Giải pháp quá độ tiến tới 3G của mạng thông tin di động Vina phone : Luận văn ThS. Kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc: 2 07 00

c u -O

fifi bz
JLvV

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
K H O A C Ô N G N G H Ệi

c ừ TH Ị KIỀU O A N H

G IẢ I P H Á P Q U Á
C Ủ A

M Ạ N G

T H Ô N G

Đ ộ T IÉ N

T IN

D I Đ Ộ N G

T Ớ I 3G
V IN A

P H O N E

Chuyên ngành: Kỷ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc
Mã số: 2.07.00

LUẬN VĂN THẠC sĩ
, € Ạ | H Ọ C Q U Ố C G IA HÁ. r : ộ : Ị

TRÜNGTÁMTHCNGTIN.71u; Vỉệpỉị

N G Ư Ờ I H Ư Ớ N G D Ẩ N K H O A HỌ C

PGS.TS. N G U Y Ễ N V IÉ T K ÍN H

Hà Nội - Năm 2003


4.1 .2 .

4.2.

Thu tục rời mạng ..........................................................................................................................51

Quản lý phiên, k h u n g g ia o thức dữ liệu g ó i ( P D P C o n t e x t ) ................................................ 53

4.2.1.

Khởi tạo khung giao thức dữ liệu gói (PDP Context)............................................... 54

4.2.2.
Xoá khung giao thức dữ liệu gói (PDP Context)........................................................ 54
4 .3 . Quản lý vị t r í ................................................................................................................................................... 5 7
4.3.1.

Cập nhật khu vực định tuyến trong nội bộ SGGN....................................................... 59

4 .3 .2 .
Cập nhật khu vực định tuyến giữa các SGSN ................................................................60
4 .4 . Định tuyến trên m ạ n g G P R S . ................................................................................................................ 6 4
V.

Q U Ả N L Ý M Ạ N G V À T ÍN H C Ư Ớ C G P R S ................................................................................. 65

5.1. Quàn lý m ạng G P R S ...................................................................................................................................6 5
5.2. Tính c ư ớ c G P R S ...........................................................................................................................................6 7
5.2.1.
Thông tin tính cước..................................................................................................................... 68
5.2.2.
V I.

Cong tính cước (BGw).............................................................................................................. 70

T R Ạ M DI Đ Ộ N G G P R S ..........................................................................................................................72

6.1. Phân loại trạm di đ ộ n g G P R S th e o c h ế đ ộ làm v i ệ c ................................................................... 72
6.2. Phân loại trạm di đ ộ n g G P R S th e o sổ khe thời g i a n ................................................................... 7 4
6.2.1.
Kết nối GPRS đoi xứng và không đối xímg.................................................................... 74
6.2.2.
Phân loại trạm di động GPRS theo sổ khe thời gian................................................. 75
C H Ư Ơ N G III: V Á N Đ E H A N D O V E R T R O N G H Ệ T H Ó N G G S M / G P R S C Ủ A M Ạ N G
T H Ô N G T I N D I Đ Ộ N G V I N A P H Ỏ N E ..................................................................... 77
I.
K H ÁI Q U Á T H Ệ T H Ố N G Ỏ P R S C Ủ A M Ạ N G T H Ô N G T IN D I Đ Ộ N G
V I N A P I I O N E .............................................................................................................. ................................ 77

1.1.
1.2.

Hiện trạng m ạ n g th ô n g tin di đ ộ n g V ina P h o n e sử d ụng c ô n g ng h ệ G S M ...................... 77
Các dịch vụ V in a P h o n e c u n g c ấ p c h o khách h à n g ................................................................... 78

1.3.

M ục tiêu c h o v iệ c nâng cấ p hệ th ố n g G S M thành h ệ th ố n g G P R S ....................................78

1.4.

Sơ đồ hệ th ố n g G P R S thử n g h iệm cùa m ạ n g V in a P h o n e ....................................................... 78

II.

Đ O H A N D O V E R T R O N G H Ẹ T H Ố N G G P R S C Ủ A M Ạ N G T H Ô N G T IN D I
Đ Ộ N G V I N A P H O N E .......................................................................................... ....................................83

2.1.

Các trường hợp H a n đ o v e r ........................................................................................................................83

2.1 .1 .
Handover giữa các ô thuộc cùng một BSC........................................................................ 84
2.1 .2 .
Handover giữa hai ô thuộc hai BSC khác nhau.............................................................. 85
2.1.3.
Handover giữa các ó thuộc hai tông đài khác nhau...................................................... 86
2.2. Giới thiệu v ề m á y T E M S và phần m ề m T E M S Investigation 3 . 2 . 4 .................................. 87

2.3.
2.4.

G iới thiệu v ề phần m ề m T E M S Inv estiga tio n 3 . 2 . 4 ..................................................................89
Thực n g h i ệ m ................................................................................................................................................... 89

2.4 .1.
2 .4 .2 .
KÉT LUẬN

Thí nghiệm về đo Handover trong cùng một cell ............................................................ 89
Thí nghiệm về đo Hcmdover giữa các cell ..........................................................................92
.......

......................................... ................................................................................................. 95

T À I L I Ệ Ú T H A M K H Ả O ....................................................................................................................................... 96


Hình 3.11: Ket nối máy TEM S với máy Laptop cài đặt phần mềm TEM S Investigation 3.2. 88
Hình 3.12: Giao diện chính TEM S Investigation 3 .2 .4 ................................................................. 89
Hình 3.13: Giao

diện TE M S Investigation 3.2.4 trước khi H a n do ve r....................................... 90

Hình 3.14: Giao

diện TE M S Investigation 3.2.4 sau k h i H a n do ve r...........................................91

Hình 3.15: Màu biểu thị các mức thu R rxLev Sub (d B )................................................................ 92

Hình 3.16: Giao

diện TE M S Investigation 3.2.4 trước khi H a ndover....................................... 92

Hình 3.17: Giao

diện TE M S Investigation 3.2.4 sau khi H a n do ve r...........................................93


CÁC TÙ V IỂ T TẮT
1G

2 nd G eneration - Thế hệ thứ 1

2G

2 nd G eneration - Thế hệ thứ 2

3G

3 rd G eneration - T hế hệ th ứ 3

A -B is

B S C -B T S Interface - G iao diện g iữ a B SC và BTS

A M PS

A dvanced M obile P hone Service - D ịch vụ điện thoại di đ ộ n g tiên tiến

A PN

A ccess P oint N am e - Tên điểm tru y cập

ARQ

A utom atic R epeat R equest - Y êu cầu lặp lại tự động

A R IB

A sso ciatio n o f R adio Industry and B usiness - To chức cô n g nghiệp và
kinh doanh vô tuyến (Tổ chứ c tiêu chuẩn của N hật B ản)

