Đồ án Hệ thống thông tin di động 3G và lộ trình triển khai 3G của Mobifone

át EDGE phải lớn gần gấp đôi so với GSM. Điều này ảnh hưởng đến việc chế tạo thiết bị đầu cuối và các trạm thu phát công suất nhỏ như Micro BTS, Pico BTS... Do phần lớn các dịch vụ tốc độ cao đều nằm ở đường xuống nên đế hạn chế tính phức tạp cho máy máy đầu cuối, người ta đã đưa ra giải pháp : đường lên sẽ phát tín hiệu sử dụng điều chế GMSK nhằm hạn chế tính phức tạp cho máy đầu cuối còn đường xuống sử dụng điều chế 8PSK. 2.3.3.2. Giao tiếp vô tuyến Trong công nghệ EDGE ngoài việc thay thế kỹ thuật điều chế, các thông số vật lý khác của giao diện vô tuyến tương tự như trong GSM. Thủ tục vô tuyến của EDGE chính là các thủ tục được sử dụng trong GSM/GPRS. Điều này hạn chế tối thiểu việc xây dựng thêm các thủ tục mới cho EDGE. Tuy nhiên để hỗ trợ cho việc truyền dữ liệu tốc độ cao, một vài thủ tục sẽ được thay đổi cho phù hợp. Có hai dạng truyền dữ liệu của EDGE cần xem xét là : truyền chuyển mạch gói và truyền chuyển mạch kênh. ► Truyền dẫn chuyển mạch gói EDGE - EGPRS Hiện tại GPRS cung cấp tốc độ truyền dữ liệu từ 9,6Kbps đến 21,4Kbps cho một khe thời gian. EDGE sẽ cho phép truyền với tốc độ từ 11,2Kbps đến 59,2Kbps cho một khe thời gian và nếu ghép nhiều khe sẽ cho tốc độ truyền tối đa là 384Kbps. Để đảm bảo tốc độ truyền cũng như bảo vệ thông tin, thủ tục kiểm soát kênh vô tuyến LLC trong EDGE sẽ có một số thay đổi cơ bản xoay quanh việc cải tiến mẫu RLC về sự tương hợp đường kết nối và gia tăng tốc độ dự phòng. Sự tương hợp đường kết nối là việc lựa chọn mô hình điều chế và mã hóa để phù hợp với chất lượng đường truyền vô tuyến. Sự gia tăng tốc độ dự phòng cũng là một biện pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ. Tương ứng với mỗi mẫu mã hóa, thông tin sẽ được thiết lập và gởi đi với mã hóa ít nhất để đạt tốc độ cao nhất. Tuy nhiên nếu ở bộ phận giải mã bị sai, nhiều bit mã sẽ được thêm vào và gởi cho đến khi nào việc giải mã thành công. Dĩ nhiên, việc thêm mã sẽ làm cho tốc độ truyền giảm và trễ truyền dẫn tăng. EGPRS cung cấp mẫu tương hợp kết nối và gia tăng dự phòng để làm cơ sở cho việc đo lường chất lượng đường truyền nhằm đảm bảo việc khai thác dịch vụ truyền dẫn với độ trễ ngắn hơn và giảm yêu cầu bộ nhớ. ► Truyền dẫn chuyển mạch kênh EDGE - ECSD Chuẩn GSM hiện tại có thể cung cấp truy nhập vô tuyến truyền dẫn trong suốt và không trong suốt. Truyền trong suốt yêu cầu tốc độ bit cố định hàng dãy từ 9,6 đến 64 Kbps, còn truyền không trong suốt thay đổi từ 4,8 đến 57,6Kbps. Tốc độ thực tế của truyền không trong suốt phụ thuộc vào chất lượng kênh và kết quả của việc truyền lại khi sai sót. EDGE không ảnh hưởng gì đến việc truyền này trong hệ thống chuyển mạch GSM nên tốc độ bit cũng không thay đổi. Tuy nhiên các thành phần trong mã hóa kênh sẽ có một số thay đổi để có tốc độ cao hơn. Trong tương lai khi EDGE sử dụng dịch vụ thời gian thực thông qua giao thức internet thì sẽ có tác động mạnh không những trên truy nhập vô tuyến mà cả trên trường chuyển mạch truyền thống. 