Các ứng dụng và dịch vụ UMTS(Jouni Salonen, Antti Toskala và Hari Holma)

2.1 Giới thiệu:

Các đặc tính mới nổi tiếng nhất của UMTS đó là tỷ lệ bit người sử dụng cao hơn: trên các kết nối chuyển mạch kênh tỷ lệ này có thể đạt tới 384 kbps, và trên các kết nối chuyển mạch gói tỷ lệ này có thể đạt tới 2 Mbps. Tỷ lệ bit cao hơn sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển một số dịch vụ mới, chẳng hạn như điện thoại video và việc download dữ liệu một cách nhanh chóng. Nếu nó trở thành một ứng dụng sát nhân thì nó có thể truy cấp nhanh chóng và lọc ra các thông tin phù hợp về vị trí của người dùng: xem hình 2.1. Thường thì các thông tin yêu cầu là trên Internet, mà các cuộc gọi cho việc điều khiển hiệu quả của lưu lượng TCP / UDP / IP trong mạng UMTS. Vào thời điểm bắt đầu của kỷ nguyên UMTS, hầu như tất cả lưu lượng truy cập sẽ là thoại, nhưng sau đó việc chia sẻ các dữ liệu sẽ tăng lên. Tuy nhiên, thật khó có thể dự đoán tiến độ phát triển mà ở đó việc chia sẻ dữ liệu sẽ bắt đầu thống trị và chiếm ưu thế trên toàn bộ thể tích lưu lượng. Tại cùng thời điểm chuyển đổi từ thoại sang dữ liệu xảy ra, lưu lượng sẽ di chuyển từ các kết nối chuyển mạch kênh sang các kết nối chuyển mạch gói. Khi thời điểm bắt đầu của các dịch vụ UMTS, không phải tất cả các chức năng QoS sẽ được thực hiện, và do đó đối với các ứng dụng nhạy cảm với trễ như là các ứng dụng thoại và điện thoại video sẽ được mang trên các vật mang chuyển mạch kênh. Sau đó, nó sẽ có thể hỗ trợ các dịch vụ nhạy cảm với trễ như dữ liệu gói với các chức năng QoS.

So với mạng GSM và các mạng di động hiện có khác, UMTS cung cấp một tính năng mới và quan trọng, cụ thể là nó cho phép thông qua các thuộc tính của một vật mang vô tuyến.Các thuộc tính xác định các đặc tính của việc truyền có thể bao gồm thông lượng, trễ truyền dẫn và tỷ lệ lỗi dữ liệu. Để có một hệ thống thành công, UMTS có hỗ trợ một loạt các ứng dụng yêu cầu có chất lượng dịch vụ (QoS) khác nhau. Hiện nay, không thể dự đoán được bản chất và cách sử dụng của rất nhiều các ứng dụng này. Do đó không thể cũng như là không thể cảm nhận được để tối ưu hóa UMTS chỉ với một tập các ứng dụng. Vật mang UMTS phải có bản chất chung chung, cho phép hỗ trợ tốt cho các ứng dụng hiện có và để tạo thuận lợi cho sự phát triển của ứng dụng mới. Vì hầu hết các ứng dụng viễn thông hiện nay là Internet hoặc ứng dụng N-ISDN, nên các ứng dụng và dịch vụ này ra lệnh chủ yếu là các thủ tục điều khiến vật mang

Hình 2.1

2.2 Dịch vụ vật mang UMTS:

UTMS cho phép một người sử dụng hoặc một ứng dụng có thể dàn xếp các thuộc tính của vật mang một cách phù hợp nhất cho việc mang thông tin. Nó cũng có thể thay đối các thuộc tính của vật mang thông qua một thủ tục dàn xếp lại vật mang trong quá trình của một kết nối active. Việc dàn xếp vật mang được khởi tạo bởi một ứng dụng, trong khi việc dàn xếp lại vật mang có thể được khởi tạo bởi các ứng dụng hoặc mạng (trong trường hợp chuyển vùng). Một dàn xếp được khởi tạo thông qua ứng dụng về cơ bản là tương tự với một sự dàn xếp xảy ra trong pha thiết lập vật mang: ứng dụng yêu cầu một vật mang phụ thuộc vào nhu cầu của nó, và mạng sẽ kiểm tra các tài nguyên có thể sử dụng và sự thuê bao của người sử dụng và sau đó sẽ respond. Người sử dụng có thể chấp nhận hoặc từ chối đề nghị đó. Các thuộc tính của vật mang ảnh hưởng trực tiếp tới giá của dịch vụ

Lớp vật mang, các tham số của vật mang và các giá trị tham số liên quan trực tiếp tới một ứng dụng cũng như tới các mạng nằm giữa bên gửi và bên nhận. Tập các tham số nên được lựa chọn để cho các thủ tục dàn xếp và dàn xếp lại là đơn giản và đơn trị. Ngoài ra, các tham số này nên cho phép việc điều khiển và kiểm soát một cách dễ dàng. Các định

dạng và ngữ nghĩa sẽ đưa vào tài khoản các giao thức giành riêng hiện có như RSVP và những giao thức đã sử dụng trong GPRS. Ngoài ra, nội dung QoS cũng nên linh hoạt và có nhiều khả năng lựa chọn đủ để cho phép việc dàn xếp trong tương lai với các ứng dụng mới

Kiến trúc phân lớp của một dịch vụ vật mang UMTS được minh họa như trong hình 2.2, mỗi dịch vụ vật mang trên một lớp cụ thể đề ra các dịch vụ riêng lẻ của nó sử dụng những cái đã cung cấp bởi các lớp phía trên. Như bạn có thể nhìn thấy từ hình, các dịch vụ dàn xếp vật mang thực hiện một quy tắc chính trong các cung cấp dịch vụ end-to-end

2.3 Các loại QoS của UMTS:

Nhìn chung, các ứng dụng và dịch vụ có thể được phân chia thánh các nhóm khác nhau, phụ thuộc vào việc chúng được xem xét như thế nào. Giống như các giao thức chuyển mạch gói mowiss, UMTS cố gắng hoàn thành các yêu cầu QoS từ các ứng dung hoặc người sử dụng. Trong UMTS, 4 loại lưu lượng có thể được xác định như sau:

Lưu lượng thuộc về đàm thoại Lưu lượng thuộc về các ứng dụng streaming Lưu lượng thuộc về các ứng dụng tương tác Lưu lượng thuộc về các loại nền

Yếu tố chính để phân biệt giữa các lớp này đó là sự nhạy cảm với trễ của các lưu lượng này như thế nào: loại lưu lượng thuộc về đàm thoại rất nhạy cảm với nhiễu trong khi lưu lượng thuộc về các loại nền lại ít nhạy cảm với nhiễu. Các lớp QoS của UMTS được tổng hợp trong bảng 2.1.

