Đồ án tốt nghiệp - Quy hoạch mạng 3G WCDMA và ứng dụng

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................. 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ
HỆ THỨ 3 WCDMA................................................................................................... 3
1.1. Giới thiệu về hệ thống thông tin di động ............................................................3
1.1.1.Thế hệ thứ nhất 1G (First Generation) .........................................................3
1.1.2. Thế hệ thứ hai 2G (Second Generation) ......................................................4
1.1.3. Thế hệ thứ ba 3G (Third Generation) ..........................................................7
1.1.4. Công nghệ thứ tư 4G ( fourth Generation ) .................................................8
1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA .............................................8
1.2.1. Giới thiệu về công nghệ WCDMA.............................................................. 8
1.2.2. Đặc điểm của mạng WCDMA .....................................................................9
1.2.3. Kiến trúc mạng WCDMA ..........................................................................10
1.3. Kết luận chương ...............................................................................................14
CHƯƠNG II: CẤU TRÚC MẠNG WCDMA VÀ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ ........15
2.1. Cấu trúc mạng WCDMA ..................................................................................15
2.1.1. Cấu trúc tổng quan mạng WCDMA ..........................................................15
2.1.2. Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN ..............................................16
2.1.3. Thiết bị người sử dụng UE ( Uer Equipment ) ...........................................19
2.1.4. Các giao diện mở cơ bản trong mạng WCDMA ........................................19
2.1.5. Mạng ngoài ................................................................................................20
2.1.6. Cấu trúc phân lớp của mạng WCDMA ......................................................21
2.2. Kỹ thuật Trải phổ trong WCDMA ....................................................................23
2.2.1.Giới thiệu ....................................................................................................23
2.2.2. Nguyên lý trải phổ DSSS ...........................................................................24
2.2.3. Mã trải phổ................................................................................................ 25
2.3. Kết luận chương............................................................................................... 27
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH MẠNG 3G WCDMA ................28
3.1. Nguyên lý chung ..............................................................................................28
3.2. Dự báo lưu lượng ..............................................................................................29
3.2.1. Dự báo số thuê bao ....................................................................................29

3.2.2. Dự báo lưu lượng thoại ..............................................................................29
3.2.3. Dự báo lưu lượng số liệu ...........................................................................30
3.2.4. Dự phòng cho tương lai .............................................................................30
3.3. Quy hoạch vùng phủ vơ tuyến ..............................................................................31
3.3.1. Mục đích và nhiệm vụ ...................................................................................31
3.3.2. Các mơ hình truyền sóng ...............................................................................32
3.3.3. Quỹ đường truyền.......................................................................................... 36
i


3.4. Quy hoạch dung lượng vô tuyến........................................................................... 49
3.4.1. Tải ô đường lên ..............................................................................................50
3.4.2. Tải ô đường xuống .........................................................................................52
3.4.3. Dung lượng mềm và chia sẻ tải .....................................................................54
3.5. Quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến ....................................................................56
3.5.1. Định cỡ giao diện Iub ....................................................................................57
3.5.2. Định cỡ giao diện Iur .....................................................................................59
3.5.3. Định cỡ BSC ..................................................................................................59
3.5.4. Định cỡ RNC .................................................................................................60
3.6. Quy hoạch mạng truyền dẫn UTRAN ..................................................................62
3.6.1. Định cỡ MSC, SGSN và GGSN ....................................................................63
3.6.2. Định cỡ các giao diện trong mạng lõi CN ......................................................64
3.6.3. Quy hoạch truyền dẫn trong mạng lõi CN .....................................................64
3.7. Nhiễu nhiều nhà khai thác.................................................................................... 65
3.7.1. Mở đầu ..........................................................................................................65
3.7.2. Giải pháp chống nhiễu kênh lân cận ..............................................................66
3.8. Tối ưu hóa mạng................................................................................................... 67
3.9. Kết luận chương ...................................................................................................68
CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG QUY HOẠCH MẠNG 3G CỦA VINAPHONE
TẠI VIỄN THÔNG HÀ NỘI ....................................................................................70

4.1. Tổng quan về vùng cần quy hoạch .......................................................................70
4.2. Giới thiệu chung về mạng 3G của Vinaphone...................................................... 70
4.2.1. Phân hệ vô tuyến ...........................................................................................71
4.2.2. Phân hệ chuyển mạch ....................................................................................72
4.3. Giải pháp phát triển mạng WCDMA của Vinaphone ............................................73
4.4. Quy hoạch mạng 3G của Vinaphone tại Hà Nội................................................... 76
4.4.1. Dự báo lưu lượng ...........................................................................................76
4.4.2. Tính tốn số ô ................................................................................................78
4.4.3. Quy hoạch mạng truyền dẫn vô tuyến ...........................................................84
4.5. Chương trình mơ phỏng và tính tốn ....................................................................87
4.5.1. Lưu đồ tính tốn ........................................................................................87
4.5.2. Giao diện chương trình ..............................................................................88
4.6. Kết luận chương ...................................................................................................89
KẾT LUẬN ................................................................................................................90
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................91
LỜI CAM ĐOAN

ii


DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT
1G
2G
3G
3GPP
A.
AuC
ATM
AICH
AP-AICH

AMPS
B.
BTS
BSS
BMC
BSC
BHCA
BER
C.
CDMA
CN
CS
D.
DL
DSSS
DPDCH
DPCCH
E.
EDGE
EIR

First Generation
Second Generation
Third Generation
3rd Generation Global
Partnership Project

Thế hệ thứ nhất
Thế hệ thứ 2
Thế hệ thứ 3

Dự án hội nhập toàn cầu thế hệ 3

Authentication Center
Asynchronous Transfer Mode
Acquisition Indication Channel
Access Preamble Acquisition
Indicator Channel
Advanced Mobile Phone System

Trung tâm nhận thực
Truyền mã đồng bộ
Kênh chỉ thị bắt
Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập
Hệ thống tiến điện thoại di dộng tiến
bộ

Base Tranceiver Station
Base Station Subsystem
Broadcast/Multicast Control
Base Station Controller
Busy Hour Call Attempts
Bit Error Rate

Trạm thu phát gốc
Hệ thống phụ trạm gốc
điều khiển quảng bá/đa phương
bộ điều khiển trạm gốc
số lần tiến hành gọi giờ bận
Tỷ số lỗi bít

