CÔNG NGHỆ 3G WCDMA UMTS

1
BÀI GIẢNG KHOÁ HỌC
CÔNG NGH
CÔNG NGH
Ệ
Ệ
3G WCDMA
3G WCDMA
UMTS
UMTS
TS. Nguy
TS. Nguy
ễ
ễ
n Ph
n Ph
ạ
ạ
m Anh D
m Anh D
ũ
ũ
ng
ng
2
N
N
Ộ
Ộ
I DUNG
I DUNG

¾ Chương 1. TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA UMTS
¾ Chương 2. CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP CỦA WCDMA
¾ Chương 3. GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA WCDMA
¾ Chương 4. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)
¾ KẾT LUẬN
3
CHƯƠNG I
CHƯƠNG I
T
T
Ổ
Ổ
NG QUAN 3G WCDMA UMTS
NG QUAN 3G WCDMA UMTS
4
PH
PH
Á
Á
T TRI
T TRI
Ể
Ể
N TTDĐ LÊN
N TTDĐ LÊN
4G
4G
5
L
L

Ị
Ị
CH TRÌNH NGHIÊN C
CH TRÌNH NGHIÊN C
Ứ
Ứ
U PH
U PH
Á
Á
T TRI
T TRI
Ể
Ể
N
N
TRONG 3GPP
TRONG 3GPP
6
QU
QU
Á
Á
TRÌNH NGHIÊN C
TRÌNH NGHIÊN C
Ứ
Ứ
U TĂNG T
U TĂNG T
Ố

Ố
C
C
Đ
Đ
Ộ
Ộ
S
S
Ố
Ố
LI
LI
Ệ
Ệ
U TRONG 3GPP
U TRONG 3GPP
7
KI
KI
Ế
Ế
N TR
N TR
Ú
Ú
C CHUNG C
C CHUNG C
Ủ
Ủ

A M
A M
Ộ
Ộ
T M
T M
Ạ
Ạ
NG 3G
NG 3G
RAN: Radio Access Network:
RAN: Radio Access Network:
m
m
ạ
ạ
ng
ng
truy
truy
nh
nh
ậ
ậ
p
p
vô
vô
tuy
tuy

ế
ế
n
n
, BTS: Base Transceiver Station:
, BTS: Base Transceiver Station:
tr
tr
ạ
ạ
m
m
thu
thu
ph
ph
á
á
t
t
g
g
ố
ố
c
c
, BSC: Base Station Controller:
, BSC: Base Station Controller:
b
b

ộ
ộ
đi
đi
ề
ề
u
u
khi
khi
ể
ể
n
n
tr
tr
ạ
ạ
m
m
g
g
ố
ố
c
c
, RNC:
, RNC:
Rado
Rado

Network Controller:
Network Controller:
b
b
ộ
ộ
đi
đi
ề
ề
u
u
khi
khi
ể
ể
n
n
tr
tr
ạ
ạ
m
m
g
g
ố
ố
c
c

. CS: Circuit Switch:
. CS: Circuit Switch:
chuy
chuy
ể
ể
n
n
m
m
ạ
ạ
ch
ch
kênh
kênh
, PS:
, PS:
Packet Switch:
Packet Switch:
chuy
chuy
ể
ể
n
n
m
m
ạ
ạ

ch
ch
g
g
ó
ó
i
i
, SMS: Short Message
, SMS: Short Message
Servive
Servive
:
:
d
d
ị
ị
ch
ch
v
v
ụ
ụ
nh
nh
ắ
ắ
n
n

tin.
tin.
Server:
Server:
m
m
á
á
y
y
ch
ch
ủ
ủ
. PSTN: Public Switched Telephone Network:
. PSTN: Public Switched Telephone Network:
m
m
ạ
ạ
ng
ng
đi
đi
ệ
ệ
n
n
tho
tho

ạ
ạ
i
i
chuy
chuy
ể
ể
n
n
m
m
ạ
ạ
ch
ch
công
công
c
c
ộ
ộ
ng
ng
, PLMN: Public Land Mobile Network:
, PLMN: Public Land Mobile Network:
mang
mang
di
di

