CÁC CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG SAU 3G

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VIỄN THÔNG II
_____________



ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
HỆ ĐÀO TẠO: VĂN BẰNG HAI



Đề tài
:
CÁC CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG
SAU 3G

Mã số đề tài: 09406861003


Sinh viên thực hiện: PHẠM HOÀNG DŨNG
Mã số sinh viên: 406861003
Lớp: Đ06VTK1

Giáo viên hướng dẫn: PHẠM THANH ĐÀM




TPHCM – 2009

Các công nghệ không dây Sau 3G i
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
Mục lục


Lời nói đầu 1
Chương 1: Sự phát triển từ 2G qua 3G lên 4G 3
1.1. Nửa đầu thập kỷ 1990: Viễn thông chủ yếu là thoại 3
1.2. Từ 1995 đến 2000: sự cất cánh của viễn thông di động và Internet 3
1.3. Từ 2000 đến 2005: Dot Com suy sụp, xuất hiện Web 2.0 và Mobile Internet 4
1.4. Từ 2005 đến nay: thoại di động phủ sóng toàn cầu, VoIP và Mobile
Broadband bắt đầu phổ biến 6
1.5. Tương lai – Nhu cầu đối với các hệ thống Sau 3G 7
1.6. Tất cả các hệ thống này đều dựa trên IP 10
Chương 2: Tổng quan các kiến trúc Sau 3G
– Các hệ thống UMTS, HSPA, và HSPA+ 13
2.1. Tổng quan 13
2.2. UMTS 14
2.2.1. Giới thiệu 14
2.2.2. Kiến trúc mạng 14
2.2.3. Giao tiếp vô tuyến và mạng truy nhập vô tuyến 22
2.3. HSPA (HSDPA và HSUPA) 33
2.3.1. Các kênh dùng chung (shared channel) 33

2.3.2. Đa mã trải 34
2.3.3. Điều chế cấp cao hơn 35
2.3.4. Sắp đặt lịch truyền, điều chế và mã hóa, HARQ 36
2.3.5. Cập nhật và chuyển giao cell 37
2.3.6. HSUPA 38
2.4. HSPA+ và những cải tiến khác: Cạnh tranh với LTE 40
2.4.1. Điều chế cấp cao hơn nữa 40
2.4.2. MIMO 41
2.4.3. Khả năng truyền gói liên tục (Continuos Packet Connectivity) 41
2.4.4. Các trạng thái Enhanced Cell-FACH, Enhanced Cell/URA-PCH 44
2.4.5. Cải tiến mạng vô tuyến: Một đường hầm duy nhất (One-tunnel) 46
2.4.6. Cạnh tranh với LTE ở dải tần 5 MHz 47
Chương 3: LTE và LTE-Advanced 48
3.1. Giới thiệu 48
3.2. Kiến trúc mạng 49
3.2.1. Các trạm cơ sở cải tiến 49
3.2.2. Đường giao tiếp giữa mạng lõi với mạng truy nhập vô tuyến 50
3.2.3. Gateway nối với Internet 51
Các công nghệ không dây Sau 3G ii
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
3.2.4. Đường giao tiếp với cơ sở dữ liệu người dùng 52
3.2.5. Chuyển qua chuyển lại giữa những công nghệ vô tuyến khác nhau 52
3.2.6. Thuật ngữ “thiết lập cuộc gọi gói” trở thành lịch sử 52
3.3. Air Interface và mạng vô tuyến của LTE 53
3.3.1. Truyền dữ liệu hướng xuống 53
3.3.2. Truyền dữ liệu hướng lên 55
3.3.3. Các thông số vật lý 56
3.3.4. Từ khe đến khung 57
3.3.5. Các ký hiệu tham chiếu và các kênh truyền 58
3.3.6. Hướng xuống: Kênh quảng bá 59

3.3.7. Hướng xuống: Kênh nhắn tin 60
3.3.8. Hướng xuống và hướng lên: Các kênh truyền tải và kênh điều khiển
dành riêng, và việc ánh xạ chúng vào kênh vật lý dùng chung 60
3.3.9. Hướng xuống: Các kênh điều khiển ở tầng vật lý 60
3.3.10: Hướng lên: Các kênh điều khiển ở tầng vật lý 61
3.3.11. Cấp phát lịch truyền linh động và cấp phát lịch truyền lâu dài 61
3.3.12. Truyền MIMO trong LTE 62
3.3.13. Tính toán thông suất LTE 63
3.3.14. Kiểm soát tài nguyên vô tuyến 64
3.3.15. Trạng thái tích cực RRC 65
3.3.16. Trạng thái rỗi RRC 65
3.3.17. Xử lý các gói dữ liệu ở eNodeB 66
3.4. Các thủ tục báo hiệu cơ bản 67
3.4.1. Tìm kiếm mạng và quảng bá các thông tin hệ thống 68
3.4.2. Liên hệ ban đầu với mạng 68
3.4.3. Xác minh thuê bao (authentication) 68
3.4.4. Yêu cầu cấp phát một địa chỉ IP 69
3.5. Tổng kết và so sánh với HSPA 69
3.6. LTE-Advanced 70
Chương 4: WiMAX (IEEE 802.16) 71
4.1. Giới thiệu 72
4.2. Kiến trúc mạng 72
4.2.1. Các mạng nhỏ dành cho khách hàng cố định 72
4.2.2. Các mạng từ vừa tới lớn và tính di động 72
4.2.3. ASN-GW 74
4.2.4. Xác minh và mã hóa 74
4.2.5. Cấp phát địa chỉ IP cho máy khách và các kênh R6 76
4.2.6. Quản lý tính di động ở tầm vi mô 76
4.2.7. Quản lý tính di động ở tầm vĩ mô 77
4.3. Giao tiếp vô tuyến và mạng vô tuyến của WiMAX cố định 802.16d 78

4.4. Giao tiếp và mạng vô tuyến của WiMAX di động 80
Các công nghệ không dây Sau 3G iii
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
4.4.1. OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 81
4.4.2. Truyền MIMO trong WiMAX 82
4.4.3. Các hệ thống ăng-ten thích nghi (AAS) 82
4.4.4. Các thủ tục chuyển giao 83
4.4.5. Chế độ tiết kiệm điện năng và chế độ ngủ 84
4.4.6. Chế độ rỗi 84
4.5. Các thủ tục báo hiệu cơ bản 85
4.6. Tổng kết và so sánh với HSPA và LTE 86
4.7. Các công nghệ này cạnh tranh lành mạnh 87
Danh mục các từ viết tắt 88
Tài liệu tham khảo 91
Các công nghệ di động Sau 3G 1
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
Lời nói đầu



Trong những năm gần đây, các mạng thoại tổ ong (cellular telephone network
1
, hay ngắn gọn
hơn: cellular network) đã biến đổi thành những mạng truy cập chuyển gói rất mạnh mẽ, phục vụ
cho cả truyền thoại lẫn truy cập Internet. Các mạng 3.5G hiện tại, chẳng hạn như UMTS/HSDPA
và CDMA 1xEvDO, giờ đây đã cung cấp những thông lượng lên đến vài Mbps cho những người
dùng riêng rẽ, và khả năng truy cập di động vào Internet từ các thiết bị cầm tay và máy tính xách
tay không còn được xem là thấp hơn một mối nối kết DSL hoặc cáp nữa. Thế nhưng, yêu cầu về
băng thông và dung lượng vẫn không ngừng tăng lên do bởi lượng người dùng gia tăng trong
các mạng ấy và do những ứng dụng đòi hỏi cao về băng thông chẳng hạn như truyền phim ảnh

và truy cập Internet di động từ máy tính xách tay. Vì vậy, các nhà chế tạo mạng và các nhà điều
hành mạng viễn thông cần tìm ra những phương cách nào đó để làm tăng dung lượng và hiệu
năng làm việc trên các mạng của họ, trong khi vẫn giữ giá thành thấp hay thậm chí còn giảm đi.
Trong quá khứ, sự tiến hóa của mạng truyền thông không dây chủ yếu liên quan đến việc thiết
kế các mạng truy nhập có dải tần cao hơn và thông lượng lớn hơn. Khi chúng ta tiến đến thời kỳ
các kiến trúc mạng Sau 3G
2
, giờ đây có một sự tiến hóa còn nhanh hơn nữa ở các mạng lõi, và
quan trọng nhất là ở các thiết bị và ứng dụng dành cho người dùng. Sự tiến hóa này tiếp tục
những xu hướng công nghệ vốn đã “đụng trần” trong thế giới mạng Internet “đường truyền cố
định” hiện nay. Các hệ thống điện thoại chuyển kênh đang được thay thế bởi các công nghệ
VoIP, còn Web 2.0 thì khuyến khích người dùng trở thành những nhà sáng tạo nội dung và chia
sẻ thông tin của mình với toàn thế giới. Trong tương lai, các mạng không dây broadband sẽ có
một ảnh hưởng rất quan trọng đối với xu hướng này, bởi lẽ điện thoại di động và máy tính xách
tay là những công cụ lý tưởng để sáng tạo và tiêu thụ nội dung. Phàn lớn các điện thoại di động
và máy tính xách tay hiện nay đều đã được trang bị những máy ảnh số tiên tiến, và khả năng
quay phim chụp ảnh của chúng ngày càng tốt hơn.
Mặt khác, chúng ta đang chứng kiến các công nghệ mobile broadband ngày càng trở nên
tương đồng về mặt giao tiếp vô tuyến (air interface) và kiến trúc nối mạng (networking
architecture); chúng đang được hội tụ thành một kiến trúc mạng dựa trên IP cùng với công nghệ
giao tiếp vô tuyến dựa trên OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access _ Đa truy
cập phân tần trực giao). Mặc dù sự tiến hóa về kiến trúc mạng chưa đạt đến mức hội tụ đầy đủ
và thực sự, nhưng các loại mạng truy cập không dây ở những giai đoạn khác nhau của quá trình
tiến hóa này đamg được thiết kế để đáp ứng việc truyền các dịch vụ đa phương tiện ở khắp nơi
thông qua việc nối kết liên mạng.

1
“Cellular” có căn ngữ là “cell”, còn cell ở đây có nghĩa là ngăn, ô, hoặc lỗ tổ ong. Gọi như vậy là vì, các
cell trong mạng được mô hình bằng những hình lục giác sắp kế cận nhau để tái sử dụng tần số ở những vùng cách xa
nhau theo nguyên tắc đa truy cập phân chia theo không gian (SDMA). Cách sắp xếp này giống cách sắp xếp các lỗ

hay ngăn trong cấu trúc của tổ ong (cellular construction of a beehive).
2
Thuật ngữ “Sau 3G” là được chuyển từ thuật ngữ “Beyond 3G” trong tiếng Anh sang. Thuật ngữ gốc này
vốn chỉ được qui ước tạm chứ chưa có định nghĩa chính xác, dùng để chỉ các hệ thống công nghệ di động thuộc loại
“Enhanced IMT-2000” theo qui định của ITU (xem Chương 1), nhưng đã trở nên phổ biến (thậm chí được dùng ở
một số nước không nói tiếng Anh). Ở Việt Nam, thuật ngữ đó được chuyển thành “Hậu 3G” và “Sau 3G”, trong đó
“Hậu 3G” phổ biến hơn so với “Sau 3G” (có thể kiểm chứng điều này bằng cách tìm kiếm các cụm từ đó trên Web
thông qua các công cụ như Google, Yahoo! hoặc Bing chẳng hạn), tuy nhiên ở đây chúng tôi sẽ dùng “Sau 3G”.
Các công nghệ di động Sau 3G 2
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
Tuy các xu hướng tiến hóa công nghệ này đã và đang diễn ra, có rất ít tài liệu mô tả chúng về
mặt kỹ thuật, nhất là ở Việt Nam. Luận văn này cố gắng mô tả sự tiến hóa của những công nghệ
truyền thông không dây từ 3G trở về sau. Nó tập trung bàn về sự tiến hóa của truyền thông di
động 3G và Sau 3G, như được xây dựng bởi tổ chức chuẩn hóa 3GPP (3rd Generation
Partnership Project), lưu ý đến sự tiến hóa về kỹ thuật truy cập vô tuyến và mạng truy nhập.
Luận văn này bao gồm bốn chương. Chương 1 điểm qua lịch sử tiến hóa của các mạng di
động trong quá khứ, rồi liệt kê những xu hướng tiến hóa đang nổi lên hiện nay. Chương 2 bàn
sâu về các công nghệ truy cập vô tuyến hậu duệ của công nghệ GSM phổ biến hiện nay: UMTS,
HSPA và HSPA+. Chương 3 bàn tiếp về các thế hệ cải tiến của HSPA: LTE và LTE-Advanced.
Cuối cùng, chương 4 bàn về công nghệ WiMAX với hai phiên bản đã được triển khai cho tới
nay: 802.16d và 802.16e.
Do khuôn khổ luận văn có hạn mà các lĩnh vực đề cập lại quá rộng lớn và mới mẻ, nên chúng
tôi không dám bàn sâu vào một số khía cạnh kỹ thuật nền tảng trong các công nghệ, ví dụ như
nền tảng lý thuyết của các phương thức điều chế và mã hóa, chi tiết về hệ thống báo hiệu số 7
(SS-7) vốn vẫn còn được dùng trong UMTS, chi tiết về các tầng giao thức trong các hệ thống
mạng, và nguyên lý chi tiết của OFDM và OFDMA, chi tiết kỹ thuật của truyền MIMO, v.v...
Do kiến thức còn hạn chế, luận văn này chắc chắn không tránh khỏi nhiều thiếu sót. Xin cảm
ơn thầy Phạm Thanh Đàm đã tận tình hướng dẫn tôi trong thời gian làm luận văn này. Xin gửi
lời cảm ơn đến các thầy cô Khoa Viễn Thông 2 đã giảng dạy, cung cấp kiến thức và giúp đỡ
động viên để tôi có thể hoàn thành được luận văn này.