2.3.3.3. Các kế hoạch cần thực hiện khi áp dụng EDGE trên mạng GSM EDGE chủ yếu tác động đến phần truy xuất vô tuyến của mạng GSM cụ thể là ở trạm thu phát vô tuyến gốc BTS, đài kiểm soát gốc BSC nhưng không ảnh hưởng đến các ứng dụng và giao tiếp dựa vào chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Các giao tiếp đang tồn tại được giữ lại thông qua trung tâm chuyển MSC và các node hỗ trợ GPRS (SGSN, GGSN). Trong EDGE tốc độ bit sẽ được tăng lên đến 384Kbps. Tốc độ này chủ yếu ảnh hưởng đến giao tiếp không gian cụ thể là làm giảm khả năng phân tán thời gian và vận tốc di chuyển của máy đầu cuối. Mặt khác giao tiếp A-bis giữa trạm thu phát và BSC trong GSM chỉ đạt tốc độ 16Kbps, với EDGE tốc độ này phải đạt đến 64Kbps nên phải gán nhiều khe thời gian cho kênh thoại. Để giải quyết vấn đề này ta có thể sử dụng mã hóa kênh CS3, CS4 cho phép đạt đến tốc độ 28,8Kbps. Trong giao tiếp giữa MSC và BSC tốc độ cho phép là 64Kbps nên MSC không cần có sự thay đổi. Các node chuyển mạch gói của GPRS là SGSN và GGSN sử dụng các giao thức chuyển mạch gói sẽ không ảnh hưởng đến tốc độ cao của EDGE nên cũng không cần thay đổi cả phần cứng lẫn phần mềm. Tóm lại, do thay đổi cách điều chế để tăng tốc độ truyền nên việc thay đổi các phần tử trong mạng GSM để tương thích với EDGE chủ yếu xảy ra ở các máy đầu cuối, trạm thu phát gốc BSS. Các hệ thống chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói như MSC, SGSN, GGSN sẽ không cần phải thay đổi. Để có thể thực hiện EDGE trên mạng GSM hiện tại, việc cần thiết là phải tiến hành từng bước thông qua các kế hoạch phủ sóng, kế hoạch tần số, quản lý kênh, điều khiển công suất … để không làm ảnh hưởng đến việc khai thác. ► Kế hoạch phủ sóng (Coverage Planning) Trong EDGE, nếu tỷ lệ sóng mang trên nhiễu thấp sẽ không làm rớt mạch như trong GSM mà chỉ làm giảm tạm thời tốc độ truyền dữ liệu EDGE. Một tế bào EDGE sẽ đồng thời phục vụ cho nhiều người sử dụng với tốc độ yêu cầu khác nhau. Tốc độ bit trong trung tâm tế bào sẽ cao và bị giới hạn ở biên tế bào. ► Kế hoạch tần số (Frequency Planning) Hiện nay mạng GSM đang dùng mẫu sử dụng lại tần số 4/12. Tuy nhiên việc áp dụng các tính năng nhảy tần, mẫu đa sử dụng lại tần số MRP và truyền không liên tục DTX thì thông số sử dụng lại có thể thấp hơn hoặc là 3/9. Đối với EDGE nhờ kỹ thuật tương hợp đường kết nối nên vẫn có thể sử dụng mẫu tần số 3/9 vì việc ảnh hưởng tỉ số nhiễu cùng kênh không tác động lớn đến chất lượng mạng. ► Điều khiển công suất Các hệ GSM hiện nay đang sử dụng tính năng điều khiển công suất tự động ở máy đầu cuối và trạm thu phát vô tuyến gốc BTS. Tính năng này cho phép giảm công suất khi thuê bao tiến lại gần trạm và tăng công suất khi thuê bao rời xa trạm hay có vật cản giữa máy đầu cuối và trạm BTS. Việc tự động điều chỉnh công suất sẽ làm tăng tuổi thọ hệ thống và pin máy đầu cuối đồng thời nâng cao chất lượng cuộc gọi do cân bằng công suất đường lên và đường xuống cũng như hạn chế nhiễu giao thoa giữa hai kênh kế cận. EDGE cũng hỗ trợ chức năng này mặc dù có thể có một số điểm khác biệt so với GSM. ► Quản lý kênh Sau khi đưa vào sử dụng EDGE, một số tế bào sẽ bao gồm hai kiểu thu phát : GSM chuẩn và EDGE. Mỗi kênh vật lý trong tế bào có thể là : - Thoại GSM và dữ liệu chuyển mạch kênh. - Dữ liệu gói GPRS. - Dữ liệu chuyển mạch kênh EDGE ECSD. - Dữ liệu gói EDGE, cho phép hỗn hợp giữa GPRS và EGPRS. 