đ
đ
ộ
ộ
ng
ng
công
công
c
c
ộ
ộ
ng
ng
m
m
ặ
ặ
t
t
đ
đ
ấ
ấ
t
t
8
CHUY
CHUY
Ể

Ể
N M
N M
Ạ
Ạ
CH KÊNH (CS)
CH KÊNH (CS)
V
V
À
À
CHUY
CHUY
Ể
Ể
N M
N M
Ạ
Ạ
CH G
CH G
Ó
Ó
I (PS)
I (PS)
9
D
D
Ị
Ị

CH V
CH V
Ụ
Ụ
CS V
CS V
À
À
D
D
Ị
Ị
CH V
CH V
Ụ
Ụ
PS
PS
¾ Dịch vụ chuyểnmạch kênh (CS Service) là dịch vụ
trong đómỗi đầucuối đượccấp phát một kênh riêng
và nó toàn quyểnsử dụng tài nguyên của kênh này
trong thờigiancuộcgọituynhiênphảitrả tiềncho
toàn bộ thời gian này dù có truyền tin hay không.
¾ Dịch vụ chuyểnmạch gói (PS Service) là dịch vụ
trong đó nhiều đầucuối cùng chia sẻ một kênh và
mỗi đầucuốichỉ chiếmdụng tài nguyên của kênh
này khi có thông tin c
ầntruyềnvànóchỉ phảitrả tiền
theo lượng tin đựơctruyềntrênkênh.
10

ATM V
ATM V
À
À
IP SWITCH
IP SWITCH
¾ ATM (Asynchronous Transfer Mode: chếđộtruyên dẫndị
bộ) là công nghệ thựchiện phân chia thông tin cầnphát
thành các tế bào 53 byte để truyềndẫnvàchuyểnmạch. Một
tế bào ATM gồm 5 byte tiêu đề (có chứa thông tin định tuyến)
và 48 byte tảitin (chứasố liệucủangườisử dụng).
¾ Chuyểnmạch hay Router IP (Internet Protocol) cũng là
một công nghệ thựchiện phân chia thông tin phát thành các
gói đựơcgọilàtải tin (Payload). Sau đómỗigóiđựơc gán
mộttiêuđề chứa các thông tin địachỉ cầnthiếtchochuyển
mạch. Trong thông tin di động do vị trí của đầucuốidiđộng
thay đổi nên cầnphảicóthêmtiêuđề bổ sung để đinh tuyến
theo vị trí hiệnthờicủa máy di động. Quá trình định tuyếnnày
đựơcgọilàtruyền đường hầm (Tunnel). Có hai cơ chếđể
thựchiện điều này: MIP (Mobile IP: IP di động) và GTP
(GPRS Tunnel Protocol: giao thức đường hầm GPRS).
11
TRUY
TRUY
Ề
Ề
N TUNNEL
N TUNNEL
¾ Đóng bao gói IP tại đầu vào tunnel vào mộttiêuđề mới
chứa địachỉ hiệnthờicủamáydiđộng

¾ Tháo bao gói IP tại đầu ra tunnel bằng cách loạibỏ tiêu
đề tunnel
12
CHUY
CHUY
Ể
Ể
N M
N M
Ạ
Ạ
CH TUNNEL THEO GTP
CH TUNNEL THEO GTP
TRONG 3G UMTS
TRONG 3G UMTS
13
C
C
Á
Á
C LO
C LO
Ạ
Ạ
I LƯU LƯ
I LƯU LƯ
Ợ
Ợ
NG V
NG V

À
À
D
D
Ị
Ị
CH V
CH V
Ụ
Ụ


ĐƯ
ĐƯ
Ợ
Ợ
C 3GWCDMA UMTS H
C 3GWCDMA UMTS H
Ỗ
Ỗ
TR
TR
Ợ
Ợ
¾ Loạihộithoại (Conversational, rt): Thông tin tương
tác yêu cầutrễ nhỏ (thoạichẳng hạn).
¾ Loạiluồng (Streaming, rt): Thông tin mộtchiều đòi
hỏidịch vụ luồng vớitrễ nhỏ (phân phối
truyền
hình

thờigianthựcchẳng hạn: Video Streaming)
¾ Loạitương tác (Interactive, nrt): Đòi hỏitrả lời
trong mộtthờigiannhất định và tỷ lệ lỗithấp (trình
duyệt Web, truy nhậpserver chẳng hạn).
¾ Lọai nền (Background, nrt): Đòi hỏicácdịch vụ nỗ
lựcnhất đượcthựchiệntrênnềncơ sở (e-mail, tải
xuống file: Video Download)
14
C
C
Á
Á
C T
C T
Ố
Ố
C Đ
C Đ
Ộ
Ộ
BIT ĐƯ
BIT ĐƯ
Ợ
Ợ
C 3G WCDMA
C 3G WCDMA
UMTS H
UMTS H
Ỗ
Ỗ

