Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

PHẦN A: MỞ ĐẦU


Quy hoạch mạng vơ tuyến WCDMA

Trang 2

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, nhóm xin bày tỏ lòng biết ơn với cha mẹ và gia đình đã ủng hộ
mọi mặt, tạo điều kiện thuận lợi nhất để chúng con được học tập đến hôm nay.
Nhóm cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong bộ môn Điện tử
Viễn thông – khoa Điện_Điện tử – Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM,
đặc biệt là thầy Nguyễn Ngô Lâm – trưởng bộ môn – đã giảng dạy chúng em
trong suốt thời gian đã qua.
Nhóm xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Minh Thành đã bỏ công sức
và thời gian nhiệt tình trực tiếp hướng dẫn để nhóm hoàn thành đề tài này.
Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm đã nhận được sự giúp đỡ và động
viên của gia đình, thầy cô và bạn bè. Đây chính sự động viên to lớn thúc đẩy
nhóm cố gắng hoàn thành tốt đề tài này.
Nhóm cũng xin cảm ơn sự ủng hộ và động viên tinh thần của tất cả các bạn
trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn!

Nhóm thực hiện

Phạm Nhật Quang - Phan Ngọc Thành

Phần A: Mở đầu


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI

Phần A: Mở đầu

Trang 3


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

Phần A: Mở đầu


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 5

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

Phần A: Mở đầu


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 6

LỜI NÓI ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Tại Việt Nam, cả nước đã có 7 nhà khai thác dịch vụ thông tin di động sử
dụng công nghệ GSM và CDMA. Điều đó minh chứng cho cho sự phát triển
không ngừng của hạ tầng mạng thông tin di động trong nước trong xu thể hội nhập
và thể hiện sự cạnh tranh khốc liệt trong lĩnh vực này. Thực tế phát triển thị
trường tại Việt Nam cho thấy, đến nay các mạng di động sử dụng công nghệ GSM
đang chiếm ưu thế tuyệt đối về số lượng khách hàng với 56,5 triệu thuê bao trên
tổng số 63,5 triệu thuê bao di động (số liệu của Tạp chí Khoa học kỹ thuật và kinh
tế Bưu điện). Với số lượng thuê bao phát triển lớn mạnh như vậy trong thời gian
qua cùng với việc cạnh tranh khốc liệt giữa các nhà khai thác dịch vụ thông tin di
động thì hạ tầng mạng thông tin di động 2G & 2,5G đã được khai thác tối đa cho
các dịch vụ truyền thống. Do vậy để có hạ tầng mạng thích hợp cung cấp các dịch
vụ trên nền IP/Internet, các dịch vụ truyền thông đa phương tiện multimedia, các
dịch vụ gia tăng mới, các dịch vụ hội tụ Di động-Cố định…, nhất là dịch vụ truyền
tiếng nói dưới dạng gói VoIP và đủ điều kiện cho phép hạ giá thành cung cấp các
dịch vụ này nhằm tăng tính cạnh tranh với các doanh nghiệp viễn thông khác thì
bắt buộc cần phải có những bước chuyển đổi, phát triển, nâng cấp hạ tầng đối với
mạng di động hiện tại là điều tất yếu và hết sức cấp thiết.
Cùng hòa chung với sự tăng trưởng mạnh không ngừng của phát triển kinh tế
xã hội Việt Nam nói chung và thị trường viễn thông nói riêng, trong những năm
qua với nhiều bước phát triển vượt bậc đã đưa mạng VinaPhone, Mobile-Phone,
Viettel trở thành các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động lớn tại Việt Nam về
quy mô phát triển thuê bao cũng như hạ tầng mạng. Với xu thế chung phát triển
thuê bao di động tại Việt Nam và nhu cầu tăng cao về các dịch vụ di động
Multimedia...của khách hàng trong thời gian đến, mạng vô tuyến trên toàn quốc
nói chung và khu vực cụ thể nói riêng cần phải gấp rút thực hiện nâng cấp và xây
dựng hạ tầng mạng 3G theo định hướng NGN - Mobile. Việc nghiên cứu tìm hiểu
và đưa ra giải pháp quy hoạch thiết kế chi tiết hệ thống vô tuyến WCDMA trong
thời gian ngắn là vô cùng cấp thiết đối với việc kinh doanh và phát triển của mạng
vô tuyến trong thời gian tới. Và công tác quy hoạch thiết kế chi tiết sẽ giúp tối ưu
về mặt tài nguyên xử lý hệ thống, tối ưu về mặt khai thác vận hành bảo dưỡng, chi

phí đầu tư mạng 3G và phù hợp với quy hoạch tối ưu hóa mạng phân vùng thiết bị
2G.

