Tối ưu hóa mạng vô tuyến trong hệ thống thông tin di động 3g
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.58 MB, 119 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------------
ĐỖ TIẾN TRUNG
TỐI ƯU HÓA MẠNG VÔ TUYẾN
TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử viễn thông
Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ CHÍ QUỲNH
Hà Nội, 2010
Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan luận văn “Tối ưu hóa
mạng vô tuyến trong hệ thống thông tin di
động 3G” là công trình nghiên cứu của riêng
tôi, không sao chép từ bất cứ tài liệu nào.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Lê Chí
Quỳnh đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành
luận văn này.
MỤC LỤC
MỤC LỤC…………....................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH....................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG........................................................................................ix
LỜI NÓI ĐẦU……… ......................................................................................1
TÓM TẮT…………. ........................................................................................2
ABSTRACT…… ..............................................................................................3
CHƯƠNG 1.
1.1
CẤU HÌNH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TRONG
MÔI TRƯỜNG MẠNG HỖN HỢP 2G/3G ......................4
Cấu hình và sơ đồ đấu nối mạng........................................................4
1.1.1
Cấu trúc mạng GSM ..................................................................... 4
1.1.2
Cấu trúc mạng UMTS ................................................................... 5
1.1.2.1 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN ................................ 7
1.1.2.2 Tổng quan cấu trúc mạng lõi ....................................... 12
CHƯƠNG 2.
PHÂN TÍCH CÁC VẤN ĐỀ KĨ THUẬT VÀ CÁC
CÔNG CỤ HỖ TRỢ TỐI ƯU CHẤT LƯỢNG MẠNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G ..............................................18
2.1
Tổ chức kênh trong hệ thống UMTS ...............................................18
2.2
Điều khiển công suất........................................................................20
2.2.1
Điều khiển công suất vòng hở..................................................... 20
2.2.2
Điều khiển công suất vòng kín .................................................... 21
2.2.2.1 Điều khiển công suất vòng ngoài................................. 21
2.2.2.2 Điều khiển công suất vòng trong ................................. 22
iii
2.3
2.4
Quản lí, điều khiển chuyển giao ......................................................23
2.3.1
Phân loại chuyển giao ................................................................ 24
2.3.2
Thủ tục chuyển giao .................................................................... 24
2.3.3
Chuyển giao trong cùng tần số (Intra HO)................................. 26
2.3.4
Chuyển giao khác tần số trong cùng hệ thống............................ 30
2.3.5
Chuyển giao liên hệ thống (Inter-RAT) ...................................... 31
2.3.6
Xây dựng danh sách neighbor cell.............................................. 36
Các vấn đề kĩ thuật khác ..................................................................37
2.4.1
Thủ tục lựa chọn mạng PLMN, RAT và cell ............................... 37
2.4.1.1 Lựa chọn mạng PLMN và công nghệ RAT................. 39
2.4.1.2 Lựa chọn cell trong UTRAN ....................................... 40
2.4.1.3 Lựa chọn lại cell .......................................................... 41
2.5
Một số công cụ hỗ trợ tối ưu 3G ......................................................44
2.5.1
Yêu cầu chung đối với máy đo phủ sóng..................................... 45
2.5.2
Một số loại thiết bị đo ................................................................. 45
2.5.2.1 TEMS........................................................................... 45
2.5.2.2 Nemo............................................................................ 46
2.5.2.3 Qvoice Companion/Symphony.................................... 47
CHƯƠNG 3.
3.1
XÂY DỰNG HÀM MỤC TIÊU CỦA TỐI ƯU ..............48
Các tham số sử dụng trong tối ưu ....................................................48
3.1.1
Nguyên tắc lựa chọn tham số tối ưu ........................................... 48
3.1.2
Tham số tối ưu ............................................................................ 49
3.1.2.1 Vị trí và cấu hình Node B ............................................ 49
3.1.2.2 Các thông số anten....................................................... 50
3.1.2.3 Công suất kênh CPICH................................................ 52
3.2
Mục tiêu tối ưu .................................................................................53
iv
3.3
3.2.1
Vùng phủ (dịch vụ 3G)................................................................ 54
3.2.2
Dung lượng ................................................................................. 55
3.2.3
Giảm thiểu số cell tới hạn ........................................................... 57
Các tham số KPI...............................................................................57
CHƯƠNG 4.
