Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G công nghệ WCDMA & triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Lời nói đầu
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 1 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
LỜI NÓI ĐẦU
Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống xã hội, trong xã hội
hiện đại ngày nay đòi hỏi thông tin cần trao đổi về mọi lĩnh vực phải đảm bảo các yếu tố
như tốc độ nhanh chóng, tiện lợi và độ chính xác cao. Với nhu cầu như vậy, ngày nay
thông tin di động đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh và mang
lại nhiều lợi nhuận nhất cho các nhà khai thác. Sự phát triể
n của thị trường viễn thông di
động đã thúc đẩy mạnh mẽ việc nghiên cứu và triển khai các hệ thống thông tin di động
mới trong tương lai. Hệ thống di động thế hệ hai, với GSM là những ví dụ điển hình đã
phát triển mạnh mẽ ở nhiều quốc gia. Tuy nhiên, thị trường viễn thông càng mở rộng càng
thể hiện rõ những hạn chế về dung lượng và băng thông của các hệ
thống thông tin di động
thế hệ hai. Sự ra đời của hệ thống di động thế hệ ba (3G) là một tất yếu, theo hướng cung
cấp các dịch vụ đa phương tiện nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng của
người sử dụng.
Trong đề tài của mình, em xin giới thiệu về hệ thống thông tin di động thế hệ ba với
công nghệ WCDMA. Công nghệ WCDMA là công nghệ CDMA bă
ng rộng đa truy nhập
phân chia theo maõ. Trong đồ án “Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G công nghệ
WCDMA & triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel” của mình em trình bày một cái
nhìn tổng quan về mạng 3G sử dụng công nghệ WCDMA và tiển khai tại mạng 3G tại
Viettel, cụ thể gồm có 4 chương như sau:
9 Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G công nghệ WCDMA.
9 Chương 2: Cấu trúc mạng 3G WCDMA.
9 Chương 3: Kỹ thuật cơ b
ản của mạng 3G WCDMA.
9 Chương 4: Triển khai mạng 3G WCDMA của Viettel.
Trong đề tài của mình, em đã cố gắng trình bày thật cô đọng những vấn đề về công
nghệ WCDMA. Tuy nhiên, do kiến thức cũng như tài liệu có hạn nên không thể tránh khỏi

những sai sót, cũng như còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết thỏa đáng. Em rất mong
nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo, s
ự góp ý và phê bình của các bạn.
Trong thời gian hoàn thành đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy Th.S
Võ Trường Sơn, sự chỉ bảo ân cần của các thầy cô giáo trong khoa Điện – Điện tử. Em xin
chân thành cảm ơn!
TP.Hồ Chí Minh tháng 05/2010
Sinh viên
Nguyễn Văn Sáu

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục lục
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 2 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................................... 1 
MỤC LỤC ............................................................................................................................. 2  
DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT ....................................................................... 5 
DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ ......................................................................... 10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G ..................... 13 
1.1. Giới thiệu chung ................................................................................................... 13 
1.1.1. Mở đầu ...................................................................................................... 13 
1.1.2. Giới thiệu về công nghệ 3G ...................................................................... 14 
1.2. Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động 3G WCDMA ......................... 15 
1.2.1. Lịch trình nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ ba. .... 15 
1.2.2. Sơ lược quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động đến thế hệ 3 16 
1.3. Cơ sở xây dựng hệ th
ống 3G WCDMA ............................................................... 17 
1.3.1 Các tiêu chuẩn ............................................................................................ 17 
1.3.2 Các phiên bản của 3G WCDMA ............................................................... 18 

1.4. Lộ trình phát triển hệ thống thông tin di động từ 3G lên 4G ............................... 19 
1.4.1. Giới thiệu về hệ thống thông tin di động 4G. ........................................... 19 
1.4.2. Mô hình mạng 4G. .................................................................................... 19 
1.4.3. Các yêu cầu đối với mạng 4G ................................................................... 21 
1.4.4. Lộ trình phát triển lên 4G .......................................................................... 24 
CHƯƠNG 2:CẤU TRÚC MẠNG WCDMA ...................................................................... 25 
2.1. Kiến trúc tổng quát ............................................................................................... 25 
2.1.1. Kiến trúc chung mạng 3G WCDMA ........................................................ 25 
2.1.2. Cấu hình địa lý của mạng 3G WCDMA ................................................... 29 
2.1.3. Các giao diện mở cơ bản củ
a UMTS: ....................................................... 32 
2.2. Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN ....................................................................... 33 
2.2.1. Trạm gốc (Node B) ................................................................................... 33 
2.2.2. Khối điều khiển mạng vô tuyến RNC ....................................................... 34 
2.3. Mạng trục .............................................................................................................. 34 
2.3.1. Trung tâm chuyển mạch di động MSC ..................................................... 34 
2.3.2. MSC cổng (GMSC) .................................................................................. 34 
2.3.3. Nốt hỗ trợ phục vụ GPRS (SGSN) ........................................................... 34 
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục lục
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 3 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
2.3.4. Nốt hỗ trợ cổng GPRS (GGSN) ................................................................ 34 
2.3.5. Bộ đang ký định vị thường trú HLR ......................................................... 34 
2.3.6. Bộ đăng ký định vị tạm trú VLR .............................................................. 35 
2.3.7. Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị EIR ........................................................... 35 
2.3.8. Trung tâm nhận thực AuC ........................................................................ 35 
2.3.9. Mạng trục IP .............................................................................................. 35 
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT CỦA MẠNG 3G WCDMA ..................................................... 36 
3.1. Các kỹ thuật cơ bản trong mạng 3G WCDMA .................................................... 36 
3.1.1. Kỹ thuật trải phổ và đa truy nhập theo mã ................................................ 36 

