Chương 1: Tổng quan mạng thông tin di động Chương 2: Phát triển thông tin di động trong mạng NGN Chương 3: Tổng quan mạng GPRS Chương 4: Mạng 3G và các tiêu chuẩn Chương 5: Vấn đề chuyển đổi UTRAN sang cấu trúc hoàn toàn IP Chương 6: Mạng di động 4G Chương 7: Phát triển mạng và khuyến nghị cho các doanh nghiệp viễn thông Việt nam - 15 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ vô cùng quí báu của TS.Nguyễn Hữu Hậu, người đã trực tiếp hướng dẫn trong quá trình thực hiện đề tài. Xin cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, bạn bè đã giúp đỡ để quyển luận văn này hoàn thành. Hà Nội, tháng 12 năm 2006 Trần Thanh Xuân Ch¬ng 1 TỔNG QUAN MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu Tiến trình phát triển lên mạng 3G và di động IP đã được đề cập đến khá nhiều. Người ta cho rằng các thiết bị xuất hiện muộn, việc xin giấy phép hoạt động gây tốn kém khiến cho các nhà cung cấp dịch vụ khó thu lại được các khoản đầu tư ban đầu, và các đối tượng sử dụng không thực sự mong muốn các dịch vụ mà 3G cung cấp.
Việc triển khai mạng 3G ở nhiều quốc gia châu Âu và Phần Lan đã bị trì hoãn và gặp nhiều khó khăn do các chính sách của chính họ, hoặc do thiếu các thiết bị tương thích. Tuy vậy việc triển khai vẫn diễn ra ở một số nước như Hàn Quốc, Nhật Bản. Tuy nhiên, các hệ thống phức tạp cần phải có thời gian để phát triển, thử nghiệm, sản xuất và triển khai. Chính điều này đã khiến người ta phải đánh giá lại các chiến lược triển khai và định ra thời điểm phát triển cho mạng 3G.2 Nhu cầu về dịch vụ tốc độ cao và IP Nhu cầu của khách hàng về kết nối vô tuyến tốc độ cao bao gồm các dịch vụ: truyền thông văn bản di động, hội thoại di động (hội nghị truyền hình), các dịch vụ định vị (trợ giúp hàng hải, các dịch vụ cứu hộ), giải trí (tải nhạc liên tục, Internet, video liên tục, các dịch vụ tin tức, sách điện tử), trò chơi (chơi trực tuyến, chơi nhiều người, chuyển động 3 chiều, nhạc và video 3 chiều).
Nhu cầu về các dịch vụ này chính là động lực của kết nối IP và 3G. Trong số trên có nhiều dịch vụ đã được cung cấp bởi mạng Internet hữu tuyến. Sự thành công của mạng Internet và mạng điện thoại di động đã đặt nền móng cho sự phát triển của các dịch vụ di động IP. - 16 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thành công của các dịch vụ này là dấu hiệu cho thấy nhu cầu tiềm năng của người dùng công cộng.
Nhờ sự vượt trội hơn so với các dịch vụ Internet hữu tuyến hiện tại là có thêm các dịch vụ định vị mà mạng 3G và IP sẽ thu hút được sự quan tâm của người dùng di động với các ứng dụng thương mại, bảo mật và an toàn.3 Các công nghệ giao diện vô tuyến Sự phát triển của các công nghệ vô tuyến để cung cấp các dịch vụ tốc độ cao hơn được chỉ ra trong bảng 1. Quá trình phát triển giao diện vô tuyến sẽ tiếp tục khi các mạng chuyển từ thế hệ 3G lên thế hệ 4G. Hiện nay, ITU đang kết hợp các công nghệ cdma2000 1xEV, được gọi là DO và DV, với một dạng tiên tiến của WCDMA, được gọi là HSDPA, vào các khuyến nghị tương ứng.1 Các công nghệ vô tuyến AMPS TDMA cdmaOne cdmaOne cdma2000 1x GSM IS-95A IS-95B cdma2000 1xEV PDC GPRS WCDMA Đa mode Đa băng tần Đa mạng Tính di Khả năng Dung Dịch vụ số Dịch vụ số liệu tốc độ cao, động chuyển lượng/ liệu tốc độ dung lượng lớn hơn mạng chất trung bình Khả năng chuyển mạng lượng toàn cầu 1G 2G 2.5G 3G Mỗi nhà cung cấp dịch vụ sẽ lựa chọn phương án chuyển đổi lên 3G riêng, tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố. Các yếu tố này bao gồm các chính sách riêng của quốc gia, các công nghệ hiện tại hỗ trợ cho việc phát triển lên 3G, khả năng đầu tư tài chính, sự khuyến khích từ các nhà sản xuất và các chính sách thương mại.