4.1
4.2
4.3
XÂY DỰNG CÁC BƯỚC THỰC HIỆN TỐI ƯU 3G ...63
Các bước thực hiện tối ưu ................................................................63
4.1.1
Xác nhận và kiểm tra tham số hiện tại của các BTS/Node B ..... 63
4.1.2
Xác nhận tham số chất lượng hiện tại của mạng và của các
BTS/Node B................................................................................. 65
4.1.3
Lập báo cáo hiện trạng và chất lượng mạng trước khi tối ưu.... 66
Trình tự thực hiện tối ưu trong hệ thống 3G....................................67
4.2.1
Tổng quan các quá trình ............................................................. 67
4.2.2
Quá trình chuẩn bị ...................................................................... 67
4.2.3
Quá trình điều chỉnh Cluster ...................................................... 70
4.2.4
Quá trình tối ưu Cluster.............................................................. 74
4.2.5
Quá trình kiểm tra mạng............................................................. 78
Xử lí, điều chỉnh tối ưu tham số phần vô tuyến để nâng cao chất
lượng mạng, chất lượng dịch vụ 3G ................................................80
4.3.1
Điều chỉnh các tham số cấu hình anten và cấu hình phần cứng 80
4.3.2
Điều chỉnh tham số hệ thống ...................................................... 82
4.3.2.1 Phân tích vùng phủ ...................................................... 82
4.3.2.2 Phân tích vấn đề nhiễu pilot......................................... 91
4.3.2.3 Phân tích vấn đề chuyển giao ...................................... 96
4.3.3
4.4
Đề xuất lắp mới/nâng cấp các phần tử trong hệ thống .............. 99
Lập báo cáo ......................................................................................99
v
CHƯƠNG 5.
5.1
5.2
QUÁ TRÌNH ĐO KIỂM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ
THỰC TẾ..........................................................................100
Thiết lập máy đo theo yêu cầu của bài đo......................................100
5.1.1
Thiết lập TEMS ......................................................................... 100
5.1.2
Thiết lập NEMO........................................................................ 101
Phân tích kết quả đo kiểm ..............................................................102
KẾT LUẬN………. ......................................................................................111
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................112
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1. Cấu trúc mạng GSM ................................................................................... 5
Hình 1-2. Cấu trúc mạng UMTS................................................................................ 6
Hình 1-3. Cấu trúc mạng RAN của hệ thống UMTS................................................. 7
Hình 1-4. Các giao diện trong mạng UTRAN ......................................................... 10
Hình 1-5. Cấu trúc mạng lõi UMTS ........................................................................ 12
Hình 1-6. Cấu trúc chức năng MSC......................................................................... 14
Hình 2-1. Mối quan hệ ánh xạ giữa các loại kênh trong hệ thống WCDMA ........... 19
Hình 2-2. Hiện tượng can nhiễu gần xa trong hệ thống WCDMA ........................... 20
Hình 2-3. Chuyển giao dựa trên chênh lệch giá trị tương đối................................... 27
Hình 2-4. Chuyển giao dựa trên ngưỡng giá trị tuyệt đối (kích thước tập kích hoạt
bằng 2) ................................................................................................... 28
Hình 2-5. Các bước thực hiện chuyển giao từ UTRAN sang GSM ........................ 32
Hình 2-6. Chuyển giao từ UTRAN sang GSM ........................................................ 34
Hình 2-7. Thủ tục đổi kết nối ................................................................................... 35
Hình 2-8. Thủ tục lựa chọn mạng PLMN, RAT và cell........................................... 38
Hình 3-1. Bức xạ theo phương nằm ngang của anten BTS (theo dB) ..................... 51
Hình 3-2. Góc ngẩng của anten Node B .................................................................. 52
Hình 4-1. Các bước thực hiện tối ưu hóa ................................................................. 64
Hình 4-2. Các khu vực có mức tín hiệu pilot thấp ................................................... 86
Hình 4-3. Các cell có tín hiệu pilot tốt nhất ............................................................. 87
Hình 4-4. So sánh vùng phủ giữa UE và Scanner.................................................... 89
Hình 4-5. Phân bố công suất phát UE...................................................................... 91
Hình 5-1. Giao diện phần mềm TEMS 9.02 ........................................................... 101
Hình 5-2. Giao diện phần mềm NEMO Outdoor 4................................................. 102
vii
Hình 5-3. Giao diện Analyzer Classic của Actix .................................................... 103
Hình 5-4. Cửa sổ chức năng Query và Filter của Actix.......................................... 103
Hình 5-5. Các chức năng xử lý chính của Actix ..................................................... 104
viii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2-1. Các kênh vật lí trong hệ thống UMTS .................................................... 18
Bảng 2-2. Giá trị tham số Qsearch_I ........................................................................ 43
Bảng 3-1. Bộ tham số KPI chất lượng mạng của mạng 3G..................................... 58
Bảng 3-2. Bộ tham số KPI chất lượng dịch vụ của mạng 3G.................................. 61
Bảng 4-1. Đánh giá RSCP kênh CPICH trong hệ thống UMTS ............................. 85
Bảng 4-2. Yêu cầu đối với công suất phát UE......................................................... 90
ix
LỜI NÓI ĐẦU
Thông tin di động thế hệ 3 (3G) đang ngày một hoàn thiện và trở nên phổ biến trên
toàn thế giới. Tại Việt Nam, cả ba nhà khai thác GSM lớn (Mobifone, Vinaphone,
Viettel) đều đã xây dựng và chính thức cung cấp dịch vụ 3G tới khách hàng.