Các lớp hội thoại và streaming phổ biến được truyền như các kết nối thời gian thực trên giao diện không khí WCDMA (Đưa ra năm 99), trong khi các lớp tương tác và nền được truyền như là các gói dữ liệu phi thời gian thực sử dụng việc sắp xếp lịch trình gói tin. Việc sắp xếp lịch trình gói tin được miêu tả chi tiết trong chương 10.

2.3.1 Đàm thoại:

Ứng dụng nối tiếng nhất của đàm thoại phải kể đến đó là dịch vụ thoại trên vật mang chuyển mạch kênh. Với Internet và đa phương tiện, một số các ứng dụng mới sẽ yêu cầu loại này, ví dụ như ứng dụng VoIP và thoại video. Việc đàm thoại trong thời gian thực luôn luôn được thực hiện giữa các peer (hoặc các group) của những người dùng đầu cuối. Đây là loại duy nhất trong 4 loại mà các đặc tính cần bị áp đặt bởi nhận thức của con người. Trong thực tế, các cuộc đàm thoại thời gian thực được đặc trưng bởi: trễ đầu cuối end-to-end thấp và lưu lượng là đối xứng hoặc gần đối xứng. Trễ đầu cuối end-to-end tối đa được cho bởi sự nhận thức của con người về các cuộc đàm thoại video và âm thanh: quá trình đánh giá chủ quan đã chỉ ra rằng trễ đầu cuối end-to-end phải nhỏ hơn 400 ms. Do đó khoảng giới hạn về mức độ trễ có thể chấp nhận được cần phải được quy định chính xác bởi nếu như độ lớn của trễ đầu cuối đủ thấp có thể dẫn đến chất lượng không thể chấp nhận.

2.3.1.1 Dịch vụ thoại AMR: Các bộ codec thoại trong UMTS sẽ sử dụng kỹ thuật AMR (Adaptive Multi-rate). Các bộ coder đa tốc độ là một bộ codec thoại tích hợp đơn với tám nguồn tốc độ: 12,2 (GSM-

EFR), 10,2, 7,95, 7,40 (IS-641), 6,70 (PDC-EFR), 5,90, 5,15 và 4,75 kbps. Các tốc độ bit AMR có thể được điều khiển bởi các mạng truy cập vô tuyến. Để tạo thuận lợi cho khả năng tương tác với mạng di động hiện tại, một số các phương thức cũng giống như trong mạng di động hiện tại. Bộ codec thoại AMR 12,2 kbps bằng với bộ codec GSM EFR, 7,4 kbps bằng bộ codec thoại US-TDMA, và 6,7 kbps bằng với bộ codec PDC của Nhật Bản.

Bộ coder thoại AMR có khả năng chuyển đổi tốc độ bit của nó sau mỗi 20 ms của frame thoại trên lệnh. Với phương thức AMR, chế độ báo hiệu trong băng chuyển mạch được sử dụng. Các bộ coder AMR hoạt động trên các frame thoại có độ dài 20 ms, tương ứng với 160 mẫu ở tần số lấy mẫu 8000 mẫu / giây. Sơ đồ mã hóa cho các phương thức mã hóa đa tốc độ được gọi ACELP (Algebraic Code Excited Linear Prediction Coder). Bộ coder ACELP đa tốc độ được gọi là MR-ACELP. Với mỗi 160 mẫu thoại, tín hiệu thoại được phân tích để trích xuất ra các thông số của mô hình CELP (các hệ số bộ lọc LP, hệ số khuếch đại và các chỉ số của bảng mã cố định và thay đổi). Các bit tham số thoại đã nhận bởi các bộ mã thoại được sắp xếp lại phụ thuộc vào mức độ quan trọng chủ quan của chúng trước khi chúng được gửi vào mạng. Các bit đã sắp xếp lại được tiếp tục sắp xếp dựa trên nhạy cảm với lỗi của chúng và được chia thành ba lớp quan trọng: A, B và C. Loại A là nhạy cảm nhất, và các mã hóa kênh mạnh nhất được sử dụng cho các bit lớp A trong giao diện không khí.

Trong một cuộc đàm thoại điện thoại bình thường, trung bình, mỗi hướng truyền dẫn sẽ chiếm khoảng 50% khoảng thời gian. AMR có ba chức năng cơ bản để sử dụng hiệu quả hoạt động không liên tục:

• VAD (Voice Activity Detector – Bộ phát hiện hoạt động thoại) ở phía TX. • Đánh giá các tạp âm nền ở phía TX, để truyền các thông số đặc trưng cho phía RX. • Việc truyền của các thông tin nhiễu tiện nghi tới phía RX đạt được bằng phương pháp khung SID (Silence Descriptor), được gửi trong các khoảng thời gian định kỳ. • Sự hình thành của nhiễu tiện nghi ở bên RX trong các chu kỳ thời gian khi không có các khung thoại được nhận.

DTX có một số tác động tích cực rõ ràng: Thời gian sống của các thiết bị đầu cuối sử dụng pin sẽ được kéo dài hơn hoặc một pin nhỏ hơn có thể được sử dụng trong một thời gian hoạt động nhất định. Từ các điểm mạng, tốc độ bit trung bình được giảm, dẫn đến mức độ giao thoa thấp hơn và do đó tăng công suất.

