BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------PROEUNG NIENG

MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G-UMTS

Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS. ĐOÀN NHÂN LỘ

Hà Nội – 2010


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 
MỤC LỤC
MỤC LỤC....................................................................................................................i
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................iv
DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ....................................................................................ix
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................x
TÓM TẮT LUẬN VĂN ...........................................................................................xii
Chương 1. Tổng quan về hệ thống 3G-UMTS........................................................1
1.1. Quá trình phát triển của hệ thống TTDĐ 3G ..................................................1
1.1.1. Thế hệ thứ nhất..........................................................................................1
1.1.2. Thế hệ thứ hai............................................................................................2
1.1.3 Thế hệ thứ ba..............................................................................................3
1.2. Tiêu chuẩn IMT-2000 cho mạng 3G-UMTS ...................................................4

1.3. Cấu trúc mạng UMTS ....................................................................................10
1.3.1. Thiết bị đầu cuối mạng UE .....................................................................11
1.3.2. Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN .........................................................11
1.3.3. Mạng lõi CN...........................................................................................17
Chương 2. Kỹ thuật trải phổ và công nghệ CDMA .............................................21
2.1. Kỹ thuật trải phổ.............................................................................................21
2.1.1. Khái niệm hệ thống thông tin trải phổ ....................................................21
2.1.2. Mã PN .....................................................................................................24
2.1.3. Các phương thức trải phổ........................................................................25
2.2. Công nghệ CDMA .........................................................................................30
2.2.1. Khái niệm CDMA ...................................................................................30
2.2.2. Các đặc tính CDMA................................................................................31
2.2.3. CDMA băng rộng....................................................................................35
Chương 3. Giao diện vô tuyến và kỹ thuật vô tuyến............................................38
3.1. Giao diện vô tuyến .........................................................................................38

Học viên: Proeung Nieng             i                 Lớp cao học KTĐT 2008‐
2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 
3.1.1. Nguyên tắc phân lớp giao thức W-CDMA .............................................40
3.1.2. Các kênh truyền tải và sắp sếp chúng lên các kênh vật lý ......................41
3.1.3. Cấu trúc kênh vật lý ................................................................................45
3.1.4. Cấu trúc vật lý trong W-CDMA .............................................................54
3.2. Kỹ thuật vô tuyến ...........................................................................................63
3.2.1. Vấn đề điều khiển công suất ...................................................................63
3.2.2. Vấn đề chuyển giao.................................................................................68
Chương 4. Định cỡ mạng 3G-UMTS.....................................................................74
4.1. Cơ sở của việc định cỡ mạng .........................................................................74

4.2. Nguyên lý của việc định cỡ mạng..................................................................74
4.3. Các tham số cho lưu lượng đa dịch vụ...........................................................76
4.4. Vấn đề lập kế hoạch cho vùng phủ sóng........................................................77
4.4.1. Ý tưởng về vùng phủ sóng ......................................................................77
4.4.2. Những giả định về tham số mạng vô tuyến ............................................78
4.5. Đặc tính của mạng di động tế bào UMTS......................................................78
4.5.1. Dung lượng lý thuyết ..............................................................................78
4.5.2. Ảnh hưởng của tải lân cận.......................................................................79
4.5.3. Tính toán suy hao đường truyền .............................................................80
4.5.4. Phân tích vùng phủ sóng .........................................................................85
4.6. Định cỡ giao diện RNC..................................................................................87
4.6.1. Định cỡ giao diện Iub..............................................................................87
4.6.2. Dung lượng RNC ....................................................................................89
Chương 5. Vấn đề quản lý tài nguyên mạng 3G-UMTS .....................................91
5.1. Quản lý công suất...........................................................................................91
5.2. Quản lý mạng .................................................................................................93
5.2.1 Giới thiệu chung về quản lý mạng ...........................................................93
5.2.2. Đặc điểm trong quản lý mạng .................................................................93
5.2.3. Chức năng của một hệ thống quản lý mạng............................................94
5.2.4. Tối ưu hoá mạng .....................................................................................95

Học viên: Proeung Nieng             ii                 Lớp cao học KTĐT 2008‐
2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 

Chương 6. Triển khai mạng 3G ở Cămpuchia .....................................................97
6.1 Tổng quan........................................................................................................97
6.2 Cơ hội ..............................................................................................................98

6.2.1 Công nghệ 3G ..........................................................................................98
6.2.2 Dịch vụ giá trị gia tăng (VAS) .................................................................97
6.2.3 Cung cấp mạng Internet ..........................................................................98
6.2.4 Một số nhà đầu tư gần đây ......................................................................98
6.3 Đặc điểm của thị trưởng Cămpuchia...............................................................99

