Hành trình từ GSM lên 3G

ạng GSM, điều đó giải thích tại sao khi thêm WCDMA vào mạng lại cần thêm một số thầnh phần mới như RNC (Radio Network Controller ) và BS (Base Station). Mặt khác, một trong các yêu cầu cơ bản của UMTS là là khả năng hoạt động đồng thời GSM/UMTS, ví dụ như việc chuyển giao giữa hai hệ thống khi truy nhập vô tuyến thay đổi từ GSM sang WCDMA và ngược lại trong một cuộc gọi. Khả năng này đòi hỏi hai yêu cầu cụ thể là: Thứ nhất, giao diện diện vô tuyến GSM phải thay đổi sao cho có thể phát quảng bá các thông tin hệ thống về mạng vô tuyến WCDMA tại đường xuống. Đương nhiên mạng truy nhập vô tuyến WCDMA cũng có thể phát quảng bá thông tin hệ thống về mạng GSM tại đường xuống. Thứ hai, nhằm giảm thiểu chi phí khai thác, các chỉ tiêu kỹ thuật qui định trong 3GPP cho khả năng đảm bảo được các chức năng liên mạng của hệ thống để các MSC/VLR 2G nâng cấp có thể xử lý được truy nhập vô tuyến băng rông UTRAN. Cho tới hiện nay, khái niệm IN được phát triển trực tiếp từ mạng PSTN/ISDN và do vậy chắc chắn sẽ có một vài nhược điểm khi chưa đề cập trực tiếp cho mạng di động. Vấn đề chủ yếu với công nghệ IN chuẩn là không thể truyền các thông tin về dịch vụ giữa các mạng. Nói cách khác, nếu một thuê bao sử dụng các dịch vụ trên cơ sở IN thì các dịch vụ này chỉ được cung cấp tốt trong mạng thường trú của thuê bao. Tình huống này có thể được cải thiện bằng cách sử dụng “công nghệ IN nâng cấp” được gọi là CAMEL (Customised Application for Mobile Network Enhance Logic). Công nghệ CAMEL có thể truyền thông tin dịch vụ giữa các mạng và vai trò của công nghệ này sẽ tăng lên khi triển khai 3G, lúc đó hầu như mọi hoạt động qua mạng 3G đều ít nhiều có sự tham gia của CAMEL. Các kết nối truyền dẫn trong mạng truy nhập vô tuyến WCDMA được thực hiện bằng cách dùng ATM (3GPP R99). Dự án tiền chuẩn hóa FRAMES đã thảo luận rất nhiều về việc có sử dụng ATM cho mạng 3G hay không và cuối cùng quyết định sử dụng ATM được dựa trên hai lý do sau: Kích thước cell và tải lưu lượng khi sử dụng ATM là tương đối nhỏ do đó có ưu điểm giảm được bộ nhớ đệm lưu trữ thông tin. Trong trường hợp ngược lại, khi phải nhớ đệm nhiều thông tin thì đương nhiên trễ sẽ tăng, đồng thời tải lưu lượng tĩnh ở các thiết bị nhớ đệm cũng sẽ tăng lên. Hai yếu tố này đều có ảnh hưởng xấu tới yêu cầu chất lượng dịch vụ đối với lưu lượng thời gian thực. Phương án khác là sử dụng IP song hiện nay IPv4 có một số các nhược điểm nghiêm trọng về giới hạn không gian địa chỉ và không đáp ứng QoS. Ngược lại thì ATM và các lớp tốc độ bit tương ứng của nó lại đáp ứng rất tốt các yêu cầu về QoS. Có một giải pháp là ATM và IP được kết hợp cho các lưu lượng gói, trong đó giao thức IP sẽ được sử dụng ở trên đỉnh của ATM. Giải pháp kết hợp này sẽ kết hợp được ưu điểm của cả hai giao thức là IP sẽ đảm bảo việc kết nối còn ATM sẽ đảm bảo chất lượng kết nối và định tuyến. Do nhược điểm của IPv4 nên giải pháp thoả hiệp là trong mạng 3G một số phần tử mạng nhất định sử dụng các địa chỉ IPv4 cố định, còn các lưu lượng thuê bao còn lại sử dụng các địa chỉ IPv6 được phân bổ động. Trong trường hợp này, để thích ứng mạng 