Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------NGUYỄN CÔNG HOÀNG

CHUYỂN TỪ GSM LÊN WCDMA VÀ
VẤN ĐỀ CHUYỂN GIAO GIỮA HAI HỆ THỐNG

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện tử

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
Tiến sĩ ĐẶNG QUANG HIẾU

Hà Nội 10 – Năm 2010


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung đề cập trong luận văn “Chuyển từ GSM lên
WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống” được viết dựa trên kết quả nghiên
cứu đề cương của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của TS Đặng Quang Hiếu, các số liệu
trung thực chính xác.
Mọi thông tin và số liệu tham khảo đều được trích dẫn đầy đủ nguồn và sử dụng
đúng luật bản quyền quy định.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình.

Học Viên

Nguyễn Công Hoàng

Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................3
BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................................................4
DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................................10
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ........................................................................................10
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG .............................................................................12
1.1

Giới thiệu về mạng 3G (W-CDMA).................................................................12

1.1.1

Các ưu điểm mà công nghệ W- CDMA mang lại.............................................12

1.1.2

Triển khai hệ thống 3G – WCDMA .................................................................14

1.2

Tổng quan về chuyển giao trong mạng di động ...............................................21

1.2.1

Các loại chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA..........................................22

1.2.2

Hoạt động song song hai hệ thống: 2G và 3G ..................................................25

CHƯƠNG II: HOẠT ĐỘNG SONG SONG HAI HỆ THỐNG....................................27
2.1

Ưu tiên cho người sử dụng 3G: ........................................................................27

2.1.1

Lựa chọn cell.....................................................................................................28

2.1.2

Lựa chọn lại cell (cell-reslection) .....................................................................30

Nguyễn Công Hoàng

1

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

2.1.3

Lựa chọn cell từ 3G sang 2G: Inter-RAT Cell Reselection ( 3G -> 2G ).........35

2.1.4

Lựa chọn lại cell giữa từ 2G sang 3G: Inter-Rat Cell Selection ( 2G -> 3G)..36

2.1.5

Các trường hợp Reselection thường gặp ..........................................................38

2.2

Tối thiểu hóa tác động đến hệ thống hiện tại: ..................................................41

2.3

Không ảnh hưởng đến người sử dụng: .............................................................42

2.3.1

Chuyển giao cùng tần số: Intra-Frequency Handover ......................................43

2.3.2

Chuyển giao khác tần số: Inter-Frequency Handover.......................................49

2.3.3 Chuyển giao giữa hai phương thức truy nhập vô tuyến: Inter-RAT Handover ....57
2.3.4

Một số trường hợp thường gặp .........................................................................62

2.3.5

Các thông số chuyển giao và kết quả................................................................64

KẾT LUẬN ....................................................................................................................71
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................72

Nguyễn Công Hoàng

2

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

LỜI NÓI ĐẦU
Thông tin di động ở Việt Nam đang trong quá trình phát triển mạnh mẽ. Số
lượng thuê bao tăng nhanh. Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng,
ở Việt Nam đã triển khai mạng di động UMTS. Mạng UMTS hỗ trợ truyền gói tốc độ
cao cho phép triển khai nhiều dịch vụ tiện ích, đáp ứng được nhu cầu người sử dụng.
Trong giai đoạn đầu triển khai mạng UMTS thì việc đảm bảo chất lượng
dịch vụ cho người sử dụng là hết sức quan trọng đi đôi với việc nâng cao hiệu quả sử
dụng tài nguyên của nhà cung cấp
Luận văn này sẽ đề cập và giải quyết vấn đề về tăng tài nguyên mạng bằng các
lựa chọn cell, ưu tiên cho người sử dụng 3G. Bên cạnh đó còn có các thông số, sự kiện
liên quan đến chuyển giao, đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người sử dụng
Thông tin di động tuy không phải là một lĩnh vực mới mẻ, song để có thể hiểu thật
kỹ, thật sâu về nó cần phải có một quá trình nghiên cứu lâu dài và chi tiết. Do vậy, mặc dù
đã rất cố gắng nhưng những nội dung em trình bày trong luận văn này chắc hẳn vẫn không
tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong sự quan tâm chỉ bảo của thầy cô giáo và sự góp
ý của các bạn

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong Khoa Điện tử viễn
thông trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy
giáo Tiến sĩ Đặng Quang Hiếu đã hướng dẫn, chỉ bảo và tận tình giúp đỡ cho em hoàn
thành luận văn này.

