Đang tải... (xem toàn văn)
Công nghệ viễn thông đang có những bước phát triển tuyệt vời, nó đã và đang mang đến cho con người những ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực kinh tế, giáo dục, văn hóa, y học, thông tin quảng ba,… Nhiều năm gần đây, nền công nghệ viễn thông đã trăn trở vế vấn đề phát triển công nghệ căn bản nào và dùng mạng gì để hỗ trợ các nhà khai thác trong bối cảnh nhu cầu dich vụ ngày càng cao và cạnh tranh ngày càng gia tăng mạnh mẽ. Khái niệm mạng thế hệ mới 3G – WCDMA ra đời cùng với việc tái kiến trúc mạng, tận dụng tất cả các ưu thế về công nghệ tiên tiến nhằm đưa ra nhiều dịch vụ mới, góp phần giảm chi phí khai thác và đầu tư ban đầu cho các nhà kinh doanh. Với mong muốn tìm hiểu kỹ hơn về 3G – WCDMA trong di động nên em đã chọn đề tài đồ án tốt nghiệp: “ Nghiên cứu mạng thông tin di động 3G – WCDMA” Nội dung các đồ án bao gồm các nội dung: - Nghiên cứu xu hướng phát triển của mạng thông tin di động - Mạng thông tin di động GSM/GPRS - Mạng thông tin di động 3G – WCDMA Qua đây, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giao TS. Nguyễn Quý Sỹ trong quá trình em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của minh. Do hạn chế về trình độ và thời gian, đồ án của em không khỏi tránh được nhiều khiếm khuyết, hy vọng sau khi ra trường, bằng kiến thức thực tế em sẽ có điều kiện tìm hiểu sâu sắc hơn.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THUẬT NGỮ VIẾT TẮT MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ ii THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .iii LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I .2 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG .2 1.1Sự phát triển từ GSM lên UMTS WCDMA 1.1.1GSM 1.1.2GPRS 1.1.3EDGE 1.1.4WCDMA hay UMTS/FDD .5 1.2 Kết luận Chương I CHƯƠNG II 10 MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM/GPRS .10 2.1Giới thiệu .10 2.2Cấu trúc hệ thống GSM 10 2.2.1Hệ thống trạm gốc BSS 10 2.2.2Hệ thống chuyển mạch SS 11 2.2.3Trạm di động MS 11 2.2.4Hệ thống khai thác bảo dưỡng mạng (OMC) .12 2.3Cấu trúc địa lý mạng .12 2.4Q trình xử lý tín hiệu số biến đổi vào sóng vơ tuyến 12 2.5Giao diện vô tuyến (Um) .13 2.5.1Tổ chức kênh vô tuyến 13 2.5.2Các loại kênh logic (Dữ liệu điều khiển) 14 2.5.3Mã hóa kênh điều chế 15 2.5.4Tổ chức khung GSM .16 2.5.5Truyền kênh logic kênh vật lý .16 2.6Mơ tả q trình thiết lập gọi mạng GSM 16 2.6.1Trạm di động (MS) thực gọi: 16 2.6.2MS nhận gọi 17 2.7Dịch vụ số liệu GSM 19 2.8Bảo mật GSM .19 2.8.1Đánh số nhận thực thuê bao vùng mạng 19 2.8.2Nhận thưc thuê bao 19 2.9Dịch vụ vơ tuyến gói chung (GPRS) .20 2.9.1Cấu trúc mạng GPRS 21 2.9.2Giao diện giao thức mạng GPRS 24 2.9.3Cấu trúc đa khung giao diện vô tuyến GPRS 25 2.9.4Các kênh logic GPRS 25 2.9.5Các kịch lưu lượng GPRS 26 2.9.6Thiết lập PDP Context (phiên số liệu gói) 30 2.10Kết luận chương II .31 CHƯƠNG III 32 MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG W-CDMA (3G) 32 3.1Mở đầu 32 3.2Mơ hình tham khảo mạng W-CDMA 32 3.2.1Cấu trúc mạng sỏ W-CDMA GPP 1999 32 VIENGNAKHONE i HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3.2.2Kiến trúc mạng phân bố 3GPP phát hành 34 3.2.3Kiến trúc mạng đa phương tiện IP 3GPP 35 3.2.4Kiến trúc mạng di động toàn IP phát hành 2000 .36 3.3Các kỹ thuật xử lý số truyền dẫn vô tuyến số hệ thống thông tin di động hệ ba37 3.3.1Sơ đồ khối thiết bị thu phát vô tuyến số hệ thống thông tin di động hệ ba 37 3.3.2Mã hóa kiểm sốt lỗi đan xen .38 3.3.3Đa truy nhập phân chia theo mã trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-CDMA) 39 3.3.4Điều khiển công suất chuyển giao 41 3.4Lớp vật lý W-CDMA .42 3.4.1Mở đầu 42 3.4.2Trải phổ ngẫu nhiên hoá kênh vật lý 43 3.4.3Các mã định kênh 44 3.4.4Các kênh vật lý đường lên đường xuống 45 3.5Hoạt động kênh vật lý .51 3.6Cấu trúc mạng W-CDMA UMTS 53 3.6.1Cấu trúc tổng quát 53 3.6.2Các phần tử mạng W-CDMA UMTS giao diện 53 3.6.3Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS, UTRAN .55 3.7Giao diện vô tuyến (Uu) 57 3.8Thiết lập gọi W-CDMA UMTS 57 3.9Các phiên số liệu W-CDMA UMTS 60 3.10Kết luận chương III 60 KẾT LUẬN .61 TÀI LIỆU THAM KHẢO .62 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tóm tắt q trình phát triển lên WCDMA Hình 1.2 kiến trúc GSM Hình 1.3 Triển khai GPRS mạng GSM .3 Hình 1.4 kiến trúc 2.5G GPRS/EDGE Hình 1.5 Triển khai EDGE Hình 1.6 Triển khai WCDMA Hình 1.7 Kiến trúc 3G-WCDMA R3 (R99) Hình 1.8 Kiên trúc 3G-WCDMA R4 Hình 1.9 Kiến trúc 3G-WCDMA R5 Hình 1.10 Sự phát triển mạng 3GPP Hình 2.1 Cấu trúc tổng quát hệ thống GSM 10 Hình 2.2 Cấu trúc địa lý mạng 12 12 Hình 2.3 Xử lý tín hiệu số biến đổi vào sóng vơ tuyến MS 12 VIENGNAKHONE ii HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Hình 2.4 Cấu trúc kênh logic giao diện vô tuyến 14 Hình 2.5 Tổ chức khung GSM .16 Hình 2.6 Cấu trúc mạng GPRS .21 Hình 2.7 Nhập mạng GPRS 28 Hình 2.8 Nhập mạng GSM/GPRS kết hợp .30 Hình 3.1 Kiến trúc mạng 3GPP phát hành 1999 33 Hình 3.2 Kiến trúc mạng phân bố 3GPP phát hành 34 Hình 3.3 Kiến trúc mạng đa phương tiện IP 3GPP 35 Hình 3.4 Kiến trúc mạng di động toàn IP phát hành 2000 .36 Hình 3.5 Sơ đồ khối máy phát vô tuyến (a) máy thu vơ tuyến (b) 38 Hình 3.6 Mơ hình hệ thống DS-CDMA 40 Hình 3.7 Điều khiển công suất CDMA .41 Hình 3.8 Chuyển giao mềm 42 Hình 3.9 Chuyển giao mềm 42 Hình 3.10 Quan hệ trải phổ ngẫu nhiên hoá 43 Hình 3.11 Cấu trúc mã định kênh .44 Hình 3.12 Sơ đồ tổng quát trải phổ ghép kênh vật lý 47 Hình 3.13 Phần tin kênh vật lý PRACH 47 Hình 