Thời gian đưa ra thị trường của các công nghệ 3G khác nhau còn tuỳ thuộc vào công nghệ gốc để phát triển lên. Các bước cơ bản trong quá trình triển khai một hệ thống vô tuyến mới liên quan đến việc xây dựng và thử nghiệm các hệ thống mẫu, thiết lập các đặc tính kỹ thuật cố định cho các hệ thống và thiết bị đầu cuối, tối ưu hoá hiệu năng của hệ thống và thiết bị đầu cuối, và tăng thêm các tính năng đa phương tiện. Tiến trình thực hiện các bước này của công nghệ - 17 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com cdma2000 được tiến hành nhanh hơn so với WCDMA. Do vậy, cdma2000 đã được triển khai trong khi WCDMA vẫn còn đang trong giai đoạn hoàn thành tiêu chuẩn và tối ưu hoá hiệu năng của hệ thống và thiết bị đầu cuối.
Đó là do cdma2000 được phát triển từ IS 95A/B và sử dụng phương thức triển khai đồng bộ. Nỗ lực của các nhà thiết kế mạng WCDMA để lựa chọn phương thức triển khai khác so với các phương thức cơ bản như đối với các hệ thống IS 95A/B đã làm phát sinh thêm một số vấn đề và rủi ro và do đó giai đoạn thiết lập các đặc tính kỹ thuật và tối ưu hoá bị trễ lại. Do cdma 2000 được đưa ra thị trường sớm hơn, và các nhà khai thác mạng GSM muốn triển khai mạng GPRS 2.5G (có thể cả EDGE) trước khi tung ra WCDMA nên số lượng thuê bao của mạng cdma2000 ban đầu sẽ nhiều hơn so với mạng WCDMA. Bên cạnh đó, việc triển khai trong băng của công nghệ cdma2000 trong phổ tần 2G cũng dễ dàng hơn, cộng thêm các lợi thế về giá thành thiết bị khiến cho việc tiếp cận công nghệ này nhanh hơn.
Mặc dù, việc chuyển mạng toàn cầu giữa các tiêu chuẩn khác nhau do ITU khuyến nghị có nhiều khó khăn nhưng vẫn có những phương thức kỹ thuật để giải quyết. Một trong các phương thức là phát triển các bộ ghi xử lý đa mode, đóng vai trò làm cầu nối giữa công nghệ cdma2000 và WCDMA. Đây chính là điểm dịch chuyển chính về công nghệ.4 Yêu cầu khả năng tích hợp của hệ thống Do nhu cầu dịch vụ truyền dữ liệu, đặc biệt là truy nhập internet (lưu lượng dịch vụ dữ liệu sẽ lớn gấp nhiều lần so với thoại). Việc truyền tải lưu lượng này trên mạng chuyển mạch kênh hiện nay sẽ là không hiệu quả, do đó để đáp ứng các yêu cầu về cơ sở hạ tầng viễn thông quốc gia, cấu trúc mạng viễn thông theo định hướng NGN cần được xây dựng.
Ngoài ra có một số dịch vụ số liệu di động ngoài mạng di động tổ ong, đó là mạng LAN theo chuẩn 802. Giải pháp này được áp dụng cho thiết bị thuê bao để tăng cường các dịch vụ cho người dùng. Giải pháp cdma2000 và WCDMA có thể mở rộng về thiết bị để hỗ trợ các công nghệ bổ sung. Các chip xử lý cũng sẽ nhanh chóng tích hợp thêm các tính năng này.
Các giải pháp cho mạng LAN trong nhà và ngoài nhà với Bluetooth sẽ giảm thiểu hoặc loại bỏ hoàn toàn việc nối dây giữa các thiết bị. Tiêu chuẩn IEEE 802.11 cũng cung cấp cho người dùng truy nhập băng rộng tại những điểm có dịch vụ như các khu trung tâm, sân bay, khu thương mại. như một hình thức bổ sung cho các kết nối mạng di động tổ ong.5 Giao diện mở cho các thiết bị vô tuyến Một trong những vấn đề quan tâm liên quan đến lợi ích sử dụng các dịch vụ bằng thiết bị thuê bao của 3G là lựa chọn các dịch vụ và ứng dụng nào đối với mỗi - 18 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com loại điện thoại. Một giải pháp để giải quyết vấn đề này là cung cấp một giao diện mở để cung cấp và tải các gói phần mềm tới thuê bao.
Do vậy, ứng dụng quan trọng nhất sẽ là ứng dụng cho phép tải nhiều dịch vụ. Hãng NTT DoCoMo đã triển khai thành công ý tưởng này đối với dịch vụ i-mode ở Nhật Bản. Tin nhắn trực tiếp Hình ảnh đại diện Dịch vụ thông tin Java Applet Java Applet Java Applet Java Applet Trò chơi video Thư điện tử Trình duyệt Nói chuyện Định vị Nhạc Java VM BREW Giao diện UI Phần mềm ASIC Bộ chạy Internet di động Hình 1.1 Kiến trúc nền Hình 1.1 minh họa một phương thức triển khai gọi là môi trường nhị phân thực cho vô tuyến (BREW-Binary Runtime Environment for Wireless). Ngoài ra có một số phương thức khác cũng được phát triển như: J2ME, PCA, Club Nokia.
Theo các phương thức này, sẽ có sẵn một giao diện mở cho bất kỳ nhà phát triển bên thứ ba nào thông qua việc sử dụng bộ công cụ phát triển phần mềm SDK. Sản phẩm do bên thứ 3 cung cấp phải được chứng nhận đảm bảo là phần mềm làm việc tốt, không có virus, không gây hư hại cho các thiết bị thuê bao mà nó tải về. Các giao diện mở có thể hỗ trợ các ứng dụng gốc được viết bằng ngôn ngữ C/C++, và hệ thống hỗ trợ các ứng dụng được viết cho các môi trường khác bao gồm các ứng dụng dựa trên trình duyệt như trên hình 1. Các dịch vụ phần mềm trung gian là các phần tử cơ bản tạo nên thành công cho phương thức này.
Các dịch vụ này bao gồm tính cước với nhiều mô hình cước, nhận thực các ứng dụng được chứng nhận, quản lý tải đối với người sử dụng, quản lý cấu hình thiết bị, điều khiển phiên bản ứng dụng và quản trị. Phương thức này ngày càng được quan tâm thể hiện ở số lượng nhà phát triển bên thứ ba và nhà cung cấp dịch vụ tham gia vào chương trình này ngày càng tăng. - 19 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ch¬ng 2 PHÁT TRIỂN THÔNG TIN DI ĐỘNG TRONG MẠNG NGN Với sự phát triển mạnh mẽ của nhu cầu dịch vụ phi thoại, đặc biệt là internet, hệ thống PSTN dựa trên kỹ thuật chuyển mạch kênh hiện nay sẽ không đáp ứng được nhu cầu truyền dữ liệu một cách hiệu quả. Hiện tại lưu lượng thoại vẫn lớn hơn lưu lượng phi thoại, nhưng theo dự báo, trong tương lai các dịch vụ dữ liệu sẽ chiếm lưu lượng gấp nhiều lần so với dịch vụ thoại truyền thống.
Như vậy cần phát triển một mạng có thể truyền tải toàn bộ lưu lượng một cách hiệu quả dựa trên kỹ thuật chuyển mạch gói.