BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CDMA2000 1XEV-DO VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG NGÀNH: XỬ LÝ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG MÃ SỐ: NGUYỄN THÁI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS HÀ QUỐC TRUNG HÀ NỘI 2006 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu thân Các nghiên cứu luận văn dựa tổng hợp lý thuyết, hiểu biết thực tế em, không chép Tác giả luận văn Nguyễn Thái Trường MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN LÊN 3G CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN I.1 Giới thiệu chung I.2 Ưu điểm công nghệ CDMA I.2.1 Tăng dung lượng hệ thống I.2.2 Nâng cao chất lượng gọi I.2.3 Quá trình thiết kế đơn giản hoá I.2.4 Nâng cao tính bảo mật thơng tin I.2.5 Cải thiện vùng phủ sóng I.2.6 Tăng thời gian sử dụng pin I.2.7 Cung cấp dải thông theo yêu cầu I.2.8 Vấn đề nâng cấp mạng I.3 Thực trạng mạng CDMA 2000 I.4 Hướng phát triên lên 3G CDMA 2000 1x 11 PHẦN II: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ 1X EV-DO 14 CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 1x EV-DO 14 II.1 Cấu trúc mạng CDMA 2000 1x EVDO 14 II.2 Các đặc điểm 1xEVDO 17 II.2.1 Tăng tốc độ cụm liệu 17 II.2.2 Cơ chế thích ứng tốc độ EV-DO 18 II.2.3 Mơ hình điều chế mã hoá tiên tiến 19 II.2.4 Phân cực marco qua việc lựa chọn vô tuyến 19 II.2.5 Ghép kênh hiệu sử dụng phân cực đa người dùng 20 II.2.6 Các tính khác EV-DO 22 II.2.7 Lý lựa chọn 1x EVDO 24 II.3 Giao diện vô tuyến 1x EV-DO 26 II.3.1 Đường xuống 26 II.3.2 Đường lên 35 II.4 Cơ chế hoạt động 1x EV-DO 37 II.4.1 Điều khiển công suất 37 II.4.2 Điều khiển tải 1x EVDO 39 II.4.3 Cơ chế bảo mật 1xEVDO 41 II.4.4 Chuyển giao 42 II.5 Cơ chế xử lý gọi 51 II.5.1 Các trạng thái AT 51 II.5.2 Các thủ tục xử lý 53 II.5.3 Quá trình thực gọi liệu gói 58 II.5.4 Thủ tục báo hiệu gọi 1x EVDO 62 PHẦN III: GIẢI PHÁP CHO MẠNG 1X EV-DO VIỆT NAM 65 CHƯƠNG III: THỰC TRẠNG MẠNG CDMA 2000 VIỆT NAM 65 III.1 Thực trạng mạng CDMA 2000 65 III.2 Các khó khăn tồn 65 III.3 Phương hướng giải chung 66 CHƯƠNG IV: MỘT SỐ GIẢI PHÁP CỤ THỂ 67 IV.1 Thiết kế mạng CDMA 2000 1x EV-DO 67 IV.1.1 Giả thiết thông số đầu vào 67 IV.1.2 Tính tốn thơng lượng cho loại hình th bao 68 IV.1.3 Tính tốn cấu hình card kênh cho BTS 70 IV.1.4 Tính tốn đơn vị dịch vụ liệu gói cho PCF 71 IV.1.5 Tính tốn dung lượng trung kế 71 IV.1.6 Tính tốn dung lượng báo hiệu 71 IV.1.7 Tính tốn độ dự trữ đường truyền xác suất phủ sóng 74 IV.2 Vấn đề chuyển vùng cho mạng CDMA 2000 Việt Nam 79 IV.2.1 Định nghĩa chuyển vùng 79 IV.2.2 Các lợi ích việc roaming 79 IV.2.3 Nguyên tắc thực roaming 80 IV.2.4 Vấn đề roaming mạng CDMA Việt Nam 84 PHẦN IV: KẾT LUẬN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 CÁC TỪ VIẾT TẮT AAA Authentication, Authorization, and Accounting AN Access Network ANSI American National Standards Institute AT Access Terminal BHCA Busy Hour Call Attempts BHSM number of Busy Hour Short Message BSC Base Station Controller BTS Base Trasciever Station CCS7 Common Channel signaling System CDMA Code Division Multiple Access DRC Data Rate Control EDGE Enhanced Data rate for GSM Evolution EV-DO Evolution Data Optimized EV-DV EVolution Data and Voice FCH Fundamental Channel FER Frame Error Ratio GSM Globle System for Mobile Communication HA Home Agent HLR Home Location Register IMSI International Mobile Station Identity IS-2000 Interim Standard -2000 IS-856 Interim Standard -856 IS-95 Interim Standard 95 ISUP ISDN User Part MAC Medium Access Control MDN Mobile Directory Number MO Mobile Originated MSC Mobile Swiching Center MSU Message Signalling Unit MT Mobile Terminated PCF Packet Control Function PCM Pulse Code Modulation PDSN Packet Data Serving Node PN Pseudo Noise PPP Point-to-Point Protocol PSK Phase-Shift Keying QAM Quadrature Amplitude Modulation RA Reverse Activity RAN Radio Access Network RLP Radio Link Protocol RPC Reverse Power Control RRI Reverse Rate Indicator RSSI Received Signal Strength Indication R-UIM Removable User Identity