Code Division Multiple Access
Core Network
Circuit switching

Truy nhập phân chia theo mã
Mạng lõi
Chuyển mạch kênh

Downlink
Direct Sequence Spread Spectrum
Dedicated Physical Data Channel
Dedicated Physical Control
Channel

Đường xuống
Hệ thống trải phổ chuỗi trực tiếp
kênh số liệu vật lý riêng, kênh để
truyền lưu lượng của người sử dụng
kênh điều khiển vật lý riêng

Enhanced Data Rates for
Evolution
Equipment Identity Register

Các tốc độ dữ liệu tăng cường cho sự
tiến hoá
Bộ ghi nhận dạng thiết bị

F.
iii

FDD
FDMA
FBI
FM
G.
GGSN
GPRS
GSM
GMSC
H.
HLR
HSDPA
HE

Frequency Division Duplex
Frequency Division Multiple
Access
Feedback Information
Frequency Modulation

Phương thức song công phân chia
theo tần số
Đa truy nhập phân chia theo tần số
Thông tin phản hồi ngược
Điều chế tần số

Gateway GPRS Support Node
General Packet Radio Service

Global System for Mobile
Telecommunication
Gateway mobile switching
control

Nút hỗ trợ cổng GPRS
Dịch vụ vơ tuyến gói chung
Hệ thống viễn thơng di động tồn cầu

Home Location Registor
High Speed Downlink Packet
Access
Home environment

Bộ đăng ký thường trú
Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao
Môi trường nhà

I.
IMT-2000 International Mobile
Telecommunication 2000
IP
Internet Protocol
Iub
IP Multimedia Subsystem
Iur
IMS
K.
KPI
Key performace Indicator

L.
LTE
Long Term Evolution
LOS
Line of sight
M.
MSC
Mobile Service Switching Centre
MS
Mobile station
CDMA
Multiple Access
MAC
access control environment
MGW
Media Gateway

Cổng điều kiển chuyển mạch di động

Thông tin di động toàn cầu 2000
Giao thức Internet
Giao diện giữa RNC và nút B
Giao diện giữa 2 RNC
là phân hệ đa phương tiện IP

Bộ chỉ thị hiệu năng chính.
Sự tiến hóa lâu dài
Tầm nhìn thẳng
Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di
động

Trạm di động
Đa truy nhập theo mã. Đa dịch vụ đa
mã
điều khiển truy cập môi trường
Cổng phương tiện
iv


N.
NMT

Nordic Mobile Telephone

Điện thoại di động bắc âu

Operation Mainternance Center
Operational Expenses
Open Systems Interconnection
Orthogonal variable spreading
factor

Trung tâm điều hành quản lý khai thác
Chi phí hoạt động
Kết nối hệ thống mở
Nhân tố lan truyền biến trực giao

Packet swiching
Packet- Temporary Mobile
Subsscriber Identity
Pulse Code Modulation

Public Land Mobile Network

Chuyển mạch gói
nhận dạng thuê bao di động gói tạm
thờ
Điều chế mã xung
Mạng di động cơng cộng mặt đất

Quardrature Phase Phase Shift
Keying

Khoá dịch pha cầu phương

R.
RNC
RNS
RRC

Radio Network Controller
Radio Network subsystem
Radio Resoure Control protocol

RRM
RAN
RLC

Radio Resouse Management
Radio Access Network
Radio Link Control

Bộ điều khiển mạng vô tuyến
Phân hệ mạng vô tuyến
Giao thức điều khiển tài ngun vơ
tuyến
Thuật tốn quản lý tài nguyên vô
tuyến
Truy nhập mạng vô tuyến
điều khiển kết nối vô tuyến

O.
OMC
OPEX
OSI
OVSF
P.
PS
PSTN
PCM
PLMN
Q.
QPSK

S.
SGSN
SMS
SIM
SSDT
SHO
T.
TDD

TPC

Serving GPRS Support Node.
Short Messaging Service
Subscriber Identify Module
Selection Diversity Technique
Soft Handover

Nút hỗ trợ GPRS phục vụ
Dịch vụ nhắn tin ngắn
Mã nhận dạng thuê bao
Công nghệ lựa chọn đa dạng
Chuyển giao mềm

Time Division Duplex

Phương thức song công phân chia
theo thời gian
Điều khiển công suất phát

Transmission Power Control

v


TFCI
TFI
TDMA
U.
UE

UMTS
USIM
UTRAN

V.
VLR
W.
WCDMA

Transport Format Combination
Indicato
Transport Format Indicator
Time Division multiple access

Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải
Chỉ thị khuôn dạng truyền tải
Đa truy nhập phân chia theo thời gian

User Equipment
Universal Mobile
Telecommunication System
UMTS Subscriber Identify
Module
UMTS Terrestrial Radio Access
Network

Thiết bị người sử dụng
Hệ thống viễn thơng di động tồn cầu
Modul nhận dạng th bao UMTS
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất

UMTS

Visitor Location Registor

Bộ đăng ký tạm trú

Wideband Code Division
Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã băng
rộng

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1:

Lộ trình phát triển các thế hệ thơng tin di động..........................................3

Hình 1.2:

Khái niệm về hệ thống FDMA. (a) Phổ tần của hệ thống FDMA; (b) Mơ
hình khởi đầu và duy trì cuộc gọi với 5 người dùng; (c) Phân bố kênh.......5

Hình 1.3:

Khái niệm về hệ thống TDMA. (a) Phổ tần của hệ thống TDMA; (b)
Mơ hình khởi đầu và duy trì cuộc gọi với 5 người dùng; (c) Phân bố
kênh (khe), với giả thiết dùng TDMA 3 kênh.............................................6

Hình 1.4: Khái niệm về hệ thống CDMA. (a) phổ tần; (b) mơ hình khởi đầu và duy
trì cuộc gọi với 5 người dùng; (c) phân bố kênh.........................................7
Hình 1.5:

Các giải pháp nâng cấp hệ thống 2G lên 3G...............................................8

Hình 1.6:

Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS..............10

Hình 1.7:

Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3............................................................12

Hình 1.8:

Kiến trúc mạng phân bố của phát hành 3GPP R4.....................................12

Hình 1.9:

Kiến trúc mạng 3GPP R5 và R6................................................................13

Hình 2.1:

Cấu trúc tổng quan hệ thống UMTS..............................................................15