3.14 Sơ đồ kênh PCPCH cho phần tin 48 Hình 3.15 Điều chế đường lên .48 Hình 3.16 Sơ đồ khối tổng quát trải phổ kênh vật lý đường xuống trừ kênh SCH 48 Hình 3.17 Sơ đồ khối ghép kênh vật lý đường xuống 49 Hình 3.18 Sơ đồ điều chế QPSK cho đường xuống .50 Hình 3.19 Sắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý 50 Hình 3.20 Giao diện lớp cao lớp vật lý 51 Hình 3.21 Cấu trúc tổng quát hệ thống W-CDMA 3GPP 1999 53 Hình 3.22 Các phần tử mạng W-CDMA UMTS 53 Hình 3.23 Cấu trúc UTRAN 55 Hình 3.24 Các chức logic RNC kết nối UTRAN 56 Hình 3.25 Thủ tục thiết lập gọi W-CDMA UMTS .58 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A/D Analog/Digital AGC AGCH AICH ATM AUC BCH BSC BSIC BTS CD/CA-ICH Automatic Gian Control Access Grant Channel Acquisition Indication Channel Asynchronous Transfer Mode Authentication Center Broadcast Channel Base Station Controller Basic station Indentity Code Base Transceiver Station Collision Detection/Channel Assignment Indicator Channel Code Division Multiple Access CDMA VIENGNAKHONE iii Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự thành số Tư điều khuếch Kênh cho phép truy nhập Kênh thị bắt Chế độ truyền không đồng Trung tâm nhận thực Kênh quảng bá Bộ điều khiển trạm gốc Mã nhận dạng trạm gốc Trạm thu phát gốc Kênh thị ấn định kênh/Phát xung đột Đa truy nhập phân chia theo mã HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THUẬT NGỮ VIẾT TẮT CN CPCH CPICH CRC CS CSCF Core Network Common Physical Channel Common Pilot Channel Cyclic Redundancy Check Circuit Switch Call state Controll Function CSICH CSPDN CPCH Status Indicator Channel Circuit Switch Public Data Network Digital/Analog D/A DCCH DPCCH Mạng lõi Kênh vật lý chung Kênh hoa tiêu chung Mã dịch vòng Chuyển mạch kênh Chức điều khiển trạng thái gọi Kênh thị trạng thái CPCH Mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh Bộ chuyển đổi tín hiệu số thành Tương tự Kênh điều khiển riêng Kênh điều khiển vật lý riêng Dedicated Control Channel Dedicatde Physical Control Channel DPCH Dedicate Physical Channel Kênh vật lý riêng DPCH Downlink Physical Channel Kênh vật lý đường xuống DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh vật lý số liệu riêng DRNC Drift Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến trôi DS SS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp DS-CDMA Direct Sequence-Code Division Đa truy nhập phân chia theo mã Multiple Access trai phổ chuỗi trực tiếp DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống EDGE Enhanced Data Rates for GSM Tốc độ số liệu tăng cường để phát Evolution triển GSM EIR Equipment Identity Register Bộ đăng ký nhận dạng thiết bị ETSI European Telecommunication Viện tiêu chuẩn viễn thông Standard Institute Châu Âu FACCH Fast Assocrated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng GMSC Gateway Mobile Service Trung tâm chuyển mạch dịch Switching Center vụ di động cổng GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động toàn Communication cầu GTP GPRS Tunneling Protocol Giao thức xuyên đường hầm GPRS HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú HSCSD High Speed Circuit Switched Số liệu chuyển mạch kênh số liệu Data cao HSS Home Subscriber Server Dịch vụ thuê bao thường trú (Đăng ký thường trú) IF Intermediate Frequency Trung tần IMSI Internation Mobile Station Nhận dạng trạm di động quốc tế Identity IP Internet Protocol Giao thức Internet ISDN Integrated Service Digital Mạng số liên kết đa dịch vụ VIENGNAKHONE iv HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP IWF LAI MAC MCC ME MGCF MGW MNC MRF MS MSC MSIN MSRN MT OMC PACCH PAGCH PCCCH P-CCPCH PCH PCPCH PCU PDN PDSCH PDTCH PICH PLMN PN PRACH PRACH PS PSK PSPDN PSTN QPSK THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Network Interworking Function Location Area Identity Medium Access Control Mobile Country Code Mobile Equipment Media Gateway Control Function Media Gateway Mobile Network Code Multimedia Resuorce Function Chức tương tác mạng Nhận dạng vùng định vị Điều khiển truy nhập trung gian Mã nước Thiêt bị di động Chức điều khiển cổng phương tiện Cổng phương tiện Mã mạng Chức tài nguyên đa phương Tiện Mobile Station Trạm di động Mobile Service Switching Center Trung tâm chuyển mạch dịch Vụ di đông Mobile Station Identity Number Số nhận dạng trạm di động Mobile Station Random Number Số lưu động trạm di động Mobile Terminal Máy di động Operation and Management Hệ thống khai thác bảo dưỡng Center mạng Packet Associated Control Kênh điều khiển liên kết gói Channel Packet Access Grant Channel Kênh cho phép truy nhập gói Packet Common Control Kênh điều khiển chung gói Channel Primary Common Control Kênh vật lý điều khiển chung sơ Physical Channel cấp Paging Channel Kênh tìm gọi Physical Common packet Kênh vật lý gói chung Channel Packet Control Unit Khối điều khiển liệu gói Packet Data Network Mạng liệu gói Physical Downlink Shared Kênh vật lý chia sẻ đường xuống Channel Packet Data Traffic Channel Các kênh lưu lượng số liệu gói Paging Indicator Channel Kênh thị tim gọi Public Land Mobile Network Mạng di động công cộng mặt đắt Pseudo Noise Giả tạp âm Physical Random Access Kênh truy nhập vật lý ngẫu nhiên Channel Packet Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên gói Packet Switch Chuyển mạch gói Phase Shift Keying Khóa dịch pha Packet Switch Public Data Mạng số liệu cơng cộng chuyển Network mạch gói Public Switch Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch Network công