ATM

A synchronous T ran sfer M o d eP h ư ơ n g thức truyền không đồng bộ

AUC

Authentication Center - Trung tâm nhận thực

BCCH

B roadcast C ontrol C hannels - C ác kênh điều khiển phát q u ảng bá

BCH

B ro ad cast C hannels - C ác kênh p h át quảng b á

BER

B it E rror R ate - T ỷ lệ lỗi bít

BG

B o d er G atew ay - c ổ n g đ ư ờ n g biên

BGvv

B illing G atew ay - c ổ n g tính cước

BPSK

B inary P hase Shift K eying - K hoá dịch pha nhị phân

BSS

B ase Station S ubsystem - Phân hệ trạm gốc

CDM A

C o d e D ivison M ultiple A ccess - Đ a truy cập phân chia theo m ã

CDR

C all D etail R ecord - Bản ghi cuộc gọi chi tiết

CFNR

C all F orw arding on M obile su b crib er N ot R eachable - C huyển

tiếp cuộc

gọi khi không liên lạc đư ợc với thuê bao di động
CFU

C all F orw arding U nco n d itio n al - C huyển tiếp cuộc gọi vô điều kiện

CGF

C harg in g G atew ay F un ctio n ality - C hứ c năng cổng tính cư ớc

Cl

C ell Identity - N hận dang ô

C /I

C arrier to Interference - T ín hiệu trên nhiễu giao thoa đồng

CPHCH

C om m on P hysical C hannel - K ênh vật lý dùng chung

CUG

C lo sed U ser G roup - N h ó m thuê bao gần nhau

DAM PS

D igital A dvanced M obile Phone S ystem - Tiêu ch u ẩn thông tin di động

kênh

củ a châu  u, sử dụng công nghệ F D M A /T D M A
DNS

D om ain N am e S erver - M áy chủ tên m iền

D PCCH

D ed icated P hysical C ontrol C hannel K ênh điều khiển vật lý dành riêng

DTX

D isco n tin u o u s T ransm ission - T ruyền dẫn không liên tục

EDGE

E nhanced D ata rate for G SM E volution - T iêu chuẩn truyền dẫn tốc độ
cao cho G SM

E IR

Equipment Identity Register - Bộ nhận dạng thiết bị


ETSI

European T eleco m m u n icatio n S tandards Institute - V iện tiêu chuẩn Viễn

thông châu  u

FDD

F requency D ivision D uplex - Song công phân tần

FDM

F requency D ivision M ultiplex - G hép kênh phân chia theo tần số

FDM A

F requency D ivision M ultiple A ccess - Đ a truy cập phân ch ia theo tần số

FTP

F ile T ransfer P rotocol - G iao thức truyên tệp

G -C D R

G G S N - Call D etail R ecord - Bản ghi chi tiết cuộc gọi trong G G SN

GGSN

G atew ay G PR S S u p p o rt N o d e - N ú t hồ trợ cổng nổi G PR S (G PR S )

G M SC

Gateway M SC for Short M essage Service - M SC cổng cho dịch vụ tin nhắn

GM SK

G aussian M in im u m S hifted K eying - Đ iều chế G ause tối thiểu

G PRS

G eneral P acket R adio S ervice

- D ịch vụ vô tuyến gói ch ung

- Tiêu

chuẩn truy cập gói cho hệ thống di động G SM
G SM

Global System for M obile Communication- Hệ thống thông tin di động toàn cầu

G SN

G PR S S upport N o d e - N út hỗ trợ G PR S

GTP

G PR S T unneling P rotocol - G iao thức tạo đư ờng hầm G PR S

H PLM N

H om e Public L and M obile N etw o rk - M ạng di đ ộ n g m ặt đất công cộng
thư ờng trú

HRL

H om e L ocation R eg ister - Bộ đăng ký vị trí thuê bao

H SCSD

H igh S peech C ircu it S w itch D ata - D ữ liệu chuyển m ạch kênh tốc độ cao

HTTP

H ypertext T ran sfer P rotocol - G iao thức truyền siêu văn bản

IA S

Internet A ccess S erv er - M áy chủ truy cập Internet

IM E I

International M obile E quipm ent Id entifier - N hận dạng th iết bị di động
quốc tế

IM S I

International M obile S u b scrib er Identity - s ố nhận dạng th u ê bao di động
toàn cầu

IM T -2 0 0 0

International M o b ile T elecom m unications 2000 - Tiêu chuẩn thông tin di
động quốc tế 2000 (T h ô n g tin di động thế hệ thứ ba)

IP

Internet Protocol - G iao thứ c Internet

IP se c

Internet Protocol security - B ảo m ật giao thức Internet

IS D N

Intergrated Services Digital Network - Mạng số tích hợp đa dịch vụ

IS P

Internet Service P ro v id er - N h à cung cấp dịch vụ Internet

IT U

International T eleco m m u n icatio n U nion - H iệp hội viễn thông quốc tế

LA

L ocation A rea - K hu vực định vị

LAN

Local A rea N etw ork - M ạng cục bộ

LLC

L ogical Link C ontrol - G iao thức điều khiển kênh logic

MAC

M edium A ccess C ontrol - G iao thức truy cập trung gian

MAP

M obile A pplication P rotocol - G iao thức ứng dụng vô tuyến


M LSR

M axim um Length Shifted Register - Chuỗi ghi dịch tuyến tính độ dài cực đại

MS

M obile Station - M áy di động đầu cuối

MSC

M obile S w itching C enter - Bộ điều khiển chuyển m ạch di động

MT

M obile T erm inal - Đ ầu cuối di động

MUD

M ulti U ser D etection - X ác định nhiều người sử dụng

N D IS

Network Driver Interface Specification.: Đặc tính kỹ thuật giao diện điều khiển
mạng.

NSS

N etw ork S w itching S ystem - H ệ thống chuyển m ạch m ạng

OSS

Operation and Support System - Hệ thống khai thác và hồ trợ

PACCH

Packet A ssociated C ontrol C hannel - K ênh điều khiển kết h ọp gói

PAGCH

Packet A ccess G rant C hannel - K ênh cấp truy cập gói

PBCCH

Packet B roadcast C ontrol C hannel - K ênh điều khiển q u ảng bá gói

PCCCH

P acket C om m on C ontrol C hannel - K ênh điều khiển gói ch u n g (G PR S)

PCU

P acket C ontrol U nit - K hối điều khiển gói

PDCH

Packet D ata C hannel - K ênh d ừ liệu gói

PDN

Packet D ata N etw o rk - M ạng d ữ liệu gói

PDP

Packet D ata P rotocol - G iao thức d ữ liệu gói

PDTCH

P acket D ata T raffic C hannel - K ênh lưu lượng dữ liệu gói

PLM N

Public Land M obile N etw ork - M ạng thông tin di động m ặt đất công cộng

PMP

Point to M ultipoint - Đ iểm - đa điếm

PNCH

Packet N otification C hannel - K ênh thông báo gói

PPCH

Packet Paging C hannel - K ênh nhắn tin gói

PRACH

Packet R andom A ccess C hannel - K ênh truy cập ngẫu nhiên gói

PSK

Phase Shifted K eying - Đ iều chế p ha

PSTN

Public Switching Telephone Network - Mạng chuyển mạch thoại c ô n g cộng

PSPDN

Packet Switching Public Digital Network - Mạng chuyển mạch gói công cộng

PTCCH

Packet Timing Advance Conừol - Kênh điều khiển đồng bộ gói

P -T IM S I

Packet Temporary Mobile Subscriber Identity xác định số nhận dạng thuê bao

di động tạm thời gói

Q oS

Q uality o f S ervive - C hất lư ợng dịch vụ

QPSK

Q uadrature P hase S hift K eying - Đ iều chế pha bốn m ức (vuông góc)

RA

R outing A rea - K hu vực định tuyến

RACH

R andom A ccess C hannel - K ênh tru y cập ngẫu nhiên (G S M )

RAI

R outing A rea Identity - N h ận dạng khu vực định tuyến

RF

R adio F requency - Tần số vô tuyến

RLC

R adio Link C ontrol - Đ iều khiển liên kết vô tuyến

RPP

R egional P ro cesso r - V i x ử lý


RSI

Rate Set 1 - T ập tổc độ 1 (tập tốc độ là ước số và bội số của tốc độ cơ sở
9600bps)

RS2

Rate Set 2 - T ập tốc độ 2 (tập tốc độ là ước số và bội số của tốc độ cơ sở
14400bps)

R -S C H

R everse S upp lem en tary C hannel - K ênh p hụ trợ đư ờng lên (cdm a2000)

S -C D R

S G S N - C all D etail R ecord - Bản ghi chi tiết cuộc gọi trong SG SN

SGSN

S erving G PR S S upport N ode - N út hồ trợ dịch vụ G PR S (G PR S)