Một trong những vấn đề sống còn đối với mạng thông tin di động nói chung và 3G
nói riêng là chất lượng, bao gồm cả chất lượng dịch vụ và chất lượng mạng. Để
nâng cao chất lượng chung của toàn hệ thống, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của
khách hàng, nhà khai thác phải có các phương án, giải pháp kĩ thuật đúng đắn, thích
hợp. Cùng với qui hoạch mạng, tối ưu hóa mạng vô tuyến là công tác thường xuyên
cần được thực hiện để đáp ứng yêu cầu nói trên.
Xuất phát từ thực tiễn, tôi chọn đề tài “Tối ưu hóa mạng vô tuyến trong hệ thống
thông tin di động 3G” làm đề tài tốt nghiệp cao học. Luận văn này thực hiện tổng
hợp các vấn đề liên quan đến tối ưu mạng 3G. Ngoài ra, luận văn cũng phân tích
một số trường hợp tối ưu điển hình, hay gặp như cell reselection, chuyển giao, nhiễu
pilot… đồng thời đưa ra được các bước thực hiện tối ưu mạng vô tuyến 3G.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Chí
Quỳnh và các thầy cô giáo trong khoa Điện tử - Viễn thông đã hướng dẫn, chỉ bảo
tận tình để tôi hoàn thành luận văn này.
1
CHƯƠNG 1.
CẤU HÌNH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
TRONG MÔI TRƯỜNG MẠNG HỖN HỢP 2G/3G
1.1 Cấu hình và sơ đồ đấu nối mạng
1.1.1
Cấu trúc mạng GSM
Trước hết, cấu trúc tổng quan của một mạng GSM đang khai thác được biểu diễn
trong Hình 1-1 với ba nhóm chức năng riêng biệt:
•
Máy di động MS (Mobile Station ) là thiết bị đầu cuối GSM cho phép truy nhập
kênh vô tuyến của mạng. MS bao gồm thiết bị di động ME (Mobile Equipment)
và modun nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module);
•
Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem) bao gồm một nhóm các phần
tử mạng cung cấp chức năng thông tin vô tuyến giữa MS và mạng cố định. BSS
bao gồm trạm gốc BTS (Base Transceiver Station) và bộ điều khiển trạm gốc
BSC (Base Station Controller);
•
Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem) là phần tử mạng
cung cấp khả năng chuyển mạch và quản lý thuê bao. NSS bao gồm tổng đài di
động MSC (Mobile Services Switching Centre), bộ định vị tạm trú VLR
(Visitor Location Register), bộ định vị thường trú HLR (Home Location
Register), bộ nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identification Register), trung
tâm nhận thực AuC (Authentication Centre).
4
Hình 1-1. Cấu trúc mạng GSM
1.1.2
Cấu trúc mạng UMTS
Cấu trúc mạng UMTS dựa trên cấu trúc chung của mạng thế hệ thứ 2 như được biểu
diễn trên Hình 1-2.
