Các giải pháp nâng cao dung lượng trong hệ thống thông tin di động 3g

Luận văn thạc sĩ khoa học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------NGUYỄN HỮU DƯƠNG

CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG LƯỢNG
TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G

Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện tử Viễn thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS.TS. ĐINH THẾ CƯỜNG

Hà Nội – 2010

1


Luận văn thạc sĩ khoa học

LỜI CAM ĐOAN
Kính gửi : Hội đồng bảo vệ luận văn Thạc sỹ -Viện Đào tạo sau Đại họcTrường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
Tôi tên là : Nguyễn Hữu Dương
Lớp
: ĐT01-CHBK0810
Tên đề tài luận văn:
“CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG

THÔNG TIN DI DỘNG 3G“
Tôi xin cam đoan luận văn này không giống hoàn toàn với luận văn hoặc công
trình đã có trước đó.
Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2010
Học viên

NGUYỄN HỮU DƯƠNG

2


Luận văn thạc sĩ khoa học

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................2
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT ................................................5
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................10
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ................................................................................11
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................13
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G .........15
1.1. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG:.15
1.1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G):..............................................15
1.1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G):..............................................16
1.1.2.1. Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA: .................................16
1.1.2.2. Đa truy cập phân chia theo mã CDMA:...........................................17
1.1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G):..............................................17
1.1.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo (4G):..................................19
1.2. CÁC PHIÊN BẢN PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG DI ĐỘNG THỨ 3 WCDMA UMTS:......................................................................................................20
1.2.1. Kiến trúc 3GPP R99: ...............................................................................21
1.2.2. Kiến trúc 3GPP R4: .................................................................................22

1.2.3. Kiến trúc của 3GPP R5 và R6: ................................................................24
1.2.4. Kiến trúc của 3GPP R7:...........................................................................26
1.2.5. Kiến trúc của 3GPP R8:...........................................................................28
1.2.6. Kiến trúc của 3GPP R9&R10:.................................................................29
1.3. TỔNG KẾT: ..................................................................................................30
CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ BA WCDMA ...........31
2.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ W-CDMA: .............................................31
2.2. CẤU TRÚC HỆ THỐNG W-CDMA: ..........................................................33
2.2.1. Mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN): .....................................................33
2.2.2. Mạng lõi (Core Network - CN): .............................................................35
2.2.3. Thiết bị người dùng UE: .........................................................................36
2.3. CÁC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN TRONG W-CDMA:..................................36
2.3.1. Giao diện IU giữa UTRAN – CN:...........................................................38
2.3.2. Giao diện IUr giữa RNC – RNC:............................................................39
2.3.3. Giao diện IUb giữa RNC – Node B: ........................................................40
2.4. CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT TRONG W-CDMA:...................................40
2.4.1. Mã hóa kênh: ..........................................................................................40
2.4.1.1. Mã vòng: ..........................................................................................40
2.4.1.2. Mã xoắn: ..........................................................................................41
2.4.1.3. Mã Turbo: ........................................................................................41
2.4.2. Trải phổ trong W-CDMA: ......................................................................41
2.4.3. Truy nhập gói trong W-CDMA: .............................................................45
2.4.3.1. Lưu lượng số liệu gói:......................................................................45

3


Luận văn thạc sĩ khoa học

2.4.4.2. Các phương pháp lập biểu gói: ........................................................46

2.5. CÁC KÊNH CỦA W-CDMA: ......................................................................48
2.5.1. Các kênh logic (LoCH):..........................................................................48
2.5.2. Các kênh truyền tải (TrCH): ...................................................................50
2.5.3. Các kênh vật lý (PhCH):.........................................................................52
2.5.4. Quá trình truy nhập ngẫu nhiên RACH và truy nhập gói CPCH: ..........57
2.5.5. Cấu trúc kênh vật lý riêng DPCH:..........................................................59
2.6. AMR CODEC CHO W-CDMA:...................................................................60
2.7. TỔNG KẾT: ..................................................................................................60
CHƯƠNG III: GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HSPA ...................62
3.1. TỔNG QUAN VỀ HSPA:.............................................................................62
3.2. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO ĐƯỜNG XUỐNG (HSDPA):..............66
3.2.1. Cấu trúc HSDPA: ...................................................................................67
3.2.2. Nguyên lý hoạt động của HSDPA:.........................................................69
3.2.2.1. Truyền dẫn kênh chia sẻ: ..................................................................71
3.2.2.2. Lập biểu phụ thuộc kênh:..................................................................72
3.2.2.3. Điều chế và mã hóa thích ứng (AMC):............................................74
3.2.2.4. Yêu cầu lặp tự động lại (H-ARQ):....................................................76
3.2.2.5. Lập lịch nhanh tại Node B: ..............................................................78
3.2.3.1. Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao HS-DSCH:..........................84
3.2.3.2. Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao HS-SCCH:...............................90
3.2.3.3. Kênh điều khiển vật lý dành riêng tốc độ cao HS-DPCCH:............91
3.2.3.4. Định thời liên quan giữa HS-PDSCH và những kênh kết hợp: .......92
3.2.4. Chuyển giao cứng trong HSPDA: ...........................................................93
3.2.4.1. Xác định ô tốt nhất và chuyển giao:.................................................93
3.2.4.2. Chuyển giao HS-DSCH giữa các ô (đoạn ô) trong cùng một RNC: 94
3.2.4.3. Chuyển giao HS-DSCH giữa hai ô (đoạn ô) thuộc hai RNC khác
nhau:...............................................................................................................94
3.2.4.4. Chuyển giao HS-DSCH sang ô chỉ có DCH:...................................95
3.2.5. HSDPA MIMO:......................................................................................96
3.3. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO ĐƯỜNG LÊN (HSUPA): ....................98