Nguyễn Công Hoàng

3

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT
2G

2nd Generation

Thế hệ thứ hai

3G

3rd Genration

Thế hệ thứ ba

Asymmetric Digital Subscriber

Đường dây thuê bao không đối

ADSL

Line

xứng

AM

Amplitude Modulation

Điều chế biên độ

ASK

Amplitude Shift Keying

Khóa dịch biên độ

BCCH

Broadcast Control Channel

Kênh quảng bá điều khiển

BER

Bit Error Ratio

Tỷ số bit lỗi

BLER

Block Error Rate

Tỷ lệ lỗi khối

BSC

Base Station Controller

Bộ điều khiển trạm gốc

BSS

Base Station Subsystem

Phân hệ trạm gốc

BTS

Base Tranceiver Station

Trạm vô tuyến gốc

BPSK

Binary Phase Shift Keying

Khóa dịch pha nhị phân

CCCH

Common Control Channel

Kênh điều khiển chung

CDMA

Code Division Multiple Access

Đa truy nhập chia theo mã

C/I

Carrier to Interference ratio

Tỷ số sóng mang trên nhiễu

A

B

C

Nguyễn Công Hoàng

4

CHDT1 2008-2010

Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

CPICH

Common Pilot Channel

Kênh hoa tiêu chung

Dedicated Control Channel

Kênh điều khiển dành riêng

D
DCCH
DS-SS

Trải phổ trực tiếp

Direct Sequence Spread
Spectrum

E
EDGE

Enhanced Data rates for GSM

Chuyển mạch gói tốc độ cao cho

Evolution

GSM

F
FDD

FHSS
FM
FDMA

Frequency Division Duplex
Frequency Hopping Spread

Ghép song công phân chia theo tần
số
Phương pháp trải phổ nhảy tần

Spectrum
Frequency Modulation

Điều chế tần số

Frequence Division Multiple

Đa truy nhập phân chia theo tần số

Access
FSK

Frequency Shift Keying

Khoá điều chế dịch tần

GGSN

Gateway GPRS Support Node

Node hỗ trợ GPRS cổng

GPRS

General packet radio service

Dịch vụ chuyển mạch gói

G

Nguyễn Công Hoàng

5

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

GSM

Global System For Mobile

Hệ thống thông tin di động toàn

Telecommunications

cầu

High Speed Downlink Packet

Truy nhập gói đường xuống tốc độ

Access

cao

H
HSDPA

HSUPA

Truy nhập gói đường lên tốc độ cao

High Speed Uplink Packet
Access

HS-DSCH

High Speed Downlink Channel

Kênh đường xuống tốc độ cao

HSPA

High Speed Packet Access

Truy nhập gói tốc độ cao

International Mobile

Tiêu chuẩn thông tin di động toàn

Telecommunication

cầu

International Mobile Subscriber

Số nhận dạng thuê bao di động

Identity

quốc tế

LAC

Link Access Control

Điều khiển truy nhập liên kết

LA

Location Area

Vùng định vị

LOS

Line Of Sight

Tầm nhìn thẳng

MAI

Mobile Access Interference

Giao diện truy nhập di động

MHz

Megahez

I
IMT-2000

IMSI
L

M

Nguyễn Công Hoàng

6

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

MS

Mobile Station

MSC

Mobile Service Switching

Trạm di động
Tổng đài di động

Center
N
NAS

Non-Access Stratum

Tầng không truy nhập

NLOS

Non Line Of Sight

Không trong tầm nhìn thẳng

O
OVSF

Orthogonal Variable Spreading

Hệ số trải phổ thích ứng

Factor
P
PLMN

Public Land Mobile Network

Mạng di động mặt đất công cộng

PM

Phase Modulation

Điều chế pha

PN

Pseudo Noise

Mã giả ngẫu nhiên

PSC

Primary Screambling Code

Mã nhận dạng chính

PSK

Phase Shift Keying

Điều chế khóa dịch pha

Public Switched Telephone

Mạng chuyển mạch thoại công

Network

cộng

PSTN

Q
QAM

Quadratude Amplitude

Điều chế biên độ vuông góc

Modulation

Nguyễn Công Hoàng

7

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

QPSK

Quadrature Phase Shift Keying

Khóa dịch pha vuông góc

RACH

Random Access Channel

Kênh truy nhập ngẫu nhiên

RAT

Radio Access Technology

Kỹ thuật truy nhập

R

RLA_C

Receiving Level Average
Combination

RNC

Radio Network Controller

Bộ điều khiển mạng vô tuyến

RRC

Radio Resource Control

Điều khiển tài nguyên vô tuyến

RSCP

Received Signal Code Power

Công suất thu mã tín hiệu

RSSI

Cường độ chỉ thị tín hiệu

Reveived Signal Strength
Indication

S
SC

Screambling Code

SIB

Systerm Information Broadcast

SSC

Second Screambling Code

SDCCH

Stand alone Dedicated Control
Channel

SGSN

Quảng bá thông tin hệ thống

Kênh điều khiển dành riêng

Serving GPRS Support Node

T
TCP

Transmitted Carrier Power

Nguyễn Công Hoàng

8

Công suất sóng mang

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

TDD

Ghép song công phân chia thời

Time Division Duplex