Module SCH Supplemental Channel SMSC Short Message Service Center TCH Traffic CHannel TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol TDMA Time Division Multple Access TIA/EIA Electrical Industries Association/Telecommunications Industry Association TLDN Temporary Locator Directory Number UATI Unicast Access Termination Identifier UMTS Universal Mobile Telecommunications System VLR Visited Location Register WCDMA Wideband Code Division Multiple Access DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tốc độ tăng trưởng th bao CDMA 2000 10 Hình 1.2 Lộ trình phát triển cơng nghệ 11 Hình 1.3 Tình hình triển khai CDMA 2000 1xEV giới 12 Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát mạng 1xEVDO 14 Hình 2.2 1x EV-DO yêu cầu 01 sóng mang riêng biệt 15 Hình 2.3 Minh hoạ thích ứng tốc độ 1xEV-DO 18 Hình 2.4 Thơng lượng hệ thống sử dụng phân cực đa người dùng 21 Hình 2.5 So sánh khả cung cấp dịch vụ công nghệ 25 Hình 2.6 Tối đa thơng lượng nhờ sử dụng hiệu công suất phát BTS 26 Hình 2.7 Chu kỳ kênh điều khiển đường xuống 27 Hình 2.8 Cấu trúc khe thời gian đường xuống 1xEVDO 27 Hình 2.9 Cấu trúc kênh đường xuống 1xEV-DO 28 Hình 2.10 RPC DRCLock ghép kênh theo thời gian 29 Hình 2.11 Các cấu trúc tốc độ đường xuống 1xEVDO 30 Hình 2.12 Cấu trúc gói tin lớp vật lý kênh lưu lượng đường xuống 31 Hình 2.13 Kênh điều khiển ghép kênh theo thời gian 32 Hình 2.14 AT lựa chọn sector có tốc độ cao để gửi yêu cầu phục vụ 34 Hình 2.15 Cấu trúc khe thời gian đường lên 1xEVDO 35 Hình 2.16 Cấu trúc kênh đường lên 1xEV-DO 35 Hình 2.17 Các cấu trúc tốc độ đường lên 1xEVDO 37 Hình 2.18 Điều khiển cơng suất vịng kín 38 Hình 2.19 Thêm pilot vào active set 45 Hình 2.20 Chuyển giao soft handoff ảo 47 Hình 2.21 Chuyển đổi trạng thái AT trạng thái trống 52 Hình 2.22 Chuyển đổi trạng thái AT trạng thái kết nối 53 Hình 2.23 Thủ tục khởi tạo 54 Hình 2.24 Thủ tục đăng ký 54 Hình 2.25 Thủ tục xếp phiên 55 Hình 2.26 Thủ tục yêu cầu kết nối 56 Hình 2.27 Thủ tục xếp kết nối 56 Hình 2.28 Thiết lập phiên PPP 57 Hình 2.29 Thủ tục chuyển giao soft/softer 58 Hình 2.30 Chu trình xử lý gọi liệu gói 59 Hình 2.31 AT khởi tạo kết nối từ trạng thái chờ 59 Hình 2.32 AT kết thúc kết nối chuyển trạng thái chờ 60 Hình 2.33 AN kết thúc kết nối chuyển trạng thái chờ 61 Hình 2.34 AT tái khởi tạo kết nối từ trạng thái chờ 61 Hình 2.35 AN tái khởi tạo kết nối từ trạng thái chờ 62 Hình 2.36 Khởi tạo gọi AT 62 Hình 2.37 Tái kích hoạt kết nối AN 63 Hình 2.38 Tái kích hoạt kết nối AT 63 Hình 2.39 Giải phóng kết nối AT 64 Hình 2.40 Giải phóng phiên AT 64 Hình 4.1 Mơ hình kết nối roaming hai mạng 80 Hình 4.2 Quá trình xử lý roaming cho gọi thoại 81 Hình 4.3 Quá trình xử lý roaming cho nhắn tin 82 Hình 4.4 Quá trình nhận thực cho gọi liệu gói roaming 83 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 So sánh dung lượng thoại công nghệ Bảng 1.2 So sánh tốc độ liệu công nghệ Bảng 2.1 So sánh thông lượng công nghệ 17 Bảng 2.2 So sánh tốc độ download công nghệ 24 Bảng 2.3 So sánh công nghệ CDMA 2000 1x 1xEV-DO 25 Bảng 4.1 Thông số giả thiết cho thoại 1x 68 Bảng 4.2 Thơng số giả thiết cho liệu gói 1x 69 Bảng 4.3 Thông số giả thiết cho liệu kênh 1x 69 Bảng 4.4 Thông số giả thiết cho liệu 1xEV-DO 70 Bảng 4.5 Bán kính phủ sóng đường xuống 1x EV-DO 76 Bảng 4.6 Xác suất phủ sóng đường lên 1x EV-DO 76 Bảng 4.7 Kết tính tốn cho đường lên (Reverse Link) 77 Bảng 4.8 Kết tính tốn cho đường xuống (Forward Link) 78 ... thoại công nghệ Bảng 1.2 So sánh tốc độ liệu công nghệ Bảng 2.1 So sánh thông lượng công nghệ 17 Bảng 2.2 So sánh tốc độ download công nghệ 24 Bảng 2.3 So sánh công nghệ CDMA... PHẦN I: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN LÊN 3G CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ CDMA 2000 VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN I.1 Giới thiệu chung I.2 Ưu điểm công nghệ CDMA ... 65 III.3 Phương hướng giải chung 66 CHƯƠNG IV: MỘT SỐ GIẢI PHÁP CỤ THỂ 67 IV.1 Thiết kế mạng CDMA 2000 1x EV-DO 67 IV.1.1 Giả thiết thông số đầu vào 67 IV.1.2 Tính