Phần A: Mở đầu


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 7

Đề tài “Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA” sẽ đáp ứng được nhu cầu thiết
thực trong phát triển mạng WCDMA nói chung và khu vực Quận 12 nói riêng,
đưa ra dịch vụ 3G sớm nhất có thể là điều rất quan trọng và tác động trực tiếp đến
thương hiệu, uy tín, năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp.
2. Mục đích nghiên cứu
− Nghiên cứu, tìm hiểu và đánh giá hiện trạng mạng vô tuyến nói chung và
khu vực Quận 12 nói riêng. Dự báo nhu cầu tăng trưởng thuê bao 3G của
mạng.
− Nghiên cứu giải pháp quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến WCDMA.
− Triển khai quy hoạch cụ thể mạng truy nhập vô tuyến WCDMA cho mạng
ở khu vực Quận 12.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a)
−
−
−

b)
−
−

−

Đối tượng nghiên cứu
Mạng truy nhập vô tuyến giả định tại khu vực Quận 12.
Lý thuyết tổng quan về cấu trúc mạng vô tuyến WCDMA.
Lý thuyết quy hoạch hệ thống truy nhập WCDMA và kỹ thuật thiết kế
vùng phủ sóng, thiết kế lưu lượng sao cho tối ưu nhât. Đồng thời đưa ra
những khuyến cáo về quy hoach công suất và quy hoạch mã.
Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết về quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA, thiết kế vùng
phủ sóng, thiết kế lưu lượng, định cỡ hệ thống truyền dẫn.
Nghiên cứu hiện trạng dung lượng vô tuyến mạng, khả năng và giải pháp
triển khai 3G.
Qua nghiên cứu, tìm hiểu, đưa ra kết quả quy hoạch mạng vô tuyến
WCDMA ở khu vực Quận 12.

4. Phương pháp nghiên cứu
− Nghiên cứu lý thuyết, tìm hiểu các thông số liên quan đến quy hoạch và
thiết kế mạng vô tuyến WCDMA như: quỹ công suất đường truyền cho các
loại dịch vụ, hệ số tải, thông lượng cell…Đưa ra lưu đồ thuật toán tính các
thông số liên quan đến việc thiết kế vùng phủ sóng, đồng thời xây dựng
chương trình mô phỏng tính toán.
− Khảo sát vùng phủ sóng theo yêu cầu thực tế cũng như tình hình kinh tế, xã
hội, tình hình phát triển mạng viễn thông trên địa bàn Quận 12, kết hợp với
giả định cho việc định hướng phát triển và hiện trạng của mạng. Trên cơ sở
đó, dự báo và tính toán nhu cầu dung lượng để định cỡ mạng nhằm phục vụ
cho việc xây dựng cấu hình mạng. Sau khi định cỡ mạng, quy hoạch vùng
Phần A: Mở đầu

Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 8

phủ sẽ đi đến quy hoạch chi tiết, tính toán số lượng các node, chọn vị trí đặt
trạm và dự kiến phương án truyền dẫn cho các Node.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Lý thuyết về quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA cũng như các mô hình mạng
thông tin di động 3G đã được nghiên cứu và chuẩn hóa rộng rãi trên toàn thế giới.
Tuy nhiên việc áp dụng vào thực tế tại mỗi quốc gia, ứng với mỗi nhà khai thác lại
không thể áp dụng theo một lộ trình cứng nhắc nào, điều đó tùy thuộc vào hoàn
cảnh cụ thể, vào điều kiện phát triển của thị trường và thị phần của nhà khai thác
đó. Đối với mạng khảo sát, do lượng khách hàng ngày càng tăng cả về số lượng và
nhu cầu dịch vụ, việc triển khai quy hoạch chi tiết mạng vô tuyến WCDMA áp
dụng các giải pháp kỹ thuật cũng cần có các nghiên cứu và đánh giá dựa trên đặc
điểm cụ thể của từng vùng, đề tài này chính là một trong những nghiên cứu công
tác quy hoạch đánh giá, nhằm triển khai xây dựng hệ thống truy nhập vô tuyến
mới vào thực tế một cách bài bản, hiệu quả, không chỉ đáp ứng nhu cầu trước mắt
mà còn là nhu cầu phát triển lâu dài theo lộ trình và định hướng nhất định. Kết quả
của đề tài chính là một đề án chi tiết nhằm triển khai mạng vô tuyến WCDMA sát
với thực tế cho mạng trong thời gian gần nhất, do đó mang tính thực tiễn cao.
6. Nội dung của đề tài
Đề tài bao gồm 5 chương, với nội dung tóm tắt như sau:
Chương 1: Tổng quan về cấu trúc mạng vô tuyến WCDMA
Chương này sẽ giới thiệu khái quát mạng truy nhập vô tuyến WCDMA, trong
đó sẽ tập trung trình bày những vấn đề lý thuyết liên quan đến cấu trúc mạng
WCDMA, giao diện vô tuyến và các loại kênh trong WCDMA.
Chương 2: Tổng quan về quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA
Chương này khái quát tổng quan và nêu lên các vấn đề về việc quy hoạch
mạng vô tuyến, phân tích được quỹ đường truyền, mô hình truyền sóng và dung

lượng mạng để từ đó áp dụng tính toán quy hoạch cho chương tiếp theo.
Chương 3: Quy hoạch chi tiết mạng vô tuyến mạng WCDMA.
Chương này trình bày về bài toán thiết kế quy hoạch và xây dựng hệ thống
vô tuyến WCDMA theo các thông số và đặc trưng riêng của hệ thống. Từ đó xây
dựng chương trình mô phỏng việc tính toán chi tiết cho vùng phủ sóng và dung
lượng hệ thống.
Chương 4 : Tính toán quy hoạch cho một vùng cụ thể.
Phần A: Mở đầu


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 9

Chương này khảo sát cụ thể yêu cầu thực tế qua tình hình kinh tế, xã hội,
tình hình phát triển mạng viễn thông trên địa bàn Quận 12, kết hợp với định
hướng phát triển và hiện trạng của mạng. Trên cơ sở đó, dự báo và tính toán nhu
cầu dung lượng, vùng phủ để xây dựng thiết kế chi tiết mạng truy nhập vô tuyến
WCDMA mạng khu vực Quận 12.
Chương 5: Mô phỏng quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA.
Chương này trình bày về phần mềm mô phỏng, tính toán , triển khai mạng
WCDMA cho Quận 12.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài.
Chương này trình những công việc dã làm được và nêu hướng phát triển của
đề tài.

Nhóm sinh viên thực hiện

Phạm Nhật Quang - Phan Ngọc Thành

Phần A: Mở đầu


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 10

MỤC LỤC

Phần A: Mở đầu


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

LIỆT KÊ HÌNH

Phần A: Mở đầu

Trang 11


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

LIỆT KÊ BẢNG

Phần A: Mở đầu

Trang 12

Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 13

CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT
A
AGC

Automatic Gain Control

Bộ điều khiển tăng ích tự động

AMR

Adaptive Multi-Rate codec

Bộ mã hoá và giải mã đa tốc độ
thích nghi

AMPS

Advanced Mobile Phone
System

Hệ thống điện thoại di động tiên

ASNR

Antenna Signal to Noise
Ratio

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu của
anten

AWGN

Additive White Gaussian
Noise

Nhiễu âm cộng dạng Gauss

BHCA

Busy Hour Call Attempts

Số cuộc gọi trong giờ bận

BER

Bit Error Rate

Tốc độ lỗi bit

BLER

Block Error Rate

Tốc độ lỗi Block

BPSK

Binary Phase Shift Keying

Khoá dịch pha nhị phân.

