LỜI MỞ ĐẦU

- Mặc dù so với các loại hình dịch vụ viễn thông khác thì thông tin di động ra đời khá muộn, chỉ mới xuất hiện trong vài chục năm qua. Nhưng do mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho người sử dụng nên dịch vụ này đã tăng trưởng một cách bùng nổ. Phát triển từ hệ thống thông tin di động tương tự, hệ thống thông tin di động 2G đánh dấu sự thành công của công nghệ GSM với 70% thị phần thông tin di động trên toàn cầu hiện nay. Nhưng khi vấn đề internet toàn cầu và các mạng riêng khác phát triển cả về quy mô và mức độ tiện ích đã xuất hiện nhu cầu về dịch vụ truyền số liệu mọi lúc mọi nơi. Người sử dụng có nhu cầu về các dịch vụ mới như: truyền số liệu tốc độ cao, điện thoại có hình, truy cập internet tốc độ cao từ máy điện thoại di động và các dịch vụ truyền thông đa phương tiện khác. Điều đó khiến cho các hệ thống 2G phải bộc lộ những nhược điểm, điều này tạo điều kiện xuất hiện hệ thống thông tin di động 3G đáp ứng các nhu cầu truyền số liệu tốc độ cao và khắc phục những nhược điểm khác của hệ thống 2GỞ Việt Nam hiện nay, các mạng di động lớn như Mobiphone, Vinaphone, Viettel, liên doanh EVN Telecom và Vietnammobile…đã dành được quyền cấp phát 3G và đang thực hiện triển khai công nghệ này với mong muốn đưa đến cho người sử dụng trong thời gian sớm nhất

Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG 3G

- Thế giới đang chứng kiến những thay đổi lớn và sự phát triển rất nhanh chóng của ngành thông tin di động, từ công nghệ 2G chuyển sang 3G là một quãng thời gian 15 năm. Giờ đây công nghệ 3G đang được nhắc đến nhiều hơn bao giờ hết. Tại sao lại như vậy?

- Đây không phải lần đầu tiên chúng ta trải nghiệm điều này; vào đầu và giữa thập niên 1990, các công nghệ mới, thế hệ thứ 2 (2G) như GSM, TDMA và CDMA đang được tung ra để đem lại chất lượng thoại tốt hơn, công suất mạng cao hơn, cấu trúc mở, và cách sử dụng phổ sóng hữu hiệu hơn. Tuy nhiên, bước chuyển tiếp này đã cần đến hơn 15 năm. Thực tế, ngay từ giữa thập niên 1990, những công nghệ phổ biến nhất với số khách thuê bao toàn cầu cao nhất vẫn là công nghệ tương đồng AMPS và TACS thuộc thế hệ thứ nhất. Trong khi đó, các nhà khai thác mới đang trở nên vững vàng tại các thị trường khắp thế giới và họ phải quyết định hoặc bắt đầu với công nghệ tương đồng và sau đó nâng cấp, hoặc đi thẳng vào một trong các công nghệ 2G mới mẻ hơn.

- Trong khi các nhà sản xuất tiếp tục mời chào thiết bị tương đồng đem lại lợi nhuận cao, các nhà khai thác có tầm nhìn xa đã chọn các công nghệ GSM, TDMA hoặc CDMA để tăng tối đa thu nhập của họ. Một khi các công nghệ số được chứng tỏ và triển khai rộng rãi, các hãng vận hành trên khắp thế giới hiểu rằng mua thiết bị 1G – tuy với chi phí cơ bản thấp hơn nhờ tính tiết kiệm dựa trên qui mô lớn – chính là một quyết định kinh doanh và chiến lược kém cỏi khi xét tới vấn đề chi phí sở hữu trong dài hạn, các cơ hội tăng thu nhập và vị thế cạnh tranh trong thị trường. Chưa tới năm 1997, con số khách thuê bao công nghệ 2G đã vượt số khách thuê bao công nghệ 1G.

- Hiện nay, những xu hướng tương tự đang diễn ra với các hệ thống di động 3G như CDMA2000 và WCDMA (còn gọi là UMTS), nhưng với một tốc độ nhanh hơn. Trong khoảng

5 năm, các nhà sản xuất đã cho thấy đại đa số đầu tư của họ vào nghiên cứu và phát triển đã được phân bổ vào danh mục sản phẩm 3G, với phần lớn ngân sách lấy từ các nguồn thu nhập 2G của họ - GSM và CDMA. Tuy nhiên cho đến nay sự có sẵn của thiết bị 3G chưa thay thế hẳn việc mua hoặc bán các thiết bị 2G. Bước chuyển sang 3G

- Phần lớn những vụ mua hạ tầng không dây ngày nay là nhắm vào các hệ thống 3G. Theo một dự báo của Gartner về chi tiêu cho hạ tầng mạng toàn cầu, 54% tổng chi tiêu năm nay là dành cho CDMA2000 và WCDMA. Năm 2007, số chi tiêu sẽ tăng lên 61% cho 3G và sẽ tiếp tục tăng sau đó, trong khi đầu tư vào các công nghệ 2G như GSM sẽ tiếp tục giảm.

- Trong một báo cáo vào tháng Bảy 2006, Strategy Analytics cũng tiên đoán hơn một nửa chi tiêu toàn cầu cho hạ tầng không dây 3G sẽ đổ vào CDMA2000 và WCDMA trong năm 2006 và cho thấy rằng các công nghệ 2G sẽ tiếp tục suy giảm sau đó.

- Điều này có nghĩa rằng một khi các hãng vận hành dành một khoản đầu tư vào cơ sở hạ tầng mới, số lượng người sử dụng trên mạng sẽ tăng tương ứng. Tuy nhiên điều ấn tượng nhất là ở chỗ sự tiếp nhận các dịch vụ 3G đã vượt hơn hẳn bất kỳ lần giới thiệu công nghệ mới nào trong lịch sử ngành liên lạc không dây.

- Ở qui mô toàn cầu, các nhà phân tích dự đoán đến 2009, hai công nghệ 3G hàng đầu, CDMA2000 và WCDMA, sẽ chiếm 41% thị trường khách thuê bao và khối lượng thuê bao GSM từng một thời rất lớn sẽ giảm xuống đều đặn. Con số khách thuê bao 3G sẽ vượt hơn số khách 2G trong khoảng 10 năm kể từ khi bắt đầu có 3G – trong khi 2G phải mất 15 năm mới qua mặt được 1G.Sức hút của tính kinh tế 3G

- Thực tế, các nhà khai thác 3G tại các thị trường hàng đầu thế giới đã ghi nhận tốc độ tiếp thu nhanh và thu nhập tăng vọt nhờ tung ra các dịch vụ dữ liệu mới mẻ trên các mạng thế hệ mới của họ. Hầu hết các nhà khai thác 3G khắp thế giới đã ghi nhận thu nhập dữ liệu trung bình tính trên đầu người sử dụng (ARPU) nằm trong khoảng 10% đến 40% tổng thu nhập tính theo người sử dụng trên các mạng 3G của họ.

- Tại những quốc gia như Cộng hòa Czech và Mỹ, nơi mà các dịch vụ CDMA2000 1xEV-DO đã có sẵn trên thị trường, các nhà khai thác sử dụng công nghệ GSM 2G nhận thấy họ khó mà cạnh tranh bằng giá cả và hiệu suất, điều đó buộc họ phải xem xét những kế hoạch mạnh mẽ để tung ra WCDMA và HSDPA. Người hưởng lợi từ sự cạnh tranh ngày càng tăng này là khách hàng và những doanh nghiệp vì họ có thể nhận được dịch vụ tốt hơn với giá rẻ hơn.

- Tuy nhiên, bước chuyển sang 3G không bị giới hạn trong những quốc gia phát triển trên thế giới. Những thị trường đang lên cũng đang triển khai thiết bị 3G vì những lợi thế tương tự. Tại những thị trường này, dịch vụ thoại giá rẻ thường có ưu thế hơn dịch vụ dữ liệu băng rộng và chính tính kinh tế của 3G, nhất là trong các băng tần thấp, đã hỗ trợ quan điểm kinh doanh của các nhà khai thác đối với bước tiến vào CDMA2000 và WCDMA. Điều này đặc biệt đúng tại các thị trường đang phát triển nơi mà các dịch vụ đường dây mặt đất không dễ gì có sẵn và việc sử dụng dịch vụ thoại là tương đối cao.

- Một báo cáo của Signals Research cho biết tổng chi phí sở hữu (TCO) của một mạng 3G, trong khoảng thời gian 10 năm, thì có lợi hơn 2G xét về vốn và chi phí vận hành; nên việc bắt đầu với một mạng 3G rõ ràng là tốt hơn.

- Tại sao vậy? Ấy là bởi vì 3G cho phép công suất dữ liệu và thoại cao hơn với cùng một khối lượng phổ sóng, cùng với những cải thiện trong chi phí vận hành. Ngay cả trong các

trường hợp mà ở đó nhà vận hành GSM/GPRS/EDGE không chuyển sang 3G trong thời gian 10 năm, CDMA2000 vẫn có thể đạt 12% có lợi hơn trong một mức tăng trưởng thuê bao khiêm tốn và viễn cảnh tính theo phút sử dụng. Và, khi viễn cảnh tính theo phút sử dụng và tăng trưởng thuê bao tăng lên, mức hiệu quả so với chi phí của CDMA2000 lại càng nổi bật hơn – với mức tiết kiệm chi phí từ 18% đến 23%.

- Các công nghệ 3G ở tần số thấp (450 và 850 MHz) thậm chí còn hấp dẫn hơn khi xét đến chi phí ngày càng giảm. Ở những tần số này, các trạm cơ sở có thể truyền tín hiệu sóng đi xa hơn và độ phủ sóng được cải thiện cả ở trong lẫn bên ngoài nhà. Điều này có nghĩa rằng người ta cần ít trạm gốc hơn mà vẫn có được tầm phủ sóng mong muốn, và điều này nghĩa là nhà khai thác chỉ cần một mức đầu tư cơ bản thấp hơn.

- Khác biệt này là rất quan trọng. Ví dụ điển hình là, hãng vận hành 3G Belcel ở Belarus, phủ sóng được 80% dân cư chỉ với 60 trạm cơ sở CDMA2000 sử dụng băng tần 450 MHz. Hãng cạnh tranh với nó sử dụng GSM900/1800 cần đến một mạng lưới gồm trên 500 trạm gốc để phủ sóng một diện tích tương đương.

- Các mạng 3G CDMA2000 và WCDMA có khả năng đem lại các dịch vụ dữ liệu băng rộng, thoại và đa truyền thông mới mẻ và sinh nhiều thu nhập mà đồng thời cũng đem lại tính kinh tế ưu việt cho vòng đời của mạng lưới. Ngày nay nhiều chuyên gia viễn thông cho rằng, đồng tiền khôn là được đặt vào 3G.

- Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai được xây dựng theo tiêu chuẩn: GSM, IS-95, PDC, IS-36 phát triển rất nhanh những năm 1990. Các yêu cầu về dịch vụ mới của các hệ thống thông tin di động, nhất là các dịch vụ truyền số liệu đòi hỏi các nhà khai thác phải đưa ra được các hệ thống thông tin di động mới. Trong bối cảnh đó ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hóa hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 với tên gọi IMT-2000 nhằm mục tiêu chính sau đây:

* Tốc độ truy nhập cao để bảo đảm các dịch vụ băng rộng như truy nhập Internet nhanh hoặc các dịch vụ đa phương tiện.

* Linh hoạt để bảo đảm các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và điện thoại vệ tinh. Các tính năng này sẽ cho phép mở rộng đáng kể tầm phủ của các hệ thống thông tin di động.

* Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để bảo đảm sự phát triển liên tục của thông tin di động.

Chương 2KIẾN TRÚC CHUNG CỦA MỘT HỆ THỐNG

THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G

1.1. Mục đích chương

• Hiểu được kiến trúc tổng quát của một mạng thông tin di động 3G.

• Hiểu các kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS: R3, R4 và R5 và chiến lược chuyển dịch GSM lên 3G UMTS

1.1. Các chủ đề được trình bầy trong chương

• Kiến trúc chung của một mạng thông tin di động 3G

• Các khái niệm về các dịch vụ chuyển mạch kênh và các dịch vụ chuyển mạch gói

• Các loại lưu lượng và các loại dịch vù mà 3G WCDMA UMTS có thể hỗ trợ

• Kiến trúc 3G WCDMA UMTS qua các phát hành khác nhau: R3, R4, R5 và R6

• Chiến lược chuyển dịch GSM lên 3G UMTS

1.1.3. Hướng dẫn

• Học kỹ các tư liệu được trình bầy trong chương

• Tham khảo thêm các tái liệu tham khảo cuối tài liệu

2.1 Kiến trúc chung của một hệ thống thông tin di động 3GMạng thông tin di động (TTDĐ) 3G lúc đầu sẽ là mạng kết hợp giữa các vùng chuyển

mạch gói (PS) và chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói và tiếng. Các trung tâm chuyển mạch gói sẽ là các chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM. Trên đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh sẽ dần được thay thế bằng chuyển mạch gói. Các dịch vụ kể cả số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng và video) cuối cùng sẽ được truyền trên cùng một môi trường IP bằng các chuyển mạch gói. Hình 1.4 dưới đây cho thấy thí dụ về một kiến trúc tổng quát của TTDĐ 3G kết hợp cả CS và PS trong mạng lõi.

RAN: Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyếnBTS: Base Transceiver Station: trạm thu phát gốc

BSC: Base Station Controller: bộ điều khiển trạm gốcRNC: Rado Network Controller: bộ điều khiển trạm gốcCS: Circuit Switch: chuyển mạch kênhPS: Packet Switch: chuyển mạch góiSMS: Short Message Servive: dịch vụ nhắn tinServer: máy chủPSTN: Public Switched Telephone Network: mạng điện thoại chuyển mạch công cộngPLMN: Public Land Mobile Network: mang di động công cộng mặt đất

Hình 2.1. Kiến trúc tổng quát của một mạng di động kết hợp cả CS và PS

- Các miền chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) được thể hiện bằng một nhóm các đơn vị chức năng lôgic: trong thực hiện thực tế các miền chức năng này được đặt vào các thiết bị và các nút vật lý. Chẳng hạn có thể thực hiện chức năng chuyển mạch kênh CS (MSC/GMSC) và chức năng chuyển mạch gói (SGSN/GGSN) trong một nút duy nhất để được một hệ thống tích hợp cho phép chuyển mạch và truyền dẫn các kiểu phương tiện khác nhau: từ lưu lượng tiếng đến lưu lượng số liệu dung lượng lớn.

3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System: Hệ thống thông tin di động toàn cầu) có thể sử dụng hai kiểu RAN. Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập WCDMA (Wide Band Code Devision Multiple Acces: đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng) được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Network: mạng truy nhập vô tuyến mặt đất của UMTS). Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA được gọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dưa trên công nghệ EDGE của GSM). Tài liệu chỉ xét đề cập đến công nghệ duy nhất trong đó UMTS được gọi là 3G WCDMA UMTS

2.2. Chuyển mạch kênh (CS), chuyển mạch gói (PS). DỊch vụ chuyển mạch kênh và dịch vụ chuyển mạch gói.

3G cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh như tiếng, video và các dịch vụ chuyển mạch gói chủ yếu để truy nhập internet.

Chuyển mạch kênh (CS: Circuit Switch) là sơ đồ chuyển mạch trong đó thiết bị chuyển mạch thực hiện các cuộc truyền tin bằng cách thiết lập kết nối chiếm một tài nguyên mạng nhất định trong toàn bộ cuộc truyền tin. Kết nối này là tạm thời, liên tục và dành riêng. Tạm thời vì nó chỉ được duy trì trong thời gian cuộc gọi. Liên tục vì nó được cung cấp liên tục một tài nguyên nhất định (băng thông hay dung lượng và công suất) trong suốt thời gian cuộc gọi. Dành riêng vì kết nối này và tài nguyên chỉ dành riêng cho cuộc gọi này. Thiết bị chuyển mạch sử dụng cho CS trong các tổng đài của TTDĐ 2G thực hiện chuyển mạch kênh trên trên cơ sở ghép kênh theo thời gian trong đó mỗi kênh có tốc độ 64 kbps và vì thế phù hợp cho việc truyền các ứng dụng làm việc tại tốc độ cố định 64 kbps (chẳng hạn tiếng được mã hoá PCM).

Chuyển mạch gói (PS: Packet Switch) là sơ đồ chuyển mạch thực hiện phân chia số liệu của một kết nối thành các gói có độ dài nhất định và chuyển mạch các gói này theo thông tin về nơi nhận được gắn với từng gói và ở PS tài nguyên mạng chỉ bị chiếm dụng khi có gói cần truyền. Chuyển mạch gói cho phép nhóm tất cả các số liệu của nhiều kết nối khác nhau phụ thuộc vào nội dung, kiểu hay cấu trúc số liệu thành các gói có kích thước phù hợp và truyền chúng trên một kênh chia sẻ. Việc nhóm các số liệu cần truyền được thực hiện bằng ghép kênh

thống kê với ấn định tài nguyên động. Các công nghệ sử dụng cho chuyển mạch gói có thể là Frame Relay, ATM hoặc IP.

Hình 1.5. cho thấy cấu trúc của CS và PS.

Hình 2.2. Chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS).

Dịch vụ chuyển mạch kênh (CS Service) là dịch vụ trong đó mỗi đầu cuối được cấp phát một kênh riêng và nó toàn quyển sử dụng tài nguyên của kênh này trong thời gian cuộc gọi tuy nhiên phải trả tiền cho toàn bộ thời gian này dù có truyền tin hay không. Dịch vụ chuyển mạch kênh có thể được thực hiện trên chuyển mạch kênh (CS) hoặc chuyển mạch gói (PS). Thông thường dịch vụ này được áp dụng cho các dịch vụ thời gian thực (thoại).

Dịch vụ chuyển mạch gói (PS Service) là dịch vụ trong đó nhiều đầu cuối cùng chia sẻ một kênh và mỗi đầu cuối chỉ chiếm dụng tài nguyên của kênh này khi có thông tin cần truyền và nó chỉ phải trả tiền theo lượng tin được truyền trên kênh. Dịch vụ chuyển mạch gói chỉ có thể được thực hiện trên chuyển mạch gói (PS). Dịch vụ này rất rất phù hợp cho các dịch vụ phi thời gian thực (truyền số liệu), tuy nhiên nhờ sự phát triển của công nghệ dịch vụ này cũng được áp dụng cho các dịch vụ thời gian thực (VoIP).

Chuyển mạch gói có thể thực hiện trên cơ sở ATM hoặc IP. ATM (Asynchronous Transfer Mode: chế độ truyền dị bộ) là công nghệ thực hiện phân

chia thông tin cần phát thành các tế bào 53 byte để truyền dẫn và chuyển mạch. Một tế bào ATM gồm 5 byte tiêu đề (có chứa thông tin định tuyến) và 48 byte tải tin (chứa số liệu của người sử dụng). Thiết bị chuyển mạch ATM cho phép chuyển mạch nhanh trên cơ sở chuyển mạch phần cứng tham chuẩn theo thông tin định tuyến tiêu đề mà không thực hiện phát hiện lỗi trong từng tế bào. Thông tin định tuyến trong tiêu đề gồm: đường dẫn ảo (VP) và kênh ảo (VC). Điều khiển kết nối bằng VC (tương ứng với kênh của người sử dụng) và VP (là một bó các VC) cho phép khai thác và quản lý có khả năng mở rộng và có độ linh hoạt cao. Thông thường VP được thiết lập trên cơ sở số liệu của hệ thống tại thời điểm xây dựng mạng. Việc sử dụng ATM trong mạng lõi cho ta nhiều cái lợi: có thể quản lý lưu lượng kết hợp với RAN, cho

phép thực hiện các chức năng CS và PS trong cùng một kiến trúc và thực hiện khai thác cũng như điều khiển chất lượng liên kết.

Chuyển mạch hay Router IP (Internet Protocol) cũng là một công nghệ thực hiện phân chia thông tin phát thành các gói được gọi là tải tin (Payload). Sau đó mỗi gói được gán một tiêu đề chứa các thông tin địa chỉ cần thiết cho chuyển mạch. Trong thông tin di động do vị trí của đầu cuối di động thay đổi nên cần phải có thêm tiêu đề bổ sung để định tuyến theo vị trí hiện thời của máy di động. Quá trình định tuyến này được gọi là truyền đường hầm (Tunnel). Có hai cơ chế để thực hiện điều này: MIP (Mobile IP: IP di động) và GTP (GPRS Tunnel Protocol: giao thức đường hầm GPRS). Tunnel là một đường truyền mà tại đầu vào của nó gói IP được đóng bao vào một tiêu đề mang địa chỉ nơi nhận (trong trường hợp này là địa chỉ hiện thời của máy di động) và tại đầu ra gói IP được tháo bao bằng cách loại bỏ tiêu đề bọc ngoài (hình 1.6).

Hình 2.3. Đóng bao và tháo bao cho gói IP trong quá trình truyền tunnel

Hình 1.7 cho thấy quá trình định tuyến tunnel (chuyển mạch tunnel) trong hệ thống 3G UMTS từ tổng đài gói cổng (GGSN) cho một máy di động (UE) khi nó chuyển từ vùng phục vụ của một tổng đài gói nội hạt (SGSN1) này sang một vùng phục vụ của một tổng đài gói nội hạt khác (SGSN2) thông qua giao thức GTP.

Hình 2.4. Thiết lập kết nối tunnel trong chuyển mạch tunnel Vì 3G WCDMA UMTS được phát triển từ những năm 1999 khi mà ATM là công nghệ chuyển mạch gói còn ngự trị nên các tiêu chuẩn cũng được xây dựng trên công nghệ này. Tuy

nhiên hiện nay và tương lai mạng viễn thông sẽ được xây dựng trên cơ sở internet vì thế các chuyển mạch gói sẽ là chuyển mạch hoặc router IP.2.3.Các loại lưu lượng và dịch vụ đượng 3GWCDMA UMTS hỗ trợ

Vì TTDĐ 3G cho phép truyền dẫn nhanh hơn, nên truy nhập Internet và lưu lượng thông tin số liệu khác sẽ phát triển nhanh. Ngoài ra TTDĐ 3G cũng được sử dụng cho các dịch vụ tiếng. Nói chung TTDĐ 3G hỗ trợ các dịch vụ tryền thông đa phương tiện. Vì thế mỗi kiểu lưu lượng cần đảm bảo một mức QoS nhất định tuỳ theo ứng dụng của dịch vụ. QoS ở W-CDMA được phân loại như sau:Loại hội thoại (Conversational, rt): Thông tin tương tác yêu cầu trễ nhỏ (thoại chẳng hạn).Loại luồng (Streaming, rt): Thông tin một chiều đòi hỏi dịch vụ luồng với trễ nhỏ (phân phối truyền hình thời gian thực chẳng hạn: Video Streaming)Loại tương tác (Interactive, nrt): Đòi hỏi trả lời trong một thời gian nhất định và tỷ lệ lỗi thấp (trình duyệt Web, truy nhập server chẳng hạn).Loại nền (Background, nrt): Đòi hỏi các dịch vụ nỗ lực nhất được thực hiện trên nền cơ sở (e-mail, tải xuống file: Video Download)

Môi trường hoạt động của 3WCDMA UMTS được chia thành bốn vùng với các tốc độ bit Rb phục vụ như sau:

• Vùng 1: trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2Mbps• Vùng 2: thành phố, ô micro, Rb ≤ 384 kbps• Vùng 2: ngoại ô, ô macro, Rb ≤ 144 kbps• Vùng 4: Toàn cầu, Rb = 12,2 kbps

Có thể tổng kết các dịch vụ do 3GWCDMA UMTS cung cấp ở bảng 1.1.

Bảng 2.1. Phân loại các dịch vụ ở 3GWDCMA UMTS

Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiếtDịch vụ di động

Dịch vụ di động Di động đầu cuối/di động cá nhân/di động dịch vụ

Dịch vụ thông tin định vị

- Theo dõi di động/ theo dõi di động thông minh

Dịch vụ âm thanh - Dịch vụ âm thanh chất lượng cao (16-64 kbps)- Dịch vụ truyền thanh AM (32-64 kbps)- Dịch vụ truyền thanh FM (64-384 kbps)

Dịch vụ viễn thông

Dịch vụ số liệu - Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình (64-144 kbps)- Dịch vụ số liệu tốc độ tương đối cao (144 kbps- 2Mbps)- Dịch vụ số liệu tốc độ cao (≥ 2Mbps)

Dịch vụ đa phương tiện

- Dịch vụ Video (384 kbps)- Dịch vụ hình chuyển động (384kbps- 2 Mbps)- Dịch vụ hình chuyển động thời gian thực (≥ 2 Mbps)

Dịch vụ Internet đơn giản

Dịch vụ truy nhập Web (384 kbps-2Mbps)

Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiếtDịch vụ Internet

Dịch vụ Internet thời gian thực

Dịch vụ Internet (384 kbps-2Mbps)

Dịch vụ internet đa phương tiện

Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian thực (≥ 2Mbps)

3G WCDMA UMTS được xây dựng theo ba phát hành chính được gọi là R3, R4, R5. Trong đó mạng lõi R3 và R4 bao gồm hai miền: miền CS (Circuit Switch: chuyển mạch kênh) và miền PS (Packet Switch: chuyển mạch gói). Việc kết hợp này phù hợp cho giai đoạn đầu khi PS chưa đáp ứng tốt các dịch vụ thời gian thực như thoại và hình ảnh. Khi này miền CS sẽ đảm nhiệm các dịch vụ thoại còn số liệu được truyền trên miền PS. R4 phát triển hơn R3 ở chỗ miền CS chuyển sang chuyển mạch mềm vì thế toàn bộ mạng truyền tải giữa các nút chuyển mạch đều trên IP. Dưới đây ta xét ba kiến trúc 3G WCDMA UMTS nói trên.

2.4. Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 WCDMA UMTS R3 hỗ trợ cả kết nối chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói: đến 384

Mbps trong miền CS và 2Mbps trong miền PS. Các kết nối tốc độ cao này đảm bảo cung cấp một tập các dich vụ mới cho người sử dụng di động giống như trong các mạng điện thoại cố định và Internet. Các dịch vụ này gồm: điện thoại có hình (Hội nghị video), âm thanh chất lượng cao (CD) và tốc độ truyền cao tại đầu cuối. Một tính năng khác cũng được đưa ra cùng với GPRS là "luôn luôn kết nối" đến Internet. UMTS cũng cung cấp thông tin vị trí tốt hơn và vì thế hỗ trợ tốt hơn các dịch vụ dựa trên vị trí.

Một mạng UMTS bao gồm ba phần: thiết bị di động (UE: User Equipment), mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Network), mạng lõi (CN: Core Network) (xem hình 1.8). UE bao gồm ba thiết bị: thiết bị đầu cuối (TE), thiết bị di động (ME) và module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM: UMTS Subscriber Identity Module). UTRAN gồm các hệ thống mạng vô tuyến (RNS: Radio Network System) và mỗi RNS bao gồm RNC (Radio Network Controller: bộ điều khiển mạng vô tuyến) và các nút B nối với nó. Mạng lõi CN bao gồm miền chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói và HE (Home Environment: Môi trường nhà). HE bao gồm các cơ sở dữ liệu: AuC (Authentication Center: Trung tâm nhận thực), HLR (Home Location Register: Bộ ghi định vị thường trú) và EIR (Equipment Identity Register: Bộ ghi nhận dạng thiết bị).

Hình 2.5. Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3

2.3.1. Thiết bị người sử dụng (UE)UE (User Equipment: thiết bị người sử dụng) là đầu cuối mạng UMTS của người sử dụng.

Có thể nói đây là phần hệ thống có nhiều thiết bị nhất và sự phát triển của nó sẽ ảnh hưởng lớn lên các ứng dụng và các dịch vụ khả dụng. Giá thành giảm nhanh chóng sẽ tạo điều kiện cho người sử dụng mua thiết bị của UMTS. Điều này đạt được nhờ tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến và cài đặt mọi trí tuệ tại các card thông minh.2.3.1.1. Các đầu cuối (TE)

Vì máy đầu cuối bây giờ không chỉ đơn thuần dành cho điện thoại mà còn cung cấp các dịch vụ số liệu mới, nên tên của nó được chuyển thành đầu cuối. Các nhà sản xuất chính đã đưa ra rất nhiều đầu cuối dựa trên các khái niệm mới, nhưng trong thực tế chỉ một số ít là được đưa vào sản xuất. Mặc dù các đầu cuối dự kiến khác nhau về kích thước và thiết kế, tất cả chúng đều có màn hình lớn và ít phím hơn so với 2G. Lý do chính là để tăng cường sử dụng đầu cuối cho nhiều dịch vụ số liệu hơn và vì thế đầu cuối trở thành tổ hợp của máy thoại di động, modem và máy tính bàn tay.

Đầu cuối hỗ trợ hai giao diện. Giao diện Uu định nghĩa liên kết vô tuyến (giao diện WCDMA). Nó đảm nhiệm toàn bộ kết nối vật lý với mạng UMTS. Giao diện thứ hai là giao diện Cu giữa UMTS IC card (UICC) và đầu cuối. Giao diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các card thông minh.

Mặc dù các nhà sản xuất đầu cuối có rất nhiều ý tưởng về thiết bị, họ phải tuân theo một tập tối thiểu các định nghĩa tiêu chuẩn để các người sử dụng bằng các đầu cuối khác nhau có thể truy nhập đến một số các chức năng cơ sở theo cùng một cách.

Các tiêu chuẩn này gồm:• Bàn phím (các phím vật lý hay các phím ảo trên màn hình)• Đăng ký mật khẩu mới• Thay đổi mã PIN• Giải chặn PIN/PIN2 (PUK)• Trình bầy IMEI• Điều khiển cuộc gọi

Các phần còn lại của giao diện sẽ dành riêng cho nhà thiết kế và người sử dụng sẽ chọn cho mình đầu cuối dựa trên hai tiêu chuẩn (nếu xu thế 2G còn kéo dài) là thiết kế và giao diện. Giao diện là kết hợp của kích cỡ và thông tin do màn hình cung cấp (màn hình nút chạm), các phím và menu.2.3.1.2. UICC

UMTS IC card là một card thông minh. Điều mà ta quan tâm đến nó là dung lượng nhớ và tốc độ bộ xử lý do nó cung cấp. Ứng dụng USIM chạy trên UICC.2.3.1.3. USIM

Trong hệ thống GSM, SIM card lưu giữ thông tin cá nhân (đăng ký thuê bao) cài cứng trên card. Điều này đã thay đổi trong UMTS, Modul nhận dạng thuê bao UMTS được cài như một ứng dụng trên UICC. Điều này cho phép lưu nhiều ứng dụng hơn và nhiều chữ ký (khóa) điện tử hơn cùng với USIM cho các mục đích khác (các mã truy nhập giao dịch ngân hàng an ninh). Ngoài ra có thể có nhiều USIM trên cùng một UICC để hỗ trợ truy nhập đến nhiều mạng.

USIM chứa các hàm và số liệu cần để nhận dạng và nhận thực thuê bao trong mạng UMTS. Nó có thể lưu cả bản sao hồ sơ của thuê bao.

Người sử dụng phải tự mình nhận thực đối với USIM bằng cách nhập mã PIN. Điểu này đảm bảo rằng chỉ người sử dụng đích thực mới được truy nhập mạng UMTS. Mạng sẽ chỉ cung cấp các dịch vụ cho người nào sử dụng đầu cuối dựa trên nhận dạng USIM được đăng ký.2.4.2. Mạng truy nhập vô tuyến UMTS

UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS) là liên kết giữa người sử dụng và CN. Nó gồm các phần tử đảm bảo các cuộc truyền thông UMTS trên vô tuyến và điều khiển chúng.

UTRAN được định nghĩa giữa hai giao diện. Giao diện Iu giữa UTRAN và CN, gồm hai phần: IuPS cho miền chuyển mạch gói và IuCS cho miền chuyển mạch kênh; giao diện Uu giữa UTRAN và thiết bị người sử dụng. Giữa hai giao diện này là hai nút, RNC và nút B.2.4.2.1. RNC

RNC (Radio Network Controller) chịu trách nhiệm cho một hay nhiều trạm gốc và điều khiển các tài nguyên của chúng. Đây cũng chính là điểm truy nhập dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho CN. Nó được nối đến CN bằng hai kết nối, một cho miền chuyển mạch gói (đến GPRS) và một đến miền chuyển mạch kênh (MSC).

Một nhiệm vụ quan trọng nữa của RNC là bảo vệ sự bí mật và toàn vẹn. Sau thủ tục nhận thực và thỏa thuận khóa, các khoá bảo mật và toàn vẹn được đặt vào RNC. Sau đó các khóa này được sử dụng bởi các hàm an ninh f8 và f9.

RNC có nhiều chức năng logic tùy thuộc vào việc nó phục vụ nút nào. Người sử dụng được kết nối vào một RNC phục vụ (SRNC: Serving RNC). Khi người sử dụng chuyển vùng đến một RNC khác nhưng vẫn kết nối với RNC cũ, một RNC trôi (DRNC: Drift RNC) sẽ cung cấp tài nguyên vô tuyến cho người sử dụng, nhưng RNC phục vụ vẫn quản lý kết nối của người sử dụng đến CN. Vai trò logic của SRNC và DRNC được mô tả trên hình 2.7. Khi UE trong chuyển giao mềm giữa các RNC, tồn tại nhiều kết nối qua Iub và có ít nhất một kết nối qua Iur. Chỉ một trong số các RNC này (SRNC) là đảm bảo giao diện Iu kết nối với mạng lõi còn các RNC khác (DRNC) chỉ làm nhiệm vụ định tuyến thông tin giữa các Iub và Iur. Chức năng cuối cùng của RNC là RNC điều khiển (CRNC: Control RNC). Mỗi nút B có một RNC điều khiển chịu trách nhiệm cho các tài nguyên vô tuyến của nó.

Hình 2.6. Vai trò logic của SRNC và DRNC

2.4.2.2. Nút BTrong UMTS trạm gốc được gọi là nút B và nhiệm vụ của nó là thực hiện kết nối vô tuyến

vật lý giữa đầu cuối với nó. Nó nhận tín hiệu trên giao diện Iub từ RNC và chuyển nó vào tín hiệu vô tuyến trên giao diện Uu. Nó cũng thực hiện một số thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến cơ sở như "điều khiển công suất vòng trong". Tính năng này để phòng ngừa vấn đề gần xa; nghĩa là nếu tất cả các đầu cuối đều phát cùng một công suất, thì các đầu cuối gần nút B nhất sẽ che lấp tín hiệu từ các đầu cuối ở xa. Nút B kiểm tra công suất thu từ các đầu cuối khác nhau và thông báo cho chúng giảm công suất hoặc tăng công suất sao cho nút B luôn thu được công suất như nhau từ tất cả các đầu cuối.2.4.3. Mạng lõi

Mạng lõi (CN) được chia thành ba phần, miền PS, miền CS và HE. Miền PS đảm bảo các dịch vụ số liệu cho người sử dụng bằng các kết nối đến Internet và các mạng số liệu khác và miền CS đảm bảo các dịch vụ điện thoại đến các mạng khác bằng các kết nối TDM. Các nút B trong CN được kết nối với nhau bằng đường trục của nhà khai thác, thường sử dụng các công nghệ mạng tốc độ cao như ATM và IP. Mạng đường trục trong miền CS sử dụng TDM còn trong miền PS sử dụng IP.2.4.3.1. SGSN

SGSN (SGSN: Serving GPRS Support Node: nút hỗ trợ GPRS phục vụ) là nút chính của miền chuyển mạch gói. Nó nối đến UTRAN thông qua giao diện IuPS và đến GGSN thông quan giao diện Gn. SGSN chịu trách nhiệm cho tất cả kết nối PS của tất cả các thuê bao. Nó lưu hai kiểu dữ liệu thuê bao: thông tin đăng ký thuê bao và thông tin vị trí thuê bao.Số liệu thuê bao lưu trong SGSN gồm:• IMSI (International Mobile Subsscriber Identity: số nhận dạng thuê bao di động quốc tế)• Các nhận dạng tạm thời gói (P-TMSI: Packet- Temporary Mobile Subscriber Identity: số

nhận dạng thuê bao di động tạm thời gói)• Các địa chỉ PDP (Packet Data Protocol: Giao thức số liệu gói)

Số liệu vị trí lưu trên SGSN:• Vùng định tuyến thuê bao (RA: Routing Area)• Số VLR• Các địa chỉ GGSN của từng GGSN có kết nối tích cực2.4.3.2. GGSN

GGSN (Gateway GPRS Support Node: Nút hỗ trợ GPRS cổng) là một SGSN kết nối với các mạng số liệu khác. Tất cả các cuộc truyền thông số liệu từ thuê bao đến các mạng ngoài đều qua GGSN. Cũng như SGSN, nó lưu cả hai kiểu số liệu: thông tin thuê bao và thông tin vị trí.Số liệu thuê bao lưu trong GGSN:• IMSI• Các địa chỉ PDPSố liệu vị trí lưu trong GGSN:• Địa chỉ SGSN hiện thuê bao đang nối đến

GGSN nối đến Internet thông qua giao diện Gi và đến BG thông qua Gp.2.4.3.3. BG

BG (Border Gatway: Cổng biên giới) là một cổng giữa miền PS của PLMN với các mạng khác. Chức năng của nút này giống như tường lửa của Internet: để đảm bảo mạng an ninh chống lại các tấn công bên ngoài.2.4.3.4. VLR

VLR (Visitor Location Register: bộ ghi định vị tạm trú) là bản sao của HLR cho mạng phục vụ (SN: Serving Network). Dữ liệu thuê bao cần thiết để cung cấp các dịch vụ thuê bao được copy từ HLR và lưu ở đây. Cả MSC và SGSN đều có VLR nối với chúng.Số liệu sau đây được lưu trong VLR:• IMSI• MSISDN• TMSI (nếu có)• LA hiện thời của thuê bao• MSC/SGSN hiện thời mà thuê bao nối đến

Ngoài ra VLR có thể lưu giữ thông tin về các dịch vụ mà thuê bao được cung cấp.Cả SGSN và MSC đều được thực hiện trên cùng một nút vật lý với VLR vì thế được gọi là

VLR/SGSN và VLR/MSC.2.4.3.5. MSC

MSC thực hiện các kết nối CS giữa đầu cuối và mạng. Nó thực hiện các chức năng báo hiệu và chuyển mạch cho các thuê bao trong vùng quản lý của mình. Chức năng của MSC trong UMTS giống chức năng MSC trong GSM, nhưng nó có nhiều khả năng hơn. Các kết nối CS được thực hiện trên giao diện CS giữa UTRAN và MSC. Các MSC được nối đến các mạng ngoài qua GMSC.2.4.3.6. GMSC

GMSC có thể là một trong số các MSC. GMSC chịu trách nhiệm thực hiện các chức năng định tuyến đến vùng có MS. Khi mạng ngoài tìm cách kết nối đến PLMN của một nhà khai thác, GMSC nhận yêu cầu thiết lập kết nối và hỏi HLR về MSC hiện thời quản lý MS. 2.4.3.7. Môi trường nhà

Môi trường nhà (HE: Home Environment) lưu các hồ sơ thuê bao của hãng khai thác. Nó cũng cung cấp cho các mạng phục vụ (SN: Serving Network) các thông tin về thuê bao và về cước cần thiết để nhận thực người sử dụng và tính cước cho các dịch vụ cung cấp. Tất cả các dịch vụ được cung cấp và các dịch vụ bị cấm đều được liệt kê ở đây.Bộ ghi định vị thường trú (HLR)

HLR là một cơ sở dữ liệu có nhiệm vụ quản lý các thuê bao di động. Một mạng di động có thể chứa nhiều HLR tùy thuộc vào số lượng thuê bao, dung lượng của từng HLR và tổ chức bên trong mạng.

Cơ sở dữ liệu này chứa IMSI (International Mobile Subsscriber Identity: số nhận dạng thuê bao di động quốc tế), ít nhất một MSISDN (Mobile Station ISDN: số thuê bao có trong danh bạ điện thoại) và ít nhất một địa chỉ PDP (Packet Data Protocol: Giao thức số liệu gói). Cả IMSI và MSISDN có thể sử dụng làm khoá để truy nhập đến các thông tin được lưu khác. Để định tuyến và tính cước các cuộc gọi, HLR còn lưu giữ thông tin về SGSN và VLR nào hiện đang chịu trách nhiệm thuê bao. Các dịch vụ khác như chuyển hướng cuộc gọi, tốc độ số liệu và thư thoại cũng có trong danh sách cùng với các hạn chế dịch vụ như các hạn chế chuyển mạng.

HLR và AuC là hai nút mạng logic, nhưng thường được thực hiện trong cùng một nút vật lý. HLR lưu giữ mọi thông tin về người sử dụng và đăng ký thuê bao. Như: thông tin tính cước, các dịch vụ nào được cung cấp và các dịch vụ nào bị từ chối và thông tin chuyển hướng cuộc gọi. Nhưng thông tin quan trọng nhất là hiện VLR và SGSN nào đang phụ trách người sử dụng.Trung tâm nhận thực (AuC)

AUC (Authentication Center) lưu giữ toàn bộ số liệu cần thiết để nhận thực, mật mã hóa và bảo vệ sự toàn vẹn thông tin cho người sử dụng. Nó liên kết với HLR và được thực hiện cùng với HLR trong cùng một nút vật lý. Tuy nhiên cần đảm bảo rằng AuC chỉ cung cấp thông tin về các vectơ nhận thực (AV: Authetication Vector) cho HLR.

AuC lưu giữ khóa bí mật chia sẻ K cho từng thuê bao cùng với tất cả các hàm tạo khóa từ f0 đến f5. Nó tạo ra các AV, cả trong thời gian thực khi SGSN/VLR yêu cầu hay khi tải xử lý thấp, lẫn các AV dự trữ.Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR)

EIR (Equipment Identity Register) chịu trách nhiệm lưu các số nhận dạng thiết bị di động quốc tế (IMEI: International Mobile Equipment Identity). Đây là số nhận dạng duy nhất cho thiết bị đầu cuối. Cơ sở dữ liệu này được chia thành ba danh mục: danh mục trắng, xám và đen. Danh mục trắng chứa các số IMEI được phép truy nhập mạng. Danh mục xám chứa IMEI của các đầu cuối đang bị theo dõi còn danh mục đen chứa các số IMEI của các đầu cuối bị cấm truy nhập mạng. Khi một đầu cuối được thông báo là bị mất cắp, IMEI của nó sẽ bị đặt vào danh mục đen vì thế nó bị cấm truy nhập mạng. Danh mục này cũng có thể được sử dụng để cấm các seri máy đặc biệt không được truy nhập mạng khi chúng không hoạt động theo tiêu chuẩn.2.4.4. Các mạng ngoài

Các mạng ngoài không phải là bộ phận của hệ thống UMTS, nhưng chúng cần thiết để đảm bảo truyền thông giữa các nhà khai thác. Các mạng ngoài có thể là các mạng điện thoại như: PLMN (Public Land Mobile Network: mạng di động mặt đất công cộng), PSTN (Public Switched Telephone Network: Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng), ISDN hay các mạng số liệu như Internet. Miền PS kết nối đến các mạng số liệu còn miền CS nối đến các mạng điện thoại.2.4.5. Các giao diện

Vai trò các các nút khác nhau của mạng chỉ được định nghĩa thông qua các giao diện khác nhau. Các giao diện này được định nghĩa chặt chẽ để các nhà sản xuất có thể kết nối các phần cứng khác nhau của họ.

√ Giao diện Cu. Giao diện Cu là giao diện chuẩn cho các card thông minh. Trong UE đây là nơi kết nối giữa USIM và UE

√ Giao diện Uu. Giao diện Uu là giao diện vô tuyến của WCDMA trong UMTS. Đây là giao diện mà qua đó UE truy nhập vào phần cố định của mạng. Giao diện này nằm giữa nút B và đầu cuối.

√ Giao diện Iu. Giao diện Iu kết nối UTRAN và CN. Nó gồm hai phần, IuPS cho miền chuyển mạch gói, IuCS cho miền chuyển mạch kênh. CN có thể kết nối đến nhiều UTRAN cho cả giao diện IuCS và IuPS. Nhưng một UTRAN chỉ có thể kết nối đến một điểm truy nhập CN.

√ Giao diện Iur. Đây là giao diện RNC-RNC. Ban đầu được thiết kế để đảm bảo chuyển giao mềm giữa các RNC, nhưng trong quá trình phát triển nhiều tính năng mới được bổ sung. Giao diện này đảm bảo bốn tính năng nổi bật sau:

1. Di động giữa các RNC2. Lưu thông kênh riêng3. Lưu thông kênh chung4. Quản lý tài nguyên toàn cục

√ Giao diện Iub. Giao diện Iub nối nút B và RNC. Khác với GSM đây là giao diện mở.

2.5. Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4Hình 1.10 cho thấy kiến trúc cơ sở của 3G UMTS R4. Sự khác nhau cơ bản giữa R3 và

R4 là ở chỗ khi này mạng lõi là mạng phân bố và chuyển mạch mềm. Thay cho việc có các MSC chuyển mạch kênh truyền thống như ở kiến trúc trước, kiến trúc chuyển mạch phân bố và chuyển mạch mềm được đưa vào.

Về căn bản, MSC được chia thành MSC server và cổng các phương tiện (MGW: Media Gateway). MSC chứa tất cả các phần mềm điều khiển cuộc gọi, quản lý di động có ở một MSC tiêu chuẩn. Tuy nhiên nó không chứa ma trận chuyển mạch. Ma trận chuyển mạch nằm trong MGW được MSC Server điều khiển và có thể đặt xa MSC Server.

Hình 2.7. Kiến trúc mạng phân bố của phát hành 3GPP R4Báo hiệu điều khiển các cuộc gọi chuyển mạch kênh được thực hiện giữa RNC và

MSC Server. Đường truyền cho các cuộc gọi chuyển mạch kênh được thực hiện giữa RNC và MGW. Thông thường MGW nhận các cuộc gọi từ RNC và định tuyến các cuộc gọi này đến nơi nhận trên các đường trục gói. Trong nhiều trường hợp đường trục gói sử dụng Giao thức truyền tải thời gian thực (RTP: Real Time Transport Protocol) trên Giao thức Internet (IP). Từ hình 1.10 ta thấy lưu lượng số liệu gói từ RNC đi qua SGSN và từ SGSN đến GGSN trên mạng đường trục IP. Cả số liệu và tiếng đều có thể sử dụng truyền tải IP bên trong mạng lõi. Đây là mạng truyền tải hoàn toàn IP.

Tại nơi mà một cuộc gọi cần chuyển đến một mạng khác, PSTN chẳng hạn, sẽ có một cổng các phương tiện khác (MGW) được điều khiển bởi MSC Server cổng (GMSC server). MGW này sẽ chuyển tiếng thoại được đóng gói thành PCM tiêu chuẩn để đưa đến PSTN. Như vậy chuyển đổi mã chỉ cần thực hiện tại điểm này. Để thí dụ, ta giả thiết rằng nếu tiếng ở giao diện vô tuyến được truyền tại tốc độ 12,2 kbps, thì tốc độ này chỉ phải chuyển vào 64 kbps ở MGW giao tiếp với PSTN. Truyền tải kiểu này cho phép tiết kiệm đáng kể độ rộng băng tần nhất là khi các MGW cách xa nhau.

Giao thức điều khiển giữa MSC Server hoặc GMSC Server với MGW là giao thức ITU H.248. Giao thức này được ITU và IETF cộng tác phát triển. Nó có tên là điều khiển cổng các phương tiện (MEGACO: Media Gateway Control). Giao thức điều khiển cuộc gọi giữa MSC Server và GMSC Server có thể là một giao thức điều khiển cuộc gọi bất kỳ. 3GPP đề nghị sử dụng (không bắt buộc) giao thức Điều khiển cuộc gọi độc lập vật mang (BICC: Bearer Independent Call Control) được xây dựng trên cơ sở khuyến nghị Q.1902 của ITU.

Trong nhiều trường hợp MSC Server hỗ trợ cả các chức năng của GMSC Server. Ngoài ra MGW có khả năng giao diện với cả RAN và PSTN. Khi này cuộc gọi đến hoặc từ PSTN có thể chuyển nội hạt, nhờ vậy có thể tiết kiệm đáng kể đầu tư.

Để làm thí dụ ta xét trường hợp khi một RNC được đặt tại thành phố A và được điều khiển bởi một MSC đặt tại thành phố B. Giả sử thuê bao thành phố A thực hiện cuộc gọi nội hạt. Nếu không có cấu trúc phân bố, cuộc gọi cần chuyển từ thành phố A đến thành phố B (nơi có MSC) để đấu nối với thuê bao PSTN tại chính thành phố A. Với cấu trúc phân bố, cuộc gọi có thể được điều khiển tại MSC Server ở thành phố B nhưng đường truyền các phương tiện thực tế có thể vẫn ở thành phố A, nhờ vậy giảm đáng kể yêu cầu truyền dẫn và giá thành khai thác mạng.

Từ hình 1.10 ta cũng thấy rằng HLR cũng có thể được gọi là Server thuê bao tại nhà (HSS: Home Subscriber Server). HSS và HLR có chức năng tương đương, ngoại trừ giao diện với HSS là giao diện trên cơ sở truyền tải gói (IP chẳng hạn) trong khi HLR sử dụng giao diện trên cơ sở báo hiệu số 7. Ngoài ra còn có các giao diện (không có trên hình vẽ) giữa SGSN với HLR/HSS và giữa GGSN với HLR/HSS.

Rất nhiều giao thức được sử dụng bên trong mạng lõi là các giao thức trên cơ sở gói sử dụng hoặc IP hoặc ATM. Tuy nhiên mạng phải giao diện với các mạng truyền thống qua việc sử dụng các cổng các phương tiện. Ngoài ra mạng cũng phải giao diện với các mạng SS7 tiêu chuẩn. Giao diện này được thực hiện thông qua cổng SS7 (SS7 GW). Đây là cổng mà ở một phía nó hỗ trợ truyền tải bản tin SS7 trên đường truyền tải SS7 tiêu chuẩn, ở phía kia nó truyền tải các bản tin ứng dụng SS7 trên mạng gói (IP chẳng hạn). Các thực thể như MSC Server, GMSC Server và HSS liên lạc với cổng SS7 bằng cách sử dụng các giao thức truyền tải được thiết kế đặc biệt để mang các bản tin SS7 ở mạng IP. Bộ giao thức này được gọi là Sigtran.

2.6. Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R5 và R6Bước phát triển tiếp theo của UMTS là đưa ra kiến trúc mạng đa phương tiện IP (hình

2.8). Bước phát triển này thể hiện sự thay đổi toàn bộ mô hình cuộc gọi. Ở đây cả tiếng và số liệu được xử lý giống nhau trên toàn bộ đường truyền từ đầu cuối của người sử dụng đến nơi nhận cuối cùng. Có thể coi kiến trúc này là sự hội tụ toàn diện của tiếng và số liệu.

Hình 2.8. Kiến trúc mạng 3GPP R5 và R6Điểm mới của R5 và R6 là nó đưa ra một miền mới được gọi là phân hệ đa phương tiện

IP (IMS: IP Multimedia Subsystem). Đây là một miền mạng IP được thiết kế để hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực IP. Từ hình 2.8 ta thấy tiếng và số liệu không cần các giao diện cách biệt; chỉ có một giao diện Iu duy nhất mang tất cả phương tiện. Trong mạng lõi giao diện này kết cuối tại SGSN và không có MGW riêng.

Phân hệ đa phương tiện IP (IMS) chứa các phần tử sau: Chức năng điều khiển trạng thái kết nối (CSCF: Connection State Control Function), Chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF: Multimedia Resource Function), chức năng điều khiển cổng các phương tiện (MGCF: Media Gateway Control Function), Cổng báo hiệu truyền tải (T-SGW: Transport Signalling Gateway) và Cổng báo hiệu chuyển mạng (R-SGW: Roaming Signalling Gateway).

Một nét quan trọng của kiến trúc toàn IP là thiết bị của người sử dụng được tăng cường rất nhiều. Nhiều phần mềm được cài đặt ở UE. Trong thực tế, UE hỗ trợ giao thức khởi đầu phiên (SIP: Session Initiation Protocol). UE trở thành một tác nhân của người sử dụng SIP. Như vậy, UE có khả năng điều khiển các dịch vụ lớn hơn trước rất nhiều.

CSCF quản lý việc thiết lập , duy trì và giải phóng các phiên đa phương tiện đến và từ người sử dụng. Nó bao gồm các chức năng như: phiên dịch và định tuyến. CSCF hoạt động như một đại diện Server /hộ tịch viên.

SGSN và GGSN là các phiên bản tăng cường của các nút được sử dụng ở GPRS và UMTS R3 và R4. Điểm khác nhau duy nhất là ở chỗ các nút này không chỉ hỗ trợ dịch vụ số liệu gói mà cả dịch vụ chuyển mạch kênh (tiếng chẳng hạn). Vì thế cần hỗ trợ các khả năng chất lượng dịch vụ (QoS) hoặc bên trong SGSN và GGSN hoặc ít nhất ở các Router kết nối trực tiếp với chúng.

Chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF) là chức năng lập cầu hội nghi được sử dụng để hỗ trợ các tính năng như tổ chức cuộc gọi nhiều phía và dịch vụ hội nghị .

Cổng báo hiệu truyền tải (T-SGW) là một cổng báo hiệu SS7 để đảm bảo tương tác SS7 với các mạng tiêu chuẩn ngoài như PSTN. T-SGW hỗ trợ các giao thức Sigtran. Cổng báo hiệu chuyển mạng (R-SGW) là một nút đảm bảo tương tác báo hiệu với các mạng di động hiện có sử dụng SS7 tiêu chuẩn. Trong nhiều trường hợp T-SGW và R-SGW cùng tồn tại trên cùng một nền tảng.

MGW thực hiện tương tác với các mạng ngoài ở mức đường truyền đa phương tiện. MGW ở kiến trúc mạng của UMTS R5 có chức năng giống như ở R4. MGW được điều khiển bởi Chức năng cổng điều khiển các phương tiện (MGCF). Giao thức điều khiển giữa các thực thể này là ITU-T H.248.

MGCF cũng liên lạc với CSCF. Giao thức được chọn cho giao diện này là SIP.Tuy nhiên có thể nhiều nhà khai thác vẫn sử dụng nó kết hợp với các miền chuyển mạch

kênh trong R3 và R4. Điều này cho phép chuyển đồi dần dần từ các phiên bản R3 và R4 sang R5. Một số các cuộc gọi thoại có thể vẫn sử dụng miền CS một số các dịch vụ khác chẳng hạn video có thể được thực hiện qua R5 IMS. Cấu hình lai ghép được thể hiện trên hình 2.9

Hình 2.9. Chuyển đổi dần từ R4 sang R5

2.7. Chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTSTrong phần này ta sẽ xét chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTS của hãng Alcatel.

Alcatel dự kiến phát triển RAN từ GSM lên 3G UMTS theo ba phát hành: 3GR1, 3GR2 và 3GR3. Với mỗi phát hành, các sản phẩm mới và các tính năng mới được đưa ra. 2.7.1. 3GR1 : Kiến trúc mạng UMTS chồng lấn

Phát hành 3GP1 dựa trên phát hành của 3GPP vào tháng 3 và các đặc tả kỹ thuật vào tháng 6 năm 2000. Phát hành đầu của 3GR1 chỉ hỗ trợ UTRA-FDD và sẽ được triển khai chồng lấn lên GSM. Chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTS phát hành 3GR1 được chia thành ba giai đoạn được ký hiệu là R1.1, R1.2 và R1.3 (R: Release: phát hành). Trong các phát

hành này các phần cứng và các tính năng mới được đưa ra. Các nút B được gọi là MBS (Multistandard Base Station: trạm gốc đa tiêu chuẩn). Tuy nhiên MBS V1 chỉ đơn thuần là nút B, chỉ MBS V2 mới thực sự đa tiêu chuẩn và chứa các chức năng của cả nút B và BTS trong cùng một hộp máy. Tương tự RNC V2 và OMC-R V2 được đưa ra để phục vụ cho cả UMTS và GSM.

Hình 2.10. Kiến trúc đồng tồn tại GSM và UMTS (phát hành 3GR1.1)

2.7.2. 3GR2 : Tích hợp các mạng UMTS và GSMTrong giai đoạn triền khai UMTS thứ hai sự tích hợp đầu tiên giữa hai mạng sẽ được thực

hiện bằng cách đưa ra các thiết bị đa tiêu chuẩn như: Nút B kết hợp BTS (MBS V2) và RNC kết hợp BSC (RNC V2). Các chức năng khai thác và bảo dưỡng mạng vô tuyến cũng có thể được thực hiện chung bởi cùng một OMC-R (V2). Hình 2.11 mô tả kiến trúc mạng RAN tích hợp của giai đoạn hai.

Hình 2.11. Kiến trúc mạng RAN tích hợp phát hành 3GR2 (R2.1).

2.7.3. 3GR3 : Kiến trúc RAN thống nhấtTrong kiến trúc RAN của phát hành này được xây dựng trên cơ sở phát hành R5 vào tháng

9 năm 2000 của 3GPP. Trong phát hành này RAN chung cho cả hệ thống UMTS và GSM. Cả UTRA-FDD và UTRA-TDD đều được hỗ trợ. Giao thức truyền tải được thống nhất cho GSM, E-GPRS và UMTS, ngoài ra có thể ATM kết hợp IP. GERAN (GSM/EDGE RAN) cũng sẽ được hỗ trợ bởi phát hành này của mạng. Kiến trúc RAN của 3GR1.3 được thể hiện trên hình 2.12.

Hình 2.12. Kiến trúc RAN thống nhất của 3GR3.1

2.8. Cấu hình địa lý của hệ thống thông tin di động 3GDo tính chất di động của thuê bao di động nên mạng di động phải được tổ chức theo một

cấu trúc địa lý nhất định để mạng có thể theo dõi được vị trí của thuê bao.2.8.1. Phân chia theo vùng mạng

Trong một quốc gia có thể có nhiều vùng mạng viễn thông, việc gọi vào một vùng mạng nào đó phải được thực hiện thông qua tổng đài cổng. Các vùng mạng di động 3G được đại diện bằng tổng đài cổng GMSC hoặc GGSN. Tất cả các cuộc gọi đến một mạng di động từ một mạng khác đều được định tuyến đến GMSC hoặc GGSN. Tổng đài này làm việc như một tổng đài trung kế vào cho mạng 3G. Đây là nơi thực hiện chức năng hỏi để định tuyến cuộc gọi kết cuối ở trạm di động. GMSC/GGSN cho phép hệ thống định tuyến các cuộc gọi vào từ mạng ngoài đến nơi nhận cuối cùng: các trạm di động bị gọi.2.8.2. Phân chia theo vùng phục vụ MSC/VLR và SGSN

Một mạng thông tin di động được phân chia thành nhiều vùng nhỏ hơn, mỗi vùng nhỏ này được phục vụ bởi một MSC/VLR (hình 2.13a). hay SGSN (2.13b) Ta gọi đây là vùng phục vụ của MSC/VLR hay SGSN.

Hình 2.13. Phân chia mạng thành các vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN Để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động, đường truyền qua mạng sẽ được

nối đến MSC đang phục vụ thuê bao di động cần gọi. Ở mỗi vùng phục vụ MSC/VLR thông tin về thuê bao được ghi lại tạm thời ở VLR. Thông tin này bao gồm hai loại:

• Thông tin về đăng ký và các dịch vụ của thuê bao.• Thông tin về vị trí của thuê bao (thuê bao đang ở vùng định vị hoặc vùng định tuyến

nào).2.8.3. Phân chia theo vùng định vị và vùng định tuyến

Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được chia thành một số vùng định vị: LA (Location Area) (hình 2.14a). Mỗi vùng phục vụ của SGSN được chia thành các vùng định tuyến (RA: Routing Area) (2.14b).

Hình 2.14. Phân chia vùng phục vụ của MSC/VLR và SGSN thành các vùng định vị (LA: Location Area) và định tuyến (RA: Routing Area)

Vùng định vị (hay vùng định tuyến là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR (hay SGSN) mà ở đó một trạm di động có thể chuyển động tự do và không cần cập nhật thông tin về vị trí cho MSC/VLR (hay SGSN) quản lý vị trí này. Có thể nói vùng định vị (hay vùng định tuyến) là vị trí cụ thể nhất của trạm di động mà mạng cần biết để định tuyến cho một cuộc gọi đến nó. Ở vùng định vị này thông báo tìm sẽ được phát quảng bá để tìm thuê bao di động bị gọi. Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử dụng nhận dạng vùng định vị (LAI: Location Area Identity) hay nhận dạng vùng định tuyến (RAI Routing Area Identity). Vùng định vị (hay vùng định tuyến) có thể bao gồm một số ô và thuộc một hay nhiều RNC, nhưng chỉ thuộc một MSC (hay một SGSN).2.8.4. Phân chia theo ô

Vùng định vị hay vùng định tuyến được chia thành một số ô (hình 2.15).

Hình 2.15 Phân chia LA và RAÔ là một vùng phủ vô tuyến được mạng nhận dạng bằng nhận dạng ô toàn cầu (CGI: Cell Global Identity). Trạm di động nhận dạng ô bằng mã nhận dạng trạm gốc (BSIC: Base Station Identity Code). Vùng phủ của các ô thường được mô phỏng bằng hình lục giác để tiện cho việc tính toán thiết kế.2.8.5. Mẫu ô

Mẫu ô có hai kiểu: vô hướng ngang (omnidirectional) và phân đoạn (sectorized). Các mẫu này được cho trên hình 2.16.

Hình 2.16. Các kiểu mẫu ô

Ô vô hướng ngang (hình 2.16a) nhận được từ phát xạ của một anten có búp sóng tròn trong mặt ngang (mặt phẳng song song với mặt đất) và búp sóng có hướng chúc xuống mặt đất trong mặt đứng (mặt phẳng vuông góc với mặt đất). Ô phân đoạn (hình 2.16b) là ô nhận được từ phát xạ của ba anten với hướng phát xạ cực đại lệch nhau 1200. Các anten này có búp sóng dạng nửa số 8 trong mặt ngang và trong mặt đứng búp sóng của chúng chúc xuống mặt đất. Trong một số trường hợp ô phân đoạn có thể được tạo ra từ phát xạ của nhiều hơn ba anten. Trong thực tế mẫu ô có thể rất đa dạng tùy vào địa hình cần phủ sóng. Tuy nhiên các mẫu ô như trên hình 2.16 thường được sử dụng để thiết kế cho sơ đồ phủ sóng chuẩn.2.8.6. Tổng kết phân chia vùng địa lý trong các hệ thống thông tin di động 3G

Trong các kiến trúc mạng bao gồm cả miền chuyển mạch kênh và miền chuyển mạch gói, vùng phục mạng không chỉ được phân chia thành các vùng định vị (LA) mà còn được phân chia thành các vùng định tuyến (RA: Routing Area). Các vùng định vị (LA: Location Area) là khái niệm quản lý di động của miền CS kế thừa từ mạng GSM. Các vùng định tuyến (RA: Routing Area) là các thực thể của miền PS. Mạng lõi PS sử dụng RA để tìm gọi. Nhận dạng thuê bao P-TMSI (Packet- Temporary Mobile Subsscriber Identity: nhận dạng thuê bao di động gói tạm thời) là duy nhất trong một RA.

Trong mạng truy nhập vô tuyến, RA lại được chia tiếp thành các vùng đăng ký UTRAN (URA: UTRAN Registration Area). Tìm gọi khởi xướng UTRAN sử dụng URA khi kênh báo hiệu đầu cuối đã được thiết lập. URA không thể nhìn thấy được ở bên ngoài UTRAN.

Quan hệ giữa các vùng được phân cấp như cho ở hình 2.17 (ô không được thể hiện). LA thuộc 3G MSC và RA thuộc 3G SGSN. URA thuộc RNC. Theo dõi vị trí theo URA và ô trong UTRAN được thực hiện khi có kết nối RRC (Radio Resource Control: điều khiển tài nguyên vô tuyến) cho kênh báo hiệu đầu cuối. Nếu không có kết nối RRC, 3G SGSN thực hiện tìm gọi và cập nhật thông tin vị trí được thực hiện theo RA.

Hình 2.17. Các khái niệm phân chia vùng địa lý trong 3G WCDMA UMTS.

2.9. Tổng kếtChương này trước hết xét tổng quan quá trình phát triển thông tin di động lên 4G. Nếu

công nghệ đa truy nhập cho 3G là CDMA thì công nghệ đa truy nhập cho 4G là OFDMA. Sau đó kiến trúc mạng 3G được xét. Mạng lõi 3G bao gồm hai vùng chuyển mạch: (1) vùng chuyển mạch các dịch vụ CS và (2) vùng chuyển mạch các dịch vụ PS. Các phát hành đánh dấu các mốc quan trọng phát triển mạng 3G WCDMA UMTS được xét: R3, R4, R5 và R6. R3 bao gồm hai miền chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói trong đó kết nối giữa các nút chuyển mạch gọi là TDM (ghép kênh theo thời gian). R4 là sự phát triển của R3 trong đó miền chuyển mạch kênh chuyển thành chuyển mạch mềm và kết nối giữa các nút mạng bằng IP. R5 và R6 hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện IP hoàn toàn dựa trên chuyển mạch gói. Để đáp ứng được nhiệm vụ này ngoài miền chuyển mạch gói, mạng được bổ sung thêm phân hệ đa phương tiên IP (IMS). Cốt lõi của IMS là CSCF thực hiện khởi đầu kết nối đa phương tiện IP dựa trên giao thức khởi đầu phiên (SIP Session Initiation Protocol). Ngoài ra IMS vẫn còn chứa chuyển mạch mềm để hỗ trợ dịch vụ chuyển mạch kênh (MGCF). Hiện nay mạng 3GWCDMA UMTS đang ở giai doạn chuyển dần từ R4 sang R5 (hình 1.12). Cuối chương trình bày cấu trúc địa lý của một mạng thông tin di đông 3G có chứa cả vùng chuyển mạch kênh và vùng chuyển mạch gói.

Chương 3

TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA)

3.1.Giới thiệu chung3.1.1. Mục đích chương

• Hiểu kiến trúc ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến HSDPA• Hiểu được các sơ đồ lập biểu (Scheduler) và HARQ áp dụng cho HSPA• Hiểu được kiến trúc HSDPA và các kênh của nó• Hiểu được kiến trúc HSUPA và các kênh của nó• Hiểu được chuyển giao trong HSDPA

3.1.2. Các chủ đề được trình bầy trong chương• Tổng quan HSPA• Kiến trúc giao diện vô tuyến của HSPA • HSDPA• HSUPA• Chuyển giao HSDPA

3.1.3. Hướng dẫn• Học kỹ các tư liệu được trình bầy trong chương• Tham khảo các tài liệu tham khảo nếu cần

3.2.Tổng quan truy nhập gói tốc độ cao (HSPA)3.2.1. Mở đầu

Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA: High Speed Down Link Packet Access) được 3GPP chuẩn hóa ra trong R5 với phiên bản tiêu chuẩn đầu tiên vào năm 2002. Truy nhập gói đường lên tốc độ cao (HSUPA) được 3GPP chuẩn hóa trong R6 và tháng 12 năm 2004. Cả hai HSDPA và HSUPA được gọi chung là HSPA. Các mạng HSDPA đầu tiên được đưa vào thương mại vào năm 2005 và HSUPA được đưa vào thương mại vào năm 2007. Các thông số tốc độ đỉnh của R6 HSPA được cho trong bảng 3.1.

Bảng 3.1. Các thông số tốc độ đỉnh R6 HSPAHSDPA (R6) HSUPA (R6)

Tốc độ đỉnh (Mbps) 14,4 5,7Tốc độ số liệu đỉnh của HSDPA lúc đầu là 1,8Mbps và tăng đến 3,6 Mbps và 7,2Mbps vào

năm 2006 và 2007, tiềm năng có thể đạt đến trên 14,4Mbps năm 2008. Trong giai đoạn đầu tốc độ đỉnh HSUPA là 1-2Mbps trong giai đoạn hai tốc độ này có thể đạt đến 4-5,7 Mbps vào năm 2008.

HSPA được triển khai trên WCDMA hoặc trên cùng một sóng mang hoặc sử dụng một sóng mang khác để đạt được dung lượng cao (xem Hình 3.1).

Hình 3.1. Triển khai HSPA với sóng mang riêng (f2) hoặc chung sóng mang với WCDMA (f1).

HSPA chia sẻ chung hạ tầng mạng với WCDMA. Để nâng cấp WCDMA lên HSPA chỉ cần bổ sung phần mềm và một vài phần cứng nút B và RNC.

Lúc đầu HSPA được thiết kế cho các dịch vụ tốc độ cao phi thời gian thực, tuy nhiên R6 và R7 cải thiện hiệu suất của HSPA cho VoIP và các ứng dụng tương tự khác.

Khác với WCDMA trong đó tốc độ số liệu trên các giao diện như nhau (384 kbps cho tốc độ cực đại chẳng hạn), tốc độ số liệu HSPA trên các giao diện khác nhau. Hình 3.2 minh họa điều này cho HSDPA. Tốc độ đỉnh (14,4Mbps trên 2 ms) tại đầu cuối chỉ xẩy ra trong thời điểm điều kiện kênh truyền tốt vì thế tốc độ trung bình có thể không quá 3Mbps. Để đảm bảo truyền lưu lượng mang tính cụm này, nút cần có bộ đệm để lưu lại lưu lượng và bộ lập biểu để truyền lưu lượng này trên hạ tầng mạng.

Hình 3.2. Tốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện (trường hợp HSDPA)3.3. Kiến trúc ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến HSPA cho số liệu người sử dụng

Hình 3.3 cho thấy kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho số liệu người sử dụng. Mặt phẳng báo hiệu không được thể hiện trên Hình 3.3 (trong mặt phẳng này báo hiệu được nối đến RLC sau đó được đưa lên DCH hay HSDPA hoặc HSUPA). Số liệu từ các dịch vụ khác nhau được nén tiêu đề IP tại PDCP (Packet Data Convergence Protocol). MAC-hs (High Speed: tốc độ cao) thực hiện chức năng lập biểu nhanh dựa trên nút B.

Đối với HSDPA chức năng MAC mới (MAC-hs) được đặt trong nút B để xử lý phát lại nhanh dựa trên HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request: yêu cầu phát lại tự động lai ghép), lập biểu và ưu tiên.

Đối với HSUPA chức năng MAC mới (MAC-e) được đặt trong nút B để xử lý phát lại nhanh dựa trên HARQ, lập biểu và ưu tiên. Tại UE chức năng MAC-e mới được sử dụng để xử lý lập biểu và HARQ dưới sự điều khiển của MAC-e trong nút B. Chức năng MAC mới (MAC-es) được đặt trong RNC để sắp xếp lại thứ tự gói trước khi chuyển lên các lớp trên. Sự

sắp xếp lại này là cần thiết, vì của chuyển giao mềm có thể dẫn đến các gói từ các nút B khác nhau đến RNC không theo thứ tự.

MAC-hs: High Speed MAC: MAC tốc độ caoMAC-e: E-DCH MAC: MAC kênh E-DCH, MAC-es: thực thể MAC kênh E-DCH để sắp đặt lại thứ tự

Hình 3.3. Kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho số liệu người sử dụngHình 3.4 cho thấy các chức năng mới trong các phần tử của WCDMA khi đưa vào HSPA.

Hình 3.4. Các chức năng mới trong các phần tử của WCDMA khi đưa vào HSPA.

3.4.Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA) HSDPA được thiết kế để tăng thông lượng số liệu gói đường xuống bằng cách kết hợp các

công nghệ lớp vật lý: truyền dẫn kết hợp phát lại nhanh và thích ứng nhanh được truyền theo sự điều khiển của nút B. 3.4.1 Truyền dẫn kênh chia sẻ

Đặc điểm chủ yếu của HSDPA là truyền dẫn kênh chia sẻ. Trong truyền dẫn kênh chia sẻ, một bộ phận của tổng tài nguyên vô tuyến đường xuống khả dụng trong ô (công suất phát và mã định kênh trong WCDMA) được coi là tài nguyên chung được chia sẻ động theo thời gian giữa các người sử dụng. Truyền dẫn kênh chia sẻ được thực hiện thông qua kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH: High-Speed Dowlink Shared Channel). HS-DSCH cho phép cấp phát nhanh một bộ phận tài nguyên đường xuống để truyền số liệu cho một người sử dụng đặc thù. Phương pháp này phù hợp cho các ứng dụng số liệu gói thường được truyền theo dạng cụm và vì thể có các yêu cầu về tài nguyên thay đổi nhanh.

Cấu trúc cơ sở thời gian và mã của HS-DSCH được cho trên Hình 3.5. Tài nguyên mã cho HS-DSCH bao gồm một tập mã định kênh có hệ số trải phổ 16 (xem phần trên của Hình 3.5), trong đó số mã có thể sử dụng để lập cấu hình cho HS-DSCH nằm trong khoảng từ 1 đến 15. Các mã không dành cho HS-DSCH được sử dụng cho mục đích khác, chẳng hạn cho báo hiệu điều khiển, các dịch vụ MBMS hay các dịch vụ chuyển mạch kênh.

Hình 3.5. Cấu trúc thời gian-mã của HS-DSCH

Phần dưới của Hình 3.5 mô tả ấn định tài nguyên mã HS-DSCH cho từng người sử dụng trên cở sở TTI=2ms (TTI: Transmit Time Interval: Khoảng thời gian truyền dẫn). HSPDA sử dụng TTI ngắn để giảm trễ và cải thiện quá trình bám theo các thay đổi của kênh cho mục đích điều khiển tốc độ và lập biểu phụ thuộc kênh (sẽ xét trong phần dưới).

Ngoài việc được ấn định một bộ phận của tổng tài nguyên mã khả dụng, một phần tổng công suất khả dụng của ô phải được ấn định cho truyền dẫn HS-DSCH. Lưu ý rằng HS-DSCH không được điều khiển công suất mà được điều khiển tốc độ. Trong trường hợp sử dụng chung tần số với WCDMA, sau khi phục vụ các kênh WCDMA, phần công suất còn lại có thể được sử dụng cho HS-DSCH, điều này cho phép khai thác hiệu quả tổng tài nguyên công suất khả dụng. 3.4.2. Lập biểu phụ thuộc kênh

Lập biểu (Scheduler) điều khiển việc dành kênh chia sẻ cho người sử dụng nào tại một thời điểm cho trước. Bộ lập biểu này là một phần tử then chốt và quyết định rất lớn đến tổng hiệu năng của hệ thống, đặc biệt khi mạng có tải cao. Trong mỗi TTI, Bộ lập biểu quyết định HS-DSCH sẽ được phát đến người (hoặc các người) sử dụng nào kết hợp chặt chẽ với cơ chế điều khiển tốc độ (tại tốc độ số liệu nào).

Dung lượng hệ thống có thể được tăng đáng kể khi có xét đến các điều kiện kênh trong quyết định lập biểu: lập biểu phụ thuộc kênh. Vì trong một ô, các điều kiện của các đường truyền vô tuyến đối với các UE khác nhau thay đổi độc lập, nên tại từng thời điểm luôn luôn tồn tại một đường truyền vô tuyến có chất lượng kênh gần với đỉnh của nó (Hình 3.6). Vì thế có thể truyền tốc độ số liệu cao đối với đường truyền vô tuyến này. Giải pháp này cho phép hệ thống đạt được dung lượng cao. Độ lợi nhận được khi truyền dẫn dành cho các người sử dụng có các điều kiện đường truyền vô tuyến thuận lợi thường được gọi là phân tập đa người sử dụng và độ lợi này càng lớn khi thay đổi kênh càng lớn và số người sử dụng trong một ô càng lớn. Vì thế trái với quan điểm truyền thống rằng phađinh nhanh là hiệu ứng không mong muốn và rằng cần chống lại nó, bằng cách lập biểu phụ thuộc kênh phađinh có lợi và cần khai thác nó.

Chiến lược của bộ lập biểu thực tế là khai thác các thay đổi ngắn hạn (do phađinh đa đường) và các thay đổi nhiễu nhanh nhưng vẫn duy trì được tính công bằng dài hạn giữa các người sử dụng. Về nguyên tắc, sự mất công bằng dài hạn càng lớn thì dung lượng càng cao. Vì thế cần cân đối giữa tính công bằng và dung lượng.

Hình 3.6. Lập biểu phụ thuộc kênh cho HSDPANgoài các điều kiện kênh, bộ lập biểu cũng cần xét đến các điều kiện lưu lượng. Chẳng

hạn, sẽ vô nghĩa nếu lập biểu cho một người sử dụng không có số liệu đợi truyền dẫn cho dù điều kiện kênh của người sử dụng này tốt. Ngoài ra một số dịch vụ cần được cho mức ưu tiên cao hơn. Chẳng hạn các dịch vụ luồng đòi hỏi được đảm bảo tốc độ số liệu tương đối không đổi dài hạn, trong khi các dịch vụ nền như tải xuống không có yêu cầu gắt gao về tốc độ số liệu không đổi dài hạn.

Nguyên lý lập biểu của HSDPA được cho trên Hình 3.7. Nút B đánh giá chất lượng kênh của từng người sử dụng HSDPA tích cực dựa trên thông tin phản hồi nhận được từ đường lên. Sau đó lập biểu và thích ứng đường truyền được tiến hành theo giải thuật lập biểu và sơ đồ ưu tiên người sử dụng.

Hình 3.7. Nguyên lý lập biểu HSDPA của nút B3.4.3. Điều khiển tốc độ và điều chế bậc cao

Điều khiển tốc độ đã được coi là phương tiện thích ứng đường truyền cho các dịch vụ truyền số liệu hiệu quả hơn so với điều khiển công suất thường được sử dụng trong CDMA, đặc biệt là khi nó được sử dụng cùng với lập biểu phụ thuộc kênh.

Đối với HSDPA, điều khiển tốc độ được thực hiện bằng cách điều chỉnh động tỷ lệ mã hóa kênh và chọn lựa động giữa điều chế QPSK và 16QAM. Điều chế bậc cao như 16QAM cho phép đạt được mức độ sử dụng băng thông cao hơn QPSK nhưng đòi hỏi tỷ số tín hiệu trên tạp âm (Eb/N0) cao hơn. Vì thế 16 QAM chủ yếu chỉ hữu ích trong các điều kiện kênh thuận lơi. Nút B lựa chọn tốc độ số liệu độc lập cho từng TTI 2ms và cơ chế điều điều khiển tốc độ có thể bám các thay đổi kênh nhanh.3.4.3.1. Mã hóa kênh HS-DSCH

Do mã hóa turbo có hiệu năng vượt trội mã hóa xơắn nên HS-DSCH chỉ sử dụng mã hóa turbo. Nguyên lý tổng quát của bộ mã hóa turbo như sau (Hình 3.8a). Luồng số đưa vào bộ mã hóa turbo được chia thành ba nhánh, nhánh thứ nhất không được mã hóa và các bit ra của nhánh này được gọi là các bit hệ thống, nhánh thứ hai và thứ ba được mã hóa và các bit ra của chúng được gọi là các bit chẵn lẻ 1 và 2. Như vậy cứ một bit vào thì có ba bit ra, nên bộ mã hóa turbo này có tỷ lệ mã là r=1/3. Tỷ lệ này có thể giảm nếu ta bỏ bớt một số bit chẵn lẻ và quá trình này được gọi là đục lỗ (Hình 3.8b).

Hình 3.8. Mã hóa turbo và đục lỗ3.4.3.2. Điều chế HS-DSCH

HS-DSCH có thể sử dụng điều chế QPSK và 16-QAM. Chùm tín hiệu QPSK và 16QAM được cho trên Hình 3.9.

Điều chế QPSK chỉ cho phép mỗi ký hiệu điều chế truyền được hai bit, trong khi đó điều chế 16QAM cho phép mỗi ký hiệu điều chế truyền được bốn bit vì thế 16QAM cho phép truyền tốc độ số liệu cao hơn. Tuy nhiên từ Hình 3.9 ta thấy khoảng cách giữa hai điểm tín hiệu trong chùm tín hiệu 16QAM lại ngắn hơn khoảng cách này trong chùm tín hiệu QPSK và vì thế khả năng chịu nhiễu và tạp âm của 16QAM kém hơn QPSK.

Hình 3.9. Chùm tín hiệu đièu chế QPSK, 16-QAM và khoảng cách cực tiểu giữa hai điểm tín hiệu

3.4.3.3. Truyền dẫn thích ứng trên cơ sở điều chế và mã hóa kênh thích ứngTruyền dẫn thích ứng là quá trình truyền dẫn trong đó tốc độ số liệu được thay đổi tùy

thuộc vào chất lượng đường truyền: tốc độ đường truyền được tăng khi chất lượng đường truyền tốt hơn, ngược lại tốc độ đường truyền bị giảm. Để thay đổi tốc độ truyền phù hợp với chất lượng kênh, hệ thống thực hiện thay đổi sơ đồ điều chế và tỷ lệ mã nên phương pháp này được gọi là điều chế và mã hóa thích ứng (AMC: Adaptive Modulation and Coding). Chẳng hạn khi chất lượng đường truyền tốt hơn, hệ thống có thể tăng tốc độ truyền dẫn số liệu bằng cách chọn sơ đồ điều chế 16QAM và tăng tỷ lệ mã bằng 3/4 bằng cách đục lỗ, trái lại khi chất lượng truyền dẫn tồi hơn hệ thống có thể giảm tốc độ truyền dẫn bằng cách sử dụng sơ đồ điều chế QPSK và không đục lỗ để giảm tỷ lệ bằng 1/3. 3.4.4. HARQ với kết hợp mềm

HARQ với kết hợp mềm cho phép đầu cuối yêu cầu phát lại các khối thu mắc lỗi, đồng thời điều chỉnh mịn tỷ lệ mã hiệu dụng và bù trừ các lỗi gây ra do cơ chế thích ứng đường truyền. Đầu cuối giải mã từng khối truyền tải mã nó nhận được rồi báo cáo về nút B về việc giải mã thành công hay thất bại cứ 5ms một lần sau khi thu được khối này. Cách làm này cho phép phát lại nhanh chóng các khối số liệu thu không thành công và giảm đáng kể trễ liên quan đế phát lại so với phát hành R3.

Nguyên lý xử lý phát lại HSDPA được minh họa trên Hình 3.10. Đầu tiên gói được nhận vào bộ nhớ đệm của nút B. Ngay cả khi gói đã được gửi đi nút B vẫn giữ gói này. Nếu UE giải mã thất bại nó lưu gói nhận được vào bộ nhớ đệm và gửi lệnh không công nhận (NAK) đến nút B. Nút B phát lại cả gói hoặc chỉ phần sửa lỗi của gói tùy thuộc vào gải thuâth kết hợp gói tại UE. UE kết hợp gói phát trước với gói được phát lại và giải mã. Trong trường hợp giải mã phía thu thất bại, nút B thực hiện phát lại mà không cần RNC tham gia. Máy di động thực hiện kết hợp các phát lại. Phát theo RNC chỉ thực hiện khi xẩy ra sự cố hoạt động lớp vật lý (lỗi báo hiệu chẳng hạn). Phát lại theo RNC sử dụng chế độ công nhận RLC, phát lại RLC không thường xuyên xẩy ra.

Hình 3.10. Nguyên lý xử lý phát lại của nút B

Không như HARQ truyền thống, trong kết hợp mềm, đầu cuối không loại bỏ thông tin mềm trong trường hợp nó không thể giải mã được khối truyền tải mà kết hợp thông tin mềm từ các lần phát trước đó với phát lại hiện thời để tăng xác suất giải mã thành công. Tăng phần dư (IR) được sử dụng làm cơ sở cho kết hợp mềm trong HSDPA, nghĩa là các lần phát lại có thể chứa các bit chẵn lẻ không có trong các lần phát trước. IR có thể cung cấp độ lợi đáng kể khi tỷ lệ mã đối với lần phát đầu cao vì các bit chẵn lẻ bổ sung làm giảm tổng tỷ lệ mã. Vì thế IR chủ yếu hữu ích trong tình trạng giới hạn băng thông khi đầu cuối ở gần trạm gốc và số lượng các mã định kênh chứ không phải công suất hạn chế tốc độ số liệu khả dụng. Nút B điều khiển tập các bit được mã hóa sẽ sử dụng để phát lại có xét đến dung lượng nhớ khả dụng của UE.

Các Hình 3.11 cho thấy thí dụ về sử dụng HARQ sử dụng mã turbo cơ sở tỷ lệ mã r=1/3 cho kết hợp phần dư tăng. Trong lần phát đầu gói bao gồm tất cả các bit thông tin cùng với một số bit chẵn lẻ được phát. Đến lần phát lại chỉ các bit chẵn lẻ khác với các bit chẵn lẻ được phát trong gói trước là được phát. Kết hợp gói phát trước và gói phát sau cho ra một gói có nhiều bit dư để sửa lỗi hơn và vì thế đây là sơ đồ kết hợp phần dư tăng.

Hình 3.11. HARQ kết hợp phần dư tăng sử dụng mã turbo

3.4.4. Kiến trúcTừ các phần trên ta thấy rằng các kỹ thuật HSDPA dựa trên thích ứng nhanh đối với các

thay đổi nhanh trong các điều kiện kênh. Vì thế các kỹ thuật này phải được đặt gần với giao diện vô tuyến tại phía mạng, nghĩa là tại nút B. Ngoài ra một mục tiêu quan trọng của HSDPA là duy trì tối đa sự phân chia chức năng giữa các lớp và các nút của R3. Cần giảm thiểu sự thay đổi kiến trúc, vì điều này sẽ đơn giản hóa việc đưa HSDPA vào các mạng đã triển khai cũng như đảm bảo hoạt động trong các môi trường mà ở đó không phải tất cả các ô đều được nâng cấp bằng chức năng HSDPA. Vì thế HSDPA đưa vào nút B một lớp con MAC mới, MA-hs, chịu trách nhiệm cho lập biểu, điều khiển tốc độ và khai thác giao thức HARQ. Do vậy ngoại trừ các tăng cường cho RNC như điều khiển cho phép HSDPA đối với các người sử dụng, HSDPA chủ yếu tác động lên nút B (Hình 3.12).

Hình 3.12. Kiến trúc HSDPAMỗi UE sử dụng HSDPA sẽ thu truyền dẫn HS-DSCH từ một ô (ô phục vụ). Ô phục vụ

chịu trách nhiệm lập biểu, điều khiển tốc độ, HARQ và các chức năng MAC-hs khác cho HSDPA. Chuyển giao mềm đường lên được hỗ trợ trong đó truyền dẫn số liệu đường lên sẽ thu được từ nhiều ô và UE sẽ nhận được các lệnh điều khiển công suất từ nhiều ô.

Di động từ một ô hỗ trợ HSDPA đến một ô không hỗ trợ HSDPA được xử lý dễ ràng. Có thể đảm bảo dịch vụ không bị gián đoạn cho người sử dụng (mặc dù tại tốc độ số liệu thấp hơn) bằng chuyển mạch kênh trong RNC trong đó người sử dụng được chuyển mạch đến kênh dành riêng (DCH) trong ô không có HSDPA. Tương tự, một người sử dụng được trang bị đầu cuối có HSDPA có thể chuyển mạch từ kênh riêng sang HSDPA khi người này chuyển vào ô có hỗ trợ HSDPA.

Cấu trúc kênh tổng thể của HSDPA kết hợp WCDMA được cho trên Hình 3.13.

Hình 3.13. Cấu trúc kênh HSDPA kết hợp WCDMADưới đây ta tổng kết chức năng của các kênh trong HSDPA:

1. HS-DSCH (High Speed- Downlink Shared Channel) là kênh truyền tải được sắp xếp lên nhiều kênh vật lý HS-PDSCH để truyền tải lưu lượng gói chia sẻ cho nhiều người sử dụng,

trong đó mỗi HS-PDSCH có hệ số trải phổ không đổi và bằng 16. Cấu hình cực đại của HS-DSCH là 15SF16 (tương ứng với tốc độ đỉnh khi điều chế 16QAM và tỷ lệ mã 1/1 là 14,4Mbps). Các người sử dụng chia sẻ HS-DSCH theo số kênh vật lý HS-PDSCH (số mã với SF=16) và khoảng thời gian truyền dẫn TTI=2ms.

2. HS-SCCH (High Speed-Shared Control Channel) sử dụng hệ số trải phổ 128 và có cấu trúc thời gian dựa trên một khung con có độ dài 2ms bằng độ dài của HS-DSCH. Các thông tin sau đây được mang trên HS-SCCH:√ Số mã định kênh√ Sơ đồ điều chế√ Kích thước khối truyền tải√ Gói được phát là gói mới hay phát lại (HARQ) hoặc HARQ theo RNC RLC√ Phiên bản dư√ Phiên bản chùm tín hiệuKhi HSDPA hoạt động trong chế độ ghép theo thời gian, chỉ cần lập cấu hình một HS-SCCH, nhưng kho HSDPA hoạt động trong chế độ ghép theo mã thì cần có nhiều HS-SCCH hơn. Một UE có thể xem xét được nhiều nhất là 4 HS-SCCH tùy vào cấu hình được lập bởi hệ thống.

3. HS-DPCCH (High Speed- Dedicated Physical Control Channel) đường lên có hệ số trải phổ 256 và cấu trúc từ 3 khe 2ms chứa các thông tin sau đây:√ Thông tin phản hồi (CQI: Channel Quality Indicator: chỉ thị chất lượng kênh) để báo

cho bộ lập biểu nút B về tôc độ số liệu mà UE mong muốn√ ACK/NAK (công nhận và phủ nhận) cho HARQ

4. DPCCH (Dedicated Physical Control Channel) đi cùng với HS-DPCCH đường lên chứa các thông tin giống như ở R3.

5. F-DPCH (Fractional- Dedicated Physical Channel) đường xuống có hệ số trải phổ 256 chứa thông tin điều khiển công suất cho 10 người sử dụng để tiết kiệm tài nguyên mã trong truyền dẫn gói

3.4.5. HSDPA MIMOMIMO là một trong tính năng mới được đưa vào R7 để tăng các tốc độ số liệu đỉnh thông

qua truyền dẫn luồng. Nói một cách chặt chẽ, MIMO (Multiple Input Multiple Output) là một cách thể hiện tổng quát sự sử dụng nhiều anten ở cả phía phát và phía thu. Nhiều anten có thể được sử dụng để tăng độ lợi phân tập và vì thế tăng tỷ số sóng mang trên nhiễu tại máy thu. Tuy nhiên thuật ngữ này thường được sử dụng để biểu thị truyền dẫn nhiều lớp hay nhiều luồng như là một phương tiện để tăng tốc độ số liệu đến mức cực đại có thể trong một kênh cho trước. Vì thế MIMO hay ghép kênh không gian có thể nhìn nhận như là một công cụ để cải thiện thông lượng của người sử dụng đầu cuối giống như một ‘bộ khuếch đại tốc độ số liệu’. Về bản chất, cải thiện thông lượng của người sử dụng đầu cuối ở một mức độ nhất định sẽ dẫn đến tăng thông lượng hệ thống.

Các sơ đồ MIMO được thiết kế để khai thác một số thuộc tính của môi trường truyền sóng vô tuyến nhằm đạt được các tốc độ số liệu cao bằng cách phát đi nhiều luồng số liệu song song. Tuy nhiên để đạt được các tốc độ số liệu cao như vậy, cần đảm bảo tỷ số tín hiệu trên nhiễu cao tương ứng tại máy thu. Vì thế ghép kênh không gian chủ yếu được áp dụng cho các ô nhỏ hơn hay vùng gần với nút B, nơi mà thông thường tỷ số tín hiệu trên nhiễu cao. Trong trường hợp

không thể đảm bảo tỷ số tín hiệu trên nhiễu đủ cao, nhiều anten thu mà UE có năng lực MIMO được trang bị có thể được sử dụng cho phân tập thu cho một luồng phát đơn. Vì thế một UE có năng lực MIMO sẽ đảm bảo tốc độ số liệu cao hơn tại biên ô trong các ô lớn so với một UE tương ứng chỉ có một anten.

HSDPA MIMO hỗ trợ truyền dẫn hai luồng. Mỗi luồng được xử lý lớp vật lý như nhau (mã hóa, trải phổ và điều chế giống như trường hợp HSDPA một lớp). Sau mã hóa, trải phổ và điều chế, tiền mã hóa tuyến tính dựa trên các trọng số phản hồi từ UE được sử dụng trước khi luồng số được sắp xếp lên hai anten (Hình 3.14).

Hình 3.14. Sơ đồ MIMO 2x2

Sơ đồ trên cũng có thể hoạt động trong chế độ truyền dẫn một luồng. Trong trường hợp này chỉ có một luồng số liệu là được mã hóa và được truyền đồng thời trên cả hai anten giống như trường hợp phân tập phát vòng kín của WCDMA. Sơ đồ MIMO với hai chế độ này được gọi là D-TxAA (Dual Transmit Adaptive Array: dàn thích ứng phát kép). Trong môi trường di động thực tế chế độ hai luồng được sử dụng khi UE gần trạm gốc (đường truyền có chất lượng tốt) và một luồng được sử dụng khi UE xa trạm gốc (đường truyền có chất lượng xấu).

Việc đưa vào MIMO sẽ ảnh hưởng chủ yếu lên quá trình xử lý lớp vật lý; ảnh hưởng lên lớp giao thức là nhỏ và các lớp trên chủ yếu nhìn MIMO như là một tốc độ số liệu cao hơn.3.4.6. Tăng tốc độ đỉnh bằng việc sử dụng MIMO và điều chế bậc cao 16QAM/64QAM

Bảng 4.2 cho thấy quá trình tăng tốc độ đỉnh HSDPA bằng việc sử dụng MIMO kết hợp với điều chế bậc cao 16QAM/64QAM đối với các loại đầu cuối UE khác nhau.

Bảng 4.2. Các loại đầu cuối HSDPA khác nhauThể loại Số mã Điều chê MIMO Tỷ lệ mã

hóaTốc độ bit đỉnh (Mbps)

Phát hành của 3GPP

12 5 QPSK - 3/4 1,8 R55/6 5 16QAM - 3/4 3,6 R57/8 10 16QAM - 3/4 7,2 R59 15 16QAM - 3/4 10,1 R510 15 16QAM - Gần 1/1 14,0 R513 15 64QAM - 5/6 17,4 R714 15 64QAM - Gần 1/1 21,1 R7

15 15 16QAM 2x2 5/6 23,4 R716 15 16QAM 2x2 Gần 1/1 28 R7 3.5. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO ĐƯỜNG LÊN (HSUPA)

Cốt lõi của HSUPA cũng sử dụng hai công nghệ cơ sở như HSDPA: lập biểu nhanh và HARQ nhanh với kết hợp mềm. Cũng giống như HSDPA, HSUPA sử dụng khoảng thời gian ngắn 2ms cho TTI đường lên. Các tăng cường này được thực hiện trong WCDMA thông qua một kênh truyền tải mới, E-DCH (Enhanced Dedicated Channel: kênh riêng tăng cường).

Mặc dù sử dụng các công nghệ giống HSDPA, HSUPA cũng có một số khác biệt căn bản so với HSDPA và các khác biệt này ảnh hưởng lên việc thực hiện chi tiết các tính năng:

√ Trên đường xuống, các tài nguyên chia sẻ là công suất và mã đều được đặt trong một nút trung tâm (nút B). Trên đường lên, tài nguyên chia sẻ là đại lượng nhiễu đường lên cho phép, đại lượng này phụ thuộc vào công suất của nhiều nút nằm phân tán (các nút UE)

√ Trên đường xuống bộ lập biểu và các bộ đệm phát được đặt trong cùng một nút, còn trên đường lên bộ lập biểu được đặt trong nút B trong khi đó các bộ đệm số liệu được phân tán trong các UE. Vì thế các UE phải thông báo thông tin về tình trạng bộ đệm cho bộ lập biểu

√ Đường lên WCDMA và HSUPA không trực giao và vì thế xẩy ra nhiễu giữa các truyền dẫn trong cùng một ô. Trái lại trên đường xuống các kênh được phát trực giao. Vì thế điều khiển công suất quan trọng đối với đường lên để xử lý vấn đề gần xa. E-DCH được phát với khoảng dịch công suất tương đối so với kênh điều khiển đường lên được điều khiển công suất và bằng cách điều chỉnh dịch công suất cho phép cực đại, bộ lập biểu có thể điều khiển tốc độ số liệu E-DCH. Trái lại đối với HSDPA, công suất phát không đổi (ở mức độ nhất định) cùng với sử dụng thích ứng tốc độ số liệu.

√ Chuyển giao được E-DCH hỗ trợ. Việc thu số liệu từ đầu cuối tại nhiều ô là có lợi vì nó đảm bảo tính phân tập, trong khi đó phát số liệu từ nhiều ô trong HSDPA là phức tạp và chưa chắc có lợi lắm. Chuyển giao mềm còn có nghĩa là điều khiển công suất bởi nhiều ô để giảm nhiễu gây ra trong các ô lân cận và duy trì tương tích ngược với UE không sử dụng E-DCH

√ Trên đường xuống, điều chế bậc cao hơn (có xét đến hiệu quả công suất đối với hiệu quả băng thông) được sử dụng để cung cấp các tốc độ số liệu cao trong một số trường hợp, chẳng hạn khi bộ lập biểu ấn định số lượng mã định kênh ít cho truyền dẫn nhưng đại lượng công suất truyền dẫn khả dụng lại khá cao. Đối với đường lên tình hình lại khác; không cần thiết phải chia sẻ các mã định kênh đối với các người sử dụng khác và vì thể thông thường tỷ lệ mã hóa kênh thấp hơn đối với đường lên. Như vậy khác với đường lên điều chế bậc cao ít hữu ích hơn trên đường lên trong các ô vĩ mô và vì thế không được xem xét trong phát hành đầu của HSUPA.

3.5.1. Lập biểu

Đối với HSUPA, bộ lập biểu là phần tử then chốt để điều khiển khi nào và tại tốc độ số liệu nào một UE được phép phát. Đầu cuối sử dụng tốc độ càng cao, thì công suất thu từ đầu

cuối tại nút B cũng phải càng cao để đảm bảo tỷ số Eb/N0 (Eb=Pr/Rb, Pr là công suất thu tại nút B còn Rb là tốc độ bit được phát đi từ UE) cần thiết cho giải điều chế. Bằng cách tăng công suất phát, UE có thể phát tốc độ số liệu cao hơn. Tuy nhiên do đường lên không trực giao, nên công suất thu từ một UE sẽ gây nhiễu đối với các đầu cuối khác. Vì thế tài nguyên chia sẻ đối với HSUPA là đại lượng công suất nhiễu cho phép trong ô. Nếu nhiễu quá cao, một số truyền dẫn trong ô, các kênh điều khiển và các truyền dẫn đường lên không được lập biểu có thể bị thu sai. Trái lại mức nhiễu quá thấp cho thấy rằng các UE đã bị điều chỉnh thái quá và không khai thác hết toàn bộ dung lượng hệ thống. Vì thế HSUPA sử dụng bộ lập biểu để cho phép các người sử dụng có số liệu cần phát được phép sử dụng tốc độ số liệu cao đến mức có thể nhưng vẫn đảm bảo không vượt quá mức nhiễu cực đại cho phép trong ô.

Nguyên lý lập biểu HSUPA được cho trên Hình 3.15.

Hình 3.15. Nguyên lý lập biểu HSUPA của nút B

Khác với HSDPA, bộ lập biểu và các bộ đệm phát đều được đặt tại nút B, số liệu cần phát được đặt tại các UE đối với đường lên. Tại cùng một thời điểm bộ lập biểu đặt tại nút B điều phối các tích cực phát của các UE trong ô. Vì thế cần có một cơ chế để thông báo các quyết định lập biểu cho các UE và cung cấp thông tin về bộ đệm từ các UE đến bộ lập biểu. Chương trình khung HSUPA sử dụng các cho phép lập biểu phát đi từ bộ lập biểu của nút B để điều khiển tích cực phát của UE và các yêu cầu lập biểu phát đi từ UE để yêu cầu tài nguyên. Các cho phép lập biểu điều khiển tỷ số công suất giữa E-DCH và hoa tiêu được phép mà đầu cuối có thể sử dụng; cho phép lớn hơn có nghĩa là đầu cuối có thể sử dụng tốc độ số liệu cao hơn nhưng cũng gây nhiễu nhiều hơn trong ô. Dựa trên các kết quả đo đạc mức nhiễu tức thời, bộ lập biểu điều khiển cho phép lập biểu trong từng đầu cuối để duy trì mức nhiễu trong ô tại mức quy định (Hình 3.16).

Trong HSDPA, thông thường một người sử dụng được xử lý trong một TTI. Đối với HSUPA, trong hầu hết các trường hợp chiến lược lập biểu đường lên đặc thù thực hiên lập biểu đồng thời cho nhiều người sử dụng. Lý do vì một đầu cuối có công suất nhỏ hơn nhiều so với công suất nút B: một đầu cuối không thể sử dụng toàn bộ dung lượng ô một mình.

Hình 3.16. Chương trình khung lập biểu của HSUPA

Nhiễu giữa các ô cũng cần được điều khiển. Thậm chí nếu bộ lập biểu đã cho phép một UE phát tại tốc độ số liệu cao trên cơ sở mức nhiễu nội ô chấp thuận được, nhưng vẫn có thể gây nhiễu không chấp nhận được đối với các ô lân cận. Vì thế trong chuyển giao mềm, ô phục vụ chịu trách nhiệm chính cho họat động lập biểu, nhưng UE giám sát thông tin lập biểu từ tất cả các ô mà UE nằm trong chuyển giao mềm. Các ô không phục vụ yêu cầu tất cả các người sử dụng mà nó không phục vụ hạ tốc độ số liệu E-DCH bằng cách phát đi chỉ thị quá tải trên đường xuống. Cơ chế này đảm bảo hoạt động ổn định cho mạng.

Lập biểu nhanh cung cấp một chiến lược cho phép kết nối mềm dẻo hơn. Vì cơ chế lập biểu cho phép xử lý tình trạng trong đó nhiều người sử dụng cần phát đồng thời, nên số người sử dụng số liệu gói tốc độ cao mang tính cụm được cho phép lớn hơn. Nếu điều này gây ra mức nhiễu cao không thể chấp nhận được trong hệ thống, thì bộ lập biểu có thể phản ứng nhanh chóng để hạn chế các tốc độ số liệu mà các UE có thể sử dụng. Không có lập biểu nhanh, điều khiển cho phép có thể chậm trễ hơn và phải dành một dự trữ nhiễu trong hệ thống trong trường hợp nhiều người sử dụng hoạt động đồng thời.3.5.2. HARQ với kết hợp mềm

HARQ nhanh với kết hợp mềm được HSUPA sử dụng với mục đích cơ bản giống như HSDPA: để đảm bảo tính bền vững chống lại các sai lỗi truyền dẫn ngẫu nhiên. Sơ đồ được sử dụng giống như đối với HSDPA. Đối với từng khối truyền tải được phát trên đường lên, một bit được phát từ nút B đến UE để thông báo giải mã thành công (ACK) hay yêu cầu phát lại khối truyền tải thu bị mắc lỗi (NAK).

Điểm khác biệt chính so với HSDPA bắt nguồn từ việc sử dụng chuyển giao mềm trên đường lên. Khi UE nằm trong chuyển giao mềm, nghĩa là giao thức HARQ kết cuối tại nhiều ô. Vì thế trong nhiều trường hợp số liệu truyền dẫn có thể được thu thành công tại một số nút B nhưng lại thất bại tại các nút B khác. Nhìn từ phía UE, điều này là đủ, vì ít nhất một nút B thu thành công số liệu. Vì thế trong chuyển giao mềm tất cả các nút B liên quan đều giải mã số liệu và phát ACK hoặc NAK. Nếu UE nhận được ACK ít nhất từ một nút B, UE coi rằng số liệu đã được thu thành công.

HARQ với kết hợp mềm có thể được khai thác không chỉ để đàm bảo tính bền vững chống lại nhiễu không dự báo được mà còn cải thiện hiệu suất đường truyền để tăng dung lượng và (hoặc) vùng phủ. Các bit được mã hóa bổ sung chỉ được phát khi cần thiết. Vì thế tỷ lệ mã sau

các lần phát lại được xác định theo tỷ lệ mã cần thiết cho điều kiện kênh tức thời. Đây cũng chính là mục tiêu mà thích ứng tốc độ cố gắng đạt được, điểm khác chính là thích ứng tốc độ cố gắng tìm ra tỷ lệ mã phù hợp trứơc khi phát. 3.5.3. Kiến trúc

Để hoạt động hiệu quả, bộ lập biểu phải có khả năng khai thác các thay đổi nhanh theo mức nhiễu và các điều kiện đường truyền. HARQ với kết hợp mềm cũng cho lợi từ các phát lại nhanh và điều này giảm chi phí cho các phát lại. Vì thế hai chức năng này phải được đặt gần giao diện vô tuyến. Vì thế cũng giống như HSDPA, các chức năng lập biểu và HARQ của HSUPA được đặt tại nút B. Ngoài ra cũng giống như đối với HSDPA, cũng cần đảm bảo giữ nguyên các lớp cao hơn lớp MAC. Vì thế mật mã, điều khiển cho phép … vẫn đặt dưới quyền điều khiển của RNC. Điều này cho phép đưa HSUPA êm ả vào các vùng được chọn lựa; trong các ô không hỗ trợ truyền dẫn E-DCH, có thể sử dụng chuyển mạch kênh để sắp xếp luồng số của người sử dụng lên DCH.

Giống như triết lý thiết kế HSDPA, một thực thể MAC mới (MAC-e) được đưa vào UE và nút B. Trong nút B, MAC-e chịu trách nhiệm truyền tải các phát lại HARQ và lập biểu, còn trong UE, chiu trách nhiệm chọn lựa tốc độ số liệu trong các giới hạn do bộ lập biểu trong MAC-e của nút B đặt ra.

Khi UE nằm trong chuyển giao mềm với nhiều nút B, các khối truyền tải khác nhau có thể được giải mã đúng tại các nút B khác nhau. Kết quả là một khối truyền tải có thể được thu đúng tại một nút B, trong khi đó một nút B khác vẫn tham gia và các phát lại của một khối truyền tải được phát sớm hơn. Vì thế để đảm bảo chuyển các khối truyền tải đúng trình tự đến giao thức RLC, cần có chức năng sắp xếp lại thứ tự trong RNC ở dạng một thực thể mới: MAC-es. Trong chuyển giao mềm, nhiều thực thể MAC-e được sử dụng cho một UE vì số liệu được thu từ nhiều ô. Tuy nhiên MAC-e trong ô phục vụ chịu trách nhiệm chính cho lập biểu; MAC-e trong ô không phục vụ chủ yếu xử lý giao thức HARQ (Hình 3.17).

Hình 3.17. Kiến trúc mạng được lập cấu hình E-DCH (và HS-DSCH).

Hình 3.18. cho thấy các kênh cần thiết cho HSUPA. E-DCH được sắp xếp lên một tập các mã định kênh đường lên được gọi là các kênh số liệu vật lý riêng của E-DCH (E-DPDCH). Phụ thuộc vào tốc độ số liệu tức thời, số các E-DPDCH và các hệ số trải phổ có thể thay đổi. Ngoài kênh số liệu E-DCH còn có các kênh báo hiệu cho nó như sau. Các kênh E-AGCH (E-DCH Absolute Grant Channel: kênh cho phép tuyệt đối của E-DCH) và E-RGCH (E-DCH Relative Grant Channel: kênh cho phép tương đối của E-DCH) là các kênh hỗ trợ cho điều khiển lập biểu. Kênh E-HICH (E-DCH HARQ Indicator Channel: kênh chỉ thị HARQ của E-DCH) là kênh hỗ trợ cho phát lại sử dụng cơ chế HARQ.

Hình 3.18. Các kênh cần thiết cho một UE có khả năng HSUPA

Không như HSDPA, HSUPA không hỗ trợ điều chế thích ứng vì nó không hỗ trợ các sơ đồ điều chế bậc cao. Lý do là các sơ đồ điều chế bậc cao phức tạp hơn và đòi hỏi phát nhiều năng lượng trên một bit hơn, vì thể để đơn giản đường lên sử dụng sơ đồ điều chế BPSK kết hợp với truyền dẫn nhiều mã định kênh song song.

Tổng kết các kênh đường lên cần thiết cho hoạt động của E-DCH được minh họa trên Hình 3.19 cùng với các kênh sử dụng cho HSDPA.

Các kênh mới được đưa vào cho HSUPA được thể hiện bằng các đường đứt nétHình 3.19. Cấu trúc kênh tổng thể với HSDPA và HSUPA.

Vì đường lên không trực giao theo thiết kế, nên cần thiết điều khiển công suất nhanh để xử lý vấn đề gần xa. E-DCH không khác với mọi kênh đường lên khác và vì thế công suất được điều khiển theo cách giống như các kênh đường lên khác. Nút B đo tỷ số tín hiệu trên nhiễu và phát đi các lệnh điều khiển công suất trên đường xuống đến UE để điều chỉnh công suất phát

của UE. Các lệnh điều khiển công suất có thể được phát bằng cách sử dụng DPCH hay để tiết kiệm các mã định kênh bằng F-DPCH.

Dưới đây ta tổng kết các kênh của HSUPA:1. E-DPCH bao gồm hai kênh truyền đồng thời: E-DPDCH và DPCCH. EDPDCH có hệ số

trải phổ khả biến từ 2 đến 256 với cấu hình cực đại 2xSF2+2SF4 (tốc độ số liệu đỉnh bằng 5,76 Mbps với tỷ lệ mã hóa 1/1). Khoảng thời gian truyền dẫn (TTI) của E-DPDCH có thể là 2ms (tốc độ số liệu lớn hơn 2Mbps) hoặc 10ms (tốc độ số liệu bằng hoặc dưới 2Mbps). DPCCH truyền đồng thời với E-DPDCH chứa các thông tin hoa tiêu và điều khiển công suất (TPC).

2. E-DPCCH là kênh vật lý mới đường lên tồn tại song song với E-DPDCH để truyền thông tin ngoài băng liên quan đến truyền dẫn E-DPDCH. E-DPCCH có hệ số trải phổ 256 chứa các thông tin sau:√ E-TFCI (Enhanced-Transport Format Combination Indicator: chỉ thị kết hợp khuôn

dạng truyền tải) để thông báo cho máy thu nút B về kích thước khối truyền tải được mang trên các E-DPDCH. Từ thông tin này máy thu rút ra số kênh E-DPDCH và hệ số trải phổ được sử dụng

√ Số thứ tự phát lại (RSN: Retransmission Sequence Number) để thông báo về số thứ tự của khối truyền tải hiện thời được phát trong chuỗi HARQ.

√ Bit hạnh phúc để thông báo rằng UE có hài lòng với tốc độ hiện thời (công suất tương đối ấn định cho nó) hay không và nó có thể sử dụng được ấn định công suất cao hơn hay không.

3. HICH (HARQ Indicator Channel: kênh chỉ thị HARQ) là kênh vật lý đường xuống để truyền ACK hoặc NAK cho HARQ.

4. E-RGCH (E-DCH Relative Grant Channel: kênh cho phép tương đối E-DCH) là kênh vật lý đường xuống mới để phát lệnh tăng/giảm một nấc công suất của lập biểu (thường chỉ 1dB) so với giá trị tuyệt đối được ấn định bởi kênh E-AGCH. E-RGCH được sử dụng cho các điều chỉnh nhỏ trong khi đang xẩy ra truyền số liệu. 20E-RGCH được ghép chung với 20HICH trên cơ sở 40 chữ ký vào một DPDCH có mã định kênh với hệ số trải phổ 128

5. E-AGCH (E-DCH Absolute Grant Channel: kênh cho phép tuyệt đối) là kênh vật lý đường xuống mới có mã định kênh với hệ số trải phổ 128 để chỉ thị mức công suất chính xác của E-DPDCH so với DPCCH. E-AGCH chứa:√ Giá trị cho phép tuyệt đối chỉ thị tỷ số công suất E-DPDCH/DPCCH mà UE có thể sử

dụng√ Phạm vi cho phép tuyệt đối để cho phép hoặc cấm UE phát theo HARQ√ Số nhận dạng UE sơ/thứ cấp cho phép UE xác định kênh E-AGCH này có dành cho nó

hay không3.5.4. Các loại đầu cuối HSUPA

Có sáu loại đầu cuối HSUPA trong R6 với tốc độ đỉnh từ 0,72Mbps đến 5.76Mbps. Bảng liệt kê các khả năng của các loại đầu cuối HSUPA trong R6.

Bảng 4.3. Các loại đầu cuối R6 HSUPAThể loại

Số mã cực đại sử dụng đồng thơi cho E-DPCH

TTI được hỗ trợ

Hệ số trải phổ E-DPCH thấp nhất

Tốc độ số liệu đỉnh lớp 1 với

Tốc độ số liệu đỉnh lớp 1 với

TTI=10ms TTI=2ms1 1 10 4 0,72 N/A*2 2 2,10 4 1,45 1,453 2 10 4 1,45 N/A4 2 2, 10 2 2 2,915 2 10 2 2 N/A6 4 (2SF4+2SF2) 2,10 2 2 5,76* N/A: không áp dụng

Như vậy R6 có thể có ba loại thiết bị:• Thiết bị chỉ cho DCH• Thiết bị có khả năng cả DCH và HSDPA• Thiết bị có khả năng cả DCH, HSDPA và HSUPA

4.6. CHUYỂN GIAO TRONG HSDPATrong HSDPA chỉ có chuyển giao cứng. Tồn tại các kiểu chuyển giao sau đây trong

HSDPA:√ Chuyển giao trong cùng một RNC√ Chuyển giao giữa các RNC√ Chuyển giao từ kênh HS-DSCH sang DCH

Để thực hiện chuyển giao UE phải báo cho SRNC về ô tốt nhất. Trông phần dưới đây ta sẽ xét quá trình xác định ô tốt nhất.4.6.1. Xác định ô tốt nhất và chuyển giao

Quá trình xác định ô (đoạn ô) tốt nhất và chuyển giao được mô tả trên Hình 3.20.

Hình 3.20. Sự kiện đo và báo cáo ô (đoạn ô) phục vụ HS-DSCH tốt nhất

Dựa trên kết quả đo Ec/I0 trên kênh P-CPICH của các ô nằm trong tập tích cực của chuyển giao mềm đường lên (thậm chí có thể cả các ô hay đoạn ô nằm trong tập ứng cử), UE báo cáo ô phục vụ HS-DSCH tốt nhất cho SRNC để nó quyết định chuyển giao cứng cho HS-DSCH. Hình 3.20 cho thấy ô 2 (đoạn ô) là ô được chọn và sau khoảng thời gian ∆ T+∆ D thì HS-DSCH ô 1 được chuyển sang ô 2.4.6.2. Chuyển giao HS-DSCH giữa các ô (hay đoạn ô) trong cùng một RNC

Quá trình chuyển giao HS-DSCH giữa hai đoạn ô của cùng một nút B được minh họa trên Hình 3.21. Sau khi quyết định chuyển giao, SRNC gửi bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến đã được đồng bộ đến các nút liên quan B và đồng thời gửi bản tin RRC về đặt lại cấu hình kênh vật lý đến UE để chúng thực hiện chuyển giao. Quá trình chuyển giao từ nút B này sang nút B khác thuộc cùng một RNC cũng xẩy ra tương tự.

Hình 3.21. Chuyển giao HS-DSCH giữa hai đoạn ô thuộc cùng một nút B

4.6.3. Chuyển giao HS-DSCH giữa hai các ô (đoạn ô) thuộc hai RNC khác nhau Quá trình chuyển giao HS-DSCH giữa hai ô (đoạn ô) thuộc hai RNC khác nhau được

minh họa trên Hình 3.22. Sau khi SRNC đã quyết định chuyển giao, nó gửi bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến đã được đồng bộ đến các nút B liên quan và đồng thời gửi bản tin RRC đặt lại cấu hình kênh vật lý đến UE để thực hiện chuyển giao. Trong trường hợp này bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến được SRNC gửi đến nút B đích thông qua DRNC.

Hình 3.22. Chuyển giao HS-DSCH giữa các đoạn ô thuộc hai RNC khác nhau4.6.4. Chuyển giao HS-DSCH sang ô chỉ có DCH

Hình 3.23 minh họa quá trình chuyển giao HS-DSCH từ ô (đoạn ô) có HS-DSCH sang một nút B chỉ có DCH. Sau khi SRNC đã quyết định chuyển giao, nó gửi bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến đã được đồng bộ đến các nút B liên quan và đồng thời gửi bản tin RRC về đặt lại cấu hình kênh vật lý đến người sử dụng để chúng thực hiện chuyển giao. Trong trường hợp này bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến được SRNC gửi đến nút B đích thông qua DRNC

Hình 3.23. Chuyển giao HS-DSCH từ nút B có HS-DSCH sang một nút B chỉ có DCH.4.7. TỔNG KẾT

HSPA là công nghệ tăng cường cho 3G WCDMA còn được gọi là 3G+. HSPA là công nghệ truyền dẫn gói phù hợp cho truyền thông đa phương tiện IP băng rộng. HSDPA sử dụng kênh chia sẻ đường xuống trên cơ sở ghép nhiều kênh mã với hệ số trải phổ SF=16, trong đó tối đa số kênh mã dành cho lưu lượng lên đến 15 và một kênh mã được dành cho báo hiệu và điều khiển. HSUPA sử dụng kênh tăng cường E-DCH để truyền lưu lượng. Cả HSDPA và HSUPA đều sử dụng truyền dẫn thích ứng trên cở sở lập biểu và HARQ. Truyền dẫn thích ứng là công nghệ trong đó tài nguyên vô tuyến dược phân bổ cho người sử dụng dựa trên tình trạng của kênh truyền sóng tức thời đến người sử dụng này: (1) nếu điều kiện truyền sóng tốt người sử dụng được phân phối nhiều tài nguyên hơn, ngược lại người này được phân phối ít tài nguyên. HSDPA sử dụng phân phối tài nguyên theo mã hoặc thời gian trong đó công suất truyền dẫn không đổi và tốc độ truyền dẫn có thể thay đổi số lượng mã, số khe được cấp phát hoặc bằng cách thay đổi sơ đồ truyền dẫn (AMC: Adaptive Modulation and Coding: mã hóa và điều chế thích ứng), còn HSUPA sử dụng phân phối tài nguyên theo công suất với điều kiện công suất được cấp phát cho mỗi máy di động không gây nhiễu cho các máy khác. Khi được cấp phát công suất cao hơn máy di động có thể truyền dẫn tốc độ cao hơn bằng cách sử dụng nhiều mã hơn cho kênh E-DCH hay giảm hệ số trải phổ SF nhưng không thay đổi sơ đồ truyền dẫn (điều chế luôn là BPSK). Cả hai HSDPA và HSUPA đều sử dụng HARQ, trong đó bản tin được yêu cầu phát lại được lưu trong bộ nhớ đệm để sau đó kết hợp với bản tin được phát lại tạo thành một bản tin tốt hơn trước khi xử lý lỗi. Cơ chế phát lại với phần dư tăng cho phép mỗi lần phát lại chỉ cần phát lại một bộ phần của phần dư chưa được phát vì thế tiết kiệm được dung lượng đường truyền. Điểm khác biệt giữa HSDPA và HSUPA là HSDPA không sử dụng điều khiển công suất và chuyển giao mềm trái lại HSUPA sử dụng cả hai kỹ thuật này, ngoài ra HSUPA chỉ sử dụng một kiểu điều chế BPSK vì thế nó không áp dụng kỹ thuật điều chế mà mã hóa thích ứng (AMC: Adaptive Modulation and Coding). Cuối chương chuyển giao cứng cho HSDPA được trình bày cho. Trong HSDPA chỉ có chuyển giao cứng. Để thực hiện chuyển giao, UE phải đo tỷ số tín hiệu trên nhiễu kênh P-CPICH của tất cả các ô hoặc các đoạn ô nằm trong tập tích cực (thậm chí có thể cả trong tập ứng cử). Từ kết quả đo nó gửi báo cáo về ô tốt nhất đến SRNC. SRNC sẽ quyết định chuyển giao.