cộng Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha vng góc VIENGNAKHONE v HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THUẬT NGỮ VIẾT TẮT RAB RACH RAN RANAP Radio Access Bearer Random Access Channel Radio Access Network Radio Access Network Application Part RF Radio Frequency RNC Radio Network Controller RSC Recursive Systematic Convoltional R-SGW Roaming Signaling Gateway S-CCPCH Secondary Common Control Physical Channel SCH Synchronous Channel SF Spreading Factor SGSN Serving GPRS Support Note SMS-GMSC Short Message Service Gateway Mobile Switching Center SMS-IWMSC Short Message Service Interworking mobile Switching Center SRNC Serving Radio Network Controller TCP Tranmission Control Protocol TE Terminal Equipment TMSI Tempoary Mobile Station Identity TRAU Transcoder Rate Adaptor Unit T-SGW UE UMTS UPCH USIM UTRAN VLR VoIP W-CDMA Transport Signaling Gateway User Equipment Univesal Mobile Telecommunication System Uplink Physical Channel UMTS Subscriber Identity Module UMTS Terrestrial Radio Access Network Visitor Location Register Voice Over IP Wideband Code Divition Multiple Access VIENGNAKHONE vi Vật mạng truy nhập vô tuyến Kênh truy nhập ngẫu nhiên Mạng truy nhập vô tuyến Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến Tần số vô tuyến (cao tần) Bộ điều khiển mạng vơ tuyến Bộ mã hóa xoắn hệ thống hồi quy Cổng báo hiệu chuyển mạng Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp Kênh đồng Hệ số trải phổ Điểm hỗ trợ GPRS phục vụ Tổng đài di động có cổng cho dịch vụ tin ngắn Tổng đài di động liên mạng cho dịch vụ tin ngắn Bộ điều khiển mạng vô tuyến dịch vụ Giao thức điều khiển truyền dẫn Thiết bị đầu cuối Số nhận dạng thuê bao di động tạm thời Khối thích ứng tốc độ chuyển đổi mã Cổng báo hiệu truyền tải Thiết bị người sử dung Hệ thống viễn thơng di động tồn cầu Kênh vật lý đường lên Mô-đun nhận dạng thuê bao Mạng truy nhập vô tuyến mặt đắt UMTS Bộ ghi định tạm trú Tiếng IP Đa truy nhập vô tuyến phân chia theo mã băng rộng HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP VIENGNAKHONE THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vii HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NĨI ĐẦU LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghệ viễn thơng có bước phát triển tuyệt vời, mang đến cho người ứng dụng tất lĩnh vực kinh tế, giáo dục, văn hóa, y học, thơng tin quảng ba,… Nhiều năm gần đây, công nghệ viễn thông trăn trở vế vấn đề phát triển công nghệ dùng mạng để hỗ trợ nhà khai thác bối cảnh nhu cầu dich vụ ngày cao cạnh tranh ngày gia tăng mạnh mẽ Khái niệm mạng hệ 3G – WCDMA đời với việc tái kiến trúc mạng, tận dụng tất ưu công nghệ tiên tiến nhằm đưa nhiều dịch vụ mới, góp phần giảm chi phí khai thác đầu tư ban đầu cho nhà kinh doanh Với mong muốn tìm hiểu kỹ 3G – WCDMA di động nên em chọn đề tài đồ án tốt nghiệp: “ Nghiên cứu mạng thông tin di động 3G – WCDMA” Nội dung đồ án bao gồm nội dung: - Nghiên cứu xu hướng phát triển mạng thông tin di động - Mạng thông tin di động GSM/GPRS - Mạng thông tin di động 3G – WCDMA Qua đây, em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, hướng dẫn tận tình thầy giao TS Nguyễn Q Sỹ q trình em hồn thành đồ án tốt nghiệp minh Do hạn chế trình độ thời gian, đồ án em không khỏi tránh nhiều khiếm khuyết, hy vọng sau trường, kiến thức thực tế em có điều kiện tìm hiểu sâu sắc Hà Nội, Ngày 14 tháng 11 năm 2008 VIENGNAKHONE HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Sự phát triển từ GSM lên UMTS WCDMA WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) tiêu chuẩn thông tin di động hệ IMT-2000 phát triển chủ yếu Châu Âu Mục đích WCDMA cho phép mạng cung cấp khả chuyển vùng toàn cầu để hỗ trợ dải rộng dịch vụ thoại, số liệu dịch vụ đa phương tiện Các mạng WCDMA xây dựng thành công GSM tận dụng sở hạ tầng sẵn có nhà khai thác GSM Quá trình phát triển dịch vụ mạng từ mạng GSM này,qua giai đoạn phát triển GPRS cuối tiến lên mạng WCDMA Q trình tóm tắt sơ đồ sau: Hình 1.1 Tóm tắt q trình phát triển lên WCDMA 1.1.1 GSM Hình 1.2 kiến trúc GSM Giai đoạn đầu trình phát triển GSM phải đảm bảo dịch vụ số liệu tốt Tồn hai chế dịch vụ số liệu : chuyển mạch kênh (CS : Circuit Switched) chuyển mạch gói (PS : Packet Switched) Để thực kết nối vào mạng IP, giai đoạn sử dụng giao thức ứng dụng vô tuyến (WAP : Wireless Application Protocol) 1.1.2 GPRS GPRS (General Packet Radio Service) hệ thống vô tuyến thuộc hệ 2,5G, hệ thống 3G xét mạng lõi Mạng tăng cường đáng kể dịch vụ số liệu GSM cách cung cấp kết nối số liệu chuyển mạch gói “từ đầu cuối tới đầu cuối” xác thực với tốc độ truyền lên tới 171,2kbps (tốc độ số liệu đỉnh) hỗ trợ giao thức Internet TCP/IP X.25 Tích hợp GPRS vào mạng GSM tồn trình đơn giản Một phần khe thời gian giao diện vô tuyến dành cho GPRS, cho phép ghép kênh số liệu gói lập lịch trình trước số trạm di động Phân hệ trạm gốc cần nâng cấp phần nhỏ liên quan đến khối điều khiển gói (PCUPacket Control Unit) để cung cấp khả định tuyến gói đầu cuối di động VIENGNAKHONE HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU nút cổng (Gateway) Một nâng cấp nhỏ phần mềm cần thiết để hỗ trơ hệ thống mã hóa kênh khác nhâu Mạng lõi GSM tạo thành từ kết nối chuyển mạch kênh mở rộng cách thêm vào nút chuyển mạch số liệu nút cổng mới, gọi GGSN (Gateway GPRS Support Node) SGSN (Serving GPRS support Node) Tuy nhiên, kết đạt bảo đảm việc chuyển thẳng tới 3G, mạng lõi chuyển mạch kênh tốc độ cao cung cấp GPRS EGDE UMTS sử dụng gần hồn tồn, thế, thể an toàn đầu tư cho