6.3.1 Các nhà khai thác mạng di động .................................................. 100
6.3.2 Các nhà khai thác điện thoại cố định ........................................... 104
6.4 Các phương pháp kinh doanh ............................................................. 107
KẾT LUẬN .................................................................................................... 110
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................112

Học viên: Proeung Nieng             iii                 Lớp cao học KTĐT 2008‐
2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 

Học viên: Proeung Nieng             iv                 Lớp cao học KTĐT 2008‐
2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS
1G
2G
3G
AICH
ANSI
ARIB
ATM

Au
BCH
B-ISDN
BSS
CCPCH
CD-ICH
CDMA
CN
CPCH
CPICH
CRC
CRNC
CS
DCH
DPCH
DPCCH
DPDCH
DRNC
DS-CDMA
DSCH
EDGE
EIR
ETSI

Evr
First Generation
Second Generation
Third Generation
Acquistition Indicator
Channel

American National
Standard Institute
Association of Radio
Industries
Asynchronuos Transfer
Mode
Authennication Centre
Broadcast Channel
Broadband-ISDN
Base Station System
Common Control
Physical Channel
CPCH collision Detection
Indicator Channel
Code Division Multiple
Access
Core Network
Common Packet Channel
Common Pilot Channel
Cyclic Redundancy
Check
Controlling RNC
Circuit Switch
Dedicated Channel
Dedicated Physical
Channel
Dedicated Physical
Control Chanell
Dedicated Physical Data
Channel

Drift RNC
Direct Sequence-CDMA
Dowlink Shared Channel
Enhanced Data Rates for
GSM Evolution
Equipment Identity
Centre

European Telecommunication
Standart Institute
Enviroment
Hệ thống TTDĐ thế hệ 1
Hệ thống TTDĐ thế hệ 2
Hệ thống TTDĐ thế hệ 3
Kênh chỉ thị bắt
Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ
Hiệp hội viễn thông công nghiệp
Chế độ truyền dẫn không đồng bộ
Trung tâm nhận thực
Kênh quảng bá
Mạng ISDN băng rộng
Phân hệ trạm gốc
Kênh vật lý điều khiển chung
Kênh chỉ thị và phát hiện va chạm
CPCH
Đa truy nhập phân chia theo mã
Mạng lõi
Kênh gói chung
Kênh hoa tiêu chung
Mã kiểm tra dư thừa

Bộ điều khiển truy nhập vô tuyến
Chuyển mạch kênh
Kênh dành riêng
Kênh vật lý dành riêng
Kênh vật lý điều khiển dành riêng
Kênh vật lý dữ liệu dành riêng
Bộ điều khiển mạng vô tuyến
CDMA-chuỗi trực tiếp
Kênh chia sẻ đường xuống
Tốc độ bit tăng cường sử dụng cho
nhánh tiến hoá GSM
Trung tâm chỉ thị thiết bị

Học viên: Proeung Nieng                 iv                  Lớp Cao học KTĐT 2008‐
2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS
Viện tiêu
chuẩn viễn
thông Châu
Âu

P-CCPCH
PCH
P-CPICH
PDSCH

Môi trường
FACH

FDD

PICH
PLMN

FDMA
FH-CDMA
FPC
GGSN
GMSC
GPRS
GSM
HLR
IMT-2000
IP
ISDN
ITU
Iu
Iub
Iur
MSC
MW
N-CDMA
NE
N-ISDN
NMS

Forward Access Channel
Frequency Division
Duplex

Frequency Division
Multiplex Access
Frequency HoppingCDMA
Fast Power Control
Gateway GPRS Support
Node
Gateway MSC
General Paket Radio
Sevice
Global System for
Mobile
Home Location Register
International Mobile
Telecommunications
Internet Protocol
Integrated Sevice Digital
Network
International
Telecommunication
Union
UMTS Interface Between
3G-MSC/SGSN and
RNC
UMTS Interface Between
RNC and BS
UMTS Interface Between
RNCs
Mobile Switch Centre
Microwave
Narrow-CDMA

Network Enviroment

Narrow-ISDN
Network Management System
Primary-CCPCH
Paging Channel
Primary-CPICH
Physical Dowlink Shared Channel
Pilot Channel
Public Land Mobile Network
Kênh truy nhập đường xuống
Song công phân chia theo tần số
Đa truy nhập phân chia theo tần số
CDMA-nhảy tần
Điều khiển công suất nhanh
Nút hỗ trợ GPRS cổng
MSC cổng
Dịch vụ vô tuyến gói chung
Hệ thống thông tin di động toàn cầu
Thanh ghi định vị thường trú
Tiêu chuẩn viễn thông di động quốc
tế 2000
Giao thức Internet
Mạng số liệu đa dịch vụ
Hiệp hội viễn thông quốc tế
Giao diện giữa MSC/SGSN với
RNC
Giao diện giữa RNC và BTS
Giao diện giữa các RNC
Trung tâm chuyển mạch di động