3G với các mạng khác, mạng lõi Ip 3G phải có thiết bị chuyển đổi giữa các địa chỉ IPv4 và IPv6 bởi vì các mạng khác có thể không hỗ trợ IPv6. Các nút mạng lõi cũng cần phải được chuyển đổi về mặt kỹ thuật. Các phần tử chuyển mạng kênh cần phải xử lý được cho cả hai loại thuê bao 2G và 3G. Yêu cầu này đòi hỏi phải thay đổi trong MSC/VLR và HLR/AC/EIR. Ví dụ, cơ chế bảo mật trong khi thiết lập cuộc gọi là hoàn toàn khác nhau trong mạng 2G và 3G và như vậy các phần tử chuyển mạch kênh phải được nâng cấp để xử lý cho cả hai trường hợp này. Các phần tử chuyển mạch gói thực chất sẽ được nâng cấp từ GPRS. Trong trường hợp này, về tên vẫn giữ nguyên như trong mạng 2G song chức năng sẽ có những khác biệt. Thay đổi lớn nhất đối với các SGSN là chức năng của nó gần như hoàn toàn khác với trong mạng 2G. Trong mạng 2G, chức năng chính của các SGSN là quản lý di động cho các kết nối gói. Sang mạng 3G, chức năng quản lý di động được phân chia giữa RNC và SGSN. Điều này có nghĩa là khi thuê bao trong mạng 3G chuyển cell thì các phần tử chuyển mạch gói không nhất thiết can thiệp, song RNC thì phải quản lý quá trình này. Mạng 3G triển khai theo 3GPP R99 cung cấp các loại dịch vụ giống với mạng 2,5G. Trong giai đoạn này hầu hết các dịch vụ được chuyển đổi sang dạng gói khi ứng dụng có yêu cầu. WAP là một trong các ứng cử viên thuộc loại này, bởi vì về bản chất thông tin truyền đi thì WAP là loại chuyển mạch gói. Các dịch vụ chuyển mạch gói chia làm các nhánh dịch vụ, trong đó mỗi nhánh sẽ gồm nhiều loại dịch vụ khác nhau và là các dịch vụ trên cơ sở cơ chế định vị vị trí thuê bao đã sẵn có trong mạng 3G. Bước phát triển tiếp sau 3GPP R99 hiện nay còn chưa đạt mức cụ thể mà chỉ được xác định các xu hướng chung. Các xu hướng chính đó là việc tánh biệt phần kết nối cuộc gọi, phần điều khiển và phần dịch vụ, đồng thời yêu cầu chuyển đổi mạng theo hướng hoàn toàn trên cơ sở IP. Trên quan điểm phát triển dịch vụ, các bước phát triển này phải làm cho mạng 3G có thể cung cấp tốt các dịch vụ đa phương tiện, ví dụ các dịch vụ kết hợp đồng thời thoại và hình ảnh. 2.2.5.2. Phương án 2: 3GPP R4: Trong giai đoạn 3GPP R4 mới chỉ triển khai việc tách biệt phần kết nối cuộc gọi, phần điều khiển và phần dịch vụ cho phần mạng lõi chuyển mạch kênh. Trong mạng lõi này, lưu lượng dữ liệu thuê bao sẽ đi qua MGW (Media Gateways) là phần đảm bảo kết nối và các chức năng chuyển mạch khi có yêu cầu. Toàn bộ quá trình này được quản lý bởi một MSC Server được nâng cấp từ MSC/VLR. Một MSC server có thể điều khiển nhiều MGW và do vậy mạng lõi chuyển mạch kênh có thể mở rộng dễ dàng. Khi nhà khai thác muốn tăng thêm phần dung lượng cho điều khiển thì có thể thiết lập thêm một MSC server, ngược lại khi muốn tăng dung lưọng chuyển mạch thì thiết lập thêm các MGW. Khi đã thiết lập một mạng như trên thì các bước phát triển về công nghệ và yêu cầu chỉ tiêu kỹ thuật sẽ xác định giới hạn tiếp theo của mạng này. Khi IPv6 càng được triển khai nhiều trên mạng 3G thì số kết nối của mạng 3G có thể chuyển đổi sang IPv6 càng tăng và do vậy sẽ làm giảm yêu cầu chuyển đổi giữa IPv4 và IPv6. Trong giai đoạn này, tỷ trọng lưu lượng giữa dữ liệu chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói sẽ thay đổi đáng kể. Hầu hết lưu lượng sẽ là chuyển mạch gói, và một số dịch vụ chuyển mạch kênh truyền thống ví dụ như thoại ít nhất sẽ một phần trở thành gói (VoIP, Voice over IP). Ví dụ một cuộc gọi GSM truyền thống được thay bằng một cuộc gọi VoIP qua MGW mà BSS kết nối tới. Trên thực tế có nhiều cách để triển khai các cuộc gọi VoIP song người ta sẽ thêm vào một phân hệ mạng lõi mới có tên là IMS (IP Multimedia Subsystem) bởi vì nó sẽ cung cấp các phương pháp thống nhất để xử lý cuộc gọi VoIP. Ngoài ra, IMS còn đồng thời được sử dụng cho các dịch vụ đa phương tiện trên cơ sở IP. Đương nhiên phân hệ BSS cũng phải được triển khai nâng cấp để sử dụng IP song thời điểm còn chưa xác định. Trong trường hợp này, vai trò của CAMEL cũng sẽ thay đổi. Bởi vì rất nhiều dịch vụ sử dụng CAMEL được chuyển từ phần mạng chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói nên ở giai đoạn này, CAMEL phải được thiết lập kết nối với phần mạng chuyển mạch gói, đồng thời là phần tử kết nối giữa phần dịch vụ và mạng. 2.2.5.3. Phương án 3: 3GPP R5: Trong 3GPP R5, công nghệ sẽ tiếp tục chuyển đổi và toàn bộ các lưu lượng trong mạng 3G sẽ là lưu lượng IP. Lấy ví dụ một cuộc gọi từ thiết bị đầu cuối của mạng tới mạng PSTN thì nó phải chuyển qua mạng 3G theo dạng gói và từ GGSN cuộc gọi VoIP sẽ được định tuyến qua IMS có các chức năng chuyển đổi để tới PSTN. Trên quan điểm của đầu cuối di động thì mạng luôn luôn giống nhau trong các giai đoạn phát triển. Tuy nhiên, trong nội bộ mạng thì hầu như mọi thứ thay đổi. Thay đổi chính trước hết là công nghệ truyền tải mà trong triển khai 3GPP R99 là ATM và sau này 3GPP R4 và R5 chuyển sang IP. Bởi vì hệ thống cần phải tương thích ngược nên nhà khai thác luôn có một lựa chọn là sử dụng công nghệ truyền tải ATM hoặc IP, hoặc là có giải pháp cho cả hai công nghệ này. Như đã giải thích trước đây, ATM có thế mạnh là hỗ trợ QoS ngay từ đầu, sau đó công nghệ IP sẽ có cơ chế bảo đảm QoS triển khai cho không chỉ cho ATM mà còn cho nhiều loại phân hệ mạng khác nhau. Sang giai đoạn này, dịch vụ và mạng trở nên quan trọng hơn là bản thân công nghệ, và do vậy loại công nghệ truy nhập vô tuyến được sử dụng sẽ giảm ý nghĩa quan trọng của mình. Tiêu chuẩn để lựa chọn loại công nghệ truy nhập vô tuyến sử dụng là khả năng cung cấp đủ băng thông cho các dịch vụ yêu cầu. Trong tương lai, các mạng lõi 3G sẽ có các giao diện cho một vài công nghệ truy nhập vô tuyến, ví dụ như GSM, EDGE, cdma2000, WCDMA và WLAN. Đương nhiên nó sẽ đặt ra nhiều yêu cầu cho các nhà chế tạo thiết bị đầu cuối và yêu cầu thị trường sẽ phải có các đầu cuối xử lý được nhiều loại công nghệ truy nhập vô tuyến. Đầu cuối 3G dần dần sẽ trở thành vật bất ly thân với nhiều chức năng như một điện thoại, ví, card ID và hộ chiếu, .v.v. CHƯƠNG III : HỆ THỐNG W-CDMA 3.1.Giới thiệu về hệ thống W-CDMA : Cuối năm 1997, hai tổ chức tiêu chuẩn là ETSI của châu Âu và ARIB của Nhật Bản đã thoả thuận cùng liên kết xây dựng một tiêu chuẩn chung đáp ứng các yêu cầu đặt ra của IMT-2000, đó là tiêu chuẩn W-CDMA. W-CDMA hỗ trợ tốc độ 384 Kbps trên toàn bộ vùng phủ sóng và tốc độ 2 Mbps ở các vùng phủ sóng hữu hạn. Các tham số chính của W-CDMA được liệt kê ở bảng sau: Dải tần 1,25 ; 5 ; 10 ; 20 Mhz Cấu trúc kênh đường xuống Trải phổ trực tiếp Tốc độ chip 1,024 ; 4,096 ; 8,192 ; 16384 Mcps (1,024 Mcps chỉ được đề nghị trong ARIB W-CDMA) Độ dài khung 10 ms/ 20 ms Điều chế trải phổ QPSK cân bằng (đường xuống) Dual channel QPSK (đường lên) Trải phổ phức hợp Điều chế dữ liệu QPSK (đường xuống) BPSK (đường lên) Điều chế nhất quán Sử dụng kênh pilot dành riêng được dồn kênh theo thời gian (ở đường lên và đường xuống); không sử dụng kênh pilot chung đương xuống Đa tốc độ Trải phổ theo nhiều hệ số và nhiều mã Hệ số trải phổ 4- 256 Điều khiển công suất Vòng mở đóng và nhanh (1,6 Khz) Trải phổ đường xuống Sử dụng các chuỗi trực giao có chiều dài thay đổi để phân kênh, chuỗi Gold 218 để phân biệt ô và phân biệt người sử dụng Trải phổ đường lên Sử dụng các chuỗi trực giao có chiều dài thay đổi để phân kệnh, chuỗi Gold 241 để phân biệt người sử dụng (kênh I và kênh Q dịch thời gian với nhau) Chuyển giao Chuyển giao mềm Chuyển giao giữa các tần số Bảng các thông số giao diện vô tuyến của W-CDMA 3.2.Cấu trúc hệ thống W-CDMA : 3.2.1.Cấu trúc tổng quát hệ thống UMTS : Cấu trúc hệ thống UMTS hiện tại đang được nghiên cứu, về cơ bản gồm có 3 phần chính: Thiết bị người sử dụng UE Mạng truy nhập UTRAN Mạng lõi CN Ký hiệu: USIM (User Sim Card): Thẻ Sim Card của người sử dụng. MS ( Mobile Station): Máy di động. MSC (Mobile Server Switching Center): Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động. VLR (Visitor Location Register): Bộ ghi định vị tạm trú. SGSN (Servicing GPRS (General Packet Radio Service) Suport Node): Điểm hỗ trợ GPRS (Dịch vụ vô tuyến gói chung) đang phục vụ. GMSC (Gateway GPRS Suport Node): Nút hỗ trợ GPRS cổng. HLR (Home Location Register): Bộ ghi định vị thường trú. UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network): Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS. CN (Core Network): Mạng lõi. Cấu trúc hệ thống W-CDMA được xây dựng dựa trên cơ sở của cấu trúc hệ thống UMTS. Cấu trúc tổng quát của hệ thống thông tin di động thế hệ 3 W-CDMA được thể hiện trên hình vẽ 3.2. 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 được kết nối với các mạng ngoài qua các trung tâm chuyển mạch kênh và nút chuyển mạch gói cổng GMSC và GGSN. Để kết nối trung tâm chuyển mạch kênh với mạng ngoài cần có thêm phần tử làm chức năng tương tác mạng (IWF). Ngoài các trung tâm chuyển mạch kênh và nút chuyển mạch gói, mạng lõi còn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết cho mạng di động: HLR, AUC, EIR 3.2.2.Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN : 3.2.2.1. Các khuyến nghị. EISI đã công bố các yêu cầu đối với UTRA: UTRA phải hỗ trợ tốc độ số liệu cao, ít nhất là 384 Kbps trong vùng phủ sóng lớn và 2 Mbps trong nhà hoặc vùng phủ sóng tầng thấp (phủ sóng nhiều lớp). UTRA cũng phải hỗ trợ các dịch vụ ở mức độ linh hoạt cao như các dịch vụ chuyển mạch gói hoặc chuyển mạch kênh. Phải hỗ trợ nhiều tốc độ truyền. Đa dịch vụ trên một kết nối cũng là một dịch vụ cần phải hỗ trợ. UTRA phải mạnh hơn GSM về mặt dung lượng. UTRA phải cung cấp các chức năng để hỗ trợ hai chế độ cùng tồn tại song song với GSM 3.2.2.2. Tổng quát : Phổ tần : Phổ tần của hệ thống thông tin di động mặt đất UMTS gồm: Băng tần kép (1929- 1980 MHz á 2110- 2170 MHz). Băng tần đơn (1910- 1920 MHz á 2010- 2025 MHz). Dải phổ trên đã được lựa chọn ở cả Châu Âu và Nhật Bản. Còn ở Bắc Mỹ thì nó đã được sử dụng cho các hệ thống PCS. Hai chế độ kép : Hệ thống UMTS ở Châu Âu có giao diện vô tuyến UTRAN với hai chế độ hoạt động là UTRAN FDD và UTRAN TDD đều sử dụng công nghệ nền tảng là W-CDMA. Trong khi đó ARIB ở Nhật Bản cũng xây dựng một hệ thống 3G tương tự UMTS ở Châu Âu với giao diện vô tuyến cũng có hai chế độ là W-CDMA và TD/CDMA cũng sử dụng công nghệ W-CDMA làm nền tảng. Do đó ta có thể hiểu UTRA FDD ở Châu Âu và W-CDMA ở Nhật là một, băng tần sử dụng là băng tần kép có đường lên và đường xuống ở hai dải tần số khác nhau phân chia theo tần số. Cũng như vậy UTRA TDD ở Châu Âu và TD/CDMA ở Nhật là một, sử dụng băng tần đơn có đường lên và xuống cùng băng tần nhưng được phân chia theo khe thời gian. Trong chế độ FDD, cặp sóng mang 5 MHz được sử dụng cho đường lên và đường xuống như sau: đường lên sử dụng dải tần từ 1920 MHz đến 1980 MHz. Đường xuống sử dụng dải tần từ 2110 MHz đến 2170 MHz; khoảng phân cách giữa đường lên và đường xuống là 190 MHz. Mặc dù sóng mang 5 MHz là sóng mang danh định nhưng chúng ta có thể sử dụng sóng mang từ 4,4 MHz đến 5 MHz để sử dụng từng bước sóng mang 200 kHz. Trong chế độ TDD, một số tần số đã được định nghĩa: 1900 MHz đến 1920 MHz và 2010 MHz đến 2025 MHz. Một sóng mang cho trước được sử dụng cho cả đường lên và đường xuống. Do vậy, không tồn tại khoảng phân cách giữa đường lên và đường xuống. Lợi ích của TD/CDMA và UTRA TDD là khả năng quản lý lưu lượng không song công (lưu lượng giữa đường lên và đường xuống khác nhau). Bởi TD/CDMA có đường lên và đường xuống ở trên cùng một băng tần chỉ cách về mặt thời gian nên đối với việc truyền số liệu không cân bằng giữa đường lên và đường xuống hiệu quả phổ của chế độ TD/CDMA sẽ cao hơn so với chế độ W-CDMA ( ấn định hai băng tần riêng cho đường lên và đường xuống). Một ví dụ điển hình là internet, thông tin được tải xuống từ các trang WEB nhiều hơn so với thông tin được gửi đi rất nhiều. Đó chính là ưu điểm của chế độ UTRA TDD và TD/CDMA, tuy nhiên do kỹ thuật của hai chế độ này phức tạp hơn nên có thể chưa được triển khai ngay trong pha 1. Dung lượng : UTRAN hỗ trợ cả tốc độ bit thấp lẫn tốc độ bit cao. Tốc độ 384 kbps khi chuyển động và 2 Mbps khi cố định đảm bảo đáp ứng nhu cầu khác nhau của người sử dụng từ thoại tới đa dịch vụ multimedia. Người sử dụng sẽ thấy hiệu quả ứng dụng cao hơn so với các ứng dụng ngày nay đang sử dụng trên mạng di động. Đa dạng tốc độ truyền số liệu cũng được thực hiện bằng cách sử dụng các phương pháp trải phổ động và tương thích năng lượng truyền sóng. Dữ liệu chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh : Các dịch vụ gói đưa ra khả năng luôn luôn “trực tuyến – online” đối với các ứng dụng không cần chiếm một kênh riêng biệt. Đồng thời việc tính cước cho các dịch vụ này dựa trên tổng số byte số liệu trao đổi qua mạng chứ không tính tiền theo thời gian kết nối. UTRAN có một chế độ tối ưu gói. Nó hỗ trợ truyền nhanh các gói đột xuất, truyền trên kênh riêng khi lưu lượng gói lớn và liên tục. Chuyển giao mềm : Đối với mạng GSM, MS chỉ có thể được nối tới một trạm thu phát (cell) tại một thời điểm. Trong khi MS chuyển động khi đang đàm thoại, chức năng chuyển giao handover sẽ nối máy di động tới trạm phát thích hợp nhất. Còn đối với UTRAN, UE có thể đồng thời được kết nối tới nhiều trạm thu phát. Nó được gọi là chuyển giao mềm (Soft Handover). Trong trường hợp UE được kết nối tới nhiều hơn một cell của cùng một trạm thì được gọi là chuyển giao mềm hơn (Softer Handover). 3.2.2.3. Cấu trúc mạng truy nhập UTRAN : Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN bao gồm một hay nhiều phân hệ mạng vô tuyến RNS (Radio Network Subsystem) kết nối tới mạng lõi trên giao diện Iu và kết nối với nhau trên giao diện Iur. Một RNS gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC (Radio Networlk Controller) và một hay nhiều Nút B (Node B). Các RNC được kết nối với nhau thông qua giao diện Iur, còn các nút B được kết nối với RNC thông qua giao diện Iub. Sau đây ta xem xét chức năng của các phần tử trong bộ điều khiển mạng vô tuyến: Nút B: có chức năng chuyển đổi dòng dữ liệu giữa hai giao diện Iub và Uu nên chức năng chính của nút B là thực hiện xử lý lớp vật lý của giao diện vô tuyến (mã hoá kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ...). Ngoài ra, nút B còn tham gia khai thác và quản lý tài nguyên vô tuyến. Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC): là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển các tài nguyên vô tuyến của UTRAN. RNC giao diện với mạng lõi và kết cuối giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến (giao thức này định nghĩa các bản tin và các thủ tục giữa UE và UTRAN). RNC là điểm thâm nhập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi, chẳng hạn như quản lý tất cả các kết nối đến UE. Nó đóng vai trò như BSC. RNC điều khiển một nút B cho trước được xem như RNC điều khiển (CRNC). CRCN chịu trách nhiệm điều khiển tải và ứ nghẽn cho các ô của mình. Khi một kết nối UE-UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC thì các RNC tham dự vào kết nối này sẽ có hai vai trò logic riêng biệt. Đó là: RNC phục vụ SRNC (Service RNC): đối với một UE thì SRNC thực hiện kết cuối cả đường nối Iu để truyền số liệu người sử dụng và cả báo hiệu RANAP (Radio Access Network Application) tương ứng từ/tới mạng lõi. SRNC cũng kết cuối báo hiệu điều khiển tài nguyên vô tuyến: giao thức báo hiệu giữa UE và UTRAN. Nó xử lý số liệu lớp 2 từ / tới giao diện vô tuyến. SRNC cũng là CRNC của một nút B nào đó được UE sử dụng để kết nối với UTRAN. RNC trôi hay RNC kề cận DRNC (Drift RNC): là một RNC bất kỳ khác với SRNC để điều khiển các ô được UE sử dụng. Khi cần DRNC có thể thực hiện kết hợp và phân chia ở phân tập vĩ mô. DRNC không thực hiện xử lý lớp 2 đối với số liệu tới / từ giao diện vô tuyến mà chỉ định tuyến số liệu trong suốt giữa các giao diện Iub và Iur. Một UE có thể có nhiều DRNC. Lưu ý: một RNC vật lý có chứa tất cả các chức năng của CRNC, SRNC, DRNC. 3.2.3.Mạng lõi CN : Các phần tử trong mạng lõi CN gồm có: HLR: là một cơ sở dữ liệu được đặt tại hệ thống chủ của người sử dụng để lưu bản sao chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng. Lý lịch dịch vụ này bao gồm: thông tin về các dịch vụ được phép, các vùng không được phép chuyển mạng và thông tin về các dịch vụ bổ xung như: trạng thái chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi... Các thông tin liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ viễn thông được lưu trong HLR không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao. HLR thường là một máy tính đứng riêng không có khả năng chuyển mạng nhưng có khả năng quản lý hàng trăm ngàn thuê bao. MSC/VLR: 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). Chức năng của VLR là lưu giữ bản sao về lý lịch của người sử dụng khách cũng như vị trí của UE trong hệ thống đang phục vụ ở mức độ chính xác hơn HLR. Phần mạng được thâm nhập qua MSC/VLR thường được gọi là vùng CS. GMSC: có nhiệm vụ giao tiếp với mạng ngoài. Do vậy GMSC được đặt tại điểm kết nối UMTS với mạng chuyển mạch kênh bên ngoài. 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 thuê bao sử dụng dịch vụ gói có thể được bất cứ SGSN nào trong mạng phục vụ tuỳ thuộc vào vị trí của thuê bao. Có chức năng giống MSC/VLR nhưng dùng cho các dịch vụ chuyển mạch gói. Phần mạng được thâm nhập qua SGSN gọi là vùng PS GGSN: GGSN được nối tới các mạng ngoài như mạng Internet, mạng X.25. Nhìn từ mạng ngoài thì GGSN đóng vai trò như bộ định tuyến cho các mạng ngoài tới được mạng W-CDMA. GGSN tiếp nhận số liệu (có địa chỉ của một người sử dụng nhất định) thì nó sẽ kiểm tra, nếu địa chỉ này là tích cực thì GGSN gửi số liệu đó tới SGSN tương ứng để phục vụ UE. Trong trường hợp địa chỉ này là không tích cực thì số liệu thu được bị loại bỏ. Các gói tin từ UE nguồn được định tuyến đến đúng mạng đích thông qua GGSN. 3.2.4.Thiết bị người sử dụng UE : Quan điểm diễn đàn của UMTS về máy đầu cuối là: Hai chế độ (UMTS/ GSM). Hai băng tần Tương thích với các thế hệ 3G, IMT-2000 và hệ thống 2G. Thiết bị người sử dụng gồm có hai phần chính, đó là: Thiết bị di động (ME): là đầu cuối vô tuyến được 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, lưu giữ các khoá nhận thực và một số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối. 3.2.5.Các giao diện mở : Giao diện Cu: là giao diện giữa thẻ thông minh USIM và ME. Giao diện này tuân theo một khuôn dạng tiêu chuẩn cho thẻ thông minh Giao diện Uu: là giao diện vô tuyến của W-CDMA. Uu là giao diện mà qua đó UE truy nhập các phần tử cố định của hệ thống nên đây là giao diện quan trọng nhất ở UMTS. Giao diện Iu: là giao diện giữa UTRAN và CN. Giống như các giao diện tương ứng ở GSM: giao diện A (chuyển mạch kênh) và Gb (chuyển mạch gói), giao diện Iu cung cấp cho các nhà khai thác khả năng trang Bị UTRAN và CN từ các nhà sản xuất khác nhau. Giao diện Iur: cho phép chuyển giao mềm từ các nhà sản xuất khác nhau. Giao diện Iur: là giao diện giữa một nút B với một RNC. Giao diện này cho phép hỗ trợ sự cạnh tranh giữa các nhà sản suất. 3.2.6.Mạng truyền dẫn : Truyền dẫn trên hệ thống UTRAN sẽ dựa trên ATM. Hiện nay người ta đang thảo luận xem liệu tiêu chuẩn UTRAN có nên bao gồm cả lớp truyền dẫn hay là nên để mở vì một số nhà cung cấp thiết bị muốn nó phải mang tính chất mở để cho phép nhà khai thác tự do lựa chọn. Thủ tục mạng lõi sẽ được ứng dụng cho truyền dẫn giữa các trạm thu phát vô tuyến và trung tâm chuyển mạch thông qua bộ điều khiển trạm gốc (Iu, Iub). Việc sử dụng ATM cho phép một số lượng khổng lồ các gói dữ liệu được truyền một cách hiệu quả với thời gian trễ thấp nhất . Một thủ tục ATM cho phép khoảng 300 cuộc gọi được truyền đi đồng thời trên một luồng E1/T1. ATM cũng thích hợp với các mạng có sự kết hợp của lưu lượng chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Lưu lượng gói sẽ tăng rất lớn trong tương lai và một mạng chuyển mạch gói là rất cấn thiết. ATM có xu hướng được chuẩn hoá và được sử dụng như một phương tiện chuyên chở dữ liệu và một lớp tương thích ATM mới – AAL2, được đề xuất chuẩn hoá nhằm hỗ trợ các gói nhạy cảm với độ trễ gói (gói mang thông tin thoại). Để sử dụng mạng hiện tại một số nhà cung cấp cho rằng ATM là không cần thiết, giải pháp thay thế là dùng trực tiếp IP trên mạng truyền dẫn SONET/SDH chứ không dùng IP trên nền ATM. Với giải pháp này chắc chắn chi phí bỏ ra sẽ ít hơn mà tận dụng được các kỹ thuật trải phổ. Tuy nhiên, cho đến giờ phút này IP vẫn chưa chứng tỏ được sẽ là một tiêu chuẩn sẵn sàng đáp ứng một cách an toàn các thông tin đòi hỏi thời gian thực và không có trễ. Nó cũng chưa chứng tỏ rằng sẽ có khả năng quản lý lưu lượng của chuyển mạch kênh. Trong trường hợp chúng ta phải phụ thuộc hoàn toàn vào IP, nó sẽ được cải tiến hoặc lưu lượng chuyển mạch kênh sẽ không cần thiết đối với UMTS. Khi đó tất cả các thông tin thoại và các ứng dụng thời gian thực sẽ được chuyên chở trên IP sử dụng thủ tục H.323 hiện đang sử dụng cho Voice Over IP và Multimedia. 3.3.Nguyên tắc phân lớp trong hệ thống CDMA : 3.3.1.Nguyên tắc phân lớp trong hệ thống CDMA : Xét tổng thể, các hệ thống cdmaOne, cdma2000, W-CDMA đều xây dựng dựa trên mô hình OSI, trợ giúp chức năng của lớp vật lý, lớp tuyến và lớp mạng. Lớp vật lý có nhiệm vụ truyền dẫn từng bit qua kênh vô tuyến. Lớp tuyến thực hiện việc chuyển không có lỗi các bit 0 và 1 từ lớp vật lý lên lớp mạng. Lớp tuyến phân dữ liệu thành các khung (độ dài khung tuỳ thuộc chuẩn của cdmaOne, cdma2000 hay W-CDMA) rồi truyền theo trình tự, phát hiện lỗi khi nhận khung từ phía đối phương để yêu cầu đối phương truyền lại khung và thực hiện truyền lại khung nếu được đối phương yêu cầu. Lớp mạng nhận thông tin từ các host, biến đổi chúng thành các gói và định hướng các gói tới đích. Lớp mạng còn làm nhiệm vụ điều khiển tuyến cho các gói, đảm trách xử lý cuộc gọi. Trong các hệ thống này, các ứng dụng báo hiệu thông tin trực tiếp với lớp ba (lớp mạng). Các lớp trên là rỗng. Tương tự các ứng dụng lưu lượng (thoại hoặc số liệu) thông tin trực tiếp với lớp một (lớp vật lý ). Do đó, chỉ có lớp vậ