử dụng, các vùng roaming bị cấm, thông tin các dịch vụ bổ sung
như: trạng thái các cuộc gọi đi, số các cuộc gọi đi… Nó được tạo ra khi
người sử dụng mới đăng ký thuê bao với hệ thống, và được lưu khi thuê

bao còn thời hạn. Với mục đích định tuyến các giao dịch tới UE (các cuộc
gọi và các dịch vụ nhắn tin ngắn), HLR còn lưu trữ các thông tin vị trí của
UE trong phạm vi MSC/VLR hoặc SGSN.
- MSC/VLR (Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động/Bộ đăng ký tạm trú)
là một bộ chuyển mạch(MSC) và cơ sở dữ liệu(VLR) phục vụ cho UE ở vị
trí tạm thời của nó cho các dịch vụ chuyển mạch kênh. Chức năng MSC
được sử dụng để chuyển mạch các giao dịch sử dụng chuyển mạch kênh,
chức năng VLR là lưu trữ bản sao về hiện trạng dịch vụ người sử dụng là
khách và thông tin chính xác về vị trí của thuê bao khách trong toàn hệ
thống. Phần của hệ thống được truy nhập thông qua MSC/VLR thường là
chuyển mạch kênh.
- GMSC – (MSC cổng): là một bộ chuyển mạch tại vị trí mà mạng di động
mặt đất công cộng UMTS kết nối với mạng ngoài. Tất các kết nối chuyển
mạch kênh đến và đi đều phải qua GMSC.
- SGSN (Nút hỗ trợ GPRS phục vụ) có chức năng tương tự như MSC/VLR
nhưng thường được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói.
- GGSN (Node cổng hỗ trợ GPRS) có chức năng gần giống GMSC nhưng
phục vụ các dịch vụ chuyển mạch gói.
• Mạng ngoài có thể chia thành 2 nhóm:
-21-
- Các mạng chuyển mạch kênh: Các mạng này cung cấp các kết nối
chuyển mạch kênh, giống như dịch vụ điện thoại đang tồn tại Ví dụ như
ISDN và PSTN.
- Các mạng chuyển mạch gói: Các mạng này cung cấp các kết nối cho các
dịch vụ dữ liệu gói, chẳng hạn như mạng Internet.
Các giao diện mở cơ bản của UMTS:
- Giao diện Cu: Đây là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME. Giao
diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các thẻ thông minh.
- Giao diện Uu: Đây là giao diện vô tuyến WCDMA. Uu là giao diện nhờ
đó UE truy cập được với phần cố định của hệ thống, và vì thế có thể là

phần giao diện mở quan trọng nhất trong UMTS.
- Giao diện Iu: Giao diện này kết nối UTRAN tới mạng lõi, giao diện này
đem lại cho các bộ điều khiển UMTS khả năng xây dựng được UTRAN và
CN từ các nhà sản xuất khác nhau.
- Giao diện Iur: Giao diện mở Iur hỗ trợ chuyển giao mềm giữa các RNC từ
các nhà sản xuất khác nhau, và vì thế bổ sung cho giao diện mở Iu.
- Giao diện Iub: Iub kết nối một Nút B và một RNC. UMTS là một hệ thống
điện thoại di động mang tính thương mại đầu tiên mà giao diện giữa bộ
điều khiển và trạm gốc được chuẩn hoá như là một giao diện mở hoàn
thiện.
1.2.2. Kiến trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN
Kiến trúc UTRAN được mô tả như hình 1-6.
-22-
Hình 1.6. Kiến trúc UTRAN
UTRAN bao gồm một hay nhiều phân hệ mạng vô tuyến (RNS). Một RNS
là một mạng con trong UTRAN và bao gồm một Bộ điều khiển mạng vô tuyến
(RNC) và một hay nhiều Nút B. Các RNC có thể được kết nối với nhau thông
qua một giao diện Iur. Các RNC và Nút B được kết nối với nhau qua giao diện
Iub.
- Các yêu cầu chính để thiết kế kiến trúc, giao thức và chức năng
UTRAN:
 Tính hỗ trợ của UTRAN và các chức năng liên quan: Yêu cầu tác động
tới thiết kế của UTRAN là các yêu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm (một thiết
bị đầu cuối kết nối tới mạng thông qua 2 hay nhiều cell đang hoạt động)
và các thuật toán quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến đặc biệt của
WCDMA.
 Làm tăng sự tương đồng trong việc điều khiển dữ liệu chuyển mạch gói và
chuyển mạch kênh, với một ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến duy
-23-
nhất và với việc sử dụng cùng một giao diện cho các kết nối từ UTRA đến