3.3.1. Lập biểu: ...............................................................................................100
3.3.2. HARQ với kết hợp mềm:......................................................................102
3.3.3. Kiến trúc kênh trong HSUPA:..............................................................103
3.3.4. Các loại đầu cuối HSUPA: ...................................................................107
3.4. TỔNG KẾT: ................................................................................................108
KẾT LUẬN ............................................................................................................110
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................111

4


Luận văn thạc sĩ khoa học

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT
1G

First Generation

Thế hệ thứ 1

2G

Second Generation

Thế hệ thứ 2

3G

Third Generation

Thế hệ thứ 3

ird

3GPP

3 Genaration Partnership Project

Đề án các đối tác thế hệ thứ ba

3GPP2

3ird Generation Patnership Project
2

Đề án đối tác thế hệ thứ ba 2

4G

Fourth Generation

Thế hệ thứ 4

AICH

Acquisition Indication Channel

Kênh chỉ thị bắt

AMC

Adaptive Modulation and Coding

Mã hóa và điều chế thích ứng

AMPS

Advanced Mobile Phone System

Hệ thống điện thoại di động tiên tiến

AMR

Adaptive Multirate Code

Mã hóa đa tốc độ thích ứng

ARQ

Automatic Repeat-reQuest

Yêu cầu phát lại tự động

APAICH

Access Preamble Acquisition
Indicator Channel

Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập

ATM

Asynchronous Transfer Mode

Chế độ truyền dị bộ

BCCH

Broadcast Control Channel

Kênh điều khiển quảng bá

BCH

Broadcast Channel

Kênh quảng bá

BER

Bit Error Rate

Tỷ số lỗi bit

BICC

Bearer Independent Call Control

Điều khiển cuộc gọi độc lập vật mang

BMC

Broadcast/Multicast Control

Điều khiển quảng bá/đa phương

BLER

Block Error Rate

Tỷ số lỗi khối

BPSK

Binary Phase Shift Keying

Khóa chuyển pha hai trạng thái

BS

Base Station

Trạm gốc

BTS

Base Tranceiver Station

Trạm thu phát gốc

CC

Convolutional Code

Mã xoắn

CC

Connection Control

Điều khiển kết nối

CCH

Control Channel

Kênh điều khiển

CCCH

Common Control Channel

Kênh điều khiển chung

CDMA

Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã

CD/CAICH:

CPCH Collision Detection/
Channel Assignment Indicator

Kênh chỉ thị phát hiện va chạm
CPCH/ấn định kênh

5


Luận văn thạc sĩ khoa học

CN

Core Network

Mạng lõi

CPCH

Common Packet Channel

Kênh gói chung

CPICH

Common Pilot Channel

Kênh hoa tiêu chung

CQI

Channel Quality Indicator

Chỉ thị chất lượng kênh

CRC

Cyclic Redundancy Check

Kiểm tra vòng dư

CRNC

Control RNC

RNC điều khiển

CS

Circuit Switch

Chuyển mạch kênh

CSICH

CPCH Status Indicator Channel

Kênh chỉ thị trạng thái CPCH

CSCF

Chức năng điều khiển trạng thái kết
Connection State Control Function nối

CTCH

Common Traffic Channel

Kênh lưu lượng chung

DCCH

Dedicated Control Channel

Kênh điều khiển riêng

DCH

Dedicated Channel

Kênh điều khiển

DL

Downlink

Đường xuống

DPCCH

Dedicated Physycal Control
Channel

Kênh điều khiển vật lý riêng

DPCH

Dedicated Physical Channel

Kênh vật lý riêng

DPDCH

Dedicated Physical Data Channel

Kênh số liệu vật lý riêng

DSCH

Downlink Shared Channel

Kênh chia sẻ đường xuống

DSSS

Direct-Sequence Spread Spectrum

Trải phổ chuỗi trực tiếp

DTCH

Dedicated Traffic Channel

Kênh lưu lượng riêng

E-AGCH Enhanced Absolute Grant Channel

Kênh cho phép tuyệt đối tăng cường

E-DCH

Enhanced Dedicated Channel

Kênh riêng tăng cường

EDGE

Enhanced Data rates for GPRS
Evolution

Tốc độ số liệu tăng cường để phát
triển GPRS

E-HICH

E-DCH HARQ Indicator Channel

Kênh chỉ thị HARQ của E-DCH

EDPCCH

Enhanced Dedicated Control
Channel

Kênh điều khiển riêng tăng cường

EDPDCH

Enhanced Dedicated Data Channel Kênh số liệu riêng tăng cường

E-RGCH

Enhanced Relative Grant Channel

Kênh cho phép tương đối tăng cường

E-TFCI

Enhanced Transport Format

Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải

6


Luận văn thạc sĩ khoa học

Cobination Indicator

FACH

Forward Access Channel

Kênh truy nhập đường xuống

FBI

Feeback Information

Thông tin hồi tiếp

FDD

Frequence Division Duplex

Ghép song công theo tần số

F-DPCH

Fractional DPCH

DPCH một phần (phân đoạn)

