Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Mai Thanh Dơng
- 5 -
các tăng cờng của 3G trong khi vẫn duy trì hỗ trợ 2G cho cdmaOne hiện có ở dải phổ
mà nhà khai thác đang sử dụng hiện nay.
Cả cdma2000 giai đoạn một và hai đều có thể hoà trộn với cdmaOne để sử dụng
hiệu quả phổ tần tuỳ theo nhu cầu của khách hàng. Chẳng hạn một nhà khai thác có nhu
cầu lớn về dịch vụ số liệu tốc độ cao có thể chọn triển khai giai đoạn một cdma2000 và
cdmaOne với sử dụng nhiều kênh hơn cho cdmaOne. ở một thị trờng khác, ngời sử
dụng có thể cha cần nhanh chóng sử dụng các dịch vụ tốc độ số liệu cao thì số kênh sẽ
đợc tập trung chủ yếu cho cdmaOne. Vì các khả năng cdma2000 giai đoạn hai đã sẵn
sàng, nhà khai thác thậm chí có nhiều cách lựa chọn hơn trong việc sử dụng phổ để hỗ
trợ các dịch vụ mới.
I.1.2 Lộ trình phát triển từ GSM lên 3G W-CDMA
Để đảm bảo đáp ứng đợc các dịch vụ mới về truyền thông máy tính và hình ảnh
đồng thời đảm bảo tính kinh tế, tính hệ thống, thông tin di động thế hệ hai sẽ đợc
chuyển đổi từng bớc sang thế hệ ba. Tổng quát quá trình chuyển đổi này nh hình vẽ
GSM GPRSHSCSD EDGE W-CDMA
h1.3: Lộ trình phát triển từ GSM đến W-CDMA.
Giai đoạn đầu của quá trình phát triển GSM là phải đảm bảo dịch vụ số liệu tốt
hơn. Tồn tại hai chế độ dịch vụ số liệu trong cùng một mạng là chuyển mạch kênh (CS:
Circuit Switching) và chuyển mạch gói (PS:Packet Switching) nh sau:
Các dịch vụ số liệu chế độ chuyển mạch kênh đảm bảo:
- Dịch vụ bản tin ngắn (SMS :Short Message Service).
- Số liệu dị bộ cho tốc độ 14,4 kbps.
- Fax băng tiếng cho tốc độ 14,4 kbps.
Các dịch vụ số liệu chuyển mạch gói đảm bảo:
- Chứa cả chế độ dịch vụ kênh.
- Dịch vụ Internet, email
- Sử dụng chức năng IWF/PDSN.
Để thực hiện kết nối vào mạng IP, ở giai đoạn này có thể sử dụng giao thức ứng
dụng vô tuyến (WAP : Wireless Application Protocol). Giai đoạn tiếp theo để tăng tốc độ
số liệu có thể sử dụng công nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD, dịch vụ
gói vô tuyến chung GPRS và tốc độ số liệu tăng cờng để phát triển EDGE. Các bớc
trung gian này gọi là thế hệ 2,5.
a, Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Mai Thanh Dơng
- 6 -
Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD là một dịch vụ cho phép tăng tốc độ
dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh hiện nay 9,6 kbps (hay cải tiến 14,4kbps) của GSM.
Để tăng tốc độ số liệu ngời sử dụng có thể đợc cấp nhiều khe thời gian một lúc hơn.
Có thể kết hợp linh hoạt từ 1 đến 8 khe thời gian để đạt đợc tốc độ số liệu cực đại là
64kbps cho một ngời sử dụng. Giao diện vô tuyến của HSCSD thậm chí còn hỗ trợ tốc
độ lên đến 8x14.4 kbps và nh vậy có thể đạt đợc tốc độ trên 100 kbps.
Một tính năng đặc biệt của HSCSD là nó hỗ trợ cả kết nối đối xứng và không đối
xứng (nh hình h1.4). Từ hình h1.4 ta thấy ở chế độ HSCSD đối xứng, số khe phát từ
BTS đến MS bằng số khe thời gian theo chiều ngợc lại. ở chế độ bất đối xứng, số khe
theo đờng xuống lớn hơn số khe của đờng lên. Chế độ phát không đối xứng đợc sử
dụng khi ngời dùng muốn truy nhập mạng internet, thông thờng dữ liệu tải về lớn hơn
rất nhiều dữ liệu đa lên mạng.