Sóng vi ba
CDMA băng hẹp
Môi trưòng mạng
ISDN băng hẹp

Học viên: Proeung Nieng                 v                  Lớp Cao học KTĐT 2008‐
2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS
Hệ thống
quản lý mạng
Kênh
CCPCH sơ
cấp
Kênh tìm gọi
Kênh CPICH
sơ cấp
Kênh chia sẻ
đường xuống
vật lý

SMG
SRNC
SRNS
TACS
TDD
TDMA
TFI
TIA

TTC

Kênh hoa
tiêu
Mạng di
động mặt đất
công cộng
PN
PRACH
PS
PSTN
QPSK
RAB
RACH
RF
RNC
RNS
RRM
S-CCPCH
SCH
S-CPICH
SDH
SFN
SGSN

TTI
UMTS

Pseudo Noise
Physical Random Access

Channel
Packet Switch
Public Switched
Telephone Network
Quadrature Phase Shift
Keying
Radio Access Bearer
Random Access Channel
Radio Frequency
Radio Network
Controller
Radio Network
Subsystem
Radio Resource
Management
Secondary-CCPCH
Synchronous Channel
Secondary-CPICH
Synchronous Digital
Hierachy
System Frame Number

Serving GPRS Support Node
Special Mobile Group
Serving RNC
Serving RNS
Total Access Communication
System
Time Division Duplex
Time Division Multiple Access

Transport Format Indicator
Telecommunication Industry
Association
Telecommunication Technology
Committee
Transport Time Interval
Universal Mobile
Telecommunication System

Mã giả ngẫu nhiên
Kênh truy nhập ngẫu nhiên
Chuyển mạch gói
Mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng
Khoá dịch pha cầu phương
Kênh mang truy nhập vô tuyến
Kênh truy nhập ngẫu nhiên
Tần số vô tuyến
Bộ điều khiển mạng vô tuyến
Phân hệ mạng vô tuyến
Quản lý tài nguyên vô tuyến
Kênh CCPCH thứ cấp
Kênh đồng bộ
Kênh CPICCH thứ cấp
Phân cấp số đồng bộ
Số khung hệ thống
Nút phục vụ hỗ trợ GPRS

Học viên: Proeung Nieng                 vi                  Lớp Cao học KTĐT 2008‐
2010 



Mạng thông tin di động 3G – UMTS
Nhóm
nghiên cứu
về TTDĐ
RNC phục
vụ
RNS phục vụ
Hệ thống
thông tin truy
cập tổng hợp
Song công
phân chia
theo thời
gian
Đa truy nhập
phân chia
theo thời
gian
Bộ chỉ thị
khuôn dạng
truyền tải

Uu
VAS
VLR
W-CDMA

Universal Terrestrial Radio Access

Network
Radio Interface for UTRA
Value Added Service Platform
Visitor Location Register
Wideband-CDMA

Hiệp hội viễn
thông công
nghiệp
Hội đồng
công nghệ
viễn thông
Khoảng thời
gian truyền
tải
Hệ thống
thông tin đi
động toàn
cầu

UTRA
UTRAN

Universal Terrestrial
Radio Access

Truy nhập vô tuyến mặt đất toàn
cầu
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất
toàn cầu


Học viên: Proeung Nieng                 vii                  Lớp Cao học KTĐT 2008‐
2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS
Giao diện vô
tuyến dùng
cho UTRA
Phần cứng
dịch vụ giá
trị gia tăng
Thanh ghi
định vị tạm
trú
CDMA băng
rộng

Học viên: Proeung Nieng                 viii                  Lớp Cao học KTĐT 
2008‐2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Các yêu cầu về mặt vô tuyến ......................................................................5
Bảng 3.1: Các tham số cơ bản của UTRAN IMT-2000............................................38
Bảng 3.2: Các đặc điểm của hai loại kênh hoa tiêu ..................................................47
Bảng 4.1: Những yêu cầu cần thiết khi định cỡ mạng ..............................................75