miền chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh của mạng lõi.
 Làm tăng tính tương đồng với GSM.
 Sử dụng phương thức vận chuyển ATM như là cơ cấu chuyển vận chính
trong UTRA.
 Sử dụng kiểu chuyển vận trên cơ sở IP như là cơ cấu chuyển vận thay thế
trong UTRAN kể từ Release 5 trở đi.
a. RNC
Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) là phần tử mạng chịu trách nhiệm
điểu khiển nguồn tài nguyên vô tuyến của UTRAN. Nó giao tiếp với mạng lõi
(thường là với một MSC và một SGSN) và cũng là phần tử cuối cùng của giao
thức điểu khiển nguồn tài nguyên vô tuyến mà xác định các thông điệp và thủ tục
giữa máy di động và UTRAN. Về mặt logic, nó tương ứng với BSC trong GSM.
RNC điều khiển một Nút B được coi như là bộ RNC điều khiển (CRNC)
của Nút. Bộ điều khiển CRNC chịu trách nhiệm điều khiển tải và điều khiển
nghẽn cho cell của nó, và điều khiển thu nhận và phân bố mã cho liên kết vô
tuyến được thiết lập trong các cell.
Trong trường hợp một kết nối UTRAN, máy di động sử dụng nguồn tài
nguyên từ nhiều phân hệ mạng vô tuyến RNS, thì các RNS bao gồm 2 chức năng
logic riêng biệt (về phương diện kết nối máy di động - UTRAN này).
RNC phục vụ (SRNC): RNC cho mỗi máy di động là một RNC mà xác
định biên giới cả liên kết Iu cho sự vận chuyển dữ liệu người sử dụng và báo
hiệu RANAP tương thích qua mạng lõi (kết nối này được gọi là kết nối
RANAP). SRNC cũng xác định biên giới của Báo hiệu điều khiển nguồn tài
nguyên vô tuyến, nó là giao thức báo hiệu giữa UE và UTRAN. Nó thực hiện xử
-24-
lý ở lớp 2 cho các dữ liệu chuyển qua giao diện vô tuyến. Hoạt động Quản lý
nguồn tài nguyên vô tuyến cơ bản, như là ánh xạ các thông số mang thông tin
truy nhập vô tuyến thành các thông số kênh chuyển vận giao diện vô tuyến,
quyết định chuyển giao, và điều khiển công suất vòng bên ngoài. Các hoạt động
này được thực thi trong SNRC. SRNC cũng có thể là CRNC của một số Nút B

sử dụng bởi máy di động cho kết nối với UTRAN. Một UE kết nối với UTRAN
thì chỉ có duy nhất một SRNC.
DRNC: DRNC có thể là bất cứ RNC nào ngoài SRNC, nó điều khiển các
cell sử dụng bởi máy di động. Nếu cần thiết, DRNC có thể thực hiện kết hợp hay
chia nhỏ phân tập macro. DRNC không thực hiện xử lý dữ liệu người sử dụng ở
lớp 2, nhưng định tuyến một cách trong suốt dữ liệu giữa giao diện Iub và Iur,
ngoại trừ khi UE đang sử dụng một kênh chuyển vận dùng chung. Một UE có
thể không có, có một hoặc có nhiều DRNC.
Chức năng của RNC
- Điều khiển tài nguyên vô tuyến
- Cấp phát kênh
- Thiết lập điều khiển công suất
- Điều khiển chuyển giao
- Phân tập Macro
- Mật mã hóa
- Báo hiệu quảng bá
- Điều khiển công suất vòng hở
- Liên kết với các RNC lân cận qua giao diện Iur
b. Nút B (Trạm gốc)
Chức năng chính của Nút B là để thực hiện xử lý ở lớp 1 giao diện vô
tuyến (ghép xen và mã hoá kênh, thích ứng tốc độ, trải phổ ). Nó cũng thực
-25-
hiện một số hoạt động quản lý tài nguyên vô tuyến như là điều khiển công suất
vòng bên trong.
1.3. Các kênh vô tuyến trong WCDMA
1.3.1. Các kênh vật lý
Các kênh vật lý được xác định bởi các tần số sóng mang cụ thể, mã ngẫu
nhiên, mã định kênh, thời gian bắt đầu và dừng, trên đường lên, pha tương đối (0
hoặc π/2). Các khoảng thời gian được xác định bởi các khoảng đầu và cuối, được
đo ở trong các chip giá trị nguyên. Khung vô tuyến là khoảng thời gian xử lý

gồm 15 khe. Độ dài của 1 khung vô tuyến tương ứng với 38400 chip. Khe là
khoảng thời gian bao gồm các trường chứa bit. Độ dài của 1 khe tương ứng với
2560 chip. Khoảng thời gian mặc định cho 1 kênh vật lý là liên lục từ khoảng bắt
đầu tới khoảng kết thúc.
1.3.1.1. Các kênh vật lý đường lên
 Các kênh vật lý đường lên dành riêng
Có 2 loại kênh vật lý dành riêng đường lên, kênh dữ liệu vật lý riêng
đường lên (uplink DPDCH) và kênh điều khiển vật lý dành riêng (uplink
DPCCH). DPDCH đường lên được sử dụng để mang kênh truyền tải DCH. Có
thể có 1 hoặc vài kênh đường lên DPDCH trên mỗi liên kết vô tuyến.
Kênh DPDCH đường lên được sử dụng để mang thông tin điều khiển lấy
từ lớp 1. Thông tin điều khiển lớp 1 bao gồm các bit hoa tiêu đã biết để hỗ trợ
ước tính kênh cho tách sóng nhất quán, các lệnh điều khiển công suất phát
(TPC), các thông tin phản hồi (FBI) và chỉ thị ghép định dạng truyền dẫn
(TFCI). Chỉ thị ghép định dạng truyền dẫn này thông báo cho bộ thu về chỉ thị
định dạng truyền dẫn tức thời của các kênh truyền tải được ghép tới khung vô