0
0
0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
77
0
0
0
1
0
2
0
3
0
5
0
6
0
77
0
0
0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
77
0
0
BTS đến MS
MS đến BTS
Đo
0
0
0
1
0
2
0
3
0
6
0
0
0
1
0
2
0
3
0
5
0
6
0
77
0
0
0
3
0
4
0
5
0
6
0
77
0
0
BTS đến MS
MS đến BTS
Đo
0
4
0
5
0
7
0
1
0
2
HSCSD đối xứng
HSCSD không đối xứng
h1.4: Biểu đồ thời gian cho HSCSD đối xứng và không đối xứng
b, Dịch vụ gói vô tuyến chung GPRS.
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Mai Thanh Dơng
- 7 -
M ạng P L M N khác
T E M T B S S S G S N G G S N
S G S N
G G S N
E IR
M S C /V L R
S M S -G M S C
S M S -IW M SC
S M -SC
P D N TE
H R L
G s G r
G c
G i
G n
G p
G f
G n
G d
A
D
C
E
R
U u
Bá o hiệu
B áo h iệu và lu lợn g
h1.5. Cấu trúc mạng GPRS
EIR = Equipment Identity Register.
HLR = Home Location Register.
SMS = Short Message Sevice.
SGSN = Serving GPRS Support Node.
GGSN = Gateway GPRS Support Node.
MT = Mobile Terminal.
TE = Terminal Equipment.
PLMN = Public Land Mobile Network.
PDN = Public Data Network.
BSS = Base Station System.
IWMSC InterWorking MSC.
GMSC= Geteway Mobile Services Switching Center.
Dịch vụ GPRS hỗ trợ dịch vụ số liệu gói tốc độ cao cho GSM. GPRS khác với
HSCSD ở chỗ là nhiều ngời sử dụng có thể dùng chung một tài nguyên vô tuyến vì thế
hiệu suất sử dụng tài nguyên vô tuyến sẽ rất cao. Một MS ở chế độ GPRS chỉ dành đợc
tài nguyên vô tuyến khi nó thực sự có dữ liệu cần phát và ở thời điểm khác, ngời sử
dụng khác có thể sử dụng chung tài nguyên vô tuyến này. Nhờ vậy băng tần đợc sử
dụng rất hiệu quả. Cấu trúc của một mạng GPRS nh trên hình h1.5.
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Mai Thanh Dơng
- 8 -
Một ngời sử dụng GPRS có thể sử dụng đến 8 khe thời gian để đạt đợc tốc độ
trên 100 kbps. Tuy nhiên đây chỉ là tốc độ đỉnh và nếu đồng thời có nhiều ngời sử dụng
dịch vụ thì tốc độ sẽ thấp hơn nhiều.
c, Tốc độ số liệu tăng cờng để phát triển GSM (EDGE)
Nói chung cấu trúc EDGE giống nh GPRS tuy nhiên ở đây sử dụng kỹ thuật điều
chế nhiều trạng thái hơn (8-PSK) vì thế nâng cao đợc tốc độ truyền dẫn.
I.2 Mạng 3G
Nh chúng ta đã theo dõi lịch sử phát triển của mạng thông tin di động. Để tiến
tới một hệ thống thông tin di động 3G chúng ta có hai cách phát triển tuỳ theo hiện trạng
mạng sẵn có sử dụng công nghệ GSM hay công nghệ cdmaOne. Trên thế giới hiện nay
đã có một số nớc xây dựng hoàn chỉnh hệ thống thông tin di động 3G nh ở Hàn Quốc
và Nhật Bản và với u điểm về tốc độ và dịch vụ, 3G sẽ là xu thế tất yếu mà mỗi nhà
khai thác cần phải hớng tới.
Mạng thông tin di động 3G giai đoạn đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng
chuyển mạch gói (PS) và các vùng chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng.
Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch ứng dụng công nghệ ATM. Trên
đờng phát triển đến mạng toàn IP chuyển mạch kênh sẽ dần đợc thay thế bằng chuyển
mạch gói. Các dịch vụ kể cả số liệu thời gian thực (nh tiếng và video) cuối cùng cũng sẽ
đợc truyền trên cùng một môi trờng IP bằng các chuyển mạch gói. Hình h1.6 cho thấy
thí dụ về một kiến trúc tổng quát của thông tin di động 3G.
Điều khiển dịch
vụ tiên tiến
Thông tin
vị trí
Mạng báo hiệu
Chức năng
CS
Chức năng
PS
Chức năng
CS
Chức năng
PS
Thiết bị chuyển
mạch nội hạt
Thiết bị chuyển
mạch cổng
Node kết hợp CS và PS
BS/
nodeB
BTS/
RNC
Đầu cuối số liệu
Đầu cuối tiếng
RAN
Thiết bị cổng
Thiết bị
SMS
Internet
server
intranet
PSTN/PLMN
h1.6: Kiến trúc tổng quát một mạng di động kết hợp cả PS và CS
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Mai Thanh Dơng
- 9 -
I.2.1 Mô hình tham khảo mạng cdma2000
Hình h1.7 cho thấy mô hình tham khảo của mạng cho cdma2000
T5 T9 T1 T2 T6 T4
T8
T3
T7
SCPIP SN
MSC
NPDB
EIR
BS
BTS BSC
Abis
A
Z
E
F
MC HLR VLR
Q C B
N D
M2
M1
SME
AC
OTAF
H N1 D1
G
M3
V
PDSN
AA
P1
P1
P1
Al
Pi
Dl
PSTN
w
DLE
DCE
TE2
PDN
Rx
TE2
ISDN
S
TE2
Sm
MT0
MT1
TE1
TAm
TE2
Rm
MT2
TE2
Rm
ME
MS
Ur
UIM
Ui
MWNE
OSF
DF CDSF CDCP
CSC
CF
CDRP
TNF
O1
O2
d
c
I
k
j
V
D1
X
WNE
IAP
CDIS
h1.7: Mô hình tham khảo mạng cdma2000
AAA :Authentication Authorization Accounting :Nhận thực trao quyền và thanh
toán.
AC : Authentication Center : Trung tâm nhận thực.
BS : Base Station : Trạm gốc.
BSC : Base Station Controller: Điều khiển trạm gốc.
BTS : Base Transceiver Station : Trạm thu phát gốc.
CDCP : Call Data Collection Point : Điểm thu thập số liệu cuộc gọi.
CDGP : Call Data Generation Point: Điểm tạo dữ liệu cuộc gọi.
CDIS : Call Data Information Source: Nguồn thông tin dữ liệu cuộc gọi.
CDRP : Call Data Rating Point : Điểm tính cớc số liệu cuộc gọi.
CF : Collection Funtion: Chức năng thu thập.
CSC : Customer Service Center: Trung tâm phục vụ khách hàng.
DCE : Data Circuit Equipment: Thiết bị mạch số liệu.
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Mai Thanh Dơng
- 10 -
DF : Delivery Function: Chức năng chuyển.
EIR : Equipment Identity Register : Bộ ghi nhận dạng thiết bị.
ISDN : Intergrated Service Didital Network: Mạng số liệu liên kết đa dịch vụ.
IP : Intelligent Peripheral : Ngoại vi thông minh.
IAP : Intercept Access Point : Điểm truy cập mạng bị chặn.
IWF : InterWorking Function: Chức năng liên kết mạng.
MWNE : Manager Wireless Network: Mạng quản lý vô tuyến.
MS : Mobile Station: Trạm gốc.
MC : Message Center : Trung tâm tin nhắn.
MSC : Main Switching Center: Trung tâm chuyển mạch chính.
MT : Mobile Terminal : Đầu cuối di động.
NPDB : Number Portability Database: Cơ sở dữ liệu lu số máy cầm tay.
OSF : Operation System Function: Chức năng khai thác hệ thống.
