Nghiên cứu công nghệ WCDMA ứng dụng cho nâng cấp mạng GSM của Viettel lên 3G

bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học bách khoa hà nội

---------------------------------------






O QUANG ANH
luận văn thạc sĩ khoa học

ngành : X Lí THễNG TIN V TRUYN THễNG


NGHIấN CU CễNG NGH WCDMA NG DNG
CHO NNG CP MNG GSM CA
VIETTEL LấN 3G





X Lí THễNG TIN V
TRUYN THễNG
O QUANG ANH

2006 - 2008

Hà Nội
2008
Hà Nội 2008

BẢN CAM ĐOAN


Tôi là ðào Quang Anh, học viên cao học lớp XLTT&TT khóa 2006 - 2008.
Thầy giáo hướng dẫn là TS. Bạch Thành Lê.
Tôi xin cam ñoan toàn bộ nội dung ñược trình bày trong bản luận văn nay là
kết quả tìm hiểu và nghiên cứu của riêng tôi, trong quá trình nghiên cứu ñề tài
“
Nghiên cứu công nghệ CDMA ứng dụng cho nâng cấp mạng GSM của Viettel
lên 3G
”. Các kết quả và dữ liệu ñược nêu trong luận văn là hoàn toàn trung
thực và rõ ràng. Mọi thông tin trích dẫn ñều ñược tuân theo luật sở hữu trí tuệ,
liệt kê rõ ràng các tài liệu tham khảo. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với
những nội dung ñược viết trong luận văn này.



Hà nội, ngày 06 tháng 11 năm 2008.

HỌC VIÊN




ðÀO QUANG ANH

MỤC LỤC


TRANG 1 …………………………………………………………………………….. 1
LỜI CAM ðOAN ………………………………………………………………..…....2
MỤC LỤC …………………………………………………………………….……….3
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT...............................................................................4
MỞ ðẦU .........................................................................................................................6
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................................8
1.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của ñề tài.............................................................................8
1.2 Tình hình phát triển công nghệ 3G trên thế giới và tại Việt Nam..........................8
1.3 So sánh hệ thống WCDMA với các hệ thống 2G ...............................................19
1.4. So sánh, ñánh giá 2 công nghệ W-CDMA và CDMA - 2000.............................22
CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG WCDMA ..........................................................................25
2.1. Hệ thống thông tin trải phổ..................................................................................25
2.2. Giới thiệu chung hệ thống UMTS .......................................................................27
2.3. Mạng truy nhập UTRAN.....................................................................................29
2.4. Mạng lõi CN ........................................................................................................33
2.5. Thiết bị người sử dụng UE (user Equipment) .....................................................34
2.6. Mạng truyền dẫn..................................................................................................35
CHƯƠNG 3 CÁC ðIỀU KIỆN VỀ KỸ THUẬT, CÔNG NGHỆ CHO QUÁ
TRÌNH CHUYỂN ðỔI LÊN 3G ................................................................................37
3.1. Khả năng chuyển ñổi 2G lên 3G .........................................................................37

3.2. Cấu trúc hệ thống GSM ñang tồn tại...................................................................40
3.3. Giai ñoạn HSCSD................................................................................................44
3.4. Giai ñoạn GPRS ..................................................................................................46
3.5. Giai ñoạn EDGE..................................................................................................49
3.6. Giai ñoạn UMTS .................................................................................................52
CHƯƠNG 4 CÁC PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ VÀ GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN
MẠNG 3G CHO VIETTEL ........................................................................................54
4.1 Giới thiệu về công ty Viettel Telecom .................................................................54
4.2. ðánh giá về cơ sở hạ tầng mạng hiện có.............................................................54
4.3 Phân tích các phương án và lựa chọn giải pháp ...................................................63
4.4. Tính toán các thông số và xây dựng cấu trúc mạng ............................................73
4.5. Một số thiết bị mạng 3G của Siemens.................................................................90
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TRIỂN KHAI..........................................................100
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................102


4
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

3G Third Generation – Thế hệ thứ ba
3GPP Third Generation Partnership Project – Dự án ñối tác 3G
ATM Asynchronous Transfer Mode – Chế ñộ truyền không ñồng bộ
BSC Base Station Controller – Bộ ñiều khiển trạm gốc
BSS Base Station Subsystem – Phân hệ trạm gốc
BTS Base Transceiver Station – Trạm thu phát gốc
CDMA Code Division Multiple Access – ða truy nhập theo phân mã
EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution – Tốc ñộ dữ liệu cao
FDD Frequency Division Duplex – Song công phân tần
GGSN Gateway GPRS Support Node – Nút hỗ trợ cổng GPRS
GPRS General Packet Radio Service – Dịch vụ vô tuyến gói chung

GSM Global System for Mobile Communications – Hệ thống GSM
HLR Home Location Register – Bộ ñăng ký vị trí thường trú
HSCSD High Speed Circuit Switched Data – Dữ liệu chuyển mạch kênh
tốc ñộ cao
IP Internet Protocol – Giao thức Internet
ITU International Telecommunications Union – Liên minh viễn thông
quốc tế
IPv6 IP version 6 – IP phiên bản 6
IWF Internetworking Functions – Khối chức năng liên mạng
MAP Mobile Application Protocol – Giao thức ứng dụng di ñộng
MS Mobile Staion – Máy di ñộng
MSC Mobile Switching Center – Trung tâm chuyển mạch di ñộng

