Nghiên cứu mạng thông tin di động thế hệ mới ngn mobile và khả năng áp dụng tại việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nguyễn Ngọc Phương

NGHIÊN CỨU MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
THẾ HỆ MỚI NGN-MOBILE VÀ
KHẢ NĂNG ÁP DỤNG TẠI VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2007


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nguyễn Ngọc Phương

NGHIÊN CỨU MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
THẾ HỆ MỚI NGN-MOBILE VÀ
KHẢ NĂNG ÁP DỤNG TẠI VIỆT NAM

Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật vô tuyến và thông tin liên lạc
Mã số: 2.07.00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Nguyễn Cảnh Tuấn

Hà Nội - 2007


1

MỤC LỤC
MỤC LỤC ..............................................................................................................................1
BẢNG DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.........................................................................3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ................................................................................................6
MỞ ĐẦU ................................................................................................................................7
CHƯƠNG 1 ............................................................................................................................9
XU THẾ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG...........................................9
1.1.

Mạng thơng tin di động hiện tại..............................................................................9

1.1.1.

Mạng di động GSM ......................................................................................10

1.1.2.

Mạng đa truy cập phân chia theo mã CDMA ...............................................15

1.1.3.

Sự khác nhau giữa mạng GSM và mạng CDMA .........................................20

1.1.4.

Những bất cập của các mạng di động hiện tại ..............................................23

1.2.

Xu thế phát triển sang NGN-Mobile [7, 9] ...........................................................23

CHƯƠNG 2 ..........................................................................................................................25
MẠNG NGN-MOBILE........................................................................................................25
2.1.

Nguyên tắc cấu trúc của mạng NGN-Mobile .......................................................25

2.2.

Cấu trúc phân lớp của mạng NGN-Mobile...........................................................26

2.2.1.

Cấu trúc dựa trên Softwitch ..........................................................................29

2.2.2.

Cấu trúc dựa trên IMS...................................................................................32

2.3.

Xu hướng chuyển đổi lên mạng NGN-Mobile [2, 3, 7]........................................38

2.3.1.

Xu hướng chuyển đổi từ mạng GSM lên mạng NGN-Mobile [9]................39

2.3.2.

Xu hướng chuyển đổi từ mạng CDMA lên mạng NGN-Mobile [9, 10] ......44

CHƯƠNG 3 ..........................................................................................................................55
KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI MẠNG NGN-MOBILE TẠI VIỆT NAM..............................55
3.1.

Cấu trúc mạng NGN-Mobile Việt Nam................................................................55

3.1.1.

Mục tiêu xây dựng cấu trúc mạng NGN-Mobile [2, 3] ................................55

3.1.2.

Nguyên tắc xây dựng cấu trúc mạng NGN-Mobile tại Việt Nam [2, 9].......56

3.1.3.

Các phương án xây dựng cấu trúc mạng NGN-Mobile tại Việt Nam ..........60

3.2.

Kết nối mạng NGN-Mobile với các mạng khác ...................................................64

3.2.1.

Kết nối mạng NGN-Mobile với mạng GSM (3GPP-ETSI TS 29.162)........64

3.2.2.

Kết nối mạng NGN-Mobile với mạng PSTN (3GPP-ETSI TS 29.163).......65

3.2.3.

Kết nối mạng NGN-Mobile với mạng NGN-cố định ...................................66


2
3.3.

Lộ trình triển khai mạng NGN-Mobile tại Việt Nam ...........................................67

3.3.1.

Lộ trình triển khai mạng NGN-Mobile từ mạng GSM .................................67

3.3.2.

Lộ trình triển khai mạng NGN-Mobile từ mạng CDMA..............................69

KẾT LUẬN...........................................................................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................................73


Thank you for evaluating AnyBizSoft PDF Splitter.

A watermark is added at the end of each output PDF file.

To remove the watermark, you need to purchase the software from

/>

3

BẢNG DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
VIẾT TẮT

TIẾNG ANH

TIẾNG VIỆT

1G

1st Generation

Mạng thế hệ thứ nhất

2G

2st Generation

Mạng thế hệ thứ hai

3G

3st Generation

Mạng thế hệ thứ ba

3G-1X EV-DO

3rd Generation EvolutionData Only

3G 1x Phát triển - Tối ưu hóa dữ liệu

3rd Generation Evolution-

3G 1x Phát triển - Tối ưu hóa dữ liệu

Data and Voice

và tiếng nói

Asynchronous Transfer
Mode

Phương thức truyền khơng
đồng bộ

ADSL

Asynmetric Digital
Subscriber Line

Đường truyền thuê bao số

AMG

Access Media Gateway

Trạm cổng truy nhập

API

Application Program
Interface

Giao diện chương trình ứng dụng

BSC

Base Station Controller

Bộ điều khiển trạm gốc

BTS

Base Transmission System

Trạm thu phát gốc

CDMA

Code-Division Multiple
Access

Truy cập đa luồng phân chia theo
mã

CdmaOne

CDMA for 2G

CDMA sử dụng trong mạng 2G

CAS

Channel Associated
Signalling

Báo hiệu kênh liên kết

3G-1X EV-DV
ATM

CCS7

Common Channel Signalling
Báo hiệu kênh chung số 7
No .7

CN

Core Network

Mạng lõi

CSCF

Call Session Control
Function

Chức năng điều khiển phiên của
cuộc gọi

DSL

Digital Subscriber Line

Đường truyền thuê bao số

GSM

Global System for Mobile
Communication

Hệ thống dùng chung cho mạng
di động

GPRS

General Packet Radio
Service

Dịch vụ vơ tuyến gói chung

4

GGSN

Gateway GPRS Service
Node

Điểm trung gian kết nối dịch vụ
GPRS

HSS

Home Subscriber Server

Máy chủ quản lý thuê bao

HLR

Home Location Register

Bộ ghi địa chỉ thường trú

IPv4

IP Version 4

Giao thức IP phiên bản 4

IPv6

IP Version 6

Giao thức IP phiên bản 6

ISDN

Integrated Services Digital
Mạng số dịch vụ tích hợp
Network

IMS

Internet Protocol Mutimedia Hệ thống hỗ trợ Multimedia giao
Subsystem
thức Internet