OTAF : Over The Air Service Function: Chức năng dịch vụ không gian.
PDN : Public Data Network : Mạng số liệu công cộng.
PDSN : Packet Data Serving Node : Node phục vụ số liệu gói.
SCP : Service Control Point : Điểm điều khiển dịch vụ.
SN : Service Node : Node dịch vụ.
SME : Short Message Entity :Thực thể bản tin ngắn.
TA : Terminal Adapter :Tơng thích đầu cuối.
TE :Terminal Equipment :Thiết bị đầu cuối.
UIM : User Identity Mudule : Modul nhận dạng thuê bao.
VLR : Visitor Location Register : Bộ ghi vị trí thờng trú.
WNE : Wireless Network Entity: Thực thể mạng vô tuyến.
Mô hình tham khảo bao gồm: Các thực thể mạng và các điểm tham khảo. Dới
đây ta xét một số thực thể mạng đặc biệt trên hình và cha đợc xét ở phần trớc.
1. AAA là một thực thể đảm bảo hoạt động giao thức Internet để hỗ trợ nhận thực
trao quyền và thanh toán. Các chức năng IP đợc định nghĩa trong tài liệu của IETF.
AAA tơng tác với PSDN để thực hiện ba chức năng AAA trong việc hỗ trợ PSDN cho
các trạm di động yêu cầu. AAA tơng tác với các thực thể AAA khác để thực hiện các
chức năng khi AAA tại nhà nằm ngoài mạng di động đang phục vụ.
2. AC là thực thể quản lý thông tin nhận thực liên quan đến MS. AC có thể hoặc
không đặt bên trong HLR. Một AC có thể phục vụ nhiều HLR.
3. BS là thực thể cung cấp các phơng tiện để MS truy nhập mạng bằng đờng vô
tuyến. MS bao gồm BTS và BSC.
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Mai Thanh Dơng
- 11 -
4. BSC là thực thể đảm bảo điều khiển và quản lý với nhiều BTS. BSC trao đổi bản
tin với cả BTS và MSC. Lu lợng và báo hiệu liên quan với điều khiển cuộc gọi, quản lý
tính di động và quản lý MS có thể đợc truyền trong suốt qua BSC.
5. BTS là tực thể đảm bảo truyền dẫn qua điểm tham khảo U ( hay môi trờng vô
tuyến).
6. CDCP Là thực thể thu nhận thông tin chi tiết về cuộc gọi.
7. CDGP là thực thể cung cấp các thông tin chi tiết về cuộc gọi cho CDCP ở
khuôn dạng IS-124.
8. CDIS là thực thể có thể là nguồn thông tin chi tiết về cuộc gọi. Thông tin này
có thể ở một khuôn dạng riêng không nhất thiết phải ở dạng IS-124.
9. CDRP là thực thể nhận thông tin chi tiết cuộc gọi khuôn dạng IS-124, không
tính cớc và cung cấp thông tin liên quan đến cớc phí. Thông tin này đợc bổ sung
bằng cách sử dụng IS-124.
!0. CF là thực thể chịu trách nhiệm thu thập thông tin bị chặn cho các cơ quan thi
hành pháp luật.
11. CSC là thực thể mà tại đó các nhà cung cấp dịch vụ có thể nhận các cuộc gọi
điện thoại từ khách hàng muốn đăng ký cho việc cho việc bắt đầu dịch vụ vô tuyến hoặc
các yêu cầu khác.
12. CDE là một kết cuối bảo đảm giao diện giữa mạng với ngời sử dụng không
phải là ISDN.
13. DF là thực thể làm nhiệm vụ chuyển các cuộc gọi bị chặn đến một hay nhiều
CF.
14. EIR là một thực thể đảm bảo để ghi lại số nhận dạng thiết bị của ngời sử
dụng.
