Edge – giải pháp cho các dịch vụ số liệu tốc độ cao trên mạng gsm

Lời nói đầu
LỜI NÓI ĐẦU
Hệ thống thông tin di động đã phát triển rất nhanh trong những năm gần đây. Từ
thế hệ thứ nhất chỉ hỗ trợ truyền thoại, cho đến bây giờ các hệ thống di động đã
cung cấp được rất nhiều dịch vụ như là: Audio-Video, truy nhập Internet, nhắn tin,
nhắn tin đa phương tiện,.v.v…
Công nghệ GSM ra đời, là bước phát triển nhảy vọt so với hệ thống di động thế
hệ thứ nhất. Hệ thống thông tin thế hệ thứ hai sử dụng các kỹ thuật điều chế số và
sử dụng các phương pháp xử lý cuộc gọi là số hóa. Một trong những hệ thống này là
sự kết hợp của hai kỹ thuật TDMA và FDMA để tăng số lượng kênh. Các hệ thống
này cung cấp chất lượng dịch vụ tốt hơn các hệ thống của thế hệ thứ nhất và việc sử
dụng băng thông hiệu quả hơn. Các hệ thống thuộc thế hệ thứ hai hỗ trợ cả truyền
tín hiệu thoại, truyền số liệu, text, … và có cơ chế mã hóa để bảo vệ dữ liệu và
thoại. Tuy nhiên, trước yêu cầu tăng nhanh của việc truyền dữ liệu tốc độ cao, mạng
GSM đã bộc lộ rõ những nhược điểm của mình. Đó là việc truyền dữ liệu với tốc độ
và chất lượng dịch vụ dữ liệu chưa đáp ứng được nhu cầu. Trong tình hình hạ tầng
cơ sở của hệ thống GSM hiện tại đang chiếm đa số, và việc phát triển ngay lên
mạng thông tin di động thế hệ 3 đòi hỏi hạ tầng thiết bị phải thay đổi rất lớn và điều
này khó có thể thực hiện được. Trong tiến trình phát triển của thông tin di động thì
việc thông qua một số bước trung gian là điều tất yếu.
Dịch vụ vô tuyến gói vô tuyến chung GPRS đã được sử dụng để cung cấp băng
thông cho các dịch vụ Internet di động trong mạng GSM. Tuy nhiên, các ứng dụng
số liệu thời gian thực đòi hỏi băng thông rộng hơn với chất lượng dịch vụ cao hơn
mà GPRS hiện nay không đáp ứng được.
Việc chuyển từ GPRS sang EGPRS hay EDGE có thể xoá đi sự khác biệt về mặt
dung lượng này. EDGE – Enhanced Data rates for GSM Evolution là tiêu chuẩn
giao diện vô tuyến mới với sự kết hợp của phương thức điều chế 8PSK. EDGE tạo
điều kiện cho các nhà khai thác mạng GSM có thể chuyển sang cung cấp các dịch
vụ số liệu di động và các dịch vụ đa phương tiện bằng việc tăng tốc độ dung lượng
lên gấp 3 lần với cùng phổ GSM hiện tại mà không có bất kỳ ảnh hưởng lớn nào đối
với việc quy hoạch tần số. EDGE là giải pháp bổ sung cho hệ thống UMTS, nó cho
Sinh viên: Trần Hiếu Hạnh – ĐTVT3-K46 i
Lời nói đầu
phép các nhà khai thác mạng có thể sử dụng EDGE để cung cấp các dịch vụ tương
đương 3G trên diện rộng và UMTS ở các khu vực có mật độ thuê bao lớn.
Trên cơ sở những kiến thức đã tích luỹ được qua 5 năm học tập chuyên ngành
Điện Tử - Viễn Thông tại trường đại học Bách Khoa Hà Nội và sau thời gian thực
tập tại công ty VMS-Mobifone, tôi đã hoàn thành đề tài “ EDGE – Giải pháp cho
các dịch vụ số liệu tốc độ cao trên mạng GSM”.
Nội dung đề tài bao gồm 5 chương:
 Chương 1: Tổng quan về EDGE
 Chương 2: Kiến trúc mạng thông tin di động EDGE
 Chương 3: Các dịch vụ phát triển trên EDGE
 Chương 4: Các chức năng yêu cầu hệ thống EDGE
 Chương 5: Ứng dụng EDGE trên mạng thông tin di động VMS
Qua đây, tôi xin trân trọng cảm ơn cô giáo TS Trần Ngọc Lan, TS Đỗ Vũ Anh -
Trưởng phòng và các cán bộ phòng Kỹ Thuật - Khai Thác của công ty thông tin di
động VMS-Mobifone đã nhiệt tình giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Hà Nội, tháng 5 năm 2006
Trần Hiếu Hạnh
Sinh viên: Trần Hiếu Hạnh – ĐTVT3-K46 ii
Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................................i
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ EDGE...............................................................1
I. Giới thiệu tổng quan.....................................................................................1
II. Nhu cầu phát triển EDGE............................................................................2
III. Các đặc điểm của EDGE..............................................................................2
1. Về phía người sử dụng dịch vụ...............................................................2
2. Về phía nhà cung cấp dịch vụ..................................................................3
IV. Khái niệm về EDGE.....................................................................................4
V. Các dịch vụ EDGE có thể cung cấp.............................................................4
1. Chat.........................................................................................................4
2. Thông tin văn bản và hình ảnh................................................................4
3. Hình ảnh tĩnh...........................................................................................5
4. Ảnh động.................................................................................................5
5. Duyệt Web...............................................................................................5
6. Làm việc trong môi trường cộng tác, tư liệu dùng chung.......................6
7. Âm thanh.................................................................................................6
8. Phân công công việc................................................................................6
9. E-mail nội bộ...........................................................................................7
10. Internet E-mail........................................................................................7
11. Định vị phương tiện giao thông.............................................................8
12. Truy cập LAN từ xa...............................................................................8
13. Chuyển file.............................................................................................8
14. Tự động điều khiển thiết bị gia đình......................................................9
15. Push to talk.............................................................................................9
16. Streaming...............................................................................................9
VI. Các con đường để phát triển lên EDGE.....................................................10
CHƯƠNG 2 KIẾN TRÚC MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG EDGE................11
I. Kiến trúc của hệ thống GSM......................................................................11
1. Các thành phần cơ bản của hệ thống.....................................................11
1.1 Trạm di động MS......................................................................12
1.2 Hệ thống con trạm gốc BSS......................................................12
Sinh viên: Trần Hiếu Hạnh – ĐTVT3-K46 iii
Mục lục
1.2.1 Trạm thu phát gốc BTS.......................................................13
1.2.2 Bộ điều khiển trạm gốc BSC...............................................13
1.2.3 Bộ đổi mã và thích ứng tốc độ TRAU.................................13
1.3 Hệ thống con chuyển mạch NSS...............................................13
1.3.1 Trung tâm chuyển mạch di động MSC................................14
1.3.2 Thanh ghi định vị thường trú HLR......................................14
1.3.3 Thanh ghi định vị tạm trú VLR...........................................14
1.3.4 Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR........................................15
1.3.5 Trung tâm nhận thực AUC..................................................15
1.4 Hệ thống con khai thác OSS.....................................................15
2. Các giao diện của GSM.........................................................................15
2.1 Giao diện giữa MSC và các phần tử trong hệ thống ................15
2.2 Giao diện A...............................................................................16
2.3 Giao diện Abis...........................................................................17
2.4 Giao diện vô tuyến Um.............................................................17
II. Kiến trúc của hệ thống vô tuyến gói chung GPRS.....................................17
1. Các thành phần cơ bản của mạng..........................................................18
1.1 Các nút hỗ trợ GPRS.................................................................18
1.1.1 GGSN..................................................................................18
1.1.2 SGSN...................................................................................19
1.2 Các phần tử khác của mạng GPRS...........................................20
1.2.1 Đơn vị điều khiển gói PCU.................................................20
1.2.2 Bộ ghi định vị thường trú HLR...........................................20
1.2.3 Tổng đài di động MSC và bộ ghi định vị tạm trú VLR.......20
1.2.4 SMS - GMSC và SMS –IWMSC.......................................20
1.2.5 Thiết bị đầu cuối GPRS.......................................................20
2. Các giao diện và giao thức trong mạng GPRS......................................21
2.1 Mặt phẳng truyền dẫn................................................................21
2.2 Mặt phẳng báo hiệu...................................................................23
2.2.1 Giao diện Gb........................................................................24
2.2.2 Giao diện Gr........................................................................25
Sinh viên: Trần Hiếu Hạnh – ĐTVT3-K46 iv
Mục lục
2.2.3 Giao diện Gs........................................................................25
2.2.4 Giao diện Gf........................................................................25
2.2.5 Giao diện Gd........................................................................26
2.2.6 Giao diện Gn........................................................................26
2.2.7 Giao diện Gi.........................................................................27
2.2.8 Giao diện Gc........................................................................27
2.3 Giao diện vô tuyến....................................................................28
2.3.1 Lớp RF vật lý.......................................................................28
2.3.2 Lớp kết nối vật lý.................................................................28
2.3.3 Lớp RLC/MAC....................................................................29
2.3.1 Lớp LLC..............................................................................31
III. Hệ thống EDGE.........................................................................................32
1. Kiến trúc hệ thống EDGE......................................................................32
2. Các phương thức điều chế.....................................................................33
2.1 Giới thiệu...................................................................................33
2.2 Điều chế khóa dịch chuyển pha – PSK.....................................34
2.3 Điều chế khóa dịch pha M trạng thái – M-PSK........................34
2.4 Điều chế khóa dịch pha bốn trạng thái – QPSK........................37
2.5 Điều chế khóa dịch pha cầu phương vuông góc–OQPSK........38
2.6 Điều chế khóa dịch pha tối thiểu – MSK..................................39
2.7 Điều chế khóa dịch pha tối thiểu Gaussian – GMSK................40
2.8 Điều chế khóa dịch pha 8 trạng thái – 8-PSK...........................45
3. Sự lựa chọn phương thức điều chế trong EDGE...................................46
4. Các kiểu kênh và các sơ đồ mã hoá kênh ở giao diện vô tuyến............47
5. Mã hóa kênh..........................................................................................49
6. Cách tính tốc độ số liệu trong EDGE....................................................56
CHƯƠNG 3 CÁC DỊCH VỤ PHÁT TRIỂN TRÊN EDGE.............................58
I. Phương thức truyền....................................................................................58
1. Điểm tới điểm PTP................................................................................58
2. Điểm tới đa điểm PTM..........................................................................58
II. Các loại dịch vụ..........................................................................................58
Sinh viên: Trần Hiếu Hạnh – ĐTVT3-K46 v
Mục lục
1. Trình duyệt WAP..................................................................................59
1.1 Cấu hình hệ thống.....................................................................59
1.2 Những ưu điểm của WAP sử dụng EDGE................................60
2. Nhắn tin đa phương tiện MMS..............................................................61
2.1 Các bước truyền một MMS sử dụng WAP...............................61
2.2 Ưu điểm của MMS sử dụng EDGE..........................................63
3. Gaming..................................................................................................63
4. Audio và Video Streaming....................................................................65
III. Chất lượng dịch vụ QoS.............................................................................66
1. Mức độ ưu tiên dịch vụ.........................................................................66
2. Độ tin cậy - Reliability..........................................................................66
3. Trễ - Delay.............................................................................................67
4. Thông lượng- Throughput.....................................................................67
5. Giám sát – Monitor................................................................................67
6. Bảng thông số cung cấp dịch vụ............................................................67
6.1 Đối với tất cả các dịch vụ..........................................................67
6.2 Đối với dịch vụ thoại.................................................................68
6.3 Đối với dịch vụ số liệu..............................................................68
CHƯƠNG 4 CÁC CHỨC NĂNG YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG EDGE........70
I. Quản lý di động EDGE/GPRS...................................................................70
1. Các trạng thái quản lý di động...............................................................70