3.1.2. Giao di
ện vô tuyến của 3G WCDMA ....................................................... 39 
3.1.3. Truy nhập gói tốc độ cao (HSPA) ............................................................. 52 
3.2. Thiết lập cuộc gọi của 3G WCDMA .................................................................... 58 
3.3. Chuyển giao của 3G WCDMA ............................................................................. 60 
3.3.1. Khái quát về chuyển giao trong các hệ thống thông tin di động. ............. 60 
3.3.2. Chuyển giao trong cùng tần số. ................................................................. 64 
3.3.3. Chuyển giao giữa các hệ thống WCDMA và GSM. ................................. 78 
3.3.4. Chuyển giao giữa các tần số trong WCDMA. .......................................... 80 
3.4. Điều khiển công suất của mạng 3G WCDMA ..................................................... 81 
3.4.1. Điều khiển công suất vòng kín đường lên ................................................ 82 
3.4.2. Đ
iều khiển công suất vòng kín đường xuống ........................................... 83 
3.5. Dịch vụ và chất lượng dịch vụ mạng 3G WCDMA ............................................. 84 
3.5.1. Phân loại dịch vụ ....................................................................................... 85 
3.5.2. Các dịch vụ cơ sở ...................................................................................... 85 
3.5.3. Các dịch vụ mạng UMTS.......................................................................... 88 
3.5.4. Chất lượng dịch vụ (QoS) của UMTS ...................................................... 89 
CHƯƠNG 4: TRIỂN KHAI MẠNG 3G WCDMA CỦA VIETTEL ................................. 90 
4.1. Giới thiệu sơ lược về hệ thống GSM của Viettel ................................................. 90 
4.2. Triển khai 3G của Viettel. .................................................................................... 95
 
4.2.1. Sự dịch chuyển từ GSM sang 3G. ............................................................. 95 
4.2.2. Node B của Viettel. ................................................................................... 97 
4.2.3. Một số dịch vụ 3G Viettel cung cấp. ........................................................ 99 
KẾT LUẬN........................................................................................................................ 102 
HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................. 102 
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục lục
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 4 SVTH: Nguyễn Văn Sáu

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................... 103 
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT ................................................................ 104 
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 105 

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thuật ngữ và viết tắt
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 5 SVTH: Nguyễn Văn Sáu

THUẬT NGỮ VÀ VIẾT TẮT

Ký hiệu Tiếng Anh Giải thích
1G First Generation Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 1
2G Second Generation Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2
3G Third Generation Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3
3GPP Third Generation
Partnership Project
Dự án hợp tác thông tin di động thế hệ thứ 3
A

APICH Auxilialy Pilot Channel Kênh hoa tiêu phụ
ATM Asynchronous Tranfer Mode Kiểu truyền dẫn bất đồng bộ
AuC Authentication Centre Trung tâm nhận thực
B

BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá
BCH Broadcast Channel Kênh quả
ng bá
BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi Bit
BMC Broadcast/Multicast Control Điều khiển quảng bá
BS Base Station Trạm gốc

BSS Base Station System Phân hệ trạm gốc
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát vô tuyến
C

CCCH Common Cotrol Channel Kênh điều khiển chung
CCPCH Common Control Physical
Channel
Kênh vật lý điều khiển chung
CLPC Closed Loop Power Control Điều khiển công suất vòng kín
CM Communication Managerment Quản lý thông tin
CN Core Network Mạng lõi
COMC Communication Control Điều khiển thông tin
CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung
CS
CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung
CRNC Controlling Radio Network Bộ điều khiển mạng truy nhập vô tuyến
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thuật ngữ và viết tắt
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 6 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Controller
CTCH Common Traffic Channel Kênh lưu lượng chung
D

DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng
DCH Dedicated Channel Kênh dành riêng
DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý dành riêng đường xuống
DPCCH Dedicated Phy Control Chanel Kênh vật lý điều khiển dành riêng
DPDCH Dedicated Phy Data Channel Kênh vật lý dữ liệu dành riêng
DRNC Drift Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến
DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng dành riêng

E

EACH Enhanced Access Channel Kênh truy nhập tăng cường
EDGE Enhanced Data Rate For Tốc độ Bit tăng cường cho hệ thống
GSM Evolution GSM
EGPRS Enhanced GPRS GPRS mở rộng
EIR Equipment Identity Centre Trung tâm nhận thực thiết bị
F

FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuố
ng
FBI Feedback Information Thông tin phản hồi
FCCH Frequency Correction Chanel Kênh hiệu chỉnh tần số
FCH Fundamental Channel Kênh cơ sở
FDD Frequency Division Duplex Đa truy nhập phân chia theo tần số
FER Frame Error Rate Tỷ lệ lỗi khung
G

GGSN Gateway GPRS Support Mode Nút hổ trợ cổng GPRS
GMSC Gateway MSC MSC cổng
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung
GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu
GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động toàn cầu
Communications
H

HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thướng trú
HSCSD Hight Speed Circuit Switched Chuyển mạch kênh dữ liệu tốc độ cao
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thuật ngữ và viết tắt
 

GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 7 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Data
I

ID Identifier Nhận dạng
IETF Internet Enginer Task Group Nhóm kỹ sư đặc trách về Internet
IMT-2000 International Mobile Tiêu chuẩn viễn thông di động quốc tế
Communication 2000 2000
ITU International Hiệp hội viễn thông quốc tế
Telecommunication Union
ISDN Intergated Services Digital Ne Mạng số liệu đa dịch vụ
L

L1 Radio Physical Layer Lớp vật lý
L2 Radio Data Link Layer Lớp liên kết dữ liệu
L3 Radio Network Layer Lớp mạng
M

MAC Medium Access Control Truy nhập môi trường vật lý
MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động
ME Mobile Equipment Thiết bị di động
MEHO Mobile Evaluated Handover Chuyển giao quy
ết định bởi máy
MGW Media Gateway Cổng phương tiện
MM Mobility Management Quản lý di động
MS Mobile Station Trạm di động
MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động
MTP Message Transfer Part Phần chuyển giao bản tin
MTP3 Message Transfer Part Level3 Lớp 3 phần chuyển giao bản tin
MUD Multi-User Detection Phát hiện nhiều người sử dụng

N

NBAP Node B Application Part Phần ứng dụng nút B
NEHO Network Evaluated Handover Chuyển giao quyết định bởi mạng
NMS Network Management System Phân hệ quản lý mạng
O

O&M Operation and Management Khai thác và bảo dưỡng
OCCCH ODMA Common Control Kênh điều khiển chung cho ODMA
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thuật ngữ và viết tắt
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 8 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Channel
ODCCH ODMA Dedicated Control Kênh điều khiển riêng cho ODMA
Channel
ODMA Opportunity Driven Multiple Đa truy nhập theo cơ hội
Access
ODTCH ODMA Dedicated Traffic Kênh lưu lượng dành riêng cho ODMA
Channel
OLPC Open Loop Power Control Điều khiển công suất vòng hở
P