Các đặc điểm kỹ thuật của AMR cũng có khả năng che giấu lỗi. Mục đích của việc thay thế khung là để che giấu một cách hiệu quả các khung thoại AMR bị mất. Mục đích của việc tắt tiếng đầu ra trong trường hợp của một số khung hình bị mất là để

chỉ ra sự phân hủy của kênh để người sử dụng và để tránh tạo ra các âm thanh có thể gây phiền nhiễu như là kết quả của thủ tục thay thế khung [2] [3]. Các codec AMR có thể

chịu đựng lời nói về một tỷ lệ sai sót 1% khung (FER) của lớp A bit mà không có bất kỳ suy giảm chất lượng bài phát biểu. Đối với loại B và C bit một FER cao hơn được cho phép. Các bit tương ứng với tỷ lệ lỗi (BER) của lớp A bit sẽ được về 10-4 . Tốc độ bit của các kết nối nói AMR có thể được kiểm soát bởi các truy cập vô tuyến mạng tùy thuộc vào tải giao diện không khí và chất lượng của các kết nối ngôn luận. Trong quá trình tải cao, chẳng hạn như trong giờ bận rộn, có thể sử dụng tốc độ bit thấp hơn AMR cung cấp dung lượng cao hơn trong khi cung cấp chất lượng lời nói hơi thấp hơn. Ngoài ra, nếu điện thoại di động đang chạy ra khỏi khu vực phủ sóng di động và sử dụng năng lượng truyền tối đa của nó, một AMR thấp hơn tốc độ bit có thể được sử dụng để mở rộng vùng phủ sóng di động. Năng lực và phạm vi bảo hiểm của các codec nói AMR được thảo luận trong Chương 12. Với bài phát biểu AMR codec có thể đạt được một thỏa hiệp giữa vùng phủ sóng của mạng, năng lực và chất lượng bài phát biểu theo yêu cầu của nhà điều hành. Phát hành 5 có nâng cao của công nghệ AMR, các Adaptive Multi-Rate Băng rộng (AMR-WB) nói codec. Các băng rộng hạn đến từ các tỷ lệ lấy mẫu, mà đã được tăng từ 8 kHz đến 16 kHz, nên kết quả dẫn đến các mẫu bit 14 với 16.000 mẫu / s tỷ lệ lấy mẫu. Điều này cho phép bao gồm âm thanh gấp đôi băng thông so với băng thông bằng giọng nói qua điện thoại cổ điển của 4 kHz. Kết quả cuối cùng là một cải tiến rõ ràng trong giọng nói và chất lượng âm thanh. Các tốc độ dữ liệu từ 23,85 kbps down16 WCDMA cho UMTS lên 6,6 kbps. Thông tin chi tiết của các-AMR WB có thể được tìm thấy từ [4]. Trong trường hợp gói chuyển streaming AMR-WB là một phần của Release 4 rồi.

2.3.1.2 Video Telephony

Video điện thoại đã yêu cầu trì hoãn bài phát biểu tương tự như dịch vụ. Do tính chất của nén video, yêu cầu BER là nghiêm ngặt hơn so với các bài phát biểu. UMTS đã xác định rằng ITU-T Rec. H.324M nên được sử dụng cho điện thoại video chuyển mạch kết nối và Session Initiation Protocol (SIP) để hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện IP, bao gồm cả điện thoại video. Kiến trúc đa phương tiện cho các kết nối chuyển mạch kênh:Ban đầu, Rec .H.324 được dành cho đa phương tiện truyền thông qua mạng điện thoại cố định, tức là PSTN. Đó là quy định rằng các kết nối PSTN, một modem V.34 đồng bộ được sử dụng. Sau này, khi các mạng không dây phát triển, mở rộng di động được thêm vào đặc tả kỹ thuật làm cho hệ thống mạnh mẽ hơn chống lại các lỗi truyền. Các bức tranh tổng thể của hệ thống H.324 được thể hiện trong hình 2.3 [5]. H.324 bao gồm các yếu tố bắt buộc sau đây: H.223 cho ghép kênh và H.245 cho điều khiển. Các yếu tố đó là tùy chọn, nhưng thường sử dụng là H.263 video codec, codec nói G.723.1, và V.8bis. Sau đó, MPEG-4 video và AMR đã được thêm vào như là codec tùy chọn vào hệ thống. giới thiệu định nghĩa trong bảy giai đoạn của một cuộc gọi: thiết lập, phát biểu chỉ, đào tạo, modem, khởi động, tin nhắn, kết thúc, và thanh toán bù trừ. Cấp 0 của ghép kênh H.223 là chính xác giống như của H.324, do đó cung cấp tính tương thích ngược với các đầu cuối H.324 cũ hơn. Với thủ tục thương lượng được chuẩn hóa, đầu cuối có thể thích nghi với các điều khiện liên kết radio bằng cách lựa chọn một mức nhạy lỗi thích hợp.

V.8bis chứa các thủ tục cho việc nhận dạng và việc lựa chọn các phương pháp chung của sự hoạt động giữa thiết bị mạch dữ liệu (DCE) và giữa thiết bị đầu cuối dữ liệu (DTE) qua mạng thoại chuyển mạch chung và các loại thoại điểm –điểm được thuê riêng.

Các đặc điểm cơ bản của V.8bis: Nó cho phép các phương pháp giao tiếp mong muốn được lựa chọn bởi hoặc qua

cuộc gọi hoặc qua trạm trả lời. Nó cho phép các đầu cuối xác nhận tự động các phương pháp (các ứng dụng) hoạt

động chung. Nó có thể lựa chọn tự động giữa đa đầu cuối – những đầu cuối chia sẻ một kênh

điện thoại chung. Nó cung cấp chuyển mạch thân thiện người dùng từ điện thoại voice đến phương

pháp giao tiếp dựa trên modem.Đặc điểm trao đổi các tiềm năng của V.8bis cho phép một danh sách phương pháp giao tiếp, cũng như các ứng dụng phần mềm, được trao đổi giữa các đầu cuối. Mỗi đầu cuối do đó có khả năng thiết lập các mode hoạt động mà nó chia sẻ với trạm từ xa. Khả năng trao đổi giữa các trạm đảm bảo, một là, mode giao tiếp được lựa chọn là có thể hoạt động. Cố gắng để thiết lập các mode hoạt động không tương thích được tránh, cái mà tăng tốc độ kết nối mức ứng dụng.Với thủ tục lựa chọn mode, sự trao đổi khả năng có thể được tực hiện hoặc là thiết lập cuộc gọi , tự động dưới sự điều khiển hoặc tại trạm cuộc gọi hoặc trạm trả lời, hoặc trong suốt thời gian của cuộc gọi. Trong trường hợp sau, dựa trên sự hoàn thành của trao đổi thông tin, liên kết giao tiếp có thể được cấu hình hoặc là trả về mode thoại voice hoặc ngay lập tức chọn một trong các mode giao tiếp chung.V.8bis được thiết kế vì các đặc điểm trên, khi một sự trao đổi khả năng được đặt trong mode điện thoại, và các khả năng được trao đổi bị giới hạn bởi các đặc điểm chuẩn, vấn