5
PLMN Public Land Mobile Network – Mạng di ñộng mặt ñất công cộng
PSTN Public Switched Telephone Network – Mạng ñiện thoại chuyển
mạch gói công cộng
RAN Radio Access Network – Mạng truy nhập vô tuyến
SGSN Serving GPRS Support Node – Nút hỗ trợ phục vụ GPRS
SMS Short Message Service – Dịch vụ nhắn tin ngắn
TCP Trasmission Control Protocol – Giao thức ñiều khiển truyền
TDD Time Division Duplex – Song công phân thời
TDMA Time Division Multiple Access – ða truy nhập phân chia theo
thời gian
UMTS Universal Mobile Telecommunications System – Hệ thống thông
tin di ñộng UMTS
UTRA Universal Terrestrial Radio Access – Truy nhập vô tuyến mặt ñất
của UMTS
VLR Visitor Location Register – Bộ ñăng ký vị trí tạm trú
VPN Virtual Private Network – Mạng riêng ảo

WAP Wireless Application Protocol – Giao thức ứng dụng vô tuyến
WCDMA Wideband Code Division Multiple Access – ða truy nhập phân
mã băng rộng




6
MỞ ðẦU

Nhu cầu trao ñổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện ñại. Sự ra
ñời của thông tin di ñộng là một bước ngoặt lịch sử trong ngành viễn thông cũng
như bước phát triển quan trọng của loài người. Qua quá trình phát triển và cho
ñến ngày nay ñó là mạng di ñộng 3G. Cùng với việc cho phép kết nối mọi nơi,
mọi lúc, là một trong những khả năng của mạng 3G. 3G mang tới nhiều tiện ích,
ứng dụng hơn là khả năng di ñộng cho Internet. Các dịch vụ mới sẽ xuất hiện
như nhắn tin ña phương tiện, các dịch vụ ñịnh vị, các dịch vụ thụng tin cá nhân,
vui chơi giải trí, các dịch vụ ngân hàng, thanh toán ñiện tử... sẽ phát triển mạnh.
ở Việt Nam, các hệ thống thông tin di ñộng thế hệ thứ ba cũng ñã và sẽ ñược
nhanh chóng triển khai.
ðể theo kịp xu thế chung của thế giới là tiến tới mạng thế hệ sau 3G và
cung cấp các dịch vụ mới, việc nghiên cứu ñể triển khai, chuyển ñổi sang mạng
3G tại Việt Nam là cần thiết. ðối với các nhà khai thác mạng di ñộng GSM thì
cái ñích 3G là các hệ thống thông tin di ñộng CDMA băng rộng (W-CDMA)
theo chuẩn IMT-2000. Xuất phát từ ñịnh hướng này, luận văn ñề cập ñến (
Nghiên
cứu công nghệ CDMA ứng dụng cho nâng cấp mạng GSM của Viettel lên 3G
) nghiên
cứu tổng quan về công nghệ W-CDMA và hệ thống thông tin di ñộng W-CDMA
nói chung, phân tích các quá trình phát triển lên 3G từ ñó ứng dụng lựa chọn,

tính toán dụng lượng mạng trên cơ sở ñó xây dựng cấu trúc 3G, phù hợp với xu
hướng phát triển mạng thông tin di ñộng Viettel.
Luận văn ñược chia làm 4 chương:
Chương 1: Giới thiệu chung về tình hình phát triển di ñộng 3G tên thế giới
và tại Việt nam.

7
Chương 2: Hệ thống WCDMA: Giới thiệu tổng quan về công nghệ và hệ
thống WCDMA
Chương 3: Phân tích quá trình phát triển lên mạng 3G.
Chương 4: Ứng dụng mạng 3G cho phát triển mạng Viettel.
Mặc dù ñã hết sức cố gắng và ñã nhận ñược nhiều ý kiến ñóng góp quí báu
từ các thầy cô giáo, nhưng do thời gian có hạn, luận văn chưa thể ñi sâu vào
nhiều khía cạnh kỹ thuật khác. Song những vấn ñề mà luận văn ñề cập tới là
những yếu tố quan trọng ñã và ñang ñưa vào sử dụng cũng như những ứng dụng
của nó trong phát triển mạng thông tin di ñộng 3G. Rất mong ñược sự ñóng góp
và giúp ñỡ hơn nữa của các thầy cô giáo và ñồng nghiệp ñể luận văn ñược kết
quả tốt hơn.
Sau cùng em xin chân thành cám ơn thầy giáo TS Bạch Thành Lê, người
trực tiếp hướng dẫn và giúp ñỡ em hoàn thành luận văn này. Em xin cám ơn các
thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thông tin ñã giúp ñỡ em trong suốt quá trình
học tập cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn này.
Tác giả



ðào Quang Anh

8
CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của ñề tài
1.1.1 Mục tiêu của ñề tài
Nghiên cứu công nghệ WCDMA và quá trình nâng cấp mạng GSM(2G)
lên WCDMA(3G) ñể ứng dụng cho phát triển mạng thông tin di ñộng Viettel.
1.1.2 Nhiệm vụ của ñề tài
ðánh giá tình hình phát triển công nghệ mạng 3G trên thế giới cũng như
tại Việt Nam và nêu lên sự cần thiết phát triển 3G tại Việt Nam.
Tổng quan công nghệ WCDMA và mạng UMTS phân tích các quá trình
phát triển ñể nâng cấp mạng GSM (2G) lên mạng WCDMA (3G).
ðưa ra các phương án có thể thực hiện phát triển mạng GSM lên 3G cho
Viettel, lựa chọn và ñề xuất phương án tối ưu, ñể ñảm bảo khi phát triển mạng là
tốt nhất cả về mặt kỹ thuật và về mặt kinh tế cho việc ñầu tư là có hiệu quả nhất.
Tính toán sơ bộ các thông số kỹ thuật mạng vô tuyến dựa trên khả năng tăng
trưởng thuê bao 3G. Trên cơ sở ñó lựa chọn giải pháp công nghệ và xây dựng
cấu trúc mạng cho cả phần truy nhập vô tuyến và phần mạng lõi.
1.2 Tình hình phát triển công nghệ 3G trên thế giới và tại Việt Nam
1.2.1 Lịch sử và xu hướng phát triển


9
Hình 1.1. Các bước phát triển ñến mạng thế hệ thứ 3
Lịch sử ra ñời và sự phát triển của dịch vụ di ñộng từ thế hệ ñầu tiên 1G tới thế
hệ 3G trải qua nhiều giai ñoạn khác nhau. Bảng 1.1 cho thấy tóm lược quá trình
tiến triển của công nghệ thông tin di ñộng.