Học viên: Proeung Nieng                 viii
2010
 

Lớp cao học KTĐT 2008‐


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 

Danh mục các hình vẽ
Trang
Hình 1.1: Mô hình cấu trúc mạng UMTS……………………………………………….10
Hình 1.2: Cấu trúc UTRAN……………………………………………………………….12
Hình 1.3: Cấu trúc mạng lõi CN…………………………………………………...........18
Hình 2.1: Mô hình hệ thống thông tin trải phổ…………………………………………22
Hình 2.2: Khả năng loại trừ nhiễu……………………………………………………….23
Hình 2.3: Bộ tạo mã PN chiều dài cực đại (M=5, N= 31)……………………………24
Hình 2.4: Hàm tự tương quan liên tục…………………………………………………..25
Hình 2.5: Sơ đồ khối phát và thu FH-CDMA……………………………………..........26
Hình 2.6: Sơ đồ khối phát và thu DA-CDMA…………………………………………..28
Hình 2.7: Nguyên lý phát và thu CDMA………………………………………………..31
Hình 2.8: Hệ thống búp hướng ănten linh hoạt………………………………………..36
Hình 3.1: Mô hình liên kết các hệ thống mở OSI………………………………………40
Hình 3.2: Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý………………………......45
Hình 3.3: Cấu trúc khung cảu DPCH đường xuống…………………………………..46
Hình 3.4: Cấu trúc khung cho kênh hoa tiêu chung……………………………………47
Hình 3.5: Cấu trúc khung của kênh CCPCH sơ cấp…………………………………..48
Hình 3.6: Cấu trúc khung của kênh CCPCH thứ cấp…………………………….......49

Hình 3.7: Cấu trúc khung của kênh đồng bộ……………………………………………49
Hình 3.8: Cấu trúc khung của kênh PDSCH……………………………………………50
Hình 3.9: Cấu trúc khung của AICH…………………………………………………….51
Hình 3.10: Cấu trúc khung PICH………………………………………………………..51
Hình 3.11: Cấu trúc khung DPDCH/DPCCH……………………………………........52
Hình 3.12: Cấu trúc truyền dẫn truy nhập ngẫu nhiên………………………………..52
Hình 3.13: Cấu trúc kênnh CPCH……………………………………………………….54
Hình 3.14: Sơ đồ biểu diễn khối phát – BTS……………………………………………56
Hình 3.15: Sơ đồ biểu diễn khối thu - MS……………………………………...............62
Hình 3.16: Điều khiển công suất vòng hở cho tuyến lên………………………………64
Hình 3.17: Điều khiển công suất vòng kín cho tuyến lên……………………………..66
Hình 3.18: Điều khiển công suất vòng kín cho tuyến xuống………………………….67
Hình 3.19: Chuyển giao cứng cùng tần số và khác tần số…………………………….69
Hình 3.20: Chuyển giao mềm……………………………………………………............69
Hình 3.21: Chuyển giao mềm hơn……………………………………………................70
Hình 3.22:Trình tự thực hiện chuyển giao………………………………………………71
Hình 3.23: Nguyên tắc chung của các thuật toán chuyển giao……………………....72
Hình 4.1: Các giao diện trong cấu hình UTRA………………………………………...88
Hình 4.2: Lưu lượng tải RNC……………………………………………………............89
Hình 5.1: Sự điều khiển công suất gần-xa giữa MS và BTS………………………….92
Hình 5.2: Các lớp kiến trúc của hệ thống quản lý……………………………………..94

Học viên: Proeung Nieng                 ix                Lớp cao học KTĐT 2008‐
2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 

Lời nói đầu
Trong xã hội hiện đại, trao đổi thông tin là một nhu cầu thiết yếu, nó đóng vai

trò rất quan trọng và quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội, giúp con
người nắm bắt nhanh chóng các giá trị văn hóa, kinh tế, khoa học kỹ thuật rất
đa dạng, phong phú.
Bằng những bước phát triển thần kỳ, các thành tựu trong công nghệ Điện tửTin học -Viễn thông làm thay đổi cuộc sống con người từng giờ, từng phút,
nó tạo ra một trào lưu “Điện tử-Tin học-Viễn thông” trong mọi lĩnh vực ở
những năm cuối thế kỉ XX đầu thế kỉ XXI.
Thông tin di động cũng không nằm ngoài trào lưu đó, cùng với nhiều công
nghệ khác, thông tin di động đang không ngừng phát triển đáp ứng nhu cầu
thông tin ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng. Các hệ thống di động
ra đời đã tạo cho con người khả năng thông tin mọi lúc, mọi nơi. Trong những
năm gần đây, 3G (hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3) được nhắc đến
nhiều với những ưu điểm nổi bật về các tính năng và các dịch vụ mới, đáp
ứng được phần nào nhu cầu của con người về các dịch vụ số liệu tốc độ cao.
Trong đó, phải kể tới hệ thống 3G-UMTS, không những đem lại những thuận
lợi cho các nhà khai thác mạng mới mà còn mang tới cho các nhà khai thác
mạng thế hệ 2G – GSM (mạng đã được triển khai rộng khắp trên thế giới) khả
năng nâng cấp dễ dàng hơn thông qua việc sử dụng công nghệ WCDMA –
công nghệ phát triển trên nền tảng GSM.
Trên cơ sở những kiến thức đã được tích lũy trong 2 năm học chuyên ngành
Kỹ thuật-Điện tử tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, sau một thời gian
nghiên cứu tài liệu em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài : “Mạng
thông tin di động 3G-UMTS”

Học viên: Proeung Nieng                 x                Lớp cao học KTĐT 2008‐
2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 
Em xin chân thành cảm ơn PGS. Đoàn Nhân Lộ, người đã tận tình giúp đỡ và
hướng dẫn em trong suốt thời gian làm đồ án này.