FHSS

Frequency Hopping Spreading
Spectrum

Chuỗi trải phổ nhảy tần

GGSN

Gateway GPRS Support Node

Nút hỗ trợ GPRS cổng

GPRS

General Packet Radio Service

Dịch vụ vô tuyến gói chung

GSM

Global System For Mobile
Communications

Hệ thống thông tin di động tòan cấu

HARQ

Hybrid Automatic Repeat reQuest

Yêu cầu phát lại tự động linh hoạt

HHO

Hard Handover

Chuyên giao cứng

HLR

Home Location Register

Bộ ghi định vị thường trú

HSDPA

High Speed Downlink Packet
Access

Truy nhập hói đường xuống tốc độ
cao

HSDPCCH

High-Speed Dedicated Physical
Control Channel

Kênh điều khiển vật lý riêng tốc độ
cao

HSDPDCH

High-Speed Dedicated Physical
Data Channel

Kênh số liệu vật lý riêng tốc độ cao

HSDSCH

High-Speed Dedicated Shared
Channel

Kênh chia sẻ riêng tốc độ cao

HSPA

High Speed Packet Access

Truy nhập gói tốc độ cao

HSPDSCH

High-Speed Physical Dedicated
Shared Channel

Kênh chia sẻ riêng vật lý tốc độ cao

HSS

Home Subsscriber Server

Server thuê bao nhà

HSSCCH

High-Speed Shared Control

Channel

Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao

HSUPA

High-Speed Uplink Packet Access

Truy nhập gói đường lên tốc độ cao

IMS

IP Multimedia Subsystem

Phân hệ đa phương tiện IP

IMT-

International Mobile

Thông tin di động quốc tế 2000
7


Luận văn thạc sĩ khoa học

2000

Telecommunications 2000

IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

E

Long Term Evolution

Phát triển dài hạn

MAC

Medium Access Control

Điều khiển truy nhập môi trường

MIMO

Multi-Input Multi-Output

Nhiều đầu vào nhiều đầu ra

MMS

Multimedia Messaging Service

Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện

MSC

Mobile Services Switching Center

Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ
di động

NodeB

Nút B

PAPR
Peak to Average Power Ratio

Tỷ số công suất đỉnh trên công suất
trung bình

PCCPCH

Primary Common Control
Physical Channel

Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp

PCH

Paging Channel

Kênh tìm gọi

PCPCH

Physical Common Packet Channel

Kênh vật lý gói chung

PDCP

Packet-Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói

PDSCH

Physical Downlink Shared
Channel

Kênh chia sẻ đường xuống vật lý

PHY

Physical Layer

Lớp vật lý

PICH

Page Indication Channel

Kênh chỉ thị tìm gọi

PN

Pseudo Noise

Mã giả ngẫu nhiên

PRACH

Physical Random Access Channel

Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên

PS

Packet Switch

Chuyển mạch gói

PSTN

Public Switched Telephone
Network

Mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng

QAM

Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

QPSK

Quatrature Phase Shift Keying

Khóa chuyển pha vuông góc

RACH

Random Access Channel

Kênh truy nhập ngẫu nhiên

RAN

Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến

RF

Radio Frequency

Tần số vô tuyến

RLC

Radio Link Control

Điều khiển liên kết vô tuyến

8


Luận văn thạc sĩ khoa học

RNC

Radio Network Controller

Bộ điều khiển mạng vô tuyến

RRC

Radio Resource Control

Điều khiển tài nguyên vô tuyến

SCCPCH

Secondary Common Control
Physical Channel

Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp

SCH

Synchronization channel

Kênh đồng bộ

SF

Spreading Factor

Hệ số trải phổ

SGSN

Serving GPRS Support Node

Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

SIM

Subscriber Identity Module

Mođun nhận dạng thuê bao

SMS

Short Message Service

Dịch vụ nhắn tin

SNR

Signal to Noise Ratio

Tỷ số tín hiệu trên tạp âm

SHO

Soft Handover

Chuyển giao mềm

TDD

Time Division Duplex

Ghép song công phân chia theo thời
gian

TDM

Time Division Multiplex

Ghép kênh phân chia theo thời gian

TDMA

Time Division Mulptiple Access

Đa truy nhập phân chia theo thời gian

TFC

Transport Format Combination

Kết hợp khuôn dạng truyền tải

TFCI

Transport Format Combination
Indicator

Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải

TrCH

Transport Channel

Kênh truyền tải

TTI

Transmission Time Interval

Khoảng thời gian phát

UE

User Equipment

Thiết bị người sử dụng

UL

Uplink

Đường lên

UMB

Ultra Mobile Broadband

Băng thông di động siêu rộng

UMTS

Universal Mobile
Telecommunications System

Hệ thống thông tin di động toàn cấu

WCDMA Wideband Code Division Multiple
Access

Đa truy nhập phân chia theo mã băng
rộng

WiMAX

Worldwide Interoperability for
Microwave Access

Tương hợp truy nhập vi ba toàn cầu

VoIP

Voice over IP

Thoại trên IP

9


Luận văn thạc sĩ khoa học

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Thuê bao và thị phần các công nghệ di động trên toàn cầu......................15
Bảng 1.2: Các thông số của 3GPP R7.......................................................................26
Bảng 1.3: Các thông số của 3GPP R8.......................................................................28
Bảng 2.1: Danh sách các kênh logic ........................................................................49
Bảng 2.2: Danh sách các kênh truyền tải ..................................................................50
Bảng 2.3: Danh sách các kênh vật lý ........................................................................52
Bảng 3.1: Các thông số tốc độ đỉnh R6 HSPA .........................................................62
Bảng 3.2: Tốc độ dữ liệu đỉnh với các phương thức điều chế khác nhau.................71
Bảng 3.3: Bảng MCS và tốc độ khả dụng với mỗi mã .............................................75
Bảng 3.4: Bảng so sánh những thuộc tính cơ bản của DCH và HS-DSCH..............85
Bảng 3.5: Bảng sắp xếp các bit 16QAM...................................................................89
Bảng 3.6: Các loại đầu cuối HSDPA khác nhau.......................................................98
Bảng 3.7: Các loại đầu cuối R6 HSUPA ................................................................107