PC Power Control Điều khiển công suất
PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi
PCH Paging Channel Kênh tìm gọi
PCPCH Physical Common Packet Kênh gói chung vật lý
PDCP Packet Data Covergence Pro Giao thức hội tụ gói số liệu
PDSCH Physical Downlink Shared Kênh chia xẻ đường xuống vật lý
Channel
PDU Packet Data Unit Đơn vị số liệu gói

PICH Page Indicator Channel Kênh chỉ thị tìm gọi
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di độ
ng mặt đất công cộng
PPP Point to Point Protocal Thủ tục điểm - điểm
PRACH Physical Random Access Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý
Channel
PS Packet Switched Chuyển mạch gói
PSTN Public Switched Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch công
Network cộng
Q

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
R

RAB Radio Access Bearer Kênh mang truy nhập vô tuyến
RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên
RANAP Radio Access Network App.P Phần ứng dụng của mạng truy nhập
RB Radio Bearer Kênh mang vô tuyến
RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thuật ngữ và viết tắt
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 9 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến
RNS Radio Network Subsystem Phân hệ mạng vô tuyến
RNSAP Ra.Net.Sub.App.Part Phần ứng dụng phân hệ mạng vô tuyến
RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến
RRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyến
S

SCCH Synchronous Control Channel Kênh đồng bộ

SCH Synchronous Channel Kênh bổ sung
SDU Service Data Unit Đơn vị số liệu dịch vụ
SGSN Serving GPRS Support Mode Nút phục vụ GPRS
SHCCH Shared Channel Control Kênh điều khiển phân chia
SIR Signal to Interference Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
SM Short Message Bản tin ngắn
SRNC Serving RNC RNC phục vụ
SSCF Service Specific Chức năng phối hợp dịch vụ đặc thù

Co-ordination Function
T

TDD Time Division Duplex Đa truy nhập phân chia theo thời gian
TFCI Transport Format Bộ chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền
Combination Indicator dẫn
TPC Transmit Power Command Lệnh điều khiển công suất
U

UE User Equipment Thiết bị người dùng
UL Uplink Đường lên
UMTS Universal Mobile Hệ thống viễn thông di động toàn cầu
Telecommunication System
UTRAN Universal Terrestrial Radio Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn
Access Network cầu
V

VLR Vistor Location Registor Thanh ghi định vị tạm trú
W

WCDMA Wideband Code Division Đa truy nhập theo mã băng rộng

Multiple Access

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng biểu và hình vẽ
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 10 SVTH: Nguyễn Văn Sáu

BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Thí dụ bộ tám mã trực giao ................................................................................. 37
Bảng 3.2. Thí dụ nhân hai mã giống nhau trong bảng 1 được một .................................... 38
Bảng 3.3. Thí dụ nhân hai mã khác nhau trong bảng 1 được một mã mới trong tập 8 mã 38
Bảng 3.4. Các thông số lớp vật lý W-CDMA ....................................................................... 42
Bảng 3.5: Phân bổ băng tần trên toàn cầu. ......................................................................... 43
Bảng 3.6. Cấp phát tần số 3G tại Việt Nam ....................................................................... 44
Bảng 3.7: Chuyển đổi giữa các kênh truyền tải và các kênh vật lý ..................................... 50
Bảng 3.8: Các thông số tốc độ đỉnh R6 HSPA .................................................................... 52
Bảng 3.9: Phân loại các d
ịch vụ .......................................................................................... 85
Bảng 3.10: Tổng kết các loại QoS ....................................................................................... 89

HÌNH VẼ
Hình 1.1: Lịch trình nghiên cứu và đưa mạng WCDMA vào khai thác .............................. 15
Hình 1.2: Tổng kết quá trình phát triển của thông tin di động thế hệ 1 đến thế hệ 3 ......... 16
Hình 1.3: Mô hình cấu trúc mạng 4G ................................................................................. 20
Hình 1.4: Sự kết hợp các mạng khác nhau .......................................................................... 21
Hình 1.5: Người dùng ở các mạng khác nhau có thể truy nhập vào hệ thống ................... 22
Hình 1.6: Tính di động của mạng ....................................................................................... 23
Hình 1.7. Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G ............................... 24
Hình 2.1: Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS ....................... 25
Hình 2.2: Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển m
ạch gói (PS). ............................................ 27

Hình 2.3: Đóng bao và tháo bao cho gói IP trong quá trình truyền tunnel ........................ 28
Hình 2.4: Thiết lập kết nối tunnel trong chuyển mạch tunnel ............................................. 29
Hình 2.5: Phân chia mạng thành các vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN .................... 30
Hình 2.6: Phân chia vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN thành LA và RA .................... 30
Hình 2.7: Phân chia LA và RA ............................................................................................ 31
Hình 2.8: Các kiểu mẫu ô .................................................................................................... 31
Hình 2.9: Các khái niệm phân chia vùng địa lý trong 3G WCDMA UMTS. ...................... 32
Hình 2.10: Kiến trúc UTRAN .............................................................................................. 33
Hình 3.1. Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) .......................................................................... 37
Hình 3.2. Quá trình giải trải phổ và lọc tín hiệu của người sử dụng k từ K tín hiệu. ......... 39
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng biểu và hình vẽ
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 11 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Hình 3.3. Kiến trúc giao thức vô tuyến cho UTRA FDD. .................................................... 41
Hình 3.4: Cấp phát băng tần WCDMA/FDD ...................................................................... 44
Hình 3.5. Chuyển đổi giữa các LoCH và TrCH trên đường lên và đường xuống .............. 47
Hình 3.6. Tổng kết các kiểu kênh vật lý ............................................................................... 47
Hình 3.7: Ghép các kênh truyền tải lên kênh vật lý ............................................................ 50
Hình 3.8. Cấu trúc kênh vật lý riêng cho đường lên và đường xuống ................................ 51
Hình 3.9: Tốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện (trường hợp HSDPA) ................... 53
Hình 3.10. Cấu trúc thời gian-mã của HS-DSCH ............................................................... 54
Hình 3.11. Kiến trúc HSDPA ............................................................................................... 55
Hình 3.12. Cấu trúc kênh HSDPA kết hợp WCDMA .......................................................... 55
Hình 3.13: Thủ tục thiết lập cuộc gọi ở W-CDMA UMTS. ................................................. 58
Hình 3.14: Các kiểu chuyển giao khác nhau ...................................................................... 62
Hình 3.15: Các thủ tục chuyển giao .................................................................................... 63
Hình 3.16: Sự so sánh giữa chuyển giao cứng và chuyển giao mềm .................................. 65
Hình 3.17: Nguyên lý của chuyển giao mềm ...................................................................... 67
Hình 3.18: Thuật toán chuyển giao mềm IS-95A ................................................................ 67
Hình 3.19: Thuật toán chuyển giao mềm trong WCDMA .................................................. 68