S IM

S ubcriber Id en tity M odule - M ô - đun nhận dạng thuê bao

S IR

Signal to In terferen ce R atio - Tỷ số tín hiệu/nhiễu

SM S

Short M essag e Service - D ịch vụ nhắn tin ngắn

SMSC

Short M essag e Service C enter - T rung tâm dịch vụ nhắn tin ngấn

SNDCP

Sub N etw o rk D ependent C onvergence P rotocol - G iao thức

hội tụ phụ

thuộc phân hệ m ạng.
SNMP

Simple N etw ork M anagem ent Protocol - Giao thức quản lý m ạng đơn giản

S-SM O -C D R SG SN d eliv ered Short m essage M obile O riginated - C all D etail record:
Bản ghi cuộc gọi chi tiết cho việc gửi bản tin ngắn xuất phát từ M S do
SG SN cấp p hát khi SM S do trạm di động gửi đi.
S-SM T -C D R SGSN delivered Short m essage M obile Term inated - Call Detail Record Bản ghi cuộc gọi chi tiết cho việc gửi bản tin ngắn tới M S do SG SN cấp
phát khi trạm di động nhận SMS.
SS7

S ignalling S ystem N o7 - H ệ thống báo hiệu sổ 7

sss

Switching Subsystem - Phân hệ chuyển mạch

TCH

Traffic C hannel - K ênh lưu lượng

TCP

T ransm isson C ontrol Protocol - G iao thức điều khiển truyền dẫn

T C P /IP

T ransm ission C ontrol P rotocol/ Internet P rotocol - G iao thức đièu khiển
truyền dẫn

TDD

T im e D ivision D uplex - Song công phân thời

TDM A

T im e D ivision M ultiple A ccess - Đa truy cập phân ch ia theo thời gian

TE

T erm inal E q u ip m en t - T hiết bị đầu cuối

TAF

T erm inal

T IA

T elecom m unication Industry A ssociation - H iệp hội công nghệ viễn
thông (Tổ chứ c tiêu chuẩn của M ỹ)

TM SI

Tem porary M obile Subscriber Identity - Nhận dạng thuê bao đầu cuối tạm then

TRAU

T ranscoder R ate A daption U nit - K hối thích ứng tốc độ chuyển đổi m ã

TTA

T eleco m m u n icatio n T echnology A ssociation - Tổ chức công nghệ viền
thông (Tổ chứ c tiêu chuẩn của H àn Q uốc)


UDP

U ser D atagram Protocol - G iao thức truyền d ữ liệu theo kiểu biểu đồ, sử
dụng phư ơng thức không đấu nối (connectionless)

UM TS:

U niversal M obile T elecom m unication S ystem - H ệ thong thông tin di
động toàn cầu

USF

Up-link State Flag - Cờ trạng thái kết nối lên

Ư TRA

U M T S T eư e strial R adio A ccess - Tiêu chuẩn thông tin di động m ặt đất
củ a ETSI

VLR

V isitor L ocation R egister - B ộ đăng ký vị trí th u ê bao khách - Bộ đăng
ký tạm trú

V o IP

V oice over Internet Protocol - C ông nghệ truyền thoại qua giao thức
Internet

VPLM N

V isiter P ublic Land M obile N etw ork - m ạng di động m ặt đất công cộng
tạm trú

W AP

W ireless A cces Protocol - G iao thức truy nhập vô tuyến

WCDMA

W ideband C D M A - Đa truy nhập phân chia theo m ã băng rộng


có k h ả n ă n g tư ơ n g th íc h c a o v ớ i các hệ th ố n g h iệ n tại n h ằ m c u n g cấp c h o k h á c h
h à n g m ộ t v ù n g p h ủ só n g lớ n n h ấ t, k h ả n ă n g c h u y ể n v ù n g c a o v à n h ấ t q u á n tro n g
cá c d ịc h vụ c u n g cấp . T u y n h iê n , m ộ t tro n g n h ữ n g g iả i p h á p có h iệ u q u ả n h ấ t là
g iả i p h á p đ ư ợ c V iệ n T iê u C h u ẩ n V iễ n T h ô n g C h â u  u (E T S I) đ ư a ra, đ ó c h ín h là
c ô n g n g h ệ c h u y ể n m ạ c h g ó i v ô tu y ế n G P R S .
T ro n g các h ệ th ố n g đ iệ n th o ạ i di đ ộ n g thì h ệ th ố n g s ử d ụ n g c ô n g n g h ệ G S M là
p h ổ b iế n n h ất ở V iệ t N a m v à trê n th ế g iớ i. C h ín h v ì lý d o đ ó m à v iệ c n g h iê n cứ u
p h á t triển d ịc h v ụ c h u y ể n m ạ c h g ó i n ó i c h u n g v à d ịc h v ụ In te rn e t n ó i riê n g ch o
m ạ n g G S M h iệ n tại là m ộ t v ấ n đ ề h ế t sứ c cần th iế t. Đ ể c u n g cấp d ịc h v ụ c h u y ể n
m ạ c h gói ch o c á c h ệ th ố n g đ iệ n th o ạ i di đ ộ n g G S M h iệ n tạ i, n g ư ờ i ta th ử n g h iệ m
n h iề u g iải p h áp k h ác n h au . S o v ớ i các p h ư ơ n g p h á p tru y n h ậ p k h á c , G P R S có
n h ữ n g lợi th ế v ề m ặ t ch i p h í (x é t từ g ó c đ ộ n g ư ờ i s ử d ụ n g ). M ặ t k h á c , n ế u x é t từ
g ó c đ ộ n h à c u n g cấp d ịc h v ụ th ì G P R S c ũ n g là m ộ t g iả i p h á p rất tiế t k iệ m b ở i n ó
tậ n d ụ n g m ộ t c á c h tố i đ a c á c th iế t bị h iệ n có tro n g m ạ n g G S M , đ ồ n g th ờ i s ử d ụ n g
h iệ u q u ả tài n g u y ê n v ô tu y ế n v à p h ụ c v ụ đ ư ợ c n h iề u h ơ n số k h á c h h àn g .
Luận văn: "G iải p h á p q u á độ tiến tớ i th ô n g tin d i đ ộ n g th ế h ệ t h ứ ba củ a

tn ạ ttg th ô n g tin d i đ ộ n g V ina P h o n e " trinh b ày sự phát triển m ạng GSM lên m ạng
G PR S được chia làm 3 chương:

C h ư ơ n g 1: T rin h b à y tổ n g q u a n v ề 3G
C h ư ơ n g 2: T rìn h b ày G iải p h á p G P R S ch o m ạ n g V in a P h o n e

C h ư ơ n g 3: T rìn h b à y các k ế t q u ả th ự c n g h iệ m k h i k iể m tra H a n d o v e r tro n g h ệ
th ố n g G P R S .
D o g iớ i h ạ n v ề k h u ô n k h ổ , lu ậ n v ă n ch ỉ ch ú trọ n g v à o q u á trìn h tiế n lên 3G
c ủ a m ạ n g G S M h iệ n n ay . M ộ t số m ạ n g k h á c tiê u c h u ẩ n ứ n g c ử v iê n 3G k h á c có
th ể c ũ n e sẽ đ ư ợ c triể n k h ai tro n g th ự c tế n h ư n g p h ạ m v i triể n k h a i sẽ k h ô n g lớ n v à
chỉ m a n g tín h đ ịa p h ư ơ n g n ê n k h ô n g đ ư ợ c đ ề c ậ p tớ i.
H à N ộ i, n g à y 0 8 th á n g 0 6 n ăm 2 0 0 3
H ọ c v iên