Hình 2.2:

Các thành phần của mạng WCDMA.............................................................16

Hình 2.3:

Cấu trúc của UTRAN...............................................................................16

Hình 2.4:

Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS)...................................20

Hình 2.5:

Cấu trúc phân lớp của mạng WCDMA.....................................................21

Hình 2.6:
Hình 2.7:
Hình 2.8:

Cấu trúc giao thức ở giao diện vơ tuyến. .................................................22
Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)................................................................25
Mạch thanh ghi dịch tạo chuỗi PN............................................................25

Hình 2.9:

Mạch thanh ghi dịch tạo chuỗi PN tốc độ cao...........................................27

Hình 3.1:

Các vệt phủ của ơ cho các dịch vụ khác nhau...........................................31

Hình 3.2:

Quỹ đường truyền vơ tuyến trong WCDMA.............................................36

Hình 3.3:

Độ lợi xử lý đối với các dịch vụ khác nhau...............................................38

Hình 3.4:

Sự phụ thuộc của dự trữ nhiễu với tải của ơ..............................................39

Hình 3.5:

Mối quan hệ giữa tổn hao đường lên cực đại và số lượng người sử dụng
.................................................................................................................. 51

Hình 3.6:

Mối quan hệ giữa tải đường lên, dự trữ nhiễu và số lượng người sử dụng
.................................................................................................................. 52
vii


Hình 3.7:

Mối quan hệ giữa tổn hao đường truyền cực đại và số lượng người sử dụng
.................................................................................................................. 53

Hình 3.8:

Chia sẻ nhiễu giữa các ơ trong WCDMA..................................................55

Hình 3.9:

Phương pháp định cỡ giao diện Iub..........................................................58

Hình 3.10: Nhiễu kênh lân cận đường lên từ MS ơ Macro đến BS ơ Micro...............66
Hình 4.1:

Hướng phát triển lên thế hệ 3 ở Việt Nam.................................................73

Hình 4.2:

Các giai đoạn triển khai GSM  GPRS...................................................74

Hình 4.3:

Giai đoạn GPRS  WCDMA UMTS R1999...........................................75

Hình 4.4:

Cấu hình chia sẻ truyền dẫn cho các giao diện Iub và Abis......................85

Hình 4.5:

Mẫu tái sử dụng PN với N =19.................................................................85

Hình 4.6:

Lưu đồ tính tốn........................................................................................87

Hình 4.7:

Giao diện chính của chương trình.............................................................88

Hình 4.8:

Giao diện tính tổng lưu lượng...................................................................88

Hinh 4.9:

Giao diện tính tốn quỹ đường truyền.......................................................89

viii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1.

Các hằng số A và B cho mơ hình Hata-Okumura......................................34

Bảng 3.2.

Các lớp cơng suất của UE.........................................................................38

Bảng 3.3a. Giá trị Eb/No yêu cầu trong môi trường đường truyền tĩnh......................39
Bảng 3.3b. Giá trị Eb/No yêu cầu trong điều kiện truyền dẫn đa đường.....................40
Bảng 3.4.

Các tham số tính tốn quỹ đường truyền...................................................43

Bảng 3.5.

Tính quỹ đường lên cho dịch vụ tiếng 12,2 kbps ngồi trời......................44

Bảng 3.6.

Thí dụ tính quỹ đường truyền cho số liệu tốc độ 128 kbps, trong nhà......45

Bảng 3.7.

Thí dụ tính quỹ đường xuống cho tiếng 12,2 kbps đi bộ ngoài trời..........46

Bảng 3.8.

Phụ thuộc dự trữ nhiễu yêu cầu vào tải ô..................................................50

Bảng 3.9.

Yêu cầu đối với hiệu năng kênh lân cận...................................................66

Bảng 4.1.

Phân hệ vô tuyến mạng VinaPhone của một số BSC ở Hà Nội.................72

Bảng 4.2.

Phân bố và dung lượng của các MSC.......................................................74

Bảng 4.3.

Các dịch vụ có thể cung cấp và yêu cầu về chất lượng.............................78

Bảng 4.4.

Phân bố hình thái mật độ dân cư (theo khảo sát)......................................78

Bảng 4.5.

Lưu lượng cho quy hoạch mạng WCDMA thành phố Hà Nội..................79

Bảng 4.6.

Tổng kết lưu lượng cho từng loại dịch vụ.................................................79

Bảng 4.7.

Các giả định cho MS.................................................................................81

Bảng 4.8.

Tính quỹ đường lên cho dịch vụ số liệu 144 kbps trong nhà.....................81

Bảng 4.9.

Tính quỹ đường lên cho dịch vụ số liệu 144 kbps ngoài trời....................82

Bảng 4.10. Tính quỹ đường lên cho dịch vụ số liệu 144 kbps trên xe.........................83
Bảng 4.11.

Kết quả tính tốn quỹ đường lên cho dịch vụ 144 kbps đối với từng môi trường.......83

Bảng 4.12. Sơ đồ tái sử dụng mã PN..........................................................................85
Bảng 4.13. Tổng kết số ô cho hệ thống.......................................................................86
Bảng 4.14. Tổng kết các thông số cho một số trạm BTS............................................86

ix


LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay thơng tin di động đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới với
những ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin, giải trí, trong dịch vụ và trong
cuộc sống hằng ngày. Các kĩ thuật khơng ngừng được hồn thiện đáp ứng nhu cầu của
người tiêu dùng. Công nghệ điện thoại di động phổ biến nhất thế giới GSM đang gặp
nhiều cản trở và sẽ bị thay thế bằng những công nghệ tiên tiến hơn, hỗ trợ tối đa các
dịch vụ như Internet, truyền hình...
Thế hệ di động thứ nhất là thế hệ thông tin tương tự sử dụng công nghệ đa truy cập
phân chia theo tần số (FDMA). Tiếp theo là thế hệ thứ 2 sử dụng kỹ thuật số với công
nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA).Thế hệ
thứ 3 ra đời đánh giá sự nhảy vọt nhanh chóng về cả dung lượng và ứng dụng so với các
thế hệ trước đó, và có khả năng cung cấp các dịch vụ đa phương tiện.
3G là một bước đột phá của ngành di động, bởi vì nó cung cấp băng thơng rộng
hơn cho người sử dụng. Điều đó có nghĩa sẽ có các dịch vụ mới và nhiều thuận tiện
hơn trong dịch vụ thoại và sử dụng các ứng dụng dữ liệu như: truyền thơng hữu ích
như điện thoại truyền hình, định vị và tìm kiếm thơng tin, truy cập Internet,
truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao,…
Truyền thơng di động ngày nay đã và đang đóng một vai trị quan trọng trong cuộc
sống. Việc vẫn có thể giữ liên lạc với mọi người trong khi di chuyển đã làm thay đổi
cuộc sống riêng tư và công việc của chúng ta.
Thế giới đang có 2 hệ thống 3G được chuẩn hóa song song tồn tại, một dựa trên