15. HLR là bộ ghi định vị để ghi lại số nhận dạng của ngời sử dụng.
16. IP (ngoại vi thông minh) là thực thể thực hiện chức năng tài nguyên đặc biệt
nh: thông báo bằng lời (từ băng), thu thập các chữ số, thực hiện việc chuyển đổi tiếng
thành văn bản hoặc văn bản thành tiếng, ghi và lu các bản tin tiếng, các dịch vụ Fax,
các dịch vụ số liệu
17. IAP đảm bảo việc truy nhập đến các cuộc thông tin đến hoặc từ thiết bị, các
phơng tiện hay các dịch vụ của một đối tợng bị chặn.
18. IWF là một thực thể đảm bảo việc biến đổi thông tin cho một hay nhiều
WNE. Một IWF có thể có giao diện đến một WNE để đảm bảo các dịch vụ biến đổi.
IWF có thể làm tăng thêm một giao diện đợc nhận dạng giữa hai WNE để cung cấp các
dịch vụ biến đổi cho cả hai WNE.
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Mai Thanh Dơng
- 12 -
19. MWNE là thực thể vô tuyến bên trong thực thể tập thể hay một thực thể mạng
đặc thù bất kỳ cần quản lý vô tuyến của OS bao hàm cả OS khác.
20. MC là thực thể làm nhiệm vụ lu và phát các bản tin ngắn. MC cũng có thể
đảm bảo các dịch vụ bổ sung cho dịch vụ bản tin ngắn (SMS).
21. MS là đầu cuối đợc thuê bao sử dụng để truy nhập mạng ở giao diện vô
tuyến. MS có thể là thiết bị cầm tay, đặt trong xe hoặc đặt cố định. MS là thiết bị vô
tuyến đợc dùng để kết cuối đờng truyền vô tuyến tại thuê bao.
22. MSC là thực thể chuyển mạch lu lợng đợc khởi xớng hoặc kết cuối ở MS.
Thông thờng một MSC đợc kết nối với ít nhất một BS. Nó cũng có thể đóng vai trò
cổng khi kết nối với một mạng khác.
23. MT0 là kết cuối MS có khả năng tự truyền số liệu mà không hỗ trợ giao diện
ngoài.
24. MT1 là kết cuối MS cung cấp giao diện ngời sử dụng ISDN và mạng.
25. MT2 là kết cuối MS cung cấp giao diện kết nối không phải là giao diện ngời
sử dụng ISDN và mạng.
26. NPDB là một thực thể cung cấp thông tin về tính cầm tay cho các số danh bạ
cầm tay.
27. OSF đợc định nghĩa bởi OSF của TMN (mạng quản lý viễn thông). Các chức
năng này bao hàm cả chức năng lớp quản lý phần tử, lớp quản lý mạng, lớp quản lý dịch
vụ và lớp quản lý kinh doanh phân bố ở tất cả các chức năng của hệ điều hành.
28.OTAF là thực thể giao diện theo chuẩn riêng đến CSC để hỗ trợ các hoạt động
trang bị dịch vụ.
29. PDSN là thực thể cung cấp các chức năng giao thức Internet cho mạng di
động. PDSN thiết lập, duy trì và kết nối các phiên của lớp đoạn nốivới MS. PDSN định
tuyến các datagram IP đến PDN. PDSN có thể hoạt động nh một tác nhân MIP ngoài
nhà trong mạng di động. PDSN tơng tác với AAA để hỗ trợ việc nhận thực, trao quyền,
và tính cớc. PDSN có thể giao tiếp với một hay nhiều mạng IP để đảm bảo truy nhập
mạng Internet.
30. PDN đảm bảo cơ chế truyền tải số liệu gói giữa các thực thể mạng và thực
hiện xử lý các khả năng sử dụng các dịch vụ này.
31. SCP là thực thể hoạt động nh một cơ sở dữ liệu thời gian thực và hệ thống xử
lý thao tác để đảm bảo chức năng điều khiển dịch vụ và số liệu dịch vụ.
32. SN là thực thể đảm bảo điều khiển dịch vụ, số liệu dịch vụ các tài nguyên đặc
biệt và các chức năng điều khiển cuộc gọi để hỗ trợ các dịch vụ liên quan đến vật mang.
33. SME là thực thể sắp xếp và giải sắp xếp các bản tin ngắn. SME có thể hoặc
không đợc sắp xếp bên trong HRL, MC, VLR hay MSC.