Theo chức năng, cấu trúc mạng UMTS được chia làm 3 nhóm:
• Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment): là thiết bị đầu cuối vô tuyến,
cung cấp giao diện người sử dụng tới mạng thông qua kênh vô tuyến;
•
Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Radio Access Network) hoặc Mạng truy nhập
vô tuyến mặt đất UTRAN (Terrestrial Radio Access Network): là nhóm phần tử
mạng cung cấp tất cả các chức năng vô tuyến;
•
Mạng lõi CN (Core Network): là nhóm phần tử mạng cung cấp chuyển mạch và
định tuyến cuộc gọi và kết nối dữ liệu tới mạng bên ngoài (như mạng PSTN hay
mạng Internet). HSS (Home Subcriber Server) là máy chủ thuê bao thường trú.
5
Hình 1-2. Cấu trúc mạng UMTS
Thiết bị người sử dụng UE bao gồm 2 phần tử:
•
Thiết bị di động ME (Mobile Equipment): thiết bị vô tuyến vật lý thực hiện
truyền thông vô tuyến qua giao diện mở Uu. Giao diện Uu là một đặc tính kỹ
thuật mới dựa trên giao thức được sử dụng bởi công nghệ vô tuyến WCDMA.
•
Modun nhận dạng thuê bao UMTS (USIM): card đặc biệt chứa những thông tin
nhận dạng, chi tiết thuê bao, xác thực và thuật toán mật mã hóa. Nó tương
đương với SIM GSM.
Giữa ME và USIM có thể định nghĩa một giao diện mới, được gọi là giao diện Cu.
Đó là giao diện điện giữa USIM và ME và theo chuẩn định nghĩa cho GSM.
Mạng truy nhập vô tuyến RAN thực hiện tất cả các chức năng vô tuyến trong việc
kết nối thiết bị người sử dụng tới mạng lõi, bao gồm:
•
Điều khiển và quản lý kênh vô tuyến;
•
Quản lý kết nối và vị trí;
•
Quản lý kết nối và điều khiển cuộc gọi không phải là chức năng của RAN và
được thực hiện bởi mạng lõi.
6
Hình 1-3. Cấu trúc mạng RAN của hệ thống UMTS
1.1.2.1
Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN
Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UMTS (UTRAN) được biểu diễn trên Hình 1-3.
UTRAN bao gồm một số phân hệ mạng vô tuyến RNS (Radio Network
Subsystems). Mỗi RNS được tạo bởi một hay nhiều phần tử Node B, tương đương
với một trạm BTS của mạng GSM. Node B thực hiện truyền phát và nhận sóng vô
tuyến tới hoặc từ UE.
RNC kiểm soát tài nguyên vô tuyến của những Node B được kết nốt tới RNC và
cung cấp kết nối tới mạng lõi. RNC tương ứng logic với BSC trong mạng GSM.
Số lượng Node B tối đa có thể kết nối với RNS cụ thể gần như biến đổi giữa thiết bị
của các nhà sản xuất khác nhau và phụ thuộc vào cấu hình phần tử cũng như sự phát
triển của sản phẩm.
Node B
Node B là nút logic chịu trách nhiệm phát và nhận sóng vô tuyến trong một cell.
3GPP định nghĩa một cell là một vùng địa lý được phủ bởi một Node B. Trong một
cell có thể có một hoặc nhiều hơn một sector. Một sector là một vùng nhỏ nằm
trong một cell. Chức năng chính của Node B là thực hiện xử lý giao diện vô tuyến
lớp 1 và quản lý cơ bản về tài nguyên vô tuyến, bao gồm:
7
•
Mã hóa kênh và đan xen;
•
Thích ứng tốc độ;
•
Trải phổ;
•
Giám sát hiệu suất;
•
Điều khiển công suất vòng trong.
Thuật ngữ Node B được thông qua trong quá trình chuẩn hóa UMTS, nó tương tự
như BTS trong GSM.
Phần tử chức năng - RNC
RNC là phần tử trung tâm của mỗi RNS trong một mạng. Chức năng chính của
RNC là điều khiển, quản lý lưu lượng và điều khiển kênh được sử dụng bởi những
Node B kết nối với nó. Quản lý tài nguyên vô tuyến của cell Node B bao gồm:
•
Điều khiển cấp phép (Admission Control);
•
Cấp phát mã
•
Điều khiển chuyển giao
•
Điều khiển tắc nghẽn và tải
•
Điều khiển công suất vòng ngoài
Chuyển giao được điều khiển bởi RNC nhưng có thể được khởi tạo bởi RNC hoặc
mạng lõi.