Xin cảm ơn những người thân trong gia đình tôi, cảm ơn những người bạn thân thiết đã giúp
đỡ tôi trong những lúc khó khăn nhất.





Phạm Hoàng Dũng.
Các công nghệ di động Sau 3G 3
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
Chương 1:
Sự phát triển từ 2G qua 3G lên 4G




Trong 15 năm vừa qua, truyền thông qua đường dây cố định và không dây cũng như Internet
đã phát triển có thể nói là rất nhanh nhưng cũng có thể nói là rất chậm, tùy theo người ta quan sát
lĩnh vực này như thế nào. Để đánh giá khái quát về những sự phát triển cho đến hiện tại và trong
tương lai trong lĩnh vực này, chương này sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan về những sự kiện
chính đã giúp định hình ba lĩnh vực truyền thông này trong một thập kỷ rưỡi vừa qua. Tuy phần
lớn những sự phát triển mô tả dưới đây đã diễn ra ở những nước công nghệ cao nhất, nhưng
những yếu tố địa phương và chính sách điều chỉnh của mỗi quốc gia đã làm giảm đi hay tăng lên
tốc độ xảy ra các sự kiện ấy. Vì vậy, khoảng thời gian đó có thể được phân chia thành một số
giai đoạn, và những mốc thời gian cụ thể sẽ được cung cấp tùy theo mỗi quốc gia được xét.
1.1. Nửa đầu thập kỷ 1990: Viễn thông chủ yếu là thoại
Mười lăm năm trước, vào năm 1993, việc truy cập Internet chưa phổ biến rộng khắp, và hầu
hết những người dùng nó đều đang nghiên cứu hoặc làm việc tại các trường đại học hay trong
một vài công ty chọn lọc trong ngành IT. Vào lúc đó, toàn bộ các trường đại học được nối kết
với Internet ở một tốc độ truyền là 9.6 Kbit/s. Nhiều người trong số họ có máy tính tại nhà riêng,

nhưng việc quay số nối vào mạng của nhà trường chưa được áp dụng rộng rãi. Các mạng diễn
đàn chuyên đề (bulletin board) chẳng hạn như Fidonet
3
đã được sử dụng rộng rãi bởi lượng
người dùng ít ỏi “online” được vào lúc đó.
Vì thế, có thể nói rằng viễn thông 15 năm trước chủ yếu chỉ là thoại, xét theo quan điểm thị
trường đại chúng. Một tạp chí trực tuyến về viễn thông đã cung cấp một số hình ảnh thú vị về giá
cả dịch vụ viễn thông vào lúc đó, khi các công ty viễn thông độc quyền vẫn còn hiện diện ở hầu
hết các nước châu Âu. Ví dụ, một cuộc gọi “đường dài nội địa” 10 phút ở Đức trong giờ làm
việc, bị tính tiền là 3,25 Euro (nhưng vẫn còn rẻ hơn so với giá cả thoại đường dài ở Việt Nam
vào lúc đó).
Về phía truyền thông không dây, các mạng tương tự thế hệ đầu lúc đó đã có mặt được vài
năm rồi, nhưng chi phí sử dụng chúng đắt hơn nhiều, và các thiết bị di động kềnh càng và có giá
không với tới nổi, trừ các nhà doanh nghiệp. Vào năm 1992, các mạng GSM đầu tiên đã được
triển khai ở một số nước châu Âu, nhưng chỉ một số ít người chú ý đến các mạng này.
1.2. Từ 1995 đến 2000: sự cất cánh của viễn thông di động và
Internet
Khoảng năm 1998, các công ty viễn thông độc quyền đã cáo chung ở nhiều nước châu Âu.
Lúc đó, nhiều nhà cung cấp dịch vụ vốn đã chuẩn bị từ trước cho sự kiện này nhanh chóng nhảy

3
FidoNet (www.fidonet.org) là một mạng máy tính toàn cầu, được dùng để liên lạc giữa các hệ thống diễn
đàn chuyên đề (bulletin board system _ BBS) bằng các giao thức FTP và Telnet. Nó được nhiều người biết đến nhất
vào đầu những năm 1990, trước khi xuất hiện những khả năng truy cập dễ dàng và phải chăng vào Internet. Mạng
này đến nay vẫn tiếp tục hoạt động, nhưng đã thu hẹp lại khá nhiều, chủ yếu là do sự đóng cửa của nhiều BBS.
Các công nghệ di động Sau 3G 4
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
vào thay thế, và giá cả đã hạ xuống nhanh chóng trong vài tuần lễ và vài tháng đầu sau khi qui
định mới (bãi bỏ viễn thông độc quyền) có hiệu lực. Kết quả là, giá cả của cuộc gọi đường dài
nội địa 10 phút nhanh chóng rơi xuống chỉ còn một phần nhỏ của giá lúc đầu. Xu hướng này đến

nay vẫn tiếp tục, và chi phí một cuộc gọi như thế hiện nay chỉ khoảng vài xu ở Mỹ. Hơn nữa,
những cuộc gọi đường dài liên quốc gia ở châu Âu và thậm chí liên lục địa đến nhiều nước, như
Mỹ và những nước công nghiệp hóa khác chẳng hạn, cũng được tính với giá tương tự.
Cũng khoảng thời điểm đó, ngành viễn thông đã đạt đến một cột mốc quan trọng. Khoảng 5
năm sau khi các mạng di động GSM đầu tiên được triển khai, bảng giá các cuộc gọi điện thoại di
động cũng như giá cả điện thoại di động đã đạt đến một mức khuyến khích được sự chấp nhận
rộng rãi của thị trường đại chúng. Trong khi vào những năm đầu của GSM, việc sử dụng điện
thoại di động đã được coi là xa xỉ và chủ yếu chỉ phục vụ nhu cầu làm ăn của các doanh nhân, thì
vào cuối thập kỷ đó, việc chấp nhận của đại chúng đã tăng lên đến chóng mặt, và điện thoại di
động đã nhanh chóng biến đổi từ một thiết bị giá cao dành cho doanh nhân thành một công cụ
truyền thông không thể thiếu được đối với phần lớn người dân ở các nước tiên tiến.
Công nghệ truyền tín hiệu số trên đường dây cố định cũng đã phát triển ở một mức độ nhất
định trong khoảng thời gian này, và các modem với tốc độ 30–56 Kbit/s đã dần dần được chấp
nhận bởi các sinh viên và những người dùng máy tính khác để truy cập Internet thông qua trường
đại học hoặc thông qua các nhà cung cấp dịch vụ quay số Internet tư nhân. Khoảng thời điểm
này, truyền thông dựa trên văn bản cũng bắt đầu phát triển, và các trình duyệt Web đua nhau
xuất hiện, có thể hiển thị được các trang Web với nội dung đồ họa. Ngoài ra, e-mail cũng đã vượt
qua cái mục tiêu giáo dục ban đầu của nó. Nội dung trên Internet vào lúc đó chủ yếu được công
bố bởi những hãng thông tấn lớn và các tổ chức IT, và rất giống một mô hình phân phối từ trên
xuống (top-down), trong đó người dùng chủ yếu là người tiêu thụ chứ không phải người cung
cấp thông tin. Ngày nay, mô hình này được gọi là Web 1.0.
Tuy các cuộc thoại qua các mạng di động đã nhanh chóng thành công, song truy cập Internet
di động lúc ấy vẫn đang là những bước đi chập chững. Lúc đó, các mạng GSM chỉ cho phép
truyền dữ liệu với tốc độ từ 9.6 đến 14.4 Kbit/s qua các đường nối kết chuyển kênh. Tuy nhiên
khi ấy chỉ có một số ít người sử dụng dữ liệu di động, chủ yếu là do chi phí cao và thiếu thốn các
ứng dụng và thiết bị. Tuy vậy, cuối thập kỷ đó người ta đã thấy những ứng dụng truyền dữ liệu
di động đầu tiên, chẳng hạn như các trình duyệt Web và email di động trên các thiết bị như PDA
(Personal Digital Assistants) chẳng hạn, vốn có thể truyền thông tin qua lại với các điện thoại di
động thông qua các cổng hồng ngoại.
1.3. Từ 2000 đến 2005: Dot Com suy sụp, xuất hiện Web 2.0

và Mobile Internet
Sự phát triển vẫn tiếp tục và thậm chí còn tăng tốc trong cả ba lĩnh vực truyền thông này, bất
chấp sự suy sụp Dot Com (tức các trang Web) vào năm 2001, vốn đã làm cho cả hai ngành công
nghiệp viễn thông và Internet rơi vào một giai đoạn suy thoái trong vài năm. Mặc cho thời kỳ
đình đốn này, đã có nhiều bước phát triển quan trọng mới xảy ra trong thời gian này.
Một trong những bước đột phá chính trong thời gian này là sự trỗi dậy mạnh mẽ của truy cập
Internet thông qua DSL và các modem truyền hình cáp. Những kiểu truy cập này đã nhanh
chóng thay thế các đường nối kết bằng modem quay số bởi vì chúng trở nên có giá cả phải chăng
và cung cấp những tốc độ kết nối 1 MBit/s và cao hơn. So sánh với những đường nối kết bằng
modem quay số 56 Kbit/s, thời gian tải xuống các trang Web có nội dung đồ họa và các file lớn
đã được cải thiện rất nhiều. Vào cuối thời kỳ này, đa số người dùng ở nhiều quốc gia đã có được
khả năng truy cập Internet băng rộng, cho phép họ xem được các trang Web phức tạp hơn thế
nhiều. Ngoài ra, những dạng truyền thông mới như Blog và Wiki đã xuất hiện, nhanh chóng cách
mạng hóa sự mất cân bằng giữa người tạo và người tiêu thụ nội dung. Đột nhiên, người dùng
Các công nghệ di động Sau 3G 5
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
không còn chỉ là người tiêu thụ nội dung nữa mà đồng thời cũng là người tạo ra nội dung cho
toàn thế giới thưởng thức. Đây là một trong những đặc điểm chính của cái được gọi với tính chất
đại chúng là Web 2.0.
Trong thế giới truyền thoại đường dây cố định, giá cả cho các cuộc gọi quốc nội và quốc tế
tiếp tục sụt giảm. Vào cuối khoảng thời gian này, đã có những nỗ lực đầu tiên sử dụng Internet
để truyền đi các cuộc thoại. Những người đầu tiên chấp nhận hình thức này đã khám phá ra công
dụng của Internet telephony và thực hiện những cuộc gọi điện thoại qua Internet thông qua các
đường kết nối DSL hoặc modem cáp của họ. Những chương trình độc quyền như Skype đột
nhiên cho phép người dùng gọi cho bất kỳ thuê bao Skype nào trên thế giới miễn phí, với chất
lượng thoại cực tốt trong nhiều trường hợp. Tuy nhiên, đối với chuyện này thì “miễn phí” là một
khái niệm tương đối thôi, bởi vì cả hai bên tham gia cuộc gọi đều phải trả tiền truy cập Internet,
nên các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông vẫn hưởng lợi từ những cuộc gọi này nhờ cước phí
hàng tháng cho các mối nối kết DSL và modem cáp. Thêm vào đó, nhiều công ty mới thành lập
đã bắt đầu cung cấp dịch vụ thoại tương tự cho các hãng chuyển đổi dữ liệu thoại qua giao thức

