Nhóm 15

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG MÔN HỌC: CÁC HÊ THỐNG TRUYỀN THÔNG CHỦ ĐỀ: TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG Giáo viên hướng dẫn: ThS Trương Tấn Quang Họ tên Phạm Văn Trường Giang Trần Văn Hải Trần Ngọc Hồng Hạnh Bùi Văn Hậu Nguyễn Thị Hậu Nguyễn Phùng Hiếu MSSV 18200090 18200091 18200093 18200097 18200099 18200103 TP HCM, Ngày 25 tháng 11 năm 2020 LỜI MỞ ĐẦU I TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG .4 Truyền thơng di động Cách vận hành truyền thông di động .5 Phổ tần viễn thông .10 II MỘT SỐ THẾ HỆ TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG 11 Thế hệ thứ – First Generation (1G) 11 Thế hệ thứ hai – Second Generation (2G, 2.5G) 11 Thế hệ thứ - Third Generation (3G) 12 Thế hệ thứ tư - Fourth Generation (4G) .12 Thế hệ thứ năm - Fifth Generation (5G) 13 Thế hệ thứ sáu – Sixth Generation (6G) 15 III Tài liệu tham khảo 16 LỜI CẢM ƠN 17 LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam nước phát triển theo hướng cơng nghiệp hóa, đại hóa, đường phát triển hòa nhập vào phát triển “WTO” tạo thay đổi mặt kinh tế xã hội nước ta, tạo hội cho học sinh – sinh viên chúng em tiếp cận nắm bắt nhiều thành tựu vĩ giới, đặc biệt lĩnh vực khoa học kỹ thuật nói chung ngành Điện Tử - Viễn Thơng nói riêng Thế hệ trẻ khơng tự phấn đấu học hỏi sớm lạc hậu nhanh chóng bị đẩy lùi Nhìn thấy điều trường ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN sớm chủ trương hình thức đào tạo sâu rộng, từ thấp đến cao Để cho sinh viên nhà trường nói chung sinh viên khoa Điện tử Viễn Thơng nói riêng tổ chức giảng dạy mơn học Các hệ thống truyền thơng sinh viên hiểu cách thực đồ án thực tế Chính chúng em chọn đề tài: Truyền thông di động 4 I TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN THƠNG DI ĐỘNG Truyền thơng di động Khái niệm: Truyền thơng di động (Thơng tin di động) thuật ngữ chung cho viễn thông hai thiết bị đầu cuối di chuyển ( không kết nối với đường truyền trạm không dây cố định) Hình 1.1 Truyền thơng di động Mạng thiết bị di động hay mạng di động, mạng mobile mạng vô tuyến bao gồm số lượng tế bào vô tuyến (radio cell), phục vụ máy phát (transmitter) cố định, gọi trạm gốc (cell site base station) Hình 1.2 Tế bào mạng tế bào Các tế bào dùng để phủ vùng khác với mục đích cung cấp vùng phủ sóng diện rộng gấp nhiều lần so với tế bào Mạng tế bào không đối xứng với tập hợp trạm thu phát vơ tuyến cố định, trạm phục vụ tế bào tập trạm thu phát phân tán (thường di động lúc vậy) cung cấp dịch vụ cho người sử dụng.  Đối với hầu hết người, điện thoại di động phần sống họ Hơm nay, tìm hiểu làm mà điện thoại thực gọi, khác biệt hệ công nghệ truyền thông di động  Trước hết nên biết truyền thông di động dùng tín hiệu kỹ thuật (digital signal) Vậy khơng dùng tín hiệu tương tự (analog signal)? Ba yếu tố minh chứng cho tối ưu âm kỹ thuật số:  Thứ nhất là việc lưu trữ đơn giản Thay ghi âm ghi hình phức tạp nhiều mức băng từ tính băng video, băng cassette… người chỉ cần ghi cách đục lỗ để tượng trưng cho luận lý Đĩa CD, VCD DVD theo nguyên tắc Người ta đục lỗ cho tia laser chiếu qua để đọc lại liệu  Thứ hai là giao tiếp từ xa Thay phát truyền hình phải xử lý tín hiệu nhiều mức, gây méo mó, nghẹt tiếng, sai màu… cịn truyền hai mức dễ truyền, hình ảnh âm giữ nguyên gốc  Thứ ba là biến hóa Các chuỗi luận lý dễ dàng nhà tốn học xử lý biến hóa vô Các mạch lọc số cho âm vòm (surround) đủ kiểu nghe hấp dẫn hoành