2. Sự chuyển đổi giữa các trạng thái.........................................................71
3. Thủ tục nhập mạng................................................................................72
3.1 Thủ tục truy nhập mạng chuẩn..................................................72
3.2 Thủ tục truy nhập mạng mở rộng..............................................72
3.3 Truy nhập EGPRS/IMSI kết hợp..............................................73
4. Thủ tục rời mạng...................................................................................75
4.1 Khởi tạo thủ tục rời mạng từ phía thuê bao..............................75
4.2 Khởi tạo thủ tục từ phía mạng...................................................76
5. Quản trị vùng định vị.............................................................................77
5.1 Cập nhật cell..............................................................................77
Sinh viên: Trần Hiếu Hạnh – ĐTVT3-K46 vi
Mục lục
5.2 Cập nhật vùng định tuyến.........................................................77
5.2.1 Cập nhật vùng định tuyến trong cùng SGSN......................77
5.2.2 Cập nhật cùng định tuyến thuộc các SGSN khác nhau.......78
5.3 Thủ tục cập nhật vùng định tuyến và vùng định vị kết hợp......80
5.3.1 Cập nhật LA/RA thuộc cùng SGSN....................................80
5.3.2 Cập nhật LA/RA thuộc các SGSN khác nhau.....................81
5.4 Thủ tục cập nhật LA/RA định kỳ..............................................82
II. Định tuyến và truyền tải dữ liệu.................................................................83
1. Các trạng thái của PDP..........................................................................83
1.1 Trạng thái dừng.........................................................................83
1.2 Trạng thái hoạt động.................................................................83
2. Khởi tạo, thay đổi và hủy bỏ PDP context............................................84
2.1 Thủ tục khởi tạo PDP context...................................................84
2.1.1 Khởi tạo từ phía thuê bao....................................................84
2.1.2 Khởi tạo từ phía thuê mạng.................................................86
2.2 Thủ tục thay đổi PDP context...................................................87
2.3 Thủ tục hủy bỏ PDP context.....................................................88
2.3.1 Thủ tục được khởi tạo từ máy di động................................88
2.3.2 Thủ tục được khởi tạo từ SGSN..........................................89
2.3.3 Thủ tục được khởi tạo từ GGSN..........................................89
3. Định tuyến và truyền tải số liệu.............................................................90
CHƯƠNG 5 ỨNG DỤNG EDGE VÀO MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VMS –
MOBIFONE ......................................................................................................91
I. Yêu cầu về phần vô tuyến..........................................................................91
1. Khả năng đáp ứng..................................................................................91
1.1 Tốc độ........................................................................................91
1.2 Các thuộc tính cung cấp dịch vụ...............................................91
1.3 Chuyển giao và lựa chọn lại cell...............................................92
1.4 Trạm di động.............................................................................92
1.5 Thích ứng liên kết.....................................................................92
2. Những yêu cầu khi hoạt động................................................................92
Sinh viên: Trần Hiếu Hạnh – ĐTVT3-K46 vii
Mục lục
2.1 Tương thích với các dịch vụ cung cấp bởi mạng hiện tại.........92
2.2 Môi trường hoạt động...............................................................92
2.3 Thiết kế mạng truy nhập vô tuyến.............................................92
2.4 Tổng đài....................................................................................93
3. Sử dụng băng thông hiệu quả................................................................93
3.1 Hiệu quả phổ tần.......................................................................93
3.2 Tối ưu băng thông.....................................................................93
3.3 Vùng phủ và dung lượng...........................................................93
3.4 Những nhu cầu phát triển..........................................................93
4. Độ phức tạp...........................................................................................94
4.1 Đối với thành phần di động.......................................................94
4.2 Đối với mạng.............................................................................94
4.3 Các loại trạm di động và trạm gốc............................................94
II. Cấu hình mạng VMS – Mobifone hiện tại.................................................94
III. Giải pháp ứng dụng EDGE trên mạng VMS..............................................99
1. Giải pháp của các hãng..........................................................................99
1.1 Giải pháp của Alcatel................................................................99
1.2 Giải pháp của Ericsson............................................................100
1.3 Nhận xét..................................................................................101
2. Đề xuất phương án triển khai..............................................................101
2.1 Phạm vi thiết kế.......................................................................101
2.2 Nội dung thiết kế.....................................................................101
KẾT LUẬN..........................................................................................................106
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................xii
TỪ VIẾT TẮT.......................................................................................................xiii
Sinh viên: Trần Hiếu Hạnh – ĐTVT3-K46 viii
Mục lục
Hình 1-1 Các con đường tiến lên EDGE...........................................................10
Hình 2-1 Kiến trúc hệ thống GSM....................................................................11
Hình 2-2 Các giao diện của GSM......................................................................16
Hình 2-3 Kiến trúc hệ thống GPRS...................................................................18
Hình 2-4 Mặt phẳng truyền dẫn.........................................................................21
Hình 2-5 Giao diện báo hiệu trong GPRS.........................................................23
Hình 2-6 Giao diện Gb......................................................................................24
Hình 2-7 Giao diện Gr.......................................................................................25
Hình 2-8 Giao diện Gs.......................................................................................25