nhà khai thác GPRS công nghệ “trưởng thành” giải pháp chuẩn hóa hoàn toàn với giao diện mở Điều kiện đặt nha khai thác phải có mạng GSM rộng khắp Nhu cầu dịch vụ liệu thuê bao chủ yếu dịch vụ liệu tốc độ trung bình (tới 115kbps) Hạ tầng mạng triển khai lớn Nhà khai thác muốn tận dụng tối đa hạ tầng có cho dịch vụ dư liệu Về kỹ thuật, hệ thống mạng truy nhập GSM giữ nguyên cần nâng cấp phần mềm Cụ thể BTS, BSC phải nâng cấp phần mềm, MS phải có chức GPRS Phân hệ mạng lõi bổ xung thêm phần chuyển mạch gói với hai nút chính: nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN) nút hỗ trợ cồng GPRS (GGSN) Bằng cách này, với nâng cấp không đáng kể, hệ thông cung cấp dịch vụ số liệu gói cho thuê bao di động thích hợp với dịch vụ số liệu không đối xứng Với nhà khai thác GSM họ triển khai GPRS cần thực hiện: Triển khai Thực Mạng lõi chuyển mạch gói(SGSN, GGSN) Giao diện Gb BSC-SGSN Mới Điều chỉnh Phần cứng phần mềm BSC, tính cước… Dùng lại Phổ tần sử dụng Mạng lõi chuyển mạch kênh (MSC/HLR/AuC) Giao diện vơ tuyến (MS-BTS) Giao diện (BSC-MSC) Hình 1.3 Triển khai GPRS mạng GSM VIENGNAKHONE HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II Hình 3.14 Sơ đồ kênh PCPCH cho phần tin Phần tin PCPCH Cấu trúc kênh bao gồm phần điều khiển phần số liệu thực kênh PRACH Mã định kênh cho phần tin PCPCH có hệ số trải phổ từ – 256 Trong thời gian truyền tin, UE phép tăng hệ số trải phổ cách chọn mã định kênh Mã ngẫu nhiên hoá dài n cho phần tin PCPCH xác định sau: Sc-msg,n(i) = Slong,n(i + 8192) i = 0,1,….,38399 Trong số thấp tương ứng với chip phát khung vô tuyến 10ms Trong trường hợp tài nguyên truy nhập dùng chung cho PRACH PCPCH, Sc-msg,n định nghĩa sau: Sc-msg,n(i) = Sr-msg,n (i + 4096) i = 0,1,…,38399 Trong số thấp tương ứng với chip phát khung vô tuyến 10ms Trường hợp mã ngắn sử dụng ta có: Sc-msg,n(i) = Cshort,n(i), i = 0,1,…,38399 c) Sơ đồ điều chế sóng mang cho kênh vật lý đường lên Ở đường lên chuỗi chip giá trị phức nhận sau ngẫu nhiên hoá phức đưa lên điều chế sóng mang QPSK hình sau: Hình 3.15 Điều chế đường lên Các kênh vật lý đường xuống a)Trải phổ đường xuống ngẫu nhiên hoá đường xuống cho kênh vật lý trử kênh SCH Hình 3.16 Sơ đồ khối tổng quát trải phổ kênh vật lý đường xuống trừ kênh SCH VIENGNAKHONE 48 HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II Hình 3.16 cho thấy sơ đồ tổng quát cho tất kênh vật lý đường xuống (PCCPCH, S-CCPCH, CPICH, AICH, PICH DPCH) trừ SCH Kênh vật lý chưa trải phổ gồm chuỗi ký hiệu giá trị thực Đối với tất kênh trừ AICH ký hiệu nhận ba giá trị: +1, -1 0, thị phát không liên tục DTX Đối với AICH, giá trị ký hiệu phụ thuộc vào tổ hợp thị bắt phát Trước hết cắp ký tự liên tiếp biến đổi nối tiếp vào song song (S/P) xếp lên nhánh I Q Quá trình xếp thực cho ký hiệu chẵn đặt lên kênh I lẻ đặt lên kênh Q Đối với tất kênh trừ AICH ký hiệu số “0” định nghĩa ký hiệu khe thời gian truy nhập Sau nhánh I Q trải phổ đến tốc độ chip mã định kênh Cch,SF,m chỗi chip giá trị thực nhánh I Q sau xử lý chuỗi chip giá trị phức Chuỗi chip ngẫu nhiên hoá phức (nhân phức theo vị trị chip) chỗi ngẫu nhiên giá trị phức S dl,n Đối với P-CCPCH mã ngẫu nhiên hoá đồng với biên khung P-CCPCH, nghĩa chip phức khung P-CCPCH trải phổ nhân với chip số mã ngẫu nhiên hoá Đối với kênh đường xuống khác, mã ngẫu nhiên đồng với mã ngẫu nhiên cấp cho P-CCPCH Ở trường hớp mã ngẫu nhiên không thiết phải đồng với biên khung kênh vật lý mà thực ngẫu nhiên Hình 3.17 Sơ đồ khối ghép kênh vật lý đường xuống Hình 3.17 cho thấy kết hợp kênh đường xuống khác Mỗi kênh sau trải phổ giá trị phức (S) đánh trọng số hệ số G i Các kênh giá trị phức P-SCH (kênh SCH sơ cấp) S-SCH (kênh SCH thứ cấp) kết hợp với cách cộng phức Trải phổ đường xuống Đường xuống sử dụng mã trải phổ định kênh OVSF giống đường lên Tuy nhiên đường lên số liệu kênh vật lý đưa lên trải phổ không biến đổi nối tiếp thành song song mà trải phổ trực tiếp hai nhanh I Q Vì hệ số trải phổ chẳng hạn tốc độ ký hiệu truyền 3,84 x 106/8 = 480 kbit/s Còn đường xuống nhờ có biến đổi nối tiếp thành song song cho luồng số liệu trước trải phổ, nên tốc độ số bit truyền tăng gấp đôi 960 kbvt/s Mã định kênh cho CPICH CCPCH sơ cấp chọn cố định C ch,256,0 Cch,256,1 Các mã định kênh khác URTAN ấn định b) Điều chế đường xuống VIENGNAKHONE 49 HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II Ở đường xuống chỗi chip giá trị phức sau nhận từ sơ đồ hình 3.17 điều chế QPSK Hình 3.18 Sơ đồ điều chế QPSK cho đường xuống c) Các kênh truyền tải xếp chúng lên kênh vật lý Ở giao diện vô tuyến, để truyền tải số liệu tạo lớp cao, trước hết số liệu xếp lên kênh vật lý khác Lớp vật lý yêu cầu để hỗ trợ kênh truyền tải với tốc độ bit thay đổi nhằm cung cấp dịch vụ với độ rộng băng tần theo yêu cầu để ghép nhiều dịch vụ kết nối, Các kiểu kênh truyền tải xếp chúng lên kênh vật lý cho hình 3.19 Hình 3.19 Sắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý Tồn hai kiểu kênh truyền tải: Các kênh riêng kênh chung Điểm khác chúng là: Kênh chung tài nguyên chia cho tất nhóm người sử dụng ô Còn kênh riêng tài nguyên ấn định mã tần số định để dành riêng cho người sử dụng Khi kênh truyền tải chung sử dụng để phát thông tin cho tất người sử dụng thơng tin khơng có địa Khi kênh truyền tải chung áp dụng cho VIENGNAKHONE 50 HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II người sử dụng đặc thù cần phát nhận dạng người sử dụng Chẳng hạn kênh quảng bá (BCH) kênh truyền tải chung để phát thông tin hệ thống cho tất người sử dụng ô nên không