10


Luận văn thạc sĩ khoa học

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Lộ trình phát triển của hệ thống di động từ 2G lên 3G.............................18
Hình 1.2: Viễn cảnh thông tin di động 4G ................................................................20
Hình 1.3: Triển khai UMTS ......................................................................................21
Hình 1.4: Kiến trúc mạng 3GPP R4..........................................................................22
Hình 1.5: Kiến trúc mạng 3GPP R5 và R6 ...............................................................24
Hình 1.6: Chuyển đổi dần từ R4 sang R5 .................................................................26
Hình 1.7: Sự khác biệt giữa R99 và 3GPP R7 ..........................................................27
Hình 1.8: Sự khác biệt của 3GPP R8 so với các phiên bản trước.............................28
Hình 1.9: Thông số của 3GPP R9 .............................................................................29
Hình 1.10: Thông số của 3GPP R10 .........................................................................29
Hình 1.11: Lộ trình phát triển của W-CDMA...........................................................30
Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống UMTS .........................................................................34
Hình 2.2: Kiến trúc giao thức vô tuyến cho UTRA FDD ........................................37
Hình 2.3: Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS.................................................................42
Hình 2.4: Quá trình giải trải phổ và lọc tín hiệu của người sử dụng k từ K tín hiệu
...................................................................................................................................44
Hình 2.6: Chuyển đổi giữa LoCH và TrCH trên đường lên và đường xuống ..........51
Hình 2.7: Tổng kết các kiểu kênh vật lý ...................................................................52
Hình 2.8: Chuyển đổi giữa các kênh truyền tải và các kênh vật lý...........................56
Hình 2.9: Ghép các kênh truyền tải lên kênh vật lý..................................................56
Hình 2.10: Các thủ tục truy nhập ngẫu nhiên RACH và truy nhập gói ....................57
Hình 2.11: Báo hiệu thiết lập cuộc gọi......................................................................58
Hình 2.12: Cấu trúc kênh vật lý riêng cho đường lên và đường xuống....................59

Hình 3.1: Triển khai HSPA với sóng mang riêng (f2) hoặc chung .........................63
sóng mang với WCDMA (f1) ...................................................................................63
Hình 3.2: Tốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện ở HSDPA...........................64
Hình 3.3: Giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho người sử dụng ...................65
Hình 3.4: Chức năng mới trong các phần tử .............................................................65
WCDMA khi đưa vào HSPA ...................................................................................65
Hình 3.5: Cấu trúc HSDPA......................................................................................67
Hình 3.6: Cấu trúc giao thức HSDPA......................................................................68
Hình 3.7: Nguyên lý hoạt động cơ bản của HSDPA................................................69
Hình 3.8: Cấu trúc thời gian-mã của HS-DSCH......................................................72
Hình 3.9: Lập biểu phụ thuộc kênh cho HSDPA.....................................................73
Hình 3.10: Nguyên lý lập biểu HSDPA của nút B...................................................74
Hình 3.11: Nguyên lý xử lý phát lại của nút B ........................................................77
Hình 3.12: HARQ kết hợp phần dư tăng sử dụng mã turbo ...................................78
Hình 3.13: Nguyên lý lập lịch trong HSDPA ...........................................................79
Hình 3.14: Cấu trúc kênh HSDPA kết hợp WCDMA .............................................81

11


Luận văn thạc sĩ khoa học

Hình 3.15: Cấu trúc kênh đường xuống và đường lên của HSDPA ........................83
Hình 3.16: Cấu trúc khung HS-PDSCH....................................................................87
Hình 3.17: Chuỗi mã hóa kênh HS-DSCH ..............................................................88
Hình 3.18: Cấu trúc khung của kênh HS-SCCH.......................................................90
Hình 3.19: Cấu trúc khung HS-PDCCH ..................................................................91
Hình 3.20: Định thời liên quan giữa HS-PDSCH và những kênh kết hợp ..............92
Hình 3.21: Sự kiện đo và báo cáo ô (đoạn ô) phục vụ HS-DSCH tốt nhất..............93
Hình 3.22: Chuyển giao HS-DSCH giữa hai đoạn ô thuộc cùng một nút B.............94

Hình 3.23: Chuyển giao HS-DSCH giữa các đoạn ô thuộc hai RNC khác nhau ....95
Hình 3.24: Chuyển giao HS-DSCH từ nút B có HS-DSCH sang một nút B chỉ có
DCH ..........................................................................................................................95
Hình 3.25: Sơ đồ MIMO 2x2 ...................................................................................97
Hình 3.26: Nguyên lý lập biểu HSUPA của nút B.................................................100
Hình 3.27: Chương trình khung lập biểu của HSUPA...........................................101
Hình 3.28: Kiến trúc mạng được lập cấu hình E-DCH (và HS-DSCH) .................104
Hình 3.29: Các kênh cần thiết cho một UE có khả năng HSUPA .........................105
Hình 3.30: Cấu trúc kênh tổng thể với HSDPA và HSUPA..................................105

12


Luận văn thạc sĩ khoa học

MỞ ĐẦU

Trong thế kỷ 21, thế giới đã chứng kiến sự bùng nổ của công nghệ viễn
thông thông tin vô tuyến trong đó thông tin di động đóng vai trò rất quan trọng. Để
đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng về số lượng lẫn chất lượng dịch vụ đặc biệt là
dịch vụ truyền số liệu đa phương tiện công nghệ băng rộng đã ra đời. Với khả năng
tích hợp nhiều dịch vụ, công nghệ băng rộng đã dần chiếm lĩnh thị trường viễn
thông. Có nhiều chuẩn thông tin di động thế hệ ba được đề xuất, trong đó chuẩn
WCDMA đã được ITU chấp nhận và hiện nay đang được triển khai ở một số khu
vực. Hệ thống UMTS là sự phát triển tiếp theo của các hệ thống thông tin di động
thế hệ hai sử dụng công nghệ TDMA như GSM, PDC, IS-136… UMTS sử dụng
công nghệ CDMA đang là mục tiêu hướng tới của các hệ thống thông tin di động
trên toàn thế giới, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến
công nghệ truyền thông không dây trên toàn cầu.
Ở Việt Nam, hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Viettel,