gian

U
UMTS

UTRAN

Universal Mobile

Hệ thống thông tin di động toàn

Telecommunications System

cầu

UMTS Terrestrial Radio Access
Network

Mạng truy nhập mặt đất của UMTS

W
WCDMA

Wideband Code Division

Đa truy nhập phân chia theo mã

Multiplex Access

băng rộng

Nguyễn Công Hoàng

9

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Các thông số Intra-Frequency Handover…………………………………….52

Bảng 2: Các thông số Inter-Frequency Handover…………………………………….53
Bảng 3: Các thông số Inter-RAT Handover…………………………………………..54
Bảng 4: Một số kết quả đạt được……………………………………………………...55

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1 Phương án chung mạng lõi.................................................................................15
Hình 2 Phương án thêm mạng lõi ..................................................................................15
Hình 3 Phương án tích hợp chung..................................................................................16
Hình 4.Sự phát triển liền mạch. .....................................................................................17
Hình 5. Các loại chuyển giao trong hệ thống 3G...........................................................22
Hình 6. Chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn ....................................................24
Hình 7. Các loại chuyển giao khác nhau trong mạng WCDMA .....................................1
Hình 8. Các bản tin lựa chọn lại cell từ WCDMA sang GSM ở chế độ rỗi...................32
Hình 9. Thủ tục lựa chọn lại cell từ 3G sang 2G ...........................................................35
Hình 10. Thủ tục lựa chọn lại cell từ 2G sang 3G .........................................................37

Nguyễn Công Hoàng

10

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

Hình 11. Quá trình chuyển giao của thiết bị đầu cuối....................................................43
Hình 12. Thực hiện đo các sự kiện.................................................................................47
Hình 13. Cấu hình ưu tiên dựa trên vị trí của các cell lân cận .......................................48
Hình 14. Cách cấu hình độ ưu tiên của cell ...................................................................49
Hình 15. Sự kiện 2A.......................................................................................................53

Hình 16. Sự kiện 2B.......................................................................................................54
Hình 17. Sự kiện 2C.......................................................................................................55
Hình 18. Ví dụ về chuyển giao theo sự kiện 2A, 2D .....................................................56
Hình 19. Ví dụ về chuyển giao theo các sự kiện 2A,2D,2F...........................................57
Hình 20. Nguyên lý của Compression Mode.................................................................59
Hình 21. Chuyển giao giữa 2 phương thức truy nhập vô tuyến.....................................62

Nguyễn Công Hoàng

11

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG
Với thị trường Việt Nam, công nghệ di động đầu tiên GSM, thế hệ 2G đơn giản,
chỉ cho phép thoại là chính. Việc nâng cấp lên công nghệ GPRS vào cuối năm 2003
đã giúp người dùng bắt đầu làm quen với những ứng dụng dữ liệu. Cuối năm 2007
vừa qua, sau khi ứng dụng EGDE, tốc độ đã được nâng cao hơn với đỉnh tốc độ đạt
khoảng 384 kb/s. Nhưng tốc độ thực tế vẫn còn thấp khiến các dịch vụ dựa trên nền
dữ liệu không thể phát triển và bùng nổ mạnh như dịch vụ thoại hiện nay.
Trên thế giới bây giờ còn 2 thế hệ cao cấp của họ GSM hiện đã và đang được
ứng dụng tại thị trường Việt Nam, đó là WCDMA - thế hệ 3G với tốc độ 2Mbps và
HSPA (HSDPA & HSUPA) – thế hệ 3,5G với khả năng truyền lên đến 14,4 Mbps.
Đây là những công nghệ tiên tiến đang được ứng dụng rộng rãi trên thế giới với hơn
200 triệu thuê bao, trên 220 mạng thuộc 94 quốc gia, chiếm 2/3 thuê bao 3G trên toàn
cầu (GSA, 6/2008).
Trong chương này ta sẽ tìm hiểu chung về mạng 3G- WCDMA và việc hoạt

động song song giữa hệ thống GSM hiện tại với hệ thống WCDMA được triển khai
mới.