cần đánh địa Kênh tìm gọi kênh truyền tài chung sử dụng để tìm gọi UE đặc thù chứa thông tin nhận dạng người sử dụng bên tin phát Mỗi kênh truyền tải đặc thù chứa thông tin nhận dạng người sử dụng bên tin phát Mỗi kênh truyền tải kèm với thị khuôn dạng truyền tải (TFI: Transport Format Indicator) Lớp vật lý kết hợp thông tin TFI từ kênh truyền tải khác vào thị tổ hợp khuôn dạng truyển tải (TFCT = Transport Format Combination Indicator) TFCT phát kênh điều khiển để thơng báo cho máy thu kênh dang tích cực khung thời Thông báo không cần thiết sử dụng chế phát phát khuôn dạng kênh truyền tải mù (DIFD = Blind Transport Format Dectection) thực kết nối với kênh riêng đường xuống Máy thu giải mã TFCI để nhận TFI Sau TFI chuyển đến lớp cao cho kênh truyển tải tích cực kết nối Hình 3.20 cho thấy việc xếp hai kênh truyền tải lên kênh vật lý cung cấp thị lỗi cho khối truyền tải Hình 3.20 Giao diện lớp cao lớp vật lý 3.5 Hoạt động kênh vật lý - Kênh vật lý số liệu riêng (DPDCH) kênh vật lý điều khiển riêng (DPCCH) đường lên Kênh DPCH đường lên bao gồm kênh DPDCH kênh DPDCH ghép theo mã I Q để mang kênh truyền tải riêng DCH Kênh DPDCH mang nhánh điều chế BPSK (Binary Phase Shift Keying-Khố chuyển pha hai trạng thái) đồng pha kênh DPDCH mang nhánh điều chế BPSK pha vuông góc Kênh truyền tải riêng đường lên (DCH) kênh riêng đường lên Kênh truyền tải riêng mang thông tin từ lớp lớp vật lý dành riêng cho người sử dụng, bao gồm số liệu cho dịch vụ thời thông tin điều khiển lớp cao Thông tin điều khiển lớp vật lý mang kênh điều khiển vật lý riêng (DPCCH) có tốc độ số liệu cố định 15 kbit/s hệ số trải phổ cố định 256 Thông tin lớp cao bao gồm số liệu người sử dụng mang kênh số liệu vật lý riêng (DPDCH) với hệ số trải phổ từ 256 đến Truyền dẫn đường lên gồm VIENGNAKHONE 51 HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II hay nhiều kênh số liệu vật lý (DPCCH) với hệ số trải phổ cố định Tốc độ số liệu DPDCH thay đổi theo khung Thơng thường với dịch vụ số liệu thay đổi, tốc độ số liệu kênh DPDCH thông báo kênh DPCCH, DPCCH phát liên tục thông tin tốc độ số liệu khung DPDH thời phát TFCI - Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên (PRACH) Kênh PRACH để mang kênh PRACH, kênh truy nhập ngẫu nhiên (RACH = Random Access Channel) kênh truyền tải đường lên sử dụng để mang thông tin điều khiển từ UE như: yêu cầu thiết lập kết nối - Kênh vật lý gói chung đường lên (PCPCH) Kênh PCPCH dùng để mang kênh truyền tải CPCH Kênh gói chung đường lên CPCH (Common Packet Channel) mở rộng kênh RACH để mang số liệu người sử dụng phát cụm số liệu đường lên mà không cần sử dụng DCH CPCH thường sử dụng cho cụm số liệu ngắn xảy ra, DCH thường sử dụng cho cụm số liệu dài cụm số liệu ngắn thường xuyên xảy FACH đường xuống với kênh tạo nên cặp kênh để truyền số liệu - Kênh vật lý số liệu riêng ( DPDCH) kênh vật lý điều khiển riêng (DPCCH) đường xuống Kênh vật lý riêng đường xuống (DPCH) bao gồm hai kênh DPDCH DPCCH đường xuống ghép theo thời gian để mang kênh truyền tải riêng đường xuống (DCH) - Kênh DPCCH đường xuống cho CPCH (kênh gói chung) Kênh CPCH đường xuống truyền hai kênh vật lý đường xuống ghép theo thời gian là: DPDCH DPCCH - Kênh CPICH đường xuống CPICH kênh vật lý đường xuống có tốc độ cố định (30kbit/s, SF = 256) để mang chuỗi bit ký hiệu định nghĩa trước Có hai kiểu kênh hoa chung Kênh CPICH sơ cấp thứ cấp - Các kênh vật lý điều khiển chung đường xuống (CCPCH) Kênh CCPCH đường xuống bao gồm hai kênh CCPCH sơ cấp (P-CCPCH) kênh CCPCH thứ cấp (S-CCPCH) - Kênh PDSCH đường xuống: Kênh vật lý PDSCH sử dụng để mang kênh DSCH Kênh nhiều người sử dụng dùng chung sở ghép kênh mã Vì DSCH liên kết với DCH nên PDSCH liên kết với DPCH Kênh chia sẻ đường xuống (DSCH = Downlink Shared Channel) kênh truyền tải để mang thông tin người sử dụng thông tin điều khiển Nhiều người sử dụng chia sẻ kênh - Kênh thị tìm gọi (PICH): Kênh thị tìm gọi (PICH = Paging Indicator Channel) kênh vật lý tốc độ cố định (SF = 256) sử dụng để mang thị tìm gọi (PI) PICH ln liên kết với S-CCPCH mà kênh truyền tải PCH xếp lên - Kênh thị bắt (AICH): Kênh thị bắt (AICH = Acquistion Indicator Channel) kênh vật lý sử dụng để mang thị bắt Kênh AICH mang thị bắt (AI) để thông báo cho UE nên tiếp tục truyền dẫn yêu cầu truy nhập AI nhận giá trị là: 0, +1, -1 Nếu AI = “0” có nghĩa UE cần tăng công suất nhận trả lời -1 hay +1, -1 thị cho UE ngừng tìm cách truy nhập; +1 cho phép UE chuyển sang giai đoạn sau thủ tục truy nhập VIENGNAKHONE 52 HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II 3.6 Cấu trúc mạng W-CDMA UMTS 3.6.1 Cấu trúc tổng quát Hình 3.21 Cấu trúc tổng quát hệ thống W-CDMA 3GPP 1999 3.6.2 Các phần tử mạng W-CDMA UMTS giao diện Về mặt chức năng, phần tử mạng nhóm thành mạng truy nhập vơ tuyến (RAN: Radio Access Network hay UTRAN): để thực chức liên quan đến vô tuyến mạng lõi (CN = core Network) thực chức chuyển mạch, định tuyến gọi kết nối số liệu Từ quan điểm chuẩn hoá, UE UTRAN bao gồm giao thức mạng lõi xây dựng dựa GSM GPRS Điều cho phép hệ thống với cơng nghệ vơ tuyến mang tính tồn cầu dựa công nghệ CN biết phát triển Cấu trúc hệ thống hình 3.21 Hình 3.22 Các phần tử mạng W-CDMA UMTS VIENGNAKHONE 53 HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II USIM = UMTS subscriber Identity Module: Mô-đun nhận dạng thuê bao UMTS MS = Mobile Station: Trạm di động RNC = Radio Network Controller: Bộ điều khiển mạng vô tuyến MSC = Mobile Service Switching Center: Trung tâm chuyển mạnh dịch vụ di động VLR = Visitor Location Register: Bộ ghi định vị tạm trú SGSN = Serving GPRS Support Note: Điểm hỗ trợ GPRS phục vụ GMSC = Gateway Mobile Service Switching Center: Trung tâm chuyển mạnh dịch vụ di động cổng GGSN = Gateway GPRS Support Note Điểm hỗ trợ GPRS cổng HLR = Home Location Register: Bộ ghi định vị thường trú UTRAN = UMTS Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS CN = Core Network: Mạng lõi PLMN = Public Land Mobile Network: Mạng di động công cộng mặt đất PSTN = Public Switch Telephone Network: Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng ISDN = Integrated Service Digital Network: mạng số liên kết đa dịch vụ ME = Mobile Equipment: Thiết bị di động MSC/VLR = Mobile Services Switching Center / Visitor Location Register: Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động/ Bộ ghi định vị tạm trú GPRS = Genaral Packet Radio Service: Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp UE (User Equipment- Thiết bị người sử dụng) Bao gồm phần: - Thiết bị di động (ME: Mobile Equipment) đầu cuối vô tuyến sử dụng cho thông tin vô tuyến giao diện Uu - Môdun nhận dạng thuê bao UMTS (USIM: UMTS Subscriber Identity Module) thẻ thông minh chứa nhận dạng thuê bao, thực thuật toán nhận thực lưu giữ khố nhận thực số thơng tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối Nút B: Để chuyển đổi dòng số liệu giao diện IuB Uu Nó tham gia quản lý tài ngun vơ tuyến (Thuật ngữ nút B có ý nghĩa trạm gốc BTS) Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC): Sở hữu điều khiển tài nguyên vơ tuyến vùng (các nút B nối với nó) RNC điểm truy nhập tất dịch vụ UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN, chẳng hạn quản lý tất kết nối đến UE Các phần tử mạng lõi: - Bộ định vị thường trú (HLR) sở liệu để lưư giữ lý lịch dịch vụ người sử dụng Lý lịch dịch vụ gồm: Thông tin dịch vụ phép, vùng không chuyển mạng thông tin dịch vụ bổ sung như: trạng thái chuyển hướng gọi, số lần chuyển hướng gọi - Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động / Bộ ghi định vị tạm trú (MSC/VLR) tổng đài (MSC) sở liệu (VLR) để cung cấp dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE vị trí thời Chức MSC sử dụng giao dịch chuyển mạch kênh chức VLR lưu giữ lý lịch người sử dụng khách vị trí xác UE hệ thống VIENGNAKHONE 54 HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II phục vụ Phần mạng truy nhập qua MSC/ VLR thường gọi vùng CS (Circuit Switch) - Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động cổng (GMSC) chuyển mạch điểm kết nối UMTS PLMN với mạng CS bên - Điểm hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN) có chức MSC/VLR sử dụng cho dịch vụ chuyển mạch gói Phần mạng truy nhập qua SGSN gọi vùng PS (Packet Switch) - Điểm hỗ trợ GPRS cổng (GGSN) có chức giống GMSC liên quan đến dịch vụ PS Các mạng có thẻ chia thành hai nhóm - Các mạng CS: Các mạng đảm bảo kết nối chuyển mạch kênh giống dịch vụ điện thoại ISDN PSTN ví dụ mạng CS - Các mạng PS: mạng đảm bảo kết nối cho dịch vụ chuyển mạch gói Internet thí dụ mạng PS Các loại giao diện: - Giao diện Cu: Là giao diện thẻ thông minh USIM ME Giao diện tuân theo khuôn dạng tiêu chuẩn cho thẻ thông minh - Giao diện Uu: Đây giao diện vô tuyến W-CDMA Uu giao diện mà qua UE truy nhập phần tử cố định hệ thống giao diện mở quan trọng UMTS - Giao diện Iu: Giao diện nối UTRAN với CN Giống giao diện tương ứng GSM: A (chuyển mạch kênh) Gb (chuyển mạch gói), giao diện Iu cung cấp cho nhà khai thác khả trang bị UTRAN CN từ nhà sản xuất khác - Giao diện Iur: Giao diện mở Iur cho phép chuyển giao mềm RNC tử nhà sản xuất khác - Giao diện IuB IuB kết nối nút B với RNC, UMTS hệ thống điện thoại di động giao diện điều khiển trạm gốc tiêu chuẩn hoá giao diện mở hồn tồn 3.6.3 Mạng truy nhập vơ tuyến mặt đất UMTS, UTRAN Hình 3.23 Cấu trúc UTRAN UTRAN bao gồm hay nhiều hệ thống mạng vô tuyến (RNC: Radio Network Subsystem) Một RNS mạng UTRAN gồm phận điều khiển mạng vô tuyến (RNC) hay nhiều nút B.Các RNC có kết nối với giao diện Iur Các RNC nút B kết nối với giao VIENGNAKHONE 55 HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II diện IuB UTRAN hỗ trợ chuyển giao mềm (một đầu cuối kết nối với mạng qua hai hay nhiều tích cực) UTRAN đảm bảo tính chung cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh chuyển mạch gói ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến cách sử dụng giao diện để kết nối từ UTRAN đến hai vùng PS CS mạng lõi UTRAN sử dụng chế truyền tải ATM (Asynchronous Transfer Mode) Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển tài ngun vơ tuyến UTRAN Nó giao diện CN (thông thường với MSC SGSN) kết cuối giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC: Radio Resource Control), giao thức định nghĩa tin thủ tục MS UTRAN RNC đóng vài trò BSC Vai trò logic RNC RNC điều khiển nút B (Kết cuối giao diện IuB phía nút B) biểu thị RNC điều khiển (CRNC-Controlling RNC) nút B RNC điều khiển chịu trách nhiệm điều khiển tải tắc nghẽn cho Khi kết nối MS-UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC, RNC tham dự vào kết nối có vai trò logic riêng biệt: RNC phục vụ (Serving RNC) SRNC MS RNC kết cuối đường nói Iu để truyền số liệu người sử dụng báo hiệu RANAP (Radio Access Network Application Part phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến), tương ứng từ/tới mạng lõi (kết nối gọi kết nối RANAP) SRNC kết cuối báo hiệu điều khiển tài nguyên vô tuyến: giao thức báo hiệu UE UTRAN Nó xử lý số liệu L2 từ/tới giao diện vô tuyến xếp thông số vật mang