VinaPhone, Mobile Phone và EVN cũng đang tiến hành triển khai phát triển công
nghệ thông tin di dộng thứ ba trên nền tảng dịch vụ GSM.
Nâng cao dung lượng hệ thống 3G luôn là bài toán cho các nhà cung cấp
dịch vụ trong quá trình khai thác và triển khai.
Xuất phát từ những suy nghĩ như vậy nên tôi đã quyết định chọn đề tài: ”Các
giải pháp nâng cao dung lượng trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba”.
Nâng cao dung lượng hệ thống có nhiều giải pháp như: Điều khiển công suất, phân
tập không gian thời gian, tăng tốc độ truyền tải dữ liệu bằng áp dụng công nghệ
HSPA ,...Do điều kiện giới hạn thời gian nên trong luận văn này chỉ đi nghiên cứu
sâu về công nghệ truy nhập tốc độ cao HSPA. Luận văn thực hiện nghiên cứu, phân
tích, kỹ thuật tăng tốc độ dữ liệu truyền tải nhằm cải thiện chất lượng của hệ thống.
Luận văn gồm 3 chương với nội dung chính trong từng chương như sau :

13


Luận văn thạc sĩ khoa học

Chương 1: “Tổng quan các hệ thống thông tin di động thế hệ ba” sẽ giới
thiệu tổng quan về các hệ thống di động thứ ba, quá trình phát triển các phiên bản
của hệ thống WCDMA.
Chương 2: “Công nghệ di động thế hệ thứ ba WCDMA” sẽ trình bày về vấn
đề cơ bản về công nghệ WCDMA, cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UMTS, từ đó
đánh giá được ưu nhược điểm để có các giải pháp nâng cao dung lượng cho hệ
thống.
Chương 3: “Giải pháp nâng cao dung lượng hệ thống HSPA” sẽ trình bày về
các đặc điểm kỹ thuật cơ bản của công nghệ.
Thời gian nghiên cứu đề tài có hạn và nguồn tài liệu chủ yếu là tài liệu tiếng
Anh trên mạng nên luận văn còn nhiều sai sót trong quá trình dịch thuật. Tôi rất
mong nhận được sự phê bình, các ý kiến đóng góp chân thành của hội đồng.

Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của PGS.TS. Đinh Thế
Cường đã giúp tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.
Hà Nội, Ngày 15 tháng 10 năm 2010
Học viên thực hiện

Nguyễn Hữu Dương

14


Luận văn thạc sĩ khoa học

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G
1.1. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG:
Thông tin di động là một lĩnh vực rất quan trọng trong đời sống xã hội. Xã
hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin di động của con người càng tăng lên và
thông tin di động càng khẳng định được sự cần và tính tiện dụng của nó. Hệ thống
thông tin di động là ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh nhất với con số
thuê bao đã đạt đến 4,3 tỷ tính đến cuối năm 2009.
Tổng thuê bao:

4,310,295,611

cdmaOne

2,449,937

CDMA2000 1X

309,907,068

CDMA2000 1xEV-DO

118,688,849

CDMA2000 1xEV-DO Rev. A

12,644,062

GSM

3,450,410,548

WCDMA

255,630,141

WCDMA HSPA

133,286,097

TD-SCDMA

825,044

TDMA

1,480,766

PDC

2,740,320

iDEN

22,172,858

Analog

9,593

Bảng 1.1: Thuê bao và thị phần các công nghệ di động trên toàn cầu
1.1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G):
Hệ thống di động thế hệ 1 chỉ hổ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử dụng
kỹ thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người, và sử dụng phương
pháp đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA).

15


Luận văn thạc sĩ khoa học

Đặc điểm:
- Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông
tuyến.
- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể.
- BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS.
Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di dộng tiên tiến
(Advanced Mobile phone System - AMPS).
Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản. Tuy

nhiên hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng về cả dung
lượng và tốc độ. Vì các khuyết điểm trên mà nguời ta đưa ra hệ thống di động thế
hệ 2 ưa điểm hơn thế hệ 1 về cả dung lượng và các dịch vụ được cung cấp.
1.1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G):
Với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao, hệ thống thông tin di động thế
hệ 2 được đưa ra để đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên
công nghệ số.
Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng điều chế số. Và chúng sử
dụng 2 phương pháp đa truy cập:
- Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA).
- Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA).
1.1.2.1. Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA:
Phổ quy định cho liên lạc di động được chia thành các dải tần liên lạc, mỗi
dải tần liên lạc này dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe
thời gian trong chu kỳ một khung. Các thuê bao khác dùng chung kênh nhờ cài xen
thời gian, mỗi thuê bao được cấp phát cho một khe thời gian trong cấu trúc khung.
Đặc điểm:

- Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số.
- Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác

nhau, trong đó một băng tần sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến các máy di
động và một băng tần sử dụng để truyền tuyến hiệu từ máy di động đến trạm gốc.
16


Luận văn thạc sĩ khoa học

Việc phân chia tần như vậy cho phép các máy thu và máy phát có thể hoạt động
cùng một lúc mà không sợ can nhiễu nhau.