IM-SSF

IP Mutimedia Service
Switching Function

Chức năng chuyển mạch dịch vụ
Multimedia giao thức Internet

ITU

International
Telecommunication Union

Hiệp hội viễn thông quốc tế

MMD

Multi Media Domain

Miền đa phương tiện

MPLS

Multi Protocol Label Switch Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MG

Media Gateway

Cổng giao tiếp thiết bị

MGCP

Media Gateway Control
Protocol

Giao thức điều khiển MG

MPLS

MultiProtocol Label Switch Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MSC

Mobile Switching Center

Trung tâm chuyển mạch di động

NGN

Next Generation Network

Mạng thế hệ mới

PBX

Private Branch Exchange

Tổng đài chi nhánh

PDSN

Packet Data Serving Node

Điểm dịch vụ dữ liệu

PSTN

Public Switched Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch
Network
công cộng

PSD

Packet Switched Data

Dữ liệu chuyển mạch gói

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

RAN

Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến

SCM

Session Control Manager

Quản lý điều khiển phiên

SGSN

Serving GPRS Service Node Điểm dịch vụ GPRS


5

STP

Signal Transfer Point

Điểm truyền tín hiệu

SIGTRAN

SIGnalling TRANsport

Truyền tín hiệu

SIP

Session Initiation Protocol

Giao thức khởi tạo phiên

TCP

Transfer Control Protocol

Giao thức điều khiển truyền

TDM

Time Division Multiplex

Ghép kênh phân chia theo thời
gian

UMTS

Hệ thống viễn thơng di động tồn
Universal Mobile
cầu Cơng nghệ 3G
Telecommunications System

UTRAN

UMTS Terrestrial Radio
Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến dành
cho UMTS

VoIP

Voice over Internet Protocol

Giao thức truyền tiếng nói qua
mạng Internet

VOD

Video On Demand

Video theo yêu cầu

VLR

Visitor Location Register

Bộ ghi địa chỉ tạm trú


6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Cấu trúc tổng quan mạng GSM .........................................................................11
Hình 1.2: Các thành phần của mạng GSM........................................................................12
Hình 1.3: Cấu trúc tham chiếu cơ bản của 3GPP R99 (Nguồn: 3GPP)...........................15
Hình 1.4: Cấu trúc tổng quan mạng CDMA ......................................................................19
Hình 2.1: Cấu trúc phân lớp của mạng NGN - Mobile .....................................................27
Hình 2.2: Khái niệm Softswitch ..........................................................................................30
Hình 2.3: Cấu trúc phân lớp chức năng của Softswitch so với cấu trúc của tổng đài
chuyển mạch kênh truyền thống.........................................................................................31
Hình 2.4: Kiến trúc tham chiếu R00 (R4 và R5) (Nguồn: 3GPP)....................................35
Hình 2.5: Kiến trúc phân lớp chức năng của IMS ............................................................36
Hình 2.6: Cấu trúc tham chiếu cơ bản của 3GPP R99 (Nguồn: 3GPP)..........................41
Hình 2.7: Kiến trúc tích hợp theo R00 (R4/R5).................................................................43
Hình 2.8:. Kiến trúc mạng UMTS trong tương lai.............................................................44
Hình 2.9: Hệ thống CDMA2000 1X....................................................................................47
Hình 2.10: Cấu trúc mạng lõi CDMA2000 theo hướng NGN...........................................53
Hình 2.11: Tiến trình phát triển mạng lõi CDMA2000 theo hướng NGN .......................53
Hình 3.1: Mơ hình triển khai mạng NGN-Mobile .............................................................58
Hình 3.2: Mơ hình kết nối mạng NGN-Mobile với mạng GSM ........................................65
Hình 3.3: Mơ hình kết nối mạng NGN-Mobile với mạng PSTN.......................................66
Hình 3.4: Mơ hình kết nối mạng NGN-Mobile với mạng NGN-cố định ..........................67
Hình 3.5: Mơ hình mạng NGN-Mobile theo hướng WCDMA..........................................69

Hình 3.6: Mơ hình mạng NGN-Mobile theo hướng CDMA2000 .....................................71


7

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, mạng di động của Việt Nam phát triển rất nhanh
chóng cả về qui mơ và chất lượng dịch vụ. Nhiệm vụ hàng đầu của các nhà khai
thác mạng di động hiện nay là phải xây dựng hệ thống mạng di động theo hướng
tích hợp nhiều dịch vụ và phát triển phù hợp với tiến trình chuyển đổi trên thế giới.
Để đáp ứng nhu cầu của một nền kinh tế mở, việc đầu tiên là phải gắn vai trò
phương tiện giao tiếp với nhiệm vụ mở rộng giao thương kinh tế của các vùng miền.
Trong đó, ngành Bưu chính Viễn thơng có vai trị làm cầu nối các vùng miền kinh tế
với thế giới bên ngoài. Các mạng thế hệ tiếp theo NGN dự báo một sự chuyển đổi từ
mục tiêu “một mạng, một dịch vụ” sang cung cấp nhiều dịch vụ trên một mạng duy
nhất. Dựa trên giao thức Internet (IP), sự chuyển đổi NGN dựa trên việc mở rộng
các mạng băng rộng, thoại qua IP (VoIP) tăng, hội tụ di động cố định và tivi IP
(IPTV). Những mạng mới này đang được xây dựng nhờ sử dụng một số công nghệ,
bao gồm không dây và di động, sợi quang và cáp, hoặc nhờ việc nâng cấp thành các
đường dây đồng hiện nay. Trong khi đó, một số các nhà khai thác đang tập trung vào
việc nâng cấp các mạng lõi hoặc truyền tải thành NGN, một số nhà khai thác khách
đang đảm bảo các mạng truy nhập của họ có thể đến tận người sử dụng cuối.
Về xây dựng mạng lưới NGN cố định, năm 2004, VNPT đã hoàn tất triển
khai một mạng NGN phục vụ cho truyền dẫn liên tỉnh. Hiện tại đơn vị quản lý và
khai thác mạng lưới NGN này là công ty Viễn Thông Liên Tỉnh - VTN. Các dịch vụ
do mạng NGN mang lại hiện tại có thể thấy đó là: dịch vụ giải trí bình chọn 1900,
1800; các dịch vụ mạng riêng ảo nội hạt và liên tỉnh.
Theo kế hoạch, cuối năm 2008 VNPT sẽ hoàn thành triển khai toàn bộ mạng
lưới NGN cố định, bao gồm: hồn tất phần mạng lõi dựa trên cơng nghệ IP và mở
rộng phần truy nhập tới mạng nội hạt. Việc hoàn tất triển khai NGN sẽ giúp cho