Hình 3.20: Sự suy giảm nhiễu do có chuyển giao mềm trong UL ....................................... 70
Hình 3.21 Thủ tục đo đạc chuyển giao trong cùng tần số. .................................................. 71
Hình 3.22: Mô hình đo đạc chuyển giao trong cùng tần số. ............................................... 72
Hình 3.23: Sơ đồ lọc và báo cáo đo đạc chuyển giao mềm. ............................................... 73
Hình 3.24: Độ l
ợi chuyển giao mềm của công suất phát đường lên(giá trị dương = độ lợi,
giá trị âm = suy hao) ........................................................................................................... 74
Hình 3.25: Độ lợi chuyển giao mềm trong công suất phát đường xuống (Giá trị dương =độ
lợi, âm =suy hao) ................................................................................................................. 75
Hình 3.26: Tổng phí chuyển giao mềm ................................................................................ 76
Hình 3.27: Tổng phí chuyển giao mềm và thông số Window_add cho lưới cell 6 cạnh 3
79sector site, với hai bán kính khác nhau. .......................................................................... 77
Hình 3.28: Chuyển giao giữa các hệ thống GSM và WCDMA .......................................... 79
Hình 3.29: Thủ tục chuyển giao giữa các hệ thống. ............................................................ 79
Hình 3.30: Nhu cầu chuyển giao giữa các tầ
n số sóng mang WCDMA ............................. 81
Hình 3.31: Thủ tục chuyển giao giữa các tần số. ................................................................ 81
Hình 3.32: Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín đường lên ......................................... 82
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng biểu và hình vẽ
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 12 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Hình 3.33: Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín đường xuống .................................... 83
Hình 3.34: Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba. ......... 84
Hình 3.35: Cấu trúc của dịch vụ mạng UMTS. ................................................................... 88
Hình 4.1: Sơ đồ cấu trúc mạng di động Viettel hiện tại ..................................................... 90
Hình 4.2: Sơ đồ cấu trúc tổng thể mạng di động Viettel hiện tại ........................................ 91
Hình 4.3: Mạng 3G UMTS kế thừa mạng lõi 2G ................................................................ 96
Hình 4.4: Sự phát triển liền mạch ....................................................................................... 96
Hình 4.5: Kiến trúc Node B ................................................................................................. 97
Hình 4.6: C

ấu trúc logic của BTS 3900 .............................................................................. 98




ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1:
Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 13 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Chương 1:
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G
CÔNG NGHỆ WCDMA
1.1. Giới thiệu chung
1.1.1. Mở đầu
Sự phát triển nhanh chóng của dịch vụ số liệu đã đặt ra các yêu cầu mới đối với
công nghệ viễn thông di động. Thông tin di động thế hệ 2 mặc dù sử dụng công nghệ số
nhưng là hệ thống băng hẹp và được xây dựng trên cơ chế chuyển mạch kênh nên không
thể đáp ứng được dịch vụ mới này. 3G (third-generation) công nghệ truyền thông thế hệ
thứ ba là giai đoạn mới nhất trong sự phát triển của ngành viễn thông di động. Nếu 1G (the
first gerneration) của điện thoại di động là những thiết bị analog, chỉ có khả năng truyền
thoại. 2G (the second generation)

của điện thoại di động gồm cả hai công năng truyền
thoại và dữ liệu giới hạn dựa trên kỹ thuật số. Trong bối cảnh đó ITU đã đưa ra đề án tiêu
chuẩn hóa hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 với tên gọi IMT – 2000. IMT – 2000 đã
mở rộng đáng kể khả năng cung cấp dịch vụ và cho phép sử dụng nhiều phương tiện
thông tin. M
ục đích của IMT – 2000 là đưa ra nhiều khả năng mới nhưng cũng đồng thời
đảm bảo sự phát triển liên tục của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) vào
những năm 2000. 3G mang lại cho người dùng các dịch vụ giá trị gia tăng cao cấp, giúp

chúng ta thực hiện truyền thông thoại và dữ liệu (như e-mail và tin nhắn dạng văn bản),
download âm thanh và hình ảnh với băng tần cao. Các ứng d
ụng 3G thông dụng gồm hội
nghị video di động; chụp và gửi ảnh kỹ thuật số nhờ điện thoại máy ảnh; gửi và nhận e-
mail và file đính kèm dung lượng lớn; tải tệp tin video và MP3; thay cho modem để kết nối
đến máy tính xách tay hay PDA và nhắn tin dạng chữ với chất lượng cao…
HSDPA (High Speech Downlink Packet Access: truy nhập gói đường xuống tốc độ
cao) là một mở rộng của các hệ thống 3G WCDMA UMTS đã có thể cung cấp t
ốc độ lên
đến 10 Mbps trên đường xuống. HSDPA là một chuẩn tăng cường của 3GPP-3G nhằm
tăng dung lượng đường xuống bằng cách thay thế điều chế QPSK trong 3G UMTS bằng
16QAM trong HSDPA. HSDPA hoạt động trên cơ sở kết hợp ghép kênh theo thời gian
(TDM) với ghép kênh theo mã và sử dụng thích ứng đường truyền. Nó cũng đưa ra một
kênh điều khiển riêng để đảm bảo tốc độ truyền dẫn số liệ
u. Các kỹ thuật tương tự cũng
được áp dụng cho đường lên trong chuẩn HSUPA (High Speech Uplink Packet Access).
Hai công nghệ truy nhập HSDPA và HSUPA được gọi chung là HSPA (High Speed
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1:
Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 14 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Packet Data). Để làm cho công nghệ 3GPP UTRA/UTRAN mang tính cạnh tranh hơn nữa
(chủ yếu là để cạnh tranh với các công nghệ mới của 3GPP2 và WiMAX), 3GPP quyết
định phát triển E-UTRA và EUTRAN (E: Elvolved ký hiệu cho phát triển) còn được gọi là
siêu 3G (Super-3G) hay LTE (Long Term Evolution) mà thực chất là giai đoạn đầu 4G.
Công việc phát triển sẽ tiến hành trong 10 năm và sau đó như là sự phát triển dài hạn của
công nghệ truy nhập vô tuyến 3GPP. Trong giai đoạn này tốc độ số liệu đạt được 30 đế
n
100Mbps với băng thông 20MHz. Tiếp sau LTE, IMT-Adv (IMT tiên tiến) sẽ được phát
triển, đây sẽ là thời kỳ phát triển của 4G với tốc độ từ 100 đến 1000 Mbps và băng thông