1.1 Giới thiệu về mạng 3G (W-CDMA)
1.1.1 Các ưu điểm mà công nghệ W- CDMA mang lại
* Dịch vụ linh hoạt : W- CDMA cho phép mỗi một sóng mang 5 Mhz xử lý các dịch
vụ hỗn hợp trong dải từ 8 Kb/s lên đến 2Mb/s. Các dịch vụ chuyển mạch kênh và
chuyển mạch gói với các độ rộng băng thay đổi được có thể trộn tự do và đồng thời
truyền đến cùng người sử dụng có số mức yêu cầu. Mỗi máy đầu cuối W- CDMA có
thể là dịch vụ âm thoại hoặc là tổ hợp các dịch vụ khác nhau. Các dịch vụ này có thể là
Nguyễn Công Hoàng

12

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

dịch vụ âm thoại hoặc là tổ hợp các dịch vụ như Internet, thư điện tử, multimedia và
video.
* Hiệu quả phổ : W- CDMA tạo nên việc sử dụng phổ tần vô tuyến hiện có rất hiệu
quả. Không đòi hỏi có quy hoạch tần số vì việc sử dụng lại một cell được áp dụng. Khi
sử dụng kỹ thuật như các cấu trúc ô phân cấp, dãy anten tương hợp và dải điều chế
Coherent hai hướng đã làm tăng dung lượng mạng.
Mạng phân lớp có thể được triển khai trong phạm vi băng tần 2x15Mhz. Hầu hết sự
phân phối cho nhà khai thác trong băng tần 2Mhz vì mỗi lớp của ô yêu cầu tất cả là
2x5Mhz. Sự phân phối này cho phép áp dụng với các cấu trúc ô phân cấp của WCDMA. Như vậy phân phối của 2x5Mhz đủ cho nhà khai thác triển khai truy nhập WCDMA sóng mang đơn
* Dung lượng và vùng bao phủ : Mỗi sóng mang tần số vô tuyến W- CDMA có thể sử
lý đồng thời 100 cuộc gọi âm tần khi sử dụng mã hoá tiếng nói 13Kb/s hoặc 50 người

sử dụng (NSD) cùng với dữ liệu Internet cho mỗi sóng mang tấn số vô tuyến. Độ rộng
băng tần rộng hơn và việc sử dụng giải điều chế coherent và điều khiển nhanh công
suất ở tuyến lên và tuyến xuống cho phép có một ngưỡng thu thấp hơn, cho dung lượng
đạt gấp 2 lần so với các công nghệ CDMA băng hẹp.
* Tính kinh tế đối với mạng : qua việc truy nhập vô tuyến W- CDMA được bổ xung
vào mạng tế bào số hiện có như GSM và việc kết nối đến hai hệ thống, cùng các mạng
lõi cũng được sử dụng lại và cũng các trạm gốc ấy được sử dụng các tuyến từ mạng
truy nhập W- CDMA và mạng lõi GSM sử dụng giao thức truyền dẫn mini-cell của
ATM. Biện pháp xử lý cuộc gọi số liệu có hiệu quả cao này làm tăng dung lượng của
các tuyến tiêu chuẩn E1/T1 lên xấp xỉ 300 cuộc gọi âm thoại so với 30 của mạng hiện
nay, tích kiệm chi phí truyền dẫn đến 50%.

Nguyễn Công Hoàng

13

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

* Dung lượng âm thoại cao hơn : mặc dù mục đích đầu tiên của truy nhập di động thế
hệ 3G là truyền dẫn lưu lượng multimedia với tốc độ cao. điều này cũng chính là cơ
chế hiệu quả của phổ đối với lưu lượng thoại. Nhà khai thác với sự phân phối phổ
2x15Mhz sẽ có khả năng sử lý ít nhất là 192 cuộc gọi âm thoại cho mỗi vùng của cell,
kết quả này có thể so với 100 cuộc gọi âm thoại cho mỗi vùng của cell trong mạng
GSM.
* Truy nhập dịch vụ nhanh : để trợ giúp cho việc truy nhập đến mạng Internet và các
dịch vụ multimedia, một thủ tục truy nhập trực tiếp mới đã được nghiên cứu phát triển
khi sử dụng đồng bộ nhanh để xử lý các dịch vụ số liệu gói 384 Kb/s, chỉ cần vài choc