VNPT giảm chi phí đầu tư mở rộng mạng lưới, giảm chi phí vận hành khai thác và
bảo dưỡng. Các dịch vụ trên nền NGN mà VNPT sẽ mang lại là băng rộng, chất
lượng cao như: điện thoại IP, truyền dữ liệu tốc độ cao, dịch vụ video theo yêu cầu,
truyền hình Internet ...


8

Hiện tại mạng di động GSM, CDMA tại Việt Nam còn nhiều bất cập khi mở
rộng dịch vụ và nâng cấp hệ thống trong tương lai. Xu thế chung của thế giới và của
Việt Nam sẽ cần phải định hướng phát triển mạng di động theo hướng NGN để đơn
giản hóa trong việc triển khai các dịch vụ và mở rộng hệ thống khi có nhu cầu.
Trước các yêu cầu đó, đề tài “Nghiên cứu mạng thơng tin di động thế hệ mới
NGN-Mobile và khả năng áp dụng tại Việt Nam” được lựa chọn để nghiên cứu vừa
có ý nghĩa về mặt lý luận, vừa có ý nghĩa về mặt thực tiễn cao.
Nội dung luận văn gồm có 3 chương:
Chương 1: Xu thế phát triển của mạng thông tin di động
Trình bày tổng quan về mạng thơng di động tại Việt Nam và xu thế phát triển
tất yếu sang mạng NGN-Mobile.
Chương 2: Mạng NGN-Mobile
Trình bày về nguyên tắc xây dựng cấu trúc mạng NGN-Mobile, các phần tử
của mạng NGN-Mobile. Xu hướng chuyển đổi từ mạng di động hiện tại sang mạng
NGN-Mobile.
Chương 3: Khả năng triển khai mạng NGN-Mobile tại Việt Nam
Trình bày về cấu trúc mạng NGN-Mobile tại Việt Nam, mơ hình kết nối giữa
mạng NGN-Mobile với các mạng khác và tiến trình triến khai mạng NGN-Mobile.
Tơi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới thầy Nguyễn Cảnh Tuấn, người đã trực
tiếp giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp tài liệu và phương pháp luận nghiên cứu khoa học
để tôi hồn thành bản luận văn này. Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô
giáo Khoa Điện tử - Viễn thông - Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội đã

dạy dỗ, giúp đỡ tôi trong suốt q trình học tập.
Do có những hạn chế về thời gian và tài liệu tham khảo, luận văn không thể
tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tác giả rất mong nhận được những ý kiến
chỉ bảo của thầy cô và các đóng góp của các bạn đồng nghiệp.


9

CHƯƠNG 1
XU THẾ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Hiện nay, mạng thông tin di động của Việt Nam phát triển rất nhanh chóng.
Trong vài năm qua, các nhà cung cấp dịch vụ di động và sản xuất thiết bị di động đã
đề cập khá nhiều tới khái niệm 3G. Mãi tới năm 2005, sau nhiều năm trì hỗn, các
dịch vụ 3G mới được triển khai tại Mỹ. Công nghệ di động 3G sẽ mang lại những
dịch vụ dữ liệu băng rộng không dây cho chiếc điện thoại di động. Với khả năng
truyền dữ liệu từ 144Kbps (nhanh gấp gần 3 lần so với kết nối dial-up 65K) tới
2,4Mbps, mạng 3G sẽ cho phép thực hiện các tác vụ như: truy cập Web, nghe nhạc,
xem video, video theo yêu cầu (VOD), tải và chơi game 3D, ...
1.1.

Mạng thông tin di động hiện tại
Hiện nay ở Việt Nam có 6 nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động. Trong đó,

Saigon Postel (S-Fone), EVN Telecom, Hà Nội Telecom sử dụng công nghệ
CDMA; Mobifone, Vinaphone và VietTel sử dụng công nghệ GSM.
Các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động bao gồm:
Nhà cung cấp

Tên

Tần số

Vietnam Telecom
Services (GPC)

Vinaphone(1996)

GSM 900MHz

Sử dụng thiết bị
Nokia
Siemens
Motorola

Vietnam Mobile
Telecom Services
(VMS)

MobiFone(1996)

GSM 900MHz

Vien thong quan doi

VietTel(2004)

GSM 900MHz

S-Fone(2003)

CDMA 800MHz

Kinnevik
Alcatel
Motorola
Ericsson

(VietTel)
Saigon Postel
Corporation (SPT)

SLD
Telecom
(Korea)
Nortel (Canada)


10

Hanoi
Telecommunications
company
(Hanoi-Telecom)

Hanoi Telecom
(2006)

CDMA 450MHz

Thong tin vien

thong Dien luc
(EVN-Telecom)

VP Telecom
(2006)

CDMA 450MHz

UT Starcom
Hutchison (Hong
Kong)
Lucent
Technologies
ZTE (China)

1.1.1. Mạng di động GSM
Hiện tại có ba mạng di động GSM (Global System for Mobile
communication) là: Vinaphone, Mobifone, Viettel.
• Mạng Vinaphone: Cơng ty Dịch vụ Viễn thơng GPC (G=GSM; P=Paging;
C=CardPhone) quản lý, sử dụng đầu số “091”, “094”.
• Mạng Mobifone: Công ty Thông tin di động (Vietnam Mobile Telecom
Services Company - VMS) quản lý, sử dụng đầu số “090”, “093”, “0122”.
• Mạng Viettel: Cơng ty Điện thoại di động Viettel quản lý, sử dụng đầu số
“097”, “098”, “0168”.
Hệ thống GSM là một hệ thống thông tin số của Châu Âu tương thích với hệ
thống báo hiệu số 7. Chúng sử dụng hệ thống TDMA với cấu trúc khe thời gian sao
cho tạo nên được sự linh hoạt trong truyền thoại, số liệu và thông tin điều khiển.
Hệ thống GSM sử dụng băng tần (890 - 915) MHz để truyền dẫn tín hiệu từ
máy di động đến BS và băng tần (935 - 960) MHz để truyền dẫn tín hiệu từ BS đến
máy di động.

Các tính năng ưu việt của mạng GSM bao gồm:
-

Chuyển vùng quốc tế: nhờ vào các tiêu chuẩn quốc tế, có thể thực hiện cuộc
gọi ở bất kỳ nước nào có mạng GSM

-

Tính bảo mật: Các cuộc gọi sử dụng kỹ thuật tương tự rất dễ bị nghe lén nếu
người nào đó có bộ thu cùng tần số với 2 người đang liên lạc. Với kỹ thuật
số, làm được việc này rất khó.


11

-

Chất lượng cuộc gọi tốt hơn: kỹ thuật số làm giảm nhiễu, tránh rớt cuộc gọi
khi người dùng chuyển từ ô này sang ô khác, có thể sửa lỗi và tái tạo thông
tin bị mất.

-

Hiệu suất cao: cho phép nhiều người sử dụng hơn hệ thống tương tự.
Các hệ thống mạng GSM được nối kết với mạng chuyển mạch liên tỉnh, quốc

tế và nội hạt để thực hiện các cuộc gọi giữa mạng di động và mạng điện thoại cố
định trong nước và quốc tế. Mạng lưới của mạng GSM được xây dựng trên cơ sở
các thiết bị tổng đài chuyển mạch MSC, các BSC và các BTS [1].

Hình 1.1: Cấu trúc tổng quan mạng GSM
Mạng GSM để cung cấp đầy đủ các dịch vụ cho khách hàng cho nên khá
phức tạp. Mạng GSM bao gồm các thành phần sau:
-

Trạm di động - MS.

-

Hệ thống trạm gốc - BSS.

-

Hệ thống mạng - NSS.

-

Phần mạng GPRS (GPRS core network) Phần này là một phần lắp thêm

để cung cấp dịch vụ truy cập internet.


12

-

Và một số phần khác phục vụ việc cung cấp các dịch vụ cho mạng GSM

như gọi, hay nhắn tin SMS…
-

Máy điện thoại - Mobile Equipment .

-

Thẻ SIM - Subscriber identity module

Cấu trúc của mạng GSM có thể được chia thành ba phần. Trạm di động
(Mobile Station) được người thuê bao mang theo. Hệ thống trạm gốc (Base Station
Subsystem) điều khiển kết nối vô tuyến với trạm di động. Hệ thống mạng (Network
Subsystem), với thành phần chính là Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động
(MSC), thực hiện việc chuyển mạch cuộc gọi giữa các thuê bao di động và giữa các
thuê bao di động với thuê bao của mạng cố định. MSC cũng thực hiện các chức năng
quản lý di động. Ở đây không vẽ trung tâm vận hành bảo dưỡng (OMC) với chức
năng đảm bảo vận hành và thiết lập mạng. Trạm di động và hệ thống trạm gốc giao
tiếp thơng qua giao diện Um, cịn được gọi là giao diện không gian hoặc kết nối vô
tuyến. Hệ thống trạm gốc giao tiếp với MSC qua giao diện A.

SIM: Subcriber Identify Module
ME: Mobile Equipment
VLR: Visitor Location Register

EIR: Equipment Indentify
AuC: Authentication Center
HLR: Home Location Register

Hình 1.2: Các thành phần của mạng GSM


13

Các thành phần của mạng GSM bao gồm:
Trạm di động:
Trạm di động (MS) bao gồm điện thoại di động và một thẻ thông minh xác
thực thuê bao (SIM). SIM cung cấp khả năng di động cá nhân, vì thế người sử dụng
có thể lắp SIM vào bất cứ máy điện thoại di động GSM nào truy nhập vào dịch vụ
đã đăng ký. Mỗi điện thoại di động được phân biệt bởi một số nhận dạng điện thoại
di động IMEI (International Mobile Equipment Identity). Card SIM chứa một số
nhận dạng thuê bao di động IMSI (International Subcriber Identity) để hệ thống
nhận dạng thuê bao, một mật mã để xác thực và các thơng tin khác. IMEI và IMSI
hồn tồn độc lập với nhau để đảm bảo tính di động cá nhân. Card SIM có thể chống
việc sử dụng trái phép bằng mật khẩu hoặc số nhận dạng cá nhân (PIN).
Hệ thống trạm gốc:
Hệ thống trạm gốc BSS gồm có hai thành phần là Trạm thu phát gốc (BTS)
và Trạm điều khiển gốc (BSC). Hai thành phần này giao tiếp với nhau qua giao diện
Abis, cho phép các thiết bị của các nhà cung cấp khác nhau có thể giao tiếp và hoạt
động cùng với nhau được.
Trạm thu phát gốc - BTS thiết lập kết nối vô tuyến với trạm di động.
Trạm điều khiển gốc - BSC quản lý tài nguyên vô tuyến cho một hoặc vài
trạm BTS. BSC thực hiện chức năng thiết lập kênh vô tuyến, phân bổ tần số, và
chuyển vùng. BSC là kết nối giữa trạm di động - MS và tổng đài chuyển mạch di
động MSC.
Hệ thống mạng:
Thành phần trung tâm của hệ thống mạng là tổng đài chuyển mạch di động
MSC. MSC hoạt động giống như một tổng đài chuyển mạch PSTN hoặc ISDN
thông thường, và cung cấp tất cả các chức năng cần thiết cho một thuê bao di động
như: đăng ký, xác thực, cập nhật vị trí, chuyển vùng, định tuyến cuộc gọi tới một
thuê bao roaming (chuyển vùng). MSC cung cấp kết nối đến mạng cố định (PSTN
hoặc ISDN). Báo hiệu giữa các thành phần chức năng trong hệ thống mạng sử dụng
Hệ thống báo hiệu số 7 (SS7).

14

Bộ ghi địa chỉ thường trú (HLR) và Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) cùng với
tổng đài chuyển mạch di động MSC cung cấp khả năng định tuyến cuộc gọi và
chuyển vùng cho GSM. HLR bao gồm tất cả các thông tin quản trị cho các thuê bao
đã được đăng ký của mạng GSM, cùng với vị trí hiện tại của thuê bao. Vị trí của
thuê bao thường dưới dạng địa chỉ báo hiệu của VLR tương ứng với trạm di động.
Chỉ có một HLR logic cho tồn bộ mạng GSM mặc dù nó có thể được triển khai
dưới dạng cơ sở dữ liệu phân bố.
Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) bao gồm các thông tin quản trị được lựa chọn từ
HLR, cần thiết cho điều khiển cuộc gọi và cung cấp dịch vụ thuê bao, cho các di
động hiện đang ở vị trí mà nó quản lý. Mặc dù các chức năng này có thể được triển
khai ở các thiết bị độc lập nhưng tất cả các nhà sản xuất tổng đài đều kết hợp VLR
vào MSC, vì thế việc điều khiển vùng địa lý của MSC tương ứng với của VLR nên
đơn giản được báo hiệu. MSC không chứa thông tin về trạm di động cụ thể, thơng
tin này được chứa ở bộ ghi địa chỉ.
Có hai bộ ghi khác được sử dụng cho mục đính xác thực và an ninh . Bộ ghi
nhận dạng thiết bị (EIR) là một cơ sở dữ liệu chứa một danh sách của tất cả các máy
điện di dộng hợp lệ trên mạng với mỗi máy điện thoại được phân biệt bởi số IMEI.
Một IMEI bị đánh dấu là không hợp lệ nếu nó được báo là bị mất cắp hoặc có kiểu
khơng tương thích. Trung tâm xác thực (AuC) là một cơ sở dữ liệu bảo vệ chứa bản
sao các khoá bảo mật của mỗi card SIM, được dùng để xác thực và mã hố trên kênh
vơ tuyến.
Các nhà khai thác mạng GSM hiện nay chủ yếu đang ở giai đoạn R99[11].
Mạng lõi 3GPP R99 là mơ hình mạng có kiến trúc phân tách theo loại hình
dịch vụ (chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh) của mạng lõi UMTS R99. Tiêu chí
của cấu trúc theo R99 bao gồm: tương thích ngược với GSM; hỗ trợ truy nhập các
dịch vụ dữ liệu tốc độ cao; và quản lý được QoS. Có hai loại mạng truy nhập vơ

tuyến có thể kết nối với mạng lõi (CN) của 3GPP: hệ thống BSS của GSM và RNS
của UTRAN. Các mạng truy nhập vô tuyến này kết nối với mạng CN thông qua các
giao diện chuẩn. Cụ thể, BSS của GSM kết nối với miền CS qua giao diện A và
miền PS qua giao diện Gb; UTRAN kết nối với miền CS qua giao diện Iu-cs và tới
miền PS qua giao diện Iu-ps. Miền CS (Circuit-Switched Domain) cung cấp các dịch


15

vụ chuyển mạch kênh dựa trên tổng đài MSC (bao gồm cả GSM), trong khi miền PS
(Packet-Switched Domain) cung cấp kết nối IP giữa Mobile và các mạng IP (bao
gồm cả GPRS).

Hình 1.3: Cấu trúc tham chiếu cơ bản của 3GPP R99 (Nguồn: 3GPP)
1.1.2. Mạng đa truy cập phân chia theo mã CDMA
Hiện tại có ba mạng di động CDMA (Code Division Multiple Access) là:
S-Fone, EVN Telecom, HT Mobile.
• Mạng S-Fone: Cơng ty Cổ phần Dịch vụ Bưu chính Viễn thơng Sài Gịn
(SAIGON POSTEL CORP. - tên viết tắt SPT) quản lý, sử dụng đầu số “095”.
• Mạng EVN Telecom: Công ty Thông tin Viễn thông Điện lực quản lý,
sử dụng đầu số “096”.
• Mạng HT Mobile: Cơng ty cổ phần viễn thông Hà Nội - HaNoi Telecom
quản lý, sử dụng đầu số ”092”.
Mạng đa truy cập phân chia theo mã CDMA là một chuẩn tế bào số dùng các
kỹ thuật phổ dải rộng để truyền tín hiệu, khác với kỹ thuật kênh băng hẹp dùng trong
các hệ thống tương tự thông thường. Mạng CDMA kết hợp cả âm thanh số và dữ
liệu số vào trong một mạng truyền thông vơ tuyến duy nhất và có thể cung cấp cho
khách hàng các dịch vụ âm thanh số, thư thoại, nhận diện số gọi đến và truyền hình
bằng văn bản.