Cù Thị Kiều Oanh


CHƯ ƠNG I

TỎ N G QUAN V Ề H Ệ TH Ó N G
TH Ô N G T IN D I ĐỘNG T H É H Ệ TH Ú

■

I V

I

T

3


-y

Chương I

\

ĩ

r

- Tông quan vê hệ thông thông tin di động thê hệ thứ 3

I . s ự• R A Đ Ờ I C Ủ A T H Ô N G

T IN

D I Đ Ộ• N G

T H É H Ệ• T H Ú

3

1.1. Đ ặt vấn đề
N gày nay, C ông nghệ thông tin di động kh ô n g còn dành riêng để gọi điện
thoại thông thường, hàng tỷ bản tin ngắn được gửi và nhận hàng tháng và người
dùng đã nhận ra rằng dịch vụ thông tin di động khô n g chi thuận lợi trong việc vừa
di chuyển vừ a nói ch u y ện m à nó còn có thể m an g lại nhiều ý nghĩa hon nữa khi m à
kỷ nguyên Internet đã đến với chúng ta. K hông còn nghi ngờ gì nữ a về sự phát triển
của tiềm năng Internet di động. N hưng khi m à nhu cầu của khách hàng sử dụng dịch
vụ thông tin di động ngày càng lên cao, số liệu không chỉ còn ở dạng truyền các bản
tin văn bản thuần tu ý thì tốc độ truyền dữ liệu và dung lượng của m ạng di động trở
thành m ột vấn đề nan giải. N goài ra, sự phát triển của Internet cũng đòi hỏi thông

tin di động phải p h át triển các hệ thống hồ trợ khách h àn g truy cập m ạng với băng
thông lớn, hỗ trợ đầy dù các dịch vụ của Internet.
Trước tình hình đó, U ỷ ban V iễn thông Q uốc tế ITU đã đề ra m ục tiêu phát
triển m ột tiêu chuẩn m ới cho thông tin di động được gọi là IM T-2000. Tiêu chuẩn
này phải đáp ứng các yêu cầu sau:
-

Tối đa hoá các đặc điểm chung của các giao diện vô tuyến có liên quan nhằm tạo

điều kiện cho việc thiết kế chế tạo các m áy đầu cuối đa m ode, có khả năng hoạt
động với nhiều chuẩn vô tuyến khác nhau.
-

X ây dựng các hệ thống có khả năng cung cấp dịch vụ với độ linh hoạt và hiệu quả

chi phí cao nhằm tạo điều kiện để phát triển hệ thống ở các nước đang phát triển.
-

Tiêu chuẩn phải bao gồm cả phần thông tin di động m ặt đất và thông tin di động

vệ tinh để có khả năng phủ sóng ở các khu vực có m ật độ người sử khác nhau với
các loại hình dịch vụ khác nhau. Phần thông tin di động m ặt đất sẽ cung cấp các
dịch vụ viễn thông với giá thành thấp cho các khu vực có m ật độ người sử dụng
cao. Phần thông tin di động vệ tinh cung cấp các dịch vụ viễn thông cơ bản với phạm
vi phủ sóng toàn cầu.
M ục tiêu của IM T -2000 là phát triển và thống n hất các hệ thống di động phát triển
trong những năm 1990 th àn h m ột cơ sở hạ tầng vô tuyến có khả năng cung cấp các
loại hình dịch vụ đa d ạn g trong nhiều môi trư ờ n g khác nhau. Đ ặc điểm và m ục đích
của IM T -2000 so với các hệ thống hiện nay là:

2


Chương I - Tổng quan về hệ thống í/lông tin di dộng thế hệ thứ 3

>

H ệ thố n g toàn cầu:

- IM T -2000 là hệ thống m ang tính toàn cầu m ang tính kết hợp của nhiều hệ thống
trên thế giới.
- M áy đầu cuối nhỏ gọn, sử dụng được ở m ọi nơi trên thế giới, đồng thòi hỗ trợ
n h iề u loại m áy đầu cuối khác.
- S ử dụng m ột dải tần chung trên toàn thế giới
- C ó khả nâng chuyển vùng trên toàn thế giới
- H ệ thống các thiết bị tương thích với tiêu chuẩn hiện tại.
>

C ác dịch vụ và tính năn g m ới

- Có thể cung cấp các tính năng hỗ trợ thoại và dữ liệu tiên tiến hơn các công nghệ trước.
- C hất lượng dịch vụ cao hơn, đặc b iệt ỉà dịch vụ thoại
- C h ất ỉư ợng và độ tích hợp cao tư ơng đư ơng với m ạng cố định
- T ốc độ bit cao
- KLhả năng cung cấp dải tần theo yêu cầu sẽ hỗ trợ các dịch v ụ yêu cầu tốc độ bit
khác nhau, từ dịch vụ tốc độ thấp n h ư SM S, thoại đến các dịch vụ tốc độ cao như
video, truyền file.
- H ỗ trợ tính năng truyền d ữ liệu k h ô n g cân bằng (tốc độ hư ớng đi khác tốc độ
hư ớ n g về)
- T ăn g cư ờ ng tính năng bảo m ật

- H ồ trợ việc xây dụng các dịch vụ dựa trên m ạng thông minh theo chuẩn ITU -T Q. 1200
- Q u ản lý hệ thống n hất quán theo chuẩn IT U -T M 3.000
>

K h ả n ăng p h á i triển và chuyển đổi

- D ễ dàng phát triển hệ thống và chuyển đổi thuê bao từ các hệ thống trước IM T-2000.
- T ư ơ n g thích với các dịch vụ củ a bản thân hệ thống IM T -2000 và với m ạng cố
đ ịn h (P S T N /IS D N )
- T ạo c ơ sở cho việc tiếp tục p hát triển các dịch vụ m ạng di động và m ạng cố định
- C ó cấu trúc m ở cho phép phát triển các công nghệ tiên tiến và phát triển các loại
hình dịch vụ.
- C ó k hả năng cùng tồn tại và thích ứ ng với các hệ thống trước IM T -2000.
'r

Tỉnh linh hoạt, tính n ăn g h o ạ t đ ộ n g đa m ô i trư ờng

3


'*

\

r

F

Chương I - Tông quan vê hệ thông thông tin di động thê hệ thứ 3

- Có khả năng tư ơ ng thích cao với các hệ th ố n g hiện tại nhằm cung cấp cho khách
hàng m ột vùng p hù sóng lớn nhất, khả n ăn g chuyển vùng cao và n h ất quán trong
các dịch vụ cu n g cấp.
- Tích h ọ p các m ạng di động vệ tinh và m ặt đất
- C ung cấp dịch vụ cho thuê bao di động v à cố định ở các khu vực thành thị, nông
thôn và m iền núi.
- Có cấu trúc m odule cho phép hệ thống p h át triển từ cấu hình nhỏ, đơ n giản lên các
cấu hinh lớn v à phứ c tạp.
- Có khả năng cho phép các thiết bị đầu cuối tải về các phần m ềm tư ơ n g thích để hồ
trợ các tính năng đa băng tần và đa m ôi trư ờng.
- Sừ dụng dải tần hiệu quả hơn so với các hệ thống trước IM T-2000, cung cấp các dịch
vụ với giá họp lý, theo nhu cầu về tốc độ dữ liệu, chất lượng kênh và trễ truyền dẫn.