Bảng 1.1 tóm lược quá trình tiến triển của công nghệ thông tin di ñộng
Quá trình bắt ñầu với các thiết kế ñầu tiên ñược biết ñến như là 1G trong
những năm 70 của thế kỷ trước. Các hệ thống ra ñời sớm nhất ñược thực hiện

dựa trên công nghệ tương tự và cấu trúc tế bào cơ bản của thông tin di ñộng.
Nhiều vấn ñề có tính nguyên tắc cơ bản ñã ñược giải quyết trong những hệ thống
này. Và có nhiều các hệ thống không tương thích ñã ñược ñưa ra cung cấp dịch
vụ trong những năm 80, như: AMPS, TACS, NMT,…
Các hệ thống thế hệ thứ 2 (2G) ñược xây dựng trong những năm 80 vẫn
ñược sử dụng chủ yếu cho thoại nhưng ñã ñược thực hiện trên cơ sở công nghệ
số, bao gồm các kỹ thuật xử lý tín hiệu số. Các hệ thống 2G này cung cấp các

10
dịch vụ thông tin dữ liệu chuyến mạch kênh ở tốc ñộ thấp. Tính cạnh tranh lại
một lần nữa dẫn tới việc thiết kế và thực hiện các hệ thống bị phân hoá thành các
chuẩn khác nhau không tương thích như: GSM (hệ thống di ñộng toàn cầu) chủ
yếu ở châu Âu, TDMA (ña truy nhập phân chia theo thời gian) IS-54/IS-136 ở
Mỹ, PDC (hệ thống di ñộng tế bào số cá nhân) ở Nhật và CDMA (ña truy nhập
phân chia theo mã) IS-95, một hệ thống khác tại Mỹ. Các hệ thống này hoạt
ñộng rộng khắp trên lãnh thổ quốc ra hoặc quốc tế và hiện nay chúng vẫn chiếm
vai trò là các hệ thống chủ ñạo, mặc dù tốc ñộ dữ liệu của các thuê bao trong hệ
thống bị giới hạn nhiều.
Bước chuyển tiếp giữa 2G và 3G là 2.5G. Thế hệ 2,5G ñược phát triển từ
2G với dịch vụ dữ liệu và các phương thức chuyển mạch gói, và nó cũng chú
trọng tới các dịch vụ 3G cho các mạng 2G. Về cơ bản nó là sự phát triển của
công nghệ 2G ñể tăng dung lượng trên các kênh tần số vô tuyến của 2G và bước
ñầu ñưa các dịch vụ dữ liệu dung lượng cao hơn vào, có thể nâng tới 384 Kbps.
Một khía cạnh rất quan trọng của 2.5G là các kênh dữ liệu ñược tối ưu hoá cho
dữ liệu gói truy nhập vào Internet từ các thiết bị di ñộng như ñiện thoại, PDA
hoặc máy tính xách tay. Trên cùng một mạng lưới với 2G, thế hệ 2.5G ñã ñưa
internet vào thế giới thông tin di ñộng cá nhân. ðây thực sự ñã là một khái niệm
mang tính cách mạng cho hệ thống viễn thông lai ghép hybrid.
Trong thập kỷ 90, các nhà nghiên cứu ñã ñịnh nghĩa ra hệ thống di ñộng
thế hệ kế tiếp, thế hệ thứ 3, ñã loại trừ ñược những sự không tương thích của các

hệ thống trước ñây và thực sự trở thành hệ thống toàn cầu. Hệ thống 3G có các
kênh thoại chất lượng cao cũng như các khả năng về dữ liệu băng rộng, có thể
ñạt tới 2Mbps.

11
Các hệ thống 3G hứa hẹn cung cấp những dịch vụ viễn thông tốc ñộ cao
hơn, bao gồm thoại, fax và internet ở bất cứ thời gian nào, bất cứ nơi ñâu với sự
chuyển vùng roaming toàn cầu không gián ñoạn. Chuẩn 3G toàn cầu của ITU ñã
mở ñường cho các ứng dụng và dịch vụ sáng tạo (ví dụ loại hình giải trí ña
phương tiện, các dịch vụ dựa trên vị trí,…). Mạng 3G ñầu tiên ñược thiết lập tại
Nhật bản năm 2001. Các mạng 2.5G, như là GPRS (dịch vụ vô tuyến gói chung)
ñã sẵn sàng ở Châu Âu. Công nghệ 3G hỗ trợ băng thông 144 Kbps với tốc ñộ di
chuyển lớn (trên xe hơi), 384 Kbps (trong một khu vực), và 2 Mb ps (ñối với
trường hợp trong
nhà). Hình 1.2 thể hiện các dịch vụ ñược tích hợp ở mang thế hệ thứ 3.