2.3.4. KẾT LUẬN Động lực chính cho 3G là yêu cầu ngày càng cao đối với các dịch vụ di động, chủ yếu là ở Nhật và Châu Âu. Những ứng dụng dữ liệu không dây như dịch vụ ngân hàng không dây đang trở thành hiện thực ở Nhật và Châu Âu. Cả thế giới hiện nay đang ở giai đoạn thế hệ di dộng thứ hai tồn tại rất nhiều chuẩn không thống nhất với nhau. Tuy nhiên có 3 chuẩn không dây thế hệ thứ hai phổ biến nhất hiện nay : CDMA, TDMA và GSM. Để đi lên 3G tất nhiên không không thể vứt bỏ toàn bộ nền tảng của hệ thống thông tin di động thé hệ hai mà pải xây dựng dựa trên đó. Có rất nhiều công nghệ được đề xuất cho 3G như WCDMA, W-TDMA, TDMA/CDMA, OFDM, ODMA tuy nhiên có 2 chuẩn 3G đang trong giai đoạn thực hiện và đã gặt hái được khá nhiều thành công , đó là W-CDMA và cdma2000 được xây dựng dựa trên nền tảng thế hệ thứ hai hoàn toàn khác nhau. Trong chương này đã giới thiệu tổng quan về mạng GSM và đề cập đến hai giải pháp nâng cấp đó. Chương tiếp theo sẽ trình bày về công nghệ W-CDMA CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA Giới thiệu W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là phát triển của GSM để cung cấp các khả năng cho thế hệ thứ 3. W-CDMA sử dụng công nghệ trải phổ chuỗi trực tiếp DS-CDMA băng rộng và mạng lõi được phát triển từ GSM và GPRS. Nó có thể cung cấp các dịch vụ với tốc độ lên đến 2 Mbit/s. W-CDMA có thể có hai giải pháp cho giao diện vô tuyến là ghép song công phân chia theo thời gian TDD và ghép song công phân chia theo tần số FDD. Cả hai giao diện này đều sử dụng DS-CDMA. FDD sử dụng hai băng tần 5 MHz với hai sóng mang phân cách nhau 190MHz: - Đường lên: 1920 – 1980 MHz - Đường xuống: 2110 – 2170 MHz TDD sử dụng các tần số nằm trong dải 1900 – 1920 MHz và từ 2010 – 2025 MHz với đường lên và đường xuống sử dụng chung một băng tần. W-CDMA sử dụng rất nhiều kiến trúc của mạng GSM và GPRS hiện có. Kiến trúc mạng lõi phát hành 3 GPP 1999 được xây dựng trên cơ sở kiến trúc mạng lõi của GSM/GPRS. 3.1. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA W-CDMA - Hiệu suất sử dụng tần số cao: Về nguyên tắc, dung lượng tiềm năng của hệ thống được xem như giống nhau ngay cả khi các công nghệ đa truy nhập như TDMA và FDMA được ứng dụng. Trong khi CDMA thường được coi là có hiệu suất sử dụng tần số cao nghĩa là CDMA rất dễ để nâng cao hiệu suất sử dụng tần số.Việc sử dụng các công nghệ cơ bản của hệ thống CDMA theo đúng cách sẽ đem lại hiệu suất sử dụng tần số cao cho hệ thống. - Dễ quản lý tần số: Do CDMA cho phép các ô lân cận chia sẻ cùng một tần số nên không cần có quy hoạch tần số. Ngược lại trong các hệ thống sử dụng TDMA và FDMA cần phải đặc biệt chú ý đến quy hoạch tần số. - Công suất phát của máy di động thấp: Nhờ có quá trình tự điều chỉnh công suất phát (TPC) mà hệ thống W-CDMA có thể giảm được tỷ số Eb/No (tương đương tỷ số tín hiệu trên nhiễu) ở mức thấp chấp nhận được. Điều này không chỉ làm tăng dung lượng hệ thống mà còn làm giảm công suất phát yêu cầu để khắc phục tạp âm và nhiễu. Việc giảm này đồng nghĩa với giảm công suất phát yêu cầu đối với máy di động. Nó làm giảm giá thành và cho phép hoạt động trong một vùng rộng hơn với công suất thấp khi so với hệ thống TDMA hoặc hệ thống tương tự có cùng công suất. Ngoài ra việc giảm công suất phát yêu cầu sẽ làm tăng vùng phục vụ và giảm số lượng BS yêu cầu khi so với các hệ thống khác. Một ưu điểm lớn hơn xuất phát từ quá trình tự điều chỉnh công suất phát trong hệ thống W-CDMA là nó làm giảm công suất phát trung bình. Trong hệ thống W-CDMA, công suất phát trung bình có thể giảm vì công suất yêu cầu chỉ được phát đi bởi việc điều khiển công suất và công suất phát chỉ tăng khi xảy ra pha đinh. - Sử dụng các tài nguyên vô tuyến một cách độc lập trong đường lên và đường xuống: Trong CDMA, rất dễ để cung cấp một cấu hình không đối xứng giữa đường lên và đường xuống. Ví dụ trong các hệ thống truy nhập khác như TDMA sẽ rất khó để phân chia các khe thời gian cho đường lên và đường xuống của một thuê bao độc lập với các thuê bao khác. Trong FDMA, rất khó để thiết lập cấu hình không đối xứng cho đường lên và đường xuống vì độ rộng băng tần sóng mang của đường lên và đường xuống sẽ phải thay đổi. Ngược lại, trong CDMA hệ số trải phổ (SF) có thể được thiết lập độc lập giữa đường lên và đường xuống đối với mỗi thuê bao và nhờ đó có thể thiết lập các tốc độ khác nhau ở đường lên và đường xuống. Điều này cho phép sử dụng hiệu quả các tài nguyên vô tuyến ngay cả trong các loại hình thông tin không đối xứng như truy cập Internet. Khi không phát số liệu thì tài nguyên vô tuyến không bị chiếm dụng. Do đó nếu một thuê bao chỉ thực hiện truyền tin ở trên đường lên và một thuê bao khác chỉ thực hiện truyền tin ở đường xuống thì các tài nguyên vô tuyến được sử dụng tương đương tài nguyên cho một cặp đường truyền lên và xuống. 3.2. CÁC ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA W-CDMA - Phương thức truy nhập: CDMA trải phổ trực tiếp - Phương thức truyền hai chiều (song công): Song công phân chia theo tần số FDD và song công phân chia theo thời gian TDD - Độ rộng băng thông: 5 MHz - Tốc độ chip: 3,84 Mchip/s - Khoảng cách sóng mang: 200 KHz - Tốc độ số liệu: ~ 2 Mbit/s - Độ dài khung số liệu: 10, 20, 40, 80 ms - Mã hiệu chỉnh lỗi: Mã vòng, mã xoắn, mã Turbo - Phương thức điều chế số liệu: + Đường xuống: Điều chế pha 4 trạng thái QPSK + Đường lên: Điều chế pha hai trạng thái BPSK - Phương thức điều chế trải phổ: + Đường xuống: QPSK + Đường lên: Điều chế pha hỗn hợp HPSK - Hệ số trải phổ (SF): 4 ~ 512 - Phương thức đồng bộ giữa các trạm gốc: Dị bộ (cũng có thể sử dụng chế độ đồng bộ) - Phương thức mã hóa thoại: Mã hóa nhiều tốc độ thích ứng AMR (1,95 kbit/s – 12,2 kbit/s). 3.3. CẤU TRÚC MẠNG W-CDMA Về mặt chức năng, các phần tử mạng được nhóm thành hai phần: - Mạng lõi CN (Core Network) thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi và kết nối số liệu. - Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN thực hiện chức năng liên quan đến vô tuyến. USIM ME USIM Nút B Nút B Nút B Nút B RNC RNC MSC/VLR GMSC GGSN SGSN HLR PLMN, PSTN,ISDN… Internet Uu Iu UE Cu Iur UTRAN Iub CN Các mạng ngoài Hình 3.1. Cấu trúc của UMTS USIM (UMTS Subscriber Identity Module): Modul 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 mạch các dịch vụ di động VLR (Visitor Location Register): Bộ ghi định vị tạm trú SGSN (Serving GPRS Support Node): Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS GGSN (Gateway GPRS Support Node): Nút 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 * UE (User Equipment): Thiết bị người sử dụng Thiết bị người sử dụng UE thực hiện chức năng giao tiếp người sử dụng với hệ thống. UE gồm hai phần : - Thiết bị di động ME ( Mobile Equipment ) : Là đầu cuối vô tuyến được sử dụng cho thông tin vô tuyến trên giao diện Uu. - Module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM) : Là một thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng của thuê bao, nó thực hiện các thuật toán nhận thực, lưu giữ các khóa nhận thực và một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối. * UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network): Mạng truy nhập vô tuyến Mạng truy nhập vô tuyến có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan đến truy nhập vô tuyến. UTRAN bao gồm nhiều hệ thống mạng con vô tuyến RNS (Radio Network Subsystem). Một RNS gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC và các nút B. Nút B Nút B Nút B Nút B RNC RNC Iu Iur UTRAN Iub MSC/VLR SGSN Iu - PS Iu - CS USIM ME Uu UE Cu Hình 3.2 . Cấu trúc của UTRAN - Chức năng của UTRAN: + Hỗ trợ các chức năng truy nhập vô tuyến, đặc biệt là chuyển giao mềm và các thuật toán quản lý tài nguyên đặc thù của W-CDMA. + Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói bằng cách sử dụng giao thức vô tuyến duy nhất để kết nối từ UTRAN đến cả hai vùng của mạng lõi. + Đảm bảo tính chung nhất với GSM. + Sử dụng cơ chế truyền tải ATM là cơ chế truyền tải chính ở UTRAN. - Các thành phần của UTRAN: + Nút B: Là nút logic có chức năng thu và phát vô tuyến, nó còn được gọi là trạm thu phát gốc BTS. Giao diện giữa nút B và RNC được gọi là Iub. Nút B thực hiện chuyển đổi dòng số liệu giữa các giao diện Iub và Uu. Nó cũng tham gia quản lý tài nguyên vô tuyến. Nút B phủ sóng cho một hoặc nhiều ô, nó được kết nối với thiết bị người sử dụng UE qua giao diện vô tuyến. + Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC (Radio Network Controller): Có chức năng quản lý các tài nguyên vô tuyến và điều khiển nút B như điều khiển chuyển giao. Giao diện giữa các RNC được gọi là Iur . Đây là một giao diện logic để có thể thực hiện đấu nối vật lý giữa các RNC. RNC còn là điểm truy cập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN. * CN (Core Network):Mạng lõi - HLR (Home Location Register) : Là thanh ghi định vị thường trú lưu giữ thông tin chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng. Các thông tin này bao gồm : thông tin về các dịch vụ được phép, các vùng không được chuyển mạng và các thông tin về dịch vụ bổ sung như : trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi. - MSC/VLR (Mobile Services Switching Center/Visitor Location Register) : Là tổng đài (MSC) và cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE tại vị trí của nó. MSC có chức năng sử dụng các giao dịch chuyển mạch kênh. VLR có chức năng lưu giữ bản sao về lý lịch người sử dụng cũng như vị trí chính xác của UE trong hệ thống đang phục vụ. - GMSC (Gateway MSC) : Chuyển mạch kết nối với mạng ngoài. - SGSN (Serving GPRS) : Có chức năng như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói (PS – Packet Switch). - GGSN (Gateway GPRS Support Node) : Có chức năng như GMSC nhưng chỉ phục vụ cho các dịch vụ chuyển mạch gói. * Các mạng ngoài - Mạng CS (Circuit Switch): Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch kênh giống như các dịch vụ điện thoại. ISDN và PSTN là các ví dụ về mạng CS. - Mạng PS (Packet Switch): Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch gói. Internet là một ví dụ về mạng PS * Các giao diện vô tuyến - Giao diện Cu: Là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME. Giao diện này tuân theo một khuôn dạng chuẩn cho các thẻ thông minh. - Giao diện Uu: Là giao diện mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệ thống và vì thế mà nó là giao diện mở quan trọng nhất của UMTS. - Giao diện Iu: Giao diện này nối UTRAN với CN, nó cung cấp cho các nhà khai thác khả năng trang bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau. Iu có hai kiểu: + Iu – CS để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch kênh + Iu – PS để kết nối UTRAN với CN chuyển mạch gói - Giao diện Iur: Là giao diện vô tuyến giữa các bộ điều khiển mạng vô tuyến, nó cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau. Giao diện Iur phải đảm bảo 4 chức năng sau: + Hỗ trợ tính di động cơ sở giữa các RNC + Hỗ trợ kênh lưu lượng riêng + Hỗ trợ kênh lưu lượng chung + Hỗ trợ quản lý tài nguyên vô tuyến toàn cầu - Giao diện Iub: Giao diện cho phép kết nối một nút B với một RNC. Iub được tiêu chuẩn hóa như là một giao diện mở hoàn toàn. Giao diện Iub định nghĩa cấu trúc khung và các thủ tục điều khiển trong băng cho từng kiểu kênh truyền tải. Các chức năng chính của Iub: + Thiết lập, bổ sung, giải phóng và tái thiết lập một kết nối vô tuyến đầu tiên của một UE và chọn điểm kết cuối lưu lượng. + Khởi tạo và báo cáo các đặc thù ô, nút B, kết nối vô tuyến + Xử lý kết hợp chuyển giao +Quản lý sự cố kết nối vô tuyến 3.4. CÁC DỊCH VỤ TRONG MẠNG W-CDMA 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 như truyền dẫn đối xứng và không đối xứng, thông tin điểm đến điểm và thông tin đa điểm. Với khả năng đó, các hệ thống thông tin di động thế hệ ba có thể cung cấp dể dàng các dịch vụ mới như : điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh, ngoài ra nó còn cung cấp các dịch vụ đa phương tiện khác. 3.5. GIAO DIỆN VÔ TUYẾN Giao diện vô tuyến được phân thành 3 lớp giao thức: ► Lớp vật lý (Lớp 1): Là lớp thấp nhất ở giao diện vô tuyến, được sử dụng để truyền dẫn ở giao diện vô tuyến. ► Lớp liên kết dữ liệu (Lớp 