giây để thiết lập cuộc nối giữa người sử dụng (NSD) di động và trạm gốc.
* Thiết bị đầu cuối đơn giản, kinh tế : việc sử lý số liệu yêu cầu ở máy đầu cuối WCDMA thấp so với công nghệ cũ. Do ít phức tạp nên các thiết bị đầu cuối yêu cầu chi
phí thấp sẽ được sản xuất rễ dàng với số lượng lớn, nên có tính kinh tế cao, cạnh tranh
mạnh mẽ và tạo nên nhiều khả năng lựa chọn cho nhà khai thác và người sử dụng
(NSD).
1.1.2 Triển khai hệ thống 3G – WCDMA
Khi nâng cấp lên 3G, công nghệ WCDMA hoạt động trên một kỹ thuật truy cập
khác hoàn toàn, đó là CDMA, do đó băng tần hoạt động sẽ phải tách biệt với GSM
(WCDMA mỗi kênh băng tần số là 5MHz). Sẽ cần một dải tần 3G mới khác với tần số
đang hoạt động hiện nay (thực chất của cuộc thi 3G là để giành được sự cấp phép tần
số này). Sự đổi mới như vậy sẽ cần một thiết bị thu phát sóng BTS hoàn toàn mới,
được đặt tên là Node B, cùng với nó là một thiết bị quản lý trạm gốc (BSC) mới, tên là
điều khiển mạng vô tuyến RNC (Radio Network Controller).

Nguyễn Công Hoàng

14

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

Do tính kế thừa khi nâng cấp, hệ thống mạng lõi (tổng đài chuyển mạch) hiện
hữu vẫn có thể được sử dụng để kết nối với mạng vô tuyến (Node B và RNC) của công
nghệ WCDMA mới (Hình 1.1).

Hình 1 Phương án chung mạng lõi

Mặt khác, để tránh tác động đến mạng đang hoạt động cũng như để mở rộng dung

lượng, một giải pháp khác cũng được các nhà cung cấp sử dụng là đầu tư một hệ thống
mạng mới hoàn toàn. (Hình 1.2).

Hình 2 Phương án thêm mạng lõi

Nguyễn Công Hoàng

15

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

Theo thời gian, tất cả các thiết bị mạng lõi và vô tuyến sẽ tích hợp chung như
Hình 1.3. Các thiết bị BTS, BSC cũ sẽ hết khấu hao hoặc di chuyển ra các vùng sâu,
vùng xa khác để hỗ trợ sóng GSM/EDGE.

Hình 3 Phương án tích hợp chung

1.1.2.1 Sự phát triển liền mạch
Nếu chỉ nhìn vào Hình 1.2, có không ít người nhận xét sự nâng cấp lên 3G chỉ là
sự ghép thêm 1 hệ thống mới với công nghệ mới vào hệ thống có sẵn. Để hiểu rõ hơn
tính kế thừa, liền mạch khi phát triển lên 3G của GSM, xin tham khảo Hình 4.

Nguyễn Công Hoàng

16

CHDT1 2008-2010

Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

Hình 4.Sự phát triển liền mạch.

- Ở đây, ngoài hệ thống vô tuyến WCDMA (bao gồm RNC và Node B) là cần đầu tư
mới, tất cả hệ thống khác sẽ được tận dụng lại. Hầu hết các nhà sản xuất tổng đài hiện
nay đều có giải pháp để nâng cấp hệ thống mạng lõi, truyền dẫn, cơ sở dữ liệu, hệ
thống vận hành… hiện hữu để hỗ trợ cả GSM và WCDMA.
Như vậy, muốn phủ sóng 3G ở đâu, các nhà cung cấp dịch vụ sẽ đặt thiết bị thu
phát sóng 3G khu vực đó (sử dụng nhà trạm có sẵn) và nối về tổng đài. Tất nhiên, với
số lượng hơn 3000 - 4000 nhà trạm/1 mạng như hiện nay tại Việt Nam, việc đầu tư 3G
phủ sóng toàn quốc không phải dễ dàng và khá tốn kém.
Tuy nhiên từ sự đầu tư WCDMA này, việc nâng cấp lên mạng 3,5G HSPA sẽ
rất đơn giản khi chỉ cần nâng cấp phần mềm, tương tự như khi người ta nâng cấp từ
GPRS lên EDGE, là người dùng có thể sử dụng được dịch vụ di động không thua kém
gì mạng ADSL hữu tuyến hiện nay.

Nguyễn Công Hoàng

17

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

- Tuy nằm trên 2 thiết bị khác nhau, sự vận hành của 2 hệ thống vô tuyến bao gồm
GSM và WCDMA cũng sẽ được quản lý thống nhất, đảm bảo chuyển giao liền mạch

giữa 2 hệ thống. Cuộc gọi sẽ vẫn đảm bảo duy trì khi chuyển băng tần và chuyển công
nghệ, điều này sẽ xảy ra khi người dùng di chuyển ngoài vùng phủ sóng của một công
nghệ hoặc bị quá tải.
Nhờ tính liền mạch này, việc sử dụng băng thông sẽ rất hiệu quả (có sự điều tiết,
phân bố qua lại giữa các cuộc gọi trên các băng tần), tức sẽ giảm nghẽn mạng; các
thiết bị sẽ được tận dụng tối đa (dùng chung tài nguyên cho cả hai hệ thống); và việc
đầu tư WCDMA không cần phải đồng loạt toàn mạng.
1.1.2.2 Hình dung sự vận hành của một mạng 3G
Tùy vào mức độ phát triển của từng thị trường và từng mạng, mô hình triển khai
3G của mỗi nhà khai thác sẽ khác nhau. Hoặc phủ sóng đồng loạt 3G trên toàn thị
trường, hoặc phủ sóng dần dần từ khu vực đô thị rồi mở rộng dần. Khi đó tại vùng 3G,
sẽ tồn tại một loạt các công nghệ GSM, GPRS, EDGE, WCDMA (và cả HSPA nếu đã
nâng cấp), tùy thuộc vào công nghệ của chiếc điện thoại mà bạn đang sử dụng, bạn có
thể tận hưởng tốc độ tương ứng.
Lấy ví dụ điện thoại của bạn là chiếc GSM (hoặc GPRS, EDGE), cuộc gọi của
bạn sẽ vẫn chạy trên băng tần cũ, đến trạm thu phát sóng GSM và theo hệ thống tổng
đài chuyển mạch cũ. Tương ứng với công nghệ của chiếc điện thoại
(GSM/GPRS/EDGE) mà bạn có thể thưởng thức tốc độ truy cập khác nhau.
Nếu sử dụng chiếc điện thoại 3G (WCDMA hoặc HSPA, chiếc iPhone 3G chẳng
hạn), thì cuộc gọi của bạn sẽ theo băng tần mới, trạm Node B mới và chạy về tổng đài.
Cấu hình chiếc điện thoại 3G này chắc chắn sẽ phải hoạt động được với 2G, tức là điện
thoại phải đa chế độ GSM/GPRS/EDGE/WCDMA … Điều này là bắt buộc vì vùng
Nguyễn Công Hoàng

18

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

phủ sóng 2G và 3G không đồng nhất, nếu ra ngoài vùng phủ 3G, bạn sẽ vẫn liên lạc
được nhờ vào sóng 2G có sẵn.
Với một mạng đa chế độ như vậy, các tổng đài sẽ có 3 cơ chế điều khiển, cung cấp loại
công nghệ thích hợp cho các cuộc gọi:
-

Nhà cung cấp quy định về chính sách dịch vụ: mỗi loại cuộc gọi sẽ được gán 1
loại công nghệ, ví dụ các cuộc gọi thoại sẽ đi theo mạng GSM, cuộc gọi dữ liệu sẽ
theo mạng 3G.

-

Điều khiển cân bằng tải giữa các chế độ: ví dụ khi cuộc gọi trên băng tần GSM
quá tải, một số thuê bao sẽ được chuyển qua WCDMA để tiếp tục cuộc gọi, hoặc
ngược lại.

-

Gói cước, loại hình thuê bao của người dùng: mỗi thuê bao sẽ thuộc một nhóm
khách hàng với độ ưu tiên khác nhau. Thuê bao vàng sẽ được ưu tiên gán vào chế
độ có tải thấp nhất hoặc tốc độ cao nhất. Trong khi thuê bao thường chỉ được sử
dụng dịch vụ tốc độ thấp, hoặc vẫn sử dụng GSM ngay cả trong vùng phủ
WCDMA.
Để hiểu hơn sự vận hành này, chúng ta hãy cùng xem một minh họa sau. Một người

dùng với điện thoại đa chế độ GSM/WCDMA đáp chuyến tàu hỏa từ trung tâm thành
phố đi ra vùng quê. Mạng mà anh này thuê bao là GSM với vùng phủ sóng EDGE toàn
quốc, tại một số thành phố đã có sóng WCDMA.
Khi tàu bắt đầu chạy, anh gọi cho người thân, sau đó anh gửi một đoạn phim video

trong khi vẫn tiếp tục cuộc nói chuyện (WCDMA cho phép thực hiện 2 cuộc gọi dữ liệu
và thoại cùng lúc như thế này). Khi tàu chạy ra khỏi thành phố, hết sóng WCDMA,
tổng đài sẽ chuyển cuộc gọi thoại sang mạng GSM và chuyển cuộc gọi video sang

Nguyễn Công Hoàng

19

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

mạng EDGE. Anh này sẽ thấy chất lượng cuộc gọi video giảm đi trong khi chất lượng
cuộc gọi sẽ không đổi.
`1.1.2.3 Mô hình triển khai 3G
Nói về việc nâng cấp 3G không thể không bàn đến mô hình, hay chiến lược để
triển khai 3G. Có 3 chiến lược chính là: Triển khai nhanh chóng WCDMA toàn mạng,
Triển khai WCDMA dần dần và Triển khai 3G sau.
-

Triển khai nhanh chóng WCDMA trên toàn mạng: Có nhiều nguyên nhân để các
nhà cung cấp chọn phương án này: mức độ cạnh tranh thị trường cao; theo yêu cầu
của nhà nước; thị trường có nhu cầu dịch vụ dữ liệu cao; tình hình tài chính mạnh;
dung lượng mạng GSM hiện tại đang bị hạn chế; tỉ lệ rời mạng cao; tham vọng
chiếm thêm thị phần và nâng cao chỉ số doanh thu trên một thuê bao (ARPU).
Nếu vùng phủ sóng 3G thì rộng khắp mà khách hàng lại không có thiết bị để sử dụng
thì cũng vô nghĩa. Vì vậy, muốn chiến lược này thành công, các nhà khai thác phải
có một chính sách phát triển thuê bao tương ứng: khuyến khích khách hàng thay
máy mới, tiếp thị các thiết bị mới gắn với dịch vụ dữ liệu v.v…

-

Triển khai WCDMA dần dần: phủ sóng WCDMA bắt đầu từ vùng đô thị rồi lan tỏa
dần ra, trong khi đó vẫn tiếp tục đầu tư GSM để nâng cao dung lượng dịch vụ thoại
và dịch vụ dữ liệu tốc độ thấp GPRS. Các lý do để chọn chiến lược này: khả năng
phát triển của GSM và GPRS vẫn còn cao; chất lượng và dung lượng của GSM và
GPRS có vấn đề (cần phải đầu tư để cải thiện phục vụ khách hàng 2G); mạng GSM
và số thuê bao quá lớn; điện thoại 2G vẫn còn nhiều; thị trường dữ liệu di động chỉ
mới phát triển; tình hình tài chính ổn định.
Các thiết bị đầu cuối đa chế độ GSM/GPRS/WCDMA vì vậy cũng sẽ được giới
thiệu, tiếp thị dần dần, phụ thuộc vào nhu cầu và khả năng của khách hàng.

Nguyễn Công Hoàng

20

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

-

Triển khai 3G sau: khi nhu cầu thị trường về dịch vụ dữ liệu cao còn thấp, nhu cầu
về thoại vẫn là chủ yếu và tiếp tục phát triển, hoặc chính phủ chưa cấp phép băng
tần 3G, thì nhà cung cấp tại thị trường này chỉ cần phát triển lên EDGE là vừa đủ.
Việc nâng cấp lên WCDMA sẽ được cân nhắc trong tương lai. Tuy nhiên khi đầu tư
hạ tầng mạng GSM hoặc GPRS, nhà khai thác này phải chú ý chọn hệ thống hỗ trợ
tốt việc nâng cấp WCDMA trong tương lai.

Ở Việt Nam các nhà mạng lựa chọn phương án hai phát triển 3G từ các thành phố

rồi mở rộng dần ra vùng sâu vùng xa. Tốc độ nhanh hay chậm là tùy thuộc vào tham
vọng cũng như năng lực của từng nhà cung cấp.

1.2 Tổng quan về chuyển giao trong mạng di động
Chuyển giao là một khái niệm cơ bản của sự di chuyển trong cấu trúc cell.
Trong hệ thống UMTS có nhiều loại chuyển giao khác nhau để phù hợp với các yêu
cầu khác như: điều khiển tải, cung cấp vùng phủ sóng và thoả mãn chất lượng dịch vụ .
Mục tiêu của chuyển giao là cung cấp sự liên tục của dịch vụ di động khi người
sử dụng di chuyển qua vùng biên của các cell trong kiến trúc cell. Để người sử dụng có
thể tiếp tục thông tin và băng qua biên của cell thì cần cung cấp tài nguyên vô tuyến
mới cho người sử dụng ở cell mới, hay còn gọi là cell đích. Bởi vì cường độ tín hiệu
thu được xấu hơn cell đích mà người sử dụng chuyển qua. Quá trình xử lý đường
xuống còn tồn tại kết nối trong cell hiện tại và thiết lập kết nối mới trong cell lân cận
gọi là chuyển giao. Tính năng của mạng tế bào thể hiện qua chuyển giao là chủ yếu
nhằm cung cấp dịch vụ hấp dẫn như các ứng dụng thời gian thực hay luồng đa phương
tiện như các dự án trong mạng di động thế hệ 3 ba đưa ra. Số lượng chuyển giao không
thành công thể hiện thủ tục chuyển giao không hoàn thành.
Nguyễn Công Hoàng

21

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

1.2.1 Các loại chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA
Chuyển giao trong mạng WCDMA có thể được phân loại theo nhiều cách khác

nhau. Có thể phân thành:
-

Chuyển giao cùng tần số

-

Chuyển giao khác tần số

-

Chuyển giao giữa các mạng khác nhau WCDMA với GSM.

Bên cạnh đó ta lại có thể chia chuyển giao trong WCDMA thành bốn loại:
-

Chuyển giao trong cùng hệ thống

-

Chuyển giao ngoài hệ thống

-

Chuyển giao cứng

-

Chuyển giao mềm và mềm hơn.

Hình 5. Các loại chuyển giao trong hệ thống 3G

Nguyễn Công Hoàng

22

CHDT1 2008-2010


Chuyển từ GSM lên WCDMA và vấn đề chuyển giao giữa hai hệ thống 

• Chuyển giao trong cùng hệ thống
Chuyển giao trong cùng hệ thống có thể được chia thành chuyển giao cùng
tần số và chuyển giao khác tần số. Chuyển giao cùng tần số xuất hiện giữa các
cell cùng sóng mang WCDMA. Chuyển giao khác tần số xuất hiện giữa các cell
hoạt động trên các tần số sóng mang khác nhau.
• Chuyển giao ngoài hệ thống
Chuyển giao ngoài hệ thống xuất hiện giữa các cell thuộc hai kỹ thuật truy
nhập vô tuyến khác nhau RAT (RAT: Radio Access Technology) hoặc giữa hai
node UTRAN FDD và UTRAN TDD.
•

Chuyển giao cứng là loại chuyển giao mà kết nối cũ bị phá vỡ trước khi có

kết nối vô tuyến mới được thiết lập giữa thiết bị người sử dụng và mạng truy nhập vô
tuyến. Loại chuyển giao này sử dụng trong mạng GSM để gán các kênh tần số khác
nhau cho các cell. Người sử dụng đi vào cell mới sẽ huỷ bỏ kết nối cũ và thiết lập kết
nối mới với tần số mới.
Chuyển giao cứng trong mạng UMTS sử dụng để thay đổi kênh tần số của Thiết
bị đầu cuối và UTRAN. Trong suốt quá trình bố trí tần số của UTRAN, nó sẽ xác

định rằng mỗi hoạt động UTRAN là dễ dàng để yêu cầu thêm vào phổ tần để đạt được
dung lượng khi các cấp độ sử dụng hiện tại đã hết. Trong trường hợp này vài băng tần
xấp xỉ 5 MHz được sử dụng bởi một người và cần chuyển giao giữa chúng.
Chuyển giao cứng còn áp dụng để thay đổi cell trên cùng tần số khi mạng không
hỗ trợ tính đa dạng lớn. Trong trường hợp khác là khi kênh truyền đã được xác định
trong khi người sử dụng đi vào cell mới thì chuyển giao cứng sẽ thực hiện nếu chuyển
giao mềm và mềm hơn không thực hiện được .
Thông thường chuyển giao cứng chỉ dùng cho vùng phủ và tải, còn chuyển giao
mềm và mềm hơn là yếu tố chính hỗ trợ di động. Chuyển giao giữa hai mode
UTRAN FDD và UTRAN TDD cũng thuộc loại chuyển giao cứng.
• Chuyển giao mềm và mềm hơn

Nguyễn Công Hoàng

23

CHDT1 2008-2010