Hình 1.2. Các dịch vụ ñược tích hợp ở mạng thế hệ thứ 3
Các dịch vụ dữ liệu (data) của WCDMA
WCDMA cung cấp các dịch vụ dữ liệu tốt ñộ cao hơn và sử dụng hiệu quả phổ
băng tần hơn các công nghệ trước ñó như GSM, GPRS hoặc EDGE. Phiên bản
ñầu tiên của WCDMA là R99 và phiên bản mới nhất gần ñây là HSDPA
(Release 5), HSUPA (Release 6) cung cấp tốt ñộ dữ liệu tốc ñộ cao cho ñường
TV

Internet
Satellite

TV
VOD
Telecommunication

Broadcasting
Cable

TV
IP-TV
M
M
o
o
b
b
i
i
l
l
e
e


s
s
e
e
r
r
v
v
i
i
c

c
e
e


Interactive

TV
Financial Services
Entertainme
Game
Music

12
lên UL và ñường xuống riêng biệt DL. Phiên bản trong tương lai sẽ là HSPA
(Release 7) và LTE (Release 8), như trong hình 1.3



Hình 1.3 Các dịch vụ dữ liệu (data) của WCDMA
1.2.2 Tình hình phát triển 3G trên thế giới
Cho ñến tháng 1/2008, có 197 nhà khai thác kinh doanh thông tin di ñộng
thế hệ thứ ba (3G) hoạt ñộng trên thế giới ñã có 87 nước và vùng lãnh thổ, phục
vụ cho 180 triệu thuê bao. Sau ñây là sơ ñồ các nước sử dụng dịch vụ 3G.

13


Hình 1.4. Các nước triển khai dịch vụ 3G
Dịch vụ 3G ở Nhật Bản và Hàn Quốc phát triển rất cao. Nhờ có sự thúc

ñẩy của chính phủ và thái ñộ tích cực của các nhà khai thác, ứng dụng công nghệ
3G ở hai nước này từ năm 2001; việc kích thích thị trường thời gian ñầu khá tốt,
người dùng cũng tha thiết với dịch vụ mới. Các nước ðông Nam Á cũng phát
triển mạnh mẽ trong những năm gần ñây, ñặc biệt là Singapore và Thái Lan.
Mức ñộ phát triển chung thị trường thông tin di ñộng ở các nước Châu Âu
rất cao, mức phổ cập dịch vụ di ñộng lên ñến khoảng 90%, nhưng các nhà khai

14
thác truyền thống triển khai dịch vụ 3G tương ñối thận trọng, nước ñầu tiên triển
khai ở Châu Âu là Bỉ là vào 2002.
Sự phát triển dịch vụ 3G ở Châu Mỹ tương ñối chậm chạp so với các vùng
khác trên thế giới. ðến năm 2005 ở Mỹ mới bắt ñầu triển khai 3G.
Mức ñộ phát triển dịch vụ 3G của Nhật Bản và Hàn Quốc, hai nước Châu
Á, là chiếm hàng ñầu của thế giới; biểu hiện thị trường 3G ở Châu Âu nói chung
là bình bình, nhưng cũng có ñiểm sáng, chủ yếu là ở Italia và Anh; ở Châu Mỹ
thì sự phát triển ở Mỹ là tương ñối nổi bật; còn Châu Phi là thị trường sẽ ñược
khai phá trong tương lai.
Cùng với ra ñời dịch vụ 3G của các nhà khai thác, các nhà cung cấp thiết
bị ñầu cuối ñã nhanh chóng ñưa ra ña dạng chủng loại. Hiện nay máy ñầu cuối
WCDMA ñã có 26 nhãn hiệu, 186 loại sản phẩm; sản phẩm ñầu cuối EV-DO
cũng lên ñến 156 loại.
Trong các loại dịch vụ của 3G, ñóng góp lớn nhất vào thu nhập vẫn là dịch
vụ ñiện thoại, chiếm hơn 90% tổng thu nhập, nhưng ñóng góp vào thu nhập của
các dịch vụ phi thoại ñang tăng trưởng ñều. Dịch vụ 3G ñược ñánh giá cao nhất
trong tương lai bao gồm ña truyền thông, truyền hình thu qua máy cầm tay.v.v
Doanh thu từ các dịch vụ nội dung và video chiếm tỷ trọng lớn trong mạng
3G, và doanh thu trên một ñầu thuê bao ARPU cao hơn 2G 40%. Hình 1.5 thể
hiện kết cấu doanh thu các dịch vụ 3G.

15

3G Worldwide Revenues Composition 2008
Simple Voice, 28%
Mobile
Intranet/Extranet,
14%
Customised
infotainment, 36%
Consumer MMS,
6%
Rich Voice, 4%
Location-Based
Services, 2%
Businiess MMS,
7%
Mobile Internet
Access, 3%

Hình 1.5 Kết cấu doanh thu các dịch vụ 3G
Do hoàn cảnh thị trường ở các nước có khác nhau, sách lược phát triển 3G
mà các nhà khai thác lựa chọn cũng không hoàn toàn giống nhau. Ở Nhật Bản
các nhà khai thác, như DoCoMo, chủ yếu là thông qua sự tiến bộ của kỹ thuật và
sáng tạo mới về dịch vụ ñể ñi ñến thành công. Hiện nay mạng 3G ở Nhật ñã phủ
sóng ñến 99,7%. 94% thuê bao dùng 2G ñang quá ñộ sang 3G, tỷ lệ này là cao
nhất trên toàn thế giới. Các nhà khai thác và các nhà sản xuất máy cầm tay phối
hợp với nhau thiết kế chế tạo máy ñầu cuối. Giá cả của máy cầm tay 3G ñã
tương ñương với máy cầm tay 2G, cho nên các thuê bao dùng muốn ñổi máy
cầm tay. Các nhà khai thác ñưa ra các dịch vụ mới rất hấp dẫn trên mạng, ví dụ
như trích xuất âm nhạc, mua hàng qua máy cầm tay v.v…
Công ty 3G của Hutchison có trụ sở chính ñóng tại Hongkong cũng là một
trong số các nhà khai thác ñi ñầu về dịch vụ 3G trên toàn cầu; nắm 10 giấy phép