100MHz.
Hiện nay tại Việt Nam, băng tần I dành cho WCDMA đã được chia là bốn khe và
được cấp phát cho bốn nhà khai thác: Viettel, VMS, GPC, EVN+HT.
1.1.2. Giới thiệu về công nghệ 3G
3G là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3. Mặc dù các
hệ thố
ng thông tin di động thử nghiệm đầu tiên được sử dụng vào những năm 1930-1940
trong các sở cảnh sát Hoa Kỳ nhưng các hệ thống điện thoại di động thương mại thực sự
chỉ ra đời vào khoảng cuối những năm 1970 đầu những năm 1980. Các hệ thống điện thoại
thế hệ đầu sử dụng công nghệ tương tự và người ta gọi các hệ thố
ng điện thoại kể trên là
các hệ thống 1G.
Khi số lượng các thuê bao trong mạng tăng lên, người ta thấy cần phải có biện pháp
nâng cao dung lượng của mạng, chất lượng các cuộc đàm thoại cũng như cung cấp thêm
một số dịch vụ bổ sung cho mạng. Để giải quyết vấn đề này người ta đã nghĩ đến việc số
hóa các hệ thống điện thoạ
i di động, và điều này dẫn tới sự ra đời của các hệ thống điện
thoại di động thế hệ 2. Ngày nay thông tin di động là ngành công nghiệp viễn thông phát
triển nhanh nhất với con số thuê bao hơn 3,6 tỷ thuê bao với 500 triệu thuê bao 3G. Khởi
nguồn từ dịch vụ thoại đắt tiền cho một số ít người đi xe, đến nay với sự ứng dụng ngày
càng rộng rãi các thiết bị thông tin di động th
ế hệ ba, thông tin di động có thể cung cấp
nhiều loại hình dịch vụ đòi hỏi tốc độ số liệu cao cho người sử dụng kể cả các chức năng
camera, MP3 và PDA. Với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao ngày càng trở nên phổ biến này,
nhu cầu 3G cũng như phát triển nó lên 4G ngày càng trở nên cấp thiết. ITU đã đưa ra đề án
tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin di động thế hệ ba vớ
i tên gọi IMT-2000 để đạt được các
mục tiêu chính sau đây:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1:
Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G

 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 15 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
- Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo các dịch vụ băng rộng như truy nhập internet
nhanh hoặc các ứng dụng đa phương tiện, do yêu cầu ngày càng tăng về các dịch
vụ này.
- Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và điện
thoại vệ tinh. Các tính năng này sẽ cho phép mở rộng đáng kể tầm phủ c
ủa các hệ
thống thông tin di động.
- Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để đảm bảo sự phát triển
liên tục của thông tin di động .
Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba IMT-2000 đã được đề
xuất, trong đó hai hệ thống WCDMA UMTS và cdma-2000 đã được ITU chấp thuận và đã
được đưa vào hoạt động. Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA
điều này cho
phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin động
thế hệ ba.
1.2. Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động 3G WCDMA
1.2.1. Lịch trình nghiên cứu phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ ba.
Công trình nghiên cứu của các nước Châu Âu cho WCDMA đã bắt đầu từ các đề án
CDMT (Code Division Multiple Testbed: Phòng thí nghiệm đa truy nhập theo mã) và
FRAMES (Future Radio Multiple Access Scheme: Sơ đồ đa truy nhập vô tuyến tương lai)
từ đầu thập niên 90. Các dự án này cũng tiến hành thực nghiệm các hệ thống WCDMA để
đánh giá chất lượng đường truyền. Công tác tiêu chuẩn hoá chi tiết được thực hiện ở
3GPP. L
ịch trình triển khai WCDMA được thể hiện ở hình 1.1.


Hình 1.1: Lịch trình nghiên cứu và đưa mạng WCDMA vào khai thác 

Ở Châu Âu và Châu Á, hệ thống WCDMA được đưa ra khai thác vào đầu năm 2002
Lịch trình nghiên cứu phát triển của cdma 2000/3GPP2 chia thành 2 giai đoạn:
Kết thúc quá
trình IMT - 2000
Phát hành
3GPP 99-12/99
Thử mạng Nhật Bản
Châu Âu,
Châu Á
3GPP phát hành tiếp
1998 1999 2000 2001 2002
Mạng
Tiêu Chuẩn
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1:
Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 16 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Giai đoạn 1: (1997 – 1999)
9 Nghiên cứu phát triển mẫu đầu tiên của hệ thống;
9 Năm 1997: Xây dựng tiêu chuẩn, xây dụng cấu trúc mẫu đầu tiên hệ thống và
thiết kế các phương tiện thử nghiệm chung.
9 Năm 1998: Tiếp tục xây dựng mẫu thử đầu tiên của hệ thống và các phương tiện
thử nghiệm chung;
9 Năm 1999: Kiểm tra kết nối cho mô hình đầ
u tiên của hệ thống.
Giai đoạn 2: (2000 -2002)
9 Phát triển hệ thống với mục tiêu thương mại ở các nhà sản xuất hàng đầu ;
9 Năm 2002: Bắt đầu dịch vụ thương mại.
1.2.2. Sơ lược quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động đến thế hệ ba
Trong phần này ta tổng kết nền tảng công nghệ chính của thông tin di động từ thế

hệ một đến thế hệ ba và quá trình phát tri
ển của các nền tảng này đến nền tảng của thế hệ
ba. Để tiến tới thế hệ ba có thể thế hệ hai phải trải qua một giai đoạn trung gian, giai đoạn
này gọi là thế hệ 2,5.