8
Phân tập RNC
Để giảm thiểu ảnh hưỡng của nhiễu trong UTRAN, UMTS sử dụng phân tập macro.
Phân tập macro cho phép truyền phát tín hiệu của cùng một UE qua 2 hay nhiều
Node B. Khi Node B đang cung cấp chức năng phân tập macro thuộc RNS khác
nhau, tính lưu động của thiết bị đầu cuối trong RAN được hỗ trợ bởi giao diện Iur
giữa các RNC. Trong tình huống này, các RNC liên quan có hai vai trò logic:
•
RNC gốc (Serving RNC): Mỗi kết nối giữa UE tới RAN đều có một SRNC.
SRNC được định nghĩa là RNC có giao diện Iu và đường báo hiệu cho UE.
•
RNC tạm thời (Drift RNC): Một RNC là DRNC nếu nó cung cấp tài nguyên vô
tuyến để hỗ trợ SRNC kết nối với UE.
Tất cả dữ liệu cần thiết để hỗ trợ tính lưu động được truyền tải giữa SRNC và
DRNC qua giao diện Iur.
9
Các giao diện trong mạng UTRAN
Hình 1-4. Các giao diện trong mạng UTRAN
Hình 1-4 biểu diễn các giao diện trong mạng UTRAN, bao gồm:
•
Uu (UMTS User): giao diện vô tuyến WCDMA giữa UE và Node B, qua đó UE
truy nhập vào mạng;
•
Iu (Interface UMTS): giao diện giữa mạng lõi và RAN, tương đương với giao
diện A trong GSM;
•
Iub (Interface UMTS Node B): giao diện giữa Node B và RNC gốc, nó tương
đương với giao diện Abis trong GSM. Tuy nhiên, khác với Abis, giao diện Iub
là giao diện mở;
•
Iur (Interface UMTS RNC): giao diện giữa 2 RNS để hỗ trợ chức năng kết nối
liên RNS mà không cần qua mạng.
10
Công nghệ truyền tải trong UTRAN
ATM là công nghệ truyền tải được định nghĩa trong tiêu chuẩn UMTS cho giao
diện phạm vi mạng truy nhập vô tuyến RAN. Nó được chọn bởi vì khả năng cung
cấp những đặc tính truyền tải khác nhau phụ thuộc vào từng loại lưu lượng được
truyền:
•
Lớp thích ứng ATM loại 2 (AAL-2) được sử dụng trên giao diện Iub, Iur và Iu
để truyền tải lưu lượng thoại. Nó còn được sử dụng trên Iub để mang lưu lượng
dữ liệu;
•
Lớp thích ứng ATM loại 5 (AAL -5) được sử dụng trên giao diện Iu để truyền
tải lưu lượng dữ liệu. Nó cũng được sử dụng trên tất cả các giao diện ( Iub, Iur,
Iu) để mang thông tin báo hiệu)
11
1.1.2.2
Tổng quan cấu trúc mạng lõi
Hình 1-5. Cấu trúc mạng lõi UMTS
Mạng lõi (Core Network – CN) bao gồm những thực thể vật lý cung cấp chức năng
như sau:
•
Chuyển mạch và định tuyến cuộc gọi;
•
Quản lý thông tin người sử dụng cho thuê bao và tính lưu động;
•
Điều khiển tính năng mạng và dịch vụ;
•
Cơ cấu chuyển mạch, truyền phát cho báo hiệu và thông tin.
Mạng lõi cũng cung cấp kết nối hướng tới mạng ngoài như mạng PSTN, mạng
Internet và một số mạng dữ liệu hoặc thoại khác.
Để hỗ trợ cả thoại và dữ liệu trong mạng lõi, 2 vùng logic được định nghĩa:
•
Vùng chuyển mạch kênh: bao gồm tất cả các phần tử mạng lõi hỗ trợ kết nối
chuyển mạch kênh. Nó gồm MSC, GMSC dựa trên mạng lõi GSM hiện tại.
•
Vùng chuyển mạch gói: bao gồm tất cả các phần tử mạng lõi hỗ trợ kết nối
chuyển mạch gói và được dựa trên tiến trình của chuẩn GPRS cho truyền tải gói
trong mạng GSM.
12
Phần tử chuyển mạch kênh
Mạng lõi chuyển mạch kênh dựa trên cấu trúc của MSC của GSM, bao gồm MSC
và GMSC.
