ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
TRẦN THỊ HẰNG

NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH MẠNG 3 G

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà nội – 2010

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ


TRẦN THỊ HẰNG

NGHIÊN CỨU QUY HOẠCH MẠNG 3 G

Ngành : Công nghệ Điện tử - Viễn thông
Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện tử
Mã số :60 52 70

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyễn Quốc Tuấn

Hà nội – 2010


1

MỤC LỤC
CÁC TỪ VIẾT TẮT...............................................................................................................3
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................................7
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG ......................................9
1.1 Giới thiệu chung ...........................................................................................................9
1.2 Tổng quan về hệ thống thông tin di động .....................................................................9
1.3 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 .........................................13

1.3.1. So sánh hệ thống CDMA với hệ thống sử dụng TDMA .........................14
1.3.1.1. Các phƣơng pháp đa truy nhập .............................................................14
1.3.1.2. So sánh hệ thống CDMA và hệ thống sử dụng TDMA ........................15
1.4 Các yêu cầu cơ bản về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 .................................16

1.4.1. Những mục tiêu chƣa thực hiện đƣợc của hệ thống di động thế hệ 2 ......16
1.4.2. Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3 .............16
1.5 Kết luận chƣơng .........................................................................................................17
CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ BA – UMTS ................................18
2.1 Giới thiệu chung .........................................................................................................18
2.2 Cấu trúc hệ thống WCDMA .......................................................................................19

2.2.1. Mạng thâm nhập vô tuyến (UTRAN) ......................................................20
2.2.2 Mạng lõi(CN) ............................................................................................21
2.2.3. Thiết bị ngƣời sử dụng (UE) ....................................................................22
2.3 Công nghệ đa truy nhập W – CDMA .........................................................................23

2.3.1 Đa truy nhập phân chia theo mã................................................................24
2.3.2 Trải phổ và các mã trải phổ .......................................................................25
2.3.3 Điều khiển công suất ................................................................................26
2.3.4 Chuyển giao trong hệ thống W-CDMA ....................................................29
2.3.5 Truy nhập gói trong W-CDMA ...............................................................30

2.4 Kết luận chƣơng .........................................................................................................32
CHƢƠNG 3: QUY HOẠCH MẠNG 3G .............................................................................33
3.1 Giới thiệu chung .........................................................................................................33
3.2 Quá trình quy hoạch mạng..........................................................................................34

3.2.1 Xác định kích thƣớc ơ (Định cỡ mạng).....................................................34
3.2.1.1 Phân tích vùng phủ .................................................................................35
3.2.1.2 Phân tích dung lƣợng .............................................................................39
3.2.2 Tính suy hao đƣờng truyền cho phép ........................................................47
3.2.2.1 Suy hao đƣờng truyền cực đại ................................................................47
3.2.2.2 Các mơ hình truyền sóng .......................................................................48
3.2.3 Tính dung lƣợng ........................................................................................53
3.2.3.1. Tính dung lƣợng cực .............................................................................53
3.2.3.2 Tính dung lƣợng hệ thống ......................................................................55
3.3 Tối ƣu mạng................................................................................................................58
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


2
3.4 Kết luận chƣơng .........................................................................................................59
CHƢƠNG 4: QUY HOẠCH VÙNG PHỦ SĨNG TỈNH THÁI BÌNH...............................60
4.1 Giới thiệu chƣơng .......................................................................................................60
4.2 Giải thuật PAM (Partition Around Mediods) .............................................................61

4.2.1 Giới thiệu thuật toán PAM ........................................................................61
4.2.2 Giải thuật M-PAM (Modified – PAM) .....................................................63
4.2.3 Giải thuật CWN-PAM (Clustering with Weighted Node – PAM) ...........64

4.2.4 So sánh giải thuật M –PAM và CWN – PAM ..........................................65
4.3 Áp dụng quy hoạch vùng phủ sóng tỉnh Thái Bình ....................................................66

4.3.1 Bản đồ khu vực khảo sát ...........................................................................66
4.3.2 Các số liệu đƣợc thống kê trong khu vực khảo sát ...................................66
4.3.3 Quy hoạch vùng phủ sóng .........................................................................67
4.3.4 Nhận xét về giải thuật và khả năng áp dụng thực tế .................................71
KẾT LUẬN ..........................................................................................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................................74
PHỤ LỤC .............................................................................................................................76

Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


3
CÁC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Tiếng Anh

Tiếng Việt

1G

First Generation


Thế hệ 1

2G

Second Generation

Thế hệ 2

3G

Third Generation

Thế hệ 3

AuC

Authentication Centre

Trung tâm nhận thực

AMPS

Advanced Mobile phone System

Hệ thống điện thoại di động tiên tiến

AGC

Auto Control


Điều khiển bộ tăng ích tự động

BHCA

Busy Hours Call Attemp

Nỗ lực gọi trong giờ bận

BER

Bit Error Rate

Tỷ lệ lỗi bit

BS

Basic Station

Trạm gốc

BSC

Base Station Controller

Bộ điều khiển trạm gốc

BSS

Base Station System


Hệ thống trạm gốc

BTS

Base Transceiver Station

Trạm thu phát gốc

CDMA

Code Division Multiple Access

Đa truy cập chia theo mã

CDMT

Code Divisiion Multiple Testbed

Bộ thí nghiệm đa truy nhập theo mã

C/I

Carrier to Interference ratio

Tỷ số sóng mang trên nhiễu

CMTS

Cellular Mobile Telephone
System


Hệ thống điện thoại tổ ong

A

B

C

Mạng số liệu công cộng chuyển mạch
kênh

CSPND

CGI

Cell Global Indentify

Nhận dạng ô toàn cầu

CN

Core Network

Mạng lõi

Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà



4
Chuyển mạch kênh

CS
D
DL

Downlink

Đƣờng lên

DSSS

Direct Sequence Spread Spectrum

Trải phổ chuỗi trực tiếp

DS-CDMA

Direct Spread –CDMA

CDMA trải phổ dãy trực tiếp

EIR

Equipment Identity Register

Thanh ghi nhận dạng thiết bị


EIRP

Effective Isotropically Radiated
Power

Công suất phát xạ đẳng hƣớng hiệu
dụng

FDMA

Frequency
Access

Đa truy cập phân chia tần số

FRAMES

Future Radio Multiple Access
Kiểu đa truy nhập vô tuyến tƣơng lai
Scheme

FDD

Frequency Division Duplex

Song công phân chia tần số

FER


Frame Error Rate

Tỉ lệ lỗi khung

GMSC

Gateway MSC

Cổng MSC

GoS

Grade of Service

Cấp độ dịch vụ

GSM

Global System for Mobile
Communication

Hệ thống thơng tin di động tồn cầu

GGSN

Gateway GPRS Support Node

Nút chuyển mạch cổng GPRS

HLR


Home Location Register

Thanh ghi định vị thƣờng trú

HO

Hand over

Chuyển giao

HHO

Hard Handover

Chuyển giao cứng

IS-95A

Interim Standard 95A

Chuẩn Interim 95A (Qualcomm)