TR
TR
Ợ
Ợ
• Vùng 1: trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2Mbps
• Vùng 2: thành phố, ô micro, Rb ≤ 384 kbps
• Vùng 2: ngoại ô, ô macro, Rb ≤ 144 kbps
• Vùng 4: Toàn cầu, Rb = 12,2 kbps
15
3G WCDMA UMTS R3 (1999)
3G WCDMA UMTS R3 (1999)
16
THIÊT B
THIÊT B
Ị
Ị
NGƯ
NGƯ
Ờ
Ờ
I S
I S
Ử
Ử
D
D
Ụ
Ụ
NG
NG

UE: USER EQUIPMENT
UE: USER EQUIPMENT
¾ THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI (TE: TERMINAL EQUIPMENT)
¾ THIẾT BỊ DI ĐỘNG (ME: MOBILE EQUIPMENT)
¾ MODUL NHẬN DẠNG THUÊ BAO UMTS (USIM:
UMTS SIM) LÀ MỘT ỨNG DỤNG CHẠY TRÊN
UICC
17
M
M
Ạ
Ạ
NG TRUY NH
NG TRUY NH
Ậ
Ậ
P VÔ TUY
P VÔ TUY
Ế
Ế
N M
N M
Ặ
Ặ
T Đ
T Đ
Ấ
Ấ
T UMTS
T UMTS

UTRAN: UMTS TERRESTRIAL RADIO ACCESS
UTRAN: UMTS TERRESTRIAL RADIO ACCESS
NETWORK
NETWORK
¾
¾
N
N
Ú
Ú
T B (NODE B)
T B (NODE B)
¾
¾
B
B
Ộ
Ộ
ĐI
ĐI
Ề
Ề
U KHI
U KHI
Ể
Ể
N M
N M
Ạ
Ạ

NG VÔ TUY
NG VÔ TUY
Ế
Ế
N (RNC: RADIO
N (RNC: RADIO
NETWORK CONTROLLER)
NETWORK CONTROLLER)
18
VAI TRÒ LOGIC C
VAI TRÒ LOGIC C
Ủ
Ủ
A SRNC V
A SRNC V
À
À
DRNC
DRNC
19
M
M
Ạ
Ạ
NG LÕI (CN: CORE NETWORK)
NG LÕI (CN: CORE NETWORK)
¾ MIỀN CS: MSC+GMSC
¾ MIỀN PS: SGSN+GGSN
9
9

MSC (MOBILE SERVICES SWITCHING CENTER:
MSC (MOBILE SERVICES SWITCHING CENTER:
TRUNG TÂM CHUY
TRUNG TÂM CHUY
Ể
Ể
N M
N M
Ạ
Ạ
CH C
CH C
Á
Á
C D
C D
Ị
Ị
CH V
CH V
Ụ
Ụ
DI Đ
DI Đ
Ộ
Ộ
NG
NG
9
9

GMSC (GATEWAY MSC: MSC C
GMSC (GATEWAY MSC: MSC C
Ổ
Ổ
NG)
NG)
9
9
VLR (VISITER LOCATION REGISTER: B
VLR (VISITER LOCATION REGISTER: B
Ộ
Ộ
GHI NH
GHI NH
Ậ
Ậ
N
N
D
D
Ạ
Ạ
NG THI
NG THI
Ế
Ế
T B
T B
Ị
Ị

)
)
9
9
SGSN (GPRS SUPPORT NODE: N
SGSN (GPRS SUPPORT NODE: N
Ú
Ú
T H
T H
Ỗ
Ỗ
TR
TR
Ợ
Ợ
GPRS
GPRS
9
9
GGSN (GATEWAY GSN: GSN C
GGSN (GATEWAY GSN: GSN C
Ổ
Ổ
NG)
NG)
20
MÔI TRƯ
MÔI TRƯ
Ờ