16

Tháng 9/2006, sau khi S-Fone hoàn tất việc nâng cấp hệ thống mạng.
Nhờ khả năng truyền dữ liệu băng rộng vô tuyến với tốc độ lên đến 2,4 Mb/giây,
EV-DO đặc biệt thích hợp cho việc cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu có dung
lượng lớn mà điển hình là VOD/MOD (xem phim/nghe nhạc theo yêu cầu) và
Mobile Internet của S-Fone. Bước tiến này của S-Fone cũng đã góp phần rút ngắn
khoảng cách về trình độ viễn thơng của Việt Nam so với khu vực và thế giới. Tuy
nhiên đây mới chỉ là những ứng dụng ban đầu trên nền 3G.
Giữa tháng 1 năm 2007, công ty cổ phần Viễn Thông Hà Nội (Hanoi
Telecom) và Hutchison Telecommunications International Limited (Hutchison
Telecom) đã công bố khai trương mạng HT Mobile - mạng dịch vụ viễn thơng di
động tồn quốc mới nhất tại Việt Nam. HT Mobile cũng sử dụng công nghệ
CDMA2000 1X EV-DO, phủ sóng 100% tại các thành phố chính và trên 80% khu
vực đông dân cư của 64 tỉnh/thành (riêng EVDO hiện có tại những khu vực có mật
độ lưu thông mạng cao tại TP HCM, Hà Nội và Đà Nẵng). CDMA2000 1xEV-DO là
một bước tiến trực tiếp của tiêu chuẩn vô tuyến CDMA2000 3G. CDMA2000
1xEV-DO cho phép kết nối vô tuyến tốc độ cao ngang với băng rộng hữu tuyến.
EV-DO đang dẫn đầu việc hội tụ các phương tiện điện tử cá nhân và vô tuyến; cho
phép gửi và nhận email với file đính kèm lớn, chơi game tương tác theo thời gian
thực, nhận và gửi hình ảnh hay phim video có độ nét cao, tải nội dung nhạc/video
hoặc kết nối vào các mạng của văn phòng làm việc - tất cả đều qua điện thoại di
động.
Ngoài việc cung cấp dịch vụ thoại di động truyền thống, HT Mobile cịn triển
khai các dịch vụ dữ liệu đa truyền thơng tốc độ cao, kể cả việc cung cấp đường
truyền băng thông rộng, cho phép thực hiện các cuộc gọi video từ máy tính đến máy
tính (PC to PC) và tải các file đính kèm dung lượng lớn. Dịch vụ dữ liệu của HT
Mobile cho phép khách hàng doanh nghiệp duy trì kết nối khi đang di chuyển với
tốc độ dữ liệu lên đến 2,4 Mb/giây. Hàng loạt dịch vụ giá trị gia tăng khác cũng đã

được HT Mobile công bố bao gồm: WAP Portal, Happy Ring (thư viện nhạc với
trên 1.000 bài hát), dịch vụ truyền thông sáng tạo: MMS, Video Streaming...
Dựa trên công nghệ CDMA, HT Mobile đã giới thiệu các ý tưởng dịch vụ
khách hàng sáng tạo, bao gồm: Cung cấp dịch vụ đường dây nóng để tư vấn cho


17

khách hàng suốt 24 giờ; công ty đầu tiên trên thị trường cung cấp dịch vụ SMS Care
cho mọi dịch vụ.
Công ty Thông tin Viễn thông Điện lực (EVN Telecom) là doanh nghiệp thành
viên trực thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), hiện đang sở hữu hai hệ thống
đường trục chạy song song đồng thời trên đường dây tải điện 500kV Bắc - Nam
mạch 1 và mạch 2. Trong thời gian tới, EVNTelecom sẽ đưa hệ thống đường trục
Bắc - Nam thứ 3 vào hoạt động.
Liên tục từ năm 2003-2004, EVNTelecom đã xây dựng và đưa vào vận hành
cổng quốc tế đầu tiên đặt tại Ba La (TP Hà Đông - Hà Tây) và cổng quốc tế thứ hai
tại thị xã Móng Cái (Quảng Ninh) thơng qua hệ thống cáp quang trên đường dây
điện lực với dung lượng lớn hơn 10Gbps. Đầu năm 2005, EVNTelecom tiếp tục đưa
cổng quốc tế thứ ba sử dụng cáp quang trên đường dây điện lực tại tỉnh Lạng Sơn
vào hoạt động. Hiện nay, EVNTelecom đã có 03 cổng quốc tế hoạt động với độ an
toàn cao, đảm bảo được chất lượng và đáp ứng tối đa nhu cầu của khách hàng, tạo
thế chủ động cung cấp dịch vụ cho khách hàng và hạn chế tối đa mức thiệt hại khi có
sự cố.
Hệ thống mạng viễn thông của EVNTelecom sử dụng công nghệ tiên tiến
CDMA 2000-1X, tần số 450Mhz, hỗ trợ EV-DO và tiến tới cung cấp các dịch vụ.
Một ưu điểm nữa của mạng thông tin này là chất lượng thoại tốt, vùng phủ sóng
rộng, tính bảo mật cao và dịch vụ phong phú. Ngồi những dịch vụ giá trị gia tăng
thơng thường như các mạng điện thoại khác (nhắn tin, chờ cuộc gọi, hịm thư
thoại…), mạng thơng tin này cịn cung cấp dịch vụ truy cập internet băng rộng với

tốc độ lên tới 2,457 Mbps.
Bên cạnh đó, EVNTelecom đã đưa ra thị trường mạng thế hệ mới (NGN). Đây
là mạng cho phép hỗ trợ mọi phương thức truyền thông tin như âm thanh, dữ liệu,
hình ảnh và bảo đảm cung cấp mọi dịch vụ, đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Ưu
điểm lớn nhất của mạng NGN là cho phép triển khai các dịch vụ một cách nhanh
chóng, đa dạng, truy xuất toàn cầu và đáp ứng được sự hội tụ giữa các nguồn thông
tin (thoại, truyền dữ liệu và internet…) với giá thành thấp.