cơng nghệ CDMA cịn gọi là CDMA 2000, chuẩn cịn lại do dự án 3rd Generation
Partnership Project (3GPP) thực hiện. 3GPP đang xem xét tiêu chuẩn UTRA - UMTS
Terrestrial Radio Access TS. Tiêu chuẩn này có 2 sơ đồ truy nhập vơ tuyến. Một trong
số đó được gọi là CDMA băng thông rộng (WCDMA).
Năm 2009 là năm thông tin di động thế hệ thứ 3 chính thức đưa vào phục vụ tại
Việt Nam. Với cơng nghệ WCDMA có khả năng cung cấp dung lượng dữ liệu lớn, tốc
độ cao đem đến cho người sử dụng những tiện ích đa phương tiện, cũng như những
ứng dụng hoàn toàn mới mẻ mà cơng nghệ 2G chưa có được. Mặt khác sự ra đời của
hệ thống thông tin di động thế hệ 3 ở Việt Nam cũng tạo ra sự cạnh tranh giữa các nhà
cung cấp dịch vụ thông tin di động, đặc biệt là ba nhà mạng viễn thông hàng đầu hiện
nay: MobiFone, Vinaphone, Viettel. Cạnh tranh không chỉ về cơ sở hạ tầng, số lượng
thuê bao, mà quan trọng còn là chất lượng dịch vụ.
Trong tương lai mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 còn được phát triển và ứng
dụng nhiều ở Việt Nam. Yêu cầu về tốc độ và giải quyết về vấn đề quá tải, để cải thiện
vấn đề đó cần phải quy hoạch ở giai đoạn tiếp theo, lắp thêm BTS hợp lý hơn.
1


Xuất phát từ ý tưởng muốn tìm hiểu cơng nghệ WCDMA và mạng WCDMA em
đã thực hiện đồ án: “Quy hoạch mạng 3G WCDMA và ứng dụng”, với nội dung như
sau:
Chương 1: Tổng quan về hệ thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA
Chương 2: Cấu trúc mạnnh 3G WCDMA và kỹ thuật trải phổ
Chương 3: Phương pháp quy hoạch mạng 3G WCDMA

Chương 4: Ứng dụng quy hoạch mạng Vinaphone 3G cho viễn thơng Hà Nội
Trong q trình làm đồ án khó tránh khỏi sai sót, em rất mong sự chỉ dẫn và góp
ý của các thầy cơ giáo và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2013.

Người thực hiện

Nguyễn Minh Luyến

2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
THẾ HỆ THỨ 3 WCDMA
1.1.

Giới thiệu về hệ thống thông tin di động

Thông tin di động bắt đầu từ những năm 1920, khi các cơ quan an ninh ở Mỹ bắt
đầu sử dụng điện thoại vô tuyến, dù chỉ là ở các căn cứ thí nghiệm. Cơng nghệ vào
thời điểm đó đã có những thành cơng nhất định trên các chuyến tàu hàng hải, nhưng nó
vẫn chưa thực sự thích hợp cho thơng tin trên bộ. Các thiết bị cịn khá cồng kềnh và
cơng nghệ vơ tuyến vẫn cịn gặp khó khăn trước những tồ nhà lớn ở thành phố.
Vào năm 1930 đã có một bước tiến xa hơn với sự phát triển của điều chế FM, được
sử dụng ở chiến trường trong suốt thế chiến thứ hai. Sự phát triển này kéo dài đến cả
thời bình, và các dịch vụ di động bắt đầu xuất hiện vào những năm 1940 ở một số
thành phố lớn. Tuy vậy, dung lượng của các hệ thống đó rất hạn chế, và phải mất nhiều
năm thông tin di động mới trở thành một sản phẩm thương mại.
Lộ trình phát triển các thế hệ thơng tin di động được trình bày tóm tắt trong hình
vẽ:

Hình 1.1: Lộ trình phát triển các thế hệ thơng tin di động

1.1.1. Thế hệ thứ nhất 1G (First Generation)
Là mạng thông tin di động cơ bản đầu tiên trên thế giới. Nó là hệ thống giao tiếp

thơng tin qua kết nối tín hiệu tương tự được giới thiệu lần đầu tiên vào những năm
đầu thập niên 80s. Nó sử dụng các ăng-ten thu phát sóng gắn ngồi, kết nối theo tín
hiệu analog tới các trạm thu phát sóng và nhận tín hiệu xử lý thoại thơng qua các
3


module gắn trong máy di động. Chính vì thế mà các thế hệ máy di động đầu tiên trên
thế giới có kích thước khá to và cồng kềnh do tích hợp cùng lúc 2 module thu tín hiện
và phát tín hiệu như trên.
Thế hệ 1G sử dụng phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA với
kết nối mạng lõi dựa trên TDM có các đặc điểm:
 Phương thức đa truy cập
 Dịch vụ đơn thuần là thoại
 Chất lượng thấp

1.1.2. Thế hệ thứ hai 2G (Second Generation)
Khác với thế hệ một, hệ thống thông tin di động thế hệ hai (2G) được thiết kế để
triển khai quốc tế. Thiết kế 2G nhấn mạnh hơn lên tính tương thích, khả năng chuyển
mạch phức tạp và sử dụng truyền dẫn tiếng số hóa trên vơ tuyến. Cơng nghệ vơ tuyến
2G thông dụng nhất được biết đến là GSM (Global Systems for Mobile
Communication). Các hệ thống GSM, được triển khai lần đầu tiên vào năm 1991, hiện
nay đang hoạt động ở khoảng 140 nước và lãnh thổ trên thế giới, với khoảng 248 triệu
người sử dụng. GSM kết hợp cả hai kỹ thuật TDMA và FDMA. Các hệ thống GSM
đầu tiên sử dụng phổ tần 25MHz ở dải tần 900MHz. FDMA được sử dụng để chia
băng tần 25MHz thành 124 dải tần số (mỗi dải 200kHz). Với mỗi tần số lại sử dụng
khung TDMA với 8 khe thời gian. Ngày nay các hệ thống GSM hoạt động ở băng tần
900MHz và 1.8GHz trên toàn thế giới (ngoại trừ Mỹ hoạt động trên băng tần
1.9GHz).
Cùng với GSM, một công nghệ tương tự được gọi là PDC (Personal Digital
Communications), sử dụng công nghệ TDMA nổi lên ở Nhật.