ISDN

Integrated Service Digital Net

Mạng số đa dịch vụ

E


F
Division

Multiple

G

H

HSPA
I

Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


5
I WF

Inter-Working Function

Chức năng tƣơng tác mạng
Giao diện giữa MSC & RNC

Iu-CS
L
LA


Location Area

Khu vực định vị

LAC

Location Area Code

Mã định vị

LAI

Location Area Identity

Chỉ thị định vị

MAI

Multiple Access Interference

Nhiễu đa truy nhập

ME

Mobile Equipment

Thiết bị di động

MMS


Multimedia Messaging Service

Dịch vụ nhắn tin đa phƣơng tiện

MS

Mobile Station

Trạm di động

MSC

Mobile Switching Centre

Trung tâm chuyển mạch di động

MSIM

Module SIM

Module nhận dạng thiết bị

Operations and Maintenance

Vận hành và bảo dƣỡng

PN

Pseudo Noise


Nhiễu giả ngẫu nhiên

PLMN

Public Land Mobile Network

Mạng di động mặt đất công cộng

PSTN

Public Switched Telephone
Network

Mạng điện thoại chuyển mạch cơng
cộng

PS

Paging System

Nhắn tin

PS

Packet Scheduler

Bộ lập biểu gói

QoS


Quality of Service

Chất lƣợng dịch vụ

QPSK

Quadrature Phase Shift Keying

Khóa dịch pha vng góc

RLB

Radio Link Budgets

Quỹ liên kết vơ tuyến

RRC

Radio Resource Control

Bộ điều khiển tài nguyên vô tuyến

M

O
O&M
OSS
P


Q

R

Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


6
RAN

Radio Access Network

Mạng truy nhập vô tuyến

RNC

Radio Network Control

Bộ điều khiển mạng vơ tuyến

Signal-to-Noise Ratio

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

S
SNR


Nút hỗ trợ chuyển mạch gói

SGSN
SHO

Shoft Hand-Over

Chuyển giao mềm

SHO-HO

Shofter Handover

Chuyển giao mềm hơn

TDMA

Time Division Multiple Access

Đa truy cập phân chia theo thời gian

TE

Terminal Equipment

Thiết bị đầu cuối

TDD

Time Division Duplex


Song công phân chia theo thời gian

UE

User Equipment

Thiết bị ngƣời sử dụng

UL

Uplink

Đƣờng lên

UMTS

Universal Mobile
Telecommunication System

Nhận dạng thiết bị

UTRAN

Universal Terrestrial Radio
Access Network

Mang truy nhập vơ tuyến mặt đất tồn
cầu


VLR

Visitor Location Register

Thanh ghi định vị thƣờng trú

VHE

Virtual Home Environment

Môi trƣờng thanh ghi ảo

Wide-Code Division Multiple
Access

Đa truy cập phân chia theo mã băng
rộng

T

U

V

W
W-CDMA

Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội


ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


7

LỜI MỞ ĐẦU

Sự ra đời của hệ thống thông tin liên lạc đã đánh dấu bƣớc nhảy vọt về ngành
viễn thông và ngày nay thông tin liên lạc không ngừng lớn mạnh và phát triển. Đó
cũng là nhu cầu tất yết trong cuộc sống hiện đại ngày nay.
Các hệ thống thông tin di động ra đời đã tạo cho con ngƣời khả năng thông tin
mọi lúc, mọi nơi. Các thế hệ thông tin di động ban đầu 1G, 2G đơn giản chỉ nhận và
gửi các tin nhắn và cuộc gọi thoại đơn giản. Sự ra đời của thế hệ 3G đã đánh dấu sự
bùng nổ nhƣ vũ bão về thông tin liên lạc cũng nhƣ sự đa dạng của dịch vụ 3G (Third –
Generation ) đem đến.
3G là một bƣớc đột phá, bƣớc ngoặt của ngành thông tin di động, bởi vì nó
cung cấp băng thơng rộng hơn cho ngƣời sử dụng. Điều đó có nghĩa sẽ có các dịch vụ
mới và nhiều thuận tiện hơn trong dịch vụ thoại và sử dụng các ứng dụng dữ liệu nhƣ
truyền thông hữu ích nhƣ điện thoại có hình (hai ngƣời đàm thoại với nhau có thể nhìn
thấy nhau), định vị và tìm kiếm thơng tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung
lƣợng lớn, nghe nhạc và xem video chất lƣợng cao,…Truyền thơng di động ngày nay
đã và đang đóng một vai trị quan trọng trong cuộc sống.
Thế giới đang có 2 hệ thống 3G đƣợc chuẩn hóa song song tồn tại, một dựa trên
cơng nghệ CDMA cịn gọi là CDMA 2000, chuẩn còn lại do dự án 3rd Generation
Partnership Project (3GPP) thực hiện. 3GPP đang xem xét tiêu chuẩn UTRA - UMTS
Terrestrial Radio Access TS. Tiêu chuẩn này có 2 sơ đồ truy nhập vơ tuyến. Một trong
số đó đƣợc gọi là CDMA băng thông rộng (WCDMA).
Việc quy hoạch mạng 3G có ý nghĩa quan trọng trong việc hoạch định các chính
sách và khai thác sử dụng mạng có hiệu suất cao. Hiện nay, các mạng thông tinh di
động 3G – UMTS đang đƣợc các nhà cung cấp VinaPhone, Viettel … đƣa vào hoạt

động tại Việt nam. Việc quy hoạch mạng W-CDMA 3G có ý nghĩa vơ cùng quan trọng
cả về khoa học lẫn khai thác sử dụng, chính ý nghi muốn đi tìm hiểu về mạng 3G.
Chính lí do đó đã thúc đẩã quan trọng đó em thực hiện luận văn: “Nghiên cứu quy
hoạch mạng 3G” (WCDMA).
Luận văn trình bày 4 chƣơng
Chƣơng 1: Tổng quan về thông tin di động,
Chƣơng 2: Công nghệ di động thế hệ 3 WCDMA
Chƣơng 3: Quy hoạch mạng W-CDMA,
Chƣơng 4: Quy hoạch vùng phủ sóng tỉnh Thái Bình

Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


8
Trong q trình làm đồ án khó tránh khỏi sai sót, em rất mong sự chỉ dẫn của các
thầy cơ giáo và sự góp ý của các bạn để đồ án đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành
cảm ơn thầy Nguyễn Quốc Tuấn và các thầy cô giáo cùng bạn bè đã giúp đỡ em hoàn
thành luận văn này !.
Luận văn thạc sĩ này nằm trong khuôn khổ và đƣợc hỗ trợ bởi đề tài nghiên cứu
khoa học số QG.10.44 cấp Đại học Quốc Gia Hà Nội

Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2010.
Ngƣời thực hiện
Học viên: Trần Thị Hằng

Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội


ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


9

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

1.1 Giới thiệu chung
Ra đời đầu tiên vào cuối năm 1940, đến nay thông tin di động đã trải qua nhiều
thế hệ. Thế hệ không dây thứ 1 là thế hệ thông tin tƣơng tự sử dụng công nghệ đa truy
cập phân chia phân chia theo tần số (FDMA). Thế hệ thứ 2 sử dụng kỹ thuật số với
công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã
(CDMA).
Thế hệ thứ 3 ra đời đánh giá sự nhảy vọt nhanh chóng về cả dung lƣợng và ứng
dụng so với các thế hệ trƣớc đó, và có khả năng cung cấp các dịch vụ đa phƣơng tiện
gói là thế hệ đang đƣợc triển khai ở một số quốc gia trên thế giới. Quá trình phát triển
của các hệ thống thông tin di động trên thế giới đƣợc thể hiện sự phát triển của hệ
thống điện thoại tổ ong (CMTS : Cellular Mobile Telephone System) và nhắn tin (PS :
Paging System) tiến tới một hệ thống chung toàn cầu trong tƣơng lai.
1.2 Tổng quan về hệ thống thông tin di động
Toàn bộ vùng phục vụ của hệ thống điện thoại di động tổ ong đƣợc chia thành
nhiều vùng phục vụ nhỏ, gọi là các ơ (cell), mỗi ơ có một trạm gốc quản lý và đƣợc
điều khiển bởi tổng đài sao cho th bao có thể vẫn duy trì đƣợc cuộc gọi một cách
liên tục khi di chuyển giữa các ơ.

Hình 1.1. Hệ thống thơng tin di động tổ ong

Trong hệ thống điện thoại di động tổ ong thì tần số mà các máy di động sử dụng

là không cố định ở một kênh nào đó mà các kênh đƣợc xác định nhờ kênh báo hiệu và
máy di động đƣợc đồng bộ về tần số một cách tự động. Vì vậy các ơ kề nhau nên sử
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


10
dụng tần số khác nhau cịn các ơ ở cách xa hơn là một khoảng cách nhất định có thể tái
sử dụng cùng một tần số đó. Để cho phép các máy di động có thể duy trì cuộc gọi liên
tục trong khi di chuyển giữa các ơ thì tổng đài sẻ điều khiển các kênh báo hiệu hoặc
kênh lƣu lƣợng theo sự di chuyển của máy di động để chuyển đổi tần số của máy di
động đó thành một tần số thích hợp một cách tự động.
1.2.1 Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 1
Phƣơng pháp đơn giản nhất về truy nhập kênh là đa truy nhập phân chia tần số.
Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phƣơng pháp đa truy cập phân chia theo tần số
(FDMA) và chỉ hổ trợ các dịch vụ thoại tƣơng tự và sử dụng kỹ thuật điều chế tƣơng
tự để mang dữ liệu thoại của mỗi ngƣời sử dụng .Với FDMA, khách hàng đƣợc cấp
phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh trong lĩnh vực tần số. Sơ đồ báo hiệu
của hệ thống FDMA khá phức tạp, khi MS bật nguồn để hoạt động thì nó dị sóng tìm
đến kênh điều khiển dành riêng cho nó. Nhờ kênh này, MS nhận đƣợc dữ liệu báo hiệu
gồm các lệnh về kênh tần số dành riêng cho lƣu lƣợng ngƣời dùng . Trong trƣờng hợp
nếu số thuê bao nhiều hơn so với các kênh tần số có thể, thì một số ngƣời bị chặn lại
không đƣợc truy cập.
Đa truy nhập phân chia theo tần số nghĩa là nhiều khách hàng có thể sử dụng
đƣợc dãi tần đã gán cho họ mà không bị trùng nhờ việc chia phổ tần ra thành nhiều
đoạn .Phổ tần số quy định cho liên lạc di dộng đƣợc chia thành 2N dải tần số kế tiếp,
và đƣợc cách nhau bằng một dải tần phòng vệ. Mỗi dải tần số đƣợc gán cho một kênh
liên lạc. N dải kế tiếp dành cho liên lạc hƣớng lên, sau một dải tần phân cách là

N dải kế tiếp dành riêng cho liên lạc hƣớng xuống .
Đặc điểm :

- Mỗi MS đƣợc cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến .
- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể .
- BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS .
Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di dộng tiên tiến (Advanced
Mobile phone System - AMPS).
Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G) sử dụng phƣơng pháp đa truy cập đơn
giản. Tuy nhiên hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của ngƣời dùng về
cả dung lƣợng và tốc độ. Vì các khuyết điểm trên mà nguời ta đƣa ra hệ thống thông
tin di dộng thế hệ 2 ƣu điểm hơn thế hệ 1 về cả dung lƣợng và các dịch vụ đƣợc cung
cấp.

Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


11
1.2.2 . Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2
Sự phát triển nhanh chóng của thuê bao cả về số lƣợng và chất lƣợng địi hỏi hệ
thống thơng tin di động thế hệ 2 đƣợc đƣa ra cho các thuê bao di động dựa trên công
nghệ số. Thông tin di động 2G sử dụng 2 phƣơng pháp đa truy cập khác nhau:
- Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA).
- Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA).
1.2.2.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA.
Với phƣơng pháp truy cập TDMA thì nhiều ngƣời sử dụng một sóng mang và
trục thời gian đƣợc chia thành nhiều khoảng thời gian nhỏ để dành cho nhiều ngƣời sử

dụng sao cho khơng có sự chồng chéo. Phổ quy định cho liên lạc di động đƣợc chia
thành các dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này dùng chung cho N kênh liên lạc,
mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian trong chu kỳ một khung. Các thuê bao khác
dùng chung kênh nhờ cài xen thời gian, mỗi thuê bao đƣợc cấp phát cho một khe thời
gian trong cấu trúc khung.
Đặc điểm của GSM :
- Tín hiệu của thuê bao đƣợc truyền dẫn số.
- Liên lạc song công mỗi hƣớng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau, trong đó
một băng tần đƣợc sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến các máy di động
và một băng tần đƣợc sử dụng để truyền tín hiệu từ máy di động đến trạm gốc.
Việc phân chia tần nhƣ vậy cho phép các máy thu và máy phát có thể hoạt động
cùng một lúc mà không sợ can nhiễu nhau.
- Giảm số máy thu phát ở BTS.
- Giảm nhiễu giao thoa.
Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống thơng tin di động toàn cầu (GSM). Máy
điện thoại di động kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn kỹ thuật FDMA. Hệ thống xử lý
số đối với tín hiệu trong MS tƣơng tự có khả năng xử lý khơng q 106 lệnh trong 01
giây, cịn trong MS số TDMA phải có khả năng xử lý hơn 50x106 lệnh trên giây.
1.2.2.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA.
Phƣơng pháp đa truy cập CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều ngƣời
sử dụng có thể chiếm cùng kênh vơ tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi mà không
sợ gây nhiễu lẫn nhau. Những ngƣời sử dụng nói trên đƣợc phân biệt với nhau nhờ
dùng một mã đặc trƣng không trùng với bất kỳ ai. Kênh vô tuyến CDMA đƣợc dùng
lại mỗi cell trong toàn mạng, những kênh này cũng đƣợc phân biệt nhau nhờ mã trải
phổ giả ngẫu nhiên (Pseudo Noise - PN).
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà



12

Đặc điểm của CDMA :
- Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz.
- Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp.
- Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vơ tuyến sử dụng có cƣờng độ trƣờng rất
nhỏ và chống fading hiệu quả hơn FDMA, TDMA..
- Việc các thuê bao MS trong cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền
dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số khơng cịn vấn đề, chuyển
giao trở thành mềm, điều khiển dung lƣợng cell rất linh hoạt.
Cell là vùng định vị đƣợc chia thành một số ô địa lý đƣợc bao phủ vơ tuyến (hình
1.2) và đƣợc mạng định danh bằng nhận dạng ơ tồn cầu (CGI). Trạm di động tự nhận
dạng một ô bằng cách sử dụng mã nhận dạng trạm gốc (BSIC).

Hình 1.2: Phân vùng một vùng phục vụ MSC thành các vùng định vị và các ô

1.2.3

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba.

Hệ thống thông tin di động số thế hệ ba liên quan đến những cải tiến đang đƣợc
thực hiện trong lĩnh vực truyền thông không dây cho điện thoại và dữ liệu thông qua
nhiều chuẩn trong những chuẩn hiện nay. Khi số lƣợng thiết bị cầm tay đƣợc thiết kế
để truy cập Internet gia tăng, yêu cầu đặt ra là phải có đƣợc công nghệ truyền thông
không dây nhanh hơn (từ 9.5Kbps tăng dần lên 2Mbps) và chất lƣợng hơn. 3G đòi hỏi
việc nâng cao chất lƣợng thoại, và dịch vụ dữ liệu để hỗ trợ việc gửi nội dung video và
multimedia đến các thiết bị cầm tay và điện thoại di động.
Các hệ thống thông tin di động số hiện nay đang ở giai đoạn chuyển từ thế hệ
2.5G sang thế hệ 3G. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và các dịch vụ thông tin di

động, ngay từ đầu những năm đầu của thập kỷ 90 ngƣời ta đã tiến hành nghiên cứu
hoạch định hệ thống thông tin di động thế hệ ba. ITU-R đang tiến hành công tác tiêu
chuẩn hóa cho hệ thống thơng tin di động tồn cầu IMT-2000. Ở châu Âu ETSI đang
tiến hành tiêu chuẩn hóa phiên bản này với tên gọi là UMTS (Universal Mobile
Telecommunnication System). Hệ thống mới này sẽ làm việc ở dải tần 2GHz. Nó sẽ
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


13
cung cấp nhiều loại hình dịch vụ bao gồm các dịch vụ thoại và số liệu tốc độ cao,
video và truyền thanh. Tốc độ cực đại của ngƣời sử dụng có thể lên đến 2Mbps. Ngƣời
ta cũng đang tiến hành nghiên cứu các hệ thống vô tuyến thế hệ thứ tƣ có tốc độ lên
đến 32Mbps.
Hệ thống thơng tin di động thế hệ ba (3G) đƣợc xây dựng trên cơ sở IMT –
2000 với các tiêu chí sau:
 Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz với đƣờng lên có dải tần 18852025MHz và đƣờng xuống có dải tần 2110-2200MHz.
 Là hệ thống thơng tin di động tồn cầu cho các loại hình thơng tin vơ tuyến, tích
hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến, đồng thời tƣơng tác với mọi loại
dịch vụ viễn thông.
 Hệ thống thông tin di động 3G sử dụng các môi trƣờng khai thác khác nhau.
 Có thể hỗ trợ các dịch vụ nhƣ : Môi trƣờng thông tin nhà ảo (VHE – Vitual
Home Environment) trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển
mạch toàn cầu, đảm bảo chuyển mạng quốc tế, đảm bảo các dịch vụ đa phƣơng
tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch theo kênh và số liệu chuyển mạch
theo gói.
 Dể dàng hỗ trợ các dich vụ mới xuất hiện.
Các hệ thống thông tin di động thế hệ hai phát triển thông dụng nhất hiện nay là :

GSM, cdmaOne (IS-95), TDMA (IS-136), PDC. Trong q trình thiết kế hệ thống
thơng tin di động thế hệ ba, các hệ thống thế hệ hai đƣợc cơ quan chuẩn hóa của từng
vùng xem xét để đƣa ra các đề xuất tƣơng ứng thích hợp với mỗi vùng.
1.3

Lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3

Cơng trình nghiên cứu của các nƣớc Châu Âu cho W-CDMA đã bắt đầu từ các
đề án CDMT (Code Division Multiple Testbed): Phịng thí nghiệm đa truy nhập theo
mã) và FRAMES (Future Radio Multiple Access Scheme: Sơ đồ đa truy nhập vô tuyến
tƣơng lai) từ đầu thập niên 90. Các dự án này cũng tiến hành thực nghiệm các hệ thống
W-CDMA để đánh giá chất lƣọng đƣờng truyền. Cơng tác tiêu chuẩn hố chi tiết
đƣợc thực hiện ở 3GPP. Lịch trình triển khai W-CDMA đƣợc cho hình vẽ.

Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


14
Hình 1.2. Lịch trình triển khai W – CDMA

Hệ thống W-CDMA đƣợc đƣa ra khai thác vào đầu năm 2002. Lịch trình nghiên
cứu và vào khai thác của cdma2000/3GPP2 chia thành 2 giai đoạn:
 Giai đoạn 1: (1997 – 1999)
+ Nghiên cứu phát triển mẫu đầu tiên của hệ thống;
+ Năm 1997: Xây dựng tiêu chuẩn , xây dụng cấu trúc mẫu đầu tiên hệ thống
và thiết kế các phƣơng tiện thử nghiệm chung.
+ Năm 1998: Tiếp tục xây dựng mẫu thử đầu tiên của hệ thống và các phƣơng

tiện thử nghiệm chung;
+ Năm 1999: Kiểm tra kết nối cho mơ hình đầu tiên của hệ thống.
 Giai đoạn 2: (2000 -2002)
+ Phát triển hệ thống với mục tiêu thƣơng mại ở các nhà sản xuất hàng đầu ;
+ Năm 2002: Bắt đầu dịch vụ thƣơng mại

Hình 1.3. Lịch trình nghiên cứu

1.3.1. So sánh hệ thống CDMA với hệ thống sử dụng TDMA
1.3.1.1. Các phƣơng pháp đa truy nhập
Đa truy nhập phƣơng pháp điều khiển là phân chia tài nguyên thông tin một cách
hợp lý để đảm bảo cho nhiều ngƣời đồng thời cùng chia sẻ sử dụng tài nguyên hệ
thống với hiệu suất cao. Truy nhập vô tuyến thông tin di động thƣờng sử dụng đa truy
cập theo các phƣơng pháp đa truy nhập nhƣ chỉ ra trong hình 1.9:
 Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các tần
số khác nhau. Hệ thống FDMA, ngƣời dùng đƣợc cấp phát một kênh trong tập
hợp có trật tự các kênh trong dải tần số.
 Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các
khe thời gian khác nhau. Đối với hệ thống TDMA mỗi thuê bao đƣợc cấp phát
cho một khe thời gian trong cấu trúc khung và đƣợc dành riêng trong suốt thời
gian thoại.
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


15

tần số


tần số

tần số

thời gian

thời gian

thời gian

Hình 1.4. Các phương pháp đa truy nhập

 Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các chuỗi
mã khác nhau. Đối với hệ thống CDMA, tất cả ngƣời dùng sẻ sử dụng cùng lúc
một băng tần. Tín hiệu truyền đi sẻ chiếm toàn bộ băng tần của hệ thống. Tuy
nhiên, các tín hiệu của mỗi ngƣời dùng đƣợc phân biệt với nhau bởi các chuỗi
mã. Thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều ngƣời
sử dụng có thể chiếm cùng kênh vơ tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi, mà
không sợ gây nhiễu lẫn nhau. Kênh vô tuyến CDMA đƣợc dùng lại mỗi cell
trong toàn mạng, và những kênh này cũng đƣợc phân biệt nhau nhờ mã trải phổ
giả ngẫu nhiên PN.
1.3.1.2. So sánh hệ thống CDMA và hệ thống sử dụng TDMA
Từ cấu trúc, đặc tính CDMA và các phƣơng pháp đa truy nhập ta rút ra bảng so
sánh giữa hệ thống thông tin di động CDMA và hệ thống thông tin di động sử dụng
phƣơng pháp đa truy nhập TDMA. Từ đó ta thấy những ƣu điểm của hệ thống thông
tin di động CDMA hơn các hệ thống khác.
Bảng 1.1. So sánh giữa mạng thông tin di động động CDMA và mạng GSM
Đặc tính
Băng tần sử