BSIC

Base station identity code

Mã nhận dạng trạm gốc

BTS

Base Tranceiver Station

Trạm gốc

CDMA

Code Division Multiple
Access

Đa truy cập phân chia theo mã

CN

Core Network

Mạng lõi

CSI

Chanel Status Information

Thông tin trạng thái kênh truyền

DL

Downlink

Đường xuống

DSSS

Direct Sequence Spread
Spectrum

Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp

Enhanced Data Rates for
Evolution Equivalent
Isotropic Radiated Power

Các tốc độ dữ liệu tăng cường

Electronic War Fire

European Telecommunication

tiến (Mỹ)

B

C

D

E
EDGE

EIRP
Phần A: Mở đầu

cho sự tiến hoá


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 14

Standard Institute
F
FDD

Frequency Division Duplex Ghép song công theo tần số

FDMA

Frequency Division
MultiAccess

Đa truy cập phân chia theo tần
số

FER
Tỷ số lỗi khung
G
GGSN

Gateway GPRS Support
Node

Nút hỗ trợ cổng GPRS

GPRS

General Packet Radio
Service

Dịch vụ vô tuyến gói chung

GPS

Global Position System

Hệ thống định vị toàn cầu

GSM

Global System for Mobile

Communication

Hệ thống thông tin di động toàn
cầu

HLR

Home Location Registor

Bộ đăng ký thường trú

HSDPA

High Speed Downlink
Packet Access

Truy nhập gói đường xuống tốc
độ

HSUPA

High Speed Uplink Packet
Access

Cao

Handover

Cao

H

HO

Truy nhập gói lên xuống tốc độ

Chuyển giao

I
IEEE

Institute of Electrical and
Electronics Engineers

Học viện kỹ nghệ điện và điện tử

IF

Intermidiate Frequency

Tần số trung tần

IMT

International Mobile
Telecommunication

Viễn thông tin di động quốc tế

IMT- MC

IMT- Multicarrier

IMT đa sóng mang.

ITU

International
Telecommunication

Liên hợp viễn thông quốc tế.

Phần A: Mở đầu


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 15

Union

Iub

Giao diện giữa RNC và nút B

Iur

Giao diện giữa 2 RNC.

M

ME

Mobile Equipment

Thiết bị di động

MMS

Multimedia Messaging
Service

Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện

MSC

Mobile Service Switching
Centre

Trung tâm chuyển mạch dịch vụ
di
động

MSS

MSC server

Nút chuyển mạch của Softswitch

Normalized Least Mean
Square

Bình phương trung bình tối thiểu
chuẩn hóa

Orthogonal frequencydivision

Ghép kênh phân chia theo tần số

N
NLMS
O
OFDM

trực giao

Multiplexing
OMC

Operation Mainternance
Center

Trung tâm điều hành quản lý
khai
thác

P
PCU

Packet Control Unit

Đơn vị điều khiển gói

PN

Pseudo - Noise

Giả tạp âm

PPS-IN

Prepaid System Interligent Network

Hệ thống điều khiển thuê bao trả

Quadrature Phase Shift
Keying

Khoá dịch pha cầu phương

RAM

Radio Access Mode

Chế độ truy nhập vô tuyến.

RAT

Radio Access Technology

Công nghệ truy nhập vô tuyến.

trước IN

Q
QPSK
R

Phần A: Mở đầu


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 16

RNC

Radio Network Controller

Bộ điều khiển mạng vô tuyến.

RNS

Radio Network subsystem

Phân hệ mạng vô tuyến

RRC

Radio Resoure Control
protocol

Giao thức điều khiển tài nguyên
vô tuyến

RRM

Radio Resouse
Management

Thuật toán quản lý tài nguyên vô

Radio Frequency

Tần số vô tuyến

SFN

System Frame Number

Số hiệu khung hệ thống.

SCP

Service Control Point

Nút hỗ trợ điều khiển dịch vụ

RF

tuyến.

S

trong PPS-IN
SDP

Service Data Point

Nút hỗ trợ điều khiển dữ liệu
trong
PPS-IN

SGSN

Serving GPRS Support
Node.

Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

SHO

Soft Handover

Chuyển giao mềm.

SIP

Session Initiation Protocol

Giao thức khởi tạo phiên

SIR

Signal to Interference Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

SMS

Short Messaging Service

Dịch vụ nhắn tin ngắn.