Hình 2-9 Giao diện Gf.......................................................................................26
Hình 2-10 Giao diện Gd....................................................................................26
Hình 2-11 Giao diện Gn....................................................................................27
Hình 2-12 Giao diện Gi.....................................................................................27
Hình 2-13 Giao diện Gc.....................................................................................28
Hình 2-14 Giao diện vô tuyến GPRS................................................................28
Hình 2-15 Cấu trúc của khối RLC/MAC...........................................................31
Hình 2-16 Cấu trúc lớp LLC.............................................................................32
Hình 2-17 Kiến trúc hệ thống EDGE................................................................33
Hình 2-18 Đồ thị hình sao của tín hiệu điều chế QPSK....................................37
Hình 2-19 Tín hiệu QPSK.................................................................................38
Hình 2-20 Tín hiệu OQPSK..............................................................................39
Hình 2-21 Quá trình tạo tín hiệu MSK..............................................................40
Hình 2-22 GMSK có bổ sung cầu phương băng cơ bản....................................41
Hình 2-23 GMSK có bổ sung điều chế dịch tần với FM – VCO......................41
Hình 2-24 Dạng của tín hiệu qua bộ lọc thông thấp Gaussian với BN=0,5.......42
Hình 2-25 Dòng số liệu vào...............................................................................42
Hình 2-26 Tín hiệu sau khi qua bộ lọc Gaussian...............................................43
Hình 2-27 Đồ thị hàm b(t).................................................................................43
Hình 2-28 Đồ thị hàm c(t).................................................................................43
Hình 2-29 I(t) = Cos( c(t) )................................................................................44
Hình 2-30 Q(t)=sin (c(t))...................................................................................44
Sinh viên: Trần Hiếu Hạnh – ĐTVT3-K46 ix
Mục lục
Hình 2-31 Tín hiệu GMSK................................................................................44
Hình 2-32 Sơ đồ hình sao điều chế 8-PSK........................................................45
Hình 2-33 Bộ điều chế 8-PSK...........................................................................45
Hình 2-34 Bộ giải mã 8-PSK.............................................................................46
Hình 2-35 Các họ điều chế mã hóa sử dụng trong EDGE.................................50
Hình 2-36 Sơ đồ mã hóa và chọc bỏ cho MSC-9;2 khối RLC/20ms................51
Hình 2-37 Sơ đồ mã hóa và chọc bỏ cho MSC-8; 2 khối RLC/20ms...............51
Hình 2-38 Sơ đồ mã hóa và chọc bỏ cho MSC-7; 2 khối RLC/20ms...............52
Hình 2-39 Sơ đồ mã hóa và chọc bỏ cho MSC-6; 1 khối RLC/20ms...............52
Hình 2-40 Sơ đồ mã hóa và chọc bỏ cho MSC-5; 1 khối RLC/20ms...............53
Hình 2-41 Sơ đồ mã hóa và chọc bỏ cho MSC-4; 1 khối RLC/20ms...............53
Hình 2-42 Sơ đồ mã hóa và chọc bỏ cho MSC-3; 1 khối RLC/20ms...............54
Hình 2-43 Sơ đồ mã hóa và chọc bỏ cho MSC-2; 1 khối RLC/20ms...............54
Hình 2-44 Sơ đồ mã hóa và chọc bỏ cho MSC-1; 1 khối RLC/20ms...............55
Hình 2-45 Đồ thị RF..........................................................................................56
Hình 3-1 Sơ đồ chuyển đổi khuôn dạng và font chữ của Covert Gateway.......60
Hình 3-2 Sơ đồ hoạt động hệ thống với MMS..................................................62
Hình 3-3 So sánh dung lượng vô tuyến GPRS và EDGE..................................63
Hình 3-4 So sánh giá thành GPRS và EDGE....................................................63
Hình 3-5 Sơ đồ hoạt động của hệ thống với Game Server................................64
Hình 3-6 Sơ đồ hoạt động của hệ thống với Game Peer to peer.......................64
Hình 3-7 Cấu hình hệ thống với Mobile TV.....................................................65
Hình 4-1 Các trạng thái quản lý di động...........................................................71
Hình 4-2 Quá trình truy nhập EGPRS/IMSI kết hợp........................................73
Hình 4-3 Thủ tục rời mạng khởi tạo từ máy di động.........................................75
Hình 4-4 Thủ tục rời mạng khởi tạo từ SGSN..................................................76
Hình 4-5 Thủ tục cập nhật vùng định tuyến trong cùng SGSN.........................78
Hình 4-6 Thủ tục cập nhật vùng định tuyến thuộc SGSN khác nhau................80
Hình 4-7 Thủ tục cập nhật LA/RA trong cùng SGSN.......................................81
Hình 4-8 Thủ tục cập nhật LA/RA thuộc SGSN khác nhau..............................82
Hình 4-9 Trạng thái hoạt động..........................................................................83
Sinh viên: Trần Hiếu Hạnh – ĐTVT3-K46 x
Mục lục
Hình 4-10 Thủ tục khởi tạo PDP context từ phía MS.......................................85
Hình 4-11 Thủ tục khởi tạo từ phía mạng.........................................................86
Hình 4-12 Thủ tục thay đổi PDP context..........................................................87
Hình 4-13 Thủ tục hủy bỏ PDP context khởi tạo từ máy di động.....................88
Hình 4-14 Thủ tục hủy bỏ PDP context khởi tạo từ SGSN...............................89
Hình 4-15 Thủ tục hủy bỏ PDP context khởi tạo từ GGSN..............................89
Hình 5-1 Sơ đồ kết nối mạng thông tin di động GSM-VMS.............................95
Hình 5-2 Cấu hình kết nối hệ thống GPRS hiện tại trên mạng Mobifone.........98
Hình 5-3 Giải pháp thiết kế mạng lõi GSM/GPRS/EDGE của Alcatel...........100
Hình 5-4 Cấu hình mạng EDGE giải pháp Ericsson.......................................100
Hình 5-5 Cấu hình PCU nâng cấp cho GPRS/EDGE......................................103
Hình 5-6 Cấu hình mạng GPRS/EDGE VMS – Mobifone.............................105
Sinh viên: Trần Hiếu Hạnh – ĐTVT3-K46 xi
Tổng quan về EDGE
CHƯƠNG 1 TỔN
G QUAN VỀ EDGE
I. Giới thiệu tổng quan
Việc ra đời mạng di động thế hệ 2 đã tạo nên sự bùng nổ về số lượng thuê bao di
động. Hai hệ thống phổ biến nhất là GSM và IS-95. Hệ thống GSM là hệ thống dựa
trên sự kết hợp 2 công nghệ FDMA và TDMA, được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu và
nhiều nước ở Châu Á và Châu Phi. Hệ thống IS-95 dựa trên công nghệ CDMA và
được sử dụng nhiều ở Bắc Mỹ. Với việc phổ biến rộng rãi hơn những hệ thống này
sẽ dẫn đến việc tăng nhu cầu về các dịch vụ truyền số thông qua mạng di động. Các
hệ thống này được thiết kế để hỗ trợ việc chuyển mạch kênh cho dữ liệu thoại và hỗ
trợ một phần việc truyền gói, tuy nhiên không thể đáp ứng được yêu cầu về lưu
lượng hiện nay. Trong tương lai, hệ thống di động còn có thể cung cấp rất nhiều
dịch vụ như truy nhập Internet qua mạng di động, streaming audio và video, dịch vụ
nhắn tin text và multimedia...
Các hệ thống thế hệ thứ 2 bản thân chúng không thể đáp ứng hoàn toàn nhu cầu về
dữ liệu. Tốc độ dữ liệu thấp, thời gian thiết lập cuộc gọi dài và các dịch vụ lại đắt.
Nguyên nhân chính là do những hệ thống này được thiết kế chủ yếu để phục vụ
chuyển mạch kênh cho tín hiệu thoại và kênh sẽ được cung cấp cho một người dùng
trong suốt thời gian thực hiện cuộc gọi. Chính việc này đã dẫn đến việc sử dụng
không hiệu quả kênh truyền so với việc chuyển mạch gói. Nếu cung cấp các dịch vụ
dựa trên chuyển mạch gói, các kênh có thế được cấp phát cho nhiều người dùng khi
có nhu cầu, và dẫn tới việc chia sẻ cùng một kênh vật lý nên hiệu quả sử dụng kênh
sẽ tăng lên. Dịch vụ GPRS đã được phát triển để bù đắp cho sự thiếu sót trên và để
đơn giản hóa việc truy nhập từ mạng không dây vào mạng chuyển mạch gói. Nhưng
khi chúng ta đòi hỏi các dịch vụ gói số liệu cũng như cách sử dụng đơn giản hơn thì
GPRS phải sử dụng rất nhiều khe thời gian hay trở lại sử dụng các dịch vụ chuyển
mạch kênh. Điều này làm cho hệ thống làm việc không hiệu quả. EDGE ra đời đã
đáp ứng được cả hai đòi hỏi trên. EDGE hoạt động dựa trên nền băng thông có sẵn
và có một số thay đổi ở phần giao diện vô tuyến.
Tổng quan về EDGE
II. Nhu cầu phát triển EDGE
Khoảng 10 năm sau khi mạng GSM được đưa vào sử dụng, trên rất nhiều thị
trường phát triển người ta đã phát hiện ra những hạn chế đầu tiên cho sự tăng
trưởng của dịch vụ thoại. EDGE có thể khắc phục hạn chế đó và tiếp tục đáp ứng
nhu cầu ngày càng tăng đối với các dịch vụ di động, các dịch vụ số liệu mới với tốc
độ truyền tải cao đã được dự tính trước và sẽ phổ biến trong những năm tới. Truy
nhập Internet bằng các thiết bị di động đem lại khả năng sử dụng một loạt các dịch
vụ mới như thương mại điện tử, thư điện tử (email), truyền tải tệp (file), thông tin
chứng khoán, thanh toán từ xa, quản lý du lịch, và dự báo thời tiết…
III. Các đặc điểm của EDGE
Những lợi thế của EDGE có thể chia thành hai phần đó là về phía người sử dụng
dịch vụ và phía nhà cung cấp dịch vụ.
1. Về phía người sử dụng dịch vụ
 Tốc độ: Về lý thuyết EDGE có thể cung cấp các dịch vụ số liệu với tốc độ
lên tới 473 kb/s và tốc độ số liệu trung bình là từ 110 – 130 kb/s. Tốc độ trung
bình này đủ đáp ứng các dịch vụ băng rộng như video và audio streaming, truy
cập internet tốc độ cao, có thể tải file với dung lượng lớn.
 Một kết nối “always-on”: Giống như các dịch vụ băng rộng sử dụng cáp,
EDGE cũng cung cấp một kết nối Internet liên tục, người sử dụng có thể sử
dụng các dịch vụ ấn định trước như là các dịch vụ cảnh báo. EDGE cho phép
người sử dụng có thể sử dụng các dịch vụ số liệu trong khi đang đàm thoại.
 Giá trị: EDGE sử dụng kỹ thuật gói số liệu cho phép các tổng đài cung cấp
dịch vụ theo cách thức hiệu quả hơn. Người sử dụng chỉ phải trả tiền cho số liệu
mà họ gửi và nhận thay vì họ phải trả theo thời gian kết nối như sử dụng kỹ
thuật kênh.
 Độ bao phủ: EDGE là dịch vụ tương đối rẻ, các nhà cung cấp chỉ cần một
nâng cấp đơn giản, do đó EDGE có thể mở rộng nhanh chóng từ thành thị tới
nông thôn và nhiều vùng khác. EDGE tương thích với GPRS nên khi người sử
dụng đi ra khỏi vùng phủ sóng của EDGE thì hệ thống sẽ tự động chuyển sang
vùng phủ sóng của GPRS.
Tổng quan về EDGE
 Thiết bị đầu cuối: Có rất nhiều hãng sản xuất điện thoại di động tương thích
EDGE như LG, Motorola, Nokia, NEC, Samsung, Siemens, Sony Ericsson. Các
thiết bị hỗ trợ GSM/GPRS/EDGE và làm việc với các giải tần
800/900/1800/1900 MHz.
2. Về phía nhà cung cấp dịch vụ
 Sử dụng băng thông mềm dẻo và hiệu quả: Một cách nhanh chóng, EDGE có
thể cung cấp các dịch vụ tương đương 3G với tài nguyên vô tuyến hiện có.
Là một kỹ thuật băng hẹp, EDGE sử dụng các kênh 200kHz, EDGE không
đòi hỏi tài nguyên băng thông mới, do vậy có thể triển khai EDGE dựa trên
các băng tần hiện tại 800/900/1800/1900 MHz.
 Dễ dàng nâng cấp: EDGE sử dụng cấu trúc khung như là của TDMA, kênh
logic và sóng mang có độ rộng 200 kHz như các mạng GSM hiện tại. Vì thế,
khi triển khai EDGE không đòi hỏi thay đổi cấu trúc lại các thành phần chính
của mạng. Việc nâng cấp mạng lên EDGE chỉ bổ sung thêm phần mềm đơn
giản và một số chi tiết phần cứng.
 Tính tương thích: EDGE có thể tương thích với các kỹ thuật khác của GSM,
nhờ thế mà khi một thuê bao khi ra khỏi vùng phủ sóng của EDGE thì hệ
thống sẽ tự động chuyển sang các mạng GPRS và WCDMA, tùy theo các
dịch vụ số liệu mà thuê bao đó sử dụng. Hơn nữa EDGE cũng có thể sử dụng
lại các thiết bị mạng chuyển mạch gói đã triển khai cho GPRS.
 Tiết kiệm chi phí: Chi phí trung bình để nâng cấp lên EDGE từ GSM/GPRS
cho mỗi thuê bao chỉ là từ 1$ – 2$.
Ở Việt Nam, hiện nay việc khai thác mạng Internet đã đưa các dịch vụ thông tin
điện tử tới người sử dụng. Thương mại điện tử cũng đã cung cấp và ngày càng thu
hút số lượng khách hàng lớn. Thông tin di dộng với kỹ thuật GSM cũng đã và đang
phát triển mạnh mẽ thông qua số lượng thuê bao, vùng phủ sóng và số lượng dịch
vụ cung cấp cho khách hàng. Thực tế cho thấy việc sử dụng các dịch vụ số liệu phải
theo phương thức chuyển mạch kênh, gây lãng phí tiềm năng mạng, nhất là phần vô
tuyến. Điều đó không thể đáp ứng nhu cầu đa dạng hiện nay khi đưa vào khai thác
các dịch vụ thông tin hình ảnh, Internet, thương mại điện tử. Do những yếu tố về
Tổng quan về EDGE
kinh tế và kỹ thuật đã nêu, yêu cầu phát triển được EDGE là cách tốt nhất để sớm
đưa hệ thống thông tin di dộng Việt Nam lên thế hệ ba trong tương lai.
IV. Khái niệm về EDGE
EDGE là một chuẩn cho việc truyền dữ liệu di động với tốc độ cao trên phương
diện toàn cầu. Nó có thể chạy trên nền GSM/GPRS và chuyển mạch gói của IS-136
cho hệ thống thông tin di động cải tiến kĩ thuật số DAMPS. EDGE có thể cho phép
truyền dữ liệu với tốc độ lên tới 384kb/s với 8 khe thời gian. Thay vì 14,4kbit/s cho
mỗi khe thời gian, EDGE đạt tới 48kbit/s cho một khe thời gian. Ý tưởng của
EDGE là sử dụng một phương pháp điều chế mới được gọi là điều chế khoá dịch
pha tám trạng thái (8-PSK). EDGE là một phương thức nâng cấp hấp dẫn đối với
các mạng GSM vì nó chỉ yêu cầu một phần mềm nâng cấp trạm gốc. Điều chế 8-
PSK không thay thế mà cùng tồn tại với phương pháp điều chế khóa dịch tối thiểu
Gaussian (GMSK) đang được sử dụng trong GSM, nên các thuê bao có thể tiếp tục
sử dụng máy di động cũ của mình nếu không có nhu cầu về dịch vụ mới. Xét trên
khía cạnh kỹ thuật, cũng cần giữ lại GMSK vì 8PSK chỉ có hiệu quả ở vùng hẹp,
với vùng rộng vẫn cần GMSK.
V. Các dịch vụ EDGE có thể cung cấp
1. Chat
Chat là dịch vụ thông tin trên Internet. Các nhóm chat Internet đã chứng minh là
một ứng dụng rất được ưa chuộng của Internet. Các nhóm chat đã bắt đầu dùng các
dịch vụ di động phi thoại làm phương tiện chuyện trò, giao tiếp và thảo luận.
Vì tính hỗ trợ với Internet, EDGE cho phép người dùng di động tham gia một
cách đầy đủ vào các nhóm chat Internet hiện có mà không cần phải đặt nhóm riêng
cho người dùng di động. Vì số lượng thành viên là một yếu tố quan trọng, việc sử
dụng EDGE ở đây sẽ rất thuận tiện.
2. Thông tin văn bản và hình ảnh
Nội dung thông tin chuyển đến người dùng di động là giá cổ phiếu, điểm thi đấu
thể thao, thời tiết, thông tin hàng không, những tin tức nổi bật, nhắc nhở cầu
nguyện, kết quả sổ số, chuyện cười, đoán tử vi, giao thông, các dịch vụ định vị…
Chiều dài của một bản tin là 160 ký tự, có thể diễn đạt thông tin đủ đáp ứng khi
thông tin nêu những định lượng bằng số như là giá cổ phiếu hoặc điểm thi đấu thể
Tổng quan về EDGE
thao hoặc dự báo thời tiết. Khi thông tin là một sự việc nào đó như đoán số tử vi,
câu chuyện tin tức, thì 160 ký tự là quá ngắn. Nó làm người nhận khó chịu vì họ chỉ
nhận những thông tin nổi bật hay những dự báo mà chẳng có chút giải thích hay làm
rõ thêm. EDGE có thể được sử dụng cho các dịch vụ thông tin diễn giải khi người
dùng có thiết bị, nhưng SMS cũng vẫn tiếp tục phát huy tác dụng. Các ứng dụng
chat ở đây vẫn có thể sử dụng SMS, nhằm để người nói giảm thiểu ngôn từ, tăng
tính cô đọng thông tin và giảm thiểu số thành viên trong các nhóm chat Internet.
3. Hình ảnh tĩnh
Các hình ảnh tĩnh như ảnh chụp, tranh, bưu thiếp, thiệp chúc mừng và các giới
thiệu, các trang Web tĩnh có thể được gửi và nhận qua mạng di động như qua mạng
điện thoại cố định. Có thể dùng EDGE để gửi hình ảnh từ một camera nối đến thiệt
bị vô tuyến EDGE thẳng đến các địa chỉ cụ thể trên Internet, đồng thời nó cũng cho
phép đưa thông tin vào máy tính với tốc độ gần như theo thời gian thực.
4. Ảnh động
Theo thời gian, chất và dạng của thông tin di động đang trở nên ít tính văn bản và
giàu hình ảnh hơn. Công nghiệp di động đang chuyển từ các SMS text đến các SMS
ảnh chụp, từ các SMS bản thiết kết đến các SMS video. Các giới thiệu phim hoặc cả
cuốn phim được tải và được xem qua luồng số liệu về thiết bị di động.
Gửi ảnh động trong môi trường di động có nhiều ứng dụng thương mại tiềm năng
bao gồm cả kiểm tra bãi đỗ xe hoặc khu nhà cao tầng để ngăn ngừa trộm và đột
nhập trái phép, gửi hình ảnh bệnh nhân từ một xe cứu thương đến bệnh viện. Những
ứng dụng video hội nghị, trong đó các đại lý phân phối có thể có các cuộc họp
không cần phải đến một địa điểm chung cũng là một ứng dụng khác nữa cần được
nói đến
5. Duyệt Web
Dùng dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh để duyệt Web chưa bao giờ là một ứng
dụng người sử dụng di động có thể chấp nhận được. Vì tốc độ chậm của chuyển
mạch kênh, phải mất nhiều thời gian cho số liệu từ Internet đến server để duyệt.
Thay vào đó, người sử dụng thường phải tắt hình ảnh và chỉ truy cập vào text trên
trang Web, và cố gắng một cách khó khăn để đọc text trên màn hình. Di động duyệt
Internet phù hợp tốt hơn với EDGE.
Tổng quan về EDGE
6. Làm việc trong môi trường cộng tác, tư liệu dùng chung
Dịch vụ di động số liệu thuận tiện cho việc san sẻ tư liệu và làm việc trong môi
trường cộng tác. Điều này cho phép những người khác nhau ở những vị trí khác
nhau làm việc trên cùng một tư liệu cùng một lúc. Những tư liệu ở đây là những
ứng dụng đa phương tiện kết hợp với tiếng nói, văn bản, hình ảnh và thậm trí cả ảnh
động. Loại ứng dụng này có thể rất có ích trong việc giải quyết các sự cố như chống
cháy, bố trí trận địa, điều trị bệnh, xây dựng, báo chí và vân vân. Ngay cả tư liệu
liên quan đến các khu du lịch, giải trí để đặt trước kỳ nghỉ cũng có thể dùng chung,
và vậy là tiết kiệm cho khách hàng không phải đến tận văn phòng du lịch mới quyết
định. Bất cứ ở đâu người ta cũng có thể thấy được hình ảnh mô tả một vị trí, một địa
danh đang được quảng bá, vậy làm việc cộng tác là có lợi. Bằng việc cung cấp băng
thông đủ rộng, EDGE cung cấp những ứng dụng đa phương tiện như là những tư
liệu dùng chung.
7. Âm thanh
Bất chấp nhiều cải tiến chất lượng thoại của mạng điện thoại di động như là cải
tiến tốc độ, di động vẫn không đạt được chất lượng tiếng nói của thông tin quảng bá
hiện nay. Có các trường hợp nơi các nhà báo hoặc cảnh sát bí mật dùng máy ghi âm
chuyên dụng phỏng vấn và truyền về trung tâm, khi qua hệ thống điện thoại di động
thì chất lượng thoại không đủ trung thực. Vì những đoạn tiếng nói chiếm kích cỡ
file lớn, nên EDGE trong trường hợp này là rất cần thiết vì tốc độ dịch vụ đảm bảo
tiếng nói trung thực hơn.
8. Phân công công việc
Các dịch vụ di động phi thoại có thể được sử dụng để phân công và thông tin
những công việc mới từ văn phòng trung tâm đến nhân viên hiện trường. Các khách
hàng gọi một cuộc đến trung tâm. Nhân viên văn phòng nhận cuộc gọi và phân loại.
Các cuộc gọi như vậy yêu cầu những người bán hàng tại khu vực hoặc đại diện ở
gần đến phục vụ khách. Những ứng dụng phân công công việc có thẻ tùy chọn kết
hợp với những ứng dụng định vị phương tiện giao thông – tức là người đang ở gần
nhất có thể đến để phục vụ khách hàng. Các nhân viên có thể phát tín hiệu vắn tắt
như ‘việc 1234 hoàn thành’ hay ‘1235 đang trên đường đi’.
Tổng quan về EDGE
160 ký tự của một SMS là đủ cho thông tin phát đi địa chỉ như những thông tin
cần thiết cho việc dịch vụ khách hàng, dịch vụ đưa hàng tại nhà hay phân phát gói
bưu phẩm. Nhưng 160 ký tự lại yêu cầu người sử dụng thao tác số tắt như ‘St’ thay
cho ‘Street’. 160 ký tự cung không cho phép dùng nhiều cho các thông tin khác về
khách hàng như tiểu sử khách hàng, hoặc những sự cố khách hàng chẳng hạn. Vậy
là ở đây EDGE lại cho phép đưa nhiều thông tin hơn. Với EDGE, một bức ảnh chụp
khách hàng và những chi tiết về họ có thể được gửi đến người đại diện khu vực có
khách hàng để tìm và nhận biết khách hàng.
9. E-mail nội bộ
Một công ty có đến nửa số nhân viên không đang làm việc tại văn phòng thì việc
liên lạc với văn phòng bởi việc dùng một hệ thống e-mail nội bộ là quan trọng. Hệ
thông e-mail nội bộ hoạt động trên mạng nội bộ.
LAN bao gồm các chương trình hỗ trợ e-mail như Microsoft Mail, Outlook,
Outlook Express...
Vì các thiết bị EDGE sẽ được phát triển chức năng hơn vượt hơn lên chỉ là một
chiếc điện thoại di động thông thường nên thị trường sử dụng EDGE như là một đầu
cuối hỗ trợ dịch vụ e-mail nội bộ là một tiềm năng đáng chú ý.
10.Internet E-mail
Dịch vụ Internet e-mail đến dưới dạng một dịch vụ gateway nơi các message
không phải lưu trữ trước khi phát đi, hoặc có thể lưu trữ trước khi phát. Trong
trường hợp là dịch vụ gateway, nền e-mail thông tin không dây chỉ đơn giản là
message từ SMTP, giao thức e-mail Internet, đi vào SMS và gửi đến SMSC. Trong
trường hợp dịch vụ là hộp thư e-mail, các mail được lưu trữ và người sử dụng nhận
được thông báo là có mail cho mình trên di động và rồi có thể lấy toàn bộ e-mail
bằng việc quay số vào và lấy, chuyển nó đi v.v....
Để có thể nhận được một e-mail mới, phần lớn người sử dụng e-mail Internet
hiện nay không nhận thông báo trước trên điện thoại di động của họ. Khi họ ở ngoài
văn phòng, họ phải định kỳ, hoặc linh cảm quay số vào mailbox để kiểm tra nội
dung. Tuy nhiên, bằng việc nối với e-mail Internet một cơ chế nhắc thực hiện trong
SMS người sử dụng có thể được thông báo khi một e-mail mới đã đến.
Tổng quan về EDGE
11.Định vị phương tiện giao thông
Ứng dụng này kết hợp hệ thống định vị vệ tinh với dịch vụ di động phi thoại cho
phép một người thông báo cho người khác vị trí của mình. Hệ thống GPS là một
mạng sử dụng miễn phí toàn cầu gồm 24 vệ tinh. Bất cứ ai có một máy thu GPS có
thể nhận được định vị vệ tinh của họ và do đó có thể tìm ra nơi họ đang đứng. Ứng
dụng định vị phương tiện giao thông có thể được sử dụng trong nhiều dịch vụ khác
bao gồm chẩn đoán sự cố phương tiện từ xa, lần dấu vết phương tiện thất lạc.
SMS là lý tưởng cho việc gửi thông tin vị trí của GPS. Những thông tin bằng số
đó là kinh độ, vĩ độ, phương hướng và độ cao. Số liệu tọa độ GPS điển hình dài
khoảng 60 ký tự. EDGE cũng có thể được sử dụng thay cho SMS.
12.Truy cập LAN từ xa
Khi các công chức có máy di động ở xa văn phòng, rõ ràng là cần nối với văn
phòng. Những ứng dụng truy cập LAN từ xa đến bất kỳ ứng dụng nào trong mạng
nội bộ như là một nhân viên ngồi bên bàn làm việc, bao gồm truy cập đến intranet,
sử dụng các dịch vụ e-mail Microsoft Exchange hay Lotus Notes, chạy các ứng
dụng cơ sở dữ liệu nhên Oracle hoặc Sybase hoặc bất kỳ một cái gì. Các đầu cuối di
động như là máy di động cầm tay hoặc máy tính xách tay có cùng những chương
trình phần mềm giống như máy tính để bàn, hoặc được cắt giảm các phiên bản
client trên các ứng dụng truy cập.
LAN công ty, lĩnh vực ứng dụng này cho phép truy cập từ xa đến nhiều dạng
thông tin khác nhau – email, intranet, cơ sở dữ liệu. Thông tin này có thể được truy
cập qua các công cụ duyệt web, hoặc các ứng dụng phần mềm chuyên biệt trên thiết
bị di động. Truyền tải cho truy cập LAN từ xa phụ thuộc nhiều vào lượng số liệu
được truyền phát. Tốc độ và tiềm năng của EDGE khiến dịch vụ này trở nên lý
tưởng.
13.Chuyển file
Ứng dụng truyền file bao gồm việc tải bất kỳ một lượng dữ liệu nào qua mạng di
động. Dữ liệu này có thể là một tài liệu, một sổ tay hoặc một chương trình phần
mềm. Nguồn của thông tin có thể là một trong những phương pháp thông tin
Internet như FTP, Telnet, http hoặc Java – hoặc một cơ sở dữ liệu hay platform bản
quyền. Không phụ thuộc vào nguồn hoặc kiểu file, loại ứng dụng này có khuynh
Tổng quan về EDGE
hướng cần tập trung băng thông. Do vậy nó cần một tốc độ số liệu di động rất cao
như GPRS, EDGE hoặc 3GSM để chạy qua mạng điện thoại di động.
14.Tự động điều khiển thiết bị gia đình
Ứng dụng điều khiển thiết bị gia đình từ xa kết hợp an ninh từ xa với điều khiển
từ xa. Ứng dụng cho phép chủ nhà có thể kiểm soát nhà xa nơi họ có mặt. Nếu cảnh
báo chống trộm báo, người dùng di động không chỉ được thông báo, mà còn thấy
hiện trường, thậm chí còn có thể nhốt trộm trong nhà mình. Điện thoại di động hoàn
toàn có thể được sử dụng như những thiết bị điều khiển từ xa hiện hữu như của TV,
video.... Vì giao thức IP sẽ sớm ở mọi nơi – không chỉ trong máy điện thoại di động
mà còn ở tất cả các thiết bị gia đình và máy móc – những thiết bị này có khả năng
được địa chỉ hóa và có khả năng nhận biết. Một khả năng cốt yếu cho các ứng dụng
điều khiển thiết bị gia đình là bluetooth, một loại thiết bị cho phép đưa tất cả các
chủng loại thiết bị khác nhau vào trong một mạng.
15.Push to talk
PTT (Push to Talk) cho phép kết nối cuộc gọi bộ đàm giữa các nhóm người sử
dụng với nhau. Âm thanh sẽ được mã hoá và chuyển giữa các máy di động dưới
dạng gói thông tin qua đường truyền GPRS.
Để sử dụng dịch vụ PTT, khách hàng cần có máy di động có tính năng “Push to
Talk”, đăng ký và sử dụng dịch vụ GPRS. Người sử dụng có thể lựa chọn một
người hoặc một nhóm người quen đã cài đặt sẵn trong máy và bấm nút
PTT để bắt đầu đàm thoại. PTT là phương thức liên lạc không đồng thời, khi
người này nói thì người/nhóm người kia chỉ nghe và ngược lại. Cuộc gọi PTT sẽ
được kết nối ngay mà không cần người nhận bấm máy trả lời. Âm thanh sẽ được
phát ra từ máy di động thông qua hệ thống loa. Dịch vụ này phù hợp cho khách
hàng cần trang bị hệ thống thông tin đặc biệt như taxi, công an, cứu hộ…
16.Streaming
Dịch vụ truyền số liệu đa phương tiện hiện nay như video streaming, di động TV,
video call… đang rất được chú ý trong mạng di động. Khi sử dụng dịch vụ này, thuê
bao có thể ngay lập tức nhận được số liệu theo thời gian thực hoặc chỉ phải chờ
trong một khoảng thời gian ngắn.