BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
Nguyễn Tất Đạt
MẠNG DI ĐỘNG 3G/UMTS VÀ CÁC DỊCH VỤ TẠI VIỆT NAM
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Viễn thông.
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Điện tử - Viễn thông
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TS Nguyễn Bình
Hà Nội – Năm 2010
2
Mục Lục
Mục Lục ................................................................................................................... 2
Danh mục các chữ viết tắt. ....................................................................................... 4
Danh mục các bảng. ................................................................................................. 7
Danh mục các hình vẽ, đồ thị. ................................................................................. 8
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. 10
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 11
Chương I: Lịch sử phát triển và triển khai 3G (UMTS) trên thế giới ............... 12
1.1. Lịch sử phát triển. ........................................................................................ 12
1.2. Tình hình phát triển 3G trên thế giới. .......................................................... 15
1.3. So sánh hệ thống WCDMA với các hệ thống 2G. ....................................... 19
1.3.1. So sánh hệ thống GSM và WCDMA. ................................................... 19
1.3.2. So sánh, đánh giá 2 công nghệ WCDMA và CDMA 2000. ................. 20
1.4. Hệ thống WCDMA ...................................................................................... 23
1.4.1. Hệ thống thông tin trải phổ. .................................................................. 23
1.4.2. Giới thiệu chung hệ thống UMTS. ....................................................... 25
1.4.3. Đặc điểm của mạng truy nhập UTRAN. .............................................. 27
1.4.4. Mạng lõi CN. ........................................................................................ 30
1.4.5. Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment)...................................... 31
1.4.6. Mạng truyền dẫn: .................................................................................. 31
Chương II. Nền tảng cung cấp dịch vụ cho 3G. ................................................... 33
2.1. Tổng quan về nền tảng cung cấp dịch vụ hiện nay ở Công ty thông tin di động. 33
2.1.1. Ưu điểm của hệ thống SDP và sự cần thiết triển khai hệ thống. .......... 33
2.1.2. Hệ thống SDP và mối tương quan với các hệ thống khác trong mạng lưới. 34
2.1.3. Kiến trúc hệ thống SDP. ....................................................................... 35
2.1.4. Các tính năng hệ thống SDP: ................................................................ 37
2.1.5. Dịch vụ Media Streaming: .................................................................... 40
2.1.6. Các tính năng liên quan đến MRBT. .................................................... 41
2.1.7. Các yêu cầu về giao diện và kết nối điều khiển. ................................... 42
2.1.8. Quản lý đấu nối các nhà cung cấp nội dung. ........................................ 45
2.2. Giao thức SIP và ứng dụng. ......................................................................... 51
2.2.1. Tổng quan về giao thức SIP. ................................................................. 51
2.2.2. Kiến trúc giao thức SIP: ........................................................................ 53
2.2.3. Một số nhận xét về giao thức SIP. ........................................................ 55
2.2.4. Một số ứng dụng quan trọng sử dụng giao thức SIP. ........................... 56
2.3. Tổng quan nền tảng cung cấp dịch vụ đa phương tiện IMS. ....................... 59
2.3.1. Giới thiệu về IMS. ................................................................................ 59
2.3.2. Sự cần thiết của IMS. ............................................................................ 60
2.3.3. Các giao thức chính được sử dụng trong IMS. ..................................... 62
3
2.4.
Kiến trúc của IMS. ....................................................................................... 66
2.4.1. Kiến trúc tổng quan của IMS. ............................................................... 66
2.4.2. Các thành phần của mạng lõi. ............................................................... 68
2.4.3. Lớp ứng dụng và dịch vụ trong kiến trúc IMS. .................................... 72
2.4.4. Các chế độ hoạt động của máy chủ ứng dụng. ..................................... 74
2.4.5. Giao diện AS với các thành phần khác trong mạng. ............................ 74
Chương III: Dịch vụ tiêu biểu triển khai trên mạng 3G và lộ trình triển khai
trên mạng VMS. ...................................................................................................... 80
3.1. Giới thiệu các dịch vụ 3G chính đã triển khai tại Việt Nam. ...................... 80
3.1.1. Dịch vụ Streaming. ............................................................................... 80
3.1.2. Các dịch vụ khác đã triển khai. ............................................................. 86
3.2. Các dịch vụ 3G có kế hoạch trong tương lai tại Công ty VMS - MobiFone. .. 91
3.2.1. Dịch vụ đọc báo di động. ...................................................................... 91
3.2.2. Dịch vụ định vị LBS (Location Based Service). .................................. 92
3.2.3. Dịch vụ MRBT (Multimedia Ring Back Tone). ................................... 95
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 112
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 116
4
Danh mục các chữ viết tắt.
3G
Third Generation – Thế hệ thứ ba
3GPP
Third Generation Partnership Project – Dự án đối tác 3G
ACD
Automated Call Distribution - Tự động phân bổ cuộc gọi
ATM
Asynchronous Transfer Mode – Chế độ truyền không đồng bộ
AS
Application Server - Server ứng dụng
B2BUA
Back to Back UA
BICC
Bearer Independent Call Control - Điều khiển cuộc gọi băng hẹp
BSC
Base Station Controller – Bộ điều khiển trạm gốc
BSS
Base Station Subsystem – Phân hệ trạm gốc
BTS
Base Transceiver Station – Trạm thu phát gốc
CDMA
Code Division Multiple Access – Đa truy nhập phân chia theo mã hóa
CDR
Call Detail Record - Bảng chi tiết cuộc gọi
COS
Class Of Service - Lớp dịch vụ
CSCF
Call Session Control Function - Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi
CP
Content Provider - Nhà cung cấp dịch vụ
DNS
Domain Name Systems - Hệ thống tên miền
DRM
Digital Right Management - Quản lý bản quyền số
DSL
Digital Subscriber Line - Đường thuê bao kỹ thuật số
EDGE
Enhanced Data Rates for GSM Evolution – Mạng GSM tốc độ cao
EPG
Electronic Program Guide - Quản lý chương trình điện tử
FDD
Frequency Division Duplex – Song công phân tần
GGSN
Gateway GPRS Support Node – Nút hỗ trợ cổng GPRS
GPRS
General Packet Radio Service – Dịch vụ vô tuyến gói chung
GSM
Global System for Mobile Communications – Hệ thống GSM
HLR
Home Location Register – Bộ đăng ký thường trú
HSCSD
High Speed Circuit Switch Data – Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao
HSS
Home Subcribe Server - Trung tâm dữ liệu thuê bao
IMS
IP Multimedia SubSystem
IP
Internet Protocol – Giao thức Internet
Ipv6
IP version 6 – IP phiên bản 6
ISC
IMS Service Control - Điều khiển dịch vụ IMS
ISDN
Integrated Services Digital Network - Mạng kỹ thuật số tích hợp
ISUP
ISDN User Part - Thành phần người sử dụng của ISDN
ITU
International Telecommunication Union – Liên minh viễn thông quốc tế
IVR
Interactive Voice Response - Hệ thống tự động trả lời
IWF
Internetworking Functions – Khối chức năng liên mạng
5
MAP
Mobile Application Protocol – Giao thức ứng dụng di động
MIDP
Mobile Information Device Profile - Thông tin thiết bị di động
MIME
Multipurpose Internet Mail Extension - Chuẩn hỗ trợ nhiều dạng mail
MM7
MMS via XML/SOAP - MMS qua giao diện XML/SOAP
MRBT
Multimedia Ring Back Tone - Nền chuông đa phương tiện
MRF
Media Resource Function - Chức năng tài nguyên media
MRFC
Media Resource Function Controller - Điều khiển chức năng tài nguyên
media
MRFP
Media Resource Function Processor - Bộ xử lý chức năng tài nguyên
media
MS
Mobile Station – Máy di động
MSC
Mobile Switching Center – Trung tâm chuyển mạch di động
OMA
Open Mobile Alliance - Liên minh di động mở rộng
O- MSC
Originating – MSC - Trung tâm chuyển mạch di động gốc
OSA-SCS
Open Service Access –Service capability Serv - Máy chủ tiềm trữ dịch vụ
PLMN
Public Land Mobile Network – Mạng di động mặt đất công cộng
PRM
Partner Relationship Management - Quảng lý quan hệ đối tác
PSTN
Public Switch Telephone Network – Mạng điện thoại chuyển mạch gói
công cộng
RAN
Radio Access Network – Mạng truy nhập vô tuyến
RTCP
RTP Control Protocol - Giao thức quản lý RTP
RTP
Real time Transport Protocol - Giao thức truyền tài thời gian thực
SDP
Service Delivery Platform - Hệ thống cung cấp dịch vụ
SDP
Session Description Protocol - Giao thức miêu tả phiên
SIP
Session Initiation Protocol - Giao thức khởi tạo phiên
SLA
Services Level Agreement - Mức dịch vụ
SLF
Subcription Location Function - Chức năng ánh xạ tới HSS
SGSN
Serving GPRS Support Node – Nút hỗ trợ phục vụ GPRS
SMAP
Simple Mail Access Protocol - Giao thức truy cập mail đơn giản
SMPP
Short Message peer to peer Protocol - Giao thức tin nhắn ngang hàng
SMS
Short Message Service – Dịch vụ nhắn tin ngắn
SMSC
Short Message Service Center - Trung tâm dịch vụ tin nhắn
TCP
Transmission Control Protocol – Giao thức điều khiển truyền thông
TDD
Time Division Duplex – Song công phân chia theo thời gian
TDMA
Time Division Multiple Access – Đa truy nhập phân chia theo thời gian
UAC
User Agent Client - Máy khách người sử dụng
UAS
User Agent Server - Máy chủ người sử dụng
UDA
User Data Answer - Bản tin trả lời dữ liệu
6
UDP
User Datagram Protocol - Giao thức gói dữ liệu người dùng
UDR
User Data Request - Lệnh yêu cầu dữ liệu
UMTS
Universal Mobile Telecommunication System – Hệ thống thống thông tin
di động toàn cầu
URL
Uniform Resource Locator - Liên kết chuẩn định hướng
UTRA
Universal Terrestrial Radio Access – Truy nhập vô tuyến mặt đất của
UMTS
VLR
Visitor Location Register – Bộ đăng ký tạm trú
VPN
Virtual Private Network – Mạng riêng ảo
VOD
Video On Demand - Video theo yêu cầu
WAP
Wireless Application Protocol – Giao thức ứng dụng vô tuyến
WCDMA
Wideband Code Division Multiple Access – Đa truy nhập phân chia theo
mã băng rộng
7
Danh mục các bảng.
Bảng 1.1.
Tóm lược quá trình phát triển của công nghệ di động. ......................... 13
Bảng 1.2. So sánh công nghệ GSM và WCDMA. ................................................ 20
Bảng 1.3. So sánh công nghệ WCDMA và CDMA 2000. .................................... 21
Bảng 2.1.
So sánh giữa H.323 và SIP. .................................................................. 56
Bảng 3.1.
Mục tin tức của dịch vụ WAP Portal. ................................................... 90
Bảng 3.2. Lưu đồ trao đổi bảo hiệu. .................................................................... 102
Bảng 3.3. Thuyết minh lưu đồ báo hiệu. ............................................................. 105
8
Danh mục các hình vẽ, đồ thị.
Hình 1.1. Lịch sử phát triển 3G. ................................................................................ 12
Hình 1.2. Các dịch vụ 3G. ......................................................................................... 15
Hình 1.3. Biểu đồ các nước khai thác HSPA trên toàn thế giới................................ 17
Hình 1.4. Biểu đồ phát triển của thuê bao 3G. .......................................................... 18
Hình 1.5. Số lượng các mạng WCDMA trong các mạng 3G. .................................. 23
Hình 1.6. Trải phổ dãy trực tiếp. ............................................................................... 24
Hình 1.7. Trải phổ nhảy tần FHSS. ........................................................................... 24
Hình 1.8. Trải phổ nhảy thời gian THSS .................................................................. 25
Hình 1.9. Cấu trúc hệ thống UMTS. ......................................................................... 26
Hình 2.1. Kiến trúc hệ thống SDP. ........................................................................... 34
Hình 2.2. Mô hình một hệ thống SDP trên mạng MobiFone. ................................... 36
Hình 2.3. Mô hình kết nối giữa SDP và IMS trong tương lai. .................................. 44
Hình 2.4. Quy trình đấu nối dịch vụ của CP vào hệ thống SDP. .............................. 47
Hình 2.5. Quan hệ giữa tác nhân khách (UAC) và chủ (UAS). ................................ 53
Hình 2.6. Quan hệ giữa Registra Server và các thực thể SIP khác (35) ................... 54
Hình 2.7. Sự tương tác giữa UA server và dịch vụ định vị. ...................................... 55
Hình 2.8. Giao thức Diameter cơ bản và các ứng dụng. ........................................... 64
Hình 2.9. Định dạng bản tin Diameter. ..................................................................... 65
Hình 2.10. Cấu trúc AVP. ......................................................................................... 65
Hình 2.11. Tổng quan về kiến trúc IMS. .................................................................. 67
Hình 2.12. Tầng cung cấp dịch vụ. ........................................................................... 71
Hình 2.13. Hướng tiếp cận dịch vụ trong kiến trúc IMS. ......................................... 73
Hình 3.1. Kiến trúc hệ thống dịch vụ streaming. ...................................................... 83
Hình 3.2. Mô hình kết nối hệ thống dịch vụ Streaming ............................................ 85
Hình 3.3. Lưu đồ kết nối báo hiệu của dịch vụ LBS. ................................................ 93
Hình 3.4. Sơ đồ kết nối hệ thống LBS. ..................................................................... 94
Hình 3.5. Mô tả dịch vụ MRBT. ............................................................................... 96
Hình 3.6. Độ ưu tiên RBT. ........................................................................................ 98
9
Hình 3.7. Mô hình kết nối MRBT vào hệ thống. ...................................................... 98
Hình 3.8. Lưu đồ báo hiệu giữa các hệ thống. ........................................................ 100
Hình 3.9. Lưu đồ trao đổi báo hiệu trong trường hợp cuộc gọi được chuyển tiếp có
điều kiện .................................................................................................................. 103
Hình 3.10. Lưu đồ chuyển tiếp báo hiệu – chuyển tiếp có điều kiện. ..................... 106
Hình 3.11. Lưu đồ báo hiệu khi cuộc gọi bị ngắt. ................................................... 107
Hình 3.12. Lưu đồ báo hiệu bận do kết nối trung kế. ............................................. 108
Hình 3.13. Lưu đồ báo hiệu khi không liên lạc được với thuê bao đích. ................ 108
Hình 3.14. Lưu đồ báo hiệu khi cuộc gọi video call không thể thiết lập. ............... 109
Hình 3.15. Giao diện quản lý dịch vụ MRBT. ........................................................ 109
Hình 3.16. Giao diện tính cước dịch vụ MTBT. ..................................................... 110
10
LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Nguyễn Tất Đạt, học viên cao học lớp Kỹ thuật điện tử 1 khóa 2008-
2010.
Thày giáo hướng dẫn là GS. Nguyễn Bình.
Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong bản luận văn này là
kết quả tìm hiểu và nghiên cứu của riêng tôi, trong quá trình nghiên cứu đề tài
“Mạng di động 3G/UMTS và các dịch vụ tại Việt Nam”. Các kết quả và dữ liệu
được nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và rõ ràng. Mọi thông tin được
trích dẫn đều được tuân theo luật sở hữu trí tuệ, liệt kê rõ ràng các tài liệu tham
khảo. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm với những nội dung được viết trong luận văn
này.
Hà nội, ngày tháng năm 2010
HỌC VIÊN
Nguyễn Tất Đạt
11
MỞ ĐẦU
Chuẩn 3G cung cấp băng thông rộng, cho phép truyền tải không dây đồng thời
dữ liệu thoại và phi thoại (Email, hình ảnh, âm thanh, video...). 3G chính là xu
hướng phát triển tất yếu của công nghệ thông tin di động. Ở Việt Nam các nhà cung
cấp đã phủ sóng 3G trên toàn quốc vào đầu năm 2010. Với thị trường cạnh tranh
khốc liệt như hiện nay thì ngoài việc cung cấp chất lượng mạng tốt thì việc đa dạng
hóa các dịch vụ trên nền tảng 3G chính là một yếu tố quan trọng đem lại thắng lợi
cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông.
Mục tiêu của đề tài: Nghiên cứu về sự phát triển công nghệ di động WCDMA
(UMTS) và các dịch vụ ứng dụng.
Nhiệm vụ của đề tài:
- Tổng quan công nghệ 3G và mạng UMTS, phân tích quá trình phát triển để
nâng cấp mạng GSM (2G) lên mạng UMTS (3G).
- Nền tảng để xây dựng các dịch vụ trên mạng 3G.
- Nghiên cứu về các dịch vụ phát triển trên mạng 3G, tình hình thực tế triển
khai 3G tại Việt Nam và một số dịch vụ mới sắp được triển khai tại Công ty
Thông tin di động – VMS.
Mặc dù đã cố gắng hết sức và đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp quí báu từ
các thầy cô giáo, nhưng do thời gian có hạn, luận văn chưa thể đi sâu vào nhiều khía
cạnh kỹ thuật khác. Song những vấn đề mà luận văn đề cập tới là những yếu tố quan
trọng đã và đang đưa vào sử dụng cũng như những ứng dụng của nó trong phát triển
các dịch vụ trên mạng thông tin di động 3G. Rất mong được sự đóng góp và giúp đỡ
hơn nữa của thầy cô giáo và đồng nghiệp để luận văn được kết quả tốt hơn.
Sau cùng em xin chân thành cám ơn thầy giáo GS Nguyễn Bình, người trực
tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành cám ơn
các thầy cô giáo trong khoa Điện tử Viễn thông đã giúp đỡ em trong suốt quá trình
học tập cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn này.