dụng
Dải tần số

CDMA

GMS

1,23 MHz

200 kHz
- Hƣớng lên: 890–915 MHz

- Hƣớng lên: 824–849 MHz
- Hƣớng xuống: 869–894 MHz

- Hƣớng xuống: 935–960
MHz

Kênh sử dụng

Nhiều ngƣời sử dụng chung
một kênh

Một ngƣời sử dụng một khe
thời gian của một kênh

Nhiễu giao thoa

Ít bị ICI giữa các kênh, ảnh


Ảnh hƣởng của các kênh lân

Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


16
hƣởng đồng kênh

cận

Công suất phát

Thấp để giảm nhiễu cho hệ
thống

Lớn để khắc phục fading

Điều khiển công
suất

Giảm công suất phát của MS và
ảnh hƣởng đến dung lƣợng

Không làm thay đổi dung
lƣợng của hệ thống

Chất lƣợng thoại Tốt hơn


Dung lƣợng

Bảo mật

Thấp hơn

- Điều khiển dung lƣợng linh
hoạt

- Điều khiển dung lƣợng kém
linh hoạt

- Dung lƣợng hệ thống lớn

-

- Khơng có giới hạn rỏ ràng về
số ngƣời sử dụng trong một cell

- Số ngƣời sử dụng trong một
cell là cố định

Có tính bảo mật cao hơn nhờ
mã trải phổ

Dung lƣợng thấp

Tính bao mật thông tin thấp


1.4 Các yêu cầu cơ bản về hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3
1.4.1. Những mục tiêu chƣa thực hiện đƣợc của hệ thống di động thế hệ 2
Hệ thống thông tin di động thế hệ hai vẫn chƣa thực hiện đƣợc các mục tiêu ban
đầu đề ra, không thể đáp ứng đƣợc nhu cầu truyền tải tốc độ cao của một số ngƣời sử
dụng, hiệu suất sử dụng thấp, không thể thực hiện hiệu quả một số kỹ thuật mới nhƣ
IP... Những nhu cầu này chính là động lực để phát triển hệ thống thông tin di động tốc
độ cao và do vậy những hệ thống mới bắt đầu xuất hiện và trở thành kỹ thuật trung
gian quá độ sang hệ thống thông tin di động thế hệ ba. Sau đây là những mục tiêu
chính mà hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ hai chƣa đạt đƣợc:
 Chƣa hình thành hệ thống tiêu chuẩn thống nhất toàn cầu.
 Dịch vụ đơn nhất (chủ yếu là dịch vụ thoại, chỉ có thể truyền tải những thông
tin ngắn và đơn giản).
 Không thể thực hiện trên toàn cầu: do tiêu chuẩn phân tán và bảo hộ kinh tế nên
khơng thể thống nhất tồn cầu và chuyển vùng tồn cầu.
 Dung lƣợng thơng tin khơng đủ.
1.4.2. Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3
Sự phát triển của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba ngồi việc giải quyết
những vấn đề mà hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ hai chƣa thực hiện đƣợc cịn
phải có khả năng đáp ứng các u cầu ngày càng tăng của con ngƣời đối với khả năng
truyền số liệu. Vì vậy, hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ ba phải thực hiện đƣợc
những mục tiêu cơ bản sau:
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


17
a) Tiêu chuẩn thống nhất tồn cầu
b) Có khả năng truyền tải đa phƣơng tiện: Hệ thống thông tin di động 3G có thể

thực hiện truyền tải dịch vụ MultiMedia đa tốc độ, tốc độ cao nhất là 2Mbps.
c) Tăng dịch vụ chuyển mạch gói: Hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ hai chỉ có
phƣơng thức chuyển mạch kênh truyền thống, hiệu suất kênh tƣơng đối thấp.
Trong khi đó, hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ ba tồn tại đồng thời cả
chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói.
d) Tăng phƣơng thức truyền tải khơng đối xứng: Do dịch vụ số liệu mới nhƣ
WWW có đặc tính không đối xứng: truyền tải đƣờng lên thƣờng chỉ cần vài
Kbit/s, cịn truyền tải đƣờng xuống có thể cần trăm Kbit/s. Trong khi đó, hệ
thống thơng tin di động thế hệ thứ hai chỉ hỗ trợ dịch vụ đối xứng.
e) Khả năng tăng cƣờng số liệu: Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 sẽ nâng cao
hơn về phƣơng diện WWW và khả năng truyền số liệu so với hệ thống thông
tin di động thế hệ thứ hai.
f) Chất lƣợng truyền và chất lƣợng dịch vụ không thua kém mạng cố định: Hệ
thống thông tin di động thế hệ 3 làm cho chất lƣợng truyền tải đạt đến hoặc gần
đến chất lƣợng của hệ thống hữu tuyến, có thể cung cấp tốc độ truyền là
144Kbps cho ngƣời đi xe, 384Kbps cho ngƣời đi bộ và 2 Mbps cho ngƣời sử
dụng trong nhà.
g) Nâng cao tuổi thọ của acquy: Công nghệ tích hợp tiêu hao cơng suất thấp đang
đƣợc nghiên cứu và hi vọng có thể đƣợc ứng dụng trong hệ thống thông tin di
động thế hệ tiếp theo. Kỹ thuật tích hợp silic xạ tần là hƣớng phát triển quan
trọng khác có thể giảm thể tích, trọng lƣợng và sự tổn hao năng lƣợng của hệ
thống.
h) Hiệu suất tần phổ cao hơn: Qua việc ứng dụng những kỹ thuật mới nhƣ: điều
khiển công suất nhanh, chuyển giao mềm, hệ thống anten thông minh… đã
nâng cao hiệu suất phổ của hệ thống mới một cách hiệu quả.
i) Hiệu suất kênh cao hơn
1.5 Kết luận chƣơng
Những khái niệm và giới thiệu chung về hệ thống thông tin di động đã làm nổi
bật lên cơ sở và nhu cầu cấp thiết tiến lên hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G).
Nhu cầu ngày càng tăng của ngƣời sử dụng cả về chất lƣợng và số lƣợng, nhu cầu trao

đổi thông tin ngày càng cao và đa dạng và sự phát triển là tất yếu.
Để hiểu rõ hơn những công nghệ và cấu trúc của hệ thống thông tin di động thế
hệ 3 sẽ đƣợc trình bày rõ nét trong chƣơng tiếp theo.
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


18

CHƢƠNG 2:
CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ BA – UMTS
2.1 Giới thiệu chung
WCDMA là một tiêu chuẩn thông tin di động 3G của IMT-2000 đƣợc phát triển
chủ yếu ở Châu Âu với mục đích cho phép các mạng cung cấp khả năng chuyển vùng
toàn cầu và để hỗ trợ nhiều dịch vụ thoại, dịch vụ đa phƣơng tiện. Các mạng WCDMA
đƣợc xây dựng dựa trên cơ sở mạng GSM, tận dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của các nhà
khai thác mạng GSM . Các mục tiếp theo sẽ giới thiệu cấu trúc và nguyên lý mạng
WCDMA.
WCDMA - truy cập đa phân mã băng rộng là công nghệ 3G hoạt động dựa trên
CDMA băng hẹp có khả năng hỗ trợ các dịch vụ đa phƣơng tiện tốc độ cao nhƣ video,
truy cập Internet, hội thảo hình ảnh... WCDMA phát trong dải tần 1920 MHz -1980
MHz, 2110 MHz - 2170 MHz.
W-CDMA giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cách
dùng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA. Trong các cơng
nghệ thơng tin di động thế hệ ba thì W-CDMA nhận đƣợc sự ủng hộ lớn nhất nhờ vào
tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là
dịch vụ tốc độ bit thấp và trung bình.
W-CDMA có các tính năng cơ sở sau :

- Hoạt động ở CDMA băng rộng với băng tần 5MHz.
- Lớp vật lý mềm dẻo để tích hợp đƣợc tất cả thơng tin trên một sóng mang.
- Hệ số tái sử dụng tần số bằng 1.
- Hỗ trợ phân tập phát và các cấu trúc thu tiên tiến.

Nhƣợc điểm chính của W-CDMA là hệ thống khơng cấp phép trong băng TDD
phát liên tục cũng nhƣ không tạo điều kiện cho các kỹ thuật chống nhiễu ở các môi
trƣờng làm việc khác nhau.

Hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA có thể cung cấp các dịch vụ với
tốc độ bit lên đến 2MBit/s. Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn nhƣ truyền dẫn đối xứng và
không đối xứng, thông tin điểm đến điểm và thông tin đa điểm. Với khả năng đó, các
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


19
hệ thống thơng tin di động thế hệ ba có thể cung cấp dể dàng các dịch vụ mới nhƣ :
điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh, ngồi ra nó cịn cung cấp các dịch vụ đa
phƣơng tiện khác.