IP bằng cách sử dụng giao thức SIP (Session Initiation Protocol) đã chuẩn hóa để truyền tải các
cuộc thoại qua Internet. Các thiết bị media gateway bảo đảm rằng những thuê bao như vậy có thể
liên lạc với nhau qua các số điện thoại bằng đường dây cố định thông thường, và có thể gọi đến
bất kỳ điện thoại tương tự nào trên thế giới. Những hình thức truyền thông đường dài mới nổi
này cũng khiến Internet được sử dụng một cách tích cực để truyền đi những cuộc thoại quốc tế,
và vì thế đã giúp cho chi phí thoại thấp hơn.
Năm 2001, dịch vụ GPRS (General Packet Radio Service) đã lần đầu tiên được đưa vào các
mạng GSM công cộng. Khi những điện thoại di động có khả năng GPRS đầu tiên nhanh chóng
xuất hiện sau đó, việc truy cập Internet di động đã trở nên khả thi trong thực tế đối với đông đảo
người dùng hơn. Trước đó, truy cập Internet di động chỉ có thể thực hiện được thông qua những
cuộc gọi dữ liệu chuyển kênh. Tuy nhiên, tốc độ truyền dữ liệu, thời gian thiết lập cuộc gọi, và
việc nhất thiết phải duy trì kênh truyền ngay cả trong những quãng thời gian không tích cực cũng
không thích hợp cho hầu hết các ứng dụng Internet. Những vấn đề này, cùng với những màn
hình hiển thị nhỏ và đơn sắc của các điện thoại di động và phần mềm di động trong thời kỳ “thơ
ấu” này của nó khiến cho những dịch vụ Internet không dây lúc đầu (WAP 1.0) chưa bao giờ trở
nên phổ biến. Đến năm 2005, các thiết bị đã “trưởng thành” hơn, những màn hình màu độ phân
giải cao đã được đưa vào các điện thoại di động tầm trung, và các trình duyệt Web di động WAP
2.0 cùng các chương trình khách e-mail di động dễ dùng kết hợp với GPRS thành một tầng vận
chuyển chuyển gói, cuối cùng đã cho phép truy cập Internet di động đi vào thị trường đại chúng.
Nhưng cho dù có những tiến bộ này, thì những mức giá và cuộc đấu tranh giữa những khu vực
truy cập mở và đóng (lát nữa sẽ bàn kỹ hơn) đã làm giảm đáng kể sự phát triển Internet di động.
Từ đây về sau, trong tài liệu này chúng tôi sẽ dùng các thuật ngữ “truy cập di động vào
Internet” và “truy cập Internet di động” thay vì thuật ngữ “Internet di động”. Đó là vì thuật ngữ
sau khiến người đọc lầm tưởng rằng có thể có một sự phân biệt giữa “Internet đường dây cố
định” và “Internet di động”. Tuy đúng là một số dịch vụ được “cắt may” riêng để dùng trên các
thiết bị điện thoại di động, thậm chí còn hưởng lợi từ và tận dụng tính di động của người dùng,
nhưng xu hướng chung là ngày càng có nhiều ứng dụng, dịch vụ, và nội dung được cung cấp và
hữu ích cho cả các thiết bị di động nhỏ nhắn lẫn các thiết bị cầm tay lớn hơn hoặc cố định.
Một cột mốc quan trọng nữa đối với truy cập Internet không dây trong khoảng thời gian này
là, các mạng 3G đã bắt đầu được đưa vào hoạt động ở nhiều nước vào các năm 2004 và 2005.

Trong khi GPRS có tốc độ truyền gần với modem quay số, thì UMTS đã nâng tốc độ truyền dữ
liệu lên đến 384 Kbit/s trong thực tế, và sử dụng chúng có vẻ cũng nhanh như sử dụng DSL vậy.
Nhưng chế độ giá cả của các nhà cung cấp dịch vụ mạng cũng làm cho sự chấp nhận rộng rãi 3G
phải chậm lại vài năm.
Các công nghệ di động Sau 3G 6
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
1.4. Từ 2005 đến nay: thoại di động phủ sóng toàn cầu, VoIP
và Mobile Broadband bắt đầu phổ biến
Từ 2005 đến nay, tỉ lệ dân chúng ở các nước công nghiệp hóa truy cập Internet thông qua các
đường nối kết băng rộng DSL hoặc cáp đã tiếp tục gia tăng. Ngoài ra, nhiều nhà cung cấp dịch
vụ mạng đã bắt đầu triển khai ADSL2+, và các modem mới cho phép tốc độ tải xuống vượt quá
15 Mbit/s đối với những người dùng sống gần các tổng đài. Những đường VDSL và cáp quang
triển khai đến trạm phân phối hoặc đến tận nhà thuê bao còn cung cấp những tốc độ truyền lớn
hơn nữa. Kể từ năm 2005, một hướng phát triển khác ngày càng gia tăng là Voice over IP (VoIP)
thông qua một cổng điện thoại trên router DSL hoặc modem cáp. Điều này đang làm cho mạng
điện thoại tương tự truyền thống đi đến chỗ cáo chung, và các nhà cung cấp dịch vụ thoại đường
dây cố định nhìn thấy lượng khách hàng của họ ngày cảng sụt giảm.
Vào đầu năm 2009 này, lượng người dùng điện thoại di động trên toàn thế giới đã đạt đến 3 tỉ.
Thế có nghĩa là gần như cứ hai người trên địa cầu thì có một người sở hữu một điện thoại di
động, một mức phát triển mà năm năm trước hiếm có ai tiên đoán được. Năm 2007, các nhà cung
cấp dịch vụ mạng đã đăng ký mỗi phút 1000 thuê bao mới. Phần lớn sự tăng trưởng này là nhờ
sự triển khai các mạng GSM/GPRS 2G và 2.5G ở các thị trường đang nổi lên. Do sự cạnh tranh
toàn cầu giữa các nhà cung cấp, các thành phần thiết bị mạng cũng hạ đến mức có thể triển khai
được các mạng không dây ở những nước có mức thu nhập trên đầu người rất thấp. Một yếu tố
quan trọng khác đóng góp vào sự tăng trưởng chóng mặt này là sự xuất hiện ngày càng nhiều các
điện thoại di động GSM giá cực rẻ, không đến 50 USD. Chỉ trong vài năm, các mạng di động đã
thay đổi hình thức hoạt động và truy cập thông tin cho những những chủ doanh nghiệp nhỏ như
tài xế tắc-xi và người buôn bán nhỏ ở các thị mới nổi. Các mạng GSM giờ đây có mặt ở hầu hết
mọi nơi trên thế giới.
Ở các nước công nghiệp hóa, các mạng 3G tiếp tục phát triển, và năm 2006 chứng kiến những

cuộc nâng cấp mạng đầu tiên từ UMTS lên HSDPA (High Speed Data Packet Access). Thời gian
đầu, điều này cho phép nâng tốc độ truyền dữ liệu của người dùng lên đến mức từ 1 đến 3
Mbit/s. Với các thiết bị đầu cuối di động cao cấp, tốc độ chắc chắn còn cao hơn nữa. Hiện nay,
những tốc độ truyền cao như vậy chủ yếu chỉ có ích khi phối hợp với các máy tính xách tay cung
cấp Internet băng rộng cho người dùng hầu như ở mọi nơi, nhưng sau này chắc chắn HSDPA
cũng sẽ rất có ích cho những ứng dụng di động một khi việc tải xuống các file ghi âm bài thuyết
trình (podcast), âm nhạc và phim ảnh trên các thiết bị di động trở thành nhu cầu phổ biến của
quần chúng.










Hình 1.1: Tỉ lệ doanh thu truyền dữ liệu di động của vài hãng dịch vụ viễn thông năm 2007.
Các công nghệ di động Sau 3G 7
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
Tuy các mạng 3G đã xuất hiện vài năm rồi, việc người dùng chấp nhận chúng vẫn còn chậm
chạp cho tới khoảng 2006/2007, khi các nhà cung cấp dịch vụ mạng di động cuối cùng mới đưa
ra những bảng giá hấp dẫn. Giá hạ xuống 40 đến 50 Euro hoặc thấp hơn cho phí thuê bao truy
cập Internet băng rộng không dây và dung lượng tải hàng tháng khoảng chừng 5 GBytes. Như
thế là quá đủ cho mọi thứ ngoại trừ chia sẻ file qua mạng và truyền tải phim ảnh số lượng lớn.
Các nhà cung cấp cũng bắt đầu đưa ra những gói thuê bao nhỏ hơn trong phạm vi từ 6 đến 15
Euro một tháng nếu người dùng thỉnh thoảng mới truy cập Internet bằng máy tính xách tay. Hiện
nay đã có hãng cung cấp những gói với giá tương tự như vậy cho thuê bao duyệt Web và email
không giới hạn trên điện thoại di động. Giá cả và mức độ sẵn dùng 3G hiện nay vẫn khác biệt tùy

theo quốc gia. Vào năm 2006, doanh thu truyền dữ liệu di động riêng ở Mỹ đã đạt đến 15,7 tỉ đô
la, trong số đó 50 đến 60 phần trăm là doanh thu từ các dịch vụ cao hơn SMS. Ở một số nước,
doanh thu truyền dữ liệu di động giờ đây chiếm khoảng 20 đến 30 phần trăm tổng doanh thu của
nhà cung cấp dịch vụ viễn thông (xem Hình 1.1).
Trong khi việc roaming dữ liệu không dây vẫn còn đang dọ dẫm những bước đầu tiên, thì ở
nhiều nước khả năng truy cập Internet không dây thông qua các SIM card trả trước đã được cung
cấp ở những mức giá tương đương với giá dành cho thuê bao trả sau. Đây đúng là một bước tiến
quan trọng khác, bởi vì nó mở ra cánh cửa truy cập Internet bất kỳ lúc nào và bất kỳ đâu cho
những người dùng sáng tạo chẳng hạn như sinh viên, loại người thích dùng SIM trả trước hơn là
trả sau hàng tháng. Ngoài ra, nó khiến những người thường xuyên đi công tác xa thấy thuận tiện
hơn (những người này trước đây không có khả năng truy cập Internet trên đường đi trừ khi ở các
hotspot không dây tại các sân bay và khách sạn).
1.5. Tương lai – Nhu cầu đối với các hệ thống Sau 3G
Khi nhìn vào tương lai, câu hỏi chính đặt ra cho các nhà cung cấp dịch vụ và cung cấp thiết bị
mạng là khi nào và tại sao người dùng cần đến các mạng không dây Sau 3G (Beyond 3G, viết tắt
là B3G). Mười mấy năm trước, điện thoại là ứng dụng đầu tiên được di động hóa. Vài năm sau
đó thì SMS (Short Message Service) trở thành ứng dụng truyền dữ liệu di động đầu tiên vào
được thị trường đại chúng. Đến nay thì những mạng điện thoại di động đơn giản nhất cũng có
khả năng truyền SMS do bởi yêu cầu thấp về băng thông của nó. Có thể xem SMS chính là dịch
vụ tiên phong của những dịch vụ truyền dữ liệu khác như e-mail di động, duyệt Web di động,
viết blog di động, Push to Talk (PTT, tức dịch vụ dùng điện thoại di động như máy bộ đàm), tin
nhắn tức thời di động, và nhiều dịch vụ khác nữa. Những ứng dụng như vậy trở thành hiện thực
là nhờ sự xuất hiện các mạng không dây truyền các gói dữ liệu theo giao thức IP và các thiết bị
di động ngày càng mạnh mẽ. Đến nay thì dung lượng của các mạng 3G và 3.5G vẫn đủ cho yêu
cầu về bandwidth của các ứng dụng này và số lượng người dùng hiện có. Nhưng đã có thể thấy
rõ là trong tương lai không xa, một số xu hướng sẽ làm tăng yêu cầu về bandwidth:
 Mức độ sử dụng mạng không dây ngày càng tăng: do giá cả ngày càng hạ, ngày càng có
nhiều người sử dụng các ứng dụng không dây cần truy cập mạng.
 Nội dung đa phương tiện: tuy những nỗ lực đầu tiên di động hóa Web chỉ đạt được các
trang Web chủ yếu là văn bản, nhưng nội dung đồ họa ngày càng trở nên phổ biến hơn.

Một hình ảnh có thể nói thay cho hàng nghìn từ ngữ, nhưng nó cũng làm tăng lượng dữ
liệu cần được truyền đi cho mỗi trang Web. Việc tải xuống âm nhạc và phim ảnh cũng
đang trở nên phổ biến hơn, làm tăng hơn nữa yêu cầu về bandwidth.
 Các mạng xã hội di động: tương tự như trong Internet đường dây cố định, có một dòng
ứng dụng mới đang thay đổi cách thức con người sử dụng Internet. Trong quá khứ, người
dùng chủ yếu chỉ tiêu thụ nội dung. Ngày nay thì các blog, podcast, các site chia sẻ hình
ảnh và các cổng truyền tải phim đang định hình lại Internet, bởi vì người dùng không còn
chỉ tiêu thụ nội dung nữa mà nay đã dùng mạng để chia sẻ những ý tưởng, hình ảnh và
Các công nghệ di động Sau 3G 8
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
phim ảnh của họ với người khác. Ví dụ, những ứng dụng như Shozu và Lifeblog cho phép
người dùng tải hình ảnh, phim ảnh và các bài viết blog từ các thiết bị di động lên Web.
Việc truyền hình ảnh, podcast và phim ảnh sẽ làm tăng gấp bội lượng dữ liệu mà người
dùng gửi và nhận qua Internet.
 Voice over IP: thế giới thoại đường dây cố định đang nhanh chóng chuyển sang hướng
VoIP. Nhiều khả năng là chỉ khoảng năm năm nữa, nhiều mạng thoại chuyển kênh đường
dây cố định hiện nay sẽ chuyển hoàn toàn sang truyền thoại dựa trên IP. Tương tự như vậy,
về phương diện truy cập mạng, nhiều người dùng sẽ sử dụng VoIP như dịch vụ thoại chính
của họ, ví dụ như qua các mạng DSL hoặc TV cáp. Hiện nay đã có thể thấy những động
thái chuyển dịch này rồi, bởi vì thị trường thoại chuyển kênh đang chịu áp lực ngày càng
tăng do sự sụt giảm số lượng thuê bao. Kết quả là, nhiều nhà cung cấp dịch vụ thoại đường
dây cố định không còn đầu tư vào công nghệ chuyển kênh nữa. Có thể quan sát thấy một
xu hướng tương tự trong các mạng không dây. Tuy nhiên, ở đây sự chuyển dịch chậm hơn
nhiều, đặc biệt là do yêu cầu bandwidth cao hơn để truyền các cuộc thoại qua một đường
truyền chuyển gói. Chủ đề này sẽ được bàn kỹ hơn trong mục 1.6.
 Sự thay thế cho đường dây cố định: trong khi lượng thông thoại ngày càng tăng thì
doanh thu ngày càng giảm ở cả các mạng đường dây cố định lẫn không dây do cước thuê
bao ngày càng giảm. Vì vậy ở nhiều nước, các nhà cung cấp dịch vụ không dây đang cố
gắng kềm giữ hoặc tăng doanh thu bình quân trên mỗi thuê bao bằng cách chào mời khả
năng truy cập Internet cho máy PC, máy tính xách tay và các thiết bị di động trên các mạng

UMTS/HSDPA hoặc CDMA của họ. Như vậy là họ bắt đầu cạnh tranh trực tiếp với các
nhà cung cấp dịch vụ DSL và cáp. Muốn cạnh tranh thành công, họ cũng phải tăng thêm
băng thông trên mạng của mình.
 Sự cạnh tranh từ những nhà cung cấp dịch vụ Internet không dây khác: ở một số nước,
các nhà cung cấp dịch vụ khác đã và đang chào mời khả năng truy cập Internet không dây
broadband bằng các mạng WiFi hoặc WiMAX/802.16. Những nhà cung cấp dịch vụ như
thế cạnh tranh trực tiếp với các nhà cung cấp dịch vụ UMTS và CDMA truyền thống vẫn
đang hoạt động trong thị trường này.
 Internet băng rộng không phải chỉ có được thông qua những ổ cắm trên tường: ngày
nay, rất nhiều người đã dùng các thiết bị điểm truy cập (access point) WiFi để xây dựng
“lãnh địa” Internet băng rộng của mình. Vì vậy, Internet băng rộng hầu như luôn bao
quanh họ. Trong tương lại, người ta sẽ không chỉ dùng những lãnh địa như vậy cho máy
tính để bàn và xách tay, mà còn cho các thiết bị nhỏ hơn, như điện thoại di động có sẵn khả
năng WiFi chẳng hạn. Những thiết bị nhỏ hơn này cũng sẽ thay đổi cách thức chúng ta tiếp
nhận những lãnh địa Internet như thế. Không còn cần thiết phải ngồi ở một chỗ riêng biệt,
như trước máy tính chẳng hạn, thì mới truyền thông (bằng VoIP, e-mail, nhắn tin tức thời),
lấy thông tin xuống từ hoặc gửi thông tin lên Web (tranh ảnh, các trang blog, phim ảnh,
v.v..). Khi khu vườn băng rộng của cá nhân không còn nữa, các thiết bị di động sẽ chuyển
sang dùng mạng tổ ong. Trong tương lai, các mạng tổ ong sẽ mở rộng ra cả những khu vực
mà hiện nay chúng chưa phủ sóng, và thông lượng khả dụng của chúng sẽ tăng lên để đáp
ứng số lượng người dùng tăng thêm và số lượng ứng dụng được nối kết thông qua chúng.
Việc chuyển qua chuyển lại giữa những lãnh địa Internet cá nhân tại nhà và mạng tổ ong
rộng lớn hơn bên ngoài sẽ trở nên vô hình (tức người dùng sẽ không nhận ra sự chuyển
dịch đó) khi các dịch vụ và thiết bị cho mạng tổ ong phát triển thêm.
Một số công nghệ không dây hiện đang được xây dựng hoặc đang trong giai đoạn triển khai
ban đầu, được thiết kế để đáp ứng nhu cầu tương lai này: LTE (Long Term Evolution) của 3GPP,
HSPA+ và WiMAX. Tất cả các công nghệ này sẽ được bàn kỹ hơn trong Chương 2. Câu hỏi đặt
Các công nghệ di động Sau 3G 9
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
ra là trong bối cảnh như vậy, những công nghệ nào là 3G hiện nay, và công nghệ nào được xem

là 4G trong tương lai?
Cơ quan chịu trách nhiệm phân loại các mạng không dây là ITU (International
Telecommunication Union). ITU phân loại các mạng viễn thông di động quốc tế (international
mobile telecommunication _ IMT) như sau:
 Các hệ thống IMT-2000: tức những hệ thống mà ta gọi là 3G hiện nay, ví dụ như UMTS
và CDMA2000. Danh sách tất cả các hệ thống ITU-2000 được liệt kê trong khuyến nghị ITU-
R M.1457-6.
 Các hệ thống Enhanced IMT-2000: sự phát triển của các hệ thống IMT-2000 (tức Sau 3G),
ví dụ như HSPA, CDMA 1xEvDo và những thế hệ phát triển hơn nữa của chúng trong tương
lai.
 Các hệ thống IMT-Advanced: các hệ thống thuộc loại này được xem là hệ thống 4G.
Hiện nay vẫn chưa có định nghĩa rõ ràng nào về các đặc tính của các hệ thống IMT-Advanced
(4G) trong tương lai. Khuyến nghị ITU-R M.1645 cung cấp một vài gợi ý đầu tiên, nhưng vẫn để
ngỏ khái niệm ấy:
It is predicted that potential new radio interface(s) will need to support data rates of up to
approximately 100 Mbit/s for high mobility such as mobile access and up to approximately 1 Gbit/s
for low mobility such as nomadic/local wireless access, by around the year 2010 [. . .] These data
rate figures and the relationship to the degree of mobility [. . .] should be seen as targets for
research and investigation of the basic technologies necessary to implement the framework. Future
system specifications and designs will be based on the results of the research and investigations.
Khi so sánh với các đặc tả hiện nay của WiMAX với các yêu cầu kỹ thuật này, rõ ràng
WiMAX không đủ tư cách để được xem là một chuẩn 4G IMT-Advanced, bởi vì tốc độ truyền
dữ liệu của nó còn thấp hơn khá nhiều, ngay cả trong những điều kiện lý tưởng (WiMAX cố định
chỉ có tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 70 Mbps, WiMAX di động còn thấp hơn).
Chuẩn hậu duệ của chuẩn UMTS do 3GPP xây dựng, gọi là LTE, cũng khó mà đáp ứng
những yêu cầu này. Ngay cả trong một hệ thống MIMO (Multiple Input Multiple Output) bốn-
đường-truyền, tốc độ truyền dữ liệu ở dải tần sóng mang 20 MHz cũng không thể vượt quá 326
Mbit/s. (Ngay cả con số này cũng đã được tính ở khả năng tối đa rồi, bởi vì việc đặt bốn ăng-ten
vào trong một thiết bị nhỏ hoặc trên mái nhà trong thực tế không hề đơn giản).
Có lẽ cũng nên so sánh các hệ thống 4G tương lai này với quá trình phát triển của các hệ

thống 3G hiện nay. Quá trình phát triển của UMTS là một ví dụ tiêu biểu. Với HSDPA và
HSUPA, tốc độ truyền của người dùng giờ đây đã vượt mức dự đoán lúc đầu 2 Mbit/s dành cho
các hệ thống IMT-2000. Thế nhưng quá trình phát triển của các hệ thống này vẫn chưa dừng lại.
Những ấn bản chuẩn mới xây dựng Release 7 và 8 trong 3GPP được gọi là HSPA+, vốn bao gồm
cả công nghệ MIMO và những công nghệ cải tiến khác, cũng đưa công nghệ UMTS cải tiến này
đến một mức dung lượng và băng thông như đang được chỉ định cho LTE trên dải tần sóng mang
5 MHz. HSPA+ rõ ràng cũng không phải là một hệ thống 4G IMT-Advanced, bởi vì nó chỉ cải
tiến về mặt công nghệ vô tuyến so với các hệ thống 3G IMT-2000 hiện nay thôi. Vì vậy, HSPA+
được xếp loại là một “hệ thống IMT-2000 nâng cao” (Enhanced IMT-2000 system).
Để đáp ứng những yêu cầu trông đợi của IMT-Advanced, các cơ quan soạn thảo chuẩn
WiMAX và LTE đã bắt đầu những nỗ lực đầu tiên để cải tiến hơn nữa các công nghệ của họ. Về
phía WiMAX, nhóm công tác 802.16m đang tiến hành chuẩn hóa một kỹ thuật giao tiếp vô tuyến
nhanh hơn trước. Về phía LTE, một chương trình làm việc tương tự được đặt tên là LTE+ hoặc
Enhanced LTE cũng bắt đầu khởi động.
Các công nghệ di động Sau 3G 10
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
Những nghiên cứu hiện nay chỉ ra rằng những yêu cầu về tốc độ truyền được mô tả trong
ITU-R M.1645 chỉ có thể đạt được ở dải tần 100 MHz hoặc hơn nữa. Đây là một thách thức thực
sự, xét theo quan điểm kỹ thuật cũng như do sự thiếu thốn các dải tần cao này. Vì vậy, không
chắc lắm là những yêu cầu này có còn được giữ nguyên trong định nghĩa cuối cùng về 4G IMT-
Advanced hay không.
Trong thực tế, vài công nghệ mạng khác nhau sẽ cùng có mặt và phát triển trong tương lai để
đáp ứng yêu cầu về mặt băng thông và dung lượng. Cũng có thể một sự kết hợp các hệ thống vô
tuyến khác nhau, như LTE cùng với WiFi chẳng hạn, sẽ được dùng để thỏa mãn yêu cầu về dung
lượng.
Từ quan điểm người dùng và quan điểm dịch vụ thì công nghệ mạng nào được coi là 3.5G,
3.9G hay 4G cũng không thành vấn đề. Cho nên tài liệu này dùng thuật ngữ “công nghệ Sau 3G”
hay B3G để chỉ tất cả các công nghệ mà có khả năng thỏa mãn yêu cầu dung lượng trong tương
lai, bao gồm các công nghệ được xây dựng mới hoàn toàn cũng như phát triển từ các hệ thống
hiện tại.

1.6. Tất cả các hệ thống này đều dựa trên IP
Tuy về mặt mạng vô tuyến (giao tiếp với thuê bao), khó đoán trước được tập hợp những công
nghệ 4G hay 3G phát triển nào sẽ được dùng trong tương lai, nhưng tương lai của các mạng lõi
cố định và di động lại dễ tiên đoán hơn nhiều. Một trong những đặc điểm chính của các mạng 3G
là việc hậu thuẫn cho cả các dịch vụ chuyển kênh lẫn các dịch vụ chuyển gói. Trong các mạng di
động trước 3G, bộ phận chuyển kênh của mạng lõi cùng với các dịch vụ chuyển kênh của mạng
giao tiếp vô tuyến được thiết kế để chuyên vận chuyển các cuộc thoại (đơn thuần tiếng cũng như
có cả hình). Việc điều khiển dịch vụ phụ thuộc hoàn toàn vào MSC (Mobile Switching Center),
thành phần chính của một mạng chuyển kênh. Bởi vì các thuê bao có thể chuyển vùng (roaming)
tùy ý trong một mạng di động, nên cần có một cơ sở dữ liệu để theo dõi vị trí hiện tại của thuê
bao cùng với thông tin về thuê bao, đó là HLR (Home Location Register). Để thiết lập một cuộc
gọi, điện thoại di động phải luôn liên lạc với MSC. Tiếp đến, MSC sử dụng số điện thoại đích để
tra vấn HLR về vị trí của thuê bao đích. Sau đó, cuộc gọi được gửi chuyển tiếp đến MSC này, rồi
MSC báo với thuê bao đích về cuộc gọi đến. Quá trình này được gọi là báo hiệu (signaling). Một
đường truyền chuyển kênh (circuit-switched channel) được thiết lập giữa hai thuê bao ấy thông
qua ma trận chuyển mạch (switching matrix) của MSC, còn các tín hiệu báo hiệu cần thiết cho
cuộc gọi được truyền trên một mạng báo hiệu độc lập, bởi vì đường truyền chuyển kênh kia chỉ
vận chuyển tín hiệu thoại thôi.
Trong những kiểu thiết kế mạng gần đây, các MSC được tách ra thành hai thành phần: một là
MSC Call Server chịu trách nhiệm xử lý chuyện báo hiệu, còn thành phần kia là một media
gateway, chịu trách nhiệm gửi chuyển tiếp cuộc gọi thoại, như được minh họa trong Hình 1.2.
Thay vì dùng những kênh nối cố định, các media gateway sử dụng các đường nối kết ATM
chuyển gói hoặc IP để gửi chuyển tiếp cuộc gọi. Điều này loại bỏ sự cần thiết phải vận chuyển
dữ liệu thoại qua các đường truyền chuyển kênh trong mạng lõi.
Tuy cách giải quyết này rất thích hợp để vận chuyển các cuộc gọi thoại với một dải tần cố
định và những yêu cầu nghiêm ngặt về độ trễ, nhưng nó hoạt động không tốt đối với việc truy
cập Internet. Trong Internet, tất cả dữ liệu đều được vận chuyển trong các gói dữ liệu. Hơn nữa,
các gói dữ liệu chỉ được trao đổi giữa hai thiết bị đầu cuối (endpoint) khi có một đường nối kết
được thiết lập, nhưng đường nối kết này hay thay đổi. Ví dụ tiêu biểu là một phiên duyệt Web,
trong đó một người dùng ghé đến vài trang Web, thậm chí nhiều khi cùng một lúc ghé đến nhiều

trang. Khi một trang Web được truyền đi, nó muốn sử dụng càng nhiều thông lượng hiện có càng
tốt chứ không phải bị giới hạn ở một kênh chuyển kênh vốn được thiết kế để vận chuyển những
luồng dữ liệu thoại hoặc hình số hóa băng hẹp. Các đường nối kết Internet nhiều khi cũng chạy
Các công nghệ di động Sau 3G 11
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
không tải (tức không vận chuyển dữ liệu gì cả) trong một thời gian dài. Trong thời gian này, tốt
nhất là tài nguyên mạng nên trao cho những người dùng khác. Điều này cũng không thể thực
hiện được đối với một đường truyền chuyển kênh, bởi vì khi đã được thiết lập thì nó là một kênh
dành riêng (exclusive channel), cung cấp một thông lượng không đổi giữa hai bên tham gia, bất
kể họ có tạm ngừng nói giữa cuộc gọi hay không.













Hình 1.2: Hệ thống chuyển kênh với các thành phần mạng xử lý những phần việc chuyên biệt.
Vì những lý do này, các mạng 3G đều chứa một thành phần mạng lõi riêng để gửi chuyển tiếp
các gói dữ liệu thay vì chuyển kênh, như được minh họa trong Hình 1.3. Mạng giao tiếp vô tuyến
phục vụ cả mạng chuyển kênh và mạng chuyển gói, và khi người dùng di động cần phục vụ thì
tùy theo họ cần một đường truyền chuyển kênh hay một đường truyền chuyển gói, một kiểu
đường truyền thích hợp sẽ được thiết lập qua không trung. Một số hệ thống mạng, như UMTS
chẳng hạn, còn cho phép các thiết bị dùng đồng thời các đường truyền kênh và gói, cho nên

người dùng có thể thực hiện một cuộc gọi trong khi đang kết nối Internet và đang truyền dữ liệu.











Hình 1.3: Kiến trúc đôi chuyển kênh và chuyển gói tiêu biểu của các mạng 3G. Thành phần
HLR không được trình bày ở đây.
Trong mạng lõi, mỗi kênh
dành riêng vận chuyển một
cuộc thoại hoặc truyền dữ
liệu IP với tốc độ không đổi
Trong mạng vô tuyến, các
đường truyền chuyển kênh
được dùng cho các cuộc gọi.
Dữ liệu thoại và báo hiệu không
được vận chuyển qua IP.
Các công nghệ di động Sau 3G 12
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
Các mạng đường dây cố định truyền thống sử dụng một kiến trúc phân đôi tương tự như vậy
để đồng thời thực hiện được cuộc gọi thoại và truy cập Internet. Từ khi dịch vụ DSL trở nên phổ
biến, dịch vụ thoại tương tự và DSL sử dụng cùng một đường truyền vật lý dẫn đến nhà khách
hàng. Vì thế, người ta dùng một splitter để phân tách tín hiệu thoại analog khỏi tín hiệu DSL, bởi
vì chúng hoạt động ở những dải tần khác nhau. Ở tổng đài, người ta dùng một splitter tương tự

như vậy để kết nối đường dây thuê bao với tổng đài chuyển kênh để chuyển tiếp các cuộc gọi
thoại và với một bộ tách kênh truy cập DSL (DSL Access

Multiplexer _ DSLAM) để kết nối
Internet. Sau đó các tổng đài điện thoại được nối với nhau thông qua các đường truyền chuyển
kênh, còn các DSLAM thì nối kết với một mạng lõi chuyển gói. Tuy nhiên sau đó không lâu,
người ta còn nghĩ ra một cách giải quyết khác hẳn để vận chuyển các cuộc gọi thoại qua các
đường kết nối Internet. Thay vì nối điện thoại tương tự với splitter, thiết bị truy cập DSL được
trang bị một jack cắm dành cho điện thoại. Thiết bị truy cập DSL số hóa tín hiệu thoại rồi gửi nó
đi dưới dạng các gói IP qua đường dây DSL. Trong nhiều trường hợp, người ta dùng một SIP
Server dựa trên giao thức IP và RTP (Real Time Transport Protocol) để thay cho tổng đài điện
thoại chuyển kênh địa phương. Cách giải quyết này có vài ưu điểm:
 Chỉ cần một loại mạng lõi duy nhất, bởi vì các tổng đài chuyển kênh và mạng chuyển kênh
giữa giữa chúng không còn cần thiết nữa.
 Sử dụng một mạng IP để truyền các cuộc gọi thoại sẽ giúp các công ty cung cấp dịch vụ
Internet nào không phải công ty điện thoại dễ cung cấp các dịch vụ thoại hơn, bởi vì bộ phận
điều khiển mạng không còn cần phải được đặt tại tổng đài địa phương nữa. Nhà cung cấp dịch
vụ có thể kết hợp các dịch vụ thoại với các dịch vụ khác. Bởi vì khi đường truyền có thông
lượng lớn hơn, người dùng có thể sử dụng nó cho mục đích khác, ví dụ như trao đổi ảnh với
người khác trong khi đang tham gia cuộc thoại, hoặc đưa thêm phim ảnh vào một thời điểm
nào đó trong khi trò chuyện.
Trong khi xu hướng chuyển sang VoIP đã và đang diễn ra trong các mạng đường dây cố định,
thì các mạng không dây vẫn chưa theo kịp. Ở đây, mọi sự diễn ra chậm hơn nhiều vì một số lý
do. Lý do chính là các mạng di động 3G không có thông lượng cần thiết để hậu thuẫn VoIP, vốn
đòi hỏi một tốc độ truyền cao hơn so với các cuộc gọi chuyển kênh. Sự chênh lệch này gần đây
đã được giảm thiểu phần nào bởi việc trình làng các mạng 3.5G, nhưng chỉ các mạng Sau 3G
(Enhanced IMT-2000 và IMT-Advanced) mới có đủ thông lượng và một mạng giao tiếp vô
tuyến được tối ưu hóa để hậu thuẫn VoIP ở quy mô lớn.
Các công nghệ di động Sau 3G 13
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1

Chương 2:
Tổng quan các kiến trúc mạng Sau 3G
Các hệ thống UMTS, HSPA và HSPA+




2.1. Tổng quan
Như đã nói ở Chương 1, xu hướng chung phát triển trong viễn thông là chuyển dịch tất cả các
ứng dụng sang một giao thức truyền chung, đó là IP. Lợi ích to lớn của cách tiếp cận này là các
ứng dụng không còn đòi hỏi một công nghệ mạng riêng nữa, mà sẽ vận hành được trên những
loại mạng khác nhau. Điều này quan trọng bởi vì, một ứng dụng có thể vận hành tốt nhất trên
một mạng tổ ong vào một lúc nào đó, nhưng vào những lúc khác thì dùng các công nghệ không
dây tại gia hoặc mạng văn phòng như WiFi chẳng hạn sẽ thuận tiện hơn và rẻ hơn. Số lượng
ngày càng tăng của các thiết bị đa-vô-tuyến (multiradio device, tức thiết bị có nhiều cách giao
tiếp vô tuyến khác nhau) ủng hộ xu hướng này. Hiện nay đã có, và trong tương lai sẽ có nhiều
hơn nữa, công nghệ không dây được triển khai song song nhau,. Điều này là cần thiết, bởi vì việc
triển khai một mạng công nghệ mới cần một lượng thời gian đáng kể, và thường thì lúc đầu chỉ
có một số ít thiết bị hậu thuẫn nó. Do đó các công nghệ mạng khác nhau cần được triển khai
không chỉ song song nhau mà còn cùng một chỗ nữa. Ngoài ra, khi xuất hiện các công nghệ mới,
các công nghệ mạng hiện có cũng tiếp tục phát triển để cung cấp hiệu năng cải thiện trong khi
công nghệ mới chưa được triển khai xong hay chỉ đang trong quá trình triển khai. Vì những lý do
ấy, chương này sẽ khảo sát một số công nghệ Sau 3G khác nhau, nhấn mạnh vào các công nghệ
có thị phần lớn nhất. Ở đây, thuật ngữ “mạng Sau 3G” được dùng để chỉ các mạng tổ ong mà
cung cấp những tốc độ truyền cao hơn các mạng UMTS ban đầu (Release 99), vốn có tốc độ
truyền dữ liệu từ 384 Kbit/s đến 2Mbps cho mỗi người dùng.
Trong thế giới mạng tổ ong, chuẩn UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)
với thế hệ cải tiến HSPA (High-speed Packet Access) của nó hiện đang là hệ thống Sau 3G được
triển khai rộng rãi nhất. Vì thế hệ thống này (và thế hệ tương lai HSPA+ của nó) sẽ được đề cập
trước.

Chương kế tiếp tập trung bàn về công nghệ hậu duệ của HSPA và HSPA+, vốn thường được
gọi là Long Term Evolution (LTE). Trong các tài liệu về chuẩn, LTE được gọi là EPS (Evolved
Packet System) và được phân thành hai thành phần: EPC (Evolved Packet Core) và E-UTRAN
(Enhanced-UMTS Terrestrial Radio Access Network).
Tuy LTE chủ yếu đáp ứng nhu cầu của các nhà cung cấp dịch vụ mạng không dây hiện nay,
nhưng nó cũng thu hút sự quan tâm lớn từ những công ty mới trong việc xây dựng những mạng
không dây để truy cập Internet. Nhiều công ty như vậy lại bị hấp dẫn bởi chuẩn WiMAX
(Worldwide Interoperability for Microwave Access), đặc biệt là với kiểu giao tiếp không trung
802.16e (tức WiMax di động). WiMAX rất giống với LTE, nhưng được thiết kế mới hoàn toàn
chứ không cần tương thích ngược với các thế hệ trước. Vì thế, nó thích hợp hơn với nhu cầu của
các công ty mới. Do nghĩ rằng cả LTE lẫn WiMAX sẽ giành được thị phần lớn, chúng tôi sẽ bàn
về cả hai công nghệ này để cho thấy những điểm tương đồng và khác biệt giữa chúng.
Các công nghệ di động Sau 3G 14
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
2.2. UMTS
2.2.1. Giới thiệu
Những phác thảo đầu tiên của các tài liệu chuẩn UMTS được giới thiệu cho các tổ công tác
của 3GPP vào cuối năm 1999, nhưng những công trình nghiên cứu khả thi về hệ thống này đã
bắt đầu sớm hơn nhiều. Một vài mạng UMTS đã được ra mắt công chúng vào năm 2003, nhưng
mãi tới cuối năm 2004, khi các điện thoại di động UMTS thỏa đáng (về giá cả và chức năng)
được tung ra thị trường và các mạng UMTS được triển khai ra nhiều thành phố, thì những người
chấp nhận đầu tiên mới đủ khả năng và thực sự sử dụng UMTS. Quá trình từ khi có bộ đặc tả
đầu tiên cho đến khi có những cuộc triển khai đầu tiên mất đến năm năm, đó là điều không bình
thường, và có lẽ do tính phức tạp của nó. Có lẽ cũng nên xem xét điều này khi khảo sát những
công nghệ mạng mới nổi lên như LTE và WiMAX, vốn cũng đang ở giai đoạn chuyển tiếp giữa
lúc chuẩn hóa và lúc triển khai.
2.2.2. Kiến trúc mạng
Hình 2.1 cho thấy một cái nhìn tổng quát về kiến trúc của một mạng UMTS. Phía trên bên trái
của hình đó là thành phần truy cập vô tuyến của mạng, vốn được các chuẩn của 3GPP gọi là
UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network _ Mạng truy nhập Vô tuyến Mặt đất của

UMTS).
















Hình 2.1: Kiến trúc của mạng chung GSM/UMTS.
2.2.2.1. Trạm cơ sở (base station)
UTRAN bao gồm hai thành phần con: Base Station (trạm cơ sở) và Radio Network Controller
(bộ điều khiển mạng vô tuyến). Các trạm cơ sở (được gọi là NodeB trong các tài liệu về chuẩn
của 3GPP) nằm ở rìa ngoài của mạng, liên lạc với các thiết bị di động qua không trung. Ở các
thành phố, mỗi trạm cơ sở thường phủ sóng một vùng (area) với bán kính khoảng 1 Km, đôi khi
Các công nghệ di động Sau 3G 15
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
ít hơn, tùy theo mật độ dân cư và yêu cầu về thông lượng. Để gia tăng lượng dữ liệu và số lượng
cuộc gọi thoại đồng thời trên mỗi trạm cơ sở, vùng phủ sóng của mỗi trạm thường được chia ra
thành hai hoặc ba phân vùng (sector), hoặc ô (cell) như được gọi trong các chuẩn. Mỗi phân
vùng có ăng-ten định hướng và thiết bị thu phát của riêng nó. Như vậy, một NodeB với ba sector
bao gồm ba cell riêng rẽ. Nếu một người dùng đi quanh một trạm cơ sở như vậy trong thời gian

một cuộc thoại đang diễn ra hoặc trong khi dữ liệu đang được truyền tải, anh ta hoặc chị ta sẽ lần
lượt được phục vụ bởi từng cell của trạm ấy. Trong suốt thời gian ấy, mạng vô tuyến sẽ chuyển
giao (hand-over hoặc hand-off) mối nối kết của anh ta từ cell này sang cell kế cận khi thấy điều
kiện tín hiệu vô tuyến xấu đi. Như vậy, về mặt kỹ thuật thì sự chuyển giao giữa các cell của cùng
một trạm cơ sở có rất ít sự khác biệt với sự chuyển giao giữa các cell của các trạm cơ sở khác
nhau. Tình huống này và những tình huống quản lý tính di động khác sẽ được bàn kỹ hơn trong
mục 2.2.3. Hệ thống kết nối vô tuyến giữa các thiết bị di động và trạm cơ sở còn được gọi là “air
interface” (tạm dịch: giao tiếp vô tuyến
4
). Các “điện thoại di động”, “thiết bị đầu cuối”
(terminal), hoặc “thiết bị di động” (theo cách gọi thông thường) sử dụng mạng UMTS được gọi
là các UE (User Equipment _ thiết bị người dùng) hoặc MS (Mobile Station _ Trạm Di động)
trong chuẩn này.
Hiện nay, các trạm cơ sở UMTS được nối với mạng lõi thông qua một hoặc nhiều kênh truyền
E1 (theo chuẩn của châu Âu) tốc độ 2.048 Kbit/s và T1 (theo chuẩn của Bắc Mỹ) tốc độ 1.544
Kbit/s. Mỗi kênh truyền E1 hoặc T1 luận lý được mang trên một cặp đường cáp đồng vật lý. Một
giải pháp thay cho cáp đồng là dùng một đường nối vi ba, vốn có thể mang vài kênh E1 luận lý.
Nhiều nhà cung cấp dịch vụ UMTS thích dùng cách đó hơn, bởi vì họ không cần phải trả phí
thuê bao hàng tháng cho chủ của hạ tầng cơ sở cáp đồng. Để sử dụng hết dung lượng giao tiếp vô
tuyến của một trạm cơ sở UMTS nhiều cell, cần đến vài kênh E1. Giao thức được dùng trên
những kênh truyền này là ATM (Asynchronous Transfer Mode), một công nghệ truyền tải mạnh
mẽ, được sử dụng rộng rãi ở nhiều mạng viễn thông cố định cũng như không dây khắp thế giới
hiện nay. Hình 2.2 minh họa một tủ trạm cơ sở (base station cabinet) tiêu biểu đặt tại lề đường.
Trong thực tế, các trạm cơ sở thường được lắp đặt trên các mái nhà phẳng gần ăng-ten, bởi vì
nhiều khi không có chỗ trống trên mặt đất, và bởi vì cách này làm giảm đáng kể chiều dài (và vì
thế, cả chi phí) cho hệ thống cáp nối giữa tủ trạm cơ sở và ăng-ten.
Khi công nghệ phát triển, việc dùng các kênh E1 qua cáp đồng sẽ trở nên khó khăn hơn bởi vì
số lượng đường cáp dẫn đến một trạm cơ sở có giới hạn thôi, và quan trọng hơn nữa, tăng số
lượng cáp thì phí thuê cáp hằng tháng sẽ cao. Vì thế, các nhà cung cấp dịch vụ mạng đã bắt đầu
dùng một số công nghệ truyền thay thế khác để nối kết các trạm cơ sở vào mạng lõi:

4
Newton’s Telecom Dictionary (20
th
Edition) định nghĩa “air interface” như sau: Air interface is a cellular
industry term. It refers to the system that ensures compatibility between equipment (cell phones) and the base
stations. It involves the specification of channel frequencies and widths, modulation, power and power sensitivity
levels, and data framing. The system also selects which radio channels are employed during a call. Air interface is
the standard operating system of a mobile network. A four-layer protocol stack which ensures compatibility between
terminal equipment and base stations, or hubs, through the development of a standard. In terms of the OSI
Reference Model, the layers include the Physical (PHY), the Media Access Control (MAC) layer, the Data Link
Control (DLC) layer, and the Network layer. The PHY layer specifies radio characteristics such as channel
frequencies and widths, modulation schemes, power and power sensitivity levels, and data framing. The MAC layer,
which cuts across the PHY and DLC layers, specifies the procedures by which the wireless terminal and the base
station negotiate selection of the radio channel to be employed. The DLC layer specifies the manner in which the
frames are sequenced, and the mechanism used to ensure their integrity during transmission. The Network layer
specifies the mechanism used to identify and authenticate the wireless terminal to the base station. Air interface are
specified for technologies such as AMPS (Advanced Mobile Phone System), CDMA (Code Division Multiple
Access), DECT (Digital European Cordless Telecommunications), GSM (Global System for Mobile
Communications), PCS (Personal Telecommunications Services), and PWT (Personal Wireless
Telecommunications), and TDMA (Time Division Multiple Access).
Các công nghệ di động Sau 3G 16
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1

Hình 2.2: Một tủ trạm cơ sở GSM hoặc UMTS tiêu biểu.
 Đường nối vi ba dung lượng cao (như đã nói ở trên): một đường nối vi ba duy nhất có thể
được dùng để vận chuyển vài kênh truyền E1 vật lý. Các thiết bị vi ba gần đây nhất có khả
năng đạt tốc độ vượt quá 50 Mbit/s.
 Đường cáp quang: nhiều nhà cung cấp đường dây cố định hiện đang triển khai các cáp
quang bổ sung, đặc biệt là ở những vùng đô thị đông đúc, để cung cấp khả năng truy cập
Internet tốc độ rất cao cho các doanh nghiệp và tư gia. Loại đường nối này cũng lý tưởng để
kết nối các trạm cơ sở vào phần còn lại của hạ tầng còn lại của một mạng không dây. Tuy
nhiên, trong thực tế chỉ có một lượng nhỏ trạm cơ sở đã triển khai có sử dụng cáp quang kéo
tới tủ mà thôi, có lẽ do chi phí cáp quang còn cao.
 ADSL/VDSL: một giải pháp thay thế khả thi cho trực tiếp sử dụng cáp quang là nối các
trạm cơ sở vào một mạng truyền dẫn quang thông qua các đường nối VDSL tốc độ cao. T-
Mobile ở Đức là một trong các nhà cung cấp dịch vụ đầu tiên chọn giải pháp này. Trong một
số trường hợp, trạm cơ sở vẫn cần ít nhất một kênh E1 để đồng bộ hóa trạm đó với phần còn
lại của mạng và để vận chuyển các cuộc gọi thoại.
 Ethernet: một giao thức truyền tải đang trở nên rất được ưa chuộng hiện nay trong các
mạng truy nhập vô tuyến là IP trên Ethernet. Điều này được phản ảnh trong các kiểu thiết kế
mới dành cho trạm cơ sở UMTS/HSPA. Các thiết kế này có thể dùng các đường truyền E1
dựa trên ATM hoặc đường truyền Ethernet sử dụng giao thức IP. Đường truyền Ethernet này
dùng mạch giao tiếp cáp cặp xoắn chuẩn 100Base-TX với tốc độ truyền 100 Mbit/s vốn
thường được dùng với các thiết bị IT khác như PCs và máy tính xách tay, hoặc dùng mạch
giao tiếp cáp quang. Trong trường hợp dùng hệ thống cáp đồng, thường cần đến thiết bị bổ
sung để vận chuyển các khung (frame) Ethernet qua những khoảng cách xa hơn, bởi vì chuẩn
100Base-TX hạn chế chiều dài đường cáp ở mức 100 m thôi.
2.2.2.2. Bộ điều khiển mạng vô tuyến (Radio Network Controller _
RNC)

Thành phần con thứ hai của UTRAN là bộ điều khiển mạng vô tuyến (Radio Network
Controller _ RNC). Nó đảm trách những công việc quản lý và điều khiển sau đây:
 Thiết lập các đường nối kết vô tuyến (radio connection), còn được gọi là thiết lập kênh
truyền tải (bearer establishment). Việc lựa chọn các đặc tính kênh truyền tải, như thông lượng
tối đa chẳng hạn, dựa trên dung lượng vô tuyến mà kênh đó có thể có, loại tải cần truyền
Các công nghệ di động Sau 3G 17
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
(thoại hay dữ liệu), những yêu cầu về chất lượng dịch vụ, và những chọn lựa thuê bao của
người dùng.
 Quản lý tính di động (mobility management) trong khi một đường truyền tải vô tuyến
được thiết lập, tức là kiểm soát sự chuyển giao phục vụ giữa các cell khác nhau và các trạm
cơ sở khác nhau của mạng.
 Kiểm soát quá tải (overload control) trong mạng và trên đường truyền vô tuyến. Trong
những trường hợp mà số người dùng muốn truyền tải nhiều hơn tài nguyên (số kênh truyền
tải, thông lượng) khả dụng, RNC có thể chặn lại những yêu cầu thiết lập kênh truyền tải mới
để phòng ngừa những kênh đã được thiết lập bị suy yếu hoặc rớt. Thay vì vậy, RNC cũng có
thể giảm thiểu thông lượng của các kênh đã được thiết lập. Ví dụ, có thể một yêu cầu lập kênh
truyền dữ liệu mới từ một thuê bao nào đó sẽ bị mạng chặn lại nếu tải trong cell bao quanh
thuê bao đó đã đạt đến giới hạn, nhưng nếu thuê bao đó yêu cầu một cuộc thoại mới thì mạng
có thể giảm thông lượng trên một kênh dữ liệu đang có để cho phép cuộc thoại đó được thiết
lập. Trong thực tế, việc chặn sự thiết lập một kênh để truyền dữ liệu rất hiếm khi xảy ra, bởi
vì hầu hết các nhà điều hành mạng đều giám sát chặt việc sử dụng mạng của họ và tháo gỡ
những chỗ tắc nghẽn, ví dụ như bằng cách lắp đặt những bộ thu phát bổ sung ở một trạm cơ
sở, bằng cách tăng dung lượng backhaul giữa trạm cơ sở và RNC, hoặc bằng cách lắp đặt các
trạm cơ sở bổ sung để làm giảm kích thước vùng phủ sóng và vì vậy giảm số lượng người
dùng của mỗi trạm.
2.2.2.3. Trung tâm chuyển kênh di động (Mobile Switching Center _ MSC)
Nhìn sang bên phải Hình 2.1, ta có thể thấy rằng các RNC được nối với các nút cổng nối
(gateway) nằm giữa mạng truy nhập vô tuyến và mạng lõi. Trong UMTS, có hai thực thể mạng
lõi độc lập với nhau: mạng lõi chuyển kênh và mạng lõi chuyển gói. Góc trên bên phải Hình 2.1

cho thấy MSC, là đơn vị trung ương của mạng lõi chuyển kênh. Nó xử lý các cuộc gọi thoại và
hình, đồng thời phụ trách việc gửi chuyển tiếp các tin nhắn SMS thông qua mạng vô tuyến đến
các thuê bao. Như đã nói trong Chương 1, chuyển mạch kênh nghĩa là một đường truyền dành
riêng được thiết lập cho mỗi cuộc gọi giữa hai thuê bao thông qua MSC, và đường truyền này
được giữ không đổi trong khi cuộc gọi đó đang diễn ra. Các mạng di động lớn thường có vài
MSC, mỗi cái chịu trách nhiệm một khu vực địa lý khác nhau. Tất cả các RNC nằm trong khu
vực của một MSC được nối kết với MSC đó. Mỗi MSC trong mạng chịu trách nhiệm về việc
quản lý tất cả những người dùng của mạng trong khu vực của nó và việc thiết lập các đường
truyền chuyển kênh cho các cuộc gọi đến và đi. Khi một UE yêu cầu thiết lập một cuộc thoại,
RNC ở vùng có thuê bao đó gửi chuyển tiếp yêu cầu ấy đến MSC nối với nó. Kế đến, MSC này
kiểm tra xem người dùng đó có được phép thực hiện một cuộc gọi đi không, nếu có thì ra lệnh
cho RNC thiết lập một kênh truyền tải vô tuyến thích hợp. Cùng lúc đó, nó thông báo cho bên
được gọi về yêu cầu thiết lập cuộc gọi này hoặc, nếu bên được gọi ấy nằm ở một khu vực khác
hoặc mạng khác, thiết lập một đường truyền chuyển kênh đến MSC phụ trách khu vực đó hoặc
mạng đó. Nếu bên gọi ở trong cùng mạng với bên được gọi, UE của họ có thể liên hệ thẳng với
MSC phụ trách bên được gọi. Nhưng trong nhiều trường hợp, bên được gọi không ở trong cùng
mạng hoặc không phải là một thuê bao di động. Trong trường hợp như vậy, một đường truyền
chuyển kênh sẽ được thiết lập với một GMSC (Gateway MSC _ MSC Cổng nối), được minh họa
ở phía trên bên phải trong Hình 2.1. Tùy theo số điện thoại của bên được gọi, GMSC này sẽ gửi
chuyển tiếp cuộc gọi ấy đến một mạng điện thoại cố định hoặc di động bên ngoài. Trong thực tế,
các thiết bị MSC thường phục vụ luôn các thuê bao di động và đóng luôn vai trò GMSC.
Để MSC quản lý được các thuê bao và thông báo cho họ về các cuộc gọi đến, các UE phải
đăng ký với MSC khi chúng được bật lên. Vào đầu quá trình đăng ký, UE gửi đi IMSI
(International Mobile Subscriber Identity _ Mã số Nhận diện Thuê bao Quốc tế) của nó, vốn
được lưu trên card SIM của máy, đến MSC. Nếu IMSI đó không có sẵn trong cơ sở dữ liệu VLR
Các công nghệ di động Sau 3G 18
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
(Visitor Location Register) của MSC từ một yêu cầu đăng ký trước đó, thì MSC sẽ tra cứu cơ sở
dữ liệu người dùng chính của mạng HLR (Home Location Register) để biết thông tin thuê bao
(subscription information) và thông tin xác minh (authentication information) của người dùng.

Thông tin xác minh được dùng để xác minh tính hợp lệ của yêu cầu đăng ký và để thiết lập một
đường truyền mã hóa để trao đổi các thông điệp báo hiệu. Sau đó, thông tin xác minh cũng được
dùng trong suốt quá trình thiết lập một cuộc gọi thoại hoặc hình để mã hóa đường tiếng của cuộc
gọi. Chú ý rằng, sự trao đổi các thông điệp này không dựa trên giao thức IP mà dựa trên một
chồng giao thức báo hiệu ngoại băng gọi là SS7 (Signaling System Number 7). Ngoại băng (out-
of-band) nghĩa là các thông điệp đó được trao đổi trong đường truyền dành riêng cho báo hiệu,
khác với đường truyền chuyển kênh được dùng để vận chuyển dữ liệu thoại và hình.
2.2.2.4. Thẻ SIM
Một thành phần quan trọng trong các mạng UMTS, mặc dù nó rất nhỏ, là thẻ SIM (Subscriber
Identity Module). Nó cho phép việc thuê bao mạng tách rời với UE, vì vậy người dùng có thể
mua thẻ SIM và UE riêng biệt với nhau. Do đó, có thể dùng một thẻ SIM với nhiều thiết bị, hoặc
dùng nhiều thẻ SIM với chỉ một thiết bị. Điều này khuyến khích sự cạnh tranh giữa các nhà cung
cấp dịch vụ mạng, bởi vì người dùng có thể đổi từ mạng này sang mạng khác nhanh chóng nếu
giá cả mạng cũ không còn cạnh tranh nữa. Khi đi ra nước ngoài, người dùng cũng có thể mua và
sử dụng một thẻ SIM trả trước tại nơi đến để tránh phải trả phí roaming. Việc tách rời chuyện
thuê bao mạng khỏi các UE còn có một lợi ích nữa là, người dùng không còn bắt buộc phải mua
các UE từ một nhà cung cấp dịch vụ mạng nữa, mà cũng có thể mua từ những cửa hàng độc lập,
ví dụ như các cửa hàng điện tử và cửa hàng điện thoại di động mà bán SIM thuê bao cho vài nhà
cung cấp dịch vụ mạng cùng lúc. Điều này kích thích sự cạnh tranh giá cả các thiết bị di động,
điều sẽ không xảy ra nếu người dùng phải mua thiết bị từ một nguồn cung cấp duy nhất.
2.2.2.5. Short Message Service Center (SMSC)
Có một dịch vụ truyền dữ liệu đã phổ biến từ lâu trước khi xuất hiện các công nghệ truy cập
Internet không dây tốc độ cao hiện nay, đó là SMS (Short Messaging Service _ dịch vụ nhắn tin
ngắn), được dùng để gửi các thông điệp văn bản giữa các người dùng di động với nhau. Bởi vì
dịch vụ này có từ giữa thập kỷ 1990, nên nó là một phần không thể thiếu của mạng lõi chuyển
kênh GSM/UMTS. Các thông điệp văn bản SMS được vận chuyển theo kiểu trữ tạm rồi chuyển
tiếp (store and forward). Khi một thuê bao gửi đi một thông điệp văn bản, thông điệp đó được
gửi qua kênh báo hiệu, vốn có mục đích chính là vận chuyển các thông điệp dành cho việc thiết
lập cuộc gọi và quản lý tính di động, đến SMSC (Short Messaging Service Center _ Trung tâm
Dịch vụ Nhắn tin Ngắn). SMSC lưu trữ thông điệp đó rồi tra vấn cơ sở dữ liệu HLR để tìm xem

MSC nào hiện đang phụ trách thuê bao đích. Sau đó, nó gửi chuyển tiếp thông điệp đó, cũng
trong một kênh truyền SS-7, đến MSC kia. Khi nhận được thông điệp văn bản đó, MSC kia định
vị thuê bao đích bằng cách gửi đi một thông điệp nhắn tin (paging message) chứ không phải
chính thông điệp văn bản đó. Điều này là cần thiết, bởi vì trong nhiều trường hợp, thuê bao đích
tuy nối vào mạng nhưng không phải đang trong trạng thái tích cực (active) khi thông điệp văn
bản gửi tới nó, và vì thế MSC không biết cell nào hiện đang phục vụ thuê bao đó. Trên giao tiếp
vô tuyến, tin nhắn được gửi đi trên một kênh quảng bá (broadcast channel) mà tất cả các thiết bị
nối vào mạng đều nghe thấy được. Vì thế UE của thuê bao đích có thể nhận thông điệp nhắn tin
đó và gửi một câu trả lời đến MSC mặc dù không đang trong trạng thái truyền thông tích cực với
mạng. Sau đó MSC xác minh thuê bao ấy, kích hoạt chế độ mã hóa rồi chuyển giao thông điệp
văn bản đến đích. Trong trường hợp thuê bao đích không tiếp cận được (unreachable, tức ngoài
vùng phủ sóng hoặc đang tắt máy), việc chuyển giao thông điệp tạm thời không thực hiện được,
và SMSC sẽ tạm trữ thông điệp đó cho đến khi lại tiếp cận được thuê bao ấy.
Các công nghệ di động Sau 3G 19
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
2.2.2.6. Các Điểm kiểm soát dịch vụ (Service Control Point _ SCP)
Các thành phần không bắt buộc phải có, nhưng rất quan trọng, trong các mạng lõi chuyển
kênh là các cơ sở dữ liệu và hệ thống luận lý kiếm soát tích hợp trên các SCP (Service Control
Point _ Điểm kiểm soát dịch vụ). Ví dụ như, cần có một SCP để cung cấp các dịch vụ thoại trả
trước, vốn cho phép người dùng nạp tiền cho một tài khoản bằng phiếu trả tiền trước rồi sử dụng
lượng tiền có trong tài khoản đó để thực hiện các cuộc gọi thoại và gửi các tin nhắn SMS. Đối
với mỗi cuộc gọi thoại hoặc SMS như vậy, MSC sẽ yêu cầu sự cho phép từ hệ thống luận lý
kiểm soát dịch vụ trả trước trên một SCP. Khi đó SCP ấy sẽ kiểm tra và sửa đổi số dư trên tài
khoản của người dùng đó và cho phép hoặc từ chối yêu cầu ấy. Các MSC liên lạc với các SCP
thông qua các kênh báo hiệu SS-7. Khi một người dùng trả trước di chuyển (roam) ra nước
ngoài, các MSC ở nước ngoài cũng cần liên lạc với SCP trong mạng nội địa của người dùng. Bởi
lẽ có nhiều nhà chế tạo MSC, nên chuẩn CAMEL (Customized Applications for Mobile
Enhanced Logic) đã qui định một mô hình và giao thức tương tác chung giữa các MSC và SCP.
Để cung cấp dịch vụ thực tế, thường thì các MSC chỉ cần nối với các SCP bằng các kênh báo
hiệu. Tuy vậy một số dịch vụ, như dịch vụ trả trước chẳng hạn, cũng đòi hỏi phải có một hệ