SNR

Signal to Noise Ratio

Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

STP

Signaling Transfer Point

Điểm chuyển tiếp báo hiệu

TDD

Time Division Duplex

Ghép song công phân chia theo
thời gian

TDMA

Time Division Multiple
Access

Đa truy cập phân chia theo thời
gian

TPC

Transmission Power
Control

Điều khiển công suất phát

T

TSC

Phần A: Mở đầu

Trung tâm chuyển tiếp cuộc gọi


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 17

Trantsit/Gateway Center
U

UE

User Equipment

Thiết bị người sử dụng

UL

Uplink

Đường xuống

UMTS

Universal Mobile

USIM

Telecommunication
System

Hệ thống viễn thông di động
toàn

UTRAN

UMTS Subscriber Identify
Module

Modul nhận dạng thuê bao

UMTS

UMTS Terrestrial Radio
Access

Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất

Network

UMTS

Wideband Code Division
Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

Wireless Local Area
Network

Mạng vô tuyến nội hạt

W
WCDMA

WLAN

Phần A: Mở đầu

cầu.

băng rộng


PHẦN B: NỘI DUNG


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 19

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MẠNG
VÔ TUYẾN WCDMA
1.1

Giới thiệu về cấu trúc mạng WCDMA

1.1.1 Mô hình khái niệm
Theo quan điểm này, cấu trúc mạng được phân thành các hệ thống còn dựa
trên cấu trúc thủ tục, lưu lượng cũng như các phần tử vật lý. Mạng 3G bao gồm
hai khối chức năng chính: khối chức năng chuyển mạch gói (PS) và khối chức
năng chuyển mạch kênh (CS). Các giao diện là phương tiện để các khối chức năng
giao tiếp với nhau. Dựa trên cấu trúc thủ tục và nhiệm vụ của chúng, mô hình
mạng 3G được chia thành hai tầng: tầng truy cập và tầng không truy cập.
-

Tầng truy cập bao gồm các thủ tục xử lý giao tiếp giữa thiết bị người sử dụng
(UE) với mạng truy cập.

-

Tầng không truy cập chứa các thủ tục xử lý giao tiếp giữa UE với mạng lõi
(khối chức năng CS/PS) tương ứng.
Mạng thường trú chứa các thông tin đăng ký và thông tin bảo mật. Mạng phục
vụ là một phần của mạng lõi. Mạng truyền tải là phần mạng lõi thực hiện kết nối
thông tin giữa mạng phục vụ với các mạng bên ngoài.

Hình 1.1: Mô hình khái niệm mạng WCDMA
Chương 1: Tổng quan về cấu trúc mạng vô tuyến WCDMA


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 20

1.1.2 Mô hình cấu trúc mạng WCDMA
Hệ thống WCDMA được xây dựng trên cơ sở mạng GPRS. Về mặt chức năng
có thể chia cấu trúc mạng WCDMA ra làm hai phần : mạng lõi (CN) và mạng truy
cập vô tuyến (UTRAN), trong đó mạng lõi sử dụng toàn bộ cấu trúc phần cứng
của mạng GPRS, còn mạng truy cập vô tuyến là phần nâng cấp của WCDMA.
Ngoài ra để hoàn thiện hệ thống, trong WCDMA còn có thiết bị người sử dụng
(UE) thực hiện giao diện người sử dụng với hệ thống.
Từ quan điểm chuẩn hóa, cả UE và UTRAN đều bao gồm những giao thức
mới được thiết kế dựa trên công nghệ vô tuyến WCDMA, trái lại mạng lõi được
định nghĩa hoàn toàn dựa trên GSM. Điều này cho phép hệ thống WCDMA phát
triển mang tính toàn cầu trên cơ sở công nghệ GSM.

Hình 1.2: Mô hình cấu trúc hệ thống UMTS
WCDMA là một giao diện vô tuyến phức tạp và tiên tiến trong lĩnh vực thông

tin di động, nó sẽ là công nghệ xây dựng cơ sở hạ tầng và kiến trúc mạng tế bào
của hầu hết mạng 3G trên thế giới, hình thành kết nối giữa thiết bị di động của
người sử dụng cùng với mạng lõi.
Từ hình 1.3 dưới đây ta thấy mạng thông tin di động thế hệ 3 WCDMA gồm
hai phần mạng: mạng lõi và mạng truy cập vô tuyến.

Chương 1: Tổng quan về cấu trúc mạng vô tuyến WCDMA


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 21
Mạng đường trục

PSTN/ISDN

PDN

AuC

PLMN

HLR
IWF

GMSC

EIR

GGSN

VLR
MSC

SGSN

Iucs

Mạng lõi

Iups

RNC

RNC

Iur

NB

NB
NB

NB
NB

NB
TE

MT

TE

MT

Mạng truy cập vô tuyến

Hình 1.3: Sơ đồ khối tổng quát của mạng thông tin di động thế hệ 3 WCDMA
 UE (User Equipment)
Thiết bị người sử dụng thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng với hệ
thống. UE gồm hai phần:
-

Thiết bị di động (ME: Mobile Equipment): Là đầu cuối vô tuyến được
sử dụng cho thông tin vô tuyến trên giao diện Uu.