tráng Các phương thức xử lý ảnh số cho ảnh ghép, kỹ xảo truyền hình mà tín hiệu tương tự khơng thể làm Hình 1.3 Digital analog Cách vận hành truyền thông di động Khi bạn nói chuyện điện thoại, việc micro điện thoại thu lại giọng nói bạn, tiếp micro chuyển giọng nói bạn thành liệu số trợ giúp MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) Hình 1.4 Cảm biến MEMS điện thoại anten bên điện thoại nhận số số truyền chúng dạng sóng điện từ Sóng điện từ truyền số số cách thay đổi đặc tính sóng điện từ điều chế tần số, điều chế biên độ, kết hợp cách Ví dụ, liệu số không phát với tần số thấp Còn liệu số phát với tần số cao Vì vậy, biết cách truyền sóng điện từ đến điện thoại bạn bè, thực gọi Tuy nhiên, sóng điện từ khơng có khả di chuyển qng đường dài lý sau:  Tín hiệu sóng điện từ bị yếu trình di chuyển cản trở vật thể, thiết bị điện yếu tố môi trường  Do cấu trúc bề mặt cong trái đất 7 Để khắc phục vấn đề này, tháp viễn thông đưa vào sử dụng Trong công nghệ di động, khu vực địa lý chia thành hình lục giác Mỗi ô lục giác có tháp viễn thông tần số riêng Hình 1.5 Tháp viễn thơng Các tháp viễn thông kết nối với dây cáp, cụ thể cáp quang học (Fiber).Các sợi cáp quang đặt mặt đất đại dương, nhằm cung cấp kết nối nội quốc gia kết nối với giới Hình 1.6 Cáp quang (fiber) Sóng điện từ phát từ điện thoại bạn thu tháp viễn thông gần với bạn Tháp viễn thơng chuyển đổi tín hiệu sóng điện từ thành xung ánh sáng tần số cao Các xung ánh sáng đưa tới hộp thu phát, đặt chân tháp để xử lý tín hiệu Hình 1.7 Tháp viễn thơng nhận sóng điện từ Sau xử lý, tín hiệu giọng nói bạn truyền tới tháp viễn thông khác gần với người mà bạn muốn gọi Sau nhận tín hiệu này, tháp viễn thơng bên người nhận phát tín hiệu sóng điện từ tới điện thoại người bạn muốn gọi Và điện thoại người nhận tín hiệu, q trình xử lý tín hiệu ngược lại chuyển đổi từ sóng điện từ thành tín hiệu kỹ thuật số, từ tín hiệu kỹ thuật số chuyển đổi thành giọng nói bạn Hình 1.8 Q trình làm việc tháp viễn thơng Đó cách mà truyền thông di động thực Tuy nhiên, có thách thức lớn mà chúng tơi chưa đề cập tới Đó gọi bạn thành công tháp viễn thông khu vựccủa bạn gửi tín hiệu tới tháp viễn thơng khu vực người bạn muốn gọi Nhưng biết người bạn muốn gọi khu vực để truyền tín hiệu tới tháp viễn thơng đó? Để thực nhiệm vụ này, tháp viễn thông hỗ trợ trung tâm chuyển mạch di động, gọi tắt MSC (Mobile switching center) Hình 1.9 Hệ thống chuyển mạch MSC Trung tâm chuyển mạch di động điểm trung tâm nhóm tháp viễn thơng Trước sâu hơn, tìm hiểu chút trung tâm chuyển mạch di động Khi bạn mua thẻ SIM, thông tin bạn đăng ký thuộc trung tâm chuyển mạch di động cụ thể đó, gọi trung tâm chuyển mạch giữ thông tin 10 bạn trung tâm chuyển mạch chủ bạn Trung tâm chuyển mạch chủ lưu trữ thông tin bạn như: gói dịch vụ di động, vị trí bạn trạng thái hoạt động liên quan tới điện thoại bạn Hình 1.10 Nếu bạn di chuyển khỏi phạm vi quản lý trung tâm chuyển mạch chủ này, trung tâm chuyển mạch vào để tiếp tục quản lý bạn, gọi trung tâm chuyển mạch trung tâm chuyển mạch khách Nghĩa có trung tâm chuyển mạch chủ Và tuỳ thuộc vào vị trí bạn, có nhiều trung tâm chuyển mạch khách Có cách để MSC chủ bạn biết vị trí bạn:  Hệ thống tự động cập nhật thông tin theo thời gian định  Chỉ định số tháp viễn thơng tự động cập nhật vị trí th bao di động trọng phạm vi xung quang  Hệ thống tự cập nhật thông tin thuê bao di động thuê bao mở lên Phổ tần viễn thông Phổ tần số vô tuyến