đề ngắt trong các truyền thông tiếng nói là nhỏ (nhỏ hơn gần 2 giây) và hạn chế đến mức có thể.Để đảm bảo các dịch vụ dữ liệu liên tục giữa UMTS và PSTN, cơ chế điều khiển cuộc gọi của UMTS nên quan tâm đến các bản tin V.8bis. Các bản tin V.8bis nên được biên dịch và được chuyển sang bản tin UMTS và ngược lại.Một trong những hướng phát triển của H.324 là khả năng sử dụng đầu cuối H.324 qua các đường liên kết ISDN. Mode hoạt động này được định nghĩa trong Annex D của nền tảng H.324 và cũng được đưa vào H.324/1. Các dầu cuối H.324/I sử dụng giao diện mạng người dùng ISDN loạt I.400 tại vị trí của modem V.34. Đầu ra của bộ ghép kênh H.223 được cung cấp trực tiếp đến mỗi bit của kênh số, được định nghĩa bởi H.223. Các mode hoạt động được định nghĩa phạm vi tốc độ bit từ 56kbps đến 1920 kbps, vì vậy H324/I cho phép sử dụng vài đường liên kết 56 hoặc 64 kbps tại cùng một thời điểm.H.324/I cung cấp khả năng tương tác trực tiếp với đầu cuối H.320, các đầu cuối H.324 trên GSTN (sử dụng các modem GSTN), các đầu cuối H.324 hoạt động trên ISDN thông qua giao diện thay thế người dùng ISDN loạt I.400 cho các modem V.34, và các điện thoại tiếng nói (cả GSTN và ISDN). Các đầu cuối H.324/I hỗ trợ H.324/Annex F(=V.140) dùng cho việc thiết lập giao tiếp giữa hai đầu cuối nghe nhìn đa giao thức sử dụng các kênh số với tốc độ là bội số của 64 hoặc 56 kbps.

Kiến trúc đa phương tiện cho các kết nối chuyển mạch kênh: Bắt với chuẩn 3GPP, có hai đề xuất chuẩn được so sánh cho đa phương tiện IP: ITU-T H.323 và SIP của IETF. Sau khi đánh giá toàn diện, SIP được lựa chọn và hình thành cơ sở cho báo hiệu đa phương tiện IP trong UMTS. SIP là một phần của kiến trúc đa phương tiện IETF, bao gồm một số khu vực:

SIP (Giao thức khởi tạo phiên): giao thức báo hiệu được sử dụng thay thế H.323/H.245.

SAP (giao thức thông báo phiên): giao thức thông báo multicast (quảng bá phiên A/V internet như diễn thuyết, buổi hòa nhạc …). Hiện tại Mbone được dựa trên giao thức này.

SDP (giao thức mô tả phiên): các quy tắc dựa trên văn bản được sử dụng mô tả phiên (thay thế ASN.1/BER trong H.323).

RTSP (giao thức luồng thời gian thực): giao thức cho việc điều khiển các server từ xa (ví dụ: các server VOD để cung cấp file).

RTP được sử dụng cho đóng gói dữ liệu và RTCP trao đổi thông tin điều khiển và cho mục đích đồng bộ. việc chia sẻ ứng dụng đa phương tiện là có thể: không gian chia sẻ ít nhất và một bộ soạn văn bản mạng được phát triển. Cả hai hướng tiếp cận đều dựa trên multicast tin cậy:

Hình 2.4: Kiến trúc đa phương tiện IETFSIP cung cấp các cơ chế giao thức cần thiết mà các hệ thống đầu cuối và proxy servers cso thể cung cấp dịch vụ:

- Chuyển tiếp cuộc gọi, chuyển tiếp cuộc gọi không trả lời.- Chuyển tiếp cuộc gọi bận.- Chuyển tiếp cuộc gọi không điều kiện.- Các dịch vụ phiên dịch địa chỉ khác.- Phân phối số cuộc gọi và người gọi, nơi mà các số có thể một tên bất kỳ.- Sự di chuyển cá nhân, khả năng để thiết lập một cuộc gọi dưới địa chỉ độc lập

với vị trí, đơn lẻ thậm chí người dùng thay đổi đầu cuối.- Thương lượng và lựa chọn loại đầu cuối.

Người gọi có thể đượa lựa chọn cách thức gọi, ví dụ: qua điện thoại Internet, qua mobile phone, một dịch vụ trả lời…

- Thương lượng dung lượng đầu cuối.- Xác thực người gọi và người được gọi- Giám sát sự trao đổi cuộc gọi.- Lời mời đến hội thảo multicast.

Mở rộng của SIP cho phép báo hiệu bên thứ ba. Ví dụ cho cá dịch vụ click to dial, các hội thảo fully meshed và các kết nối đến các khối điều khiển đa điểm, cũng như các mode hỗn hợp và sự trao đổi giữa chúng. SIP là mô hình giải quyết trung lập, với các địa chỉ được thể hiện là các Url của nhiều loại như SIP, H.323 hoặc điện thoại. SIP độc lập với lớp IP và chỉ yêu cầu một dịch vụ không tin cậy, vì vậy nó cung cấp cơ chế tin cậy cho chính nó.