Hình 1.2: Tổng kết quá trình phát triển của thông tin di động thế hệ 1 đến thế hệ 3

IS-95
(J-STD-008)
IS-136
(1900)

GSM (1900)

GSM (1800)

GSM (900)
IS-136
TDMA
(800)
IS-95
CDMA
(800)

IDEN (800)

AMPS
NMT
(900)

TACS

SMR

GPRS

GPRS

EDGE
CDMA 2000
1x
CDMA 2000
Mx

WCDMA
1G 2G 2.5G 3G
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1:
Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 17 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
1.3. Cơ sở xây dựng hệ thống 3G WCDMA
1.3.1 Các tiêu chuẩn
IMT-2000 cung cấp hạ tầng kỹ thuật cho các dịch vụ gia tăng và các ứng dụng trên
một chuẩn duy nhất cho mạng thông tin di động.
- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau: Đuờng lên: 1885 – 2025 MHz;
đường xuống: 2110 -2200 MHz. IMT-2000 hỗ trợ tốc độ đường truyền cao hơn: tốc độ tối
thiểu là 2Mbps cho người dùng văn phòng hoặc đi bộ; 348Kbps khi di chuyển trên xe.
Trong khi đó, hệ thố
ng viễn thông 2G chỉ có tốc độ từ 9,6Kbps tới 28,8Kbps.
- Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến:

9 Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến,
9 Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông từ cố định, di động, thoại, dữ liệu,
Internet đến các dịch vụ đa phương tiện.
- Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:
9 Các phương ti
ện tại nhà ảo trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và
chuyển mạng toàn cầu,
9 Đảm bảo chuyển mạng quốc tế cho phép người dùng có thể di chuyển đến
bất kỳ quốc gia nào cũng có thể sử dụng một số điện thoại duy nhất,
9 Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển
mạch kênh và s
ố liệu chuyển mạch gói.
- Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện.
Môi trường hoạt động của IMT – 2000 được chia thành 4 vùng với tốc độ bit R như sau:
9 Vùng 1: Trong nhà, ô pico, R
b
≤ 2 Mbit/s
9 Vùng 2: thành phố, ô macrô, R
b
≤ 384 kbit/s
9 Vùng 3: ngoại ô, ô macrô, R
b
≤ 144 kbit/s
9 Vùng 4: toàn cầu, R
b
= 9,6 kbit/s.
IMT-2000 có những đặc điểm chính như sau:
1.3.1.1. Tính linh hoạt:
Với số lượng lớn các vụ sáp nhập và hợp nhất trong ngành công nghiệp điện thoại
di động và khả năng đưa dịch vụ ra thị trường ngoài nước, nhà khai thác không muốn phải

hỗ trợ giao diện và công nghệ khác. Điều này chắc chắn sẽ cản trở sự phát triển của 3G
trên toàn thế giới. IMT-2000 hỗ trợ v
ấn đề này, bằng cách cung cấp hệ thống

có tính linh
hoạt cao, có khả năng hỗ trợ hàng loạt các dịch vụ và ứng dụng cao cấp. IMT-2000 hợp
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1:
Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 18 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
nhất 5 kỹ thuật (IMT-DS, IMT-MC, TMT-TC, IMT-SC, IMT-FT) về giao tiếp sóng dựa
trên ba công nghệ truy nhập khác nhau (FDMA - Đa truy nhập phân chia theo tần số,
TDMA - Đa truy nhập phân chia theo thời gian và CDMA - Đa truy nhập phân chia theo
mã). Dịch vụ gia tăng trên toàn thế giới và phát triển ứng dụng trên tiêu chuẩn duy nhất
với 5 kỹ thuật và 3 công nghệ.
1.3.1.2. Tính kinh tế:
Sự hợp nhất giữa các ngành công nghiệp 3G là bước quan trọng quyết định gia tăng
số lượng người dùng và các nhà khai thác.
1.3.1.3. Tính t
ương thích:
Các dịch vụ trên IMT-2000 có khả năng tương thích với các hệ thống hiện có.
Chẳng hạn, mạng 2G chuẩn GSM sẽ tiếp tục tồn tại một thời gian nữa và khả năng tương
thích với các hệ thống này phải được đảm bảo hiệu quả và liền mạch qua các bước
chuyển.
1.3.1.4. Thiết kế theo modul:
Chiến lược của IMT-2000 là phải có khả năng mở rộ
ng dễ dàng để phát triển số
lượng người dùng, vùng phủ sóng, dịch vụ mới với khoản đầu tư ban đầu thấp nhất.

1.3.2 Các phiên bản của 3G WCDMA

Khuyến nghị ITU-R M.1457 đưa ra 6 họ tiêu chuẩn công nghệ cho giao diện truy
nhập vô tuyến thành phần mặt đất của các hệ thống IMT-2000 (tên gọi mạng 3G của ITU),
bao gồm:
9 IMT-2000 CDMA Direct Spread,
9 IMT-2000 CDMA Multi-Carrier,
9 IMT-2000 CDMA TDD,
9 IMT-2000 TDMA Single-Carrier,
9 IMT-2000 FDMA/TDMA,
9 IMT-2000 OFDMA TDD WMAN (IP - OFDMA).
Mỗi tiêu chuẩn trong 6 tiêu chuẩn nêu trên đều được các công ty lớn và một số quốc
gia có nền công nghiệp điện tử, viễn thông phát triển ủng hộ và ra sức vận động. Các tiêu
chuẩn này cạnh tranh gay gắt với nhau trong việc chiếm lĩnh thị trường thông tin di động.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1:
Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 19 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Mặc dù một số nước trên thế giới cấp phép băng tần 3G theo tiêu chí độc lập về
công nghệ (không gắn việc cấp băng tần với bất kỳ công nghệ nào) nhưng thực tế triển
khai ở nhiều nước cho thấy trong băng tần 1900-2200 MHz, công nghệ WCDMA/HSPA
vẫn là công nghệ chủ đạo, được đa số các nhà khai thác lựa chọn. Quy mô thị trường lớn
của công nghệ này cũ
ng đảm bảo rằng nó sẽ được tiếp tục phát triển trong tương lai.
1.4. Lộ trình phát triển hệ thống thông tin di động từ 3G lên 4G
1.4.1. Giới thiệu về hệ thống thông tin di động 4G.
Việc nghiên cứu chuyển hướng sang các hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G) để
giải quyết các vấn đề tồn tại trong hệ thống di động thế hệ 3. Đó là việc cung cấp các loại
hình dịch vụ ngày càng đa dạng hơn, từ tín hiệu thoại chất lượng cao sang tín hiệu video
độ phân giải cao, các kênh vô tuyến có tốc độ dữ liệ
u cao. Khái niệm 4G được sử dụng
rộng rãi không chỉ có các hệ thống điện thoại tế bào mà còn bao gồm các kiểu hệ thống

viễn thông truy nhập vô tuyến băng thông rộng. Một trong số các thuật ngữ dùng để mô tả
4G là MAGIC: Mobile multimedia (Đa phương tiện di động), Anytime anywhere (Bất
cứ khi nào, bất cứ nơi đâu), Global mobility support (Hỗ trợ di động toàn cầu),
Integrated wireless solution (Giải pháp vô tuyến tích hợp) và Customized personal
service (Dịch vụ theo yêu cầu cá nhân). Như là một lời hứa cho tương lai, hệ thống 4G là
hệ thống truy nhập vô tuyến tế bào băng thông rộng, đã và đang là mối quan tâm lớn của
lĩnh vực thông tin di động. 4G không chỉ hỗ trợ cho các dịch vụ thông tin di động thế hệ
tiếp theo mà còn hỗ trợ cho cả các mạng vô tuyến cố định.
Chúng ta xem xét trên c
ơ sở cái nhìn tổng quan về các đặc trưng của 4G, cách tổ chức
và tích hợp hệ thống di động. Đặc trưng của 4G có thể cô đọng lại bằng từ “tích hợp”. Các
hệ thống 4G là một sự tích hợp gắn kết không tách rời của các thành phần thiết bị đầu cuối,
mạng lưới và các ứng dụng nhằm thoả mãn đòi hỏi không ngừng và ngày càng cao của
người sử
dụng.
1.4.2. Mô hình mạng 4G.
Phạm vi của mạng 4G sẽ bao phủ toàn bộ từ các phần truyền dẫn vô tuyến, truyền dẫn
trong mạng lõi đến tận các ứng dụng trên thiết bị đầu cuối. Với yêu cầu một kiến trúc phân
lớp cho hệ thống, nhằm đảm bảo tính mở và tính thích ứng cho hệ thống, các thành phần
chức năng trong mạng sẽ được chuẩn hóa theo các chức năng chung và mỗ
i chức năng
chung này sẽ đại diện cho chức năng trong 1 lớp. Với yêu cầu trên, chúng ta phân chia cấu
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1:
Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 20 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
trúc mạng trên cơ sở của 4 lớp chức năng, tương ứng với 4 phạm vi chức năng của các
thành phần trong hệ thống mạng.

Hình 1.3: Mô hình cấu trúc mạng 4G

Với mô hình trên, tính tích hợp hệ thống đã được giải quyết trên lớp truyền dẫn. Các
hệ thống sử dụng môi trường truyền vô tuyến được tích hợp chung vào mạng RAN. Với
mô hình này, các mạng truy nhập vô tuyến được tích hợp vào một môi trường chung, có
nghĩa thuê bao di động đầu cuối khi ở bất cứ môi trường truyền vô tuyến nào cũng đảm
bảo hoạt động trong mạng.
Tính tương tác giữa các lớ
p giúp cho mô hình có tính mở trong việc phát triển công
nghệ cũng như dịch vụ trong tương lai. Việc xử lý các công nghệ điều chế, mã hoá và truy
nhập trên các lớp tương tác cũng tạo ra tính thích nghi với các yêu cầu về dịch vụ, đảm bảo
đầy đủ các yêu cầu về tốc độ dịch vụ trong tương lai.
Chức năng mạng truy nhập vô tuyến:
- Có khả năng tích hợp giữa các thiết bị đầ
u cuối
- Đảm bảo tốc độ dịch vụ
Chức năng của mạng lõi:
- Kết nối các mạng khác nhau: mạng không dây và mạng có dây.
- Truyền tải traffic trên các tuyến từ nơi gửi đến đích an toàn.
- Định tuyến lưu lượng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1:
Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 21 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
- Chuyển đổi dạng dữ liệu all IP
Chức năng điều khiển:
- Cung cấp nền tảng hạ tầng kết nối mạng dịch vụ
- Điều khiển hệ thống: Báo hiệu; Lưu lượng; Bảo mật (Security); Billing; Mobity và
Roaming.
Dịch vụ: Cung cấp dịch vụ sử dụng cho người dùng

1.4.3. Các yêu cầu đối với mạng 4G
Mạng 4G ra đời là cuộc cách m
ạng về tốc độ truyền dữ liệu, khả năng tương tác,
giao tiếp giữa các mạng khác nhau. Nó là sự kết hợp giữa các mạng khác nhau dựa trên
nền IP. Mục đích chính của mạng là cho phép người dùng có thể truy nhập và khai thác
các dịch vụ trong mạng với tốc độ cao, chất lượng tốt, an toàn, bảo mật. Vì vậy, để đáp
ứng được các nhu cầu và các dịch vụ đó, mạng 4G phải
đáp ứng được các yêu cầu sau:
1.4.3.1. Mạng 4G phải đáp ứng được yêu cầu tích hợp được các mạng khác như các
mạng di động thế hệ 2, thế hệ 3, thế hệ 3,5G,… và WLAN, WiMAX, và các mạng không
dây khác.
Mạng 4G có khả năng kết hợp với các mạng khác nhau dựa trên nền giao thức IP,
với tốc độ cao, nó cung cấp các dịch vụ đa dạng thời gian thực, các ứng dụng chất lượng
cao,… Đây là yếu tố rất quan trọng giúp cho một mạng, công nghệ mới đạt được thành
công. Với sự kết hợp này, người sử dụng có khả năng kết nối tới nhiều mạng, có thể sử
dụng nhiều dạng dịch vụ khác nhau như PSTN, ISDN, internet, WLAN, WiMAX, v.v…,
mà không cần quan tâm tới dạng thiết bị đang sử dụng cũng như việc họ đang ở đâu.

Hình 1.4: Sự kết hợp các mạng khác nhau

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1:
Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 22 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
1.4.3.2. Mạng có tính mở
Xem xét các ứng dụng, dịch vụ mạng hiện nay, chúng ta thấy rằng các hệ thống
mạng hiện nay vẫn đang phát triển như là các hệ thống đóng. Trong mạng thế hệ hai, dịch
vụ cung cấp chỉ là những dịch vụ đơn giản như tin nhắn SMS, MMS,… Các mạng di động
thế hệ ba đã bắt đầu cung cấp một số ứng dụng, dị
ch vụ nhưng còn rất ít, chất lượng chưa

cao. Các nhà cung cấp dịch vụ cũng chỉ trong phạm vi là “third-party” trong mạng. Điều
này có thể được khắc phục trong mạng 4G. Cấu trúc mở của mạng 4G cho phép cài đặt các
thành phần mới với các giao diện mới giữa các cấu trúc khác nhau trên các lớp. Đây là
điều rất quan trọng, đặc biệt cho các dịch vụ tối ưu trong mạng di động với liên kết không
dây và các
đặc tính di động. Mô hình được xây dựng ra phải có tính mở. Điều này giúp cho
hệ thống trở nên linh hoạt trong quá trình phát triển. Yêu cầu về mở rộng, nâng cấp hệ
thống hay thêm vào các ứng dụng, dịch vụ mới luôn là một đòi hỏi đối với các mạng viễn
thông hiện nay. Do đó mạng phải đảm bảo cho khả năng đáp ứng các nhu cầu này ngay từ
thời điểm hiện tạ
i cho đến tương lai.