cho hệ thống thông tin di động tế bào sử dụng công nghệ GSM CDMA dải tần từ 821MHz – 960MHz Phổ tần số vô tuyến cho hệ thống thông tin di động tế bào Việt Nam dải tần từ 821MHz – 960MHz 1710MHz – 2200MHz 11 Mỗi thuê bao đăng kí phân bổ phổ tần định nhiên phổ tần có sẵn cho thơng tin di động hạn chế có tới hàng tỷ thuê bao khắp giới, để giải vấn đề có hai cơng nghệ:  Frequency slot distribution: Phân bố vùng tần số  Multiple access technique: Kỹ thuật đa truy cập II MỘT SỐ THẾ HỆ TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG Thế hệ thứ – First Generation (1G)   Mạng di động thương mại (thế hệ 1G) triển khai Nhật Trong vòng năm, mạng lưới NTT mở rộng để đáp ứng nhu cầu toàn dân số Nhật Bản trở thành mạng lưới 1G toàn quốc  Năm 1981, hệ thống NMT đồng thời triển khai Đan Mạch, Phần Lan, Na Uy Thụy Điển NMT mạng điện thoại di động có tính chuyển vùng  Năm 1983, mạng 1G mắt Mỹ sử Hình 2.1 Motorola DynaTAC dụng điện thoại di động Motorola DynaTAC Đặc điểm - Hệ thống thông tin di động sử dụng phương thức đa truy thập phân chia theo tần số FDMA điều chế tần số FM - Tốc độ truyền 24 Kbps - Dịch vụ đơn thoại - Vì 1G truyền thơng tin định dạng tương tự nên dễ bị nhiễu => chất lượng thấp bảo mật Thế hệ thứ hai – Second Generation (2G, 2.5G) Thế hệ thứ hai (2G) xuất vào năm 91 với mạng di động Phần Lan, xứ xở hãng Nokia, sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) Thế hệ 2G đời cải tiến so với 1G:  Gọi thoại với tín hiệu mã hóa dạng tín hiệu kĩ thuật số (digital encrypted)  Sử dụng hiệu phổ tần số vô tuyến cho phép nhiều người dùng dải tần  Cung cấp dịch vụ liệu cho di động, bắt đầu với tin nhắn văn bản SMS Hình 2.2 Điện thoại Nokia 12 Và sau thời giạn có thêm nâng cấp, bổ sung 2G gọi 2.5G (GPRS (General Packet Radio Service) Được chuẩn hóa phần GSM đời thứ hai (2G) Thơng tin tải dạng gói tin Những gói tin tự tìm đường ngắn đến địa cần đến Trên lý thuyết, tốc độ truyền tin dùng GPRS lên tới 115Kbit/s Hỗ trợ tốc độ bit cao GPRS GSM (384 kbps) Các cải tiến:  Tốc độ bit data cao hơn.   Hỗ trợ kết nối Internet (Đánh dấu cách mạng di động)  Chuyển mạch gói - Packet Switching   Nâng cấp từ mạng GSM nhằm hỗ trợ chuyển mạch gói (172 kbps).  Thế hệ thứ - Third Generation (3G) Nước đưa 3G vào khai thác thương mại cách rộng rãi Nhật Bản Năm 2005, khoảng 40% thuê bao Nhật Bản thuê bao 3G, mạng 2G dần biến Nhật Bản Người ta cho rằng, vào năm 2006, việc chuyển đổi từ 2G sang 3G hoàn tất Nhật Bản Cải thiện tốc độ truyền liệu sử dụng hệ thống đa truy cấp W-CDMA, tăng băng thông mức truyền liệu đạt đến 2Mbps Hai hướng tiêu chuẩn cho mạng 3G:   W-CDMA: UTMS (Phát triển từ hệ thống Hình 2.3 Thiết bị 3G GSM, GPRS)  CDMA 2000 1xEVDO (Phát triển từ hệ thống CDMA IS-95) Đặc điểm      Hỗ trợ dịch vụ số liệu gói tốc độ cao  Di chuyển phương tiện (Vehicles) Đi bộ, di chuyển chậm (Pedestrians) Văn phòng (Indoor, stationary users) Video Streaming, video conference, web browsing, email, navigational maps Thế hệ thứ tư - Fourth Generation (4G) 13 4G hay 4-G, viết tắt của Fourth Generation, là công nghệ truyền thông không dây thứ tư, cho phép truyền tải liệu với tốc độ tối đa điều kiện lý tưởng lên tới 1.5 Gb/giây Tên gọi 4G IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đặt để diễn đạt ý nghĩa "3G nữa"  Cải tiến dịch vụ liệu  Tốc độ bit: 20 – 100 Mb/s  Phương thức điều chế: OFDM, MCCDMA   Xu hướng kết hợp: mạng lõi IP + Hình 2.4 Mạng 4G mạng truy nhập di động (3G) truy nhập