Hình 2.5 mô tả một trong những điện thoại ý tưởng cho điện thoại voice.2.3.2 Luồng:

Luồng đa phương tiện là một công nghệ cho việc truyền dữ liệu, nó có thể được xử lý như một luồng liên tục và ổn định. Các công nghệ luồng ngày càng trở nên quan trọng với sự phát triển của Internet bởi vì hầu hết người dùng không thể truy cập đủ nhanh để tải các file đa phương tiện lớn. Với luồng, các trình lướt web khách hàng hoặc plug-in có thể bắt đầu hiển thị dữ liệu trước hi toàn bộ file được truyền đến.Trong công việc, bên khách hàng nhận dữ liệu có thể thu thập dữ liệu và gửi nó như một luồng ổn định đến ứng dụng đang xử lý dữ liệu và chuyển đổi nó thành âm thanh hoặc hình ảnh. Các ứng dụng luồng là không đối xứng và do đó có thể chịu được nhiều trễ hơn các dịch vụ đàm thoại đối xứng. Điều này tương đương với việc chúng chịu được jitter nhiều hơn trong truyền dẫn. Jitter có thể dễ dàng được khắc phục bằng bộ đệm. Các sản phẩm video Internet và công nghiệp dữ liệu đi kèm được phân thành hai khu vực lớn: Web broadcast và luồng video theo yêu cầu. người cung cấp web broadcast thường hướng tới một lượng lớn thính giả kết nối đến server dữ liệu được tối ưu về hiệu năng (hoặc chọn từ một tổ hợp server) qua internet thực sự với tốc độ rất chậm. Các dịch vụ theo yêu cầu thường xuyên được sử dụng bởi các tập đoàn lớn, họ mong muốn lưu trữ các đoạn video hoặc bài giảng đến server được kết nối với một mạng nội bộ băng thông cao. Những bài giảng theo yêu cầu này hiếm khi được sử dụng liên tục bởi hơn 100 người..

Hình 2.5 : Điện thoại ý tưởng 3G cho điện thoại voice.Cả hai loại ứng dụng sử dụng công nghệ nén video lõi tương tự nhau về cơ bản, nhưng về băng thông mã hóa, mức điều chỉnh trong giao thức mạng sử dụng, và độ mạnh của giao thức cung cấp được yêu cầu cho các server quảng bá là khác so với công nghệ sử dụng trong hệ thống có khả năng mở rộng nhỏ, theo yêu cầu. Điều này dẫn đến một trường hợp nơi mà có ít công ty chính phát triển và maketing các sản phẩm luồng video phải chuyên môn hóa các sản phẩm người dùng đầu cuối của họ để thu được yêu cầu của hai nhóm khách hàng này. Một cách cơ bản, họ sẽ tối ưu hóa các sản phẩm lõi của họ khác nhau: 28.8 kbps đối với luồng nhạy cảm với sự biến đổi của băng thông qua Internet và 100-7300 kbps trong thị trường mạng nội bộ.Ở phía nhận, dữ liệu kiểu luồng hoặc đoạn video được hiển thị bởi một ứng dụng media player độc lập phù hợp hoặc một plug-in trên trình duyệt web. Plug-ins có thẻ được tải từ web, thường là miễn phí, hoặc có thể được đóng gói sẵn trong trình duyệt web. Điều này phụ thuộc nhiều vào trình duyệt web và phiên bản của nó. Những trình duyệt web mới thường hướng tới xu hướng tích hợp plug-ins cho hầu hết các bộ chơi video luồng.Tóm lại, việc thực hiện các bộ player bên khách hàng trên hệ thống di động dường như hứng đến module mức ứng dụng có thể điều khiển các luồng video độc lập (kết nối độc lập và hoạt động phát lại) howcj song song với ứng dụng duyệt web khi dịch vụ được kích hoạt từ trình duyệt web. Modude sẽ giao tiếp trực tiếp với giao diện socket của các lớp giao thức mạng chuyển mạch gói được cung cấp, phổ biến là UDP/IP hoặc TCP/IP.

2.3.3 Loại tương tác:Khi người dùng đầu cuối, một thiết bị hoặc con người, đang yêu cầu dữ liệu từ thiết bị từ xa (vd: server), loại tương tác này được ứng dụng. Các ví dụ về tương tác con người với thiết bị từ xa là trình duyệt web, phục hồi cơ sở dữ liệu và truy cập server. Ví dụ của tương tác thiết bị với thiết bị từ xa như thu thập các bản ghi đo đạc và tự động truy vấn cơ sở dữ liệu (thiết bị từ xa).Lưu lượng tương tác là một loại giao tiếp dữ liệu cổ điển khác được đặc trưng bởi mẫu yêu cầu – đáp ứng của người dùng đầu cuối. Ở đích bản tin, một thực thể đang mong muốn nhận được bản tin (đáp ứng) trong thời gian nhất định, thời gian trễ round-trip là một trong những đặc tính chính. Một đặc trưng khác là nội dung của gói tin phải đực truyền trong suốt (với tốc độ lỗi bít thấp).2.3.3.1 Các trò chơi máy tính:

Chơi các trò chơi trên máy tính tương tác thông qua mạng là một ví dụ của các ứng dụng được coi là một phàn của loại tương tác. Tuy nhiên, phụ thuộc vào bản chất của trò chơi,

ví dụ như mật độ dữ liệu được truyền đi như thế nào, nó có thể phụ thuộc nhiều hơn vào loại đàm thoại do các yêu càu cao đối với trễ đầu cuối được cho phép tối đa. Các trò chơi thường triển khai công nghệ Java 2 Mirco Edition (J2ME).