Hình 1.5: Người dùng ở các mạng khác nhau có thể truy nhập vào hệ thống
1.4.3.3. Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng đa phương tiện trên nền IP:
Để đảm bảo chất lượng dịch vụ, cần sự kết hợp chặt chẽ giữa các lớp truy nhập,
truyền tải và các dịch vụ Internet. Đặc biệt đối với các vấn đề về độ trễ mạng, băng thông
dịch vụ…v.v. Mạng 4G yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu cao, độ trễ nhỏ, dịch vụ thời gian
thực, chất lượng cao.
1.4.3.4. Đảm bảo tính an toàn, bảo mật thông tin
Đây là yêu cầu quan trọng hàng đầu của hệ thống. Hệ thống thông tin càng phát
triển, càng có nhiều người dùng ở các mạng khác nhau cùng truy nhập vào hệ thống thì
thông tin bí mật của người dùng càng không đảm b
ảo an toàn. Tính an toàn của hệ thống
Worldwide
internet
PSTN
Internet
Gateway
Router
Slice manager

S
ervice
adaptation
Wifi and
indoor
evolution
“cenllular”
slice
UniRAN
(3G +)
Localization
and
broadcast
slice
“hot spot/
zone”
slice
Wimax
4G coverage
outdoor
and
indoor
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1:
Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 23 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
được đánh giá qua khả năng bảo mật trong truyền thông, tính đúng đắn và riêng tư của các
dữ liệu người sử dụng cũng như khả năng quản lý, giám sát hệ thống. Bảo mật là yêu cầu
chung đối với tất cả các hệ thống viễn thông.
1.4.3.5. Mạng đảm bảo tính di động:

Một trong những vấn đề quan trọng của 4G đó là cách để truy nhập nhiều mạng di
động và không dây khác nhau. Có ba khả năng: Sử dụng thiết bị đa chế độ, vùng phủ đa
dịch vụ, hoặc sử dụng giao thức truy nhập chung.
Các thiết bị đa chế độ: Thiết bị đa chế độ có nhiều chế độ hoạt động khác nhau, ví dụ
như đa truy nhập phân chia theo mã, thông tin di động toàn cầu GSM, chế độ truy nhập vệ
tinh,… Do đó, khi thiết bị nằ
m ngoài vùng phủ của mạng mình thì nó vẫn có thể truy nhập
được vào hệ thống thông qua các mạng khác. Đối với loại thiết bị này thì vấn đề chất
lượng dịch vụ yêu cầu phải được xử lý tốt. Xem hình 1.6a
Vùng phủ đa dịch vụ: Trong kiến trúc này, người dùng truy nhập vào vùng phủ đa
dịch vụ gồm nhiều điểm truy nhập chung (UAP: Universal Access Point). Những UAP này
kích hoạt để chọn mạng dự
a trên những cái có sẵn, đặc điểm chất lượng, và sự lựa chọn
thông thường của người dùng. Người dùng, thiết bị có thể chuyển dịch vụ khi di chuyển từ
UAP này sang UAP khác. Xem hình 1.6b.
Giao thức truy nhập chung: Trong trường hợp này các mạng không dây có thể hỗ trợ
một hoặc hai giao thức truy nhập chuẩn. Khi đó thiết bị có thể chuyển mạng có cùng giao
thức truy nhập khi không truy nhập được vào mạng của mình. Xem hình 1.6c


Hình 1.6: Tính di động của mạng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1:
Tổng quan hệ thống thông tin di dộng 3G
 
GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 24 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
1.4.3.6. Mạng phải đảm bảo về tốc độ:
Mạng mới ra đời phải có tốc độ truyền dữ liệu cao, đáp ứng được yêu cầu của người
sử dụng. Tốc độ truyền dữ liệu trong mạng mới có thể lên đến 100Mbps, và 160Mbps khi
sử dụng MIMO (Nhiều đầu vào - Nhiều đầu ra)

1.4.4. Lộ trình phát triển lên 4G

Hình 1.7. Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G


1G
2G
3G
3G +
E3G

IMT –Advanced 4G
Wifi
Wimax
1985 1995 2000 2005 2010 2015
<10kbps <200kbps 300kbps-10Mbps <100Mbps 100Mbps-1Gbps

E3G: 3G tăng cường
Cao

Trung
bình
Thời gian
Tốc đ
ộ số liệu
Khả năng di động
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2:
Cấu trúc mạng 3G WCDMA
 

GVHD: Th.S Võ Trường Sơn Trang 25 SVTH: Nguyễn Văn Sáu
Chương 2:
CẤU TRÚC MẠNG WCDMA
2.1. Kiến trúc tổng quát
2.1.1. Kiến trúc chung mạng 3G WCDMA
Mạng thông tin di động 3G lúc đầu 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 công 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 thự
c (như tiếng và video) cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một môi
trường IP bằng các chuyển mạch gói. Hình 2.1 dưới đây cho thấy thí dụ về một kiến trúc
tổng quát của thông tin di động 3G kết hợp cả CS và PS trong mạng lõi.

RAN: Radio Access Network: mạng truy nhập vô 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 độ
ng công cộng mặt đất

Hình 2.1: Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS
RAN
Mạng báo hiệu

Thiết

bị

cổng
Thiết bị
SMS
PSTN/PLMN

Internet

Intranet
Server
Chức năng dịch vụ CS
Chức năng dịch vụ PS
Chức năng dịch vụ CS
Chức năng dịch vụ PS
Nút kết hợp dịch vụ CS và dịch vụ PS
Thiết bị chuyển
mạch nội hạt
Thiết bị chuyển
mạch cổng
Thông tin
v
ị trí
Điều khiển dịch
v
ụ tiên tiến
Đầu
cuối

tiếng
BTS/
Nút B
BSC/
RNC
Đầu cuối
số liệu