Hà Nội, tháng 10 năm 2010
Học viên thực hiện

PROEUNG NIENG

Học viên: Proeung Nieng                 xi                Lớp cao học KTĐT 2008‐
2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đề tài:

Mạng thông tin di động 3G - UMTS

Tác giả luận văn:

Proeung Nieng

Người hướng dẫn:

PGS. Đoàn Nhân Lộ

Khóa: 2008 - 2010

Nội dung tóm tắt:
Chương 1. Tổng quan về hệ thống 3G-UMTS
Chương 2. Kỹ thuật trải phổ và công nghệ CDMA
Chương 3. Giao diện vô tuyến và kỹ thuật vô tuyến
Chương 4. Định cỡ mạng 3G-UMTS

Chương 5. Vấn đề quản lý tài nguyên mạng 3G-UMTS
Chương 6. Triển khai mạng 3G ở Cămpuchia

Học viên: Proeung Nieng                 xii                Lớp cao học KTĐT 
2008‐2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 

Chương 1.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 3G -UMTS
Công nghệ 3G trên thế giới đã và đang mở ra cơ hội phát triển mạnh mẽ cho nền
công nghiệp nội dung số, hứa hẹn mang đến những dịch vụ tiện lợi hiệu quả vượt trội
so với các dịch vụ 2G. Tuy nhiên 3G sẽ trở thành “cạm bẫy chết người” nếu nhà
mạng không cung cấp giải pháp nội dung phong phú với giá cước rẻ tối đa, tận dụng
triệt để lợi thế của kết nối di động. Chương mở đầu này sẽ là phần giới thiệu tổng
quan về những khía cạnh lịch sử phát triển, các chuẩn và kiến trúc hệ thống 3G.

1.1. Quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động 3G
Thông tin di động trên thế giới tính đến nay đã phát triển qua các thế hệ khác nhau.

1.1.1. Thế hệ thứ nhất
Thế hệ thứ nhất được xây dựng từ những năm 80 của thế kỉ XX, cung cấp chủ yếu
các dịch vụ thoại và các dịch vụ khác liên quan đến thoại. Đặc điểm của hệ thống này
là:
• Công nghệ truyền dẫn tương tự.
• Chất lượng thoại thấp.
• Tính bảo mật kém.
• Phương thức truy nhập là FDMA

Quá trình phát triển:
1946: dịch vụ thoại đầu tiên được giới thiệu bởi AT&T tại Mỹ.
1979: thử nghiệm hệ thống thoại di động tiên tiến (AMOBILE PHONES) ở Mỹ, và
MSC-L1 được giới thiệu ở Nhật bởi NTT (dựa trên AMOBILE PHONES với các
kênh 25Mhz).
1981: NMT 450 được đưa ra thị trường (Ả Rập và Thụy Điển).
Học viên: Proeung Nieng 

 1  

Lớp cao học KTĐT 2008‐2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 
1983: AMOBILE PHONES (Chicago) được đưa ra thị trường.
1985: System C450 được đưa ra thị trường Đức, hệ thống TACS (dựa trên
AMOBILE PHONES) được đưa ra thị trường tại Anh.
Các hệ thống thông tin 1G phát triển trong phạm vi quốc gia, những yêu cầu kỹ thuật
chủ yếu được xây dựng trên cơ sở thỏa thuận giữa các nhà điều hành viễn thông của
chính phủ với các công ty cung cấp các dịch vụ viễn thông mà không có hệ tiêu chuẩn
phổ biến rộng rãi. Do vậy, các hệ thống thông tin di động 1G không có khả năng
tương thích lẫn nhau.

1.1.2. Thế hệ thứ hai
Do yêu cầu thông tin di động ngày càng tăng, đặc biệt là nhu cầu cần có một hệ thống
thông tin di động toàn cầu. Các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế đã bắt đầu xây dựng hệ
thống thông tin di động thế hệ thứ hai - 2G. Mục tiêu của 2G là khả năng tương thích
và đồng nhất trong môi trường quốc tế. Hệ thống 2G hấp dẫn hơn 1G vì:
• Sử dụng công nghệ truyền dẫn số.
• Dung lượng tăng và chất lượng thoại tốt hơn.

• Phương thức đa truy nhập: TDMA, N-CDMA.
• Phương thức chuyển mạch kênh.
Ngoài các dịch vụ thoại truyền thống, hệ thống này còn có khả năng cung cấp một số
dịch vụ truyền dữ liệu và các dịch vụ bổ sung khác.
Quá trình phát triển:
1982: Nhóm đặc trách di động (GSM) ra đời ở châu Âu.
1988: Viện tiêu chuẩn châu Âu thành lập tại châu Âu.
1992: Hầu hết các nhà vận hành ở châu Âu đều đưa mạng GSM vào khai thác thương
mại.
1993: Hệ thống DSCS 1800 đầu tiên được đưa ra thị trường Anh.
Học viên: Proeung Nieng 

 2  

Lớp cao học KTĐT 2008‐2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 
1994: D-AMOBILE PHONES (IS-54) được đưa ra thị trường Mỹ.
1995: DSCS 1900 (d-ASMOBILE PHONE tại băng tần 1900Mhz, IS 136)

1.1.3. Thế hệ thứ ba
Do các tiêu chuẩn chỉ thực hiện được trong phạm vi khu vực nên khái niệm thông tin
di động toàn cầu không thực hiện được. Bên cạnh đó, sau gần 20 năm phát triển,
thông tin di động mà phổ biến là GSM đã bắt đầu bộc lộ những khiếm khuyết của nó
khi nhu cầu truyền số liệu và các dịch vụ băng rộng ngày càng trở nên cấp thiết.
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba - 3G ra đời với mục tiêu là hình thành một
hệ thống di động duy nhất trên toàn thế giới. Khác với các dịch vụ được cung cấp bởi
những hệ thống thông tin di động hiện nay chủ yếu là thoại (công nghệ tương tự là
đặc trưng của hệ thống 1G, công nghệ số là đặc trưng của 2G), hệ thống 3G nhằm vào

các dịch vụ băng rộng như truy cập Internet tốc độ cao, truyền hình và ảnh chất lượng
cao tương đương với mạng hữu tuyến.
Quá trình phát triển:
Chính do sự thành công to lớn trên phạm vi toàn thế giới của GSM, các nhà vận hành
mạng viễn thông châu Âu và các nhà sản xuất đã không chú ý đến một hệ thống mới
(3G) cho đến tận giữa thập niên 90.
Chỉ sau khi ITU đưa ra định hướng về một hệ thống di động mới cần phát triển cho
những năm đầu của thế kỷ 21, các nhà hoạt động cụ thể đối với UMTS của ETSI mới
được thực thi năm 1995.
Hệ thống 3G tương lai sau đó đã được ITU đặt tên là IMT-2000, hệ thống viễn thông
quốc tế thế kỷ 21.Thời hạn chót để các tiêu chuẩn khu vực đệ trình các dự thảo kỹ
thuật của mình cho IMT-2000 đã được ITU đặt ra là tháng 7 năm 1998.
Đến tháng 1 năm 1998, ETSI chọn hai kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến cho truy nhập vô
tuyến đối với UMTS là UTRA FDD và UTRA TDD, chính là hai kỹ thuật dùng cho
IMT-2000.

Học viên: Proeung Nieng 

 3  

Lớp cao học KTĐT 2008‐2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 
Một loạt các kỹ thuật truyền dẫn vô truyến mặt đất được đề xuất với ITU vào tháng 1
năm 1998. Trong đó có một số đề xuất về kỹ thuật đa truy nhập vô tuyến theo mã
băng rộng của ETSI, TTC/ARIB (Nhật), TTA (Hàn Quốc), ANSI T1(Mỹ) và TIA
(Mỹ) có thể phân làm hai nhóm. Một nhóm đề xuất đòi hỏi các trạm gốc đồng bộ và
được xây dựng trên cơ sở IS-95 2G và đề xuất còn lại không dựa trên cơ sở trạm gốc
đồng bộ.

Đến cuối năm 1998, cả hai đề xuất đều được hỗ trợ bởi các tổ chức tiêu chuẩn khu
vực gọi là 3GPP và 3GPP2. Mục đích của cả 3GPP và 3GPP2 đều là kết hợp các đề
xuất cơ bản và CDMA băng rộng thành một đề xuất duy nhất. Đây là hai tiêu chuẩn
đươc chấp nhận cho IMT-2000.
Quá trình phát triển lên 3G không thể không nhắc đến công nghệ thế hệ 2,5G. Đây là
một giải pháp quá độ, một bước phát triển đệm giúp cho các nhà khai thác công nghệ
cũ (2G-GSM) mở rộng các dịch vụ mới trên cơ sở kỹ thuật hệ thống đã có. Hai công
nghệ điển hình là: GPRS (General Packet Radio Service) nâng cấp từ mạng GSM
nhằm hỗ trợ chuyển mạch gói tốc độ 172kbps; EDGE (Enhanced Data Rates for GSM
Evolution) hỗ trợ tốc độ bit cao hơn (384kbps) GPRS trên nền GSM.

1.2. Tiêu chuẩn IMT-2000 cho mạng UMTS
Đối với bất kỳ công nghệ nào, điều kiện tiên quyết cho việc phát triển trên phạm vi
toàn thế giới là phải xây dựng được một bộ tiêu chuẩn cho công nghệ này và việc
tuân thủ theo chuẩn là một yêu cầu bắt buộc đối với nhà cung cấp dịch vụ, nhà khai
thác và nhà sản xuất thiết bị.
Các chuẩn 3G được ITU khuyến nghị với tên gọi IMT-2000. IMT-2000 được tạo ra
nhằm thỏa mãn việc phát triển các tiêu chuẩn cho phép một cơ sở hạ tầng thông tin vô
tuyến toàn cầu bao gồm các hệ thống mặt đất và vệ tinh, các truy nhập cố định và di
động cho các mạng công cộng cá nhân.
Một số yêu cầu chính về IMT-2000 cho UMTS được ITU đề ra như sau:

Học viên: Proeung Nieng 

 4  

Lớp cao học KTĐT 2008‐2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 

- Dải tần quy định là 2Ghz với đường lên nằm trong khoảng 1920 -1975Mhz, đường
xuống 2110 - 2165Mhz.
- Cung cấp khả năng truy nhập mạng trong nhiều loại môi trường khác nhau như
trong nhà, ngoài trời, trên xe…
- Chất lượng thoại tương đương mạng hữu tuyến.
- Hỗ trợ cả chuyển mạch kênh và gói, truyền dữ liệu không đối xứng.
- Có thể cung cấp cả dịch vụ di động và cố định.
- Có khả năng chuyển vùng quốc gia và quốc tế, hỗ trợ cấu trúc cell nhiều lớp.
- Cơ cấu tính cước mới theo dung lượng truyền thay cho thời gian như hiện nay.
- Dễ dàng hỗ trợ cho các loại hình dịch vụ mới xuất hiện trong tương lai.
Trong hệ thống thông tin di động nói chung và UMTS nói riêng vấn đề truy nhập vô
tuyến là rất quan trọng. Yêu cầu về hệ thống truy nhập vô tuyến của UMTS dựa trên
những yêu cầu về mặt dịch vụ. Bảng 1.1 dưới đây tổng kết các yêu cầu đối với khối
truy nhập vô tuyến của UMTS như sau:
Bảng 1.1: Các yêu cầu về mặt vô tuyến
Mô tả
Yêu cầu kỹ thuật
Về dung lượng
- Vùng nông thôn: tốc độ truyền từ 144Kbps tới
384Kbps, tốc độ di chuyển cực đại của thiết bị là
Tốc độ lớn nhất của người
sử dụng

500km/h.
- Vùng ngoại ô: tốc độ truyền từ 384Kbps tới
512Kbps, tốc độ di chuyển cực đại của thiết bị là
120km/h.
- Vùng nội ô: tốc độ truyền thấp nhất là 2Mbps, tốc

Học viên: Proeung Nieng 


 5  

Lớp cao học KTĐT 2008‐2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 
độ di chuyển cực đại của thiết bị là 10km/h.
- Các thuộc tính của dịch vụ có thể được thoả thuận
với nhau như tốc độ dữ liệu, trễ, lỗi bit…
- Cung cấp dịch vụ song song giữa chế độ thời gian
thực và không thực.
- Cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển
mạch gói cố định.
Tính mềm dẻo

- Khả năng thích nghi liên kết về chất lượng, dung
lượng và tải của mạng tương tự như các điều kiện
truyền sóng vô tuyến.
- Phạm vi tốc độ băng thông rộng có khả năng cung
cấp đầy đủ các loại hình dịch vụ.
- Cung cấp khả năng thay đổi tốc độ bit cho dịch vụ
thời gian thực

- Cung cấp khả năng chuyển giao liên tục giữa các tế
bào trong cùng một mạng.
- Khối truy nhập vô tuyến UTRA không ngăn chặn
Tính chuyển giao

khả năng chuyển giao giữa các nhà khai thác mạng

cũng như khi truy nhập mạng
- Có khả năng chuyển giao mềm giữa UMTS và mạng
di động thế hệ thứ 2 (GSM).
Về khai thác mạng

Khả năng tương thích với

- Dịch vụ chuyển mạch ATM

Học viên: Proeung Nieng 

 6  

Lớp cao học KTĐT 2008‐2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 
các mạng hiện tại

- Các loại hình dịch vụ trong GSM.
- Các loại hình dịch vụ IP cơ sở.
- Kết nối với các mạng B-ISDN và N-ISDN

Kế hoạch truy nhập mạng - Khi có yêu cầu về kế hoạch quản lý tài nguyên vô
vô tuyến
Đối với các nhà khai thác
mạng công cộng

tuyến nó sẽ được cung cấp tự động.
- Hệ thống có thể đảm bảo xác định trước về cấp độ

dịch vụ chất lượng cho các nhà khai thác mạng
UMTS công cộng.
- Hệ thống truy cập mạng vô tuyến rất thích hợp với
các dịch vụ giảm giá thành, nơi mà khả năng di động,
phạm vi hoạt động và tốc độ truy nhập người dùng
đạt tới giới hạn của nó.

Đối với các nhà khai thác
mạng riêng tư

- Các hệ thống không đồng bộ có thể cùng tồn tại
trong môi trường.
- Hệ thống có khả năng lắp đặt các trạm gốc mà
không cần sự sắp xếp theo thứ tự.
-Việc liên kế hoạch cho tần số sử dụng trong mạng là
không cần thiết.
Về hiệu quả trong trải phổ
- Khả năng trải phổ cao đối với các đặc trưng hỗn hợp
cho các dịch vụ khác nhau.

Hiệu quả của trải phổ

- Hiệu quả trải phổ đem lại thấp nhất cũng đạt hiệu
quả giống như trong mạng GSM đối với tốc độ kênh
thoại thấp nhất.

Học viên: Proeung Nieng 

 7  


Lớp cao học KTĐT 2008‐2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 

- Sự phân chia khác nhau của tài nguyên mạng vô
Sự không đối xứng của
băng thông sử dụng

tuyến giữa đường lên và đường xuống từ một nguồn
tài nguyên vô tuyến chung (trong mạng băng hẹp sự
phân chia đó thể hiện ở mặt tần số, thời gian, mã
miền).
- Các nhà khai thác mạng sử dụng băng thông đã
được phân định cho UMTS mà không cần sắp xếp
trước.

Sự tận dụng trong trải phổ - Hệ thống có thể điều khiển khối truy nhập vô tuyến
sao cho phù hợp với bất kỳ một băng thông về tần số
nào tương tự như băng thông sử dụng cho mạng di
động thế hệ thứ nhất, thứ hai.
- Khả năng mềm dẻo của hệ thống có thể cung cấp
một cách đa dạng trong việc thiết lập cấu hình về độ
phủ sóng cũng như dung lượng ban đầu và thuận tiện
trong sự phát triển sau này.
Độ rộng phủ sóng và dung - Sử dụng linh hoạt nhiều loại tế bào và các mối quan
lượng

hệ giữa các tế bào trong cùng một vùng địa lý mà
không lãng phí tài nguyên vô tuyến (các tế bào trong

nhà, các tế bào phân cấp).
- Có thể cung cấp chi phí cho vùng phủ một cách hợp
lý ở vùng nông thôn.

Tính đa dạng của thiết bị
đầu cuối

- Các đầu cuối UMTS xách tay và kích thước card
PCM – CIA có thể khác nhau theo kích thước, trọng
lượng, thời gian hoạt động, công suất phát và giá cả.

Học viên: Proeung Nieng 

 8  

Lớp cao học KTĐT 2008‐2010 


Mạng thông tin di động 3G – UMTS 

Giá thành và khuôn dạng
mạng

- Chi phí phát triển mạng và thiết bị cần được giữ ở
một mức thích hợp, quan tâm tới chi phí về trạm, liên
kết, quá tải về lưu lượng và tải báo hiệu.
- Có thể cung cấp nhiều loại đầu cuối với khuôn dạng

Các loại đầu cuối


phong phú, chi phí và dung lượng tuỳ theo nhu cầu
khác nhau của người dùng.
Các yêu cầu chính ngoài SMG

Tương thích với IMT 2000
Phân chia băng tần nhỏ
nhất
Khả năng thích ứng với
điện từ trường

- UTRA sẽ đáp ứng được các yêu cầu tối thiểu về kỹ
thuật và trở thành ứng cử cho kỹ thuật IMT - 2000.
- Có thể triển khai và vận hành một mạng ở một băng
tần hạn chế (ví dụ 5Mhz).
- Các mức công suất phát không ổn định và các vùng
giao nhau là nguyên nhân nhiễu cho các thiết bị khác
không cao hơn trong các hệ thống này.
- UMTS chia sẻ hoạt động tốt ở các mức công suất

Các ảnh hưởng bức xạ RF bức xạ thích hợp với các yêu cầu liên quan tới bức xạ
điện từ.
Bảo mật

- Giao diện vô tuyến UMTS tối thiểu cũng có thể đảm
bảo mức bảo vệ như giao diện vô tuyến GSM.
- Hệ thống truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS có thể

Cùng hoạt động với các
hệ thống khác


cùng hoạt động với các hệ thống khác trong cùng một
băng tần hoặc ở dải băng tần kề cận tuỳ thuộc vào
từng hệ thống.
- Có thể thực hiện theo nhiều chế độ.

Học viên: Proeung Nieng 

 9  

Lớp cao học KTĐT 2008‐2010