18

Công nghệ EV-DO hoặc 1xEV-DO, hoặc DO, được viết tắt từ 1xEVolutionData Optimized (1x Phát triển - Tối ưu hóa Dữ liệu) (ban đầu được đặt tên là
Evolution-Data Only) là một tiêu chuẩn truyền dữ liệu băng rộng vô tuyến cho các
thiết bị không dây được nhiều nhà cung cấp dịch vụ CDMA của Nhật, Hàn Quốc,
Brazil, Israel, Mỹ, úc, Canada, New Zealand, Venezuela, và Mexico thực hiện. Công
nghệ này được tiêu chuẩn hóa bởi thỏa thuận 3GPP2 thành một phần của bộ các tiêu
chuẩn CDMA2000.
Thiết kế đầu tiên về công nghệ 1xEV-DO được Qualcomm phát triển vào
năm 1999 để đáp ứng các yêu cầu của IMT-2000 (bộ tiêu chuẩn tồn cầu về các giao
tiếp khơng dây thế hệ thứ 3 - 3G) về tốc độ tải xuống dữ liệu của các thiết bị di động
hơn 2Mbits/s. Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) để phê chuẩn 1xEV-DO và đặt
mã tiêu chuẩn là IS-856.
1xEV-DO có nghĩa là phát triển trực tiếp từ tiêu chuẩn giao tiếp vô tuyến 1x
(1xRTT hay CDMA2000 1x), và các kênh vô tuyến chỉ thực hiện truyền dữ liệu.
So sánh với mạng 1x (1xRTT hay CDMA2000 1x) vốn đang dùng hiện nay,
hoặc các mạng GPRS và EDGE của đối thủ GSM, 1xEV-DO thật sự nhanh hơn
nhiều, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu trong không gian lên đến 2,4576 Mb/s với
Phiên bản Rev. 0, và lên đến 3,1 Mb/s với phiên bản Rev.A. Để sử dụng được tốc độ
này thì máy đầu cuối phải được trang bị các chip 1xEV-DO tương ứng.
Khi triển khai với mạng di động thoại hiện có, 1xEV-DO yêu cầu một khoảng

băng thông 1,25MHz riêng. Phiên bản 1xEV-DO Rev. A, vốn được phát triển từ
phiên bản đầu tiên 1xEV-DO Rev.0, đã được triển khai thực tế tại Nhật Bản và Hàn
Quốc. Rev.A đưa ra cách thức thiết lập truyền dữ liệu gói tốc độ cao ở cả 2 chiều tải
lên và tải xuống. So sánh cụ thể như sau:
Kênh tải xuống (downlink, forward link):
-

Rev. 0: 2,4576 Mbit/s

-

Rev. A: 3,1 Mbit/s
Kênh tải lên (uplink, reverse link):

-

Rev. 0: 0,15 Mbit/s

-

Rev. A: 1,8 Mbit/s


19

Đồng thời kỹ thuật giao tiếp vô tuyến của Rev. A cũng được nâng cao nhằm
giảm độ trễ và nâng cao tốc độ. Nhờ vào đó có thể hỗ trợ được các dịch vụ VoIP và
điện thoại có hình (Video Telephony) trên cùng một kênh sóng mang trên nền cơng
nghệ dữ liệu gói Internet truyền thống.

SMSC

HLR

BSC
BTS
MS

MSC/VLR

BTS

Radio Access Network

PSTN
/PLMN

BTS
MS

BSC

BTS

Hình 1.4: Cấu trúc tổng quan mạng CDMA
Các thành phần của mạng CDMA bao gồm:
Trạm di động (MS - Mobile Station):
Trạm di động MS là máy thu phát của thuê bao hay thiết bị di động mạng
CDMA.
Trạm di động tương tác với Access Network (mạng truy nhập) để sử dụng các

tài nguyên vô tuyến để trao đổi các gói tin. Nhờ vào việc cấp nguồn điện, trạm di
động tự động đăng ký với HLR (Home Location Register) để:
Xác thực thiết bị di động đang trong môi trường của mạng đang truy nhập.
Cung cấp cho HLR vị trí hiện tại của thiết bị di động. Cung cấp cho MSC-S
(Serving Mobile Switching Centre) các thông tin về các dịch vụ thiết bị di động sử
dụng.
Sau khi đăng ký thành công với HLR, thiết bị di động sẵn sàng thực hiện các
cuộc gọi dữ liệu và thoại. Những cuộc gọi này có thể ở hai dạng CSD (circuit-


20

switched data - dữ liệu chuyển mạch kênh) hoặc PSD (packet-switched data - dữ liệu
chuyển mạch gói.
Việc chỉ định địa chỉ IP cho mỗi thiết bị di động có thể được cung cấp bởi
PDSN hoặc một máy phục vụ DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) qua
một HA (Home Agent).
RAN (Mạng truy nhập vô tuyến):
RAN (Radio Access Network) là điểm vào của thuê bao di động cho truyền
thông dữ liệu hay thoại bao gồm:
BTS (Base Station Transceiver Subsystem) có chức năng giao diện giữa
mạng và thiết bị di động. Các tài nguyên RF như sự ấn định tần số, phân chia khu
vực và điều khiển nguồn truyền được quản lý bởi BTS. Ngồi ra, BTS cịn quản lý
lưu lượng về từ vị trí ơ phủ sóng đến BSC (Base Station Controller) để giảm thiểu
bất cứ thời gian trễ nào giữa hai thành phần này. Thông thường một BTS kết nối đến
BSC thông qua đường T1 hoặc trực tiếp đi cáp trong thiết bị cùng vị trí. Các giao
thức được sử dụng bên trong phương tiện này giữ độc quyền dựa trên nền tảng
HDLC (High-level Data Link Control).
BSC (Base Station Controller) định tuyến các thông điệp thoại và dữ liệu
chuyển mạch kênh giữa các vị trí ơ phủ sóng và MSC. BSC có vai trị quản lý tính di

động là điều khiển và chi phối các máy di động từ một vị trí ơ phủ sóng tới một vị trí
ơ phủ sóng khác nếu thấy cần thiết[10].
1.1.3. Sự khác nhau giữa mạng GSM và mạng CDMA
Mạng GSM (Global System for Mobile communications) - Hệ thống thơng
tin di động tồn cầu và mạng CDMA - Đa truy cập phân kênh theo mã là những hệ
thống vô tuyến di động kỹ thuật số tiên tiến được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế
giới hiện nay
Với hệ thống kích hoạt thoại, hiệu suất tái sử dụng tần số trải phổ cao và điều
khiển năng lượng, CDMA có những ưu thế vượt trội so với GSM. Các nhà cung cấp
dịch vụ CDMA có thể quản lý số lượng thuê bao cao gấp 5 - 20 lần so với công nghệ
GSM. Về chất lượng các cuộc gọi ở các vùng chuyển giao, thuê bao CDMA có thể