Từ đó, một vài hệ thống khác sử dụng công nghệ TDMA đã được triển khai khắp
thế giới với khoảng 89 triệu người sử dụng. Trong khi GSM được phát triển ở Châu
Âu thì cơng nghệ CDMA được phát triển mạnh ở Bắc Mĩ. CDMA sử dụng công nghệ
trải phổ và đã được thực hiện trên khoảng 30 nước với ước tính khoảng 44 triệu thuê
bao.
Trong khi GSM và các hệ thống sử dụng TDMA khác trở thành công nghệ vô
tuyến 2G vượt trội, công nghệ CDMA cũng đã nổi lên với chất lượng thoại rõ hơn, ít
nhiễu hơn, giảm rớt cuộc gọi, dung lượng hệ thống và độ tin cậy cao hơn. Các mạng
di động 2G trên đây chủ yếu vẫn sử dụng chuyển mạch kênh. Các mạng di động 2G
sử dụng công nghệ số và có thể cung cấp một số dịch vụ ngoài thoại như fax hay bản
tin ngắn ở tốc độ tối đa 9.6 kbps, nhưng vẫn chưa thể duyệt web và các ứng dụng đa
phương tiện.
Tổng quan về ba công nghệ FDMA, TDMA, CDMA được mơ tả như hình dưới:

4


1.1.2.1 Đa truy cập phân chia theo tần số FDMA

Hình 1.2: Khái niệm về hệ thống FDMA. (a) Phổ tần của hệ thống FDMA;
(b) Mơ hình khởi đầu và duy trì cuộc gọi với 5 người dùng; (c) Phân bố kênh.
Hình 1.2 mơ tả phương pháp đa truy cập FDMA với 5 người dùng. Hình 1.2(a) là
phổ của hệ thống FDMA. Ở đây, băng thông của hệ thống được chia thành các băng
có độ rộng Wch. Giữa các kênh kề nhau có một khoảng bảo vệ để tránh chồng phổ do
sự khơng ổn định của tần số sóng mang. Khi một người dùng gởi yêu cầu tới BS, BS
sẽ ấn định một trong các kênh chưa sử dụng và giành riêng cho người dùng đó trong
suốt cuộc gọi. Tuy nhiên, ngay khi cuộc gọi kết thúc, kênh được ấn định lại cho người
khác. Khi có năm người dùng xác định và duy trì cuộc gọi như hình 1.2(b), có thể ấn
định kênh như trên hình 1.2(c).
Đặc điểm:

- Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến.
- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể.
- BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS.
Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di dộng tiên tiến (Advanced
Mobile phone System - AMPS)

1.1.2.2 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA
Phổ quy định cho liên lạc di động được chia thành các dải tần liên lạc, mỗi dải
tần liên lạc này dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời
gian trong chu kỳ một khung. Các thuê bao khác dùng chung kênh nhờ cài xen thời
gian, mỗi thuê bao được cấp phát cho một khe thời gian trong cấu trúc khung. Hình
1.3 cho thấy quá trình truy cập của một hệ thống TDMA 3 kênh với 5 người dùng.

5


Hình 1.3: Khái niệm về hệ thống TDMA. (a) Phổ tần của hệ thống TDMA;
(b) Mơ hình khởi đầu và duy trì cuộc gọi với 5 người dùng; (c) Phân bố kênh
(khe), với giả thiết dùng TDMA 3 kênh.
Đặc điểm :
- Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số.
- Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau, trong đó
một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến các máy di động và một
băng tần được sử dụng để truyền tuyến hiệu từ máy di động đến trạm gốc. Việc phân
chia tần như vậy cho phép các máy thu và máy phát có thể hoạt động cùng một lúc mà
không sợ can nhiễu nhau.
- Giảm số máy thu phát ở BTS.
- Giảm nhiễu giao thoa.
Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống thơng tin di động tồn cầu (Global
System for Mobile - GSM).

Máy điện thoại di động kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn kỹ thuật FDMA. Hệ
thống xử lý số đối với tín hiệu trong MS tương tự có khả năng xử lý khơng q 106
lệnh trong một giây, cịn trong MS số TDMA phải có khả năng xử lý hơn 50x106
lệnh trên giây.

1.1.2.3 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA
Thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử
dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi, mà không sợ
gây nhiễu lẫn nhau. Những người sử dụng nói trên được phân biệt với nhau nhờ dùng
một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai. Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi
ô (cell) trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải
phổ giả ngẫu nhiên (Pseudo Noise - PN).
6


Đặc điểm:

- Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz.
- Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp.
- Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vơ tuyến sử dụng có cường
độ trường hiệu quả hơn FDMA, TDMA.
- Việc các thuê bao MS trong ô dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn
vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số khơng cịn vấn đề, chuyển giao trở
thành mềm, điều khiển dung lượng ơ rất linh hoạt.

Hình 1.4: Khái niệm về hệ thống CDMA. (a) phổ tần; (b) mơ hình khởi đầu
và duy trì cuộc gọi với 5 người dùng; (c) phân bố kênh.