- Giảm số máy thu phát ở BTS.
- Giảm nhiễu giao thoa.
Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống thông tin di động toàn cầu
Máy điện thoại di động kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn kỹ thuật FDMA. Hệ
thống xử lý số đối với tín hiệu trong MS tương tự có khả năng xử lý không quá 106
lệnh trong một giây, còn trong MS số TDMA phải có khả năng xử lý hơn 50x106
lệnh trên giây.
1.1.2.2. Đa truy cập phân chia theo mã CDMA:
Thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử
dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến và tiến hành các cuộc gọi, không sợ gây
nhiễu lẫn nhau. Những người sử dụng nói trên được phân biệt với nhau nhờ dùng
một mã đặc trưng không trùng với ai. Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi ô
(cell) trong toàn mạng và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải
phổ giả ngẫu nhiên (Pseudo Noise - PN).
Đặc điểm:

- Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz.
- Kỹ thuật trải phổ phức tạp, cho phép tín hiệu vô tuyến sử

dụng có cường độ trường hiệu quả hơn FDMA, TDMA.
- Các thuê bao MS trong ô dùng chung tần số khiến cho thiết
bị truyền dẫn vô tuyến đơn giản, thay đổi tần số không còn vấn đề, chuyển giao
mềm, điều khiển dung lượng ô rất linh hoạt.
1.1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G):
Hệ thống thông tin di động chuyển từ thế hệ 2 sang thế hệ 3 qua một giai
đoạn trung gian là thế hệ 2,5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợp nhiều khe
hoặc nhiều tần số hoặc sử dụng công nghệ CDMA trong đó có thể chồng lên phổ
tần của thế hệ hai nếu không sử dụng phổ tần mới, bao gồm các mạng đã được đưa
vào sử dụng như: GPRS, EDGE và CDMA2000-1x. Ở thế hệ thứ 3 này các hệ

17


Luận văn thạc sĩ khoa học

thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả
năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s. Để phân biệt với các hệ thống thông tin
di động băng hẹp hiện nay, các hệ thống thông tin di động thế hệ 3 gọi là các hệ
thống thông tin di động băng rộng.
Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000 đã
được đề xuất, trong đó 2 hệ thống W-CDMA và CDMA2000 đã được ITU chấp
thuận và đưa vào hoạt động trong những năm đầu của những thập kỷ 2000.
- W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là sự nâng cấp của
các hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng công nghệ TDMA như: GSM, IS136.
- CDMA2000 là sự nâng cấp của hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử
dụng công nghệ CDMA: IS-95.
Hình 1.1 trình bày lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động từ 2G
đến 3G.
2G

3G

2,5G

cdmaOne
Thoại,
số liệu
14 4 kbps

TDMA

CDMA 2000
Thoại,
số liệu
9.6
kbps

Thoại 2X, Dữ liệu 153 kbps / 3,09 M

GSM 1X

Thoại,
số liệu
9.6
kbps

UMTS
WCDMA
Thoại, dữ
liệu 384
kbps - 2M

GSM

GPRS
Dữ liệu
115 kbps
1999

EDGE

Dữ liệu
384 kbps

2000

2001

2002

2003

2004

2005

Hình 1.1: Lộ trình phát triển của hệ thống di động từ 2G lên 3G

18


Luận văn thạc sĩ khoa học

1.1.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo (4G):
Với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao ngày càng trở nên phổ biến này, nhu cầu
3G cũng như phát triển nó lên 4G ngày càng trở nên cấp thiết. Sự phát triển của
Internet có một tầm ý nghĩa quan trọng về khả năng của 4G, khi các nhà vận hành
khai thác mạng tiến tới một môi trường toàn IP.
Các hệ thống 4G hiện nay vẫn chủ yếu đang trong giai đoạn nghiên cứu thử
nghiệm. 4G thường được biết đến như là hệ thống IMT tiên tiến (International
Mobile Telecommunications Advanced) được định nghĩa bởi ITU-R. Một hệ thống

IMT tiên tiến phải đạt tốc độ dữ liệu đỉnh tới 100 Mbps cho các đầu cuối di chuyển
nhanh và đạt 1000 Mbps cho đầu cuối cố định hay di chuyển chậm theo như định
nghĩa của ITU-R. Băng thông cung cấp dịch vụ có thể mở rộng tới là 40 MHz.
Thế hệ 4 dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực giao
OFDM, là kỹ thuật nhiều tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên những tần số
khác nhau. Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có một thiết bị truyền tín hiệu trên nhiều tần
số độc lập (từ vài chục cho đến vài ngàn tần số). Thiết bị 4G sử dụng máy thu vô
tuyến xác nhận bởi phần mềm SDR (Software - Defined Radio) cho phép sử dụng
băng thông hiệu quả hơn bằng cách dùng đa kênh đồng thời. Tổng đài chuyển mạch
mạng 4G chỉ dùng chuyển mạch gói, do đó, giảm trễ thời gian truyền và nhận dữ
liệu.
Một số công nghệ 4G hiện đang được nghiên cứu:
- LTE: Để làm cho công nghệ 3GPP UTRA/UTRAN mang tính cạnh tranh
hơn nữa (chủ yếu là để cạnh tranh với các công nghệ mới của 3GPP2 và WiMAX),
3GPP quyết định phát triển E-UTRA và E-UTRAN (E: Elvolved ký hiệu cho phát
triển) còn được gọi là siêu 3G (Super-3G) hay LTE (Long Term Evolution) mà thực
chất là giai đoạn đầu 4G. Công việc phát triển sẽ tiến hành trong 10 năm và sau đó
như là sự phát triển dài hạn (LTE: Long Term Evolution) của công nghệ truy nhập
vô tuyến 3GPP. Trong giai đoạn này tốc độ số liệu đạt được 30-100Mbps với băng
thông 20MHz. Tiếp sau LTE, IMT-Adv (IMT tiên tiến) sẽ được phát triển, đây sẽ là

19


Luận văn thạc sĩ khoa học

thời kỳ phát triển của 4G với tốc độ từ 100 đến 1000 Mbps và băng thông 100MHz.
Hình 1.2 cho thấy viễn cảnh của thông tin di động 4G về khả năng đáp ứng tốc độ
chuyển động và và tốc độ truyền số liệu.
- WiMAX: Chuẩn truy nhập băng rộng không dây (MWBA) hay WiMAX di

động ( IEEE 802.16e) hỗ trợ tốc độ đỉnh đường xuống là 128 Mbps và 56 Mbps
đường lên, độ rộng băng tần là 20 Mhz. Chuẩn IEEE 802.16m hiện đang trong giai
đoạn phát triển bởi IEEE với mục tiêu đạt tới các tiêu chuẩn của IMT tiên tiến (4G)
là 1000 Mbps cho đầu cuối cố định và 100 Mbps cho trạm di động.
- UMB (Ultra Mobile Broadband): là dự án 4G được phát triển theo nhánh
chuẩn hóa 3GPP2 phát triển lên từ CDMA2000. Mục tiêu của dự án là đạt tốc độ
đỉnh 275 Mbps đường xuống và 75 Mbps đường lên.

