Đề tài Công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA

L I M Đ UỜ Ở Ầ L I M Đ UỜ Ở Ầ Ra đ i vào nh ng năm 40 c a th k XX, thông tin di đ ng đ c coi nh làờ ữ ủ ế ỷ ộ ượ ư m t thành t u tiên ti n trong lĩnh v c thông tin vi n thông v i đ c đi m các thi t bộ ự ế ự ễ ớ ặ ể ế ị đ u cu i có th truy c p d ch v ngay khi đang di đ ng trong ph m vi vùng phầ ố ể ậ ị ụ ộ ạ ủ sóng. Thành công c a con ng i trong lĩnh v c thông tin di đ ng không ch d ng l iủ ườ ự ộ ỉ ừ ạ trong vi c m r ng vùng ph sóng ph c v thuê bao kh p n i trên toàn th gi i,ệ ở ộ ủ ụ ụ ở ắ ơ ế ớ các nhà cung d ch v , các t ch c nghiên c u phát tri n công ngh di đ ng đang nị ụ ổ ứ ứ ể ệ ộ ỗ l c h ng t i m t h th ng thông tin di đ ng hoàn h o, các d ch v đa d ng, ch tự ướ ớ ộ ệ ố ộ ả ị ụ ạ ấ l ng d ch v cao. 3G - H th ng thông tin di đ ng th h 3 là cái đích tr c m tượ ị ụ ệ ố ộ ế ệ ướ ắ mà th gi i đang h ng t i.ế ớ ướ ớ T th p niên 1990, Liên minh Vi n thông Qu c t đã b t tay vào vi c phátừ ậ ễ ố ế ắ ệ tri n m t n n t ng chung cho các h th ng vi n thông di đ ng. K t qu là m t s nể ộ ề ả ệ ố ễ ộ ế ả ộ ả ph m đ c g i là Thông tin di đ ng toàn c u 2000 (IMT-2000). IMT-2000 không chẩ ượ ọ ộ ầ ỉ là m t b d ch v , nó đáp ng c m liên l c t b t c n i đâu và vào b t c lúcộ ộ ị ụ ứ ướ ơ ạ ừ ấ ứ ơ ấ ứ nào. Đ đ c nh v y, IMT-2000 t o đi u ki n tích h p các m ng m t đ t và/ho cể ượ ư ậ ạ ề ệ ợ ạ ặ ấ ặ v tinh. H n th n a, IMT-2000 cũng đ c p đ n Internet không dây, h i t cácệ ơ ế ữ ề ậ ế ộ ụ m ng c đ nh và di đ ng, qu n lý di đ ng (chuy n vùng), các tính năng đa ph ngạ ố ị ộ ả ộ ể ươ ti n di đ ng, ho t đ ng xuyên m ng và liên m ng.. ệ ộ ạ ộ ạ ạ Các h th ng thông tin di đ ng th h 2 đ c xây d ng theo tiêu chu n GSM,ệ ố ộ ế ệ ượ ự ẩ IS-95, PDC, IS-38 phát tri n r t nhanh vào nh ng năm 1990. Trong h n m t t thuêể ấ ữ ơ ộ ỷ bao đi n tho i di đ ng trên th gi i, kho ng 863,6 tri u thuê bao s d ng công nghệ ạ ộ ế ớ ả ệ ử ụ ệ GSM, 120 tri u dùng CDMA và 290 tri u còn l i dùng FDMA ho c TDMA. Khiệ ệ ạ ặ chúng ta ti n t i 3G, các h th ng GSM và CDMA s ti p t c phát tri n trong khiế ớ ệ ố ẽ ế ụ ể TDMA và FDMA s chìm d n vào quên lãng. Con đ ng GSM s t i là CDMA băngẽ ầ ườ ẽ ớ thông r ng (WCDMA) trong khi CDMA s là cdma2000.ộ ẽ T i Vi t Nam, th tr ng di đ ng trong nh ng năm g n đây cũng đang phátạ ệ ị ườ ộ ữ ầ tri n v i t c đ t ng đ i nhanh. Cùng v i hai nhà cung c p d ch v di đ ng l nể ớ ố ộ ươ ố ớ ấ ị ụ ộ ớ nh t là Vinaphone và Mobifone, Công Ty Vi n thông Quân đ i (Vietel), S-fone vàấ ễ ộ m i nh t là Công ty c ph n Vi n thông Hà N i và Vi n Thông Đi n L c tham giaớ ấ ổ ầ ễ ộ ễ ệ ự 1 L I M Đ UỜ Ở Ầ vào th tr ng di đ ng ch c h n s t o ra m t s c nh tranh l n gi a các nhà cungị ườ ộ ắ ẳ ẽ ạ ộ ự ạ ớ ữ c p d ch v , đem l i m t s l a ch n phong phú cho ng i s d ng. Vì v y, các nhàấ ị ụ ạ ộ ự ự ọ ườ ử ụ ậ cung c p d ch v di đ ng Vi t Nam không ch s d ng các bi n pháp c nh tranh vấ ị ụ ộ ệ ỉ ử ụ ệ ạ ề giá c mà còn ph i n l c tăng c ng s l ng d ch v và nâng cao ch t l ng d chả ả ỗ ự ườ ố ượ ị ụ ấ ượ ị v đ chi m lĩnh th ph n trong n c . Đi u đó có nghĩa r ng h ng t i 3G khôngụ ể ế ị ầ ướ ề ằ ướ ớ ph i là m t t ng lai xa Vi t Nam. Trong s các nhà cung c p d ch v di đ ng ả ộ ươ ở ệ ố ấ ị ụ ộ ở Vi t Nam, ngoài hai nhà cung c p d ch v di đ ng l n nh t là Vinaphone vàệ ấ ị ụ ộ ớ ấ Mobifone, còn có Vietel đang áp d ng công ngh GSM và cung c p d ch v di đ ngụ ệ ấ ị ụ ộ cho ph n l n thuê bao di đ ng Vi t Nam. Vì v y khi ti n lên 3G, ch c ch n h ngầ ớ ộ ở ệ ậ ế ắ ắ ướ áp d ng công ngh truy nh p vô tuy n WCDMA đ xây d ng h th ng thông tin diụ ệ ậ ế ể ự ệ ố đ ng th h 3 ph i đ c xem xét nghiên c u.ộ ế ệ ả ượ ứ Bai giang này không nghiên c u c th l trình phát tri n t m ng thông tin diứ ụ ể ộ ể ừ ạ đ ng th h 2 GSM ti n lên UMTS nh th nào, mà nghiên c u nh ng khía c nh kộ ế ệ ế ư ế ứ ữ ạ ỹ thu t c a công ngh truy nh p vô tuy n WCDMA (ch đ FDD) trong h th ngậ ủ ệ ậ ế ế ộ ệ ố UMTS. Bai giang g m có 4 ch ng:ồ ươ Ch ng 1. Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ : Ch ng này trình bày xu h ng phát tri n lên 3G c u, các t ch c chu n hoá vàươ ướ ể ầ ổ ứ ẩ quá trình chu n hóa các h th ng thông tin di đ ng toàn c u.ẩ ệ ố ộ ầ Ch ng 2. Nghiên c u t ng quan công ngh truy nh p WCDMA trong hươ ứ ổ ệ ậ ệ th ng UMTSố : Ch ng này nghiên c u t nh ng v n đ lý thuy t liên quan đ nươ ứ ừ ữ ấ ề ế ế công ngh WCDMA đ n nh ng đ c tr ng c a công ngh WCDMA, c a hệ ế ữ ặ ư ủ ệ ủ ệ th ng UMTS.ố Ch ng 3. Đi u khi n công su t và đi u khi n chuy n giao trong qu n lýươ ề ể ấ ề ể ể ả tài nguyên vô tuy n WCDMAế : Ch ng này đ c p các thu t toán qu n lý tàiươ ề ậ ậ ả nguyên vô tuy n trong h th ng WCDMA, trong đó trình bày c th v đi uế ệ ố ụ ể ề ề khi n công su t và đi u khi n chuy n giao, 2 thu t toán quan tr ng và đ c tr ngể ấ ề ể ể ậ ọ ặ ư nh t trong h th ng WCDMA.ấ ệ ố Ch ng 4. Quy ho ch m ng vô tuy nươ ạ ạ ế : Ch ng này trình bày v m t bài toánươ ề ộ quan tr ng khi thi t k và xây d ng h th ng thông tin di đ ng th h 3 s d ngọ ế ế ự ệ ố ộ ế ệ ử ụ công ngh truy nh p vô tuy n WCDMA v i nh ng đ c tr ng riêng.ệ ậ ế ớ ữ ặ ư 2 L I M Đ UỜ Ở Ầ Hà n i, ngày 15 tháng 8 năm 2009ộ 3 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ Ch ng 1. XU H NG PHÁT TRI N H TH NGươ ƯỚ Ể Ệ Ố THÔNG TIN Đ NG TOÀN C UỘ Ầ 1.1 Xu h ng phát tri n h th ng thông tin di đ ng trên th gi i.ướ ể ệ ố ộ ế ớ H th ng thông tin di đ ng th h th nh t s d ng công ngh đa truy nh pệ ố ộ ế ệ ứ ấ ử ụ ệ ậ theo t n s (FDMA) là h th ng t bào t ng t dung l ng th p và ch có d ch vầ ố ệ ố ế ươ ự ượ ấ ỉ ị ụ tho i, t n t i là các h th ng NMT (B c Âu), TACS (Anh), AMPS (M ). Đ n nh ngạ ồ ạ ệ ố ắ ỹ ế ữ năm 1980 đã tr nên quá t i khi nhu c u v s ng i s d ng ngày càng tăng lên.ở ả ầ ề ố ườ ử ụ Lúc này, các nhà phát tri n công ngh di đ ng trên th gi i nh n đ nh c n ph i xâyể ệ ộ ế ớ ậ ị ầ ả d ng m t h th ng t bào th h 2 mà hoàn toàn s d ng công ngh s . Đó ph i làự ộ ệ ố ế ế ệ ử ụ ệ ố ả các h th ng x lý tín hi u s cung c p đ c dung l ng l n, ch t l ng tho iệ ố ử ệ ố ấ ượ ượ ớ ấ ượ ạ đ c c i thi n, có th đáp ng các d ch truy n s li u t c đ th p. Các h th ng 2Gượ ả ệ ể ứ ị ề ố ệ ố ộ ấ ệ ố là GSM (Global System for Mobile Communication - Châu Âu), h th ng D-AMPSệ ố (M ) s d ng công ngh đa truy nh p phân chia theo th i gian TDMA, và IS-95 ỹ ử ụ ệ ậ ờ ở M và Hàn Qu c s d ng công ngh đa truy nh p phân chia theo mã CDMA băngỹ ố ử ụ ệ ậ h p. M c dù h th ng thông tin di đ ng 2G đ c coi là nh ng ti n b đáng kẹ ặ ệ ố ộ ượ ữ ế ộ ể nh ng v n g p ph i các h n ch sau: T c đ th p (GSM là 10kbps) và tài nguyênư ẫ ặ ả ạ ế ố ộ ấ h n h p. Vì th c n thi t ph i chuy n đ i lên m ng thông tin di đ ng th h ti pạ ẹ ế ầ ế ả ể ổ ạ ộ ế ệ ế theo đ c i thi n d ch v truy n s li u, nâng cao t c đ bit và tài nguyên đ c chiaể ả ệ ị ụ ề ố ệ ố ộ ượ s …ẻ M ng thông tin di đ ng 2G đã r t thành công trong vi c cung c p d ch v t iạ ộ ấ ệ ấ ị ụ ớ ng i s d ng trên toàn th gi i, nh ng s l ng ng i s d ng tăng nhanh h nườ ử ụ ế ớ ư ố ượ ườ ử ụ ơ nhi u so v i d ki n ban đ u. Có th đ a ra các th ng kê v s tăng tr ng c a thề ớ ự ế ầ ể ư ố ề ự ưở ủ ị tr ng di đ ng phân đo n theo công ngh nh hình 1-1.ườ ộ ạ ệ ư Căn c các s li u th ng kê trên ta th y GSM là m t chu n vô tuy n di đ ngứ ố ệ ố ấ ộ ẩ ế ộ 2G s l ng thuê bao l n nh t trên toàn th gi i. Nh ng t c đ d li u b h n chố ượ ớ ấ ế ớ ư ố ộ ữ ệ ị ạ ế và s l ng ng i dùng tăng lên đ c bi t là ng i s d ng đa ph ng ti n có nguyố ượ ườ ặ ệ ườ ử ụ ươ ệ c không đáp ng đ nhu c u c a th tr ng.ơ ứ ủ ầ ủ ị ườ 4 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ Hình 1- Th ng kê s tăng tr ng th tr ng di đ ng phân lo i theo công nghố ự ưở ị ườ ộ ạ ệ M t khác, khi các h th ng thông tin di đ ng ngày càng phát tri n, không ch sặ ệ ố ộ ể ỉ ố l ng ng i s d ng đi n tho i di đ ng tăng lên, m r ng th tr ng, mà ng i sượ ườ ử ụ ệ ạ ộ ở ộ ị ườ ườ ử d ng còn đòi h i các d ch v tiên ti n h n không ch là các d ch v cu c g i tho i vàụ ỏ ị ụ ế ơ ỉ ị ụ ộ ọ ạ d ch v s li u t c đ th p hi n có trong m ng 2G. Nhu c u c a th tr ng có thị ụ ố ệ ố ộ ấ ệ ạ ầ ủ ị ườ ể phân lo i thành các lĩnh v c sau:ạ ự  D ch v d li u máy tính(Computer Data):ị ụ ữ ệ  S li u máy tính (Computer Data)ố ệ  E-mail  Truy n hình nh th i gian th c (Real time image transfer)ề ả ờ ự  Đa ph ng ti n (Multimedia)ươ ệ  Tính toán di đ ng (Computing)ộ  D ch v vi n thông (Telecommunication)ị ụ ễ  Di đ ng (Mobility)ộ  H i ngh truy n hình (Video conferencing)ộ ị ề  Đi n tho i hình (Video Telephony)ệ ạ  Các d ch v s li u băng r ng (Wide band data services)ị ụ ố ệ ộ  Dich v n i dung âm thanh hình nh (Audio - video content) ụ ộ ả  Hình nh theo yêu c u (Video on demand)ả ầ  Các d ch v t ng tác hình nh (Interactive video services)ị ụ ươ ả  Báo đi n t (Electronic newspaper)ệ ử  Mua bán t xa (Teleshopping)ừ 5 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ  Các d ch v internet giá tr gia tăng (Value added internetị ụ ị services  D ch v phát thanh và truy n hình (TV& Radio contributions)ị ụ ề Nh ng lý do trên thúc đ y các t ch c nghiên c u phát tri n h th ng thông tinữ ẩ ổ ứ ứ ể ệ ố di đ ng trên th gi i ti n hành nghiên c u và đã áp d ng trong th c t chu n m iộ ế ớ ế ứ ụ ự ế ẩ ớ cho h th ng thông tin di đ ng: Thông tin di đ ng 2,5G và 3G ệ ố ộ ộ 1.2 Các t ch c chu n hoá 2.5 G và 3G trên th gi iổ ứ ẩ ế ớ 1.2.1 Gi i thi u chung v các t ch c chu n hoá.ớ ệ ề ổ ứ ẩ Trong m i lĩnh v c, mu n áp d ng b t c công ngh nào trên ph m vi toàn thọ ự ố ụ ấ ứ ệ ạ ế gi i đ u ph i xây d ng m t b tiêu chu n cho công ngh đó đ b t bu c các nhàớ ề ả ự ộ ộ ẩ ệ ể ắ ộ cung c p d ch v , nhà s n xu t thi t b hay các nhà khai thác ph i tuân th nghiêmấ ị ụ ả ấ ế ị ả ủ ng t b tiêu chu n c a công ngh đó. Vi c xây d ng b tiêu chu n cho m t côngặ ộ ẩ ủ ệ ệ ự ộ ẩ ộ ngh th ng do t ch c hay c quan có th m quy n nghiên c u đ a ra d th o đệ ườ ổ ứ ơ ẩ ề ứ ư ự ả ề xu t và nghiên c u đánh giá. Lĩnh v c thông tin di đ ng cũng không n m ngoàiấ ứ ự ộ ằ nguyên t c chung này.ắ M t v n đ c n quan tâm trong lĩnh v c di đ ng là trên th gi i hi n nay đangộ ấ ề ầ ự ộ ế ớ ệ t n t i nhi u công ngh di đ ng khác nhau đang cùng t n t i phát tri n và c nh tranhồ ạ ề ệ ộ ồ ạ ể ạ nhau đ chi m lĩnh th ph n. Nhu c u th ng nh t các công ngh này thành m t hể ế ị ầ ầ ố ấ ệ ộ ệ th ng thông tin di đ ng đã xu t hi n t lâu, nh ng g p ph i nhi u khó khăntr ng i.ố ộ ấ ệ ừ ư ặ ả ề ở ạ Trên th c t các công ngh di đ ng khác nhau v n song song t n t i và phát tri n.ứ ế ệ ộ ẫ ồ ạ ể Đi u này đ ng nghĩa v i vi c trên th gi i có nhi u t ch c và c quan chu n hoáề ồ ớ ệ ế ớ ề ổ ứ ơ ẩ khác nhau. Hi n nay trên th gi i, tham gia vào vi c chu n hoá cho h th ng thông tin diệ ế ớ ệ ẩ ệ ố đ ng 2,5G và 3G có các t ch c sau:ộ ổ ứ • ITU-T (T-Telecommunications) C th là nhóm SSG (ụ ể Special Study Group) • ITU-R (R- Radio): C th là nhóm ụ ể Working Group 8F –WG8F. • 3GPP: 3rd Global Partnership Project • 3GPP2: 3rd Global Partnership Project 2 • IETF: Internet Engineering Task Force • Các t ch c phát tri n tiêu chu n khu v c (SDO-ổ ứ ể ẩ ự Standard Development Oganization) Ngoài ra còn có các t ch c khác trong đó có s tham gia c a các nhà khai thácổ ứ ự ủ đ thích ng và làm hài hoà s n ph m trên c s các tiêu chu n chung. Các nhà khaiể ứ ả ẩ ơ ở ẩ 6 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ thác tham gia nh m xây d ng và phát tri n h th ng thông tin di đ ng m t cách h pằ ự ể ệ ố ộ ộ ợ lý, phù h p v i th c t khai thác. Các t ch c đó là:ợ ớ ự ế ổ ứ • OHG – Operator’s Harmonisation Group • 3G.IP: c th là ụ ể Working Group 8G- WG8G • MWIF- Mobile Wireless Internet Forum Các t ch c trên tuy ho t đ ng theo h ng khác nhau, d a trên n n t ng cácổ ứ ạ ộ ướ ự ề ả công ngh khác nhau nh ng có c u trúc và nguyên t c ho t đ ng t ng t nhau. T tệ ư ấ ắ ạ ộ ươ ự ấ c các t ch c này đ u h ng t i m c tiêu chung là xây d ng m ng thông tin diả ổ ứ ề ướ ớ ụ ự ạ đ ng 3G. Đ ng th i các t ch c này đ u có m i quan h h p tác đ gi i quy t cácộ ồ ờ ổ ứ ề ố ệ ợ ể ả ế v n đ k t n i liên m ng và chuy n vùng toàn c u. Hai t ch c OHG và MWIF đ aấ ề ế ố ạ ể ầ ổ ứ ư ra các chu n đ phát tri n kh năng roaming và ghép n i gi a các m ng lõi 2G:ẩ ể ể ả ố ữ ạ GSM-MAP và ANS41. M ng lõi ANSI-41 đ c s d ng b i các h th ng giao di nạ ượ ử ụ ở ệ ố ệ vô tuy n AMPS, IS-136 và IS-95. M ng lõi GSM-MAP đ c s d ng b i các hế ạ ượ ử ụ ở ệ th ng giao di n vô tuy n GSM. C 2 m ng lõi này đ u s phát tri n lên 3G và luônố ệ ế ả ạ ề ẽ ể đ c liên k t ho t đ ng v i nhau. S xu t hi n c a 3 t ch c OHG , 3G.IP vàượ ế ạ ộ ớ ự ấ ệ ủ ổ ứ MWIP cho th y n l c đ xây d ng m t m ng lõi chung IP m c dù đi u đó ch trấ ỗ ự ể ự ộ ạ ặ ề ỉ ở thành hi n th c khi h th ng 3,5G và 4G đ c xây d ng.ệ ự ệ ố ượ ự Công vi c chu n hoá và xây d ng tiêu chu n cho ANSI-41 đ c th c hi nệ ẩ ự ẩ ượ ự ệ b i U ban TR.45.2 c a TIA và quá trình phát tri n m ng này lên 3G đang đ cở ỷ ủ ể ạ ượ th c hi n trong các nhóm xây d ng tiêu chu n k thu t c a 3GPP2. M ng lõi d aứ ệ ự ẩ ỹ ậ ủ ạ ự trên ANSI-41 s đ c s d ng b i các m ng truy nh p vô tuy n d a trên cdma2000.ẽ ượ ử ụ ở ạ ậ ế ự Công vi c xây d ng tiêu chu n GSM đang đ c ti n hành b i các u ban SMG c aệ ự ẩ ượ ế ở ỷ ủ ETSI và đ c làm cho phù h p v i yêu c u c a M trong T1P1.5. M i quan h nàyượ ợ ớ ầ ủ ỹ ố ệ v n gi nguyên đ i v i c vi c chu n hoá 3G. Phát tri n GSM lên 3G đ c th cẫ ữ ố ớ ả ệ ẩ ể ượ ự hi n b i 3GPP và đ c làm hài hoà v i các yêu c u c a M trong T1P1. M ng lõiệ ở ượ ớ ầ ủ ỹ ạ d a trên GSM-MAP s đ c s d ng b i m ng truy nh p vô tuy n d a trên UTRA.ự ẽ ượ ử ụ ở ạ ậ ế ự Nh v y 2 t ch c ch u trách nhi m chính trong vi c xây d ng tiêu chu n choư ậ ổ ứ ị ệ ệ ự ẩ h th ng thông tin di đ ng 3G là 3GPP và 3GPP2. Hai t ch c này có nhi m v hìnhệ ố ộ ổ ứ ệ ụ thành và phát tri n các k thu t các lĩnh v c riêng nh m tho mãn các tiêu chu nể ỹ ậ ở ự ằ ả ẩ k thu t c a h th ng thông tin di đ ng 3G th ng nh t. Ph n ti p theo s đ c p t iỹ ậ ủ ệ ố ộ ố ấ ầ ế ẽ ề ậ ớ 2 t ch c này.ổ ứ 1.2.2 3GPP Năm 1998, các c quan phát tri n tiêu chu n SDO khu v c đã đ ng ý thành l pơ ể ẩ ự ồ ậ m t t ch c ch u trách nhi m tiêu chu n hoá UMTS, đ c đ t tên là 3GPP ( ộ ổ ứ ị ệ ẩ ượ ặ 3rd Generation Partnership Project). Các thành viên sáng l p nên 3GPP bao g m :ậ ồ 7 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ • ETSI- European Telecommunication Standard Institute- c a Châu Âuủ • ARIB- Association of Radio Industry Board- c a Nh t B nủ ậ ả • TTA- Telecommunication Technology Association- c a Hàn Qu củ ố • T1 c a B c Mủ ắ ỹ • TTC- Telecommunication Technology Committee- c a Nh t B nủ ậ ả • CWTS- China Wireless Telecommunication Standard group - c a Trung Qu c.ủ ố Ngoài ra còn có các đ i tác v t v n th tr ng là:ố ề ư ấ ị ườ • 3G.IP c a Mủ ỹ • GSA c a Anhủ • GSM Association c a Irelandủ • IPv6 Forum c a Anhủ • UMTS Forum c a Mủ ỹ • 3G American c a Mủ ỹ 3GPP còn có m t s quan sát viên là các t ch c phát tri n tiêu chu n khu v c cóộ ố ổ ứ ể ẩ ự đ ti m năng đ tr thành thành viên chính th c trong t ng lai. Các quan sát viênủ ề ể ở ứ ươ hi n t i là:ệ ạ • TIA – Telecommunications Industries Association -c a Mủ ỹ • TSACC-Telecommunications Standards AdvisoryCouncil of Canada- c a Canadaủ • ACIF- Australian Communication Industry Forum - c a Úcủ Các thành viên c a 3GPP đã th ng nh t r ng, công ngh truy nh p vô tuy n làủ ố ấ ằ ệ ậ ế hoàn toàn m i và d a trên WCDMA, các thành ph n c a m ng s đ c phát tri nớ ự ầ ủ ạ ẽ ượ ề trên n n t ng c a các m ng thông tin di đ ng th h 2 đã có v i nguyên t c t nề ả ủ ạ ộ ế ệ ớ ắ ậ d ng cao nh t có th . Vì m ng lõi d a trên mô hình GSM đã ch ng t đ c hi uụ ấ ể ạ ự ứ ỏ ượ ệ qu trong s d ng th c t , các đ u cu i 3G cũng s mang m t card tháo l p đ cả ử ụ ự ế ầ ố ẽ ộ ắ ượ đ mang thông tin liên quan đ n thuê bao và các ch c năng c th c a nhà cung c pể ế ứ ụ ể ủ ấ d ch v theo cách gi ng nh GSM s d ng SIM.ị ụ ố ư ử ụ 3GPP đ c chia thành các nhóm tiêu chu n k thu t (TSG – ượ ẩ ỹ ậ Technical Specification Group) ch u trách nhi m v t ng lĩnh v c nh t đ nh nh sau:ị ệ ề ừ ự ấ ị ư • TSG-SA: v d ch v và ki n trúcề ị ụ ế • TSG-CN: v tiêu chu n hoá m ng lõiề ẩ ạ • TSG-T: v thi t b đ u cu iề ế ị ầ ố • TSG-GERAN: v m ng truy nh p cho GSM và 2,5Gề ạ ậ • TSG-RAN: v m ng truy nh p cho 3Gề ạ ậ 8 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ Các nhóm k thu t trên đ c qu n lý b i m t nhóm ph i h p ho t đ ng d ánỹ ậ ượ ả ở ộ ố ợ ạ ộ ự PCG (Project Co-ordination Group). C u trúc ch c năng đ c trình bày trong hình 1-ấ ứ ượ 2 CÊU TRóC B£N TRO NG  3g pp Nhãm  phèi hîp dù ¸ n TSG M¹ ng truy nhËp v« tuyÕn TSG M¹ng lâi TSG C¸c thiÕt bÞ ®Çu cuèi TSG C¸c khÝa c¹ nh hÖ thèng vµ dÞch vô TSG M¹ng truy nhËp v« tuyÕn GSM/EDGE C¸c ®Æc tÝnh  k ü th uËt Hình 1- C u trúc ch c năng c a PCG và TSG trong 3GPPấ ứ ủ B ng 1- ả Các tham s c b n c a UTRA FDD và TDD, ARIB WCDMA FDD và TDDố ơ ả ủ ETSI   UTRA ARIB WCDMA  [  Nhat ban ] FDD TDD FDD TDD Ph¬ng ph¸p  ®a truy nhËp WCDMA TD­CDMA WCDMA TD­CDMA Tèc ®é chip  Mcps 3,84  3,84  3,84 (1,024/7,68/ 15,36) 3,84  (1,024/7,68/ 15,36)  Kho¶ng c¸ch  sãng mang 5MHz 5MHz 5(1,25/10/20 )MHz 5  (1,25/10/20)  MHz §é dµi khung 10ms 10ms 10ms 10ms Sè lÇn ®iÒu  khiÓn c«ng  suÊt trong  mét khe thêi  gian 15 15 15 15 Kho¶ng thêi  gian mét khe  thêi gian Kh«ng tån  t¹i 625µs Kh«ng tån  t¹i 625µs §iÒu chÕ sè  liÖu (DL/UL) QPSK QPSK QPSK/BPSK QPSK/BPSK §iÒu chÕ  tr¶i phæ  (DL/UL*) QPSK QPSK QPSK/QPSK QPSK/QPSK 9 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ HÖ sè tr¶i  phæ 4­512 1,2,4,8, 16 2­512 2­512 D¹ng xung hµm cos  n©ng  r= 0,22 hµm cos  n©ng r=  0,22 hµm cos n©ng  r= 0,22 hµm cos n©ng  r= 0,22 *DL/UL ­ ®êng xuèng/®êng lªn Các tiêu chu n dành cho 3G mà 3GPP xây d ng đ c phát tri n d a trên giaoẩ ự ượ ể ự di n vô tuy n GSM-MAP và UTRA WCDMA. Khái ni m UTRA bao g m c cácệ ế ệ ồ ả ch đ ho t đ ng FDD và TDD đ h tr m t cách hi u qu các nhu c u d ch vế ộ ạ ộ ể ỗ ợ ộ ệ ả ầ ị ụ UMTS khác nhau v các d ch v đ i x ng và không đ i x ng. Trong quá trình đánhề ị ụ ố ứ ố ứ giá UTRA trong ETSI SMG2, vi c kh o sát đ c t p trung vào ch đ FDD. Kháiệ ả ượ ậ ế ộ ni m TD-CDMA đ c ch p thu n dùng cho ch đ TDD ch a đ ng hài hoà cácệ ượ ấ ậ ế ộ ứ ự tham s gi a FDD và TDD. Các tham s c a UTRA đ c trình bày trong b ng 1-1.ố ữ ố ủ ượ ả Đ xu t WCDMA c a ARIB bao g m c 2 ch đ ho t đ ng, FDD và TDD.ề ấ ủ ồ ả ế ộ ạ ộ Ch đ FDD c a đ xu t này khá gi ng v i ch đ FDD c a ETSI UTRA. Tuyế ộ ủ ề ấ ố ớ ế ộ ủ nhiên, ch đ TDD đ c thi t k g n gi ng v i ch đ FDD, nh ng ch p nh nế ộ ượ ế ế ầ ố ớ ế ộ ư ấ ậ m t s đ c tr ng riêng bi t nh công ngh đi u khi n công su t vòng m và phânộ ố ặ ư ệ ư ệ ề ể ấ ở t p phát. Sau quy t đ nh vào tháng 1 năm 1998 c a ETSI SMG, h th ng truy nh pậ ế ị ủ ệ ố ậ đ c đ i tên là TD-CDMA thay cho tên WCDMA tr c đây, b i vì m t s nét đ cượ ổ ướ ở ộ ố ặ tr ng c a TDMA đã đ c k t h p vào đ t n d ng nh ng u đi m v công nghư ủ ượ ế ợ ể ậ ụ ữ ư ể ề ệ c a TD-CDMA. ủ 1.2.3 3GPP2 3GPP2 đ c thành l p vào cu i năm 1998, v i 5 thành viên chính th c là tượ ậ ố ớ ứ ổ ch c phát tri n sau tiêu chu n sau:ứ ể ẩ • ARIB- Association of Radio Industry Board- c a Nh t B nủ ậ ả • CWTS- China Wireless Telecommunication Standard - c a Trung Qu củ ố • TIA- Telecommunication Industry Association – C a B c Mủ ắ ỹ • TTA- Telecommunication Technology Association- C a Hàn Qu củ ố • TTC- Telecommunication Technology Council- c a Nh t B nủ ậ ả Ngoài ra t ch c này còn có m t s các đ i tác t v n th tr ng nh :ổ ứ ộ ố ố ư ấ ị ườ ư • CDG- The CDMA Development Group • MWIF- Mobile Wireless Internet Forum • IPv6 Forum Có th nh n th y r ng thành ph n tham gia 2 c quan chu n hoá 3GPP vàể ậ ấ ằ ầ ơ ẩ 3GPP2 v c b n là gi ng nhau, ch khác đi m 3GPP có s tham gia c a ETSI. Vìề ơ ả ố ỉ ở ể ự ủ 10 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ v y d dàng suy ra v c b n, c u trúc t ch c, nguyên lý ho t đ ng c a 2 c quanậ ễ ề ơ ả ấ ổ ứ ạ ộ ủ ơ này g n gi ng nhau. S khác nhau ch y u c a 2 c quan này n m con đ ng đầ ố ự ủ ế ủ ơ ằ ở ườ ể phát tri n lên h th ng 3G.ể ệ ố V c u trúc ch c năng, tr c h t 3GPP2 có m t ban ch đ o d án- PSCề ấ ứ ướ ế ộ ỉ ạ ự (Project Steering Commitee). PSC s qu n lý toàn b công tác tiêu chu n hoá theo cácẽ ả ộ ẩ nhóm k thu t –TSG. 3GPP2 hi n nay có 4 nhóm TSG, bao g m:ỹ ậ ệ ồ • TSG-A: nghiên c u v các h th ng giao di n m ng truy nh pứ ề ệ ố ệ ạ ậ • TSG-C: v CDMA2000 ề • TSG-S: v các khía c nh d ch v và h th ng ề ạ ị ụ ệ ố • TSG-X: v ho t đ ng liên k t các h th ng.ề ạ ộ ế ệ ố Ta có th th y công vi c chính c a công vi c chính c a 3GPP2 chính là xây d ngể ấ ệ ủ ệ ủ ự tiêu chu n hoá CDMA2000. CDMA2000 cung c p m t con đ ng phát tri n lên 3Gẩ ấ ộ ườ ể b ng cách s d ng các tiêu chu n TIA/EIA-95B hi n có, bao g m:ằ ử ụ ẩ ệ ồ • TIA/EIA-95B: các tiêu chu n tr m di đ ng và giao di n vô tuy n.ẩ ạ ộ ệ ế • IS-707: tiêu chu n cho các d ch v s li u(d ng gói, không đ ng b và fax)ẩ ị ụ ố ệ ạ ồ ộ • IS-127: tiêu chu n cho b mã hoá tho i t c đ 8,5Kbps EVRCẩ ộ ạ ố ộ • IS-733: tiêu chu n cho b mã hoá tho i t c đ 13kbpsẩ ộ ạ ố ộ • IS-637: tiêu chu n cho d ch v nh n tin ng n (ẩ ị ụ ắ ắ SMS) • IS-638: qu n lý các tham s và vi c kích ho t qua không gian (h tr vi c c uả ố ệ ạ ỗ ợ ệ ấ hình và kích ho t d ch v c a các tr m di đ ng qua giao di n vô tuy n).ạ ị ụ ủ ạ ộ ệ ế • IS-97 và IS-98: các tiêu chu n dành cho các ho t đ ng m c t i thi u ẩ ạ ộ ở ứ ố ể • C u trúc kênh TIA/EIA-95 c b n.ấ ơ ả • Các tiêu chu n m r ng cho các c u trúc kênh TIA/EIA-95B c b n b tr , l pẩ ở ộ ấ ơ ả ổ ợ ớ ghép kênh và báo hi u đ h tr các kênh phát qu ng bá (Kênh hoa tiêu , kênh tìmệ ể ỗ ợ ả g i, kênh đ ng b )ọ ồ ộ • IS-634A: không ch u s thay đ i quan tr ng nào khi dùng cho CDMA2000; c uị ự ổ ọ ấ trúc phân l p c a CDMA2000 d n d n tích h p v i c u trúc thành ph n c a IS-ớ ủ ầ ầ ợ ớ ấ ầ ủ 634A. • TIA/EIA-41D: không c n thay đ i nhi u khi s d ng cho CDMA2000; c u trúcầ ổ ề ử ụ ấ phân t ng c a CDMA2000 t o ra kh năng d tích h p v i các d ch v giá tr giaầ ủ ạ ả ễ ợ ớ ị ụ ị tăng. Các tiêu chu n c a 3GPP2 đ c phát tri n theo các pha sau đây: ẩ ủ ượ ể • Pha 0: toàn b các tiêu chu n đã đ c các SDO hoàn thi nộ ẩ ượ ệ 11 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ • Pha 1: ch y u là các ch tiêu k thu t cho Release 1 đ k th a toàn b ph n 2Gủ ế ỉ ỹ ậ ể ế ừ ộ ầ IS-95A và IS-95B. Hoàn thi n vào năm 2000.ệ • Pha 2: b t đ u t gi a năm 2001 nh m h tr kh năng IP Multimedia, phiên b nắ ầ ừ ữ ằ ỗ ợ ả ả đ u tiên hoàn thi n trong năm 2002, các phiên b n sau trong năm 2003.ầ ệ ả • Pha 3: thêm các ch c năng theo h ng m ng lõi IP. Hi n nay giai đo n này đ cứ ướ ạ ệ ạ ượ kh i đ ng.ở ộ • Ngoài ra, hi n nay CDMA2000 1xEV c a 3GPP2 đã đ c ITU chính th c ch pệ ủ ượ ứ ấ thu n 3G.ậ 1.2.4 M i quan h gi a 3GPP và 3GPP2 và ITUố ệ ữ 3GPP và 3GPP2 h p tác l n đ u nh m gi i quy t v n đ k t n i liên m ng,ợ ầ ầ ằ ả ế ấ ề ế ố ạ chuy n vùng toàn c u, t p trung vào 3 khía c nh chính:ể ầ ậ ạ • Truy nh p vô tuy nậ ế • Thi t b đ u cu iế ị ầ ố • M ng lõi ạ Ho t đ ng h p tác này ch y u thông qua OGH và các nhóm ạ ộ ợ ủ ế ad hoc có sự tham gia c a c 2 bên 3GPP và 3GPP2. Hi n nay, IETF là m t trong các nhân t m iủ ả ệ ộ ố ớ đ cùng v i 3GPP và gi i quy t h ng m ng lõi chung toàn IP. M i đây, sau khiể ớ ả ế ướ ạ ớ nghiên c u HSDPA (3GPP) và 1xEV-DO (3GPP2), c hai t ch c này đang ti p t cứ ả ổ ứ ế ụ n l c theo h ng m ng lõi IP chung qua các cu c h p năm 2002.ỗ ự ướ ạ ộ ọ ITU ch u trách nhi m ph i h p s ho t đ ng c a các t ch c tiêu chu n hoá, cị ệ ố ợ ự ạ ộ ủ ổ ứ ẩ ụ th là 2 đ n v ch u trách nhi m tr c ti p:ể ơ ị ị ệ ự ế • ITU-T SSG- Special Study Group • ITU-R WP8F- Working Party 8F. Trong đó, ITU-T SSG có 3 nhóm làm vi c v i 7 v n đ , gi i quy t 90% công tácệ ớ ấ ề ả ế chu n hoá v m ng (Network Aspects), t p trung vào các m ng: ẩ ề ạ ậ ả • Giao di n NNIệ • Qu n lý di đ ngả ộ • Yêu c u giao th cầ ứ • Phát tri n giao th cể ứ Ng c l i, ITU-R WP8F có trách nhi m gi i quy t 90% công tác chu n hoá vượ ạ ệ ả ế ẩ ề giao di n vô tuy n t p trung vào các nhi m v :ệ ế ậ ệ ụ • Các ch tiêu toàn di n c a m t h th ng IMT-2000 ỉ ệ ủ ộ ệ ố 12 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ • Ti p t c chu n hoá toàn c u b ng cách k t h p v i các c quan tiêu chu n SDOế ụ ẩ ầ ằ ế ợ ớ ơ ẩ và các Project (3GPP và 3GPP2) • Xác đ nh m c tiêu sau IMT-2000:3,5G và 4Gị ụ • Tâp trung vào ph n m ng m t đ t (tăng t c đ d li u, m ng theo h ng IP)ầ ạ ặ ấ ố ộ ữ ệ ạ ướ • Ph i h p v i ITU-R WP8P v v tinh, v i ITU-T và ITU-D v các v n đ liênố ợ ớ ề ệ ớ ề ấ ề quan. Vai trò c a t ng thành ph n trong m i quan h gi a các t ch c này có th rútủ ừ ầ ố ệ ữ ổ ứ ể g n nh sau:ọ ư • 3GPP và 3GPP2: đ m b o phát tri n công ngh và các ch tiêu giao di n vô tuy nả ả ể ệ ỉ ệ ế cho toàn c u;ầ • Các t ch c tiêu chu n khu v c –SDO: làm thích ng các tiêu chu n chung choổ ứ ẩ ự ứ ẩ t ng khu v c. K t qu là s xu t hi n c a các tiêu chu n IMT-2000 trên c s chừ ự ế ả ự ấ ệ ủ ẩ ơ ở ỉ tiêu k thu t c a 3GPP và 3GPP2.ỹ ậ ủ • ITU-T và ITU-R: đ m b o kh năng t ng thích và roaming toàn c u v i các chả ả ả ươ ầ ớ ỉ tiêu. C th rõ vi c phân công và trách nhi m qua ITU-R.M 1457 và ITU-T Q.REF.ụ ể ệ ệ Hi n nay, c 3GPP, 3GPP2, ITU và IETF ti p t c ph i h p ch t ch đ gi i quy tệ ả ế ụ ố ợ ặ ẽ ể ả ế m ng lõi chung IP theo các công ngh 3,5G và 4G.ạ ệ 1.3 Tình hình chu n hoá 2,5G và 3Gẩ 1.3.1 M đ uở ầ Hi n nay, các b tiêu chu n công ngh 2,5G v c b n đã đ c hoàn thi n, cệ ộ ẩ ệ ề ơ ả ượ ệ ụ th nh sau:ể ư • 3GPP đã hoàn thi n ch tiêu k thu t GPRS, t đó các t ch c chu n hoá khu v cệ ỉ ỹ ậ ừ ổ ứ ẩ ự đã có b tiêu chu n k thu t GPRS. M t s các n c thu c nhóm công ngh nàyộ ẩ ỹ ậ ộ ố ướ ộ ệ nh Châu Âu, H ng Kông, Nh t B n đã biên so n ho c ch p nh n nguyên v nư ồ ậ ả ạ ặ ấ ậ ẹ chu n cho phù h p v i đi u ki n công ngh c a mình.ẩ ợ ớ ề ệ ệ ủ • 3GPP2 đã hoàn thi n các ch tiêu k thu t CDMA2000 1xEV-DO. Các t ch cệ ỉ ỹ ậ ổ ứ chu n hóa khu v c c a các n c có công ngh IS-95A ho c IS-95B h u h t đã cóẩ ự ủ ướ ệ ặ ầ ế tiêu chu n áp d ng nguyên v n công ngh 2,5G.ẩ ụ ẹ ệ V i công ngh 3G, tình hình chu n hoá ph c t p h n v i 3 m ng chính sau:ớ ệ ẩ ứ ạ ơ ớ ả • Công ngh truy nh p vô tuy nệ ậ ế • M ng lõi ạ • Giao di n v i các h th ng khác.ệ ớ ệ ố 1.3.2 Chu n hoá công ngh truy nh p vô tuy nẩ ệ ậ ế 13 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ Trên th gi i hi n đang t n t i nhi u công ngh thông tin di đ ng 2G khác nhauế ớ ệ ồ ạ ề ệ ộ v i s v n đ u t t ng đ i l n. Vi c xây d ng m t h th ng thông tin di đ ng tiênớ ố ố ầ ư ươ ố ớ ệ ự ộ ệ ố ộ ti n h n luôn đòi h i ph i chú ý t i v n đ l i nhu n kinh t , có nghĩa là các hế ơ ỏ ả ớ ấ ề ợ ậ ế ệ th ng thông tin di đ ng m i ph i t ng thích ng c v i các h th ng 2G hi n có,ố ộ ớ ả ươ ượ ớ ệ ố ệ đ t n d ng s đ u t v c s h t ng c a các h th ng cũ. Nh v y, m c tiêuể ậ ụ ự ầ ư ề ơ ở ạ ầ ủ ệ ố ư ậ ụ phát tri n đ n m t tiêu chu n duy nh t cho IMT-2000 là không th đ t đ c. Trênể ế ộ ẩ ấ ể ạ ượ th c t , ITU đã ch p nh n s t n t i song song c a 5 h công ngh khác nhau:ự ế ấ ậ ư ồ ạ ủ ọ ệ • IMT-MC (IMT-Multi Carrier): CDMA2000 • IMT-DS (IMT- Direct Sequence): WCDMA –FDD • IMT-TC: WCDMA-TDD • IMT-SC: TDMA m t sóng mang, còn g i là UWC-136 và EDGEộ ọ • IMT-FT: DECT Các h công ngh này có n n t ng công ngh khác nhau và đ c các c quan tọ ệ ề ả ệ ượ ơ ổ ch c tiêu chu n hoá khác nhau th c hi n các vi c xây d ng chu n đ c trình bàyứ ẩ ự ệ ệ ự ẩ ượ trong hình 1-3 UTRA FDD DIRECT SEQUENCE UTRA TDD caùc toác ñoä chip cao vaø thaáp 3GPP UWCC 3GPP2 ETSI TIME CODE SINGLE CARRIER MULTI- CARRIER FREQUENCY TIME UWC 136 DECTcdma 2000 Hình 1- Các h công ngh đ c ITU-R ch p nh nọ ệ ượ ấ ậ Trong năm 2002, ITU-R đã ch p thu n 7 lo i công ngh c th , mà th c ch tấ ậ ạ ệ ụ ể ự ấ thu c 5 h công ngh trên:ộ ọ ệ • CDMA đa sóng mang (cdma2000) • CDMA1x-EV • CDMA TDD (UTRA) • CDMA TDD (TD-SCDMA) • W-CDMA (UTRA - FDD) • UWC-136 (FDD) • FDMA/TDMA: DECT. Các công ngh trên bao g m:ệ ồ - Hai tiêu chu n TDMA: SC-TDMA (UWC-136) và MC-TDMA (DECT)ẩ 14 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ - Ba tiêu chu n CDMA : MC-CDMA (cdma2000 ), DS-CDMA (WCDMA) vàẩ CDMA-TDD (bao g m TD-SCDMA và UTRA-TDD).ồ Ta xét các tiêu chu n TDD v i các đ c đi m sau:ẩ ớ ặ ể - TDD có th s d ng các ngu n tài nguyên t n s khác nhau và không c n c p t nể ử ụ ồ ầ ố ầ ặ ầ s .ố - TDD phù h p v i truy n d n b t đ i x ng v t c đ gi a đ ng lên và đ ngợ ớ ề ẫ ấ ố ứ ề ố ộ ữ ườ ườ xu ng, đ c bi t v i các d ch v d li u d ng IPố ặ ệ ớ ị ụ ữ ệ ạ - TDD ho t đ ng cùng t n s cho đ ng lên và đ ng xu ng, phù h p cho vi cạ ộ ở ầ ố ườ ườ ố ợ ệ s d ng các k thu t m i nh anten thông minhử ụ ỹ ậ ớ ư - Chi phí thi t b h th ng TDD th p h n, có th th p h n t 20 đ n 50% so v i cácế ị ệ ố ấ ơ ể ấ ơ ừ ế ớ h th ng FDD.ệ ố Tuy nhiên, h n ch chính c a h th ng TDD là t c đ di chuy n và di n tích phạ ế ủ ệ ố ố ộ ể ệ ủ sóng. Các h th ng TDD ch thích h p v i vi c tri n khai cho các d ch v đa ph ngệ ố ỉ ợ ớ ệ ể ị ụ ươ ti n trong các khu v c m t đ cao và có yêu c u cao v dung l ng tho i, d li u vàệ ự ậ ộ ầ ề ượ ạ ữ ệ các d ch v đa ph ng ti n trong các khu v c t p trung thuê bao l n. TD-SCDMA làị ụ ươ ệ ự ậ ớ công ngh do Trung Qu c đ xu t, còn UTRA-TDD đ c xem là ph n b sung choệ ố ề ấ ượ ầ ổ UTRA-FDD t i nh ng vùng có dung l ng r t cao. H n n a các công ngh này ch aạ ữ ượ ấ ơ ữ ệ ư có s n ph m th ng m i. Trên th c t ch có 2 tiêu chu n quan tr ng nh t đã có s nả ẩ ươ ạ ự ế ỉ ẩ ọ ấ ả ph m th ng m i và có kh năng đ c tri n khai r ng rãi trên toàn th gi i làẩ ươ ạ ả ượ ể ộ ế ớ WCDMA (FDD) và cdma2000. WCDMA đ c phát tri n trên c s t ng thích v iượ ể ơ ở ươ ớ giao th c c a m ng lõi GSM (GSM MAP), m t h th ng chi m t i 65% th tr ngứ ủ ạ ộ ệ ố ế ớ ị ườ th gi i. Còn cdma2000 nh m t ng thích v i m ng lõi IS-41, hi n chi m 15% thế ớ ằ ươ ớ ạ ệ ế ị tr ng. Quá trình phát tri n lên 3G cũng s t p trung vào 2 h ng chính này, có thườ ể ẽ ậ ướ ể đ c tóm t t trong hình 1-4.ượ ắ 15 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ NM T (900) TACS GSM  (900) AM PS cdma2000 Mx WCDMA SM R GSM  (1800) GSM  (1900) IS­136 TDM A (800) IS­95 CDM A (800) IS­136 (1900) IS­95 (J­STD­008) (1900) GPRS iDEN (800) GPRS EDGE cdm a2000 1x 1G 2G 2.5G  3G Hình 1- Quá trình phát tri n lên 3G c a 2 nhánh công ngh chínhể ủ ệ 1.3.3 Phân tích hai nhánh công ngh chính ti n lên 3Gệ ế 1.3.3.1 H ng phát tri n lên 3G s d ng công ngh WCDMA ướ ể ử ụ ệ WCDMA là m t tiêu chu n thông tin di đ ng 3G c a IMT-2000 đ c phátộ ẩ ộ ủ ượ tri n ch y u Châu Âu v i m c đích cho phép các m ng cung c p kh năngể ủ ế ở ớ ụ ạ ấ ả chuy n vùng toàn c u và đ h tr nhi u d ch v tho i, d ch v đa ph ng ti n. Cácể ầ ể ỗ ợ ề ị ụ ạ ị ụ ươ ệ m ng WCDMA đ c xây d ng d a trên c s m ng GSM, t n d ng c s h t ngạ ượ ự ự ơ ở ạ ậ ụ ơ ở ạ ầ s n có c a các nhà khai thác m ng GSM. Quá trình phát tri n t GSM lên CDMA quaẵ ủ ạ ể ừ các giai đo n trung gian, có th đ c tóm t t trong s đ sau đây:ạ ể ượ ắ ơ ồ GSM GPRS EDGE WCDMA 1999 2000 2002 Hình 1- Quá trình phát tri n lên 3G theo nhánh s d ng công ngh WCDMAể ử ụ ệ 1.3.3.1.1 GPRS GPRS là m t h th ng vô tuy n thu c giai đo n trung gian, nh ng v n là hộ ệ ố ế ộ ạ ư ẫ ệ th ng 3G n u xét v m ng lõi. GPRS cung c p các k t n i s li u chuy n m ch góiố ế ề ạ ấ ế ố ố ệ ể ạ v i t c đ truy n lên t i 171,2Kbps (t c đ s li u đ nh) và h tr giao th c Internetớ ố ộ ề ớ ố ộ ố ệ ỉ ỗ ợ ứ TCP/IP và X25, nh v y tăng c ng đáng k các d ch v s li u c a GSM.ờ ậ ườ ể ị ụ ố ệ ủ 16 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ Công vi c tích h p GPRS vào m ng GSM đang t n t i là m t quá trình đ nệ ợ ạ ồ ạ ộ ơ gi n. M t ph n các khe trên giao di n vô tuy n dành cho GPRS, cho phép ghép kênhả ộ ầ ệ ế s li u gói đ c l p l ch trình tr c đ i v i m t s tr m di đ ng. Phân h tr m g cố ệ ượ ậ ị ướ ố ớ ộ ố ạ ộ ệ ạ ố ch c n nâng c p m t ph n nh liên quan đ n kh i đi u khi n gói (PCU- ỉ ầ ấ ộ ầ ỏ ế ố ề ể Packet Control Unit) đ cung c p kh năng đ nh tuy n gói gi a các đ u cu i di đ ng các nútể ấ ả ị ế ữ ầ ố ộ c ng (ổ gateway). M t nâng c p nh v ph n m m cũng c n thi t đ h tr các hộ ấ ỏ ề ầ ề ầ ế ể ỗ ợ ệ th ng mã hoá kênh khác nhau.ố M ng lõi GSM đ c t o thành t các k t n i chuy n m ch kênh đ c mạ ượ ạ ừ ế ố ể ạ ượ ở r ng b ng cách thêm vào các nút chuy n m ch s li u và gateway m i, đ c g i làộ ằ ể ạ ố ệ ớ ượ ọ GGSN (Gateway GPRS Support Node) và SGSN (Serving GPRS Support Node). GPRS là m t gi i pháp đã đ c chu n hoá hoàn toàn v i các giao di n m r ng và có thộ ả ượ ẩ ớ ệ ở ộ ể chuy n th ng lên 3G v c u trúc m ng lõi.ể ẳ ề ấ ạ 1.3.3.1.2 EDGE EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) là m t k thu t truy n d nộ ỹ ậ ề ẫ 3G đã đ c ch p nh n và có th tri n khai trong ph t n hi n có c a các nhà khaiượ ấ ậ ể ể ổ ầ ệ ủ thác TDMA và GSM. EDGE tái s d ng băng t n sóng mang và c u trúc khe th iử ụ ầ ấ ờ gian c a GSM, và đ c thi t k nh m tăng t c đ s li u c a ng i s d ng trongủ ượ ế ế ằ ố ộ ố ệ ủ ườ ử ụ m ng GPRS ho c HSCSD b ng cách s d ng các h th ng cao c p và công nghạ ặ ằ ử ụ ệ ố ấ ệ tiên ti n khác. Vì v y, c s h t ng và thi t b đ u cu i hoàn toàn phù h p v iế ậ ơ ở ạ ầ ế ị ầ ố ợ ớ EDGE hoàn toàn t ng thích v i GSM và GRPS.ươ ớ 1.3.3.1.3 WCDMA hay UMTS/FDD WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là m t công ngh truyộ ệ nh p vô tuy n đ c phát tri n m nh Châu Âu. H th ng này ho t đ ng ch đậ ế ượ ể ạ ở ệ ố ạ ộ ở ế ộ FDD và d a trên k thu t tr i ph chu i tr c ti p (DSSS- Direct Sequence Spectrum)ự ỹ ậ ả ổ ỗ ự ế s d ng t c đ chip 3,84Mcps bên trong băng t n 5MHz. Băng t n r ng h n và t cử ụ ố ộ ầ ầ ộ ơ ố đ tr i ph cao làm tăng đ l i x lý và m t gi i pháp thu đa đ ng t t h n, đó làộ ả ổ ộ ợ ử ộ ả ườ ố ơ đ c đi m quy t đ nh đ chu n b cho IMT-2000.ặ ể ế ị ể ẩ ị WCDMA h tr tr n v n c d ch v chuy n m ch kênh và chuy n m ch góiỗ ợ ọ ẹ ả ị ụ ể ạ ể ạ t c đ cao và đ m b o s ho t đ ng đ ng th i các d ch v h n h p v i ch đ góiố ộ ả ả ự ạ ộ ồ ờ ị ụ ỗ ợ ớ ế ộ ho t đ ng m c hi u qu cao nh t. H n n a WCDMA có th h tr các t c đ sạ ộ ở ứ ệ ả ấ ơ ữ ể ỗ ợ ố ộ ố li u khác nhau, d a trên th t c đi u ch nh t c đ .ệ ự ủ ụ ề ỉ ố ộ Chu n WCDMA hi n th i s d ng ph ng pháp đi u ch QPSK, m tẩ ệ ờ ử ụ ươ ề ế ộ ph ng pháp đi u ch t t h n 8-PSK, cung c p t c đ s li u đ nh là 2Mbps v iươ ề ế ố ơ ấ ố ộ ố ệ ỉ ớ ch t l ng truy n t t trong vùng ph r ng.ấ ượ ề ố ủ ộ 17 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ WCDMA là công ngh truy n d n vô tuy n m i v i m ng truy nh p vôệ ề ẫ ế ớ ớ ạ ậ tuy n m i, đ c g i là UTRAN, bao g m các ph n t m ng m i nh RNC (ế ớ ượ ọ ồ ầ ử ạ ớ ư Radio Network Controller) và NodeB (tên g i tr m g c m i trong UMTS)ọ ạ ố ớ Tuy nhiên m ng lõi GPRS/EDGE có th đ c s d ng l i và các thi t b đ uạ ể ượ ử ụ ạ ế ị ầ cu i ho t đ ng nhi u ch đ có kh năng h tr GSM/GPRS/EDGE và cố ạ ộ ở ề ế ộ ả ỗ ợ ả WCDMA. 1.3.3.2 H ng phát tri n lên 3G s d ng công ngh cdma2000.ướ ể ử ụ ệ H th ng cdma2000 g m m t s nhánh ho c giai đo n phát tri n khác nhau đệ ố ồ ộ ố ặ ạ ể ể h tr các d ch v ph đ c tăng c ng. Nói chung cdma2000 là m t cách ti p c nỗ ợ ị ụ ụ ượ ườ ộ ế ậ đa sóng mang cho các sóng có đ r ng n l n 1,25MHz ho t đ ng ch đ FDD.ộ ộ ầ ạ ộ ở ế ộ Nh ng công vi c chu n hoá t p trung vào gi i pháp m t sóng mang đ n 1,25MHzư ệ ẩ ậ ả ộ ơ (1x) v i t c đ chip g n gi ng IS-95. cdma2000 đ c phát tri n t các m ng IS-95ớ ố ộ ầ ố ượ ể ừ ạ c a h th ng thông tin di đ ng 2G, có th mô t quá trình phát tri n trong hình vủ ệ ố ộ ể ả ể ẽ sau: IS-95A IS-95B Cdma2000 1x Cdma2000 Mx 1999 2000 2002 Hình 1- Quá trình phát tri n lên 3G theo nhánh cdma2000.ể 1.3.3.2.1 IS-95B. IS-95B, hay cdmaOne đ c coi là công ngh thông tin di đ ng 2,5G thu cượ ệ ộ ộ nhánh phát tri n cdma2000, là m t tiêu chu n khá linh ho t cho phép cung c p d chể ộ ẩ ạ ấ ị v s li u t c đ lên đ n 115Kbpsụ ố ệ ố ộ ế 1.3.3.2.2 cdma2000 1xRTT Giai đo n đ u c a cdma2000 đ c g i là 1xRTT hay ch là 1xEV-DO, đ cạ ầ ủ ượ ọ ỉ ượ thi t k nh m c i thi n dung l ng tho i cua IS-95B và đ h tr kh năng truy nế ế ằ ả ệ ượ ạ ể ỗ ợ ả ề s li u t c đ đ nh lên t i 307,2Kbps. Tuy nhiên, các thi t b đ u cu i th ng m iố ệ ở ố ộ ỉ ớ ế ị ầ ố ươ ạ c a 1x m i ch cho phép t c đ s li u đ nh lên t i 153,6kbps. Nh ng c i thi n soủ ớ ỉ ố ộ ố ệ ỉ ớ ữ ả ệ v i IS-95 đ t đ c nh đ a vào m t s công ngh tiên ti n nh đi u ch QPSK vàớ ạ ượ ờ ư ộ ố ệ ế ư ề ế mã hoá Turbo cho các d ch v s li u cùng v i kh năng đi u khi n công su t nhanhị ụ ố ệ ớ ả ề ể ấ đ ng xu ng và phân t p phát.ở ườ ố ậ 1.3.3.2.3 cdma2000 1xEV-DO 1xEV-DO, đ c hình thành t công ngh HDR (High Data Rate) c aượ ừ ệ ủ Qualcomm, đ c ch p nh n v i tên này nh là m t tiêu chu n thông tin di đ ng 3Gượ ấ ậ ớ ư ộ ẩ ộ 18 Ch ng 1- Xu h ng phát tri n c a h th ng thông tin di đ ng toàn c uươ ướ ể ủ ệ ố ộ ầ vào tháng 8 năm 2001 và báo hi u cho s phát tri n c a gi i pháp đ n sóng mang đ iệ ự ể ủ ả ơ ố v i truy n s li u gói riêng bi t.ớ ề ố ệ ệ Nguyên lý c b n c a h th ng này là chia các d ch v tho i và d ch v sơ ả ủ ệ ố ị ụ ạ ị ụ ố li u t c đ cao vào các sóng mang khác nhau. 1xEV-DO có th đ c xem nh m tệ ố ộ ể ượ ư ộ m ng s li u ạ ố ệ “x p ch ng”ế ồ , yêu c u m t sóng mang riêng. Đ ti n hành các cu cầ ộ ể ế ộ g i v a có tho i, v a có s li u trên c u trúc “ọ ừ ạ ừ ố ệ ấ x p ch ngế ồ ” này c n có các thi t bầ ế ị ho t đ ng 2 ch đ 1x và 1xEV-DO.ạ ộ ở ế ộ 1. 3.3.2.4 cdma2000 1xEV-DV Trong công ngh 1xEV-DO có s d th a v tài nguyên do s phân bi t cệ ự ư ừ ề ự ệ ố đ nh tài nguyên dành cho tho i và tài nguyên dành cho s li u. Do đó, CDG, nhómị ạ ố ệ phát tri n CDMA, kh i đ u pha th ba c a cdma2000 đ a các d ch v tho i và sể ở ầ ứ ủ ư ị ụ ạ ố li u quay v ch dùng m t sóng mang 1,25MHz và ti p t c duy trì s t ng thíchệ ề ỉ ộ ế ụ ự ươ ng c v i 1xRTT. T c đ s li u c c đ i c a ng i s d ng lên t i 3,1Mbpsượ ớ ố ộ ố ệ ự ạ ủ ườ ử ụ ớ t ng ng v i kích th c gói d li u 3940 bit trong kho ng th i gian 1,25ms.ươ ứ ớ ướ ữ ệ ả ờ M c dù k thu t truy n d n c b n đ c đ nh hình, v n có nhi u đ xu tặ ỹ ậ ề ẫ ơ ả ượ ị ẫ ề ề ấ công ngh cho các thành ph n ch a đ c quy t đ nh k c tiêu chu n cho đ ngệ ầ ư ượ ế ị ể ả ẩ ườ xu ng c a 1xEV-DV.ố ủ 1.3.3.2.5 cdma2000 3x(MC- CDMA ) cdma2000 3x, hay 3xRTT, đ c p đ n s l a ch n đa sóng mang ban đ uề ậ ế ự ự ọ ầ trong c u hình vô tuy n cdma2000 và đ c g i là MC-CDMA (Multi carrier) thu cấ ế ượ ọ ộ IMT-MC trong IMT-2000. Công ngh này liên quan đ n vi c s d ng 3 sóng mangệ ế ệ ử ụ 1x đ tăng t c đ s li u và đ c thi t k cho d i t n 5MHz (g m 3 kênhể ố ộ ố ệ ượ ế ế ả ầ ồ 1,25Mhz). S l a ch n đa sóng mang này ch áp d ng đ c trong truy n d n đ ngự ự ọ ỉ ụ ượ ề ẫ ườ xu ng. Đ ng lên tr i ph tr c ti p, gi ng nh WCDMA v i t c đ chip h i th pố ườ ả ổ ự ế ố ư ớ ố ộ ơ ấ h n m t chút 3,6864Mcps (3 l n 1,2288Mcps).ơ ộ ầ 1.3.4 T ng k tổ ế Nh v y, trên th gi i hi n đang t n t i các công ngh khác đ xây d ng hư ậ ế ớ ệ ồ ạ ệ ể ự ệ th ng thông tin di đ ng 3G. Các n c khi l a ch n các công ngh 3G có th căn cố ộ ướ ự ọ ệ ể ứ theo ITU-R M.1457 đ xác đ nh các ch tiêu ch y u c a h công ngh truy nh p vôể ị ỉ ủ ế ủ ọ ệ ậ tuy n và xây d ng tiêu chu n trên c s t p h p biên so n ho c áp d ng nguyên v nế ự ẩ ơ ở ậ ợ ạ ặ ụ ẹ theo các tiêu chu n c a SDO sao cho phù h p v i đi u ki n c a mình.ẩ ủ ợ ớ ề ệ ủ 19 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố Ch ng 2.ươ T NG QUAN CÔNG NGH WCDMAỔ Ệ TRONG H TH NG UMTS.Ệ Ố 2.1 Nguyên lý CDMA 2.1.1 Nguyên lý tr i ph CDMA ả ổ Các h th ng s đ c thi t k đ t n d ng dung l ng m t cách t i đa.ệ ố ố ượ ế ế ể ậ ụ ượ ộ ố Theo nguyên lý dung l ng kênh truy n c a Shannon đ c mô t trong (2.1), rõ ràngượ ề ủ ượ ả dung l ng kênh truy n có th đ c tăng lên b ng cách tăng băng t n kênh truy n.ượ ề ể ượ ằ ầ ề C = B. log2(1+S/N) (2.1) Trong đó B là băng thông (Hz), C là dung l ng kênh (bit/s), S là công su t tínượ ấ hi u và N là công su t t p âm.ệ ấ ạ Vì v y, Đ i v i m t t s S/N c th (SNR), dung l ng tăng lên n u băngậ ố ớ ộ ỉ ố ụ ể ượ ế thông s d ng đ truy n tăng. CDMA là công ngh th c hi n tr i tín hi u g c thànhử ụ ể ề ệ ự ệ ả ệ ố tín hi u băng r ng tr c khi truy n đi. CDMA th ng đ c g i là K thu t đa truyệ ộ ướ ề ườ ượ ọ ỹ ậ nh p tr i ph (ậ ả ổ SSMA).T s đ r ng băng t n truy n th c v i đ r ng băng t n c aỷ ố ộ ộ ầ ề ự ớ ộ ộ ầ ủ thông tin c n truy n đ c g i là đ l i x lý (ầ ề ượ ọ ộ ợ ử GP ) ho c là h s tr i ph . ặ ệ ố ả ổ GP = Bt / Bi ho c Gặ P = B/R (2.2) Trong đó Bt :là đ r ng băng t n truy n th c tộ ộ ầ ề ự ế Bi : đ r ng băng t n c a tín hi u mang tinộ ộ ầ ủ ệ B : là đ r ng băng t n RF ộ ộ ầ R : là t c đ thông tinố ộ M i quan h gi a t s S/N và t s Eố ệ ữ ỷ ố ỷ ố b/I0, trong đó Eb là năng l ng trên m tượ ộ bit, và I0 là m t đ ph năng l ng t p âm, th hi n trong công th c sauậ ộ ổ ượ ạ ể ệ ứ : p bb GI E BI RE N S 1 00 ×= × × = (2.3) Vì th , v i m t yêu c u Eế ớ ộ ầ b/I0 xác đ nh, đ l i x lý càng cao, thì t s S/N yêuị ộ ợ ử ỷ ố c u càng th p. Trong h th ng CDMA đ u tiên, IS-95, băng thông truy n d n làầ ấ ệ ố ầ ề ẫ 1.25MHz. Trong h th ng WCDMA, băng thông truy n kho ng 5MHz.ệ ố ề ả 20 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố Trong CDMA, m i ng i s d ng đ c gán m t chu i mã duy nh t (mã tr iỗ ườ ử ụ ượ ộ ỗ ấ ả ph ) đ tr i tín hi u thông tin thành m t tín hi u băng r ng tr c khi truy n đi. Bênổ ể ả ệ ộ ệ ộ ướ ề thu bi t đ c chu i mã c a ng i s d ng đó và gi i mã đ khôi ph c tín hi u g c.ế ượ ỗ ủ ườ ử ụ ả ể ụ ệ ố 2.1.2 K thu t tr i ph và gi i tr i phỹ ậ ả ổ ả ả ổ Tr i ph và gi i tr i ph là ho t đ ng c b n nh t trong các h th ng DS-ả ổ ả ả ổ ạ ộ ơ ả ấ ệ ố CDMA. D li u ng i s d ng ng ý là chu i bit đ c đi u ch BPSK có t c đ làữ ệ ườ ử ụ ụ ỗ ượ ề ế ố ộ R. Ho t đ ng tr i ph chính là nhân m i bit d li u ng i s d ng v i m t chu i ạ ộ ả ổ ỗ ữ ệ ườ ử ụ ớ ộ ỗ n bit mã, đ c g i là các ượ ọ chip. đây, ta l y Ở ấ n=8 thì h s tr i ph là 8, nghĩa là th cệ ố ả ổ ự hi n đi u ch tr i ph BPSK. K t qu t c đ d li u là 8xệ ề ế ả ổ ế ả ố ộ ữ ệ R và có d ng xu t hi nạ ấ ệ ng u nhiên (gi nhi u) nh là mã tr i ph . Vi c tăng t c đ d li u lên 8 l n đápẫ ả ễ ư ả ổ ệ ố ộ ữ ệ ầ ng vi c m r ng (v i h s là 8) ph c a tín hi u d li u ng i s d ng đ cứ ệ ở ộ ớ ệ ố ổ ủ ệ ữ ệ ườ ử ụ ượ tr i ra. Tín hi u băng r ng này s đ c truy n qua các kênh vô tuy n đ n đ u cu iả ệ ộ ẽ ượ ề ế ế ầ ố thu. Hình 2- Quá trình tr i ph và gi i tr i phả ổ ả ả ổ Trong quá trình gi i tr i ph , các chu i chip/d li u ng i s d ng tr i phả ả ổ ỗ ữ ệ ườ ử ụ ả ổ đ c nhân t ng bit v i cùng các chip mã 8 đã đ c s d ng trong quá trình tr i ph .ượ ừ ớ ượ ử ụ ả ổ Nh trên hình v tín hi u ng i s d ng ban đ u đ c khôi ph c hoàn toàn.ư ẽ ệ ườ ử ụ ầ ượ ụ 2.1.3. K thu t đa truy nh p CDMAỹ ậ ậ M t m ng thông tin di đ ng là m t h th ng nhi u ng i s d ng, trong đóộ ạ ộ ộ ệ ố ề ườ ử ụ m t s l ng l n ng i s d ng chia s ngu n tài nguyên v t lý chung đ truy n vàộ ố ượ ớ ườ ử ụ ẻ ồ ậ ể ề nh n thông tin. Dung l ng đa truy nh p là m t trong các y u t c b n c a hậ ượ ậ ộ ế ố ơ ả ủ ệ th ng. K thu t tr i ph tín hi u c n truy n đem l i kh năng th c hi n đa truyố ỹ ậ ả ổ ệ ầ ề ạ ả ự ệ nh p cho các h th ng CDMA. Trong l ch s thông tin di đ ng đã t n t i các côngậ ệ ố ị ử ộ ồ ạ ngh đa truy nh p khác nhauệ ậ : TDMA, FDMA và CDMA. S khác nhau gi a chúngự ữ đ c ch ra trong hình 2-2.ượ ỉ 21 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố Hình 2- Các công ngh đa truy nh pệ ậ Trong h th ng đa truy nh p theo t n s FDMA, các tín hi u cho các ng i sệ ố ậ ầ ố ệ ườ ử d ng khác nhau đ c truy n trong các kênh khác nhau v i các t n s đi u ch khácụ ượ ề ớ ầ ố ề ế nhau. Trong h th ng đa truy nh p phân chia theo th i gian TDMA, các tín hi u c aệ ố ậ ờ ệ ủ ng i s d ng khác nhau đ c truy n đi trong các khe th i gian khác nhau. V i cácườ ử ụ ượ ề ờ ớ công ngh khác nhau, s ng i s d ng l n nh t có th chia s đ ng th i các kênhệ ố ườ ử ụ ớ ấ ể ẻ ồ ờ v t lý là c đ nh. Tuy nhiên trong h th ng CDMA, các tín hi u cho ng i s d ngậ ố ị ệ ố ệ ườ ử ụ khác nhau đ c truy n đi trong cùng m t băng t n t i cùng m t th i đi m. M i tínượ ề ộ ầ ạ ộ ờ ể ỗ hi u ng i s d ng đóng vai trò nh là nhi u đ i v i tín hi u c a ng i s d ngệ ườ ử ụ ư ễ ố ớ ệ ủ ườ ử ụ khác, do đó dung l ng c a h th ng CDMA g n nh là m c nhi u, và không có conượ ủ ệ ố ầ ư ứ ễ s l n nh t c đ nh, nên dung l ng c a h th ng CDMA đ c g i là dung l ngố ớ ấ ố ị ượ ủ ệ ố ượ ọ ượ m m.ề Hình 2-3 ch ra m t ví dỉ ộ ụ làm th nào 3 ng i s d ng có th truy nh p đ ngế ườ ử ụ ể ậ ồ th i trong m t h th ng CDMA.ờ ộ ệ ố Hình 2- Nguyên lý c a đa truy nh p tr i phủ ậ ả ổ T i bên thu, ng i s d ng 2 s gi i tr i ph tín hi u thông tin c a nó tr l iạ ườ ử ụ ẽ ả ả ổ ệ ủ ở ạ tín hi u băng h p, ch không ph i tín hi u c a b t c ng i nào khác. B i vì sệ ẹ ứ ả ệ ủ ấ ứ ườ ở ự t ng quan chéo gi a mã c a ng i s d ng mong mu n và các mã c a ng i sươ ữ ủ ườ ử ụ ố ủ ườ ử d ng khác là r t nhụ ấ ỏ : vi c tách sóng k t h p s ch c p năng l ng cho tín hi uệ ế ợ ẽ ỉ ấ ượ ệ 22 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố mong mu n và m t ph n nh cho tín hi u c a ng i s d ng khác và băng t nố ộ ầ ỏ ệ ủ ườ ử ụ ầ thông tin. Đ l i x lý và đ c đi m băng r ng c a quá trình x lý đem l i nhi u l i íchộ ợ ử ặ ể ộ ủ ử ạ ề ợ cho các h th ng CDMA, nh hi u su t ph cao và dung l ng m m. Tuy nhiên, t tệ ố ư ệ ấ ổ ượ ề ấ c nh ng l i ích đó yêu c u vi c s d ng k thu t đi u khi n công su t nghiêmả ữ ợ ầ ệ ử ụ ỹ ậ ề ể ấ ng t và chuy n giao m m, đ tránh cho tín hi u c a ng i s d ng này che thông tinặ ể ề ể ệ ủ ườ ử ụ c a ng i s d ng khác.ủ ườ ử ụ 2.2. M t s đ c tr ng c a l p v t lý trong h th ng WCDMA.ộ ố ặ ư ủ ớ ậ ệ ố 2.2.1. Các mã tr i ph .ả ổ Trong h th ng tr i ph chu i tr c ti p DSSS, các bit d li u đ c mã hoáệ ố ả ổ ỗ ự ế ữ ệ ượ v i m t chu i bit gi ng u nhiên (PN). M ng vô tuy n UMTS m ng s d ng m tớ ộ ỗ ả ẫ ạ ế ạ ử ụ ộ t c đ chip c đ nh là 3.84Mcps đem l i m t băng thông sóng mang x p x 5MHz.ố ộ ố ị ạ ộ ấ ỉ D li u đ c g i qua giao di n vô tuy n WCDMA đ c mã hoá 2 l n tr c khiữ ệ ượ ử ệ ế ượ ầ ướ đ c đi u ch và truy n đi. Quá trình này đ c mô t trong hình v sau:ượ ề ế ề ượ ả ẽ Hình 2- Quá trình tr i ph và tr nả ổ ộ Nh v y trong quá trình trên có hai lo i mã đ c s d ng là mã tr n và mã đ như ậ ạ ượ ử ụ ộ ị kênh. • Mã đ nh kênhị : là các mã h s tr i ph bi n đ i tr c giao OVSF gi tính tr cệ ố ả ổ ế ổ ự ữ ự giao gi a các kênh có các t c đ và h s tr i ph khác nhau. Các mã l a ch n đ cữ ố ộ ệ ố ả ổ ự ọ ượ xác đ nh b i h s tr i ph . C n ph i chú ý r ng: M t mã có th đ c s d ngị ở ệ ố ả ổ ầ ả ằ ộ ể ượ ử ụ trong cell khi và ch khi không có mã nào khác trên đ ng d n t m t mã c th đ nỉ ườ ẫ ừ ộ ụ ể ế g c c a cây mã ho c là trên m t cây con phía d i mã đó đ c s d ng trong cùngố ủ ặ ộ ướ ượ ử ụ m t cell. Có th nói t t c các mã đ c ch n l a s d ng hoàn toàn theo quy lu tộ ể ấ ả ượ ọ ự ử ụ ậ tr c giao.ự • Mã tr n.ộ Mã tr n đ c s d ng trên đ ng xu ng là t p h p chu i mã Gold.ộ ượ ử ụ ườ ố ậ ợ ỗ Các đi u ki n ban đ u d a vào s mã tr n n. Ch c năng c a nó dùng đ phân bi tề ệ ầ ự ố ộ ứ ủ ể ệ các tr m g c khác nhau. Thông qua mô ph ng, n đ c xác đ nh là t s gi a t t ngạ ố ỏ ượ ị ỉ ố ữ ự ươ 23 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố quan và t ng quan chéo khi thay đ i s chip b c t b t do thay đ i t s S/N. K tươ ổ ố ị ắ ớ ổ ỉ ố ế qu đ c ch ra trong b ng 2-1.ả ượ ỉ ả B ng 2- ả Quan h gi a S/N và s chip b c t b tệ ữ ố ị ắ ớ Có hai lo i mã tr n trên đ ng lên , chúng dùng đ duy trì s phân bi t gi a cácạ ộ ườ ể ự ệ ữ máy di đ ng khác nhau. C hai lo i đ u là mã ph c. Mã th nh t là mã hoá Kasamiộ ả ạ ề ứ ứ ấ r t r ng. Lo i th hai là mã tr n dài đ ng lên th ng đ c s d ng trong cellấ ộ ạ ứ ộ ườ ườ ượ ử ụ không phát hi n th y nhi u ng i s d ngtrong m t tr m g c. Đó là chu i mã Goldệ ấ ề ườ ử ụ ộ ạ ố ỗ có chi u dài là 2ề 41-1. 2.2.2. Ph ng th c song công.ươ ứ Hai ph ng th c song công đ c s d ng trong ki n trúc WCDMA: Songươ ứ ượ ử ụ ế công phân chia theo th i gian (TDD) và song công phân chia theo t n s (FDD).ờ ầ ố Ph ng pháp FDD c n hai băng t n cho đ ng lên và đ ng xu ng. Ph ng th cươ ầ ầ ườ ườ ố ươ ứ TDD ch c n m t băng t n. Thông th ng ph t n s đ c bán cho các nhà khai thácỉ ầ ộ ầ ườ ổ ầ ố ượ theo các d i có th b ng 2x10MHz, ho c 2x15MHz cho m i b đi u khi n. M c dùả ể ằ ặ ỗ ộ ề ể ặ có m t s đ c đi m khác nhau nh ng c hai ph ng th c đ u có t ng hi u su t g nộ ố ặ ể ư ả ươ ứ ề ổ ệ ấ ầ gi ng nhau. Ch đ TDD không cho phép gi a máy di đ ng và tr m g c có trố ế ộ ữ ộ ạ ố ễ truy n l n, b i vì s gây ra đ ng đ gi a các khe th i gian thu và phát. Vì v y màề ớ ở ẽ ụ ộ ữ ờ ậ ch đ IDD phù h p v i các môi tr ng có tr truy n th p, cho nên ch đ TDDế ộ ợ ớ ườ ễ ề ấ ế ộ v n hành các pico cell. M t u đi m c a TDD là t c đ d li u đ ng lên vàậ ở ộ ư ể ủ ố ộ ữ ệ ườ đ ng xu ng có th r t khác nhau, vì v y mà phù h p cho các ng d ng có đ c tínhườ ố ể ấ ậ ợ ứ ụ ặ b t đ i x ng gi a đ ng lên và đ ng xu ng , ch ng h n nh Web browsing. Trongấ ố ứ ữ ườ ườ ố ẳ ạ ư quá trình ho ch đ nh m ng, các u đi m và nh c đi m c a hai ph ng pháp này cóạ ị ạ ư ể ượ ể ủ ươ th bù tr . Đ án này ch t p trung nghiên c u ch đ FDD.ể ừ ồ ỉ ậ ứ ế ộ Hình d i đây ch ra s đ phân b ph t n s c a h th ng UMTS Châu Âu.ướ ỉ ơ ồ ố ổ ầ ố ủ ệ ố 24 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố 1900 19801920 2010 2025 2110 2170 MHz Ñôn baêng Ñôn baêng Song baêng Ñöôøng leân Ñöôøng xuoáng Hình 2- Phân b ph t n cho UMTS châu Âu.ố ổ ầ 2.2.3. Dung l ng m ng.ượ ạ K t qu c a vi c s d ng công ngh đa truy nh p tr i ph CDMA là dungế ả ủ ệ ử ụ ệ ậ ả ổ l ng c a các h th ng UMTS không b gi i h n c ng, có nghĩa là m t ng i sượ ủ ệ ố ị ớ ạ ứ ộ ườ ử d ng có th b sung mà không gây ra ngh n b i s l ng ph n c ng h n ch . Hụ ể ổ ẽ ở ố ượ ầ ứ ạ ế ệ th ng GSM có s l ng các liên k t và các kênh c đ nh ch cho phép m t đ l uố ố ượ ế ố ị ỉ ậ ộ ư l ng l n nh t đã đ c tính toán và ho ch đ nh tr c nh s d ng các mô hìnhượ ớ ấ ượ ạ ị ướ ờ ử ụ th ng kê. Trong h th ng UMTS b t c ng i s d ng m i nào s gây ra m t l ngố ệ ố ấ ứ ườ ử ụ ớ ẽ ộ ượ nhi u b sung cho nh ng ng i s d ng đang có m t trong h th ng, nh h ngễ ổ ữ ườ ử ụ ặ ệ ố ả ưở đ n t i c a h th ng. N u có đ s mã thì m c tăng nhi u do tăng t i là c c u gi iế ả ủ ệ ố ế ủ ố ứ ễ ả ơ ấ ớ h n dung l ng chính trong m ng. Vi c các cell b co h p l i do t i cao và vi c tăngạ ượ ạ ệ ị ẹ ạ ả ệ dung l ng c a các cell mà các cell lân c n nó có m c nhi u th p là các hi u ngượ ủ ậ ứ ễ ấ ệ ứ th hi n đ c đi m dung l ng xác đ nh nhi u trong các m ng CDMA. Chính vì thể ệ ặ ể ượ ị ễ ạ ế mà trong các m ng CDMA có đ c đi m “dung l ng m m”. Đ c bi t, khi quan tâmạ ặ ể ượ ề ặ ệ đ n chuy n giao m m thì các c c u này làm cho vi c ho ch đ nh m ng tr nênế ể ề ơ ấ ệ ạ ị ạ ở ph c t p.ứ ạ 2.2. 4. Phân t p đa đ ng- B thu RAKE.ậ ườ ộ Truy n sóng vô tuy n trong kênh di đ ng m t đ t đ c đ c tr ng b i các sề ế ộ ặ ấ ượ ặ ư ở ự ph n x , s suy hao khác nhau c a năng l ng tín hi u. Các hi n t ng này gây raả ạ ự ủ ượ ệ ệ ượ do các v t c n t nhiên nh toà nhà, các qu đ i…d n đ n hi u ng truy n sóng đaậ ả ự ư ả ồ ẫ ế ệ ứ ề đ ng. ườ 25 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố Hình 2- Truy n sóng đa đ ngề ườ Hi u ng đa đ ng th ng gây ra nhi u khó khăn cho các h th ng truy nệ ứ ườ ườ ề ệ ố ề d n vô tuy n. M t trong nh ng u đi m c a các h th ng DSSS là tín hi u thu quaẫ ế ộ ữ ư ể ủ ệ ố ệ các nhánh đa đ ng v i tr truy n khác nhau và c ng đ tín hi u khác nhau l i cóườ ớ ễ ề ườ ộ ệ ạ th c i thi n hi u su t c a h th ng. Đ k t h p các thành ph n t các nhánh đaể ả ệ ệ ấ ủ ệ ố ể ế ợ ầ ừ đ ng m t cách nh t quán, c n thi t ph i tách đúng các thành ph n đó. Trong các hườ ộ ấ ầ ế ả ầ ệ th ng WCDMA, b thu RAKE đ c s d ng đ th c hi n ch c năng này. M t bố ộ ượ ử ụ ể ự ệ ứ ộ ộ thu RAKE bao g m nhi u b thu đ c g i là “finger”. B thu RAKE s d ng cácồ ề ộ ượ ọ ộ ử ụ b cân b ng và các b xoay pha đ chia năng l ng c a các thành ph n tín hi u khácộ ằ ộ ể ượ ủ ầ ệ nhau có pha và biên đ thay đ i theo kênh trong s đ chòm sao. Sau khi đi u ch nhộ ổ ơ ồ ề ỉ tr th i gian và c ng đ tín hi u, các thành ph n khác nhau đó đ c k t h p thànhễ ờ ườ ộ ệ ầ ượ ế ợ m t tín hi u v i ch t l ng cao h n. Quá trình này đ c g i là quá trình k t h pộ ệ ớ ấ ượ ơ ượ ọ ế ợ theo t s l n nh t (MRC), và ch có các tín hi u v i đ tr t ng đ i cao h n đỉ ố ớ ấ ỉ ệ ớ ộ ễ ươ ố ơ ộ r ng th i gian c a m t chip m i đ c k t h p. Quá trình k t h p theo t s l n nh tộ ờ ủ ộ ớ ượ ế ợ ế ợ ỉ ố ớ ấ s d ng t c đ chip là 3.84Mcps t ng ng v i 0.26µs ho c là chênh l ch v đ dàiử ụ ố ộ ươ ứ ớ ặ ệ ề ộ đ ng d n là 78m. Ph ng pháp này gi m đáng k hi u ng phadinh b i vì khi cácườ ẫ ươ ả ể ệ ứ ở kênh có đ c đi m khác nhau đ c k t h p thì nh h ng c a phadinh nhanh đ cặ ể ượ ế ợ ả ưở ủ ượ tính bình quân. Đ l i thu đ c t vi c k t h p nh t quán các thành ph n đa đ ngộ ợ ượ ừ ệ ế ợ ấ ầ ườ t ng t v i đ l i c a chuy n giao m m có đ c b ng cách k t h p hai hay nhi uươ ự ớ ộ ợ ủ ể ề ượ ằ ế ợ ề tín hi u trong quá trình chuy n giao. ệ ể 2.2.5. Các kênh giao di n vô tuy n UTRA FDD.ệ ế Giao di n vô tuy n UTRA FDD có các kênh logic, chúng đ c ánh x vào cácệ ế ượ ạ kênh chuy n v n, các kênh chuy n v n l i ánh x vào kênh v t lý. Hình v sau ch raể ậ ể ậ ạ ạ ậ ẽ ỉ s đ các kênh và s ánh x c a chúng vào các kênh khác.ơ ồ ự ạ ủ 26 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố Hình 2- S đ ánh x gi a các kênh khác nhau.ơ ồ ạ ữ Ph l c B s ch ra chi ti t các kênh UTRA khác nhau. ụ ụ ẽ ỉ ế 2.2.6. Tr ng thái cell.ạ Nhìn d i góc đ UTRA, UE có th ch đ “r i” ho c ch đ “k t n i”.ướ ộ ể ở ế ộ ỗ ặ ở ế ộ ế ố Trong ch đ “r i”, máy di đ ng đ c b t và b t đ c kênh đi u khi n c a m tế ộ ỗ ộ ượ ậ ắ ượ ề ể ủ ộ cell nào đó, nh ng ph n UTRAN c a m ng không có thông tin nào v UE. UE ch cóư ầ ủ ạ ề ỉ th đ c đánh đ a ch b i m t thông đi p (ch ng h n nh thông báo tìm g i) đ cể ượ ị ỉ ở ộ ệ ẳ ạ ư ọ ượ phát qu ng bá đ n t t c ng i s d ng trong m t cell. Tr ng thái ch đ “r i”ả ế ấ ả ườ ử ụ ộ ạ ế ộ ỗ cũng đ c g i là “tr ng thái ngh trong cell”. UE có th chuy n sang ch đ “k tượ ọ ạ ỉ ể ể ế ộ ế n i” b ng cách yêu c u thi t l p m t k t n i RRC. Hình v sau đây ch ra các tr ngố ằ ầ ế ậ ộ ế ố ẽ ỉ ạ thái và s chuy n ti p các tr ng thái cho m t UE bao g m c các ch đự ể ế ạ ộ ồ ả ế ộ GSM/GPRS. 27 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố Cell DCH Cell FACH Cell PCH URA PCH Cheá ñoä keát noái GSM Cheá ñoä keát noái GPRS Ng hæ ôû tr on g c el l UT RA N Ng hæ ôû tro ng ce ll GS M /G PR S Cheá ñoä keát noái UTRA RRC Cheá ñoä “Roãi” Hình 2- Các ch đ c a UE và các tr ng thái đi u khi n tài nguyên vô tuy nế ộ ủ ạ ề ể ế Nhìn chung vi c n đ nh các kênh khác nhau cho m t ng i s d ng và vi cệ ấ ị ộ ườ ử ụ ệ đi u khi n tài nguyên vô tuy n đ c th c hi n b i giao th c Qu n lý tài nguyên vôể ể ế ượ ự ệ ở ứ ả tuy n. Trong ch đ “k t n i” c a UTRA, có 4 tr ng thái RRC mà UE có thế ế ộ ế ố ủ ạ ể chuy n đ i gi a chúng: Cell DCH, Cell FACH, Cell PCH và URA PCH.ể ổ ữ Trong tr ng thái Cell DCH, UE đ c c p phát m t kênh v t lý riêng trên đ ng lênạ ượ ấ ộ ậ ườ và đ ng xu ng. ườ ố Trong 3 tr ng thái khác UE không đ c c p phát kênh riêng. Trong tr ng tháiạ ượ ấ ạ Cell FACH, UE giám sát m t kênh đ ng xu ng và đ c c p phát m t kênh FACHộ ườ ố ượ ấ ộ trên đ ng lên. Trong tr ng thái này, UE th c hi n vi c ch n l a l i cell. B ng cáchườ ạ ự ệ ệ ọ ự ạ ằ g i thông đi p c p nh t cell, RNC bi t đ c v trí c a UE m c cell.ử ệ ậ ậ ế ượ ị ủ ở ứ Trong tr ng thái Cell PCH và URA PCH, UE ch n l a kênh tìm g i (PCH) vàạ ọ ự ọ s d ng vi c ti p nh n không liên t c (DRX) đ giám sát kênh PCH đã ch n l aử ụ ệ ế ậ ụ ể ọ ự thông qua m t kênh liên k t PICH. Trên đ ng lên không có ho t đ ng nào liên quanộ ế ườ ạ ộ đ n tr ng thái này. S khác nhau gi a 2 tr ng thái này nh sau: Trong tr ng thái Cellế ạ ự ữ ạ ư ạ PCH v trí c a UE đ c nh n bi t m c cell tuỳ theo vi c th c hi n c p nh t cellị ủ ượ ậ ế ở ứ ệ ự ệ ậ ậ cu i cùng. Trong tr ng thái URA PCH, v trí c a UE đ c nh n bi t m c vùngố ạ ị ủ ượ ậ ế ở ứ đăng ký UTRAN (URA) tuỳ theo vi c th c hi n c p nh t URA cu i cùng trong tr ngệ ự ệ ậ ậ ố ạ thái Cell FACH. 2.2.7. C u trúc Cell.ấ Trong su t quá trình thi t k c a h th ng UMTS c n ph i chú ý nhi u h nố ế ế ủ ệ ố ầ ả ề ơ đ n s phân t p c a môi tr ng ng i s d ng. Các môi tr ng nông thôn ngoàiế ự ậ ủ ườ ườ ử ụ ườ 28 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố tr i, đô th ngoài tr i, hay đô th trong nhà đ c h tr bên c nh các mô hình di đ ngờ ị ờ ị ượ ỗ ợ ạ ộ khác nhau g m ng i s d ng tĩnh, ng i đi b đ n ng i s d ng trong môiồ ườ ử ụ ườ ộ ế ườ ử ụ tr ng xe c đang chuy n đ ng v i v n t c r t cao. Đ yêu c u m t vùng ph sóngườ ộ ể ộ ớ ậ ố ấ ể ầ ộ ủ r ng kh p và kh năng roaming toàn c u, UMTS đã phát tri n c u trúc l p các mi nộ ắ ả ầ ể ấ ớ ề phân c p v i kh năng ph sóng khác nhau. L p cao nh t bao g m các v tinh baoấ ớ ả ủ ớ ấ ồ ệ ph toàn b trái đ t; L p th p h n hình thành nên m ng truy nh p vô tuy n m t đ tủ ộ ấ ớ ấ ơ ạ ậ ế ặ ấ UTRAN. M i l p đ c xây d ng t các cell, các l p càng th p các vùng đ a lý baoỗ ớ ượ ự ừ ớ ấ ị ph b i các cell càng nh . Vì v y các cell nh đ c xây d ng đ h tr m t đủ ở ỏ ậ ỏ ượ ự ể ỗ ợ ậ ộ ng i s d ng cao h n. Các cell macro đ ngh cho vùng ph m t đ t r ng k t h pườ ử ụ ơ ề ị ủ ặ ấ ộ ế ợ v i các micro cell đ tăng dung l ng cho các vùng m t đ dân s cao. Các cell picoớ ể ượ ậ ộ ố đ c dùng cho các vùng đ c coi nh là các “đi m nóng” yêu c u dung l ng caoượ ượ ư ể ầ ượ trong các vùng h p (ví d nh sân bay…). Nh ng đi u này tuân theo 2 nguyên lýẹ ụ ư ữ ề thi t k đã bi t trong vi c tri n khai các m ng t bào: các cell nh h n có th đ cế ế ế ệ ể ạ ế ỏ ơ ể ượ s d ng đ tăng dung l ng trên m t vùng đ a lý, các cell l n h n có th m r ngử ụ ể ượ ộ ị ớ ơ ể ở ộ vùng ph sóng.ủ Do các nhu c u và các đ c tính c a m t môi tr ng văn phòng trong nhà khácầ ặ ủ ộ ườ v i yêu c u c a ng i s d ng đang đi v i t c đ cao t i vùng nông thôn, di n đànớ ầ ủ ườ ử ụ ớ ố ộ ạ ễ UMTS đã phát tri n 6 môi tr ng ho t đ ng. Đ i v i m i mô hình m t đ ng i sể ườ ạ ộ ố ớ ỗ ậ ộ ườ ử d ng có th trên m t kmụ ể ộ 2 và các lo i cell đ c d đoán cho các mô hình có tính diạ ượ ự đ ng th p, trung bình, cao.ộ ấ Hình 2- C u ấ 29 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố trúc cell UMTS. 2.3. Ki n trúc m ngế ạ 2.3.1 Ki n trúc h th ng UMTSế ệ ố H th ng thông tin di đ ng th h 3 UMTS t n d ng ki n trúc đã có trongệ ố ộ ế ệ ậ ụ ế h u h t các h th ng thông tin di đ ng th h 2, và th m chí c th h th nh t.ầ ể ệ ố ộ ế ệ ậ ả ế ệ ứ ấ Đi u này đ c ch ra trong các đ c t k thu t 3GPPề ượ ỉ ặ ả ỹ ậ H th ng UMTS bao g m m t s các ph n t m ng logic, m i ph n t cóệ ố ồ ộ ố ầ ử ạ ỗ ầ ử m t có m t ch c năng xác đ nh. Theo tiêu chu n, các ph n t m ng đ c đ nh nghĩaộ ộ ứ ị ẩ ầ ử ạ ượ ị t i m c logic, nh ng có th l i liên quan đ n vi c th c thi m c v t lý. Đ c bi t làạ ứ ư ể ạ ế ệ ự ở ứ ậ ặ ệ khi có m t s các giao di n m (đ i v i m t giao di n đ c coi là “m ”, thì yêu c uộ ố ệ ở ố ớ ộ ệ ượ ở ầ giao di n đó ph i đ c đ nh nghĩa m t cách chi ti t v các thi t b t i các đi m đ uệ ả ượ ị ộ ế ề ế ị ạ ể ầ cu i mà có th cung c p b i 2 nhà s n xu t khác nhau). Các ph n t m ng có thố ể ấ ở ả ấ ầ ử ạ ể đ c nhóm l i n u có các ch c năng gi ng nhau, hay d a vào các m ng con ch aượ ạ ế ứ ố ự ạ ứ chúng. Theo ch c năng thì các ph n t m ng đ c nhóm thành các nhóm: ứ ầ ử ạ ượ + M ng truy nh p vô tuy n RAN (M ng truy nh p vô tuy n m t đ t UMTS làạ ậ ế ạ ậ ế ặ ấ UTRAN). M ng này thi t l p t t c các ch c năng liên quan đ n vô tuy n.ạ ế ậ ấ ả ứ ế ế + M ng lõi (CN): Th c hi n ch c năng chuy n m ch và đ nh tuy n cu c g i vàạ ự ệ ứ ể ạ ị ế ộ ọ k t n i d li u đ n các m ng ngoài. ế ố ữ ệ ế ạ + Thi t b ng i s d ng (UE) giao ti p v i ng i s d ng và giao di n vô tuy n.ế ị ườ ử ụ ế ớ ườ ử ụ ệ ế Ki n trúc h th ng m c cao đ c ch ra trong hình 2-10ế ệ ố ở ứ ượ ỉ Uu Iu UE UTRAN CN Hình 2- Ki n trúc h th ng UMTS m c caoế ệ ố ở ứ Theo các đ c t ch ra trong quan đi m chu n hóa, c UE và UTRAN đ u baoặ ả ỉ ể ẩ ả ề g m các giao th c hoàn toàn m i, vi c thi t k chúng d a trên nhu c u c a côngồ ứ ớ ệ ế ế ự ầ ủ ngh vô tuy n WCDMA m i. Ng c l i, vi c đ nh nghĩa m ng lõi (CN) đ c kệ ế ớ ượ ạ ệ ị ạ ượ ế th a t GSM. Đi u này đem l i cho h th ng có công ngh truy nh p vô tuy n m iừ ừ ề ạ ệ ố ệ ậ ế ớ m t n n t ng mang tính toàn c u là công ngh m ng lõi đã có s n, nh v y s thúcộ ề ả ầ ệ ạ ẵ ư ậ ẽ đ y s qu ng bá c a nó, mang l i u th c nh tranh ch ng h n nh kh năngẩ ự ả ủ ạ ư ế ạ ẳ ạ ư ả roaming toàn c u.ầ 30 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố H th ng UMTS có th chia thành các m ng con có th ho t đ ng đ c l pệ ố ể ạ ể ạ ộ ộ ậ ho c ho t đ ng liên k t các m ng con khác và nó phân bi t v i nhau b i s nh nặ ạ ộ ế ạ ệ ớ ở ố ậ d ng duy nh t. M ng con nh v y g i là m ng di đ ng m t đ t UMTS (PLMN), cácạ ấ ạ ư ậ ọ ạ ộ ặ ấ thành ph n c a PLMN đ c ch ra trong hình 2-11.ầ ủ ượ ỉ UE UTRAN CN Uu Iu USIM ME Cu Nót B Nót B Nót B Nót B RNC RNC MSC/ VLR SGSN HLR GMSC GGSN PLMN, PSTN, ISDN Internet M¹ng ngoµi IurIub Hình 2- Các thành ph n c a m ng trong PLMNầ ủ ạ Thi t b ng i s d ngế ị ườ ử ụ (UE) bao g m 2 ph n:ồ ầ • Thi t b di đ ng ế ị ộ (ME) là đ u cu i vô tuy n s d ng đ giao ti p vô tuy n quaầ ố ế ử ụ ể ế ế giao di n Uu.ệ • Modul nh n d ng thuê bao UMTSậ ạ (USIM) là m t th thông minh đ m nh nộ ẻ ả ậ vi c xác nh n thuê bao, th c hi n thu t toán nh n th c, và l u gi khoá mã m t,ệ ậ ự ệ ậ ậ ự ư ữ ậ khoá nh n th c và m t s các thông tin v thuê bao c n thi t t i đ u cu i.ậ ự ộ ố ề ầ ế ạ ầ ố UTRAN cũng bao g m 2 ph n t :ồ ầ ử • Nút B: chuy n đ i d li u truy n gi a giao di n Iub và Uu. Nó cũng tham gia vàoể ổ ữ ệ ề ữ ệ qu n lý tài nguyên vô tuy n.ả ế • B đi u khi n m ng vô tuy n ộ ề ể ạ ế (RNC) s h u và đi u khi n ngu n tài nguyên vôở ữ ề ể ồ tuy n trong vùng c a nó (g m các Nút B n i v i nó). RNC là đi m truy c p d chế ủ ồ ố ớ ể ậ ị v cho t t c các d ch v mà UTRAN cung c p cho m ng lõi.ụ ấ ả ị ụ ấ ạ Các ph n t chính c a m ng lõi GSM:ầ ử ủ ạ • HLR (B đăng ký th ng trúộ ườ ) là m t c s d li u trong h th ng th ng trú c aộ ơ ở ữ ệ ệ ố ườ ủ ng i s d ng, l u tr các b n g c các thông tin hi n tr ng d ch v ng i sườ ử ụ ư ữ ả ố ệ ạ ị ụ ườ ử d ng, hi n tr ng v d ch v bao g m: thông tin v d ch v đ c phép s d ng,ụ ệ ạ ề ị ụ ồ ề ị ụ ượ ử ụ các vùng roaming b c m, thông tin các d ch v b sung nh : tr ng thái các cu cị ấ ị ụ ổ ư ạ ộ g i đi, s các cu c g i đi… Nó đ c t o ra khi ng i s d ng m i đăng ký thuêọ ố ộ ọ ượ ạ ườ ử ụ ớ bao v i h th ng, và đ c l u khi thuê bao còn th i h n. V i m c đích đ nhớ ệ ố ượ ư ờ ạ ớ ụ ị tuy n các giao d ch t i UE (các cu c g i và các d ch v nh n tin ng n), HLR cònế ị ớ ộ ọ ị ụ ắ ắ l u tr các thông tin v trí c a UE trong ph m vi MSC/VLR ho c SGSN.ư ữ ị ủ ạ ặ 31 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố • MSC/VLR (Trung tâm chuy n m ch d ch v di đ ng/B đăng ký t m trúể ạ ị ụ ộ ộ ạ ) là m tộ b chuy n m ch(MSC) và c s d li u(VLR) ph c v cho UE v trí t m th iộ ể ạ ơ ở ữ ệ ụ ụ ở ị ạ ờ c a nó cho các d ch v chuy n m ch kênh. Ch c năng MSC đ c s d ng đủ ị ụ ể ạ ứ ượ ử ụ ể chuy n m ch các giao d ch s d ng chuy n m ch kênh, ch c năng VLR là l uể ạ ị ử ụ ể ạ ứ ư tr b n sao v hi n tr ng d ch v ng i s d ng là khách và thông tin chính xácữ ả ề ệ ạ ị ụ ườ ử ụ v v trí c a thuê bao khách trong toàn h th ng. Ph n c a h th ng đ c truyề ị ủ ệ ố ầ ủ ệ ố ượ nh p thông qua MSC/VLR th ng là chuy n m ch kênh.ậ ườ ể ạ • GMSC – (MSC c ng)ổ : là m t b chuy n m ch t i v trí mà m ng di đ ng m tộ ộ ể ạ ạ ị ạ ộ ặ đ t công c ng UMTS k t n i v i m ng ngoài. T t các k t n i chuy n m chấ ộ ế ố ớ ạ ấ ế ố ể ạ kênh đ n và đi đ u ph i qua GMSC.ế ề ả • SGSN (Nút h tr GPRS ph c vỗ ợ ụ ụ) có ch c năng t ng t nh MSC/VLR nh ngứ ươ ự ư ư th ng đ c s d ng cho các d ch v chuy n m ch gói.ườ ượ ử ụ ị ụ ể ạ • GGSN (Node c ng h tr GPRS)ổ ỗ ợ có ch c năng g n gi ng GMSC nh ng ph c vứ ầ ố ư ụ ụ các d ch v chuy n m ch gói.ị ụ ể ạ M ng ngoàiạ có th chia thành 2 nhóm:ể • Các m ng chuy n m ch kênhạ ể ạ : Các m ng này cung c p các k t n i chuy nạ ấ ế ố ể m ch kênh, gi ng nh d ch v đi n tho i đang t n t i Ví d nh ISDN và PSTN.ạ ố ư ị ụ ệ ạ ồ ạ ụ ư • Các m ng chuy n m ch góạ ể ạ i: Các m ng này cung c p các k t n i cho các d chạ ấ ế ố ị v d li u gói, ch ng h n nh m ng Internet.ụ ữ ệ ẳ ạ ư ạ Các giao di n m c b n c a UMTSệ ở ơ ả ủ : • Giao di n Cuệ : Đây là giao di n gi a th thông minh USIM và ME. Giao di n nàyệ ữ ẻ ệ tuân theo tiêu chu n cho các th thông minh.ẩ ẻ • Giao di n Uuệ : Đây là giao di n vô tuy n WCDMA. Uu là giao di n nh đó UEệ ế ệ ờ truy c p đ c v i ph n c đ nh c a h th ng, và vì th có th là ph n giao di nậ ượ ớ ầ ố ị ủ ệ ố ế ể ầ ệ m quan tr ng nh t trong UMTS. ở ọ ấ • Giao di n Iuệ : Giao di n này k t n i UTRAN t i m ng lõi. T ng t nh các giaoệ ế ố ớ ạ ươ ự ư di n t ng thích trong GSM, là giao di n A (đ i v i chuy n m ch kênh), và Gbệ ươ ệ ố ớ ể ạ (đ i v i chuy n m ch gói), giao di n Iu đem l i cho các b đi u khi n UMTS khố ớ ể ạ ệ ạ ộ ề ể ả năng xây d ng đ c UTRAN và CN t các nhà s n xu t khác nhau.ự ượ ừ ả ấ • Giao di n Iurệ : Giao di n m Iur h tr chuy n giao m m gi a các RNC t cácệ ở ỗ ợ ể ề ữ ừ nhà s n xu t khác nhau, và vì th b sung cho giao di n m Iu. ả ấ ế ổ ệ ở • Giao di n Iubệ : Iub k t n i m t Nút B và m t RNC. UMTS là m t h th ng đi nế ố ộ ộ ộ ệ ố ệ tho i di đ ng mang tính th ng m i đ u tiên mà giao di n gi a b đi u khi n vàạ ộ ươ ạ ầ ệ ữ ộ ề ể tr m g c đ c chu n hoá nh là m t giao di n m hoàn thi n. Gi ng nh các giaoạ ố ượ ẩ ư ộ ệ ở ệ ố ư 32 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố di n m khác, Iub thúc đ y h n n a tính c nh tranh gi a các nhà s n xu t trongệ ở ẩ ơ ữ ạ ữ ả ấ lĩnh v c này. ự 2.3.2. Ki n trúc m ng truy nh p vô tuy n UTRAN.ế ạ ậ ế Ki n trúc UTRAN đ c mô t nh hình 2-12.ế ượ ả ư UE UTRAN CN Uu Iu CS USIM ME Cu Nuùt B Nuùt B Nuùt B Nuùt B RNC RNC MSC/ VLR SGSN IurIub Iu PSRNS RNS Hình 2- Ki n trúc UTRAN.ế UTRAN bao g m m t hay nhi u phân h m ng vô tuy n (RNS). M t RNS làồ ộ ề ệ ạ ế ộ m t m ng con trong UTRAN và bao g m m t B đi u khi n m ng vô tuy n (RNC)ộ ạ ồ ộ ộ ề ể ạ ế và m t hay nhi u ộ ề Nút B. Các RNC có th đ c k t n i v i nhau thông qua m t giaoể ượ ế ố ớ ộ di n Iur. Các RNC và Nút B đ c k t n i v i nhau qua giao di n Iub.ệ ượ ế ố ớ ệ Các yêu c u chính đ thi t k ki n trúc, giao th c và ch c năng UTRAN:ầ ể ế ế ế ứ ứ • Tính h tr c a UTRAN và các ch c năng liên quan: Yêu c u tác đ ng t i thi t kỗ ợ ủ ứ ầ ộ ớ ế ế c a UTRAN là các yêu c u h tr chuy n giao m m (m t thi t b đ u cu i k tủ ầ ỗ ợ ể ề ộ ế ị ầ ố ế n i t i m ng thông qua 2 hay nhi u cell đang ho t đ ng) và các thu t toán qu n lýố ớ ạ ề ạ ộ ậ ả ngu n tài nguyên vô tuy n đ c bi t c a WCDMA.ồ ế ặ ệ ủ • Làm tăng s t ng đ ng trong vi c đi u khi n d li u chuy n m ch gói vàự ươ ồ ệ ề ể ữ ệ ể ạ chuy n m ch kênh, v i m t ngăn x p giao th c giao di n vô tuy n duy nh t và v iể ạ ớ ộ ế ứ ệ ế ấ ớ vi c s d ng cùng m t giao di n cho các k t n i t UTRA đ n mi n chuy nệ ử ụ ộ ệ ế ố ừ ế ề ể m ch gói và chuy n m ch kênh c a m ng lõi.ạ ể ạ ủ ạ • Làm tăng tính t ng đ ng v i GSM.ươ ồ ớ • S d ng ph ng th c v n chuy n ATM nh là c c u chuy n v n chính trongử ụ ươ ứ ậ ể ư ơ ấ ể ậ UTRA. • S d ng ki u chuy n v n trên c s IP nh là c c u chuy n v n thay th trongử ụ ể ể ậ ơ ở ư ơ ấ ể ậ ế UTRAN k t Release 5 tr đi.ể ừ ở 33 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố a. B đi u khi n m ng vô tuy nộ ề ể ạ ế B đi u khi n m ng vô tuy n (RNC) là ph n t m ng ch u trách nhi m đi uộ ề ể ạ ế ầ ử ạ ị ệ ể khi n ngu n tài nguyên vô tuy n c a UTRAN. Nó giao ti p v i m ng lõi (th ng làể ồ ế ủ ế ớ ạ ườ v i m t MSC và m t SGSN) và cũng là ph n t cu i cùng c a giao th c đi u khi nớ ộ ộ ầ ử ố ủ ứ ể ể ngu n tài nguyên vô tuy n mà xác đ nh các thông đi p và th t c gi a máy di đ ngồ ế ị ệ ủ ụ ữ ộ và UTRAN. V m t logic, nó t ng ng v i BSC trong GSM.ề ặ ươ ứ ớ *Vai trò logic c a RNC.ủ RNC đi u khi n m t Nút B (nh là v ch gi i h n cho giao di n Iub t i Nútề ể ộ ư ạ ớ ạ ệ ớ B) đ c coi nh là b RNC đang đi u khi n (CRNC) c a Nút. B đi u khi n CRNCượ ư ộ ề ể ủ ộ ề ể ch u trách nhi m đi u khi n t i và đi u khi n ngh n cho cell c a nó, và đi u khi nị ệ ề ể ả ề ể ẽ ủ ề ể thu nh n và phân b mã cho liên k t vô tuy n đ c thi t l p trong các cell. ậ ố ế ế ượ ế ậ Trong tr ng h p m t k t n i UTRAN, máy di đ ng s d ng ngu n tàiườ ợ ộ ế ố ộ ử ụ ồ nguyên t nhi u phân h m ng vô tuy n RNS, thì các RNS bao g m 2 ch c năngừ ề ệ ạ ế ồ ứ logic riêng bi t (v ph ng di n k t n i máy di đ ng - UTRAN này).ệ ề ươ ệ ế ố ộ • RNC ph c v (SRNC): RNC cho m i máy di đ ng là m t RNC mà xác đ nh biênụ ụ ỗ ộ ộ ị gi i c liên k t Iu cho s v n chuy n d li u ng i s d ng và báo hi u RANAPớ ả ế ự ậ ể ữ ệ ườ ử ụ ệ t ng thích qua m ng lõi (k t n i này đ c g i là k t n i RANAP). SRNC cũngươ ạ ế ố ượ ọ ế ố xác đ nh biên gi i c a Báo hi u đi u khi n ngu n tài nguyên vô tuy n, nó là giaoị ớ ủ ệ ề ể ồ ế th c báo hi u gi a UE và UTRAN. Nó th c hi n x lý l p 2 cho các d li uứ ệ ữ ự ệ ử ở ớ ữ ệ chuy n qua giao di n vô tuy n. Ho t đ ng ể ệ ế ạ ộ Qu n lý ngu n tài nguyên vô tuy n cả ồ ế ơ b nả , nh là ánh x các thông s mang thông tin truy nh p vô tuy n thành các thôngư ạ ố ậ ế s kênh chuy n v n giao di n vô tuy n, quy t đ nh chuy n giao , và đi u khi nố ể ậ ệ ế ế ị ể ề ể công su t vòng bên ngoài. Các ho t đ ng này đ c th c thi trong SNRC. SRNCấ ạ ộ ượ ự cũng có th là CRNC c a m t s Nút B s d ng b i máy di đ ng cho k t n i v iể ủ ộ ố ử ụ ở ộ ế ố ớ UTRAN. M t UE k t n i v i UTRAN thì ch có duy nh t m t SRNC.ộ ế ố ớ ỉ ấ ộ • B RNC trôi ( DRNC): DRNC có th là b t c RNC nào ngoài SRNC, nó đi uộ ể ấ ứ ề khi n các cell s d ng b i máy di đ ng. N u c n thi t, DRNC có th th c hi nể ử ụ ở ộ ế ầ ế ể ự ệ k t h p hay chia nh phân t p macro. DRNC không th c hi n x lý d li u ng iế ợ ỏ ậ ự ệ ử ữ ệ ườ s d ng l p 2, nh ng đ nh tuy n m t cách trong su t d li u gi a giao di n Iubử ụ ở ớ ư ị ế ộ ố ữ ệ ữ ệ và Iur, ngo i tr khi UE đang s d ng m t kênh chuy n v n dùng chung. M t UEạ ừ ử ụ ộ ể ậ ộ có th không có, có m t ho c có nhi u DRNC.ể ộ ặ ề Chú ý r ng m t RNC m c v t lý bao g m toàn b các ch c năng CRNC,ằ ộ ở ứ ậ ồ ộ ứ SRNC và DRNC. b. Nút B (Tr m g c)ạ ố Ch c năng chính c a Nút B là đ th c hi n x lý l p 1 giao di n vô tuy nứ ủ ể ự ệ ử ở ớ ệ ế (ghép xen và mã hoá kênh, thích ng t c đ , tr i ph .v.v.). Nó cũng th c hi n m tứ ố ộ ả ổ ự ệ ộ 34 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố s ho t đ ng Qu n lý tài nguyên vô tuy n nh là đi u khi n công su t vòng bênố ạ ộ ả ế ư ề ể ấ trong. V m t logic nó t ng thích v i Tr m g c GSM. ề ặ ươ ớ ạ ố 2.4 Các d ch v và ng d ng UMTS.ị ụ ứ ụ 2.4.1. Gi i thi u.ớ ệ Đ c đi m m i n i b t c a UMTS là t c đ bit ng i s d ng cao h n: cóặ ể ớ ổ ậ ủ ố ộ ườ ử ụ ơ th đ t đ c t c đ c a k t n i chuy n m ch kênh 384kbps, k t n i chuy n m chể ạ ượ ố ộ ủ ế ố ể ạ ế ố ể ạ gói lên t i 2Mbps. T c đ bit d li u cao h n cung c p các d ch v m i nh đi nớ ố ộ ữ ệ ơ ấ ị ụ ớ ư ệ tho i hình, và t i d li u nhanh h n. ạ ả ữ ệ ơ So v i GSM và các m ng di đ ng đang t n t i, UMTS cung c p các đ c tínhớ ạ ộ ồ ạ ấ ặ m i và quan tr ng, đó là nó cho phép tho thu n các đ c tính c a m t b mang vôớ ọ ả ậ ặ ủ ộ ộ tuy n. Các thu c tính đ nh nghĩa đ c tr ng c a chuy n v n bao g m: thông l ng,ế ộ ị ặ ư ủ ể ậ ồ ượ tr truy n, và t s l i d li u. Là m t h th ng hoàn h o, UMTS ph i h tr r tễ ề ỷ ố ỗ ữ ệ ộ ệ ố ả ả ỗ ợ ấ nhi u các d ch v có các yêu c u ch t l ng d ch v (QoS) khác nhau. Hi n t i, taề ị ụ ầ ấ ượ ị ụ ệ ạ cũng không d đoán đ c h t các đ c đi m và cách s d ng c a r t nhi u các d chự ượ ế ặ ể ử ụ ủ ấ ề ị v đó và cũng khó có th t i u các d ch v UMTS thành ch m t t p h p các ngụ ể ố ư ị ụ ỉ ộ ậ ợ ứ d ng. Cho nên các b mang UMTS ph i có đ c đi m chung, đ h tr các ng d ngụ ộ ả ặ ể ể ỗ ợ ứ ụ đang t n t i đ ng th i thu n ti n cho vi c cho vi c phát tri n các ng d ng m i.ồ ạ ồ ờ ậ ệ ệ ệ ể ứ ụ ớ Ngày nay khi mà h u h t các d ch v vi n thông đ u là các ng d ng Internet ho cầ ế ị ụ ễ ề ứ ụ ặ N-ISDN, thì rõ ràng các ng d ng và các d ch v này ch y u là g i các th t c đi uứ ụ ị ụ ủ ế ọ ủ ụ ề khi n các b mang. Ph n này không nghiên c u sâu v các b mang, mà s đ c pể ộ ầ ứ ề ộ ẽ ề ậ đ n các l p d ch v c a UMTS.ế ớ ị ụ ủ 2.4.2. Các l p QoS UMTS.ớ Các ng d ng và d ch v UMTS đ c chia thành các nhóm khác nhau. Gi ngứ ụ ị ụ ượ ố nh các giao th c chuy n m ch gói m i, UMTS c g ng đáp ng các yêu c u QoSư ứ ể ạ ớ ố ắ ứ ầ t các ng d ng ho c ng i s d ng. Trong UMTS, có 4 l p l u l ng đ c xácừ ứ ụ ặ ườ ử ụ ớ ư ượ ượ đ nh:ị - L p h i tho i (conversational).ớ ộ ạ - L p lu ng (streaming).ớ ồ - L p t ng tác (interactive).ớ ươ - Các l p n n (background).ớ ề Các y u t phân bi t gi a các l p là s nh y c m v i tr c a l u l ng cácế ố ệ ữ ớ ự ạ ả ớ ễ ủ ư ượ l p. L p h i tho i dành cho l u l ng nh y c m v i tr nh t, trong khi l u l ngớ ớ ộ ạ ư ượ ạ ả ớ ễ ấ ư ượ l p n n ít nh y c m v i tr nh t.ớ ề ạ ả ớ ễ ấ 2.4.2.1 L p h i tho i.ớ ộ ạ 35 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố ng d ng đ c bi t đ n nhi u nh t c a l p này là d ch v tho i trên b mangỨ ụ ượ ế ế ề ấ ủ ớ ị ụ ạ ộ chuy n m ch kênh. K t h p v i Internet và multimedia có các ng d ng m i nh :ể ạ ế ợ ớ ứ ụ ớ ư tho i qua giao th c Internet ( Voice Over IP), và đi n tho i hình (Video Telephony).ạ ứ ệ ạ Các d ch v này đ c th c hi n là các cu c h i tho i th i gian th c có đ c đi mị ụ ượ ự ệ ộ ộ ạ ờ ự ặ ể sau: tr gi a các đ u cu i th p (đ c xác đ nh b ng các th nghi m phù h p v iễ ữ ầ ố ấ ượ ị ằ ử ệ ợ ớ kh năng c m nh n âm thanh và hình nh c a con ng i, nh h n 400ms), l uả ả ậ ả ủ ườ ỏ ơ ư l ng là đ i x ng ho c g n nh đ i x ng. ượ ố ứ ặ ầ ư ố ứ • D ch v tho i đa t c đ thích nghi (AMR).ị ụ ạ ố ộ UMTS s d ng b mã hoá và gi i mã tho i theo công ngh đa t c đ thíchử ụ ộ ả ạ ệ ố ộ nghi AMR. B mã hoá tho i AMR có các đ c đi m sau:ộ ạ ặ ể - Là m t b mã hoá/gi i mã tho i tích h p đ n v i 8 t c đ ngu n: 12.2 (GSM-Eộ ộ ả ạ ợ ơ ớ ố ộ ồ - - FR), 10.2, 7.95, 7.40(IS-641), 5.90, 5.15 và 4.75 kbps. - B mã hoá AMR ho t đ ng v i khung tho i 20ms t ng ng v i 160 m u v iộ ạ ộ ớ ạ ươ ứ ớ ẫ ớ t n s l y m u là 8000 m u/s. S đ mã hoá cho ch đ mã hoá đa t c đ đ cầ ố ấ ẫ ẫ ơ ồ ế ộ ố ộ ượ g i là B mã hoá d đoán tuy n tính đ c kích thích b i mã đ i s (ACELP).ọ ộ ự ế ượ ở ạ ố - T c đ bit AMR có th đi u khi n b i m ng truy nh p vô tuy n tuỳ thu c vàoố ộ ể ề ể ở ạ ậ ế ộ t i trên giao di n vô tuy n và ch t l ng c a k t n i tho i. Khi t i m ng m cả ệ ế ấ ượ ủ ế ố ạ ả ạ ở ứ cao , đ c bi t là trong gi b n, có th s d ng t c đ bit AMR th p h n đ yêuặ ệ ờ ậ ể ử ụ ố ộ ấ ơ ể c u dung l ng cao h n trong khi ch t l ng tho i gi m đi r t ít. Cũng t ng t ,ầ ượ ơ ấ ượ ạ ả ấ ươ ự khi MS ch y ra ngoài vùng ph sóng c a cell và đang s d ng s d ng công su tạ ủ ủ ử ụ ử ụ ấ phát l n nh t c a nó, thì s d ng t c đ bit AMR th p h n đ m r ng vùng phớ ấ ủ ử ụ ố ộ ấ ơ ể ở ộ ủ c a cell. V i b mã hoá tho i AMR có th đ t đ c s đi u hoà gi a dung l ngủ ớ ộ ạ ể ạ ượ ự ề ữ ượ vùng ph c a m ng và ch t l ng c a tho i tuỳ theo các yêu c u c a nhà đi uủ ủ ạ ấ ượ ủ ạ ầ ủ ề hành. • Đi n tho i hình.ệ ạ D ch v này có yêu c u tr t ng t nh d ch v tho i. Nh ng do đ c đi mị ụ ầ ễ ươ ự ư ị ụ ạ ư ặ ể c a nén video, yêu c u BER nghiêm ng t h n tho i. UMTS đã ch ra các đ c tínhủ ầ ặ ơ ạ ỉ ặ trong ITU-T Rec. H.324M s d ng cho đi n tho i hình trong các k t n i chuy nử ụ ệ ạ ế ố ể m ch kênh và giao th c kh i t o phiên (SIP) đ h tr các ng d ng đa ph ngạ ứ ở ạ ể ỗ ợ ứ ụ ươ ti n IP bao g m d ch v đi n tho i hình.ệ ồ ị ụ ệ ạ 2.4.2.2 L p lu ng.ớ ồ 36 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố Lu ng đa ph ng ti n là m t k thu t chuy n d li u nh đó d li u đ cồ ươ ệ ộ ỹ ậ ể ữ ệ ờ ữ ệ ượ đ c x lý nh là m t lu ng liên t c và đ u đ n. Nh có công ngh streaming,ượ ử ư ộ ồ ụ ề ặ ờ ệ ng i s d ng có th truy c p nhanh đ t i nhanh chóng các file đa ph ng ti n cácườ ử ụ ể ậ ể ả ươ ệ trình duy t có th b t đ u hi n th d li u tr c khi toàn b file đ c truy n h t.ệ ể ắ ầ ể ị ữ ệ ướ ộ ượ ề ế Các ng d ng streaming th ng r t không đ i x ng, cho nên ph i ch u nhi uứ ụ ườ ấ ố ứ ả ị ề tr h n là các d ch v h i tho i đ i x ng. Đi u này có nghĩa là chúng ph i ch uễ ơ ị ụ ộ ạ ố ứ ề ả ị nhi u jitter h n trong truy n d n. ề ơ ề ẫ Các ng d ng đ c chia thành 2 ph m vi m c đích khác nhau: Qu ng bá ứ ụ ượ ạ ụ ả web, lu ng hình nh theo yêu c u. Các nhà cung c p d ch v qu ng web th ng h ngồ ả ầ ấ ị ụ ả ườ ướ m c tiêu đ n đông đ o khách hàng mà đ c k t n i v i m t máy ch ph ng ti nụ ế ả ượ ế ố ớ ộ ủ ươ ệ truy n đ c t i u hóa hi u su t thông qua Internet. Các d ch v lu ng video theoề ượ ố ư ệ ấ ị ụ ồ yêu c u th ng s d ng cho các công ty l n mong mu n l u tr các video clip ho cầ ườ ử ụ ớ ố ư ữ ặ các bàigi ng vào m t máy ch đ c k t n i v i m t m ng intranet n i b băngả ộ ủ ượ ế ố ớ ộ ạ ộ ộ thông cao h n.ơ 2.4.2.3 L p t ng tác.ớ ươ Khi ng i s d ng đ u cu i online đ yêu c u d li u t các thi t b t xaườ ử ụ ầ ố ể ầ ữ ệ ừ ế ị ừ (máy ch ), thì l p t ng tác đ c s d ng. L u l ng t ng tác là m t mô hìnhủ ớ ươ ượ ử ụ ư ượ ươ ộ giao ti p d li u khác mà đ c đ c tr ng b i m u đáp ng yêu c u c a ng i sế ữ ệ ượ ặ ư ở ẫ ứ ầ ủ ườ ử d ng đ u cu i, th i gian tr round-trip, và tính trong su t khi v n chuy n (v i t cụ ầ ố ờ ễ ố ậ ể ớ ố đ l i bit th p). M t ng d ng quan tr ng c a l p này là Computer game s d ngộ ỗ ấ ộ ứ ụ ọ ủ ớ ử ụ công ngh J2ME. ệ 2.4.2.4 L p n n.ớ ề L u l ng d li u c a các ng d ng nh là Email, d ch v nh n tin ng nư ượ ữ ệ ủ ứ ụ ư ị ụ ắ ắ SMS, d ch v nh n tin đa ph ng ti n MMS (MMS là m t s m r ng hoàn h o c aị ụ ắ ươ ệ ộ ự ở ộ ả ủ SMS) t i v c s d li u, nh n các b n ghi đo đ c có th s d ng l p n n vì cácả ề ơ ở ữ ệ ậ ả ạ ể ử ụ ớ ề ng d ng này không đòi h i các hành đ ng t c thì. L u l ng n n có các đ c đi mứ ụ ỏ ộ ứ ư ượ ề ặ ể sau: đi m đích không mong ch d li u trong m t th i gian nh t đ nh, cho nên ítể ờ ữ ệ ộ ờ ấ ị nhi u không nh y c m v i th i gian phân phát d li u; n i dung các gói không nh tề ạ ả ớ ờ ữ ệ ộ ấ thi t ph i chuy n m t cách hoàn toàn trong su t; d li u bên thu không có l i.ế ả ể ộ ố ữ ệ ỗ Ngoài ra, trong WCDMA còn có các d ch v và ng d ng d a vào v trí: D chị ụ ứ ụ ự ị ị v đ nh v d a vào vùng ph sóng c a cell; s khác nhau v th i gian đã quan sát; cácụ ị ị ự ủ ủ ự ề ờ d ch v có h tr c a h th ng đ nh v toàn c u (GPS).ị ụ ỗ ợ ủ ệ ố ị ị ầ 2.4.3. Kh năng h tr d ch v c a các l p đ u cu i.ả ỗ ợ ị ụ ủ ớ ầ ố 37 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố Trong WCDMA, các thi t b đ u cu i ph i thông báo trên k t n i đã thi t l pế ị ầ ố ả ế ố ế ậ cho m ng m t t p h p các thông s cho bi t tính t ng thích c a ph n truy nh p vôạ ộ ậ ợ ố ế ươ ủ ầ ậ tuy n v i các thi t b đ u cu i đ c bi t. Kh năng có th là t c đ d li u ng i sế ớ ế ị ầ ố ặ ệ ả ể ố ộ ữ ệ ườ ử d ng l n nh t mà c u hình vô tuy n h tr m t cách đ c l p trên c đ ng lên vàụ ớ ấ ấ ế ỗ ợ ộ ộ ậ ả ườ đ ng xu ng. 3GPP đã ch ra kh năng truy nh p vô tuy n c a thi t b đ u cu i,ườ ố ỉ ả ậ ế ủ ế ị ầ ố m t s tham kh o sau đây đã đ c 3GPP chu n hoá cho Release’99 nh sau:ộ ố ả ượ ẩ ư •L p 32 kbpsớ : L p này cung c p các d ch v tho i c b n, bao g m tho i AMR, vàớ ấ ị ụ ạ ơ ả ồ ạ d li u t c đ h n ch lên t i 32 kbps.ữ ệ ố ộ ạ ế ớ •L p 64 kbpsớ : L p này cung c p d ch v tho i và s li u bao g m c d li u vàớ ấ ị ụ ạ ố ệ ồ ả ữ ệ tho i AMR đ ng th i.ạ ồ ờ •L p 128 kbpsớ : L p này có kh năng trên giao di n vô tuy n đ cung c p các d chớ ả ệ ế ể ấ ị v ch ng h n nh đi n tho i hình và các d ch v d li u khác nhau.ụ ẳ ạ ư ệ ạ ị ụ ữ ệ •L p 384 kbpsớ : L p này là l p tăng c ng cho l p 128 kbps và có ch c năng đa mãớ ớ ườ ớ ứ v i m c đích h tr các ph ng th c d li u gói tiên ti n.ớ ụ ỗ ợ ươ ứ ữ ệ ế •L p 768 kbpsớ : đ c đ nh nghĩa là m t b c trung gian gi a l p 384 kbps và l p 2ượ ị ộ ướ ữ ớ ớ Mbps. •L p 2 Mbpsớ : L p này là t ng cao nh t c a l p ch t l ng d li u cao, ch đ cớ ầ ấ ủ ớ ấ ượ ữ ệ ỉ ượ đ nh nghĩa cho đ ng xu ng.ị ườ ố Các l p đ c xác đ nh theo quy lu t các l p cao h n có t t c các kh năng c aớ ượ ị ậ ớ ơ ấ ả ả ủ l p th p h n. Trong WCDMA Release 5 đ a ra kh năng Truy c p d li u góiớ ấ ơ ư ả ậ ữ ệ đ ng xu ng t c đ cao HSDPA, kh năng t c đ c a thi t b đ u cu i có th lênườ ố ố ộ ả ố ộ ủ ế ị ầ ố ể t i 10Mbps.ớ 2.4. T ng k t v công ngh truy nh p vô tuy n WCDMA trong h th ngổ ế ề ệ ậ ế ệ ố UMTS WCDMA là công ngh đa truy nh p phân chia theo mã băng r ng s d ng choệ ậ ộ ử ụ ph n giao di n vô tuy n cho h th ng thông tin di đ ng th h 3 UMTS. Các thôngầ ệ ế ệ ố ộ ế ệ s n i b t đ c tr ng cho WCDMA nh sau:ố ổ ậ ặ ư ư • WCDMA là h th ng đa truy nh p phân chia theo mã tr i ph dãy tr c ti p băngệ ố ậ ả ổ ự ế r ng DS-CDMA, nghĩa là các bit thông tin đ c tr i ra trong m t băng t n r ng b ngộ ượ ả ộ ầ ộ ằ cách nhân d li u ng i dùng v i các bit gi ng u nhiên (g i là chip), các bit nàyữ ệ ườ ớ ả ẫ ọ xu t phát t các mã tr i ph CDMA. Đ h tr t c đ bit cao (lên t i 2Mbps), c nấ ừ ả ổ ể ỗ ợ ố ộ ớ ầ s d ng các k t n i đa mã và h s tr i ph khác nhau. ử ụ ế ố ệ ố ả ổ • WCDMA có t c đ chip là 3.84 Mcps d n đ n băng thông c a sóng mang x p xố ộ ẫ ế ủ ấ ỉ 5MHz, nên đ c g i là h th ng băng r ng. Còn các h th ng DS-CDMA v i băngượ ọ ệ ố ộ ệ ố ớ t n kho ng 1 MHz nh IS-95, th ng đ c g i là h th ng CDMA băng h p. Băngầ ả ư ườ ượ ọ ệ ố ẹ 38 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố thông r ng c a sóng mang WCDMA h tr các t c đ d li u cao c a ng i dùngộ ủ ỗ ợ ố ộ ữ ệ ủ ườ và đem l i nh ng l i ích hi u su t xác đ nh, nh là tăng kh năng phân t p đaạ ữ ợ ệ ấ ị ư ả ậ đ ng. Các nhà v n hành m ng có th s d ng nhi u sóng mang 5MHz đ tăngườ ậ ạ ể ử ụ ề ể dung l ng, có th b ng cách s d ng các l p t bào phân c p. Kho ng cách gi aượ ể ằ ử ụ ớ ế ấ ả ữ các sóng mang th c t có th đ c ch n là l i 200KHz trong kho ng 4.4 – 5Mhzự ế ể ượ ọ ướ ả tuỳ thu c vào nhi u gi a cộ ễ ữ • ác sóng mang. • WCDMA h tr t t các t c đ d li u ng i dùng khác nhau hay nói cách khác làỗ ợ ố ố ộ ữ ệ ườ h tr t t đ c tính băng thông theo yêu c u (BoD). M i ng i s d ng đ c c p cácỗ ợ ố ặ ầ ỗ ườ ử ụ ượ ấ khung có đ r ng 10ms, trong khi t c đ ng i s d ng đ c gi không đ i. Tuyộ ộ ố ộ ườ ử ụ ượ ữ ổ nhiên dung l ng ng i s d ng có th thay đ i gi a các khung. Vi c c p phátượ ườ ử ụ ể ổ ữ ệ ấ nhanh dung l ng vô tuy n thông th ng s đ c đi u khi n b i m ng đ đ tượ ế ườ ẽ ượ ề ể ở ạ ể ạ đ c thông l ng t i u cho các d ch v d li u gói.ượ ượ ố ư ị ụ ữ ệ • WCDMA h tr mô hình ho t đ ng c b n: Ch đ song công phân chia theo t nỗ ợ ạ ộ ơ ả ế ộ ầ s FDD và song công phân chia theo th i gian TDD (Time Division Duplex). Trongố ờ ch đ FDD, các t n s sóng mang 5MHz khác nhau s đ c s d ng cho đ ng lênế ộ ầ ố ẽ ượ ử ụ ườ và đ ng xu ng, trong khi ch đ TDD, ch có 1 sóng mang 5MHz đ c s d ngườ ố ở ế ố ỉ ượ ử ụ b ng cách chia s mi n th i gian cho các đ ng lên và đ ng xu ng. ằ ẻ ề ờ ườ ườ ố • WCDMA h tr ho t đ ng c a các tr m g c d b , khác v i h th ng đ ng bỗ ợ ạ ộ ủ ạ ố ị ộ ớ ệ ố ồ ộ IS-95, nên không c n chu n th i gian toàn c u ,nh là GPS, Vi c tri n khai các tr mầ ẩ ờ ầ ư ệ ể ạ g c micro và tr m g c indoor s d dàng h n khi nh n tín hi u mà không c n GPS.ố ạ ố ẽ ễ ơ ậ ệ ầ • WCDMA áp d ng k thu t tách sóng k t h p trên c đ ng lên và đ ng xu ngụ ỹ ậ ế ợ ả ườ ườ ố d a vào vi c s d ng kênh hoa tiêu. M c dù đ c s d ng trên đ ng xu ng IS-95,ự ệ ử ụ ặ ượ ử ụ ườ ố nh ng vi c s d ng tách sóng k t h p trên đ ng lên trong h th ng WCDMA làư ệ ử ụ ế ợ ườ ệ ố m i, có kh năng tăng t ng th dung l ng và vùng ph sóng c a đ ng lên.ớ ả ổ ể ượ ủ ủ ườ • Giao di n vô tuy n WCDMA đ c xây d ng m t cách khéo léo theo cách c a cácệ ế ượ ự ộ ủ b thu CDMA tiên ti n, nh là kh năng tách sóng nhi u ng i dùng và các antenộ ế ư ả ề ườ thích ng thông minh, có th đ c tri n khai b i các nhà đi u khi n m ng nh làứ ể ượ ể ở ề ể ạ ư m t h th ng đ c ch n l a đ tăng dung l ng và vùng ph sóng. Trong h u h tộ ệ ố ượ ọ ự ể ượ ủ ầ ế các h th ng th h 2, không có các đi u kho n cho các khái ni m b thu này, cóệ ố ế ệ ề ả ệ ộ nghĩa là chúng không có kh năng ng d ng ho c không th áp d ng m t cách b tả ứ ụ ặ ể ụ ộ ắ bu c v i vi c tăng hi u su t m t cách h n ch .ộ ớ ệ ệ ấ ộ ạ ế WCDMA đ c thi t k đ giao ti p v i GSM. Vì th , s chuy n giao gi a GSMượ ế ế ể ế ớ ế ự ể ữ và WCDMA đ c h tr đ c i ti n vùng ph sóng c a GSM b ng cách s d ngượ ỗ ợ ể ả ế ủ ủ ằ ử ụ WCDMA. 39 Ch ng 2- T ng quan công ngh WCDMA trong h th ng UMTSươ ổ ệ ệ ố B ng 2- ả Tóm t t các thông s chính c a WCDMAắ ố ủ Ph ng th c đa truy nh pươ ứ ậ DS-CDMA Ph ng th c song côngươ ứ FDD/TDD Vi c đ ng b tr m g cệ ồ ộ ạ ố Ho t đ ng không đ ng bạ ộ ồ ộ T c đ chipố ộ 3,84Mcps Chi u dài khungề 10ms Ghép các d ch vị ụ Nhi u d ch v v i yêu c u ch t l ng khác nhauề ị ụ ớ ầ ấ ượ đ c ghép xen trên m t k t n iượ ộ ế ố Khái ni m đa t c đệ ố ộ H tr t c đ tr i ph khác nhau và đa mãỗ ợ ố ộ ả ổ Tách sóng Tách sóng k t h p s d ng đ i di n kênh pilotế ợ ử ụ ạ ệ ho c kênh pilot chungặ Tách sóng nhi u ng i s d ng,ề ườ ử ụ các Anten thông minh Đ c h tr b i các chu n, tuỳ ch n trong quáượ ỗ ợ ở ẩ ọ trình th c thiự S khác nhau gi a WCDMA và cdma2000 (hay còn g i là cdmaOne băngự ữ ọ r ng) có th ch ra trong m t s các đ c đi m đ c trình bày trong b ng 2-3.ộ ể ỉ ộ ố ặ ể ượ ả B ng 2- ả Các đi m khác nhau c b n c a W-CDMA và cdma2000ể ơ ả ủ Thông số cdma2000 ETSI W-CDMA Ph ng th c truy nh pươ ứ ậ UL: DS-CDMA DL:Multicarrier/DS-CDMA UL&RL: DS-CDMA T c đ chip (Mcps)ố ộ B i s c a 1.2288 ộ ố ủ B i s c a 1.024 ộ ố ủ T c đ đi u khi n côngố ộ ề ể su t ấ 800Hz (T c đ cao h n đangố ộ ơ đ c nghiên c u)ượ ứ 1600Hz C u trúc kênh đ ngấ ườ xu ng ố Các kênh Fund/Supp đ cượ ghép theo mã Kênh pilot chung duy trì + kênh pilot phụ Các kênh đ c ghép theoượ th i gian.ờ Kênh pilot đ c ghép theoượ th i gianờ C u trúc kênh đ ngấ ườ lên đ h tr các d chể ỗ ợ ị v d li u t c đ caoụ ữ ệ ố ộ HSD. Kênh mã đ n v i các mãơ ớ Walsh bi n đ iế ổ Các kênh đa mã Tr i ph đ ng lên ả ổ ườ S k t h p c a mã dài và mãự ế ợ ủ ng n t ng t nh CDMA 2Gắ ươ ự ư Các mã ng n d a vào cácắ ự chu i mã tr c giao l p. Mãỗ ự ớ dài trên c s các mã Gold.ơ ở Kênh Pilot đ ng lên ườ Kênh pilot đ c ghép theo mãượ Kênh pilot đ c ghép theoượ th i gianờ S đ ng b tr m g cự ồ ộ ạ ố Đ ng b (c n có GPS)ồ ộ ầ Không đ ng bồ ộ * Chú ý: UL: Uplink- Đ ng lên, DL: Downlink- Đ ng xu ngườ ườ ố 40 Ch ng 3- Đi u khi n công su t và chuy n giao trong qu n lý tài nguyên vô tuy nươ ề ể ấ ể ả ế Ch ng 3ươ . ĐI U KHI N CÔNG SU T VÀ CHUY NỀ Ể Ấ Ể GIAO TRONG QU N LÝ TÀI NGUYÊN VÔ TUY N.Ả Ế 3.1 Gi i thi u chung qu n lý tài nguyên vô tuy n trong hớ ệ ả ế ệ th ngWCDMA.ố 3.1.1 M c đích chung c a qu n lý tài nguyên vô tuy n ụ ủ ả ế Vi c qu nệ ả lý tài nguyên vô tuy n (RRM) trong m ng di đ ng 3G có nhi m vế ạ ộ ệ ụ c i thi n vi c s d ng ngu n tài nguyên vô tuy n. Các m c đích c a công vi c qu nả ệ ệ ử ụ ồ ế ụ ủ ệ ả lý tài nguyên vô tuy n RRM có th tóm t t nh sauế ể ắ ư : • Đ m b o QoS cho các d ch v khác nhau.ả ả ị ụ • Duy trì vùng ph sóng đã đ c ho ch đ nh.ủ ượ ạ ị • T i u dung l ng h th ng.ố ư ượ ệ ố Trong các m ng 3G, vi c phân b tài nguyên và đ nh c quá t i c a m ngạ ệ ố ị ỡ ả ủ ạ không còn kh thi n a do các nhu c u không d đoán tr c và các yêu c u khác nhauả ữ ầ ự ướ ầ c a các d ch v khác nhau. Vì th , qu n lý tài nguyên bao g m 2 ph nủ ị ụ ế ả ồ ầ : Đ t c u hìnhặ ấ và đ t l i c u hình tài nguyên vô tuy n. ặ ạ ấ ế • Vi c đ t c u hình tài nguyên vô tuy n có nhi m v phân phát ngu n tàiệ ặ ấ ế ệ ụ ồ nguyên m t cách h p lý cho các yêu c u m i đang đ a đ n h th ng đ choộ ợ ầ ớ ư ế ệ ố ể m ng không b quá t i và duy trì tính n đ nh. Tuy nhiên, ngh n có th xu t hi nạ ị ả ổ ị ẽ ể ấ ệ trong m ng 3G vì s di chuy n c a ng i s d ng. ạ ự ể ủ ườ ử ụ • Vi c đ t l i c u hình có nhi m v c p phát l i ngu n tài nguyên trongệ ặ ạ ấ ệ ụ ấ ạ ồ ph m vi c a m ng khi hi n t ng ngh n b t đ u xu t hi n. Ch c năng này cóạ ủ ạ ệ ượ ẽ ắ ầ ấ ệ ứ nhi m v đ a h th ng b quá t i tr v l u l ng t i m c tiêu m t cách nhanhệ ụ ư ệ ố ị ả ở ề ư ượ ả ụ ộ chóng và có th đi u khi n đ c.ể ề ể ượ 3.1.2. Các ch c năng c a qu n lý tài nguyên vô tuy n RRM.ứ ủ ả ế Qu n lý ngu n tài nguyên vô tuy n có th chia thành các ch c năngả ồ ế ể ứ : Đi uề khi n công su t, chuy n giao, đi u khi n thu nh n, đi u khi n t i và l p l ch choể ấ ể ề ể ậ ề ể ả ậ ị gói tin. Hình 3-1 ch ra các v trí đi n hình c a các ch c năng RRM trong ph m vi c aỉ ị ể ủ ứ ạ ủ m t m ng WCDMA. ộ ạ 41 Ch ng 3- Đi u khi n công su t và chuy n giao trong qu n lý tài nguyên vô tuy nươ ề ể ấ ể ả ế Hình 3- Các v trí đi n hình c a các ch c năng RRM trong m ng WCDMAị ể ủ ứ ạ a. Đi u khi n công su t.ề ể ấ Đi u khi n công su t là m t công vi c quan tr ng trong t t c các h th ng diề ể ấ ộ ệ ọ ấ ả ệ ố đ ng vì v n đ tu i th c a pin và các lý do an toàn, nh ng trong các h th ngộ ầ ể ổ ọ ủ ư ệ ố CDMA, đi u khi n công su t là c n thi t b i vì đ c đi m gi i h n nhi u c aề ể ấ ầ ế ở ặ ể ớ ạ ễ ủ CDMA. Trong các h th ng GSM, ch áp d ng đi u khi n công su t ch m (t n s x p xệ ố ỉ ụ ề ể ấ ậ ầ ố ấ ỉ 2Hz). Trong IS-95, đi u khi n công su t nhanh v i t n s 800Khz đ c h tr ề ể ấ ớ ầ ố ượ ỗ ợ ở đ ng lên, nh ng trên đ ng xu ng, m t vòng đi u khi n công su t t ng đ iườ ư ườ ố ộ ề ể ấ ươ ố ch m (x p x 50Hz) đi u khi n công su t truy n. Trong WCDMA, đi u khi n côngậ ấ ỉ ề ể ấ ề ề ể su t nhanh v i t n s 1,5KHz đ c s d ng trên c đ ng lên và đ ng xu ng.ấ ớ ầ ố ượ ử ụ ả ườ ườ ố Đi u khi n công su t nhanh khép kín là m t v n đ quan tr ng c a h th ngề ể ấ ộ ấ ề ọ ủ ệ ố WCDMA. b. Đi u khi n chuy n giao.ề ể ể Chuy n giao là m t ph n quan tr ng c a h th ng thông ti di đ ng t bào. Sể ộ ầ ọ ủ ệ ố ộ ế ự di chuy n gây ra s bi n đ i ch t l ng liên k t và các m c nhi u trong các hể ự ế ổ ấ ượ ế ứ ễ ệ th ng t bào, yêu c u khi m t ng i s d ng c th thay đ i tr m g c ph c v nó.ố ế ầ ộ ườ ử ụ ụ ể ổ ạ ố ụ ụ S thay đ i này đ c g i là chuy n giao. ự ổ ượ ọ ể c. Đi u khi n thu n p.ề ể ạ N u t i giao di n vô tuy n đ c cho phép tăng lên m t cách liên t c, vùng phế ả ệ ế ượ ộ ụ ủ sóng c a cell b gi m đi d i giá tr đã ho ch đ nh (g i là “cell breathing”), và QoSủ ị ả ướ ị ạ ị ọ c a các k t n i đang t n t i không th đ m b o. Nguyên nhân c a hi u ng “cellủ ế ố ồ ạ ể ả ả ủ ệ ứ breathing” là vì đ c đi m gi i h n nhi u c a các h th ng CDMA. Vì th , tr c khiặ ể ớ ạ ễ ủ ệ ố ế ướ thu nh n m t k t n i m i, đi u khi n thu n p c n ki m tra xem vi c nh n k t n iậ ộ ế ố ớ ề ể ạ ầ ể ệ ậ ế ố m i s không nh h ng đ n vùng ph sóng ho c QoS c a các k t n i đang ho tớ ẽ ả ưở ế ủ ặ ủ ế ố ạ 42 Ch ng 3- Đi u khi n công su t và chuy n giao trong qu n lý tài nguyên vô tuy nươ ề ể ấ ể ả ế đ ng. Đi u khi n thu n p ch p nh n hay t ch i yêu c u thi t l p m t b mangộ ề ể ạ ấ ậ ừ ố ầ ế ậ ộ ộ truy nh p vô tuy n trong m ng truy nh p vô tuy n. Ch c năng đi u khi n thu n pậ ế ạ ậ ế ứ ề ể ạ đ c đ t trong b đi u khi n m ng vô tuy n RNC, n i mà l u gi thông tin v t iượ ặ ộ ề ể ạ ế ơ ư ữ ể ả c a m t s cell. ủ ộ ố Thu t toán đi u khi n thu n p tính toán vi c t i tăng lên mà do s thi t l pậ ề ể ạ ệ ả ự ế ậ thêm v t mang s gây ra trong m ng truy nh p vô tuy n. Vi c tính toán t i đ c ápậ ẽ ạ ậ ế ệ ả ượ d ng cho c đ ng lên và đ ng xu ng. B mang yêu c u có th đ c ch p nh nụ ả ườ ườ ố ộ ầ ể ượ ấ ậ ch khi đi u khi n thu n p trong c 2 chi u ch p nh n, n u không thì nó b t ch iỉ ề ể ạ ả ề ấ ậ ế ị ừ ố b i vì nhi u quá m c có th tăng thêm trong m ng.ở ễ ứ ể ạ Nhìn chung các chi n l c đi u khi n thu n p có th chia thành hai lo i: chi nế ượ ề ể ạ ể ạ ế l c đi u khi n thu n p d a vào công su t băng r ng và chi n l c đi u khi n thuượ ể ể ạ ự ấ ộ ế ượ ề ể n p d a vào thông l ng.ạ ự ượ Ng i s d ng m i không đ c ch p nh n n u m c nhi u t ng th m i t oườ ử ụ ớ ượ ấ ậ ế ứ ễ ổ ể ớ ạ ra cao h n giá tr m c ng ng Iơ ị ứ ưỡ threshold: + T ch i ừ ố : Itotal-old + ∆I > Ithreshold (3.1) + Ch p nh n ấ ậ : Itotal-old + ∆I < Ithreshold Giá tr ng ng gi ng v i đ tăng nhi u đ ng lên l n nh t và có th đ c thi tị ưỡ ố ớ ộ ễ ườ ớ ấ ể ượ ế l p b i vi c quy ho ch m ng vô tuy n.ậ ở ệ ạ ạ ế Hình 3- Đ ng cong t iườ ả Trong chi n l c đi u khi n thu n p d a vào thông l ng, ng i s d ng m iế ượ ề ể ạ ự ượ ườ ử ụ ớ không đ c thu nh n truy nh p vào m ng vô tuy n n u toàn b t i m i gây ra caoượ ậ ậ ạ ế ế ộ ả ớ h n giá tr ng ng:ơ ị ưỡ +T ch i ừ ố : ηtotal-old + ∆I > ηthreshold 43 Ch ng 3- Đi u khi n công su t và chuy n giao trong qu n lý tài nguyên vô tuy nươ ề ể ấ ể ả ế +Ch p nh n ấ ậ : ηtotal-old + ∆I < ηthreshold (3.2) Chú ý r ng vi c đi u khi n thu n p đ c áp d ng m t cách tách bi t trên cằ ệ ề ể ạ ượ ụ ộ ệ ả đ ng lên và đ ng xu ng, và m i h ng có th s d ng các chi n l c đi uườ ườ ố ở ỗ ướ ể ử ụ ế ượ ề khi n thu n p khác nhau.ể ạ d. Đi u khi n t i (đi u khi n ngh n).ề ể ả ể ể ẽ M t công c quan tr ng c a ch c năng qu n lý ngu n tài nguyên vô tuy n làộ ụ ọ ủ ứ ả ồ ế đ m b o cho h th ng không b quá t i và duy trì tính n đ nh. N u h th ng đ cả ả ệ ố ị ả ổ ị ế ệ ố ượ quy ho ch m t cách h p lý, và công vi c đi u khi n thu n p ho t đ ng t t, các tìnhạ ộ ợ ệ ề ể ạ ạ ộ ố hu ng quá t i s b lo i tr . Tuy nhiên, trong m ng di đ ng, s quá t i m t n iố ả ẽ ị ạ ừ ạ ộ ự ả ở ộ ơ nào đó là không th tránh kh i vì các tài nguyên vô tuy n đ c n đ nh tr c trongể ỏ ế ượ ấ ị ướ m ng. Khi quá t i đ c x lý b i đi u khi n t i, hay còn g i là đi u khi n ngh n,ạ ả ượ ử ở ề ể ả ọ ề ể ẽ ho t đ ng đi u khi n này s tr l i cho h th ng t i m c tiêu, đ c v ch ra trongạ ộ ề ể ẽ ả ạ ệ ố ả ụ ượ ạ quá trình quy ho ch m ng m t cách nhanh chóng và có kh năng đi u khi n đ c.ạ ạ ộ ả ề ể ượ Các ho t đ ng đi u khi n t i đ làm gi m hay cân b ng t i đ c li t kê nh sau:ạ ộ ề ể ả ể ả ằ ả ượ ệ ư • T ch i các l nh công su t t i trên đ ng xu ng nh n t MS. ừ ố ệ ấ ớ ườ ố ậ ừ • Gi m ch tiêu Eả ỉ b/I0 đ ng lên s d ng b i đi u khi n công su t nhanh đ ngườ ử ụ ở ề ể ấ ườ lên. • Thay đ i kích c c a mi n chuy n giao m m đ ph c v nhi u ng i s d ngổ ỡ ủ ề ể ề ể ụ ụ ề ườ ử ụ h n.ơ • Chuy n giao t i sóng mang WCDMA khác (m ng UMTS khác hay m ng GSM).ể ớ ạ ạ • Gi m thông l ng c a l u l ng d li u gói (các d li u phi th i gian th c).ả ượ ủ ư ượ ữ ệ ữ ệ ờ ự • Ng t các cu c g i trên m t đ ng đi u khi n.ắ ộ ọ ộ ườ ề ể Hai ho t đ ng đ u tiên là các ho t đ ng nhanh đ c th c hi n bên trong BS.ạ ộ ầ ạ ộ ượ ự ệ Các ho t đ ng này có th di n ra trong m t khe th i gian, nghĩa là v i m t t n sạ ộ ể ễ ộ ờ ớ ộ ầ ố 1,5KHz, cung c p m t quy n u tiên cho các d ch v khác nhau. Ho t đ ng th 3ấ ộ ề ư ị ụ ạ ộ ứ thay đ i kích c c a mi n chuy n giao m m có m t l i ích đ c bi t đ i v i m ngổ ỡ ủ ề ể ề ộ ợ ặ ệ ố ớ ạ gi i h n đ ng xu ng.ớ ạ ườ ố Các ph ng pháp đi u khi n t i khác thì ch m h n. Chuy n giao bên trongươ ề ể ả ậ ơ ể băng t n và chuy n giao bên trong h th ng có th kh c ph c đ c hi n t ng quáầ ể ệ ố ể ắ ụ ượ ệ ượ t i b ng cách cân b ng t i. Ho t đ ng cu i cùng là ng t các ng i s d ng d ch vả ằ ằ ả ạ ộ ố ắ ườ ử ụ ị ụ th i gian th c (nh là tho i hay d li u chuy n m ch kênh) đ gi m t i. Ho t đ ngờ ự ư ạ ữ ệ ể ạ ể ả ả ạ ộ này ch đ c s d ng ch khi t i c a toàn b m ng v n r t l n th m chí sau khi cácỉ ượ ử ụ ỉ ả ủ ộ ạ ẫ ấ ớ ậ ho t đ ng đi u khi n t i khác v a có tác d ng đ gi m quá t i. Giao di n vô tuy nạ ộ ề ể ả ừ ụ ể ả ả ệ ế WCDMA và yêu c u tăng c a l u l ng phi th i gian th c trong m ng 3G đem l iầ ủ ư ượ ờ ự ạ ạ 44 Ch ng 3- Đi u khi n công su t và chuy n giao trong qu n lý tài nguyên vô tuy nươ ề ể ấ ể ả ế nhi u s l a ch n các ho t đ ng kh thi đ đi u khi n tình hu ng quá t i, và vì thề ự ự ọ ạ ộ ả ể ề ể ố ả ế nhu c u c t nh ng ng i s d ng d ch v th i gian th c đ gi m quá t i r t hi mầ ắ ữ ườ ử ụ ị ụ ờ ự ể ả ả ấ ế x y ra.ả 3.2 Đi u khi n công su tề ể ấ 3.2.1 Gi i thi u chungớ ệ M c tiêu c a vi c s d ng đi u khi n công su t là khác nhau trên đ ng lên vàụ ủ ệ ử ụ ề ể ấ ườ đ ng xu ng. Các m c tiêu c a đi u khi n công su t có th tóm t t nh sauườ ố ụ ủ ề ể ấ ể ắ ư : • Kh c ph c hi u ng ắ ụ ệ ứ g n-xa ầ trên đ ng lên.ườ • T i u dung l ng h th ng b ng vi c đi u khi n nhi u.ố ư ượ ệ ố ằ ệ ề ể ễ • Làm tăng t i đa tu i th pin c a đ u cu i di đ ng.ố ổ ọ ủ ầ ố ộ Hình 3-3 ch ra hi u ng ỉ ệ ứ g n-xaầ trên đ ng lên. Tín hi u t các MS khác nhauườ ệ ừ đ c truy n đi trong cùng băng t n m t cách đ ng th i trong các h th ng WCDMA.ượ ề ầ ộ ồ ờ ệ ố Không có đi u khi n công su t, tín hi u đ n t MS g n v i BS nh t có th ch n cácề ể ấ ệ ế ừ ầ ớ ấ ể ặ tín hi u t các MS khác cách xa BS h n. Trong tình hu ng x u nh t, m t MS có côngệ ừ ơ ố ấ ấ ộ su t quá l n có th ch n toàn b m t cell. Gi i pháp là ph i áp d ng đi u khi nấ ớ ể ặ ộ ộ ả ả ụ ề ể công su t đ đ m b o r ng các tín hi u đ n t các đ u cu i khác nhau có cùng côngấ ể ả ả ằ ệ ế ừ ầ ố su t hay có cùng t s tín hi u trên nhi u (SIR) khi chúng đ n BS.ấ ỷ ố ệ ễ ế Hình 3- Hi u ng g n-xa (đi u khi n công su t trên đ ng lên)ệ ứ ầ ề ể ấ ườ Trên đ ng xu ng, không có hi u ng ườ ố ệ ứ g n-xaầ do mô hình m t-t i-nhi u.ộ ớ ề Đi uề khi nể công su t có nhi m v bù nhi u bên trong cell gây ra b i các tr m di đ ng,ấ ệ ụ ễ ở ạ ộ đ c bi t là nhi u g n biên gi i c a c a các cell này (đ c ch ra trong hình 3-4). H nặ ệ ễ ầ ớ ủ ủ ượ ỉ ơ th n a, đi u khi n công su t trên đ ng xu ng có nhi m v làm gi m thi u toànế ữ ề ể ấ ườ ố ệ ụ ả ể b nhi u b ng cách gi QoS t i m c giá tr m c tiêu.ộ ễ ằ ữ ạ ứ ị ụ 45 Ch ng 3- Đi u khi n công su t và chuy n giao trong qu n lý tài nguyên vô tuy nươ ề ể ấ ể ả ế Hình 3- Bù nhi u bên trong cell (đi u khi n công su t đ ng xu ng)ễ ề ể ấ ở ườ ố Trong hình 3-4, MS2 ph i ch u nhi u nhi u bên trong cell h n MS1. Vì th đả ị ề ễ ơ ế ể đáp ng m c tiêu ch t l ng gi ng nhau, c n nhi u năng l ng c p phát cho choứ ụ ấ ượ ố ầ ề ượ ấ các kênh đ ng xu ng gi a BS và MS2.ườ ố ữ Có 3 ki u đi u khi n công su t trong các h th ng WCDMAể ề ể ấ ệ ố : Đi u khi n côngề ể su t vòng m , đi u khi n công su t vòng kín, và đi u khi n công su t vòng bênấ ở ề ể ấ ề ể ấ ngoài. a) Đi u khi n công su t vòng m (Open-loop power control)ề ể ấ ở Đi u khi n công su t vòng m đ c s d ng trong UMTS FDD cho vi c thi tề ể ấ ở ượ ử ụ ệ ế l p năng l ng ban đ u cho MS. Tr m di đ ng s tính toán suy hao đ ng truy nậ ượ ầ ạ ộ ẽ ườ ề gi a các tr m g c và tr m di đ ng b ng cách đo c ng đ tín hi u nh n s d ngữ ạ ố ạ ộ ằ ườ ộ ệ ậ ử ụ m ch đi u khi n đ tăng ích t đ ng (AGCạ ề ể ộ ự ộ ). Tuỳ theo s tính toán suy hao đ ngự ườ truy n này, tr m di đ ng có th quy t đ nh công su t phát đ ng lên c a nó. Đi uề ạ ộ ể ế ị ấ ườ ủ ề khi n công su t vòng m có nh h ng trong h th ng TDD b i vì đ ng lên vàể ấ ở ả ưở ệ ố ở ườ đ ng xu ng là t ng h , nh ng không nh h ng nhi u trong các h th ng FDDườ ố ươ ỗ ư ả ưở ề ệ ố b i vì các kênh đ ng lên và đ ng xu ng ho t đ ng trên các băng t n khác nhau vàở ườ ườ ố ạ ộ ầ hi n t ng Phadinh Rayleigh trên đ ng lên và đ ng xu ng đ c l p nhau. V yệ ượ ườ ườ ố ộ ậ ậ đi u khi n công su t vòng m ch có th bù m t cách đ i khái suy hao do kho ngề ể ấ ở ỉ ể ộ ạ ả cách. Đó là lý do t i sao đi u khi n công su t vòng m ch đ c s d ng nh là vi cạ ề ể ấ ở ỉ ượ ử ụ ư ệ thi t l p năng l ng ban đ u trong h th ng FDD.ế ậ ượ ầ ệ ố b) Đi u khi n công su t vòng kín.ề ể ấ Đi u khi n công su t vòng khép kín, đ c g i là đi u khi n công su t nhanhề ể ấ ượ ọ ề ể ấ trong các h th ng WCDMA, có nhi m v đi u khi n công su t phát c a MSệ ố ệ ụ ề ể ấ ủ (đ ng lên), hay là công su t c