-

Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM): Là một thẻ thông minh
chứa thông tin nhận dạng của thuê bao, nó thực hiện các thuật toán nhận
thực, lưu giữ các khóa nhận thực và một số thông tin thuê bao cần thiết
cho đầu cuối.

 UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network)
Mạng truy cập vô tuyến có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đến
truy cập vô tuyến. UTRAN gồm hai phần tử.
-

Nút B: Thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và
Uu. Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến.

-

Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC: Có chức năng sở hữu và điều
khiển các tài nguyên vô tuyến ở trong vùng (các nút B được kết nối với
nó). RNC còn là điểm truy cập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp

Chương 1: Tổng quan về cấu trúc mạng vô tuyến WCDMA


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 22

cho mạng lõi CN.
 CN (Core Network).
Các phần tử chính của mạng lõi như sau
-

HLR (Home Location Register): Là thanh ghi định vị thường trú lưu
giữ thông tin chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng. Các thông tin
này bao gồm : Thông tin về các dịch vụ được phép, các vùng không được
chuyển mạng và các thông tin về dịch vụ bổ sung như: trạng thái chuyển
hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi.

-

MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location
Register): Là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp các
dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE tại vị trí của nó. MSC có chức năng sử

dụng các giao dịch chuyển mạch kênh. VLR có chức năng lưu giữ bản
sao về lý lịch người sử dụng cũng như vị trí chính xác của UE trong hệ
thống đang phục vụ.

-

GMSC (Gateway MSC): Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động
cổng kết nối với mạng ngoài.

-

SGSN (Servicing GPRS Support Node): Node hỗ trợ GPRS (dịch vụ
vô tuyến gói chung) đang phục vụ, có chức năng như MSC/VLR nhưng
được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS).

-

GGSN (Gateway GPRS Support Node): Node hỗ trợ GPRS cổng, có
chức năng như GMSC nhưng chỉ phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch
gói.

Để kết nối MSC với mạng ngoài cần có thêm phần tử làm chức năng tương tác
mạng (IWF). Ngoài mạng lõi còn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết cho các mạng di
động như: HLR, AuC và EIR.
 Các mạng ngoài
-

Mạng CS: Mạng đảm bảo các kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch
kênh.
Ví dụ: Mạng ISDN, PSTN.

-

Mạng PS: Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói. Ví dụ:
mạng Internet.

 Các giao diện vô tuyến

Chương 1: Tổng quan về cấu trúc mạng vô tuyến WCDMA


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 23

-

Giao diện Cu: Là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME. Giao
diện này tuân theo một khuôn dạng chuẩn cho các thẻ thông minh.

-

Giao diện Uu: Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố
định của hệ thống và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất của
UMTS.

-

Giao diện Iu: Giao diện này nối UTRAN với CN, nó cung cấp cho các
nhà khai thác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác

nhau.

-

Giao diện Iur: Cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà
sản xuất khác nhau.

-

Giao diện Iub: Giao diện cho phép kết nối một nút B với một RNC. Iu b
được tiêu chuẩn hóa như là một giao diện mở hoàn toàn.

1.1.2.1

Cấu trúc quản lý tài nguyên

Cấu trúc quản lý tài nguyên dựa trên cơ sở phân chia các chức năng quản lý
chủ yếu sau:
-

Quản lý kết nối (CM): bao gồm tất cả các thủ tục, các chức năng liên
quan đến việc quản lý kết nối của người sử dụng.

-

Quản lý di động (MM): gồm tất cả các chức năng , các thủ tục quản lý
di động và bảo mật như các thủ tục bảo mật kết nối, các thủ tục cập nhật
vị trí.