Đặc điêttt so sánh

Các h ệ th ô n g 2G

IM T-2000 (3G)

Tân sô hoạt động

8 0 0 M H z /l,7 G H z

2G H z

Dải tân 1 kênh

1,23M H z (C D M A )

5/10/20 M H z

9,6/1 4 ,4 /6 4 K bps

144/384/2000 K bps

8/13 K bps

8/32 K bps

T hoại và sô liệu tôc

M ultim edia

độ th ấp /tru n g bình

số liệu, hình ảnh)

H ạn chê

Toàn câu

Tôc độ tru y ên d ữ liệu của 1
kênh
M ã h oá thoại
Dịch vụ cu n g cấp
K hả năng ch u y ên vùng

r

(thoại,

r

B ả n g 1.1: So sánh các tham sô của các h ệ thông 2G và 3 G
Y êu cầu chính cù a giao diện vô tuyến cho IM T -2 0 0 0 có thể tóm tắt lại như sau:
- Tốc độ đư ờ ng truyền yêu cầu là 144K b/s, tốc độ khuyến nghị là 384K bps trong
toàn bộ vùng p hủ sóng,
- Tốc đ ộ đư ờ ng truyền là 2M b/s ở các khu vực có nhu cầu cao (các khu đô thị)
- H iệu su ất sử dụng tần sổ cao hơn so với các hiện thống hiện tại
C ó độ linh h o ạt cao trong việc đưa ra các dịch vụ mới.
Phạm vi m ục tiêu của IM T -2000 rất rộng và vì vậy tuỳ thuộc vào việc chú trọng vào
m ục tiêu nào sẽ nảy sinh các giải pháp hệ th ố n g khác nhau. Do có sự khác biệt trong
m ức độ phát triển củ a các hệ thống thế hệ th ứ hai ở các khu vực trên thế giới nên

4


Chương I - Tổng quan về hệ thống thông tin di động th ể hệ thứ 3

nhu cầu phát triển hệ th ố n g m ới ở các khu vự c này cũng sẽ khác nhau. C hính sự
khác biệt về quan điểm và nhu cầu này dẫn tới sự hình thành các phiên bản khác
nhau của chuẩn IM T -2000. B ên cạnh đó, yêu cầu về tư ơng thích với các hệ thống
cũ cũng ảnh hư ởng rất lớn đến việc đề ra các công nghệ áp dụng cho IM T-2000.

1.2 Cấu trúc ntạttg 3G
C ấu trúc m ạng 3G bao gồm gồm 03 lớp cơ bàn:
- L('rp truy nháp : được tạo bởi các trạm gốc (n ú t B) v à các bộ điều khiển m ạng vô
tuyến khác nhau để phân tích và điều khiển lưu lượng vô tuyến.
M áy thu phát trạm c ơ sở: thực hiện việc thu phát sóng vô tuyến giữa các m áy
di động và m ạng di động

K hối điều khiển m ạng vô tuyến: điều khiển các phần tử vô tuyến trong m ạng
và phụ trách hoạt động cũng như điều khiển các nút B.
- Lớp lõi: Có 02 vai trò chính:
-

Giải quyết việc định hướng hay định tuyến đến nơi mà cuộc gọi hoặc số liệu gửi đến.

-

V ai trò thứ hai được b iết đến như m ột m ạng đư ờng trục giải quyết các chức
năng kỹ thuật, khả năng truy nhập tới m ạng số liệu gói khác, cung cấp m ột
giao diện tới Internet và phân loại thông tin tính cư ớc và bảo mật.

- Lớp dich vu: Đ iều khiển các ưu tiên, các đặc tính và khả năng truy nhập cơ bản
của thuê bao tới các dịch vụ nâng cao đã làm cho 3G có m ột vị trí nổi trội; [2],
Khái quát về m ạng 3G đư ợc m ô tả trong sơ dồ sau:

5


f

\

r

ĩ

Chương I - Tông quan vê hệ thông thông tin di động thê hệ thứ 3

ủng dụng

Dịch vụ

Các dịch vụ
và ứng dụng

Tuyến thông tin
Tuyến điều khiển
H ình 1 . 1 : M ạn g 3G

6


Chương I

- Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3

II. C Á C M Ô HÌNH T R IÉ N KHAI T H Ô N G TIN DI Đ Ộ N G T H E HỆ
T H Ử BA T R Ê N TH É GIỚI
H iện nay, hai công nghệ giao diện vô tuyến chiếm ư u thế đó là G S M và
C D M AO ne đều hướng theo con đường thẳng nhất có thể để lên 3G.
Nhà khai thác G SM có thể chọn một vài sự kết hợp GSM, GPRS.EDGE, và tiến lên
WCDMA hình thành UMTS.
Nhà khai thác CDMA One có s ự chọn lựa CDMA 2000 IX, lx E V -D V và 3x (Cũng
đi qua quả trình từ IP đơn giản đến IP phức tạp)
2 .1.

P h á t triển cdm a2000 từ cdm aO ne
H ệ th ố n g được đề nghị p h át triển lên C D M A 2 0 0 0 là các hệ th ống 2G hiện tại

sử dụn g cô n g n ghệ C D M A (các hệ thống này được gọi là C D M A O ne). C ác tổ chức
ủng h ộ cd m a2 0 0 0 đã cùng th à n h lậ p m ột tổ c h ứ c c h u n g gọi là N h ó m p h á t triển
C D M A (C D G ) n hằm xây dự ng các tiêu chuẩn chung để p h át triển các hệ thống khác
nhau lên C D M A 2000.
Do lợi thế v ề công nghệ, việc phát triển từ các hệ thống C D M A 2G hiện tại lên
C D M A 2 0 0 0 rất thuận lợi, vì bản thân chuẩn IS-95 hiện tại chính là m ột phiên bản
băng hẹp củ a C D M A 2000.
M ặt kh ác, b ên cạnh việc đáp ứng các yêu cầu của IM T -2000, chuấn cdm a2000 đã
rất chú trọ n g v ào việc phát triển đi lên từ các hệ th ống cd m aO n e th ông qua việc sử
d ụng dải tần m ới là bội số củ a dải tần cũ, hỗ trợ hai p hư ơng thức đa sóng m ang và
trải p h ổ trự c tiếp, với cấu trúc m ã h oá và điều chế cũng n h ư các chuỗi giả ngẫu
nhiên sử d ụ n g h oàn toàn giống với các hệ thống C D M A 2G.
T ổ chức C D G đ ã hoạch địn h hai giai đoạn phát triển củ a C D M A 2000 n hư sau:
- C D M A 2 0 0 0 p ha 1 sẽ được phát triển đi lên từ IS-95B và được triển khai từ cấu
hình kênh hiện thời với nhữ ng tính năng mới sau:
+ H ỗ trợ k ên h IX và 3X 1,25 M H z
+ H ỗ trợ tru y ền gói tốc độ 144 kbps
+ T ăn g d u n g lượng thoại lên gấp hai lần

7


Chương /

- Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3

+ Cải tiến chức năng chuyển giao
Pha 1 của cdm a2000 cho phép triển khai các tính năng của hệ thống 3G m à vẫn duy trì
sự hồ trợ cho các hệ thống cdm aO ne, trên cơ sở sử dụng dải tần hiện tại của cdm aOne.

- C D M A 2000 pha 2 sẽ đư ợc phát triển đi lên từ cdm a2000 p ha 1 với những tính
năng m ới sau:
+ H ỗ trợ tất cả các loại kênh (6X , 9X , 12X)
+ H ỗ trợ các dịch vụ truyền d ữ liệu theo kênh và gói với tốc độ 2M bps
+ Hồ trợ dịch vụ truyền thoại theo gói và các phư ơ ng pháp m ã hoá v o co d er tiên tiến
+ H ỗ trợ các dịch vụ M ulti M ed ia (V oIP, truyền d ữ liệu tốc độ cao, video hội nghị,
trình duyệt w eb)
M ục đích của việc phân chia sự p h át triển cdm a2000 thành hai giai đoạn là nhằm
tận dụng các tính năng của hệ th ố n g này để dần phát triển lên 3G tro n g khi vẫn duy
trì hoạt động cua các hệ th ố n g cd m aO n e m à không cần thiết phải sư dụng ngay các
dải tần m ới cho dịch vụ băng rộng [8].

2.2.