21

kết nối với 2 hoặc 3 trạm thu phát cùng lúc, do đó cuộc điện đàm khơng bị ngắt
qng và giảm đáng kể tỷ lệ rớt sóng.
Một trong những lợi thế lớn nhất của CDMA là băng thơng. CDMA có thể
kết hợp nhiều dịch vụ gia tăng cho khách hàng (download, truyền tải dữ liệu, tin
nhắn đa phương tiện). Đó là những tiện ích với các khách hàng ở Việt Nam trong
thời gian tới. Những ưu thế mạnh nhất của CDMA có thể được thấy rõ trong hệ
thống điện thoại di động thế hệ 3 (3G), đây là tương lai gần và tất yếu của thị trường
viễn thông Việt Nam. Dù vậy thì GSM lại là hệ thống có cấu trúc mở nên hồn tồn
khơng phụ thuộc vào máy điện thoại, người sử dụng có thể mua thiết bị từ nhiều
hãng khác nhau. Trong khi đó với CDMA, điện thoại phải hồn tồn đồng bộ. Đồng
thời, xét về tính phổ cập, GSM vẫn là công nghệ chiếm đa số trên thế giới, điều này
ảnh hưởng rất lớn đến việc mở rộng và kết nối chuyển vùng (roaming). GSM rõ ràng
sẽ dễ roaming hơn CDMA.
GSM thực chất là phiên bản của công nghệ TDMA - sử dụng phương thức Đa
truy cập phân chia theo thời gian. GSM số hóa và nén dữ liệu, sau đó chuyển lên

kênh truyền dẫn bằng 2 luồng dữ liệu người dùng khác nhau, mỗi luồng chiếm trên
một khe thời gian riêng. Băng thông lúc đầu chia ta thành những kênh sóng 200 kHz
và sau đó phân kênh dựa trên khe thời gian. Người dùng kênh sóng sẽ thay phiên
nhau tuần tự, do vậy chỉ có một người sử dụng trên một kênh và chỉ có thể sử dụng
được theo những giai đoạn rất ngắn.
CDMA, khác với GSM, sau q trình số hóa, dữ liệu được trải trên toàn bộ
dải phổ rộng. Nhờ vậy, nhiều cuộc gọi có thể tiến hành đồng thời trên cùng một
kênh. Mỗi bit thoại được ấn định một tần số mã đặc trưng và tín hiệu này được
truyền dẫn trên một dải băng thơng rộng (1.25 MHz). Tín hiệu sẽ được chọn bằng
thiết bị thu nhận, thiết bị này đã được lập trình để nhận dạng mã đặc trưng đó.
Với tốc độ truyền dữ liệu cao hơn mạng GSM hiện tại, CDMA là công nghệ
đáp ứng nhanh và hiệu quả các dịch vụ thoại, thoại và dữ liệu, fax, Internet. CDMA
còn rất hữu dụng trong việc cung cấp dịch vụ điện thoại vơ tuyến cố định có chất
lượng ngang bằng với hệ thống hữu tuyến nhờ áp dụng kỹ thuật mã hóa thoại mới.


22

Ngồi ra, sử dụng cơng nghệ CDMA sẽ ít tốn pin, thời gian đàm thoại lâu
hơn. Trong thông tin di động, thuê bao di chưyển khắp nơi với nhiều tốc độ khác
nhau, vì thế tín hiệu do th bao phát ra có thể bị sụt giảm một cách ngẫu nhiên. Để
bù đắp sự sụt giảm này, trong khi hệ thống GSM phải điều chỉnh máy điện thoại
tăng tối đa mức công suất phát, công nghệ CDMA sử dụng các thuật tốn điều khiển
nhanh và chính xác, nhờ vậy máy điện thoại chỉ phát ở mức công suất vừa đủ để
đảm bảo chất lượng tín hiệu. Kết quả là làm tăng tuối thọ pin, thời gian chờ và đàm
thoại lâu hơn.
Hệ thống CDMA có bán kính phục vụ của một trạm phủ sóng lớn hơn các hệ
thống GSM, nghĩa là ít trạm gốc hơn, giảm bớt chi phí vận hành dẫn đến việc tiết
kiệm cho cả nhà khai thác và người sử dụng mà vẫn đảm bảo chất lượng cuộc gọi
đạt tới mức tối ưu.

Trong hơn một tỷ thuê bao điện thoại di động trên thế giới, khoảng 863,6
triệu thuê bao sử dụng công nghệ GSM, 120 triệu dùng CDMA và 290 triệu còn lại
dùng FDMA hoặc TDMA. Khi chúng ta tiến tới 3G, các hệ thống GSM và CDMA
sẽ tiếp tục phát triển trong khi TDMA và FDMA sẽ dần không được sử dụng. Con
đường GSM sẽ tiến tới là CDMA băng thông rộng (WCDMA), trong khi CDMA sẽ
là CDMA2000.
Hiện nay, cơ sở hạ tầng mạng công nghệ thông tin 2G, 2,5G đã được khai
thác tối đa cho các dịch vụ truyền thống. Tuy vậy, cơ sở hạ tầng mạng này cũng
không tồn tại được lâu do người dùng di động bắt đầu có những nhu cầu về các dịch
vụ dữ liệu cơ bản như các dịch vụ Internet và Intranet, các dịch vụ truyền thông đa
phương tiện multimedia, các dịch vụ gia tăng mới, các dịch vụ hội tụ di động - cố
định,…, nhất là dịch vụ truyền tiếng nói dưới dạng gói VoIP để bổ sung thêm vào
các dich vụ thoại đơn thuần trên các máy điện thoại. Các nhà khai thác cần phải có
sự đầu tư, các bước chuyển đổi cơ sở hạ tầng mạng để đáp ứng nhu cầu sử dụng của
khách hàng.