2): được chia thành các lớp con sau: - Lớp điều khiển truy nhập môi trường MAC (Medium Access Control): Điều khiển truy nhập môi trường - Lớp điều khiển liên kết vô tuyến RLC (Radio Link Control): Có chức năng điều khiển phát lại và một số chức năng khác. - Mặt phẳng giao diện điều khiển có chức năng truyền các tín hiệu điều khiển, mặt phẳng giao diện thuê bao có chức năng truyền các tin tức của thuê bao. Giao thức hội tụ số liệu gói (PDCP) và điều khiển đa địa chỉ/quảng bá (BMC) của lớp 2 có thể sử dụng cho mặt phẳng giao diện thuê bao. ► Lớp mạng (Lớp 3): Bao gồm lớp con điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC) kết thúc tại UTRAN và các lớp cao hơn kết thúc tại CN. - Để xử lý linh hoạt các dạng dịch vụ khác nhau và các khả năng gọi hội nghị, giao diện vô tuyến được cấu trúc dựa trên ba lớp kênh cơ bản: các kênh vật lý, các kênh truyền tải và các kênh logic. Các kênh logic được phân loại theo chức năng của các tín hiệu truyền dẫn và các đặc tính logic của chúng, và được gọi tên theo nội dung thông tin mà nó truyền. Các kênh truyền tải được phân loại theo khuôn dạng truyền, được định rõ đặc tính theo cách truyền và loại thông tin được truyền qua giao diện vô tuyến. Các kênh vật lý được phân loại theo các chức năng của lớp vật lý , được nhận biết bởi mã trải phổ, sóng mang và dạng pha điều chế của đường lên. - Việc ghép và phát các kênh truyền tải trên các kênh vật lý tạo các khả năng: ghép tín hiệu điều khiển với tín hiệu số liệu của các thuê bao, ghép và phát tín hiệu số liệu của các thuê bao kết hợp với đa truy nhập. Việc liên kết các kênh logic với một kênh truyền tải đơn cũng đem lại khả năng truyền dẫn hiệu quả hơn. Việc xếp kênh truyền tải với kênh vật lý được tiến hành trong lớp vật lý, việc xếp kênh logic với kênh truyền tải được tiến hành trong lớp con MAC. SCCPCH Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp BCH Kênh thông tin quảng bá FACH Kênh truy nhập đường xuống PCH Kênh tìm gọi RACH Kênh truy nhập ngẫu nhiên DCH Kênh riêng DSCH Kênh chung đường xuống BCCH Kênh điều khiển quảng bá PCCH Kênh điều khiển tìm gọi CCCH Kênh điều khiển chung DCCH Kênh điều khiển riêng DTCH Kênh lưu lượng riêng PCCPCH Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp PRACH Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý DPCH Kênh vật lý riêng PDSCH Kênh vật lý chung đường xuống Các kênh vật lý Các kênh truyền tải Các kênh logic Hình 3.3.Sắp xếp giữa các kênh vật lý chính, các kênh truyền tải và các kênh logic 3.5.1. Các kênh logic Các kênh logic có thể được chia thành hai nhóm chủ yếu là: nhóm kênh điều khiển và nhóm kênh lưu lượng - Nhóm kênh điều khiển bao gồm: + Kênh điều khiển quảng bá BCCH + Kênh điều khiển nhắn tin PCCH + Kênh điều khiển dành riêng DCCH + Kênh điều khiển chung CCH + Kênh điều khiển phân chia kênh SHCCH + Kênh điều khiển riêng cho ODMA – OCCH + Kênh điều khiển chung cho ODMA – OCCH - Nhóm kênh lưu lượng bao gồm: + Kênh lưu lượng dành riêng DTCH + Kênh lưu lượng chung CTCH 3.5.2. Các kênh truyền tải Các kênh truyền tải có nhiệm vụ truyền thông tin giữa phân lớp MAC