P hát triển W CD M A từ G S M
C ó thể nói W C D M A nhận đư ợc sự ủng hộ lớn nhất từ các tổ chức tiêu chuẩn

trên thế giới, đặc biệt do c ơ sở p h át triển củ a W C D M A là chuẩn G SM là m ột tiêu
chuẩn đư ợc sử dụng rộng khắp trên thế giới, nhất là ở C hâu  u nên tiêu chuẩn này
nhận được sự hỗ trợ rộng khắp.
C ác tổ chức tiêu c h u ẩ n đă th à n h lậ p m ộ t h iệ p hội phát triển W C D M A c ó té n là
3G PP và bao gồm các thành viên sau: ETSI, T T A , A R IB , TT C , CW T S. M ục đích
của tổ chứ c 3G PP là xây dự ng các tiêu chuẩn để phát triển hệ thống G SM hiện thời
lên hệ thống 3G dựa trên tiêu ch u ẩn U TR A .
M ột trong những đề nghị W C D M A đáng chú ý nhất là của ET SI, được gọi là
U T R A (U M T S terrestrial radio access). U T R A sử dụng hai ph ư ơ n g thức: FD D và
TD D . Phần lớn các tiêu chuẩn của W C D M A được đề cập đ ến trong luận văn này
đều lấy từ chuẩn U T R A của ET SI [2],
K hó khăn lớn nhất là sự đa d ạn g củ a các hệ thống 2G được đề nghị phát triển lên
W C D M A hiện tại, với giao diện vô tuyến sử dụng các phư ơ ng thức khác nhau như

C D M A , T D M A , FD M A . D o đó việc phát triển các hệ th ố n g 2G hiện tại lên
W C D M A sẽ là m ột quá trình lâu dài và đòi hòi nhiều thay đổi.

8


Chương I - Tồng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3

C on đư ờ ng tiến tới W C D M A từ các hệ thống G SM được các tổ chức ở châu  u đưa
ra như sau:

«--------- G S M pha 1 /2 --------- ~ --------- G S M pha 2 + ----------► UMTS/IMT2000

H ình 1.2: S ự p h á t triển từ G S M lên U M TS/IM T2000
2.3.

Các hệ th ố n g tru n g gian trên con dườtíg p h á t triển lên WCDMA

2.3.1

G SM

a) G iới thiệu chung
H ệ thống thông tin di động toàn cầu G SM là tiêu chuẩn thông tin di động
đư ợ c ET SI xây dự ng từ những năm 1990 và được ứng dụng nhiều nhất trong các
m ạng di động hiện nay. M ạng G SM sử dụng công nghệ T D M A , đặc trưng của công
n ghệ này là phân kênh theo thời gian. M ỗi sóng m ang được chia làm 8 khe thời
gian, m ỗi thuê bao di động trong ô được cấp m ột khe thời gian để liên lạc. Theo
ch u ẩn G SM , băng tần của m ột sóng m ang là 200 K Hz. M ỗi BTS có thể có m ột hay
nhiều sóng m ang. D ải tần của G SM được phân bổ ở các tần số 800M H z, 900 M Hz,

1800M H z, 1900M Hz.

9


Chương I

- Tổng quan về hệ thống thông tin di động th ế hệ thứ 3

G SM hỗ trợ các dịch vụ thoại. fax, truyền số liệu, nhắn tin ngắn và m ột số dịch vụ phụ
trợ khác như: thư thoại, W AP... D o m ục tiêu ban đầu của các nhà xây dựng chuẩn
G SM là cung cấp dịch vụ thoại nên chuẩn này chỉ hồ trợ các dịch vụ có tốc độ 9,6kbps,
chưa đáp ứng được nhu cầu về truyền số liệu tốc độ cao cho các thuê bao di động.
b) C ấu trúc hệ thống G SM

G iao diện U n

G iao diện A

ISDN
PSDN
CSDN
PSTN
PLM N

H ệ thống BSS

H ệ thống

sss

C ác

m ạng khác

H ình 1.3: c ấ u trúc tổng q u á t của h ệ th ố n g G SM
H ệ th ố n g G SM được chia làm hai phần: H ệ th ố n g

sss

hệ thống BSS. M ồi phần này

lại đư ợc chia thành các khối chức năng, m ồi khối chức năng thực hiện m ột hoặc
m ột tập chức năng riêng.
P hần tử nguyên tổ của hệ thống là ô, hay còn gọi là tế bào (cell), m ồi ô do m ột trạm
thu phát gốc (B T S) điểu khiển. BTS làm việc ở m ột tập họp các kênh vô tuyến. Các
kênh này khác với các kênh lân cận để tránh giao thoa. N hiệm vụ của BTS là thu phát
tín hiệu từ/tới M S, quản lý tìm gọi và các yêu cầu về cấp kênh vô tuyến cho MS.
Bộ điểu khiển trạm gốc (B SC ): Là việc như m ột th iết bị chuyển m ạch cho phân hệ
B SS. BSC bao gồm các khối giao diện A với M SC , giao diện A bis với BTS và khối
giao diện với O M C . C hức năng của BSC: Q u ản lý kênh vô tuyến; quản lý m ột số

10


Chương I - Tổng quan về hệ thống thông tin di động th ế hệ thứ 3

B TS; Đ iều khiển nối thông m áy di động và quản lý m ạng truyền dẫn.
T ru n g tâm chuyển m ạch các dịch vụ di động (M SC ): điều khiển m ột số các BSC.
M SC điểu khiển các cuộc gọi từ/tới m áy di động (M S). Các M S C có chức năng

c ổ n g (G atew ay M S C ) đư ợc kết nối với các m ạng ISD N , PST N .. để có thể đảm bảo
liên lạc giữa m ạng di động v à các m ạng này.
D o đặc điểm của M S là luôn di động, cần phải có m ột bộ phận luôn cập nhật vị trí
củ a M S để khi các m áy khác tìm gọi, hệ thống có thể tìm được vị trí của M S để
th iết lập kênh liên lạc. C ơ sở d ữ liệu về M S được lưu trữ trong bộ định vị thư ờng trú
(H L R ). Khi m ột cá nhân đ ăn g ký thuê bao di động, dữ liệu của thuê bao sẽ được lưu
giữ trong H LR . C ác d ữ liệu này bao gồm các thông tin về dịch vụ của thuê bao, các
thông số nhận thực, vị trí củ a M S. K hi M S di động, nó sẽ gửi các thông tin vị trí của
m inh tới cơ sở dữ liệu gốc cùa nó đặt trong H LR . K hi thuê bao ờ nơi khác m uốn gọi
đến M S, hệ thống di động sẽ gửi yêu cầu tìm vị trí của M S tới H L R để xác định
xem M S hiện đang ở vùng phục vụ nào trong m ạng di động, từ đó hệ thống di động
sẽ đ iều khiển việc nối thông giữ a thuê bao gọi với MS.
H LR : nối với trung tâm nhận thực (A U C C hức năng của A U C là cung cấp cho H LR
các thông số nhận thực v à các k h o á m ật m ã để sử dụng cho việc bảo mật. ). Q uá
trình nhận thực thư ờ ng xảy ra ở thời điểm b ắt đầu kết nối. T rong quá trình nhận
th ự c các d ữ liệu bảo m ật đư ợc lưu tại thẻ SIM được x ử lý và so sánh v ớ i d ữ liệu
đư ợ c lưu tại H LR.
M SC : được nối tới bộ ghi định vị tạm trú (V L R ). V L R là m ột cơ sở d ừ liệu chứa
th ô n g tin về tất cả các M S hiện đang nằm tro n g vùng phục vụ của M SC. Khi M S đi
vào vùng phục vụ của m ột M SC m ới, V LR của M SC này sẽ gửi yêu cầu về các
th ô n g số của M S tới H LR . H L R khi đó sẽ thông báo cho V L R các thông số của M S.
Đ ồng thời H L R cũng được V L R thông báo vị trí hiện thời của M S (M S đang ở vùng
p h ụ c vụ của M S C nào). N eu sau đó M S m uốn thực hiện m ột cuộc gọi, V L R sẽ có
tất cả các thông số cần thiết để thiết lập cuộc gọi m à khô n g cần phải thông qua
H LR. N hư vậy, có thể coi V L R như m ột H L R tạm thời của M S. D o dung lượng trao
đổi thông tin g iữ a M SC và V L R rất lớn nên hai khối này th ư ờ n g đư ợc đặt ờ cùng
m ột vị trí hoặc được tích hợp lại thành m ột thiết bị.
M ồi M S có m ột SIM , SIM cùng vói thiết bị trạm M E hợp thành m áy di động MS. Hệ
thống đăng ký với M S chính là đăng ký với SIM , tức là m ột thuê bao đăng ký các