•
MSC: cung cấp giao diện giữa phần tử vô tuyến của mạng và phần tử chuyển
mạch kênh của mạng lõi. MSC quản lý dịch vụ chuyển mạch kênh tới và từ UE
trong vùng phục vụ bao gồm thiết lập cuộc gọi, tìm gọi, truyền tải thông tin mật
mã hóa tới RAN. MSC cũng kết hợp với VLR có chức năng như một cơ sở dữ
liệu vị trí cho dịch vụ chuyển mạch kênh và lưu giữ vị trí hiện thời của UE
trong vùng phục vụ của MSC;
•
GMSC (Gateway MSC): chuyển mạch kênh tại điểm mạng UMTS được kết nối
tới mạng chuyển mạch kênh bên ngoài (ví dụ, mạng PSTN). GMSC quản lý kết
nối chuyển mạch kênh, bao gồm cả chuyển mạch và định tuyến cuộc gọi tới
MSC phục vụ.
13
Chức năng MSC/GMSC
Hình 1-6. Cấu trúc chức năng MSC
MSC và GMSC được phân chia một cách logic theo chức năng chuyển mạch và
điều khiển cuộc gọi như được minh họa trên Hình 1-6:
•
Máy chủ MSC/GMSC: cung cấp chức năng điều khiển cuộc gọi và di động của
MSC/GMSC. Nó chứa phần tử VLR của MSC;
•
Media Gateway: thực hiện chuyển mạch của lưu lượng người sử dụng dưới sự
điều khiển bởi máy chủ cuộc gọi. Trong MSC, Media Gateway giới hạn giao
diện Iu-CS từ RAN và bao gồm bộ chuyển mã và xóa tiếng vọng;
•
Khối thích ứng tốc độ và chuyển mã chuyển đổi lưu lượng thoại (TRAU) được
mã hóa để truyền dẫn trong RAN thành chuẩn lưu lượng 64kbps TDM cho
chuyển mạch kênh trong MSC hay GMSC.
Máy chủ MSC/GMSC và Media Gateway tạo nên một khối chức năng hoàn chỉnh
cho từng MSC hay GMSC riêng biệt.
14
Phần tử chuyển mạch gói SGSN và GGSN
Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (Serving GPRS Support Node - SGSN) thực hiện các
chức năng trong vùng chuyển mạch gói tương tự chức năng MSC thực hiện trong
vùng chuyển mạch kênh. SGSN có nhiệm vụ phân phát gói dữ liệu tới UE trong
vùng phụ vụ và thực hiện những chức năng sau:
• Giao thức và giao diện hội thoại giữa mạng vô tuyến - phần tử chuyển mạch gói
trong mạng lõi;
•
Quản lý xác định thẩm quyền và di động, bao gồm chuyển giao SGSN;
•
Định tuyến dữ liệu tới RNC thích hợp có yêu cầu kết nối tới UE trong vùng
phục vụ;
•
Định tuyến dữ liệu tới GGSN khi có yêu cầu kết nối tới mạng ngoài.
Chức năng đăng kí vị trí cho phép lưu trữ thông tin thuê bao và thông tin vị trí cho
dịch vụ chuyển mạch gói của thuê bao đã đăng ký với SGSN.
GGSN (Gateway GPRS Support Node) cung cấp tính năng tương tự như GMSC và
thực hiện hoạt động với các mạng chuyển mạch gói bên ngoài, kết nối lõi UMTS tới
mạng Internet, ISP và Intranet. Chức năng GGSN bao gồm:
• Định tuyến gói dữ liệu ngoài tới SGSN phục vụ;
•
Báo hiệu và truyền tải dữ liệu từ mạng lõi UMTS;
•
Bảo mật, an ninh.
Chức năng đăng kí vị trí của GGSN cho phép lưu trữ thuê bao và định tuyến thông
tin để chuyển lưu lượng gói dữ liệu thoại tới SGSN phục vụ.
15
Phần tử chung – HSS và AuC
HSS (Home Subscriber Server): chứa cơ sở dữ liệu trong mạng chủ lưu trữ tất cả
các thông tin cụ thể về thuê bao. Thông tin thuê bao gồm hiện trạng thuê bao và hệ
thống MSC/SGSN phục vụ hiện thời cho mỗi thuê bao, do đó thông tin đến UE có
thể được định tuyến trực tiếp.