Hình 1.2: Viễn cảnh thông tin di động 4G
1.2. CÁC PHIÊN BẢN PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG DI ĐỘNG THỨ 3 WCDMA UMTS:
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là một công nghệ truy
nhập vô tuyến của UMTS trên một cặp băng tần. WCDMA hoạt động theo phương
thức FDD và dựa trên công nghệ trải phổ trực tiếp (DS) sử dụng tốc độ bit 3.84
Mcps trong băng tần 5MHz. WCDMA hỗ trợ cho cả dịch vụ chuyển mạch kênh,
dịch vụ chuyển mạch gói tốc độ cao và đảm bảo sự hoạt động đồng thời của các

20


Luận văn thạc sĩ khoa học

dịch vụ hỗn hợp với phương thức gói hiệu quả. Với nhà khai thác GPRS hoặc
EDGE khi triển khai WCDMA cần thực hiện (theo R99):
Thực hiện
Mới

Giao diện vô tuyến WCDMA (UE Node B)
Giao diệnmạng truy nhập vô tuyến RAN (Iub (Node B-RNC) và
Iur(RNC-RNC))
Giao diện mạng lõi: Iu (MSC-RNC và SGSN-RNC)

Điều chỉnh

MSC và SGSN cho giao diện Iu.
Nâng cấp mạg lõi

Dùng lại

Mạng lõi chuyển mạch kênh (HLR-AuC)
Mạng lõi chuyển mạch gói (GGSN)

1.2.1. Kiến trúc 3GPP R99:
Phương án chuyển đổi nhằm tận dụng tối đa hạ tầng GSM và GPRS hiện có.
Nâng cấp phần mềm
Um
A

E -R A N

MS
BTS

C N C S D o m a in
3 G M S C /V L R

BSC

IS D N
PSPDN
X25

PSTN
CSPDN

3G G M SC

PSDN

Gb

H L R /A u C /E IR

Uu

V
A
S

C W
A A
M P
E
L

M
E
X
E

U
S

A
T

Iu
C N P S D o m a in

UTRAN

UE
N odeB

SGSN

RNC

GGSN

Iu b

Mạng số liệu khác
In te rn e t

Thêm mới

Nâng cấp phần mềm

Hình 1.3: Triển khai UMTS

21

Luận văn thạc sĩ khoa học

Mạng lõi của 3G có cả phần chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh. Mạng
truy nhập vô tuyến của 3G có thể nối cả với phần chuyển mạch kênh của GSM sau
khi đã có phần bổ sung cho 3G. Phần mạng lõi với 2 nút mạng SGSN và GGSN của
GPRS trước đây được sử dụng lại hoàn toàn.
Như vậy phương án này phù hợp cho thị trường có cả dịch vụ yêu cầu
chuyển mạch kênh (thoại, hình) và dịch vụ dữ liệu gói.
1.2.2. Kiến trúc 3GPP R4:
Phần gói với GGSN và SGSN vẫn giữ nguyên. Trung tâm chuyển mạch di
động MSC của hệ thống được tách thành hai phần: phần điều khiển chuyển mạch
(MSC server) và cổng đa phương tiện (MGW: Media Gateway). Một bộ điều khiển
có thể quản lý được rất nhiều cổng chuyển mạch đa phương tiện.
MSC chứa tất cả các phần mềm điều khiển cuộc gọi, quản lý di động có ở một
MSC tiêu chuẩn. Tuy nhiên nó không chứa ma trận chuyển mạch. Ma trận chuyển
mạch nằm trong MGW được MSC Server điều khiển và có thể đặt xa MSC Server.

Hình 1.4: Kiến trúc mạng 3GPP R4
Báo hiệu điều khiển các cuộc gọi chuyển mạch kênh được thực hiện giữa RNC
và MSC Server. Đường truyền cho các cuộc gọi chuyển mạch kênh được thực hiện
giữa RNC và MGW. Thông thường MGW nhận các cuộc gọi từ RNC và định tuyến
các cuộc gọi này đến nơi nhận trên các đường trục gói. Trong nhiều trường hợp