truy nhập vô tuyến vào thông số kênh truyền tải giao diện vô tuyến SRNC (nhưng không luôn) CRNC nút B MS sử dụng để kết nối với UTRAN RNC trôi (DRNC: Drift RNC) DRNC RNC khác với SRNC để điều khiển ô MS sử dụng DRNC không thực xử lý L2 số liệu tới/từ giao diện vô tuyến mà định tuyến số liêu suốt cá giao diện IuB Iur UE khơng có có hay nhiều DRNC Lưu ý RNC vật lý chứa tất chức CRNC, SRNC DRNC Nút B(trạm gốc) Chức nút B thực xử lý L1 giao diện vô tuyến (mã hố kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ…) Nó thực phần khai thác quản lý tài nguyên vô tuyến điều khiển công suất vòng Về phần chức giống trạm gốc GSM Hình 3.24 Các chức logic RNC kết nối UTRAN VIENGNAKHONE 56 HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II Hình phía trái trang trước cho thấy UE chuyển giao mềm RNC (kết hợp thực SRNC) Hình phải thể UE sử dụng tài nguyên vô tuyến từ nút B điều khiển DRNC trở thành SRNC 3.7 Giao diện vô tuyến (Uu) Cấu trúc giao thức giao diện Uu Giao diện vô tuyến phân thành lớp giao thức: - Lớp vật lý (L1) - Lớp đoạn nối số liệu (L2) - Lớp mạng (L3) Lớp chia thành lớp con: - MAC (Medium Access Control: Điều khiển truy nhập môi trường) - RLC (Radio Link Control: Điều khiển đoạn nối) - PDCP (Packet Data Convergence Protocol): Giao thức hội tụ số liệu gói) - BMC (Broadcast/Multi-cast Control: điều khiển quảng bá đa phương) Lớp vật lý lớp thấp giao diện vô tuyến Lớp vật lý sử dụng để truyền dẫn giao diện vô tuyến Để truyền thông tin giao diện vô tuyến, lớp cao phải chuyển thông tin qua lớp MAC đến lớp vật lý cách sử dụng kênh logic MAC xếp kênh lên kênh truyền tải trước đưa đến lớp vật lý để lớp xếp chúng lên kênh vật lý Các kênh logic chia thành hai nhóm: kênh điều khiển truyền thông tin mặt phẳng điều khiển kênh lưu lượng để truyền thông tin người sử dụng Các kênh điều khiển bao gồm: - Kênh điều khiển quảng bá (BCCH): kênh đường xuống để phát quảng bá thơng tin hệ thống - Kênh điều khiển tìm gọi (PCCH): kênh đường xuống để phát thơng tin tìm gọi - Kênh điều khiển riêng (DCCH): kênh hai chiều điểm đến điểm để phát thông tin điều khiển riêng UE mạng - Kênh điều khiển chung (CCCH): kênh hai chiều để phát thông tin điều khiển mạng UE Kênh logic luôn xếp lên kênh truyền tài ACH / FACH - Kênh lưu lượng riêng (DTCH): kênh điểm đến điểm riêng cho UE để truyền thông tin người sử dụng DTCH kênh hai chiều - Kênh lưu lượng chung (CTCH): kênh chiều điểm đa điểm để truyền thơng tin người sử dụng cho nhóm Kênh sử dụng đường xuống 3.8 Thiết lập gọi W-CDMA UMTS Thủ tục để thiết lập thoại sở W-CDMA UMTS cho hình 3.25 (bỏ qua truyền tin NBAP) Quá trình bắt đầu yêu cầu truy nhập từ UE Yêu cầu truy nhập phát triển kênh truyền tải RACH kênh truyền tải CPCH Bản tin phát yêu cầu để thiết lập kết nối RRC (điều VIENGNAKHONE 57 HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II khiển tài nguyên vô tuyến), trước thực giao dịch báo hiệu hay thiết lập vật mang Yêu cầu kết nối RRC bao gồm lý yêu cầu kết nối Hình 3.25 Thủ tục thiết lập gọi W-CDMA UMTS RNC trả lời tin thiết lập kết nối RRC Bản tin phát kênh logic CCCH (thường truyền kênh truyền tải FACH) Nếu kênh truyền tải DCH cấp phát, tin thiết lập kết nối RRC mã ngẫu nhiên để UE sử dụng đường lên Cần lưu ý DPCCH liên kết với DPDCH PPCCH chứa TFCI, TFCI chứa thông tin hệ số trải phổ SF(Spectrum Factor) cho phép UTRAN xác định mã định kênh cho DPDCH Nếu RNC không ấn định VIENGNAKHONE 58 HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II kênh DCH báo hiệu tiếp tục phát triển FACH đường xuống PACH hay CPCH đường lên UE trả lời RNC tin kết nối RRC hoàn thành Bản tin mang kênh logic DCCH đường lên Sau UE phát tin cho mạng lõi Bản tin phát tin Truyền trực tiếp khởi đầu, chưa có thiết lập quan hệ báo hiệu trực tiếp UE mạng lõi Bản tin thị cho RNC mạng lõi cần thiết lập quan hệ báo hiệu nối UE mạng lõi RNC đặt tin truyền trực tiếp khởi đầu vào tin UE khởi đầu RANAP (Radio Access Network Applocation part: Phần ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến) RANAP giao thức báo hiệu Iu, gửi tin đến mạng lõi Trong trường hợp tin gửi đến MSC Việc chọn MSC hay SGSN phụ thuộc vào thông tin tiêu đề tin Truyền khởi đầu phát từ UE Tiếp theo, MSC khởi đầu thủ tục bảo an Thủ tục bắt đầu nhận thực nguyên tắc hiệu lênh – trả lời giống GSM Ở có điểm khác UE mạng nhận thực lẫn Nghĩa mạng không phát số ngẫu nhiên đến UE để nhận trả lời mà phát thẻ nhận dạng mạng (AUTN: Authentication Token Network) tính tốn độc lập mạng HLR để so sánh với AUTN tính toán UE SIM UE phát yêu cầu nhận thực cách phát tin truyền trực tiếp RANAP giao thức RRC Nếu nhận thực thành công, UE phát trả lời tin trả lời nhận thực đê MSC kiểm tra Bản tin mang cách sử dụng khả truyền trực tiếp RANAP RRC Sau mạng lõi khởi đầu thủ tục mã hoá MSC gửi tin Lệnh chế độ bảo mật RRC đến UE UE trả lời MSC tin RANAP Hoàn thành chế độ bảo mật Tại thời điểm này, thông tin thiết lập gọi thực sử như: Số điện thoại bị gọi gửi tin Thiết lập từ UE đến MSC cách sử dụng báo hiệu truyền trực tiếp Nếu xử lý gọi này, MSC trả lời tin Đang tiến hành gọi Sau RNC cần thiết lập vật mang truy nhập vô tuyến (RAB) để truyền tải luồng tiếng thực người sử dụng RAB vật mang UE mạng lõi để truyền tải số liệu người sử dụng Tiếng số liệu gói RAB đặt hay nhiều vât mang vô tuyến giao diện vơ tuyến Mỗi RAB có số nhận dạng riêng để sử dụng trình báo hiệu UE mạng Mạng lõi phát yêu cầu thiết lập RAB thông qua tin yêu cầu ấn định RAB cảu RANAP Trên sở thông tin yêu cầu ấn định RAB, NRC thiết lập vật mang vơ tuyến cho UE lập lại cấu hình vật mang UE hoạt động RNC sử dụng tin RRC Thiết lập vật mang vơ tuyến Lập lại cấu hình vật mang vô tuyến để hướng dẫn UE sử dụng vật mang lập lại cấu hình UE trả lời tin Thiết lập vật mang vô tuyến hoàn thành tin Lập lại cấu hình vật mang vơ tuyến hồn thành Đến lượt RNC trả lời MSC tin RANAP: hồn thành ấn định RAB Khi có đường dẫn vật mang từ UE đến MSC Phần lại q trình thiết lập gọi hồn tồn giống thiết lập gọi GSM Phần lại bao gồm: Các tin báo chuông, kết nối xác nhận kết nối truyền báo hiệu truyền trực tiếp VIENGNAKHONE 59 HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II Cần lưu ý kiến trúc phát hành GPP 1999, dịch vụ tiếng chuyển mạch kênh Tuy nhiên tiếng thực đóng gói để truyền giao diện vơ tuyến đóng gói để truyền giao diện IuB Iu, nên cần thiết lập vật mang thời gian có gọi 3.9 Các phiên số liệu W-CDMA UMTS Từ quan điểm mạng, dịch vụ gói kiến trúc phát hành GPP 1999 chủ yếu sử dụng chế giống chế sử dụng để truyền số liệu cho số liệu GPRS Tuy nhiên có nhiều điểm khác Một điểm khác dễ nhận thấy giao diện Gb GPRS (giữa SGSN BSC) thay thể giao diện IuPS, sử dụng giao thức RANAP Thay đổi có nghĩa IP sử dụng SGSN RNC Như mạng IP thiết lập từ SGSN đến RNC Thiết lập dịch vụ gói W-CDMA giống GPRS: thơng qua tích cực PDD context với tên điểm nhập (APN), tiêu chuẩn QoS,… 3.10 Kết luận chương III Công nghệ W-CDMA bước cải thiên GSM để đạt đến tốc độ truyền liệu theo yêu cầu yêu cầu vô tuyến hệ thứ ba, nguyên cấu trúc mạng cũ (GSM) cách thay đổi kỹ thuật điều chế vô tuyến kết hợp với dịch vụ chuyển mạch gói vơ tuyến nói chung Khi áp dụng W-CDMA vào mạng GSM thay đổi chủ yếu phần vô tuyến máy đầu cuối MS, BTS, MSC phần chuyển mạch, chuyển mạch-mạch chuyển mạch gói khơng thay đổi, động thời thừa kế cấu trúc mạng cũ kê tần số, vùng phủ sóng v v tận dụng thiết bi có, giảm chi phí động thời truyền khai bước theo nhu cầu thị trường Khó khăn chủ yếu W-CDMA liên quan đến kỹ thuật vô tuyến máy đầu cuối trạm BTS việc thay đổi kỹ thuật điều chế Trong tương lai tiến khoa học kỹ thuật khắc phục nhược điểm trên, cơng nghê W-CDMA có hiệu mặt nhà khai thác khai thác mạng GSM Bởi thay đổi mạng W-CDMA lên mạng lưới lại đạt hiệu mở rộng dải tần số cao nên tiết kiệm chi phí đầu tư lớn Trong tương lai có dịch vụ truyền liệu tốc độ lớn (khoảng 2Mbit/s) nên chuẩn di động hệ ba W-CDMA giải pháp thiết yếu VIENGNAKHONE 60 HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II KẾT LUẬN Trên toàn đồ án tốt nghiệp em với đề tài “ Nghiên cứu mạng thông tin di động 3G – WCDMA” mạng thông tin di động giới triển khai nâng cấp mạng họ theo cấu trúc mạng 3G –WCDMA Mặc du than cố gắng giúp đỡ tận tình thầy giao hướng dẫn TS.Nguyễn Quý Sỹ Song trình độ hiểu biết thân nhiều hạn chế, thời gian chuẩn bị ngắn, nguồn tài liệu không nhiều, nên khơng tránh khỏi thiếu sót Vậy than em mong bảo thêm thầy giao hướng dẫn, góp ý thầy cố giao khoa Điện Tử - Viễn Thông bạn sinh viên, để em khắc phục thiếu sót để hoàn thiện thêm kiến thức minh Em xin chan thành cảm on thầy giao hướng dẫn TS Nguyễn Q Sỹ tận tình bảo cho em hồn thành đồ án tốt nghiệp này.nội dung đồ án tốt nghiệp em nghiên cứu tìm hiểu hệ thống thông tin di động hệ ba 3G – WCDMA , ưu điểm hệ thống 3G –WCDMA , trước hết phải kể đến 3G – WCDMA hệ thống thông tin di động băng rộng tồn cầu cung cấp nhiều dịch vụ so với hệ hai GSM Sự phát triển bùng nổ mạng Internet, nhu cầu sử dụng dịch vụ liệu chuyển mạch gói di động ngày tăng, đặc biệt dịch vụ truyền thông đa phương tiện dựa IP động thúc đẩy phát triển công nghệ mạng thông tin di động theo kiến trúc tiên tiến, mềm đẻo linh hoạt Có thể nói cấu trúc 3G – WCDMA, phân hệ IP đa phương tiện phần tử lõi hệ thơng có vai trò hạ tầng chung hỗ trợ ứng dụng đa phương tiện này, cỏ nhiều nhà khai thác Sinh viên : Viengnakhone Lớp : D04VT2 VIENGNAKHONE 61 HVCNBCVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động GSM, Trung tâm thông tin Bưu điện, Nhà xuất Bưu điện, 1999 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Giáo trình thơng tin di động hệ ba, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, Nhà xuất Bưu điện, 2004 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động hệ (Tập 1), Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, Nhà xuất Bưu điện, 2001 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động hệ (Tập 2), Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, Nhà xuất Bưu điện, 2002 TS Nguyễn Phương Loan – KS Bùi Thanh Sơn, Hành trình từ GSM lên 3G giải pháp GPRS, Nhà xuất Bưu điện, 2002 Sổ tay giới thiệu W-CDMA Chỉ dẫn mạng dịch vụ (Biên dịch hiệu đính: phòng KHCN PTM), Nhà xuất Bưu điện, 2002 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Lý thuyết trải phổ đa truy nhập vơ tuyến, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, Nhà xuất Bưu điện, 2004 VIENGNAKHONE 62 HVCNBCVT ... kỹ 3G – WCDMA di động nên em chọn đề tài đồ án tốt nghiệp: “ Nghiên cứu mạng thông tin di động 3G – WCDMA Nội dung đồ án bao gồm nội dung: - Nghiên cứu xu hướng phát triển mạng thông tin di động. .. dung: - Nghiên cứu xu hướng phát triển mạng thông tin di động - Mạng thông tin di động GSM/GPRS - Mạng thông tin di động 3G – WCDMA Qua đây, em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, hướng dẫn tận tình... CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Sự phát triển từ GSM lên UMTS WCDMA WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) tiêu chuẩn thông tin di động hệ IMT-2000 phát triển chủ yếu Châu Âu Mục đích WCDMA