3G ở các thị trường úc, áo, ðan Mạch, Hongkong, Italia, Ai Len, Israel, Na Uy,
Anh, Thụy ðiển v.v ñến 175 triệu dân, chỉ chi cho giấy phép tổng cộng ñến 10,2

16
tỷ USD. ðầu tư xây dựng mạng lưới 3G của công ty ñã vượt 27 tỷ USD. Sách
lược phát triển 3G của Công ty 3G Hutchison là cước phí linh hoạt. Số thuê bao
dùng 3G của công ty này chưa ñến 6 triệu, năm nay sẽ ñột phá 10 triệu.
Sự phát triển dịch vụ 3G của ñại ña số các nhà khai thác Châu Âu là
tương ñối chậm chạp. Nguyên nhân chủ yếu, một là chi trả cho giấy phép quá
cao, làm cho các nhà khai thác thiếu lực ñể phát triển; hai là nhu cầu thị trường
ñối với 3G chưa nhiều, chỉ khoảng 6% thuê bao dùng di ñộng có nhu cầu 3G;
thông thường tỷ lệ này phải ñạt ñến 33%, nhà khai thác mới có thể thực hiện cân
bằng thu - chi.
1.2.3 Xu hướng phát triển 3G tại Việt Nam
Các ứng dụng truyền thông hữu ích như ñiện thoại truyền hình, ñịnh vị và
tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe
nhạc và xem video chất lượng cao... cùng nhiều ứng dụng dịch vụ viễn thông
tiên tiến khác có thể thực hiện ñược trên mạng di ñộng 3G. Nhưng ở Việt Nam
3G mới chỉ ñang “bước” chập chững.
Thế giới ñang có 2 hệ thống 3G ñược chuẩn hóa song song tồn tại, một
dựa trên công nghệ CDMA còn gọi là CDMA-2000, chuẩn còn lại do dự án 3rd
Generation Partnership Project (3GPP) thực hiện. 3GPP ñang xem xét tiêu chuẩn
UTRA - UMTS Terrestrial Radio Access TS. Tiêu chuẩn này có 2 sơ ñồ truy
nhập vô tuyến. Một trong số ñó ñược gọi là CDMA băng thông rộng (WCDMA).
Căn cứ vào những thông tin nói trên thì Việt Nam ñã gia nhập vào nhóm các
nước ñã triển khai dịch vụ ñiện thoại thế hệ thứ 3 (3G), ñó chính là dịch vụ ñiện
thoại di ñộng CDMA của nhà khai thác mạng S-Fone.
Tuy nhiên, công nghệ CDMA-2000 1X mà S-Fone triển khai cũng chỉ
ñược coi là giai ñoạn khởi ñầu của một hệ thống 3G hoàn chỉnh, vì CDMA-2000

17
có ñến ba phiên bản: CDMA-2000 1X, CDMA-2000 1xEV-DO và CDMA-2000
1xEV-DV. CDMA2000 1X dành cho thoại và dữ liệu, hoạt ñộng trên kênh
CDMA 1,25MHz chuẩn, cho phép truyền dữ liệu ñạt 307Kbps. CDMA2000
1xEV-DO là phiên bản cao hơn, tối ưu cho những dịch vụ dữ liệu dung lượng
lớn và tốc ñộ cao dựa trên công nghệ CDMA High Data Rate (tốc ñộ tối ña vượt
2Mbps).
CDMA2000 1xEV-DO ñạt tốc ñộ truyền dữ liệu vượt 10Mbps. Nghĩa là
ñể triển khai loạt các ứng dụng có dung lượng lớn, ñược coi là thế mạnh của 3G
ngày nay thì CDMA 2000 1X của S-Fone chưa ñủ tầm. Trong khi ñó, vấn ñề
hiện nhiều người quan tâm là bao giờ người sử dụng công nghệ GSM (chiếm
95% số người dùng ñiện thoại di ñộng tại Việt Nam) có thể sử dụng 3G.
Nhà sản xuất “chạy” trước, một lần nữa các nhà sản xuất lại ñi trước các
nhà khai thác dịch vụ ñiện thoại di ñộng, khi lần lượt Nokia, Sony Eircsson ñã
bán ra thị trường Việt Nam vài model ñiện thoại di ñộng hỗ trợ công nghệ 3G
như Nokia 6680, 6630; Sony Ericsson Z800i, K608i... Trong khi ñó loạt sản
phẩm 3G Nseries dù chưa ñược Nokia bán chính thức tại Việt Nam cũng ñang
thu hút ñược sự chú ý của người tiêu dùng, nhất là những người ưa thích công
nghệ.
Về cơ bản, ñây chỉ là sự chứng minh của các hãng cho thị trường thấy họ
ñã có những sản phẩm cao cấp và tích hợp các công nghệ ñón ñầu, chứ các nhà
sản xuất cũng thừa hiểu giá trị sử dụng công nghệ 3G tại Việt Nam chưa có vì
các nhà khai thác mạng chưa triển khai ứng dụng 3G. Tất nhiên, trên thế giới
không chỉ có Sony Ericsson hay Nokia mà còn có Samsung, Motorola, LG...
thậm chí là cả Huewei (Trung Quốc) cũng góp mặt vào nhóm các nhà sản xuất
ñiện thoại di ñộng 3G với sản phẩm U626.

18
Không chỉ có các hãng sản xuất ñiện thoại di ñộng mà ngay cả Qualcomm,
nhà phát triển và phát minh hàng ñầu của công nghệ CDMA cũng ñã có nhiều kế

hoạch khuếch trương 3G tại Việt Nam. Cuối tháng 7/2005, Qualcomm loan báo
sẽ mở Trung Tâm Nghiên Cứu Công Nghệ 3G ñầu tiên tại Việt Nam. Thời gian
ñầu, trung tâm sẽ tổ chức các khóa ñào tạo về phát triển 3G, giới thiệu công nghệ
CDMA, WCDMA và cách lập trình trên môi trường BREW (Binary Runtime
Environment of Wireless) của Qualcomm.
Các khóa học ñược thiết kế cho người ñã có kinh nghiệm lập trình bằng
ngôn ngữ C và C++ ñể thúc ñẩy việc ứng dụng rộng rãi công nghệ 3G tại Việt
Nam và các nước trong khu vực. ðây cũng là một phần của dự án thúc ñẩy sử
dụng 3G tại Châu á mà Qualcomm giới thiệu vào năm ngoái. Chưa hết, giữa
tháng 9 vừa qua, tại Hà Nội, Qualcomm ñã tổ chức thảo và ñào tạo về BREW,
giới thiệu giải pháp tổng thể về dữ liệu và ứng dụng trên thiết bị di ñộng của
Qualcomm. BREW cũng chính là một trong những ñộng lực thúc ñẩy sự phát
triển các ứng dụng và nội dung của hầu hết các hoạt ñộng 3G trên toàn thế giới.
Khởi ñầu là việc Viettel phối hợp cùng Ericsson thực hiện thành công việc
trình diễn các dịch vụ thông tin di ñộng 3G vào ñầu năm 2006. Nhiều ứng dụng
thông tin di ñộng 3G thú vị như ñiện thoại truyền hình, ñịnh vị toàn cầu và tìm
kiếm thông tin, truy cập Internet, video chất lượng cao... ñã ñược thực hiện trong
môi trường mạng di ñộng tốc ñộ cao.
Theo các chuyên gia trong ngành viễn thông, ñường tới 3G của GSM là
WCDMA. Nhưng trên con ñường ñó, các nhà khai thác dịch vụ ñiện thoại di
ñộng phải trải qua giai ñoạn 2,5 (2,5G). Thế hệ 2,5G bao gồm những gì? ðó là:
dữ liệu chuyển mạch gói tốc ñộ cao (HSCSD), dịch vụ vô tuyến gói chung

19
(GPRS - Viettel trin khai hn 3 nm nay), v Enhanced Data Rates for Global
Evolution (EDGE).
Nghe thỡ ủn gin nhng thc t, ủ trin khai 3G, mt trong nhng khú
khn ca cỏc nh khai thỏc mng GSM l vn ủ ng dng. Ngoi ra, h cng
ủang phi tỡm cõu tr li cho cõu hi: u t h tng cú ủỏp ng ủc nhu cu
ca ngi dựng hay khụng? Bi trin khai 3G trờn mng ủin thoi hin hnh s

theo hng nõng cp t nn tng c s ủó cú. Song song vi th nghim cũn
phi xõy dng d ỏn ủu t, phi cú thi gian ủ hon tt th tc d ỏn... Mt
yu t na l khỏch hng phi cú mỏy ủu cui thớch hp khi s dng cụng ngh
3G trong dch v thụng tin di ủng.
Bờn phớa CDMA, ngoi S-Fone nh ủó núi trờn, n s ln ca ngnh
ủin thoi di ủng l Hanoi Telecom cng ủó nhiu ln nhc ti vic h s s
dng ngay cụng ngh CDMA2000 1xEV-DO khi bt ủu chớnh thc thng mi
hoỏ cỏc dch v di ủng. Hn nhiờn ai cng bit CDMA2000 1xEV-DO ủang gt
hỏi nhiu thnh cụng trong vic trin khai cỏc dch v liờn quan ủn d liu ti
cỏc nc ủang s dng cụng ngh ny m Hn Quc l mt vớ d ủin hỡnh.
Dự cỏi ủớch 3G cú th cũn cỏch xa nhng hin c nh sn xut ln nh khai
thỏc dch v ủu ủó cú nhng bc ủi thớch hp ủ tin ti 3G, vn ủ cũn li l
bao gi? Mt trong nhng yu t quyt ủnh ủiu ny l nhu cu v s lng
ngi dựng.
1.3 So sỏnh h thng WCDMA vi cỏc h thng 2G
1.3.1. So sỏnh WCDMA v GSM
Bng 1.2. So sỏnh hai h thng GSM v WCDMA
GSM WCDMA
Dải tần 900 MHz và 1800 MHz. Dải tần xấp xỉ 2 GHz.

20
Độ rộng băng tần kênh 200 KHz. Độ rộng băng tần kênh 5 MHz.
GSM - 13,4 kbps + 8 kbps đến 384 kbps đối với trạm
di động.
+ Lên tới 2 Mbps với trạm cố định.
Phơng pháp đa truy cập TDMA. Phơng pháp đa truy cập CDMA.
Qui hoạch vô tuyến có tính chất tĩnh với
việc tăng lu lợng.
Qui hoạch vô tuyến có tính chất
động.

Dung lợng: dung lợng tĩnh đợc cho bởi
một cấu hình phần cứng nào đó.
Dung lợng tùy thuộc vào mức độ
nhiễu, do vậy rất nhạy cảm với cấu
hình mạng.
Điều khiển công suất: các thuật toán điều
khiển công suất đơn giản.
Điều khiển công suất là vấn đề thiết
yếu trong mạng.
Chuyển giao: Chỉ có chuyển giao cứng. Chuyển giao: có 3 loại chuyển giao:
chuyển giao cứng, mềm và mềm hơn.

1.3.2. So sỏnh WCDMA v IS-95
C WCDMA v IS-95 ủu s dng cụng ngh CDMA tri ph trc tip. Tc ủ
chip 3,84 Mcps, h thng WCDMA cho phộp tc ủ bit cao hn. Tc ủ chip
cao hn cng giỳp kh nng phõn tp ủa ủng nhiu hn so vi tc ủ chip
1,2288 Mcps, ủc bit nhng cell nh ủụ th.
Bng 1.3: So sỏnh hai h thng WCDMA v IS - 95
Các thông số WCDMA IS-95
Độ rộng băng tần 5 MHz 1,25 MHz
Tốc độ chip 3,84 Mcps 1,2288 Mcps
Tần số điều khiển công
suất
1500 Hz, cả đờng lên lẫn
đờng xuống
Đờng lên: 800 Hz,
đờng xuống: điều khiển

21
công suất thấp

Chuyển giao giữa các tần
số
Có Có thể, nhng cha xác
định rõ phơng pháp đo
Các thuật toán quản lý
nguồn tài nguyên vô tuyến
hiệu quả
Có, giúp cải thiện đợc
chất lợng dịch vụ theo
yêu cầu
Không cần thiết chỉ đối
với các mạng thoại
Số liệu gói Lịch trình gói dựa theo tải Số liệu gói đợc truyền
nh đối với các cuộc gọi
ngắn sử dụng chuyển
mạch kênh
Phân tập truyền phát
đờng xuống
Hỗ trợ để cải thiện dung
lợng đờng xuống
Tiêu chuẩn không hỗ trợ
WCDMA cú kh nng ủiu khin cụng sut vũng khộp kớn nhanh c
ủng lờn v ủng xung, trong khi IS-95 s dng ủiu khin cụng sut nhanh
ch ủng lờn. iu khin cụng sut nhanh ủng xung giỳp ci thin cht
lng ủng truyn v tng cng dung lng ủng xung. iu ny ủũi hi
cỏc mỏy ủu cui phi cú cỏc tớnh nng mi nh ủiu khin cụng sut vũng
ngoi... m cỏc mỏy ủu cui ca IS-95 khụng cn.
H thng IS-95 nhm mc ủớch chớnh ủ ng dng macro cell. Cỏc trm
gc macro cell ủc ủt trờn mỏi nh, ủú cú th d dng nhn ủc tớn hiu
GPS. Trm gc IS-95 cn phi ủc ủng b v quỏ trỡnh ủng b thc hin nh

h thng GPS. S cn thit cú tớn hiu GPS lm kh nng trin khai cell trong
nh v micro cell khú khn hn, bi vỡ vic nhn tớn hiu GPS m khụng cú kt
ni trong tm nhỡn thng ủn cỏc v tinh GPS l khú khn. Vỡ vy, ngi ta thit
k h thng WCDMA vi cỏc trm gc khụng ủng b, ti ủú khụng cn tớn hiu

22
ủng b t GPS. Cỏc trm gc khụng ủng b khin cho vic chuyn giao ca h
thng WCDMA hi khỏc so vi IS-95.
Chuyn giao gia cỏc tn s ủc xem l quan trng ủi vi h thng
WCDMA ủ ti ủa húa vic s dng mt s súng mang mi trm gc. h
thng IS-95, phng phỏp ủo lng gia cỏc tn s cha ủc xỏc ủnh rừ, khin
cho vic chuyn giao gia cỏc tn s tr nờn khú khn hn.
1.4. So sỏnh, ủỏnh giỏ 2 cụng ngh W-CDMA v CDMA - 2000
1.4.1. im ging nhau
- u da trờn cụng ngh tri ph trc tip.
- u ủỏp ng ủy ủ cỏc yờu cu ca IMT-2000.
+ Duy trỡ h tr cỏc dch v truyn thng.
+ H tr cỏc dch v ủa phng tin tc ủ cao, d liu gúi v truy nhp IP.
1.4.2. Nhng khỏc bit chớnh
Cỏc khỏc bit chớnh v k thut gia hai cụng ngh WCDMA v 2000 ủc cho
trong bng sau:
Bng 1.4 So sỏnh s khỏc nhau gia WCDMA v CDMA2000
Các thông số WCDMA 2000
Phơng thức truy
nhập và ghép kênh
Không có chế độ đa sóng
mang
Có chế độ đa sóng mang
Băng thông 5 MHz, 10MHz Nx1,25 MHz (N=1,3,6,9,12)
Tốc độ chip 3,84 Mcps Nx1,2288 Mcps

(N=1,3,6,9,12)
Điều chế QPSK (cho cả hai hớng) QPSK (BTS-MS), BPSK
(MS-BTS)
Cấu trúc khung tín 10 ms đối với lớp vật lý 5 ms đối với báo hiệu

23
hiệu 10, 20, 40, 80 ms đối với
lớp truyền dẫn
20, 40, 80 đối với lớp vật lý
M hóa kênh Dùng m có hệ số trải
phổ biến thiên trực giao
(OVSF), từ 4 - 256 bit
dùng m Walsh, từ 4 - 128
bit
M nhận dạng đối với
sector
Dùng 512 m ngẫu nhiên
hóa, mỗi m nhận dạng
một sector riêng biệt
dùng chung một m PN
ngắn, nhng sử dụng 512 giá
trị PN offset khác nhau để
nhận dạng các sector khác
nhau
M nhận dạng MS Dùng m ngẫu nhiên hóa,
gắn bởi sector để nhận
dạng MS
dùng chung một m PN dài,
nhng tạo ra các giá trị PN
offset khác nhau theo số seri

thiết bị của MS để nhận
dạng các MS khác nhau

V ủng b, W-CDMA dựng d b ch ủ FDD, cũn ch ủ TDD cỏc
trm gc ủc phõn cp ủng b, nu khụng cn roaming ton cu thỡ khụng cn
ủng b t h thng ủnh v ton cu GPS (Global Positioning System). iu ny
phn no to cho h thng cú tớnh ủc lp hn. Trong khi cdma-2000 bt buc
cn GPS ủ ủng b.
V tớnh tng thớch ngc vi mng lừi 2G, W-CDMA ủc xõy dng trờn
c s bỏo hiu mng lừi GSM-MAP cũn cdma-2000 trờn c s IS-41 (mng lừi
ca IS-95 CDMA). Nh vy, nhiu kh nng UTRA ủc chn bi cỏc nh khai
thỏc GSM, trong khi nh khai thỏc CDMA IS-95 chn CDMA- 2000.

24
1.4.3. ðặc ñiểm băng tần
W-CDMA có phổ trong phần băng tần của IMT-2000. Tuy nhiên ở Châu Âu
và Nhật ñã có hệ thống DECT và PHS chiếm một phần nhỏ phổ tần. Phần phổ
tần còn lại ñươợc sử dụng cho W-CDMA với băng thông chuẩn là 5MHz.
cdma- 2000 ở Mỹ tần số cho 3G theo WRC-92 ñã ñược phân chia hết cho
dịch vụ PCS. Do ñó cdma-2000 ñươợc thiết kế ñể có thể hoạt ñộng chung với IS-
95 CDMA dùng băng thông cơ sở 1,25MHz. ðể cung cấp dịch vụ tốc ñộ cao,
cdma2000 ghép 3 kênh 1,25MHz (CDMA ña sóng mang) hoặc cũng có thể trải
phổ trực tiếp trên băng thông 3,75MHz (1,25MHz x 3).
1.4.4. Những phát triển tiếp
Tốc ñộ chip của UTRA ban ñầu là 4,096Mcps ñã ñược thống nhất giảm
xuống 3,84Mcps gần với tốc ñộ chip của cdma- 2000 là 3,6864Mcps cho phép
dễ dàng chế tạo máy ñầu cuối có 2 chế ñộ hơn.
Người ta còn tiếp tục chuẩn hoá ñể W-CDMA và cdma-2000 ở pha tiếp theo
có thể tương thích ngược với cả hai loại mạng lõi GSM-MAP và IS-41. Như vậy
việc chọn UTRA hay cdma-2000 phụ thuộc chính vào mục tiêu roaming toàn cầu

với thị trường lớn hơn và giải pháp làm cấu trúc ñầu cuối cũng như mạng lõi ñơn
giản hơn.
Tóm lại, có thể nói rằng không thể khẳng ñịnh công nghệ nào ưu việt hơn.
Bởi thế, tuỳ thuộc vào hạ tầng sẵn có mà việc dùng cdma-2000 hay W-CDMA sẽ
thuận lợi hơn cho việc phát triển. Mặc dù các tổ chức chuẩn hoá vẫn tiếp tục cố
gắng ñạt ñược khả năng ñấu nối linh hoạt giữa các mạng lõi khác nhau, W-
CDMA vẫn thuận lợi hơn ñối với các nhà khai thác GSM hiện có với giao thức
mạng lõi GSM-MAP. Ngược lại, CDMA- 2000 thuận tiện cho việc nâng cấp từ
hệ thống cdmaOne (CDMA IS-95) hiện có với giao thức mạng lõi ANSI-41.

25
CHƯƠNG 2
HỆ THỐNG WCDMA

2.1. Hệ thống thông tin trải phổ
Nếu có một tín hiệu với ñộ rộng băng tần là W, thời gian tồn tại là T thì
không gian phổ của tín hiệu này xấp xỉ là 2WT. ðể trải rộng phổ của tín hiệu này
có 2 cách:
- Cách 1: Tăng giá trị W bằng trải phổ trong miền tần số (trải phổ dãy trực
tiếp và trải phổ nhảy tần ).
- Cách 2: Tăng giá trị T bằng trải phổ trong miền thời gian (trải phổ nhảy
thời gian).
Như vậy có ba kiểu hệ thống trải phổ cơ bản: trải phổ dãy trực tiếp DSSS (Direct
Sequence Spreading Spectrum), trải phổ nhảy tần FHSS (Frequency Hopping
Spreading Spectrum) và trải phổ nhảy thời gian THSS (Time Hopping Spreading
Spectrum). Ngoài ra cũng có thể tổng hợp các hệ thống trên thành hệ thống lai
ghép.
Hệ thống DSSS thực hiện trải phổ bằng cách nhân tín hiệu nguồn với một tín
hiệu giả ngẫu nhiên có tốc ñộ chip (RC = l/Tc, Tc là thời gian một chip) cao hơn
nhiều tốc ñộ bit (Rb = l/Tb, Tb là thời gian một bit) của luồng số cần phát.

T
b
= T
n
T
C
T
b
= T
n
t
Hình 2.1 Trải phổ dãy trực tiếp
(DSSS)
Biªn
®é