Hình 2.1: Các dịch vụ mạng 3G
2.2 Cấu trúc hệ thống WCDMA
Sơ đồ khối tổng quát của mạng thông tin di động thế hệ ba W-CDMA đƣợc thể
hiện trên hình 2.2. W-CDMA gồm hai mạng con: mạng lõi và mạng thâm nhập vô
tuyến.
Mạng lõi gồm các trung tâm chuyển mạch kênh (MSC) và các nút hỗ trợ
chuyển mạch gói (SGSN). Các kênh thoại và kênh truyền số liệu đƣợc kết nối với các

mạng ngồi thơng qua các trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng (GMSC)
và nút chuyển mạch gói cổng (GGSN). Để kết nối trung tâm chuyển mạch kênh với
các mạng ngồi nhƣ ISDN, PSTN thì cần có thêm phần tử làm chức năng tƣơng tác
mạng (IWF). Ngoài các trung tâm chuyển mạch kênh và các nút hỗ trợ chuyển mạch
gói, mạng lõi cịn có các cơ sở dữ liệu cần thiết cho mạng thông tin di động nhƣ: HLR,
AUC và EIR.
Mạng thâm nhập vô tuyến gồm các phần tử sau:
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


20





RNC: bộ điều khiển mạng vơ tuyến - Đóng vai trị BSC ở mạng GSM.
NB: nút B - Đóng vai trò nhƣ BTS ở mạng GSM.
MS: trạm di động.
TE: thiết bị đầu cuối.

Giao diện giữa MSC và RNC là Iu-CS, giao diện giữa SGSN và RNC là Iu-PS,
giao diện giữa các RNC với nhau là Iur, giao diện giữa RNC và Nút B là Iub. Cấu trúc
hệ thống W-CDMA đƣợc xây dựng dựa trên cơ sở của cấu trúc hệ thống UMTS. Hệ
thống UMTS bao gồm các phần tử mạng logic và các giao diện.
Về mặt chức năng, các phần tử mạng đƣợc nhóm thành mạng thâm nhập vơ
tuyến (RAN) và mạng lõi (CN). Trong đó:

a) Mạng thâm nhập vơ tuyến thực hiện các chức năng liên quan đến vô tuyến
b) Mạng lõi thực hiện các chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi và kết nối
số liệu.
c) Ngoài hai mạng này thì để hồn thiện hệ thống cần phải có thiết bị ngƣời sử
dụng (UE). UE thực hiện giao diện giữa ngƣời sử dụng với hệ thống.
Mạng ®-êng trơc

AUC

PLMN

PSTN/

PDN

HLR

ISDN

EIR

GMSC

GGSN

IWF
VLR

SGSN


MSC
Mạng lõi

IuCS

Iu-PS

RNC

Iu
r

NB

RNC
NB

NB
TE

MT

NB

NB
TE

MT

NB


Mang truy nhập vơ tuyến

Hình 2.2: Cấu trúc h ệ thống W-CDMA

2.2.1. Mạng thâm nhập vô tuyến (UTRAN)

Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


21
Cấu trúc mạng thâm nhập vô tuyến UTRAN đƣợc cho trong hình 2.3. UTRAN
bao gồm một hay nhiều hệ thống con mạng vô tuyến (RNS). Do vậy, RNS là một
mạng con trong UTRAN. Một RNS gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) và
một hay nhiều Nút B (Node B). Các RNC đƣợc kết nối với nhau thông qua giao diện
Iur, còn các nút B đƣợc kết nối với RNC thông qua giao diện Iub.
2.2.2 Mạng lõi(CN)
Uu

Iu
Nút B

USIM

Cu
ME


Nút B

RNC

MSC/
VLR

GMSC

RNS
Iub

UE
Nút B

HLR

Iu
r

Nút B

RNC

PLMN,
ISDN,
PSTN...

SGSN


GGSN

RNS
CN

X.25,
Internet
Các mạng ngồi

UTRAN
Hình
Cácphần
phần tử
Hình
2.31.4.
: Các
tử của
củamạng
mạngUMTS
UMTS

 Thanh ghi định vị thƣờng trú (HLR): là một cơ sở dữ liệu đƣợc đặt tại hệ thống chủ
của ngƣời sử dụng để lƣu bản sao chính về lý lịch dịch vụ của ngƣời sử dụng. Lý
lịch dịch vụ này bao gồm: thông tin về các dịch vụ đƣợc phép, các vùng không
đƣợc phép chuyển mạng và thông tin về các dịch vụ bổ xung nhƣ: trạng thái
chuyển hƣớng cuộc gọi, số lần chuyển hƣớng cuộc gọi... Các thông tin liên quan
đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông đƣợc lƣu trong HLR khơng phụ thuộc
vào vị trí hiện thời của th bao.HLR thƣờng là một máy tính đứng riêng khơng có
khả năng chuyển mạng nhƣng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao.
 Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động/bộ ghi định vị tạm trú (MSC/VLR):

để cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE tại vị trí hiện thời của nó. Chức
năng của MSC là sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh (CS) và chức năng của
VLR là lƣu giữ bản sao về lý lịch của ngƣời sử dụng khách cũng nhƣ vị trí của UE
trong hệ thống đang phục vụ ở mức độ chính xác hơn HLR. Phần mạng đƣợc thâm
nhập qua MSC/VLR thƣờng đƣợc gọi là vùng CS.
 Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng (GMSC): làm nhiệm vụ giao
tiếp với mạng ngoài. Do vậy GMSC đƣợc đặt tại điểm kết nối UMTS với mạng
chuyển mạch kênh bên ngoài.
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