1.1.3. Thế hệ thứ ba 3G (Third Generation)
Để đáp ứng kịp thời các dịch vụ ngày càng phong phú và đa dạng của người sử

dụng, từ đầu thập niên 90 người ta đưa ra hệ thống thông tin di động thế hệ 3 với tên
gọi ITM-2000 đưa ra các mục tiêu chính sau:
 Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo các dịch vụ băng rộng như truy cập
Internet nhanh hoặc các dịch vụ đa phương tiện. Nó cho phép người dùng di
động truyền tải cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email,
tin nhắn nhanh, hình ảnh, âm thanh, video clips...).
 Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới như đánh số cá nhân và điện thoại vệ
tinh. Các tính năng này sẽ cho phép mở rộng đáng kể tầm phủ sóng của các
hệ thống thơng tin di động.
 Tương thích với các hệ thống thơng tin di động hiện có để đảm bảo sự phát
triển liên tục của thông tin di động.
3G cho phép tốc độ truyền dẫn lên tới 2.05 Mbps cho người dùng tĩnh, 384 Kbps
cho người dùng di chuyển chậm và 128 Kbps cho người dùng trên moto. Cơng nghệ
3G dùng sóng mang 5MHz chứ khơng phải là sóng mang 200KHz như của CDMA nên
3G nhanh hơn rất nhiều so với công nghệ 2G và 2,5G. Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống
7


thông tin di động thế hệ 3 ITM-2000 đã được đề xuất, trong đó 2 hệ thống WCDMA
và CDMA-2000 đã được ITU chấp thuận và đang được áp dụng trong những năm gần
đây. Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA, điều này cho phép thực hiện
tiêu chuẩn tồn thế giới cho giao diện thơng tin vơ tuyến.

Hình 1.5: Các giải pháp nâng cấp hệ thống 2G lên 3G

1.1.4. Công nghệ thứ tư 4G ( fourth Generation )
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư 4G, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc
độ tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1 - 1,5 Gbit/s. Công nghệ 4G được hiểu là
chuẩn tương lai của các thiết bị không dây. Các nghiên cứu đầu tiên của NTT
DoCoMo cho biết, điện thoại 4G có thể nhận dữ liệu với tốc độ 100 Mbit/s khi di

chuyển và tới 1 Gbit/s khi đứng yên, cũng như cho phép người sử dụng có thể tải và
truyền lên các hình ảnh, video clips chất lượng cao.

1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA
1.2.1. Giới thiệu về công nghệ WCDMA
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) Đa truy nhập phân chia
theo mã băng rộng là một công nghệ truy nhập vô tuyến. Hệ thống này hoạt động ở
chế độ FDD & TDD và dựa trên kỹ thuật trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS- Direct
Sequence Spectrum) sử dụng tốc độ chip 3,84Mcps bên trong băng tần 5MHz.
WCDMA hỗ trợ trọn vẹn cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói tốc độ cao
và đảm bảo sự hoạt động đồng thời các dịch vụ hỗn hợp với chế độ gói hoạt động ở
mức hiệu quả cao nhất. Hơn nữa WCDMA có thể hỗ trợ các tốc độ số liệu khác nhau,
dựa trên thủ tục điều chỉnh tốc độ.
Giải pháp FDD sử dụng hai băng tần 5 MHz với hai sóng mang phân cách nhau
190 MHz: đường lên sử dụng dải tần trong dải phổ từ 1920 MHz đến 1980 MHz,
đường xuống sử dụng dải tần trong dải phổ từ 2110 MHz đến 2170 MHz. Mặc dù sóng
mang 5 MHz là sóng mang danh định nhưng ta có thể sử dụng sóng mang từ 4,4 MHz
đến 5 MHz với nấc tăng là 200 KHz. Việc chọn độ rộng băng đúng đắn cho phép ta
8


tránh được nhiễu giao thoa nhất là khi khối 5 MHz tiếp theo thuộc nhà khai thác khác.
Giải pháp TDD sử dụng các tần số trong dải từ 1900 đến 1920 MHz và từ 2010
đến 2025 MHz; ở đây đường lên và đường xuống sử dụng chung một băng tần.

1.2.2. Đặc điểm của mạng WCDMA
WCDMA có các đặc điểm cơ bản sau:
 Là hệ thống đa truy cập phân chia theo mã trải phổ trực tiếp, tốc độ bit lên
cao ( lên đến 2 Mbps ).
 Tốc độ của chip 3,84 Mbps với độ rộng sóng mang 5 MHz, do đó tốc độ

dữ liệu cao đem lại nhiều lợi ích như độ lợi phân tập.
 Hỗ trợ tốc độ người dử dụng thay đổi liên tục, mỗi người sử dụng cung
cấp một khung, trong khung đó tốc độ dữ liệu giữ cố định nhưng tốc độ có
thay đổi từ khung này đến khung khác.
 Hỗ trợ hai mơ hình mơ hình vơ tuyến FDD và TDD.
 WCDMA hỗ trợ hoạt động khơng đồng bộ của các trạm gốc do đó dễ dàng
phát triển các trạm gốc vừa và nhỏ.
 WCDMA sử dụng tách sóng có tham chiếu đến sóng mang dựa trên kênh
hoa tiêu, do đó có thể nâng cao dung lượng và vùng phủ.
 WCDMA được thiết kế dễ dàng nâng cấp hơn hệ thống CDMA như tách
sóng đa người sử dụng, xử dụng anten thông minh để nâng cao dung lượng
và vùng phủ.
 WCDMA được thiết kế tương thích với GSM để mở rộng vùng phủ sóng
và dung lượng của mạng.
 Lớp vật lý mềm dẻo dễ tích hợp được tất cả các thơng tin trên một sóng
mang
Nhược điểm chính của WCDMA là hệ thống khơng cho phép trong bằng TDD
phát liên tục cũng như không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chống nhiễu các môi
trường làm việc khác nhau.
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba WCDMA có thể cung cấp các dịch vụ
với tốc độ bit lên đến 2 Mbps. Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn như truyền dẫn đối
xứng và không đối xứng, thông tin điểm đến và thông tin đa điểm. Với khả năng đó,
các hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ ba có thể cung cấp dễ dàng các dịch vụ mới
như: tải dữ liệu nhanh, điện thoại thấy hình, ngồi ra nó cịn cung cấp các dịch vụ đa
phương tiện khác.

9


1.2.3. Kiến trúc mạng WCDMA

1.2.3.1. Kiến trúc chung của một hệ thống thông tin di động
Mạng thông tin di động (TTDĐ) 3G lúc đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng
chuyển mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng. Các
trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng cơng nghệ ATM. Trên
đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế bằng
chuyển mạch gói. Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực (như thoại và video)
cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một mơi trường IP bằng các chuyển mạch gói.
Hình 1.6 dưới đây cho thấy thí dụ về một kiến trúc tổng quát của TTDĐ 3G kết hợp cả
CS và PS trong mạng lõi.

Hình 1.6: Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS
Trong đó:
RAN: Radio Access Network: mạng truy nhập vơ tuyến
BTS: Base Transceiver Station: trạm thu phát gốc
BSC: Base Station Controller: bộ điều khiển trạm gốc
RNC: Rado Network Controller: bộ điều khiển trạm gốc
CS: Circuit Switch: chuyển mạch kênh
PS: Packet Switch: chuyển mạch gói
SMS: Short Message Servive: dịch vụ nhắn tin
Server: máy chủ
PSTN: Public Switched Telephone Network: mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng
PLMN: Public Land Mobile Network: mang di động công cộng mặt đất
Các miền chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) được thể hiện bằng
một nhóm các đơn vị chức năng lôgic: trong thực hiện thực tế các miền chức năng này
được đặt vào các thiết bị và các nút vật lý. Chẳng hạn có thể thực hiện chức năng
chuyển mạch kênh CS (MSC/GMSC) và chức năng chuyển mạch gói (SGSN/GGSN)
10

trong một nút duy nhất để được một hệ thống tích hợp cho phép chuyển mạch và
truyền dẫn các kiểu phương tiện khác nhau: từ lưu lượng tiếng đến lưu lượng số liệu
dung lượng lớn.
3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System: Hệ thống thơng tin di
động tồn cầu) có thể sử dụng hai kiểu RAN.
Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập WCDMA (Wide Band Code
Devision Multiple Acces: đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng) được gọi là
UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Network: mạng truy nhập vô tuyến mặt đất của
UMTS).
Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA được gọi là GERAN (GSM
EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dưa trên công nghệ EDGE
của GSM). Tài liệu chỉ xét đề cập đến công nghệ duy nhất trong đó UMTS được gọi là
3G WCDMA UMTS.

1.2.3.2. Các kiến trúc mạng WCDMA
 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3
WCDMA UMTS R3 hỗ trợ cả kết nối chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói:
đến 384 Mbps trong miền CS và 2Mbps trong miền PS. Các kết nối tốc độ cao này
đảm bảo cung cấp một tập các dich vụ mới cho người sử dụng di động giống như trong
các mạng điện thoại cố định và Internet. Các dịch vụ này gồm: điện thoại có hình (Hội
nghị video), âm thanh chất lượng cao (CD) và tốc độ truyền cao tại đầu cuối. Một tính
năng khác cũng được đưa ra cùng với GPRS là "luôn luôn kết nối" đến Internet.
UMTS cũng cung cấp thơng tin vị trí tốt hơn và vì thế hỗ trợ tốt hơn các dịch vụ dựa
trên vị trí.
Một mạng UMTS bao gồm ba phần: thiết bị di động (UE: User Equipment),
mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Network),
mạng lõi (CN: Core Network) (xem hình 1.6). UE bao gồm ba thiết bị: thiết bị đầu
cuối (TE), thiết bị di động (ME) và module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM: UMTS
Subscriber Identity Module).
UTRAN gồm các hệ thống mạng vô tuyến (RNS: Radio Network System) và mỗi

RNS bao gồm RNC (Radio Network Controller: bộ điều khiển mạng vô tuyến) và các
nút B nối với nó. Mạng lõi CN bao gồm miền chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói và
HE (Home Environment: Mơi trường nhà).HE bao gồm các cơ sở dữ liệu: AuC
(Authentication Center: Trung tâm nhận thực), HLR (Home Location Register: Bộ ghi
định vị thường trú) và EIR (Equipment Identity Register:Bộ ghi nhận dạng thiết bị)

11


Hình 1.7: Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3
 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4
Kiến trúc cơ sở của 3G UMTS R4. Sự khác nhau cơ bản giữa R3 và R4 là ở chỗ
mạng lõi là mạng phân bố và chuyển mạch mềm. Thay cho việc có các MSC chuyển
mạch kênh truyền thống như ở kiến trúc trước, kiến trúc chuyển mạch phân bố và
chuyển mạch mềm được đưa vào.
Về căn bản, MSC được chia thành MSC server và cổng các phương tiện (MGW:
Media Gateway). MSC chứa tất cả các phần mềm điều khiển cuộc gọi, quản lý di động
có ở một MSC tiêu chuẩn. Tuy nhiên nó khơng chứa ma trận chuyển mạch. Ma trận
chuyển mạch nằm trong MGW được MSC Server điều khiển và có thể đặt xa MSC
Server.

Hình 1.8: Kiến trúc mạng phân bố của phát hành 3GPP R4
 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R5 và R6
Bước phát triển tiếp theo của UMTS là đưa ra kiến trúc mạng đa phương tiện
IP.Bước phát triển này thể hiện sự thay đổi tồn bộ mơ hình cuộc gọi. Ở đây cả tiếng
và số liệu được xử lý giống nhau trên toàn bộ đường truyền từ đầu cuối của người sử
dụng đến nơi nhận cuối cùng. Có thể coi kiến trúc này là sự hội tụ toàn diện của tiếng
và số liệu.

12

Hình 1.9: Kiến trúc mạng 3GPP R5 và R6
Điểm mới của R5 và R6 là nó đưa ra một miền mới được gọi là phân hệ đa
phương tiện IP (IMS: IP Multimedia Subsystem). Đây là một miền mạng IP được thiết
kế để hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực IP. Từ hình 1.9 ta thấy tiếng và
số liệu không cần các giao diện cách biệt; chỉ có một giao diện Iu duy nhất mang tất cả
phương tiện. Trong mạng lõi giao diện này kết cuối tại SGSN và khơng có MGW
riêng.
Phân hệ đa phương tiện IP (IMS) chứa các phần tử sau: Chức năng điều khiển
trạng thái kết nối (CSCF: Connection State Control Function), Chức năng tài nguyên
đa phương tiện (MRF: Multimedia Resource Function), chức năng điều khiển cổng các
phương tiện (MGCF: Media Gateway Control Function), Cổng báo hiệu truyền tải (TSGW: Transport Signalling Gateway) và Cổng báo hiệu chuyển mạng (R-SGW:
Roaming Signalling Gateway).
Một nét quan trọng của kiến trúc toàn IP là thiết bị của người sử dụng được tăng
cường rất nhiều. Nhiều phần mềm được cài đặt ở UE. Trong thực tế, UE hỗ trợ giao thức
khởi đầu phiên (SIP: Session Initiation Protocol). UE trở thành một tác nhân của người sử
dụng SIP. Như vậy, UE có khả năng điều khiển các dịch vụ lớn hơn trước rất nhiều.
CSCF quản lý việc thiết lập , duy trì và giải phóng các phiên đa phương tiện đến
và từ người sử dụng. Nó bao gồm các chức năng như: phiên dịch và định tuyến. CSCF
hoạt động như một đại diện Server /hộ tịch viên.
SGSN và GGSN là các phiên bản tăng cường của các nút được sử dụng ở GPRS
và UMTS R3 và R4. Điểm khác nhau duy nhất là ở chỗ các nút này không chỉ hỗ trợ
dịch vụ số liệu gói mà cả dịch vụ chuyển mạch kênh (tiếng chẳng hạn). Vì thế cần hỗ
trợ các khả năng chất lượng dịch vụ (QoS) hoặc bên trong SGSN và GGSN hoặc ít
nhất ở các Router kết nối trực tiếp với chúng.
13


Chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF) là chức năng lập cầu hội nghi được

sử dụng để hỗ trợ các tính năng như tổ chức cuộc gọi nhiều phía và dịch vụ hội nghị .
Cổng báo hiệu truyền tải (T-SGW) là một cổng báo hiệu SS7 để đảm bảo tương
tác SS7 với các mạng tiêu chuẩn ngoài như PSTN. T-SGW hỗ trợ các giao thức
Sigtran.
Cổng báo hiệu chuyển mạng (R-SGW) là một nút đảm bảo tương tác báo hiệu với
các mạng di động hiện có sử dụng SS7 tiêu chuẩn. Trong nhiều trường hợp T-SGW và
R-SGW cùng tồn tại trên cùng một nền tảng.
MGW thực hiện tương tác với các mạng ngoài ở mức đường truyền đa phương
tiện. MGW ở kiến trúc mạng của UMTS R5 có chức năng giống như ở R4. MGW
được điều khiển bởi Chức năng cổng điều khiển các phương tiện (MGCF). Giao thức
điều khiển giữa các thực thể này là ITU-T H.248.
MGCF cũng liên lạc với CSCF. Giao thức được chọn cho giao diện này là SIP.

1.3.

Kết luận chương

Chương này đã giới thiệu tổng quan về q trình phát triển của hệ thống thơng tin
di động và tổng quan về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 WCDMA. Với nhu
cầu không ngừng tăng lên của người sử dụng cả về chất lượng và số lượng, nhu cầu
trao đổi thông tin ở trình độ cao và đa dạng sự phát triển ấy là tất yếu. Hiện nay công
nghệ 3G đang được ứng dụng một cách mạnh mẽ ở các nước trên thế giới với các dịch
vụ tiện ích như điện thoại truyền hình, truy nhập internet tốc độ cao, hội nghị truyền
hình, video….

14


CHƯƠNG II
CẤU TRÚC MẠNG WCDMA VÀ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ

2.1. Cấu trúc mạng WCDMA
2.1.1. Cấu trúc tổng quan mạng WCDMA
Cấu trúc mạng viễn thơng di động tồn cầu (UMTS) với cơ sở nền
tảng là hệthống đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng (WCDMA) được
khái quát bởi hình 2.1.

Hình 2.1: Cấu trúc tổng quan hệ thống UMTS
Theo chức năng thì các phần tử mạng được nhóm thành các nhóm:
+ Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS
làUTRAN). Mạng này thiết lập tất cả các chức năng liên quan đến vơ tuyến. Mã
hóa,điều chế, ghép kênh . . .
+ Mạng lõi (CN): Thực hiện chức năng chuyển mạch và định tuyến cuộc
gọi vàkết nối dữ liệu đến các mạng ngoài.
+ Thiết bị người sử dụng (UE) giao tiếp với người sử dụng và giao diện vơ
tuyến.Ví dụ: màn hình, bàn phím, micro, loa . . .
Theo các đặc tả chỉ ra trong quan điểm chuẩn hóa, cả UE và UTRAN đều bao
gồm các giao thức hoàn toàn mới, việc thiết kế chúng dựa trên nhu cầu của công nghệ
vôtuyến WCDMA mới. Ngược lại, việc định nghĩa mạng lõi (CN) được kế thừa
từ GSM. Điều này đem lại cho hệ thống có cơng nghệ truy nhập vơ tuyến mới một
nềntảng mang tính tồn cầu là cơng nghệ mạng lõi đã có sẵn, như vậy sẽ thúc
đẩy sự quảng bá của nó, mang lại ưu thế cạnh tranh chẳng hạn như khả năng roaming
toàn cầu.Và các thành phần của mạng WCDMA được chỉ ra trong hình 2.2.

15


Hình 2.2: Các thành phần của mạng WCDMA

2.1.2. Cấu trúc mạng truy nhập vô tuyến UTRAN
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 WCDMA được xây dựng trên cơ sở

mạngcủa hệ thống GSM với việc sử dụng công nghệ mạng lõi của GSM. Chính vì vậy
màđiểm khác biệt lớn nhất về mặt công nghệ giữa WCDMA với GSM là mạng
truynhập vô tuyến UTRAN với việc áp dụng kĩ thuật đa truy nhập theo mã
hoàn toàn mới.
UTRAN bao gồm một hay nhiều phân hệ mạng vô tuyến (RNS), một RNS là một
mạng con trong UTRAN và bao gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) và một
hay nhiều Node-B.
Các yêu cầu chính để thiết kế kiến trúc, giao thức và chức năng UTRAN:

Hình 2.3: Cấu trúc của UTRAN
 Tính hỗ trợ của UTRAN và các chức năng liên quan: Yêu cầu tác động
đến thiết kế của UTRAN là các yêu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm (một
thiết bị đầu cuối kết nối tới mạng thông qua 2 hay nhiều cell đang hoạt
động) và các thuật toán quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến đặc biệt của
WCDMA.
 Làm tăng sự tương đồng trong việc điều khiển dữ liệu chuyển mạch gói
và chuyển mạch kênh với một ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến duy
nhất và với việc sử dụng cùng một giao diện cho các kết nối từ UTRAN
đến miền chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh của mạng lõi.
 Làm tăng tính tương đồng với GSM.
16