11


Chương I - Tổng quan về hệ thống thông tin di động th ế hệ thứ 3

thông số với mạng thông qua SIM chứ không phải thông qua ME. Do đó, thuê bao có
thể dùng SIM của mình nối với một ME khác để gọi. Tuy nhiên, để tránh trường họp
mất cắp máy di động, hệ thống di động sử dụng bộ nhận dạng thiết bị EIR để quản lý
ME. Mỗi ME có một số nhận dạng thiết bị di động quốc tế IMEI. Thông số này được
đăng ký và kiểm soát qua EIR. Bằng cách đó, EIR có thể cấm một thiết bị có thông sổ
không được khai báo liên lạc với hệ thống. Bộ nhận dạng thiết bị (EIR) được nối với
MSC qua một đường báo hiệu.
Nếu có một thuê bao cố định thuộc mạng PSTN muốn liên lạc với một thuê bao di
động. Mạng PSTN sẽ hướng cuộc gọi này tới một MSC có chức năng cổng
(GMSC). GMSC sẽ tìm ra vị trí của MS cần liên lạc bằng cách hỏi HLR nơi MS
đăng ký. HLR sẽ trả lời về địa chỉ vùng MSC/VLR nơi MS đang hoạt động. GMSC
sau đó có đủ thông tin để định tuyến cuộc gọi đến vùng MSC hiện đang quản lý
MS. MSC này sẽ hòi VLR cũa nó về vị trí vùng định vị cụ thể của MS. Sau đó MSC
ra lệnh cho BSC ở vùng định vị của MS phát thông báo tìm gọi MS.
2.3.2. HSCSD
a) Giới thiệu chung
Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD là một công nghệ đơn giản và
kinh tế đối với sự cải thiện tốc độ truyền số liệu trong tốc độ truyền dữ liệu của
GSM thông qua việc cho phép máy đầu cuối có thể sử dụng nhiều kênh lưu lượng
cùng một lúc. HSCSD thực hiện sự kết họp tới 4 khe thời gian trong cấu trúc ghép
kênh phân chia theo thời gian của GSM. Tốc độ truyền dữ liệu của HSCSD có thể
lên tới 64 kbps đối với phương thức truyền trong suốt (transparent mode) và 38,4
kbps đối với phương thức truyền không trong suốt nếu sử dụng 4 kênh TCH tốc độ
9,6 kbps hoặc 57,6 kbps nếu sử dụng 4 kênh TCH tốc độ 14,4 kbps. Tốc độ truyền
hiệu dụng của phương thức truyền HSCSD không trong suốt có thể được tăng hon

gấp 2-4 lần bằng việc sử dụng phương pháp nén theo chuẩn V42bis.
Cấu trúc của HSCSD được xây dựng với yêu cầu tương thích với cơ sở hạ tầng
mạng và giao diện vô tuyến hiện tại của GSM. Sự khác biệt của HSCSD so với
GSM phần lớn nằm ở các giao thức báo hiệu và truyền dừ liệu.
Đe thiết lập kênh lun lượng, trong giai đoạn thiết lập cuộc gọi, thuê bao sử dụng
HSCSD sẽ thoả thuận với mạng về một tập các tham số bao gồm tốc độ truyền, số

12


Chương I - Tổng quan về hệ thống thong tin di động th ế hệ thứ 3

lượng kênh, phương pháp mã hoá kênh... Các tham số này có thể được nhập vào
máy di động bằng các lệnh GSM AT.
Một kết nối HSCSD sẽ được thiết lập nếu mạng có thể cung cấp dịch vụ cho máy
đầu cuối trong điều kiện giới hạn của các tham số trên. Kết nối sẽ được duy trì cho
tới khi người sử dụng ra lệnh kết thúc kết nối, với điều kiện là các đặc tính của dịch
vụ được duy trì trong một giới hạn cho trước trong toàn bộ quá trình thông tin.
Việc tính cước cho một cuộc gọi HSCSD được thực hiện dựa trên số lượng kênh
TCH mà máy đầu cuối sử dụng. Thuê bao chủ gọi sẽ phải trả cước cho tất cả các
kênh TCH sử dụng. Trong trường họp cuộc gọi là của một thuê bao cố định gọi một
thuê bao HSCSD, thuê bao bị gọi sẽ phải trả cước cho các kênh TCH mà thuê bao
này sử dụng thêm ngoài kênh TCH đầu tiên. Tức là thuê bao cố định chú gọi sẽ trả
phần cước thời gian dùng kênh cho 1 kênh TCH đầu, thuê bao HSCSD bị gọi sẽ trả
phần cước airtime cho các kênh TCH khác. Việc tính cước có thể được căn cứ vào
số lượng kênh và phương thức mã hoá kênh.
b) Cấu trúc hệ thống HSCSD
Cấu trúc cùa HSCSD bao gồm các kênh lưu lượng độc lập với nhau, được thiết lập
giữa MS và mạng. Các kiểu kênh lun lượng có thể được sử dụng bao gồm TCF/F4.8,
TCH/F9.6 và TCH/F14.4 có tốc độ dữ liệu tương ứng là 4,8; 9,6; 14,4 kbps.

Để tối thiểu hoá chi phí phát triển HSCSD từ GSM, các trạm gốc hỗ trợ HSCSD có
thay đổi không đáng kể so với GSM. Tuy nhiên phần thay đổi lớn nhất là ở BSC và
MSC. Trong cấu trúc của HSCSD, dòng dữ liệu được chia nhỏ ra ở các khối chức
năng phân tách/kết hợp. Khối chức năng này tồn tại cả ở MS và ở phía mạng. Vị trí
của khối chức năng này trong mạng phụ thuộc vào cấu hình kênh lưu lượng: Trong
các cấu hình sử dụng 4 kênh TCH/F, chức năng phân tách/kết hợp dữ liệu được đặt
ở khối IWF, và dòng lưu lượng được truyền tải giữa BSC và IWF trên 1 kênh 64
kbps. Đối với các cấu hình có số lượng kênh thoại lớn hơn 4, chức năng phân
tách/kết hợp sẽ được đặt ở phần BSS.

13


Chương I - Tồng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ thử 3

BTS

I

BSC/TRAU

MSC

A S

Hình 1.4: cấu trúc đa kênh HSCSD
c) Giao diện vô tuyến
Trong câu trúc giao diện vô tuyên của GSM, một sóng mang có dải thông 200 kHz
được chia làm 8 khe thời gian, mỗi khe thời gian là một kênh TCH/F và được gán cho
1 MS. Trong cấu trúc của HSCSD, mỗi MS có thể sử dụng nhiều khe thời gian để

truyền thông tin. cấu trúc khe thời gian cũng như phương thức mã hoá kênh và ghép
xen, các phương thức tương thích tốc độ, thuật toán nhảy tần, các chuỗi hướng dẫn
(training sequence) trong HSCSD cũng được xây dựng giống như GSM để đảm bảo
khả năng tương thích. Tuy nhiên thuật toán mật mã hoá được cải tiến hơn so với GSM,
mồi kênh lun lượng trong HSCSD sử dụng một khoá mật mã khác nhau. Các khoá này
được tạo ra từ một khoá mật mã được xây dựng trong quá trình thiết lập cuộc gọi.
Ở các hệ thống GSM, kênh dữ liệu đường lên và đường xuống được truyền lệch
nhau theo thời gian nên quá trình thu và phát không diễn ra cùng một lúc, do đó
phương thức truyền tin là bán song công. Tuy nhiên đối với HSCSD, do sử dụng
nhiều kênh thoại nên thời điểm thu và phát dữ liệu sẽ có thể chồng lấn lên nhau. Do
đó đòi hỏi máy đầu cuối phải có thiết kế phức tạp hơn đồng thời cấu trúc tần số vô
tuyến cũng phải thay đổi để hỗ trợ khả năng thu và phát tín hiệu cùng một lúc.
Hệ thống HSCSD có thể hoạt động theo phương thức truyền không cân bằng, tức là
tốc độ dừ liệu đường xuống có thể lớn hơn đường lên để hỗ trợ các ứng dụng thích
hợp với cơ chế truyền không cân bằng như: trình duyệt WEB, video hội nghị,
truyền video ... Một số cấu hình thường được sử dụng là 2+1, 3+1, 3+2, 4+1.
Tương tự như GSM, các kênh SACCH và FACCH được sử dụng để điều khiển hoạt
động của kênh TCH/F. Kênh SACCH được sử dụng chủ yếu cho việc thông báo

14


Chương I - Tổng quan về hệ thống thông tin di động th ế hệ thứ 3

cường độ và chất lượng tín hiệu của các ô lân cận. Kênh FACCH được sử dụng để
tăng cường tốc độ báo hiệu trong quá trình chuyển giao. Trong phương thức truyền
cân bằng của HSCSD, mồi kênh SACCH sẽ phục vụ một kênh TCH nhằm phân
tách việc điều khiển công suất cho từng kênh TCH. Đối với phương thức truyền
không cân bằng, do số lượng kênh ờ đường xuống lớn hơn ở đường lên nên sẽ có
một số kênh SACCH chỉ phục vụ các kênh đường xuống. Chất lượng và mức tín

hiệu của các kênh thoại sẽ được trao đổi trên kênh chính của HSCSD. Kênh chính
là kênh duy nhất sử dụng FACCH trong hệ thống.
d) Các giao thức truyền dữ liệu
HSCSD hỗ trợ các giao thức truyền dừ liệu trong suốt và không trong suốt. Các
chức năng của giao thức truyền dừ liệu phần lớn được đặt tại khối chức năng tương
thích đầu cuối TAF của MS và ở khối IWF của hệ thống.
Truyền dữ liệu trong suốt: Việc truyền dữ liệu trong suốt được xây dựng dựa trên

giao thức V I 10 của ISDN. Việc biến đổi tốc độ từ 12 kbps (tốc độ của giao diện vô
tuyến) sang 16 kbps (tốc độ báo hiệu của ISDN) được thực hiện bàng cách cắt 20 bit
đồng bộ ra khỏi khung 80 bit của V I 10. Do sử dụng nhiều kênh lưu lượng nên trong
cấu trúc khung V I 10 của HSCSD sẽ dư ra một số bit trạng thái, các bit này có thể
được sử dụng cho việc đồng bộ giữa các kênh thoại.
Truyền dữ liệu không trong suốt: dịch vụ truyền dừ liệu không trong suốt được dựa

trên cấu trúc liên kết vô tuyến RLC giữa MS và IWF. RLC sẽ chịu trách nhiệm
đánh số khung và phát lại các khung lỗi để đảm bảo bên thu nhận được các khung
theo thứ tự và không có lỗi.
2.3.3. GPRS
a) Giới thiệu chung
(Trong các giai đoạn phát triển của GSM lên 3G thỉ luận văn đặc biệt chủ trọng
vào GPRS vì đây là bước có những thay đổi cơ bản trong cấu trúc và dịch vụ của hệ
thống).

GPRS sử dụng công nghệ dữ liệu gói để truyền dữ liệu khác hẳn việc sử dụng chuyển
mạch kênh. GPRS sẽ cung cấp dịch vụ dữ liệu gói cho mạng GSM bằng cách phân bổ
các khe thời gian trên các giao diện vô tuyến để từ đó ghép kênh tạo luồng giữ liệu

15

Chương I - Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ thử 3

gói từ một vài thuê bao di động. Chuyển mạch gói ở đây đồng nghĩa với việc tài
nguyên vô tuyến chỉ được sử dụng khi người sử dụng thực sự gửi và nhận tin.
Phương án GPRS: Việc chuyển đổi mạng tới 2,5G hầu như chỉ liên quan đến việc
bổ sung lóp dừ liệu cho hệ thống 2G. Ở mức mạng, GPRS cùng sử dụng các máy
thu phát vô tuyến và hệ thống chuyển mạch với phần mềm năng cấp ở BS.
Do G PRS h oạt đ ộng ở lớp t rên của G SM nên p han 1ớn c ác tính t oán h oàn t oàn
giống nhau. Có sẵn một phần dung lượng ở các hệ thống thế hệ thứ 2 để dùng cho
dịch vụ dừ liệu.
Ở lớp dừ liệu mạng trục GPRS có thể được coi là mạng lớn của nhiều mạng con nhỏ hơn.
GPRS có thể cung cấp tốc độ truyền dừ liệu lên tới 115kbps bằng cách sử dụng
đồng thời cả 8 khe thòi gian. Đây là một dịch vụ gia tăng phi thoại cho phép gửi và
nhận thông t in trên n hiều m ạng đ iện thoại d i đ ộng, n ó b ổ sung c ho c ho dịch vụ
chuyển mạch kênh và nhắn tin ngắn hiện nay.
GPRS thuộc thế hệ GSM pha 2+, được đưa ra nhằm cung cấp khả năng truy cập vô
tuyến theo gói cho thuê bao GSM và khả năng định tuyến chuyển mạch gói cho hệ
thống tổng đài GSM. Công nghệ chuyển mạch gói được xây dựng để tối ưu việc
truyền số liệu theo cụm và hồ trợ khả năng truyền một số lượng lớn dữ liệu, ý tưởng
về việc xây dựng GPRS được đưa ra lần đầu vào năm 1992 và tiêu chuẩn đầu tiên
được đưa ra vào năm 1997. Tiêu chuẩn này bao gồm tất cả các chức năng của
GPRS, bao gồm truyền số liệu người sử dụng từ điểm đến điểm, khả năng kết nối
với Internet và mạng X25, chức năng gửi bản tin ngắn (Short message) nhanh bằng
các giao thức GPRS, các chức năng lọc để đảm bảo bí mật cho người sử dụng, các
công cụ tính cước theo lượng số liệu truyền tải, khả năng truy cập vô danh
(anonymous) dành cho các thuê bao trả trước, khả năng chuyển vùng giữa các mạng
PLMN. Các phiên bản chuẩn sau này còn bao gồm cả khả năng truyền số liệu điểm đa điểm (truyền số liệu chơ một nhóm hoặc truyền quảng bá), các dịch vụ phụ trợ và
một số khả năng kết nối với các mạng khác (như kết nối qua ISDN hoặc modem).
Đối với người sử dụng, chức năng quan trọng nhất của GPRS là khả năng tính cước

theo dung lượng thông tin truyền đi. Người sử dụng không cần phải trả tiền cho
phần dung lượng mà họ không s ử dụng tới. Trong khoảng thời gian chờ, phổ tín
hiệu s ẽ được dành cho các thuê bao khác s ử dụng. Một khả năng khác cùa GPRS là
nó có thể truyền tải hầu như tất cả các ứng dụng hiện tại và tương lai, vì tốc độ

16