22
 IWF (chức năng tƣơng tác): bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền
dẫn. IWF cho phép mạng W-CDMA kết nối với các mạng khác nhƣ: mạng số liệu
công cộng chuyển mạch kênh (CSPND), mạng PSTN , mạng ISDN và các mạng
PLMN khác.
 EIR: thực hiện quản lý thiết bị ngƣời sử dụng UE. EIR lƣu tất cả các dữ liệu liên
quan đến UE. EIR đƣợc nối đến MSC và SGSN qua đƣờng báo hiệu để kiểm tra sự
đƣợc phép của thiết bị. Một thiết bị không đƣợc phép sẽ bị cấm.
 Trung tâm nhận thực (AUC): quản lý các thông tin nhận thực và mật mã hoá liên
quan đến từng cá nhân thuê bao dựa trên khố bí mật. Việc quản lý th bao đƣợc
thực hiện thơng qua khố nhận dạng bí mật duy nhất cho từng thuê bao. Khoá này
đƣợc lƣu giữ vĩnh cửu và bí mật trong bộ nhớ của UE.
 Node hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN): cung cấp việc định tuyến gói tin từ/tới một
vùng dịch vụ của SGSN. Nó phục vụ tất cả các thuê bao sử dụng dịch vụ gói nằm
trong vùng phục vụ của mình. Một th bao sử dụng dịch vụ gói có thể đƣợc bất cứ
SGSN nào trong mạng phục vụ tuỳ thuộc vào vị trí của thuê bao. Phần mạng đƣợc

thâm nhập qua SGSN thƣờng đƣợc gọi là vùng PS.
 Node hỗ trợ GPRS cổng (GGSN): GGSN đƣợc nối tới các mạng ngoài nhƣ mạng
Internet, mạng X.25. Nhìn từ mạng ngồi thì GGSN đóng vai trị nhƣ bộ định tuyến
cho các mạng ngồi tới đƣợc mạng W-CDMA. GGSN tiếp nhận số liệu (có địa chỉ
của một ngƣời sử dụng nhất định) thì nó sẽ kiểm tra, nếu địa chỉ này là tích cực thì
GGSN gửi số liệu đó tới SGSN tƣơng ứng để phục vụ UE. Trong trƣờng hợp địa
chỉ này là khơng tích cực thì số liệu thu đƣợc bị loại bỏ. Các gói tin từ UE nguồn
đƣợc định tuyến đến đúng mạng đích thông qua GGSN.
2.2.3. Thiết bị ngƣời sử dụng (UE)
Thiết bị ngƣời sử dụng là thiết bị duy nhất mà ngƣời sử dụng có thể thƣờng
xun nhìn thấy của hệ thống. UE có thể là thiết bị đặt trong ơ tơ hay thiết bị xách tay
hoặc thiết bị cầm tay. Loại thiết bị nhỏ cầm tay là thiết bị phổ biến nhất. Ngồi các
chức năng vơ tuyến chung và xử lý cho giao diện vơ tuyến UE cịn phải cung cấp các
giao diện với ngƣời sử dụng nhƣ: micro, loa, màn hiển thị, bàn phím... Hiện nay ngƣời
ta đang cố gắng sản xuất các thiết bị đầu cuối gọn nhẹ để đấu nối với thiết bị ngƣời sử
dụng. Việc lựa chọn thiết bị đầu cuối hiện đang để mở cho các nhà sản xuất. Thiết bị
ngƣời sử dụng gồm hai phần:
 Thiết bị di động (ME): là đầu cuối vô tuyến đƣợc sử dụng cho thông tin vô
tuyến trên giao diện Uu.
 Modul nhận dạng thiết bị UMTS (USIM): là một thẻ thông minh chứa nhận
dạng thuê bao để thực hiện các thuật toán nhận thực, lƣu giữ các khoá nhận
thực và một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối.
Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà


23
2.3 Công nghệ đa truy nhập W – CDMA

WCDMA là công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng sử dụng cho
phần giao diện vô tuyến cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3- UMTS. Các thông số
nổi bật đặc trƣng cho WCDMA nhƣ sau:

WCDMA là hệ thống đa truy nhập phân chia theo mã trải phổ dãy trực
tiếp băng rộng DS-CDMA, nghĩa là các bit thông tin đƣợc trải ra trong một băng tần
rộng bằng cách nhân dữ liệu ngƣời dùng với các bit giả ngẫu nhiên (gọi là chip), các
bit này xuất phát từ các mã trải phổ CDMA. Để hỗ trợ tốc độ bit cao (lên tới 2Mbps),
cần sử dụng các kết nối đa mã và hệ số trải phổ khác nhau.

WCDMA có tốc độ chip là 3.84 Mcps dẫn đến băng thông của sóng
mang xấp xỉ 5MHz, nên đƣợc gọi là hệ thống băng rộng. Băng thơng rộng của sóng
mang WCDMA hỗ trợ các tốc độ dữ liệu cao của ngƣời dùng và đem lại những lợi ích
hiệu suất xác định, nhƣ là tăng khả năng phân tập đa đƣờng. Các nhà vận hành mạng
có thể sử dụng nhiều sóng mang 5MHz để tăng dung lƣợng, có thể bằng cách sử dụng
các lớp tế bào phân cấp. Khoảng cách giữa các sóng mang thực tế có thể đƣợc chọn là
lƣới 200KHz trong khoảng 4.4 – 5Mhz tuỳ thuộc vào nhiễu giữa các sóng mang.

WCDMA hỗ trợ tốt các tốc độ dữ liệu ngƣời dùng khác nhau hay nói
cách khác là hỗ trợ tốt đặc tính băng thơng theo u cầu (BoD). Mỗi ngƣời sử dụng
đƣợc cấp các khung có độ rộng 10ms, trong khi tốc độ ngƣời sử dụng đƣợc giữ không
đổi.

WCDMA hỗ trợ mơ hình hoạt động cơ bản: Chế độ song công phân chia
theo tần số FDD và song công phân chia theo thời gian TDD (Time Division Duplex).
Trong chế độ FDD, các tần số sóng mang 5MHz khác nhau sẽ đƣợc sử dụng cho
đƣờng lên và đƣờng xuống, trong khi ở chế đố TDD, chỉ có 1 sóng mang 5MHz đƣợc
sử dụng bằng cách chia sẻ miền thời gian cho các đƣờng lên và đƣờng xuống.

WCDMA hỗ trợ hoạt động của các trạm gốc dị bộ


WCDMA áp dụng kỹ thuật tách sóng kết hợp trên cả đƣờng lên và
đƣờng xuống dựa vào việc sử dụng kênh hoa tiêu, có khả năng tăng tổng thể dung
lƣợng và vùng phủ sóng của đƣờng lên.
Các thơng số chính của WCDMA đƣợc liệt kê trong bảng 2.1
Phƣơng thức đa truy nhập

DS-CDMA

Phƣơng thức song công

FDD/TDD

Việc đồng bộ trạm gốc

Hoạt động không đồng bộ

Tốc độ chip

3,84Mcps

Học viên : Trần Thị Hằng K15Đ2
Nội

ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà