1.6. KI N TRÚC 3G WCDMA UMTS R3 Ế
WCDMA UMTS R3 h tr c k t n i chuy n m ch kênh l n chuy nỗ ợ ả ế ố ể ạ ẫ ể
m ch gói: đ n 384 Mbps trong mi n CS và 2Mbps trong mi n PS. Các k t n iạ ế ề ề ế ố
t c đ cao này đ m b o cung c p m t t p các dich v m i cho ng i s d ng diố ộ ả ả ấ ộ ậ ụ ớ ườ ử ụ
đ ng gi ng nh trong các m ng đi n tho i c đ nh và Internet. Các d ch v nàyộ ố ư ạ ệ ạ ố ị ị ụ
g m: đi n tho i có hình (H i ngh video), âm thanh ch t l ng cao (CD) và t cồ ệ ạ ộ ị ấ ượ ố
đ truy n cao t i đ u cu i. M t tính năng khác cũng đ c đ a ra cùng v i GPRSộ ề ạ ầ ố ộ ượ ư ớ
là "luôn luôn k t n i" đ n Internet. UMTS cũng cung c p thông tin v trí t t h nế ố ế ấ ị ố ơ
và vì th h tr t t h n các d ch v d a trên v trí.ế ỗ ợ ố ơ ị ụ ự ị
M t m ng UMTS bao g m ba ph n: thi t b di đ ng (UE: Userộ ạ ồ ầ ế ị ộ
Equipment), m ng truy nh p vô tuy n m t đ t UMTS (UTRAN: UMTSạ ậ ế ặ ấ
Terrestrial Radio Network), m ng lõi (CN: Core Network) (xem hình 1.8). UE baoạ
g m ba thi t b : thi t b đ u cu i (TE), thi t b di đ ng (ME) và module nh nồ ế ị ế ị ầ ố ế ị ộ ậ
d ng thuê bao UMTS (USIM: UMTS Subscriber Identity Module). UTRAN g mạ ồ
các h th ng m ng vô tuy n (RNS: Radio Network System) và m i RNS bao g mệ ố ạ ế ỗ ồ
RNC (Radio Network Controller: b đi u khi n m ng vô tuy n) và các nút B n iộ ề ể ạ ế ố
v i nó. M ng lõi CN bao g m mi n chuy n m ch kênh, chuy n m ch gói và HEớ ạ ồ ề ể ạ ể ạ
(Home Environment: Môi tr ng nhà). HE bao g m các c s d li u: AuCườ ồ ơ ở ữ ệ
(Authentication Center: Trung tâm nh n th c), HLR (Home Location Register: Bậ ự ộ
ghi đ nh v th ng trú) và EIR (Equipment Identity Register: B ghi nh n d ngị ị ườ ộ ậ ạ
thi t b ). ế ị
Hình 1.8. Ki n trúc 3G WCDMA UMTS R3ế
1.6.1. Thi t b ng i s d ng (UE)ế ị ườ ử ụ
UE (User Equipment: thi t b ng i s d ng) là đ u cu i m ng UMTSế ị ườ ử ụ ầ ố ạ
c a ng i s d ng. Có th nói đây là ph n h th ng có nhi u thi t b nh t và sủ ườ ử ụ ể ầ ệ ố ề ế ị ấ ự
phát tri n c a nó s nh h ng l n lên các ng d ng và các d ch v kh d ng.ể ủ ẽ ả ưở ớ ứ ụ ị ụ ả ụ
Giá thành gi m nhanh chóng s t o đi u ki n cho ng i s d ng mua thi t bả ẽ ạ ề ệ ườ ử ụ ế ị
c a UMTS. Đi u này đ t đ c nh tiêu chu n hóa giao di n vô tuy n và cài đ tủ ề ạ ượ ờ ẩ ệ ế ặ
m i trí tu t i các card thông minh.ọ ệ ạ
1.6.1.1. Các đ u cu i (TE)ầ ố
Vì máy đ u cu i bây gi không ch đ n thu n dành cho đi n tho i mà cònầ ố ờ ỉ ơ ầ ệ ạ
cung c p các d ch v s li u m i, nên tên c a nó đ c chuy n thành đ u cu i.ấ ị ụ ố ệ ớ ủ ượ ể ầ ố
Các nhà s n xu t chính đã đ a ra r t nhi u đ u cu i d a trên các khái ni m m i,ả ấ ư ấ ề ầ ố ự ệ ớ
nh ng trong th c t ch m t s ít là đ c đ a vào s n xu t. M c dù các đ uư ự ế ỉ ộ ố ượ ư ả ấ ặ ầ
cu i d ki n khác nhau v kích th c và thi t k , t t c chúng đ u có màn hìnhố ự ế ề ướ ế ế ấ ả ề
l n và ít phím h n so v i 2G. Lý do chính là đ tăng c ng s d ng đ u cu i choớ ơ ớ ể ườ ử ụ ầ ố
nhi u d ch v s li u h n và vì th đ u cu i tr thành t h p c a máy tho i diề ị ụ ố ệ ơ ế ầ ố ở ổ ợ ủ ạ
đ ng, modem và máy tính bàn tay.ộ
Đ u cu i h tr hai giao di n. Giao di n Uu đ nh nghĩa liên k t vô tuy nầ ố ỗ ợ ệ ệ ị ế ế
(giao di n WCDMA). Nó đ m nhi m toàn b k t n i v t lý v i m ng UMTS.ệ ả ệ ộ ế ố ậ ớ ạ
Giao di n th hai là giao di n Cu gi a UMTS IC card (UICC) và đ u cu i. Giaoệ ứ ệ ữ ầ ố
di n này tuân theo tiêu chu n cho các card thông minh.ệ ẩ
M c dù các nhà s n xu t đ u cu i có r t nhi u ý t ng v thi t b , hặ ả ấ ầ ố ấ ề ưở ề ế ị ọ
ph i tuân theo m t t p t i thi u các đ nh nghĩa tiêu chu n đ các ng i s d ngả ộ ậ ố ể ị ẩ ể ườ ử ụ
b ng các đ u cu i khác nhau có th truy nh p đ n m t s các ch c năng c sằ ầ ố ể ậ ế ộ ố ứ ơ ở
theo cùng m t cách.ộ
Các tiêu chu n này g m:ẩ ồ
•Bàn phím (các phím v t lý hay các phím o trên màn hình)ậ ả
•Đăng ký m t kh u m iậẩớ
•Thay đ i mã PINổ
•Gi i ch n PIN/PIN2 (PUK)ả ặ
•Trình b y IMEIầ
•Đi u khi n cu c g iề ể ộ ọ
Các ph n còn l i c a giao di n s dành riêng cho nhà thi t k và ng i sầ ạ ủ ệ ẽ ế ế ườ ử
d ng s ch n cho mình đ u cu i d a trên hai tiêu chu n (n u xu th 2G còn kéoụ ẽ ọ ầ ố ự ẩ ế ế
dài) là thi t k và giao di n. Giao di n là k t h p c a kích c và thông tin do mànế ế ệ ệ ế ợ ủ ỡ
hình cung c p (màn hình nút ch m), các phím và menu.ấ ạ
1.6.1.2. UICC
UMTS IC card là m t card thông minh. Đi u mà ta quan tâm đ n nó làộ ề ế
dung l ng nh và t c đ b x lý do nó cung c p. ng d ng USIM ch y trênượ ớ ố ộ ộ ử ấ Ứ ụ ạ
UICC.
1.6.1.3. USIM
Trong h th ng GSM, SIM card l u gi thông tin cá nhân (đăng ký thuêệ ố ư ữ
bao) cài c ng trên card. Đi u này đã thay đ i trong UMTS, Modul nh n d ng thuêứ ề ổ ậ ạ
bao UMTS đ c cài nh m t ng d ng trên UICC. Đi u này cho phép l u nhi uượ ư ộ ứ ụ ề ư ề
ng d ng h n và nhi u ch ký (khóa) đi n t h n cùng v i USIM cho các m cứ ụ ơ ề ữ ệ ử ơ ớ ụ
đích khác (các mã truy nh p giao d ch ngân hàng an ninh). Ngoài ra có th cóậ ị ể
nhi u USIM trên cùng m t UICC đ h tr truy nh p đ n nhi u m ng.ề ộ ể ỗ ợ ậ ế ề ạ
USIM ch a các hàm và s li u c n đ nh n d ng và nh n th c thuê baoứ ố ệ ầ ể ậ ạ ậ ự
trong m ng UMTS. Nó có th l u c b n sao h s c a thuê bao.ạ ể ư ả ả ồ ơ ủ
Ng i s d ng ph i t mình nh n th c đ i v i USIM b ng cách nh p mãườ ử ụ ả ự ậ ự ố ớ ằ ậ
PIN. Đi u này đ m b o r ng ch ng i s d ng đích th c m i đ c truy nh pể ả ả ằ ỉ ườ ử ụ ự ớ ượ ậ
m ng UMTS. M ng s ch cung c p các d ch v cho ng i nào s d ng đ uạ ạ ẽ ỉ ấ ị ụ ườ ử ụ ầ
cu i d a trên nh n d ng USIM đ c đăng ký.ố ự ậ ạ ượ
1.6.2. M ng truy nh p vô tuy n UMTSạ ậ ế
UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network: M ng truy nh p vôạ ậ
tuy n m t đ t UMTS) là liên k t gi a ng i s d ng và CN. Nó g m các ph nế ặ ấ ế ữ ườ ử ụ ồ ầ
t đ m b o các cu c truy n thông UMTS trên vô tuy n và đi u khi n chúng. ử ả ả ộ ề ế ề ể
UTRAN đ c đ nh nghĩa gi a hai giao di n. Giao di n Iu gi a UTRAN vàượ ị ữ ệ ệ ữ
CN, g m hai ph n: IuPS cho mi n chuy n m ch gói và IuCS cho mi n chuy nồ ầ ề ể ạ ề ể
m ch kênh; giao di n Uu gi a UTRAN và thi t b ng i s d ng. Gi a hai giaoạ ệ ữ ế ị ườ ử ụ ữ
di n này là hai nút, RNC và nút B.ệ
1.6.2.1. RNC
RNC (Radio Network Controller) ch u trách nhi m cho m t hay nhi u tr mị ệ ộ ề ạ
g c và đi u khi n các tài nguyên c a chúng. Đây cũng chính là đi m truy nh pố ề ể ủ ể ậ
d ch v mà UTRAN cung c p cho CN. Nó đ c n i đ n CN b ng hai k t n i,ị ụ ấ ượ ố ế ằ ế ố
m t cho mi n chuy n m ch gói (đ n GPRS) và m t đ n mi n chuy n m chộ ề ể ạ ế ộ ế ề ể ạ
kênh (MSC).
M t nhi m v quan tr ng n a c a RNC là b o v s bí m t và toàn v n.ộ ệ ụ ọ ữ ủ ả ệ ự ậ ẹ
Sau th t c nh n th c và th a thu n khóa, các khoá b o m t và toàn v n đ củ ụ ậ ự ỏ ậ ả ậ ẹ ượ
đ t vào RNC. Sau đó các khóa này đ c s d ng b i các hàm an ninh f8 và f9.ặ ượ ử ụ ở
RNC có nhi u ch c năng logic tùy thu c vào vi c nó ph c v nút nào.ề ứ ộ ệ ụ ụ
Ng i s d ng đ c k t n i vào m t RNC ph c v (SRNC: Serving RNC). Khiườ ử ụ ượ ế ố ộ ụ ụ
ng i s d ng chuy n vùng đ n m t RNC khác nh ng v n k t n i v i RNC cũ,ườ ử ụ ể ế ộ ư ẫ ế ố ớ
m t RNC trôi (DRNC: Drift RNC) s cung c p tài nguyên vô tuy n cho ng i sộ ẽ ấ ế ườ ử
d ng, nh ng RNC ph c v v n qu n lý k t n i c a ng i s d ng đ n CN. Vaiụ ư ụ ụ ẫ ả ế ố ủ ườ ử ụ ế
trò logic c a SRNC và DRNC đ c mô t trên hình 1.9. Khi UE trong chuy nủ ượ ả ể
giao m m gi a các RNC, t n t i nhi u k t n i qua Iub và có ít nh t m t k t n iề ữ ồ ạ ề ế ố ấ ộ ế ố
qua Iur. Ch m t trong s các RNC này (SRNC) là đ m b o giao di n Iu k t n iỉ ộ ố ả ả ệ ế ố
v i m ng lõi còn các RNC khác (DRNC) ch làm nhi m v đ nh tuy n thông tinớ ạ ỉ ệ ụ ị ế
gi a các Iub và Iur. ữ
Ch c năng cu i cùng c a RNC là RNC đi u khi n (CRNC: Control RNC).ứ ố ủ ề ể
M i nút B có m t RNC đi u khi n ch u trách nhi m cho các tài nguyên vô tuy nỗ ộ ề ể ị ệ ế
c a nó.ủ
Hình 1.9. Vai trò logic c a SRNC và DRNCủ
1.6.2.2. Nút B
Trong UMTS tr m g c đ c g i là nút B và nhi m v c a nó là th c hi nạ ố ượ ọ ệ ụ ủ ự ệ
k t n i vô tuy n v t lý gi a đ u cu i v i nó. Nó nh n tín hi u trên giao di n Iubế ố ế ậ ữ ầ ố ớ ậ ệ ệ
t RNC và chuy n nó vào tín hi u vô tuy n trên giao di n Uu. Nó cũng th c hi nừ ể ệ ế ệ ự ệ
m t s thao tác qu n lý tài nguyên vô tuy n c s nh "đi u khi n công su tộ ố ả ế ơ ở ư ề ể ấ
vòng trong". Tính năng này đ phòng ng a v n đ g n xa; nghĩa là n u t t c cácể ừ ấ ề ầ ế ấ ả
đ u cu i đ u phát cùng m t công su t, thì các đ u cu i g n nút B nh t s cheầ ố ề ộ ấ ầ ố ầ ấ ẽ
l p tín hi u t các đ u cu i xa. Nút B ki m tra công su t thu t các đ u cu iấ ệ ừ ầ ố ở ể ấ ừ ầ ố
khác nhau và thông báo cho chúng gi m công su t ho c tăng công su t sao cho nútả ấ ặ ấ
B luôn thu đ c công su t nh nhau t t t c các đ u cu i.ượ ấ ư ừ ấ ả ầ ố
1.6.3. M ng lõiạ
M ng lõi (CN) đ c chia thành ba ph n, mi n PS, mi n CS và HE. Mi nạ ượ ầ ề ề ề
PS đ m b o các d ch v s li u cho ng i s d ng b ng các k t n i đ nả ả ị ụ ố ệ ườ ử ụ ằ ế ố ế
Internet và các m ng s li u khác và mi n CS đ m b o các d ch v đi n tho iạ ố ệ ề ả ả ị ụ ệ ạ
đ n các m ng khác b ng các k t n i TDM. Các nút B trong CN đ c k t n i v iế ạ ằ ế ố ượ ế ố ớ
nhau b ng đ ng tr c c a nhà khai thác, th ng s d ng các công ngh m ngằ ườ ụ ủ ườ ử ụ ệ ạ
t c đ cao nh ATM và IP. M ng đ ng tr c trong mi n CS s d ng TDM cònố ộ ư ạ ườ ụ ề ử ụ
trong mi n PS s d ng IP.ề ử ụ
1.6.3.1. SGSN
SGSN (SGSN: Serving GPRS Support Node: nút h tr GPRS ph c v ) làỗ ợ ụ ụ
nút chính c a mi n chuy n m ch gói. Nó n i đ n UTRAN thông qua giao di nủ ề ể ạ ố ế ệ
IuPS và đ n GGSN thông quan giao di n Gn. SGSN ch u trách nhi m cho t t cế ệ ị ệ ấ ả
k t n i PS c a t t c các thuê bao. Nó l u hai ki u d li u thuê bao: thông tinế ố ủ ấ ả ư ể ữ ệ
đăng ký thuê bao và thông tin v trí thuê bao.ị
S li u thuê bao l u trong SGSN g m:ố ệ ư ồ
•IMSI (International Mobile Subsscriber Identity: s nh n d ng thuê bao diố ậ ạ
đ ng qu c t )ộ ố ế
•Các nh n d ng t m th i gói (P-TMSI: Packet- Temporary Mobile Subscriberậ ạ ạ ờ
Identity: s nh n d ng thuê bao di đ ng t m th i gói)ố ậ ạ ộ ạ ờ
•Các đ a ch PDP (Packet Data Protocol: Giao th c s li u gói)ị ỉ ứ ố ệ
S li u v trí l u trên SGSN:ố ệ ị ư
•Vùng đ nh tuy n thuê bao (RA: Routing Area)ị ế
•S VLRố
•Các đ a ch GGSN c a t ng GGSN có k t n i tích c cị ỉ ủ ừ ế ố ự
1.6.3.2. GGSN
GGSN (Gateway GPRS Support Node: Nút h tr GPRS c ng) là m tỗ ợ ổ ộ
SGSN k t n i v i các m ng s li u khác. T t c các cu c truy n thông s li uế ố ớ ạ ố ệ ấ ả ộ ề ố ệ
t thuê bao đ n các m ng ngoài đ u qua GGSN. Cũng nh SGSN, nó l u c haiừ ế ạ ề ư ư ả
ki u s li u: thông tin thuê bao và thông tin v trí.ể ố ệ ị
S li u thuê bao l u trong GGSN:ố ệ ư
•IMSI
•Các đ a ch PDPị ỉ
S li u v trí l u trong GGSN:ố ệ ị ư
•Đ a ch SGSN hi n thuê bao đang n i đ nị ỉ ệ ố ế