2.3.4 Loại nền:Lưu lượng dữ liệu của các ứng dụng như giao nhận email, SMS, tải cơ sở dữ liệu và tiếp nhận các bản ghi đo đạc có thể được trao đổi nền vì chúng không yêu cầu tác dụng ngay lập tức. Trễ có thẻ lên đén hàng giây, chục giây, hoặc thậm chí là phút. Lưu lượng nền là một trong những loại giao tiếp dữ liệu cổ điển được đặc trưng chung bởi thực tế rằng đích không mong muốn dữ liệu trong một thời gian nhất định. Nó ít nhạy cảm với thời gian giao nhận. một đặc trưng khác là nội dung của gói tin không cần được truyền một cách trong suốt. Dữ liệu được truyền có thể được nhận mà không có lỗi.Dịch vụ truyền tin đa phương tiện (MMS) là một mở rộng của dịch vụ truyền tin ngắn thành công. Như tên ám chỉ, MMS chứa không chỉ văn bản, mà là một số thành phần như văn bản, voice, ảnh GIF động, ảnh JPG, nhạc chuông MIDI, và các ứng dụng. vì MMS sử dụng đóng gói MIME, bất kỳ thành phầnn nào mà bao gồm MIME có thẻ gửi MMS. Bổ xung vào các thành phần đa phương tiện, MMS chứa thông tin trình bày phù hợp với SMIL. Khi SMIL được sử dụng cho trình diễn các bản tin đa phương tiện trên các đầu cuối mobile, kích thước cửa sổ sẽ bị giới hạn bởi độ phân giải và khung của màn hình hiển thị đầu cuối. Việc xắp xếp một bản tin đa phương tiện thể hiện nôi dung khi được tạo bởi bên khởi tạo và do đó có thể xảy ra trường hợp việc xắp xếp đó không phù hợp với sự hiển thị của đầu cuối bên nhận. do đó, đầu cuối bên nhận phải có khả năng thay thế các đoạn được xắp xếp với một đầu cuối cụ thể về kích thước và vị trí của văn bản và vùng hình ảnh được định nghĩa thích hợp. MMS được chuẩn hóa bởi 3GPP và diễn đàn WAP. 3GPP chịu trách nhiệm về những yêu cầu chung, kiến trúc và chức năng trong khi diến đàn WAP tập trung vào giao thức truyền dẫn. Sự trao đổi MMS sử dụng trao đổi Wap và bất kỳ khả năng tải của WAP có thẻ sử dụng. do đó, MMS tải độc lập, ví dụ MMS không bị giới hạn chỉ với GSM hoặc WCDMA. Giao thức phiên không dây WAP (WSP) được sử dụng cho trao đổi bản tin từ điện thoại đến MMSC và từ MMSC đến điện thoại. thêm vào đó, chức năng đẩy WAP được sử dụng để giao nhận bản tin từ server đến người nhận. Nói ngắn gọn, gửi MMS từ một khách hàng MMS đến một khách hàng MMS bao gồm các giai đoạn sau:

Khách hàng gửi MMS đến server. Server gửi thông báo đến người nhận(bản tin push Wap sử dung SMS như tải) Khách hàng nhận MMS từ server. Server gửi báo cáo nhận đến khách hàng.

Hình 2.6: Nokia 7650 là một ví dụ của đầu cuối bản tin đa phương tiện.Nếu người nhận tắt, đường dây bận, đầu cuối ngoài vùng bao phủ, hoặc một số lý do khác dẫn đến không thể nhận bản tin ngay sau khi thông báo thì MMS được lưu vào trong MMSC và có thể được gửi sau đó. Khi một thời gian nhất định trôi qua, MMS bị loại khỏi MMSC và được chuyển đến vùng lưu trữ vĩnh viễn có thể truy cập bởi Web hoặc WAP. Người dùng có thẻ xóa sau đó, chuyển tiếp, lưu hoặc nhận tin nhắn chưa nhận được đó.Nó đơn giản để dự đoán một đàu cuối có hỗ trợ camera hoặc sự hiển thị màu lớn. MMS sẽ ngay lập tức loại bỏ MMS và cung cấp khả năng lớn cho cả hệ điều hành và người cung cấp dịch vụ.

2.4 Khả năng dịch vụ với các loại đầu cuối khác:Trong WCDMA- cùng nguyên tắc với GSM với nhãn loại đầu cuối không sử dụng. Đầu cuối WCDMA sẽ thông báo với mạng, trên kết nối được thiết lập, bộ tham số nhiều hơn xác định các khả năng truy nhập rado của đầu cuối cụ thể. Những khả năng này xác định: tốc độ dữ liệu người dùng max được hỗ trợ trong cấu hình radio cụ thể, được đưa ra độc lập đối với hướng uplink và downlink. Để cung cấp chỉ dẫn mà trên đó các chức năng sẽ được cung cấp cùng nhau, sự kết hợp khả năng truy nhâp radio đàu cuối tham chiếu được chỉ rõ trong chuẩn 3GPP. Sự kết hợp tham chiếu dưới đây được định nghĩa trong lần xuất bản 99:

32 kbps: cung cấp dịch vụ tốc độ cơ bản, bao gồm hội thoại AMR cũng như khả năng tôc độ dữ liệu bị giới hạn đến 32 kbps.

64 kbps: cung cấp cho hội thoại và dịch vụ dữ liệu, với dữ liệu liên tục và khả năng hội thoại AMR.

128 kbps: cung cấp cho điện thoại hoặc nhiều loại dịch vụ dữ liệu.

384 kbps: là mở rộng của 128kbps và có khả năng đa mã hóa,hỗ trợ phương pháp dữ liệu gói mở rộng được cung cấp trong WCDMA.

Những loại này được định nghĩa để một loại cao hơn có thể bao gồm tất cả khả năng của các loại thấp hơn. Chú ý rằng các đầu cuối có thể lệch khỏi các loại này khi đưa các tham số của chúng đến mạng, như vậy 2Mbps là có thể cho một đường uplink mặc dù không được bao gồm bởi bất kỳ loại nào một cách trực tiếp.Các thông số kỹ thuật của 3GPP bao gồm các yêu càu hiệu suất cho tốc độ bít lên đến 384 kbps, chi tiết hơn được đề cập trong phần 12.5. Do đó, nó mong muốn đầu cuối lên đến 384 kbps sẽ cho phép trong giai đoạn triển khai khởi tạo.HSDPA (truy nhập gói tin trên đường xuống tốc độ cao), tương la mở rộng khả năng về tốc độ bít WCDMA. Khả năng đàu cuối HSDPA được định nghĩa trong 3GPP xuất bản lần 5 và mở rộng lên đến 10Mbps. HSDPA được đề cập chi tiết trong chương 11.

2.5 Dịch vụ định vị trong WCDMA2.5.1 Các dịch vụ định vị:Các ứng dụng và dịch vụ dựa trên vị trí được mong muốn trở thành một trong số các hướng mới trong UMTS. Một dịch vụ dựa trên vị trí được cung cấp hoặc bởi người điều hành từ xa hoặc bởi một người cung cấp dịch vụ thứ ba lợi dụng thông tin có sẵn trên vị trí đầu cuối. Dịch vụ này là loại push (tự động phân phối thông tin vị trí) hoặc pull (định vị của các cuộc gọi phát sinh ). Nhiều dịch vụ dựa trên vị trí khả dụng làm giảm bớt cuộc gọi trong vùng nào đó. Quảng bá của một dịch vụ thông qua một số giới hạn các site (quảng bá video theo yêu cầu), việc thu thập và hiển thị các thông tin dựa trên vị trí, như định vị trạm xăng, khách sạn, nhà hàng gần nhất... hình 2.7 là một ví dụ. phụ thuộc vào dịch vụ, dữ liệu có thể nhận được theo tương tác hoặc nền. Ví dụ, trước khi du lịch đến một thành phố xa lạ ở nước ngoài, một yêu cầu tải các địa điểm thú vị nào đó từ thành phố. Thông tin được tải chứa một bản đồ và các dữ liệu khác được hiển thị phía trên bản đồ. Bằng cách click vào các biểu tượng trên bản đồ sẽ thu được những thông tin chi tiết về vị trí đó. Thông tin được tải nền hoặc tương tác có thể bị giới hạn bởi tiêu chuẩn nào đó và yêu cầu cá nhân người dùng.Thông tin định vị có thể nhận đầu vào từ người dùng hoặc được phát hiện bởi mạng hoặc trạm mobile. Kiến trúc mạng của các dịch vụ vị trí được thảo luận trong chương 5, xuất bản lần 99 của UMTS chỉ ra các phương pháp định vị sau:

- Phương pháp định vị dựa trên vùng bao phủ tế bào.- Sự khác biệt thời gian quan sát của vật mới đến – Downlink theo chu kỳ rỗi

(OTDOA- IPDL)- Phương pháp GPS được hỗ trợ bởi mạng.

Những phương pháp này được bổ xung nhiều hơn là loại bỏ, và hợp với các mục đích khác nhau. Những hướng tiếp cận được giới thiệu trong phần sau.

2.5.2 Tính toán vị trí dựa trên độ bao phủ tế bàoPhương pháp này là một hướng tiếp cận dựa trên mạng, nó không yêu cầu bất cứ chức năng mới nào trong mobile. Mạng radio có thông tin định vị với một sự chính xác mức tế bào khi sự chuyển động được định vị trên một kênh dành riêng hoặc khi sự chuyển động trong các trạng thái cell-FACH hoặc cell-PCH. Những trạng thái này được giới thiệu trong chương 7. Nếu chuyển động trong trạng thái rỗi, vị trí của nó với độ chính xác tế bào có thể thu được bởi việc ép sự di chuyển đến trạng thái cell-FACH với một vị trí update như hình 2.8

Hình 2.8: Tính toán định vị với sự bao phủ tế bào kết hợp với thời gian round trip.

Sự chính xác của phương pháp dựa trên độ bao phủ tế bào phụ thuộc lớn vào kích thước tế bào. Phạm vi tế bào trong vùng thành phố thường nhỏ hơn 1 km và trong một khu thành phố đông đúc, một vài trăm mét cung cấp độ chính xác khá tốt vị trí thông tin.Sự chính xác của hướng tiếp cận dựa trên độ bao phủ tế bào có thể được cải thiện bởi sử dụng sự đo đạc thời gian round trip có thể thu được từ trạm gốc. Thông tin này cho phép trong trạng thái cell-DCH và nó đưa ra khoảng cách giữa trạm gốc và trạm di chuyển.2.5.3 Sự khác nhau về thời gian quan sát của đối tượng đến, OTDOAPhương pháp OTDOA dựa trên sự đo đạc chuyển động của thời gian đến tương đối của những tín hiệu mào đầu từ các trạm gốc khác nhau. Ít nhất là 3 trạm gốc phải được nhận bởi chuyển động về tính toán bị trí như hình 2.9. một sự đo đạ từ 2 trạm gốc sẽ định nghĩa một hypecbon. Với hai cặp đo đạc, với ba trạm gốc, vị trí có thể được tính toán.Để thuận tiện, viêc đo đạc vị trí OTDOA và để tránh vấn đề gần xa, chuẩn WCDMA bao gồm các chu kỳ rỗi trong downlink, IPDL. Trong suốt những chu kỳ rỗi này sự chuyển động có thể nhận tín hiệu mào đầu của các tế bào hàng xóm ngay cả khi tín hiệu mào đầu tốt nhất trên cùng tần số là rất mạnh. Tần số đặc trưng của những chu kỳ rỗi là 1 khe trong 100ms, 0.7& của thời gian. Những phép đo IPDL-OTDOA thể hiện trong hình 2.10.

Hình 2.10: IPDL – OTDOAMạng cần biết thời gian truyền dẫn tương đối của các tín hiệu mào đầu từ các trạm gốc khác nhau để tính toán vị trí mobile. Thông tin thời gian tương đối có thể thu được bởi:

1. Phép đo OTDOA bởi khối đo đạc vị trí tại trạm gốc. Trạm gốc đo đạc thời gian của các tế bào hàng xóm. Sự đo đạc tương tự như OTDOA bởi mobile.

2. GPS nhận tại trạm gốc.Độ chính xác của phép đo OTDOA có thể trong 10m là điều kiện tốt khi một số trạm gôc trong điều kiện nhìn thấy nhau có thể nhận được bởi mobile. Trong thực hành, điều kiện đo lý tưởng không thể tồn tại trong mạng tế bào. Độ chính xác phụ thuộc vào các nhân tố sau:

- Số lượng trạm gốc mà mobile có thể nhận, tối thiểu là 3. Nếu càng nhiều trạm gốc, độ chính xác càng cao.

- Vị trí tương đối của các trạm gốc. Nếu các trạm gốc được đặt trong những hướng khác nhau so với mobile, độ chính xác tăng lên.

- Line of sight, nếu mobile và trạm gốc nhìn thấy nhau, độ chính xác tăng lên.

Yêu cầu nhận được ít nhất 3 trạm gốc là một thách thức trong mạng tế bào. Mục đích của việc lập kế hoạch mạng là tạo các khu vực ưu thế rõ ràng của tế bào và tránh việc chồng lấp tế bào không cần thiết. hướng tiếp cận này tối thiểu hóa dung lượng. Các khu vực ưu thế rõ ràng và việc chồng lấp tế bào giới hạn sẽ giảm xác xuất của các phép đo độ chính xác OTDOA khi nó gặp khó khăn để nhận ít nhất 3 tín hiệu mào đầu. hình 2.11 thể hiện xác suất của mobile đang nhận vài tín hiệu mào đầu trong một kịch bản mạng thực tế. Xác suất của việc nhận được ít nhất 3 mào đầu là 74% trong hình 2.11. IPDL cho phép nhận mào đầu mạnh nhất và thứ hai với xác suất 100%, nhưng nó là thách thức để nhận ít nhất 3 mào đầu với xác suất cao. Hệ số Ec/I0 của mào đầu được yêu cầu là -18dB trong những mô phỏng này và mạng được tải hoàn toàn được giả thiết. Các kết quả hiển thị rằng IPDL cải thiện rất nhiều hiệu suất của OTDOA: không có IPDL xác suất nhận ít nhất 3 mào đầu sẽ chỉ là 31%. Các kết quả cũng thể hiện khó khăn để thu được xác suất cao trong các phép đo OTDOA. Độ chính xác được cải thiện bởi kết hợp OTDOA với phương pháp định vị dựa trên bao phủ tế bào.

2.4.5 GPS được hỗ trợ: Hầu hết các phép đo vị trí chính xác có thể thu được với bên nhận có GPS được tích hợp trong mobile. Mạng có thể cung cấp thông tin bổ xung, như các vệ tinh GPS nhìn thấy, thời gian tham chiếu và Doppler

Hình 2.11 Xác suất nhận vài tín hiệu mào đầu.

Hình 2.12. GPS được hỗ trợ để hỗ trợ các phép đo GPS mobile. Dữ liệu hỗ trợ cải thiện độ nhạy bên nhận GPS đối với đo đạc trong nhà, làm thời gian thu được nhanh hơn và giảm sự tiêu tốn năng lượng GPS. Nguyên tắc GPS được hỗ trợ thể hiện trong hình 2.12Một bộ nhận GPS tham chiếu trong mỗi trạm gốc cung cấp dữ liệu hỗ trợ chính xác nhất và các phép đo đạc chính xác nhất bởi mobile. Các phép đo GPS được hỗ trợ có thể thu được độ chính xác 10m bên ngoài và vài chục mét bên trong nhà. Độ chính xác này cũng gặp những yêu cầu FCC ở USA. Nếu xác suất và độ chính xác đo đạc khắt khe nhất không được yêu cầu, bộ nhận GPS tham chiếu không cần trong mỗi trạm gốc, nhưng vài bộ nhận GPS tham chiếu cần được đưa vào trong mạng radio. Nó có thể để GPS mobile thực hiện các phép đo mà không cần bất kỳ dữ liệu hỗ trợ bổ xung nào.

2.4Kết luận:Trong chương này chúng ta tìm hiểu một cách ngắn gọn UMTS từ các khía cạnh dịch vụ và ứng dụng. Tuy chưa hoàn chỉnh nhưng hy vọng có thể giúp người đọc hiểu các loại khác nhau của dịch vụ và đưa một số sự quan tâm về cái mà chúng ta có thể thấy trong vài năm nữa. UMTS cung cấp tốc độ bít cao cho cả chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh, ảnh hưởng đến điều khiển tải, đa cuộc gọi, và nhiều đặc điểm khác giúp nó có thể tạo nhiều ứng dụng mới giúp tiết kiệm chi phí. Tài liệu tham khảo:

[1] 3GPP, Technical Specification Group Services and System Aspects, QoS Concept (3G TR 23.907 version 1.3.0), 1999.[2] 3GPP, Mandatory Speech Codec Speech Processing Functions, AMR Speech Codec: General Description (3G TS 26.071 version 3.0.1), 1999.[3] 3GPP, Mandatory Speech Codec Speech Processing Functions, AMR Speech Codec: Frame Structure General Description (3G TS 26.101 version 1.4.0), 1999.[4] 3GPP, Technical Specification Group Services and System Aspects, Speech Coded speech processing functions, AMR Wideband Speech Codec, General Description, (3G TS 26.171 version 5.0.0), 2001.UMTS Services and Applications 29

[5] 3GPP, Technical Specification Group Services and System Aspects, Codec for CircuitSwitched Multimedia Telephony Service: General Description (3G TS 26.110 version 3.0.1),1999.[6] ITU-T H.324, Terminal for Low Bitrate Multimedia Communication, 1998.[7] 3GPP, Service Requirements for the IP Multimedia (3GPP TS 22.228), 2002.[8] 3GPP, IP Multimedia Subsystems (3GPP TS 23.228), 2002.[9] Handley, M., et al., SIP: Session Initiation Protocol, RFC2543, IETF, 1999.[10] Honko, H., Internet Video Prestudy, 1997.[11] 3GPP, Transparent end-to-end packet switched streaming service (3GPP TS 26.233), 2001.[12] 3GPP, Technical Specification Group (TSG) RAN, Working Group 2 (WG2), Stage 2 Functional Specification of Location Services in URAN (3G TR 25.923 version 1.4.0), 1999.[13] 3GPP, Technical Specification Group Services and System Aspects, Location Services(LCS), Service description, Stage 1 (3G TS 22.071 version 3.1.0), 1999.[14] 3GPP, Multimedia Messaging Service (3GPP TS 22.140), 2001.[15] 3GPP, MMS Architecture and functionality (3GPP TS 23.140), 2001.[16] WAP-205-MmsArchOverview, 2001.[17] WAP-206-MmsMessagingService, 2001.[18] WAP-207-MmsInetInterworking, 2001.[19] WAP-208-MmsRelayRelayProtocol, 2001.[20] 3GPP, Technical Specification Group (TSG) RAN, Working Group 2 (WG2), UE Radio Access Capabilities, 3G TS 25.306 version 3.0.0, 2000.[21] Johnson, C., Joshi, H. and Khalab, J. “WCDMA Radio Network Planning for Location Services and System Capacity”, IEE 3G2002 conference in London, 9th May.