22


Luận văn thạc sĩ khoa học

đường trục gói sử dụng Giao thức truyền tải thời gian thực (RTP: Real Time

Transport Protocol) trên Giao thức Internet (IP). Từ hình 1.4 ta thấy lưu lượng số
liệu gói từ RNC đi qua SGSN và từ SGSN đến GGSN trên mạng đường trục IP. Cả
số liệu và tiếng đều có thể sử dụng truyền tải IP bên trong mạng lõi. Đây là mạng
truyền tải hoàn toàn IP.
Tại nơi mà một cuộc gọi cần chuyển đến một mạng khác, PSTN chẳng hạn, sẽ
có một cổng các phương tiện khác (MGW) được điều khiển bởi MSC Server cổng
(GMSC server). MGW này sẽ chuyển tiếng thoại được đóng gói thành PCM tiêu
chuẩn để đưa đến PSTN. Như vậy chuyển đổi mã chỉ cần thực hiện tại điểm này. Để
thí dụ, ta giả thiết rằng nếu tiếng ở giao diện vô tuyến được truyền tại tốc độ 12,2
kbps, thì tốc độ này chỉ phải chuyển vào 64 kbps ở MGW giao tiếp với PSTN.
Truyền tải kiểu này cho phép tiết kiệm đáng kể độ rộng băng tần nhất là khi các
MGW cách xa nhau.
Giao thức điều khiển giữa MSC Server hoặc GMSC Server với MGW là giao
thức ITU H.248. Giao thức này được ITU và IETF cộng tác phát triển. Nó có tên là
điều khiển cổng các phương tiện (MEGACO: Media Gateway Control). Giao thức
điều khiển cuộc gọi giữa MSC Server và GMSC Server có thể là một giao thức điều
khiển cuộc gọi bất kỳ. 3GPP đề nghị sử dụng (không bắt buộc) giao thức Điều khiển
cuộc gọi độc lập vật mang (BICC: Bearer Independent Call Control) được xây
dựng trên cơ sở khuyến nghị Q.1902 của ITU.
Rất nhiều giao thức được sử dụng bên trong mạng lõi là các giao thức trên cơ
sở gói sử dụng hoặc IP hoặc ATM. Tuy nhiên mạng phải giao diện với các mạng
truyền thống qua việc sử dụng các cổng các phương tiện. Ngoài ra mạng cũng phải
giao diện với các mạng SS7 tiêu chuẩn. Giao diện này được thực hiện thông qua
cổng SS7 (SS7 GW). Đây là cổng mà ở một phía nó hỗ trợ truyền tải bản tin SS7
trên đường truyền tải SS7 tiêu chuẩn, ở phía kia nó truyền tải các bản tin ứng dụng
SS7 trên mạng gói (IP chẳng hạn). Các thực thể như MSC Server, GMSC Server và

23

Luận văn thạc sĩ khoa học

HSS liên lạc với cổng SS7 bằng cách sử dụng các giao thức truyền tải được thiết kế
đặc biệt để mang các bản tin SS7 ở mạng IP. Bộ giao thức này được gọi là Sigtran.
1.2.3. Kiến trúc của 3GPP R5 và R6:
Bước phát triển tiếp theo của UMTS là đưa ra kiến trúc mạng đa phương tiện
IP (hình 1.5). Bước phát triển này thể hiện sự thay đổi toàn bộ mô hình cuộc gọi. Ở
đây cả tiếng và số liệu được xử lý giống nhau trên toàn bộ đường truyền từ đầu cuối
của người sử dụng đến nơi nhận cuối cùng. Có thể coi kiến trúc này là sự hội tụ toàn
diện của tiếng và số liệu.

Hình 1.5: Kiến trúc mạng 3GPP R5 và R6
Điểm mới của R5 và R6 là nó đưa ra một miền mới được gọi là phân hệ đa
phương tiện IP (IMS: IP Multimedia Subsystem). Đây là một miền mạng IP được
thiết kế để hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực IP. Từ hình 1.5 ta thấy
tiếng và số liệu không cần các giao diện cách biệt; chỉ có một giao diện Iu duy nhất
mang tất cả phương tiện. Trong mạng lõi giao diện này kết cuối tại SGSN và không
có MGW riêng.

24


Luận văn thạc sĩ khoa học

Phân hệ đa phương tiện IP (IMS) chứa các phần tử sau: Chức năng điều
khiển trạng thái kết nối (CSCF: Connection State Control Function), Chức năng tài
nguyên đa phương tiện (MRF: Multimedia Resource Function), chức năng điều
khiển cổng các phương tiện (MGCF: Media Gateway Control Function), Cổng báo
hiệu truyền tải (T-SGW: Transport Signalling Gateway) và Cổng báo hiệu chuyển
mạng (R-SGW: Roaming Signalling Gateway).

Một nét quan trọng của kiến trúc toàn IP là thiết bị của người sử dụng được
tăng cường rất nhiều. Nhiều phần mềm được cài đặt ở UE. UE hỗ trợ giao thức khởi
đầu phiên (SIP: Session Initiation Protocol). UE trở thành một tác nhân của người
sử dụng SIP. Như vậy, UE có khả năng điều khiển các dịch vụ lớn hơn trước rất
nhiều.
CSCF: quản lý việc thiết lập, duy trì và giải phóng các phiên đa phương tiện
đến và từ người sử dụng. Nó bao gồm các chức năng như: phiên dịch và định tuyến.
CSCF hoạt động như một đại diện Server /hộ tịch viên.
SGSN và GGSN: là các phiên bản tăng cường của các nút được sử dụng ở
GPRS và UMTS R3 và R4. Điểm khác nhau duy nhất là ở chỗ các nút này không
chỉ hỗ trợ dịch vụ số liệu gói mà cả dịch vụ chuyển mạch kênh.
MRF: là chức năng lập cầu hội nghi được sử dụng để hỗ trợ các tính năng như
tổ chức cuộc gọi nhiều phía và dịch vụ hội nghị .
T-SGW: là một cổng báo hiệu SS7 để đảm bảo tương tác SS7 với các mạng
tiêu chuẩn ngoài như PSTN. T-SGW hỗ trợ các giao thức Sigtran. Cổng báo hiệu
chuyển mạng (R-SGW) là một nút đảm bảo tương tác báo hiệu với các mạng di động
hiện có sử dụng SS7 tiêu chuẩn. Trong nhiều trường hợp T-SGW và R-SGW cùng
tồn tại trên cùng một nền tảng.
MGW thực hiện tương tác với các mạng ngoài ở mức đường truyền đa
phương tiện. MGW ở kiến trúc mạng của UMTS R5 có chức năng giống như ở R4.
MGW được điều khiển bởi Chức năng cổng điều khiển các phương tiện (MGCF).
Giao thức điều khiển giữa các thực thể này là ITU-T H.248.

25