-

Quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM): bao gồm các thủ tục thực hiện
việc quản lý tài nguyên vô tuyến (điều khiển công suất, chuyển giao và
điều khiển tải hệ thống).
CM
MM

Điều khiển thông tin

Điều khiển di động

MM

CM

Điều khiển di động

MM

Điều khiển tài nguyên vô tuyến

RRM

RRM
Giao diện mở Uu

UE

Giao diện mở Iu

UTRAN

CN

NMS
Chương 1: Tổng quan về cấu trúc mạng vô tuyến WCDMA


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 24

Hình 1.4: Cấu trúc quản lý tài nguyên
Các chức năng điều khiển được kết hợp với nhóm các dịch vụ điều khiển sau:
-

Điều khiển thông tin (COMC): duy trì các cơ chế như điều khiển cuộc
gọi, điều khiển phiên trong chuyển mạch gói.

-

Điều khiển di động (MOBC): duy trì điều khiển cập nhật vị trí và bảo
mật.

-

Điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC): thực hiện chức năng quản lý
thiết lập kết nối vô tuyến và duy trì kết nối giữa UE với UTRAN.

1.1.2.2

Cấu trúc dịch vụ UMTS

Hệ thống 3G được xây dựng theo định hướng dịch vụ nhiều hơn so với mạng
thông tin di động truyền thống. Theo quan điểm dịch vụ, mô hình mạng 3G có
dạng như sau:
LỚP DỊCH VỤ
Quản lý mạng

LỚP TẠO DỊCH VỤ

Chức năng bảo mật

LỚP PHẦN TỬ MẠNG
LỚP TRUYỀN TẢI VẬT LÝ

Hình 1.5: Cấu trúc dịch vụ
Lớp thấp nhất là nền tảng cho các lớp còn lại là lớp truyền tải vật lý. Các nút
sử dụng phương tiện truyền tải vật lý hình thành một lớp gọi là lớp phần tử mạng.
Lớp thứ ba chứa các phần tử và chức năng tạo ra mỗi khối chức năng trong đó
hình thành các dịch vụ phục vụ người sử dụng đầu cuối. Lớp dịch vụ ở trên cùng
trong mô hình dịch vụ tạo ra ngữ cảnh cho các dịch vụ phức tạp.
1.2

Cấu trúc mạng truy cập vô tuyến UTRAN

Nhiệm vụ chính của UTRAN là tạo và duy trì các kênh mạng truy cập vô
tuyến (RAB) để thực hiện thông tin giữa thiết bị di động (UE) với mạng lõi (CN).
UTRAN nằm giữa hai giao diện mở Uu và Iu. Nhiệm vụ của UTRAN là phối hợp
với mạng lõi thực hiện các dịch vụ mạng qua các giao diện này.

UTRAN bao gồm nhiều hệ thống con mạng vô tuyến RNS (Radio Network
Subsystem). Mỗi RNS bao gồm một số trạm gốc (node B), giao diện Uu và một bộ
điều khiển mạng vô tuyến RNC. RNC kết nối với node B bằng giao diện Iu b. Các
RNS giao tiếp với nhau sử dụng giao diện mở Iu r mang cả thông tin báo hiệu và
Chương 1: Tổng quan về cấu trúc mạng vô tuyến WCDMA


Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA

Trang 25

lưu lượng

UU
Node B

IU CS
MSC/VLR

RNC
USIM

Node B
RNS
CU

Iub

Iur

USIM
Node B
SGSN

RNC

UE

IU PS

Node B

CN
RNS
UTRAN

Hình 1.6: Cấu trúc UTRAN
Các đặc tính của UTRAN là cơ sở để thiết kế cấu trúc UTRAN, các chức năng
và giao thức. UTRAN có các đặc tính chính sau:
-

Hỗ trợ các chức năng truy cập vô tuyến, đặc biệt là chuyển giao mềm và
các thuật toán quản lý tài nguyên đặc thù của WCDMA.

-

Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói để kết nối từ UTRAN đến cả hai vùng PS và CS của
mạng lõi.

-

Đảm bảo tính chung nhất với GSM.

-

Sử dụng cơ chế truyền tải ATM là cơ chế truyền tải chính ở UTRAN.

1.2.1 Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC)
RNC là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển tài nguyên vô tuyến của
UTRAN. RNC kết nối với CN (thông thường với một MSC và một SGSN) qua
giao diện vô tuyến Iu. RNC điều khiển node B chịu trách nhiệm điều khiển tải và
tránh tắc nghẽn cho các cell của mình.
Khi một kết nối MS-UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC thì các
Chương 1: Tổng quan về cấu trúc mạng vô tuyến WCDMA