vô tuyến Wimax & Wi-Fi Với ứng dụng đa dạng duyệt web tốc độ cao, điện thoại IP (VoIP), game, truyền hình độ nét cao, hội thảo video 4G công nghệ hứa hẹn tạo bước đột phá dịch vụ viễn thông  Thế hệ thứ năm - Fifth Generation (5G) 5G (Thế hệ mạng di động thứ hệ thống không dây thứ 5) hệ công nghệ truyền thông di động sau hệ 4G Theo nhà phát minh, mạng 5G có tốc độ nhanh khoảng 100 lần so với mạng 4G ƯU ĐIỂM VƯỢT TRỘI: Hình 2.5 Cơng nghệ 5G 14      Giúp mở nhiều khả hấp dẫn Xe tự lái đưa định quan trọng tùy theo thời gian hoàn cảnh Tính chat video có hình ảnh mượt mà trôi chảy hơn, làm cho cảm thấy mạng nội Các quan chức thành phố theo dõi tình trạng tắc nghẽn giao thơng, mức độ ô nhiễm nhu cầu bãi đậu xe … Mạng 5G xem chìa khóa để vào giới Mạng lưới vạn vật kết nối Internet (IoT), cảm biến yếu tố quan trọng để trích xuất liệu từ đối tượng từ môi trường Hàng tỷ cảm biến tích hợp vào thiết bị gia dụng, hệ thống an ninh, thiết bị theo dõi sức khỏe, khóa cửa, xe thiết bị đeo Tuy nhiên, để cung cấp 5G, nhà mạng cần phải tăng cường hạ tầng sở mạng lưới (gọi trạm gốc) Họ bắt đầu cách khai thác dải phổ cịn trống Sóng tín hiệu với tần số đo MHz nâng cao lên thành GHz hay chí nhanh Tần số giao tiếp điện thoại mức GHz mạng 5G yêu cầu băng tần cao Các nhà mạng lớn đặt mục tiêu mạng 5G bắt đầu phủ sóng vào năm 2020 Xu hướng phát triển mạng 5G Việt Nam Các nhà mạng lớn Việt Nam cho hay: thành công việc thử nghiệm mạng 5G vào năm 2019 phụ thuộc nhiều vào việc Bộ TT-TT đưa quy hoạch tần số sớm năm tới Thế hệ thứ sáu – Sixth Generation (6G) 6G (Thế hệ mạng di động thứ hệ thống không dây thứ 6) hệ công nghệ truyền thông di động sau hệ 5G Công nghệ mạng 6G chưa có khái niệm định nghĩa đưa vào hoạt động vào khoảng năm 2030 Hình 2.6 Cơng nghệ 6G 15 nhằm thỏa mãn kỳ vọng mà 5G chưa đáp ứng Tầm nhìn năm 2030 xã hội lèo lái liệu, thực hóa kết nối khơng dây không giới hạn gắn kết với Mạng lưới vạn vật kết nối Internet, cơng nghệ trí tuệ nhân tạo gần tức thời Dự án 6Genesis Ngày 20 tháng năm 2018, Viện Hàn lâm Phần Lan cơng bố quỹ dự án "6Genesis", chương trình nghiên cứu kéo dài năm để khái niệm hóa mạng 6G giám sát Trung tâm Truyền thông Không dây Đại học Oulu 16 III Tài liệu tham khảo  https://vi.wikipedia.org/wiki/  https://vnexpress.net/  https://www.youtube.com/watch?v=zgjwblJw4_I&ab_channel= %E2%80%94VI%E1%BB%84NTH%C3%94NGXANH%E2%80%94 17 LỜI CẢM ƠN Trước tiên nhóm chúng em muốn gửi tình cảm chân thành nhóm đến thầy giáo khoa Điện tử - Viễn thông thầy Trương Tấn Quang dạy chúng em, tận tình hướng dẫn giúp đỡ cho chúng em để chúng em có kiến thức việc xây dựng bước làm đồ án Do kiến thức hạn hẹp nên q trình thực đồ án chúng em khơng thể tránh khỏi sai sót, kính mong q thầy bỏ qua giúp đỡ Chúng em xin chân thành cảm ơn TP.HCM, Ngày 25 Tháng 11 Năm 2020 ... https://www.youtube.com/watch?v=zgjwblJw4_I&ab_channel= %E2%80%94VI%E1%BB%84NTH%C3%94NGXANH%E2%80%94 17 LỜI CẢM ƠN Trước tiên nhóm chúng em muốn gửi tình cảm chân thành nhóm đến thầy giáo khoa Điện tử - Viễn thông thầy Trương Tấn Quang dạy chúng... switching center) Hình 1.9 Hệ thống chuyển mạch MSC Trung tâm chuyển mạch di động điểm trung tâm nhóm tháp viễn thơng Trước sâu hơn, tìm hiểu chút trung tâm chuyển mạch di động Khi bạn mua thẻ... gói tin tự tìm đường ngắn đến địa cần đến Trên lý thuyết, tốc độ truyền tin dùng GPRS lên tới 115Kbit/s Hỗ trợ tốc độ bit cao GPRS GSM (384 kbps) Các cải tiến:  Tốc độ bit data cao hơn.   Hỗ