và lớp vật lý. Các kênh truyền tải được phân loại chung thành hai nhóm: các kênh riêng và các kênh chung. - Các kênh truyền tải dành riêng DCH: Là một kênh thực hiện việc truyền thông tin điều khiển và thông tin thuê bao giữa UTRAN và UE. DCH được truyền trên toàn bộ ô hoặc chỉ truyền trên một phần ô đang sử dụng. Thông thường chỉ có một kênh truyền dẫn dành riêng sử dụng cho đường lên hoặc đường xuống ở chế độ TDD hoặc FDD. - Các kênh truyền tải chung: Mặc dù chức năng chủ yếu của từng kênh truyền tải chung có thể không nhất thiết phải là giống nhau ở hai chế độ FDD và TDD nhưng chúng có cùng một vài chức năng và dấu hiệu cơ bản. Cả FDD và TDD đều có một số kênh truyền tải khác nhau, tuy nhiên FDD không có kênh dùng chung đường lên và TDD không có kênh gói chung. + Kênh quảng bá BCH: Kênh truyền tải đường xuống, dùng cho hệ thống quảng bá và thông tin cụ thể về ô. BCH thường được truyền trên toàn bộ ô. + Kênh truy nhập đường xuống FACH: Kênh truyền tải đường xuống, truyền thông tin điều khiển tới trạm di đông khi hệ thống biết được định vị ô của trạm di động. + Kênh tìm gọi PCH: Kênh truyền tải đường xuống, thường được truyền trên toàn bộ ô, dùng để truyền thông tin điều khiển tới trạm di động khi hệ thống không biết vị trí ô của trạm đi động. + Kênh truy nhập ngẫu nhiên RACH: Kênh truyền tải đường lên, thường thu được từ toàn bộ ô, thực hiện truyền thông tin điều khiển từ trạm di động. + Kênh gói chung CPCH: Với FDD: là kênh truyền tải đường lên kết hợp với một kênh riêng đường xuống tạo các lệnh điều khiển CPCH. Nó được đặc trưng bởi nguy cơ xung đột ban đầu và việc sử dụng điều khiển công suất vòng trong cho việc truyền dẫn. Với TDD: kênh truyền tải đường lên được dùng chung bởi một vài UE thực hiện truyền số liệu điều khiển dành riêng hoặc lưu lượng. + Kênh dùng chung đường xuống DSCH: là kênh truyền tải đường xuống được dùng chung bởi một vài UE, thực hiện truyền số liệu điều khiển dành riêng hoặc lưu lượng. 3.5.3. Các kênh vật lý Các kênh vật lý được phân loại dựa trên hai đặc trưng: kênh đường lên và đường xuống, kênh dành riêng và kênh chung. 3.5.3.1. Các kênh vật lý đường lên - Các kênh vật lý dành riêng đường lên: Có hai kiểu: + Kênh số liệu vật lý dành riêng DPDCH + Kênh điều khiển vật lý dành riêng DPCCH Các kênh vật lý dành riêng đường lên có mã I/Q ghép kênh cho từng khung vô tuyến. DPDCH truyền kênh truyền dẫn DCH, còn DPCCH truyền thông tin điều khiển như: các bit hoa tiêu để hỗ trợ đánh giá việc xác định kênh trong quá trình phát hiện tương quan, các lệnh điều khiển công suất phát TPC, thông tin phản hồi FBI và một bộ chỉ thị kết hợp định dạng truyền dẫn TFCI. TFCI thông báo cho phía thu việc kết hợp định dạng truyền dẫn tức thời của các kênh truyền dẫn để truyền một cách đồng thời. Có một và chỉ một kênh DPCCH đường lên trên một liên kết vô tuyến. Tuy nhiên có thể không có, có một hoặc vài kênh DPDCH đường lên trên mỗi liên kết vô tuyến. Có hai kiểu kênh vật lý dành riêng đường lên, vì thế một kênh có chứa trường TFCI và một kênh không chứa TFCI.. Ở chế độ nén, các khe DPCCH được định dạng với cá