HSS dựa trên việc nâng cấp HLR trong GSM, có khả năng điều khiển quá trình cập
nhật vị trí khi một UE chuyển vùng xung quanh mạng, cập nhật vị trí phục vụ mới
và yêu cầu bộ nhớ xóa bản ghi vị trí cũ.
Trung tâm nhận thực AuC có nhiệm vụ bảo mật thuê bao, giữ khóa và thuật toán
mật mã hóa. AuC được kết hợp với HSS và lưu trữ khóa nhận dạng cho từng thuê
bao đã đăng ký trong HSS. Khóa nhận dạng được sử dụng để đảm bảo các chức
năng sau:
•
Tạo ra dữ liệu được dùng để nhận thực UE;
•
Mã hóa thông tin được truyền qua đường vô tuyến giữa UE và mạng.
AuC truyền dữ liệu cần thiết để nhận thực và mã hóa/giải mã qua HSS đến bộ nhớ
vị trí trong MSC và SGSN.
16
Giao diện CN
Với yêu cầu hỗ trợ cả 2 lưu lượng chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh, giao diện
Iu giữa CN và RAN bao gồm 2 loại:
• Iu-CS: giao diện được sử dụng để hỗ trợ lưu lượng chuyển mạch kênh. IuCS
mang thông tin về tiến trình cuộc gọi, quản lý di động và quản lý RNS giữa một
RNC và MSC gốc;
•
Iu-PS: giao diện được sử dụng để hỗ trợ lưu lượng chuyển mạch gói. IuPS
mang thông tin về truyền phát dữ liệu gói, quản lý di động giữa RNC và SGSN
gốc.
Các giao diện khác trong mạng lõi UMTS bao gồm:
•
Giao diện Gc: được sử dụng bởi GGSN để truy tìm vị trí thuê bao và thông tin
thuê bao cho dịch vụ chuyển mạch gói từ HSS;
•
Giao diện Gn: trao đổi thông tin giữa SGSN và GGSN;
•
Giao diện Gr: kết nối SGSN và HSS để truyền tải vị trí, thông tin thuê bao. Trao
đổi thông tin có thể xảy ra khi UE yêu cầu dịch vụ hay khi UE di chuyển tới
vùng phục vụ của SGSN khác;
•
Giao diện C: Giao diện chuẩn GSM cho kết nối của GMSC tới HSS;
•
Giao diện D: Giao diện chuẩn GSM cho kết nối của MSC tới HSS;
•
Giao diện E: Giao diện chuẩn GSM cho kết nối của GMSC tới MSC.
17
CHƯƠNG 2.
PHÂN TÍCH CÁC VẤN ĐỀ KĨ THUẬT VÀ
CÁC CÔNG CỤ HỖ TRỢ TỐI ƯU CHẤT LƯỢNG MẠNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G
2.1 Tổ chức kênh trong hệ thống UMTS
Hệ thống UMTS sử dụng 3 loại kênh để truyền thông tin và báo hiệu như sau:
•
Kênh vật lí (Lớp 1);
•
Kênh truyền tải (giao diện Lớp 1 và Lớp 2);
•
Kênh logic (giao diện giữa Lớp 2 và Lớp 3).
Kênh vật lí là kênh thật sự được truyền đi trong không gian giữa các thực thể. Kênh
vật lí mang kênh truyền tải trong các khung và khe thời gian. Bảng 2-1 tổng hợp các
kênh vật lí của hệ thống UMTS.
Bảng 2-1. Các kênh vật lí trong hệ thống UMTS
Kênh
Tên đầy đủ
Hướng
kênh
DL
DL
AICH
CPICH
Acquisition Indication Channel
Common Pilot Channel
CSICH
CPCH Status Indication Channel
DPCH
Dedicated Physical Channel
DL & UL
DPCCH
DPDCH
DL-DPCCH
(tương ứng kênh
CPCH)
PCCPCH
Dedicated Physical Control Channel
Dedicated Physical Data Channel
DL- Dedicated Physical Control
Channel
DL & UL
DL & UL
DL
DL
PCPCH
Primary Common Control Physical
Channel
Physical Common Packet Channel
UL
PDSCH
PICH
PRACH
SCCPCH
Physical Downlink Shared Channel
Paging Indication Channel
Physical Random Access Channel
Secondary Common Control Physical
DL
DL
UL
DL
18
DL