thống giao tiếp để cho phép người dùng kiểm tra dư số của họ và nạp tiền cho tài khoản của họ.
Trong thực tế có vài khả năng thực hiện hệ thống giao tiếp này. Hầu hết các nhà điều hành mạng
sử dụng một dạng thẻ cào và một hệ thống thoại tự động cho mục đích này. Vì thế, thường thì
cũng cần có các mạch thoại giữa các cổng thoại tương tác có kiểm soát của SCP và các MSC.
Ngoài ra, hầu hết các dịch vụ trả trước cũng cho phép người dùng nạp tiền hoặc kiểm tra số dư
tài khoản của họ thông qua các mã ngắn (ví dụ như *100#); như thế không cần thiết lập một cuộc
gọi thoại mà chỉ cần gửi các mã ngắn đó đến SCP thông qua một kênh báo hiệu SS-7.
2.2.2.7 Hệ thống tính cước (billing)
Ngoài hệ thống tính cước của các người dùng trả trước, vốn được thực hiện tức thời trên các
SCP, mạng lõi còn cần các thiết bị khác nữa để thu thập thông tin tính cước từ các MSC dành
cho các thuê bao trả sau. Đây là trách nhiệm của các server tính cước (billing server), không
được minh họa trong Hình 2.1. Thực chất, server tính tiền thu thập các bản ghi chi tiết cuộc gọi
(Call Detail Records _ CDR) từ các MSC và SMSC trong mạng rồi lắp ghép lại thành một hóa
đơn tính tiền hàng tháng cho mỗi người dùng căn cứ theo bảng giá được chọn. Các bản ghi chi
tiết cuộc gọi chứa những thông tin chẳng hạn như mã nhận diện của bên gọi, mã nhận diện của
bên được gọi, ngày tháng và thời gian của cuộc gọi và mã nhận diện của cell khởi đầu cuộc gọi.
Thông tin về vị trí cũng cần thiết, bởi vì các cuộc gọi được thiết lập từ các mạng nước ngoài
trong khi người dùng đang roaming được tính cước khác với các cuộc gọi khởi đầu từ mạng nội
địa. Một số nhà cung cấp dịch vụ mạng cũng dùng thông tin vị trí cho việc tính cước dựa theo
khu vực (zone-based billing), tức là họ đưa ra giá cước gọi rẻ hơn cho người dùng khi họ ở nhà
hoặc tại nơi làm việc. Một cách tính cước phổ biến khác nữa là tính giá cước rẻ hơn vào những
khoảng thời gian nhất định. Hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ mạng kết hợp nhiều phương án
tính cước vào một bảng giá, và liên tục thay đổi các phương án ấy. Điều này đòi hỏi một dịch vụ
tính cước dựa trên qui luật mềm dẻo, uyển chuyển.
2.2.2.8. Mạng lõi chuyển gói
Các thành phần của mạng UMTS được đề cập từ đầu tới giờ đã được thiết kế cho truyền tải
chuyển kênh. Để thông luồng với các dịch vụ trên Internet, vốn dựa trên chuyển gói, mạng
UMTS cần một phương thức tiếp cận khác. Đây là lý do một mạng chuyển gói được bổ sung
thêm cho hạ tầng mạng lõi chuyển kênh. Như có thể thấy trong Hình 2.1, RNC nối với cả mạng
lõi chuyển kênh lẫn mạng lõi chuyển gói. Thậm chí, các thiết bị UMTS có khả năng thiết lập các

đường truyền chuyển kênh và chuyển gói cùng một lúc. Vì thế, người dùng có thể thiết lập một
cuộc gọi thoại trong khi cùng lúc đó đang sử dụng thiết bị của mình như một modem cho máy
Các công nghệ di động Sau 3G 20
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
PC, hoặc để tải xuống những nội dung như một podcast chẳng hạn về UE của mình, mà không
cần ngắt đường truyền với Internet để cuộc gọi thoại diễn ra. Một lợi ích khác của việc được nối
với cả mạng chuyển kênh lẫn mạng chuyển gói là, các phiên nhắn tin tức thời sẽ không bị ngắt
khi thiết lập một cuộc gọi thoại.
Trước khi một UE có thể trao đổi dữ liệu với một mạng chuyển gói bên ngoài như Internet, nó
phải thực hiện hai việc. Đầu tiên, UE đó cần nối (attach) vào mạng lõi chuyển gói UMTS và thực
hiện thủ tục xác minh. Điều này thường được thực hiện sau khi UE đó bật lên và sau khi nó đã
đăng ký với mạng lõi chuyển kênh. Sau đó, UE đó có thể ngay lập tức, hoặc vào một thời điểm
nào đó sau này, yêu cầu cấp phát một địa chỉ IP từ mạng lõi chuyển gói. Quá trình này được gọi
là thiết lập một cuộc gọi dữ liệu (establishing a data call) hoặc thiết lập một bối cảnh PDP
(establishing a Packet Data Protocol). Kiểu nói “thiết lập một cuộc gọi dữ liệu” thật đáng chú ý,
bởi vì nó ám chỉ rằng việc thiết lập một đường truyền với Internet hoặc một mạng chuyển gói
khác cũng tương tự như việc thiết lập một cuộc gọi thoại vậy. Xét theo quan điểm tín hiệu thì hai
hoạt động này thực sự giống nhau. Tuy nhiên, hai loại đường truyền đó được thiết lập dựa trên
hai yêu cầu rất khác nhau. Trong khi các cuộc gọi thoại cần một đường truyền có độ trễ và thông
lượng không đổi, giữ nguyên trong khi cuộc gọi đó diễn ra, thì các cuộc gọi dữ liệu chỉ yêu cầu
có một đường nối kết vật lý trong khi các gói được truyền đi. Trong những khoảng thời gian
không có dữ liệu nào được truyền, kênh dành cho đường nối kết đó hoặc bị sửa đổi hoặc bị giải
phóng hoàn toàn, nhưng đường truyền luận lý của cuộc gọi dữ liệu ấy được giữ nguyên để việc
truyền dữ liệu có thể được tiếp tục bất kỳ lúc nào. Hơn nữa, địa chỉ IP của UE được giữ không
đổi cho dù không có tài nguyên nào được cấp phát trên giao tiếp vô tuyến. Trong UMTS, việc
tách rời chuyện nối với mạng lõi chuyển gói khỏi chuyện thiết lập một đường truyền dữ liệu có ý
nghĩa khi nhìn từ khía cạnh lịch sử và thực tế. Đại đa số các thiết bị di động hiện nay chủ yếu
được dùng cho truyền thoại, vốn không cần đường truyền Internet nào cả. Vì thế, các thiết bị di
động đó có thể thực hiện bổn phận chính của nó mà không cần thiết lập một cuộc gọi dữ liệu nào
cả. Nhưng tất cả các loại mạng di động khác được bàn trong chương này chỉ dựa vào một mạng

lõi chuyển gói thôi, và mạng lõi chuyển gói này cũng được dùng cho các cuộc gọi thoại. Cho
nên, việc nối với mạng và việc yêu cầu cấp phát một địa chỉ IP đều là một phần không thể thiếu
của cùng một thủ tục, và khái niệm “cuộc gọi dữ liệu” không còn là một phần riêng của thiết kế
hệ thống nữa.
2.2.2.9. Serving GPRS Support Node (SGSN)
Mạng lõi chuyển gói của UMTS, giống như mạng lõi chuyển kênh, cũng được phỏng theo
GSM với chỉ một vài sửa đổi. Đây là lý do khiến nút cổng nối của mạng lõi chuyển gói nối với
mạng truy nhập vô tuyến vẫn được gọi là SGSN (Serving GPRS Support Node). GPRS là dạng
viết tắt của General Packet Radio Service (dịch vụ vô tuyến truyền gói tổng quát), và là cái tên
ban đầu của dịch vụ chuyển gói được trình làng trong các mạng GSM. Giống như MSC, SGSN
chịu trách nhiệm quản lý thuê bao và tính di động của họ. Để cho phép người dùng di chuyển
giữa các vùng phủ sóng của các RNC khác nhau, SGSN theo dõi vị trí của người dùng và sẽ thay
đổi tuyến đường mà các gói IP gửi đến từ mạng lõi khi họ thay đổi vị trí. Các SGSN được nối
với các RNC thông qua các đường truyền ATM. Bởi lẽ các RNC nhiều khi kiểm soát đến hàng
trăm cell và ở khá xa một SGSN, nên người ta dùng các kênh cáp quang để nối giữa chúng với
nhau. Trong thực tế, một RNC được nối với một SGSN thông qua một hoặc nhiều kênh quang
OC-3 với tốc độ mỗi kênh là 155 Mbit/s (3 x 51.8 Mbit/s) hoặc một kênh quang OC-12 với tốc
độ 622 Mbit/s (12 x 51.8 Mbit/s). Bên trên tầng ATM, IP được dùng làm giao thức vận chuyển.
SGSN cũng có một đường báo hiệu nối với HLR của mạng, vốn ngoài những dữ liệu cần thiết
cho mạng chuyển kênh còn chứa thông tin thuê bao dành cho mạng chuyển gói. Thông tin này
bao gồm những thứ như: người dùng được phép sử dụng các dịch vụ chuyển gói hay không,
những thiết định chất lượng dịch vụ của họ chẳng hạn như tốc độ truyền tối đa mà mạng cấp cho
Các công nghệ di động Sau 3G 21
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Dũng – Đ06VTK1
họ và các điểm truy cập Internet nào họ được phép dùng. Thông tin này còn cho thấy người dùng
có một hợp đồng trả trước hay không, trong trường hợp nào SGSN phải liên hệ với một SCP trả
trước rồi mới cấp phát một đường kết nối mà họ yêu cầu.
2.2.2.10. Gateway GPRS Support Node (GGSN)
Tại biên của mạng lõi chuyển gói có các GGSN (Gateway GPRS Support Node) nối kết mạng
lõi chuyển kênh của mạng không dây UMTS với Internet. Mục đích chính của chúng là che dấu

tính di động của người dùng khỏi các router trên Internet. Điều này là cần thiết bởi vì các IP
router gửi chuyển tiếp các gói dựa trên địa chỉ IP đích và một routing table. Cứ mỗi gói gửi đến,
mỗi router trên Internet đều tra cứu routing table của nó rồi gửi chuyển tiếp gói ấy đến router kế
tiếp thông qua cổng xuất được chỉ định trong routing table. Cuối cùng, các gói dữ liệu gửi đến
các thuê bao không dây UMTS sẽ được đưa đến GGSN. Ở đây, cơ chế routing khác hẳn. Bởi lẽ
các RNC và SGSN có thể thay đổi bất kỳ lúc nào do tính di động của thuê bao, cho nên một cơ
sở dữ liệu tĩnh chứa bước nhảy (hop) kế tiếp dựa trên địa chỉ IP như routing table của các IP
router trên Internet là không thích hợp. Thay vì vậy, GGSN có một bảng cơ sở dữ liệu liệt kê địa
chỉ IP của SGSN nào hiện chịu trách nhiệm đối với một thuê bao có địa chỉ IP đã biết. Như thế
thì, gói IP từ Internet gửi đến thuê bao đó sẽ được GGSN đưa vào trong một gói IP rồi gửi đến
địa chỉ đích là địa chỉ của SGSN ấy. Nguyên tắc này được gọi là tunneling (tạm dịch: truyền
xuyên hầm), bởi vì mỗi gói IP gửi đến thuê bao đều được gói trong một gói IP khác gửi đến
SGSN chịu trách nhiệm phục vụ thuê bao đó. Tại SGSN, gói IP ban đầu được khôi phục lại, và
lại được truyền xuyên hầm đến RNC, rồi đến UE của thuê bao. Chiều truyền ngược lại, từ thuê
bao ra Internet, cũng tương tự như vậy.














Hình 2.3: Việc truyền xuyên hầm gói IP trong một mạng lõi chuyển gói.

Hình 2.3 cho thấy một khâu tunneling một gói IP theo chiều từ SGSN ra GGSN trong mạng
lõi truyền gói của UMTS hoạt động như thế nào trong thực tế. Ở đây mạng nối giữa SGSN và
GGSN là mạng Ethernet, nên chồng giao thức là Ethernet ở tầng 2 rồi đến IP ở tầng 3. Tại máy
GGSN, khung Ethernet được tháo ra, để lộ gói IP được giao thức GPRS Tunneling Protocol
(GTP) bao bọc. Địa chỉ nguồn và đích của gói IP bao bọc là địa chỉ của máy SGSN và GGSN
của mạng ấy. Tiếp đến, phần mào đầu (header) của gói IP bao bọc ấy được tước ra ra để có được