Ờ
NG NH
NG NH
À
À
HE: HOME ENVIRONMENT
HE: HOME ENVIRONMENT
¾ HLR (HOME LOCATION REGISTER: BỘ GHI ĐỊNH
VỊ THƯỜNG TRÚ)
¾ AUC (AUTHENTIFICATION CENTER: TRUNG TÂM
NHẬN THỰC)
¾ EIR (EQUIPMENT IDENTITY REGISTER: BỘ GHI
NHẬN DẠNG THIẾT BỊ)
21
T
T
Ổ
Ổ
NG K
NG K
Ế
Ế
T GIAO DI
T GIAO DI
Ệ
Ệ
N
N
¾ Giao diệnCu. Giao diện Cu là giao diệnchuẩn cho các card thông minh.
Trong UE đây là nơikếtnốigiữaUSIM vàUE

¾ Giao diẹnUu. Giao diệnUulàgiaodiệnvôtuyếncủa WCDMA trong
UMTS. Đây là giao diện mà qua đó UE truy nhập vào phầncốđịnh của
mạng. Giao diện này nằmgiữa nút B và đầucuối.
¾ Giao diệnIu. Giao diệnIukếtnốiUTRAN vàCN. Nógồm hai phần, IuPS
cho miền chuyểnmạch gói, IuCS cho miền chuyểnmạch kênh. CN có thể
kếtnối đếnnhiềuUTRAN choc
ả giao diện IuCS và IuPS. Nhưng một
UTRAN chỉ có thể kếtnối đếnmột điểmtruynhậpCN.
¾ Giao diệnIur. Đây là giao diện RNC-RNC. Ban đầu đượcthiếtkếđểđảm
bảo chuyểngiaomềmgiữa các RNC, nhưng trong quá trình phát triểnnhiều
tính năng mới đượcbổ sung. Giao diện này đảmbảobốntínhnăng nổibật
sau:
9 Di động giữa các RNC
9 Lưu thông kênh riêng
9 Lưu thông kênh chung
9 Quản lý tài nguyên toàn cụ
c
¾ Giao diệnIub. Giao diệnIubnối nút B và RNC. Khác vớiGSM đây là giao
diệnmở.
22
KI
KI
Ế
Ế
N TR
N TR
Ú
Ú
C 3G WCDMA UMTS R4
C 3G WCDMA UMTS R4

23
MI
MI
Ề
Ề
M CS CHUY
M CS CHUY
Ể
Ể
N TH
N TH
À
À
NH CHUY
NH CHUY
Ể
Ể
N
N
M
M
Ạ
Ạ
CH M
CH M
Ề
Ề
M
M
¾ MSC SERVER

¾ GMSC SERVER (MSC SERVER CỔNG)
¾ MGW (MEDIA GETWAY: CỔNG PHƯƠNG TIÊN
¾ SS7GW (SS7 GATEWAY: CỔNG BÁO HIỆU SỐ
BẨY)
¾ HSS (HOME SUBSCRIBER SERVER: MÁY CHỦ
THUÊ BAO THƯỜNG TRÚ)
24
KI
KI
Ế
Ế
N TR
N TR
Ú
Ú
C 3G WCDMA UMTS R5 V
C 3G WCDMA UMTS R5 V
À
À
R6
R6
25
PHÂN H
PHÂN H
Ệ
Ệ
ĐA PHƯƠNG TIÊN IP
ĐA PHƯƠNG TIÊN IP
IMS: IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM
IMS: IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM

• CSCF (CONNECTION STATE CONTROL FUNCTION: CHỨC NĂNG
TRẠNG THÁI KẾT NỐI)
• MGCF (MEDIA GATEWAY CONTROL FUNCTION: CHỨC NĂNG
ĐIỀU KHIỂN CÔNG PHƯƠNG TIỆN)
• MGW (MEDIA GATEWAY: CỔNG PHƯƠNG TIỆN)
• MRF (MULTIMEDIA RESOURCE FUNCTINON: CHỨC NĂNG TÀI
NGUYÊN ĐA PHƯƠNG TIỆN)
• T-SGW (TRANSPORT SIGNALLING GATEWAY: CỔNG BÁO HIỆU
TRUYỀN TẢI)
• R-SGW (ROAMING SIGNALLING GATE WAY: CỔNG BÁO HIỆU
CHUYỂN MẠNG)