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Mai Thanh Dơng
- 13 -
34. TA là thực thể chuyển đổi báo hiệu và số liệu của ngời sử dụng giữa giao
diện không phải là ISDN và giao diện ISDN.
35. TAm (bộ thích ứng m) là thực thể biến đổi báo hiệu và số liệu của ngời sử
dụng giữa giao diện không phải là ISDN và ISDN.
36. TE1 là đầu cuối số liệu đảm bảo giao diện ngời sử dụng ISDN và mạng.
37. TE2 là đầu cuối số liệu đảm bảo giao diện giữa ngời sử dụng không phải
ISDN và mạng.
38. UIM chứa thông tin về thuê bao và có thể chứa thông tin đặc thù thuê bao.
UIM có thể hoặc đợc kết hợp bên trong đầu cuối di động hoặc có thể rút ra đợc.
39. VRL là bộ ghi định vị khác với HLR, nó đợc MSC sử dụng để thu nhận
thông tin cho việc xử lý cuộc gọi đến hoặc từ thuê bao khác.
40. WNE là thực thể mạng ở thực thể tổng thể.
Kiến trúc chung của một hệ thống cdma2000 nh hình vẽ dới đây.
Router Router
Mạng điện thoại
công cộng
internet
Mạng số liệu riêng
công cộng
BSC
BSC
BTS
BTS
BTS
BTS
BTS
BTS
MSC
HLR
SMS-SC
PDSN
AAA
Home Agent
MSC
h1.8: Kiến trúc chung của hệ thống cdma2000
I.2.2 Mô hình tham khảo mạng W-CDMA
Hình h.1.9 cho thấy cấu trúc mạng cơ sở của W-CDMA phiên bản 3.
Đồ án tốt nghiệp Sv: sử lai
Mai Thanh Dơng
- 14 -
Mạng lõi gồm các trung tâm chuyển mạch di động (MSC) và các node hỗ trợ
chuyển mạch gói phục vụ (SGSN). Các kênh thoại và chuyển mạch gói đợc kết nối với
các mạng ngoài thông qua các trung tâm chuyển mạch kênh và các node chuyển mạch
gói cổng: GMSC và GGSN. Để kết nối trung tâm chuyển mạch kênh với mạng ngoài cần
có thêm phần tử làm chức năng tơng tác mạng (IWF). Ngoài các trung tâm chuyển
mạch kênh và các node chuyển mạch gói, mạng lõi còn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết
cho mạng di động nh HLR, AUC và EIR.
Mạng truy nhập vô tuyến có các phần tử sau:
- RNC: Radio Network Controller : Bộ điều khiển mạng vô tuyến, đóng vai trò
nh BSC ở mạng thế hệ hai.
- Node B: đóng vai trò nh các BTS ở các mạng thông tin di động.
- UE :User Equipment : thiết bị ngời sử dụng.
BTS
NODE B
NODE B
SGSN
RNC
MSC/VLR
HLR
GGSN
BSC
A
Gb
Iur
IuB
(ATM)
IuB
IuB
Iu-CS
Iu-CS
Iu-PS
Iu-PS
(ATM)
Ga
UE
U
u
U
u
SS7
PSTNPCM
InternetG1
Mạng truy nhập vô tuyến
(UTRAN)
Mạng lõi
(CN)
h.1.9: Kiến trúc chung của mạng 3G phát hành R3
UE bao gồm thiết bị di động ME và modul nhận dạng thuê bao UMTS (USIM).
USIM là vi mạch chứa một số thông tin liên quan đến thuê bao cùng với khoá bảo an
(giống nh SIM ở GSM). Giao diện giữ UE và mạng gọi là giao diện Uu. Trong các quy
định của 3GPP trạm gốc đợc gọi là node B. Node B đợc nối đến một bộ điều khiển
mạng vô tuyến RNC. RNC điều khiển các tài nguyên vô tuyến của các node B đợc nối
với nó. RNC đóng vai trò giống nh BSC ở GSM. RNC kết hợp với các node B nối với nó
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét