Cac dich vu trong he thong thong tin di dong cdma 167781

Đề tài : Nghiên cứu mạng di động theo tiêu chuẩn CDMA - 2000 lời mở đầu Sự phát triển vợt bậc công nghệ bán dẫn tin học vài thập kỷ gần đà đem lại cho loài ngời lợi ích mong đợi Từ phát triển thị trờng thông tin di động bùng nổ Sự cạnh tranh lành mạnh nhà sản suất đà đem lại cho ngời dùng chất lợng dịch vụ ngày cao phien công nghệ đổi Đa truy nhập phân chia theo mà CDMA (Code Division Multiple Access) công nghệ không dây số phát triển nhanh với u việt nh tốc độ liệu cao, hỗ trợ mạnh ứng dụng Việt Nam hiên khai thác hai mạng thông tin di Việt Nam hiên khai thác hai mạng thông tin di ®éng sư dơng kü tht ®a truy nhËp TDMA theo tiêu chuẩn GSM Và chođến mạng thông tin di động CDMA đợc khảo sát, thiết kế đà đa vào kinh doanh (S- Fone, VP-Telecom) Trong thực tế để triển khai đợc phải đòi hỏi trình khảo sát, thiết kế tuân theo nhũng quy tắc chặt chẽ Để hiểu rõ phần công nghệ CDMA cụ thể CDMA 2000 đồ án đợc chia làm ba chơng Chơng 1: Tổng quan mạng di động Chơng 2: Kỹ thuật trải phổ Chơng 3: dịch vụ hệ thống thông tin di động CDMA 2000 Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn ThS: Nguyễn Khắc Hng, đà tận tình bảo giúp đỡ em để em hoàn thành tốt đồ án Hải Phòng, ngày tháng năm 2005 tháng năm 2005 Chơng Tổng quan mạng di động I Lịch sử phát triển mạng di động Để đáp ứng đợc nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông ngày gia tăng khách hàng phải cung cấp mạng thông tin đại thoả mÃn nhu cầu Chính mà kỹ thuật thông tin di động đời SV: Trần Thị Hà Lớp: ĐT501 Đề tài : Nghiên cứu mạng di động theo tiêu chuẩn CDMA - 2000 Sự thực cho việc thông tin sóng vô tuyến cuối kỷ 19 Tuy nhiên việc đa thông tin di động vào phục vụ công cộng lại đợc tiến hành sau chiến tranh giới thứ hai, mà công nghệ điện tử cho phép, mạng hoạt động nối gọi mà không dùng dây dẫn Năm 1946 Saint Louis-Mỹ hệ thống điện thoại di động thơng mại đợc đa vào áp dụng, hệ thống sử dụng băng tần 150Mhz với khoảng cách kênh 60khz số lợng kênh bị hạn chế đến ba Đây hệ thống bán song công mà ngời đàm thoại nói ngời đàm thoại bên nói việc kết nối nhân công nhờ điện thoại viên Các hệ thống điện thoại di động tiện lợi, dung lợng thấp gây nên nhiều khó khăn cho ngời sử dụng Vì vào năm 1980 hệ thống điện thoại tổ ong điều tần song công sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) đà xuất kịp thời giải khó khăn ban đầu Tuy nhiên đến cuối năm 1980 ngời ta bắt đầu nhận thấy rằngcác hệ thống tổ ong tơng tự đáp ứng đợc nhu cầu ngày tăng vào kỷ sau nh không loại bỏ đợc hạn chế cố hữu hệ thống nh: phân bố tần số hạn chế, dung lợng thấp, ồn nhiễu không đợc khử bỏ máy di dộng dịch chuyển môi trờng pha dinh nhiều tia Mặt khác giá thành thiết bị di động cao, dịch vụ lại không đợc đáp ứng Hơn tính bảo mật gọi thấp Và cuối không tơng thích hệ thống với nhau, đặc biệt Châu Âu, làm cho thuê bao sử dụng đợc máy di động nớc khác Nh để loại bỏ nhợc điểm trên, nhà nghiên cứu đà thay hệ thống di động tơng tự kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động với kỹ thuật đa truy nhập Đây giải pháp mang lại nhiều u điểm cho mạng di động giải kịp thời nhợc điểm hệ thống cũ Hệ thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) giới đợc đời Châu Âu có tên gọi GSM (thông tin di động toàn cầu) Tháng 12-1982 GSM đợc CEPT(hội nghị bu viễn thông Châu Âu) tổ chức đồng hệ thống thông tin di động cho Châu Âu lấy giải tần số 900Mhz Ban đầu ngời ta bàn luận nên xây dựng hệ thống số hay tơng tự sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian băng rộng hay băng hẹp Cuối năm 1985 hệ thống số đợc định đến tháng năm 1986 giải pháp băng hẹp đà đợc lựa chọn Đồng thời 13 nớc ký vào biên ghi nhớ thực quy định nh đà mở thị trờng di động số có tiềm lớn Việt Nam, hệ thống thông tin di động số GSM đợc đa vào từ năm 1993 Hiện đợc hai công ty VMS GPC khai thác hiệu SV: Trần Thị Hà Lớp: ĐT501 Đề tài : Nghiên cứu mạng di động theo tiêu chuẩn CDMA - 2000 Tại Mỹ vào năm 1980 hệ thống AMPS (dịch vụ di động cải tiến) tơng tự sử dụng phơng thức đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) đợc đa vào sử dụng vấn đề dung lợng đà gây nhiều khó khăn cho hệ thống hệ thống đợc nâng cấp thành hệ thống sử dụng TDMA đợc TIA (liên hiệp công nghiệp viễn thông) ký hiệu IS-54 Dù chất lợng không tốt Sau hÃng AT&T đà phát triển phiên IS-136 gọi AMPS số hệ thống đà gặt hái đợc nhiều thành công Tuy nhiên, trớc đòi hỏi ngày cao dung lợng chất lợng đà buộc nhà nghiên cứu phải tìm phơng thức thông tin di động Để tìm kiếm hệ thống thông tin di động số mới, ngời ta nghiên cứu công nghệ đa truy nhập phân chia theo mà CDMA Công nghệ sử dụng kỹ thuật trải phổ, trớc có tác dụng chủ yếu quân Phiên CDMA đợc gọi IS-95 CDMA đà đợc thơng mại hoá từ phơng pháp thu GPS Ommi-Tracs Phơng pháp đợc đề xuất hệ thống mạng tế bào Qualcomm vào năm 1990 Hiện mạng CDMA dùng hai băng tần 800Mhz 1.9Ghz Một số nớc Hàn Quốc, Hồng Kông đà đa CDMA vào khai thác sử dụng CDMA đà đợc mua đa vào thử nghiệm Achentina, Braxin Nhật Bản Nh vậy, để phục vụ khách hàng ngày tốt hệ thống thông tin di động ®ang tiÕn tíi thÕ hƯ thø ba ThÕ thø nhÊt hệ thông tin di động tong tự, hệ thứ hai thông tin di động số dùng phỉ biÕn hiƯn ë thÕ hƯ thø ba nµy hệ thống thông tin di động có xu nhập thành tiêu chuẩn nhất, mục đích tạo hệ thống không ranh giới cung cấp dịch vụ nh thoại, số liệu đa phơng diện video tốc độ cao Và hai kế hoạch đề xuất đợc ban hành CDMA 2000 CDMA dải rộng II Các phơng pháp đa truy nhập Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA Trong phơng pháp đa truy nhập này, băng tần cố định đợc phân thành kênh vô tuyến khác Mỗi kênh có tần số trung tâm gọi sóng mang băng tần hữu hạn Một kênh vô tuyến nh đợc phân cho cặp đối tợng Tại thời điểm có kênh sóng mang có nhiêu cặp ®èi tỵng ®ỵc phơc vơ ®ång thêi Nh vËy, FDMA phơng thức đa truy nhập mà kênh đợc cấp phát tần số cố định Để đảm bảo thông tin song công tín hiệu thu phát máy thuê bao phải sử dụng hai tần số khác tần số nhng khoảng thời gian thu phát khác Phơng thức đa truy nhập theo tần số FDMA nhậy cảm với phân tán thời gian truyền lan, không cần đồng không xảy trễ không cần xử lý tín hiệu nhiều giảm trễ hồi âm Tuy nhiên nhợc điểm phSV: Trần Thị Hà Lớp: ĐT501 Đề tài : Nghiên cứu mạng di động theo tiêu chuẩn CDMA - 2000 ơng pháp sóng mang tần số vô tuyến truyền đợc Erlang dung lợng Vì trạm gốc cần cung cấp Erlang dung lợng có nhiêu thu phát cho trạm Ngoài phải cần kết hợp tần số vô tuyến cho kênh Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA Trong phơng thức kênh sóng mang thời gian làm việc đợc phân thành khung TDMA khung chia thành khe thời gian Mỗi khe thời gian đựơc phân cho mét thuª bao Nh vËy thêi gian mét khung TDMA đợc lần lợt chia cho thuê bao Mỗi kênh sóng mang phục vụ nhiều cặp đối tợng ®ång thêi So víi FDMA, TDMA cho phÐp tiÕt kiƯm tần số hơn, nhiên nhiều hệ thống sử dụng tần số không đủ đảm bảo dung lợng mạng Vì TDMA thờng sử dụng kết hợp FDMA cho mạng đòi hỏi dung lợng cao Nhợc điểm TDMA đòi hỏi đồng tốt thiết bị phức tạp FDMA Khi cần dung lợng cao, đòi hỏi xử lý số phức tạp nên xảy tợng hồi âm Đa truy nhập phân chia theo không gian SDMA Đa truy nhập phân chia theo không gian SDMA đợc sử dụng tất hệ thống thông tin vô tuyến tổ ong: hệ thống tơng tự hệ thống số Các hệ thống tổ ong cho phép đa truy nhập đến kênh vô tuyến chung sở ô Yếu tố hạn chế kiểu SDMA hệ số tái sử dụng tần số Tập tần số ô đợc lặp lại ô khác hệ thống đảm bảo đủ khoảng cách ô sử dụng tần số để ngăn chặn nhiễu giao thoa đồng kênh Đa truy nhập phân chia theo mà CDMA hệ thống hoạt động dựa nguyên tắc trải phổ Mỗi thuê bao sử dụng mà giả ngẫu nhiên băng tần chia nhỏ Nhiều cặp thuê bao đồng thời truy nhập băng tần việc nhận biết vào mà giả ngẫu nhiên Vì CDMA mang lại nhiều u điểm nh: Dung lợng cao, khả chống nhiễu pha đinh tốt, dễ dàng áp dụng cho hệ thống đòi hỏi cung cấp linh hoạt dung lợng kênh cho ngời sử dụng, cho phép chuyển giao lu lợng mềm vùng phủ sóng nhờ không xảy thông tin thực chuyển giao đặc biệt hệ thống CDMA có tính bảo mật cao Bên cạnh CDMA có nhợc điểm sau: Đồng phức tạp, cần nhiều mạch điện xử lý số, mạng cho hiƯu st sư dơng cao nhiỊu ngêi cïng sư dụng chung tần số SV: Trần Thị Hà Lớp: ĐT501 Đề tài : Nghiên cứu mạng di động theo tiêu chuẩn CDMA - 2000 II Mạng GSM-900 Đặc điểm dịch vụ 1.1Đặc điểm Mạng GSM có nhiều loại hình dịch vụ chất lợng cao tiện ích truyền thoại truyền số liệu Mạng GSM có tơng thích dịch vụ với dịch vụ mạng số liệu có sẵn nh mạng điện thoại công cộng, mạng truyền số liệu X25, mạng số đa dịch vụ ISDN Mạng GSM tự động định vị cập nhật vị trí cho thuê bao di động nằm vùng mạng Mạng GSM có độ linh hoạt cao sử dụng đợc nhiều chủng loại thuê bao Mạng GSM nhận thực thuê bao bảo mật số liệu ngời sử dụng Mặt khác sử dụng băng tần 900Mhz với hiệu cao 1.2 Các dịch vụ GSM Trong mạng GSM có hai loại hình dịch vụ dịch vụ truyền thoại dịch vụ truyền số liệu Các dịch vụ truyền thoại bình thờng đợc thực với khả phát hay thu gọi đến thuê bao cố định thuê bao di động Ngoài có dịch vụ nhận dạng số gọi, chuyển gọi, giữ gọi, điện thoại hội nghị, nhóm ngời sư dơng khÐp kÝn, nhËn d¹ng cc gäi víi mơc đích xấu Các dịch vụ truyền số liệu bao gồm dịch vụ thông báo tin ngắn, truyền dẫn số liệu, chuyển mạch gói, phát số liệu quảng bá SV: Trần Thị Hà Lớp: ĐT501 Đề tài : Nghiên cứu mạng di động theo tiêu chuẩn CDMA - 2000 Cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM SS ISDN AUC PSPDN VLR CSPDN HLR EIR OSS PSTN MSC PNML BSS BSC BTS Hình 1.1 Mô hình hệ thống thông tin di động GSM Truyền dẫn tin tức MS KÕt nèi cc gäi vµ trun dÉn tin tøc MSC: Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động BSC: Bộ điều khiển trạm gốc BTS: Trạm thu phát gốc OSS: Hệ thống khai thác bảo dỡng BSS: Phân hệ trạm gốc ISDN: Mạng số liên kết đa dịch vụ PSPDN: Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói PLMN: Mạng di động mặt đất công cộng CSPDN: Mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh PSTN: Mạng điện thoại công cộng 2.1 Hệ thống trạm gốc (BSS) Trong BSS có điều khiển trạm gốc BSC điều khiển nhóm trạm thu phát gốc BTS chức nh chuyển giao điều khiển công suất SV: Trần Thị Hà Lớp: ĐT501 Đề tài : Nghiên cứu mạng di động theo tiêu chuẩn CDMA - 2000 BSS thực việc giám sát đờng ghép nối vô tuyến, kênh vô tuyến với máy phát, máy thu quản lý cấu hình vô tuyến Cụ thể : Điều khiển việc thay đổi tần số vô tuyến thay đổi công suất máy phát vô tuyến Mà hoá kênh phối hợp tốc độ truyền tin Quản lý trình chuyển ô Thực bảo mật kênh vô tuyến 2.1.1 Trạm thu phát gốc BTS BTS thiết bị trung gian mạng GSM thiết bị thuê bao MS trao đổi thông tin với MS qua giao diện vô tuyến BTS bao gồm thiết bị thu, phát, anten khối xử lý tín hiệu cho giao diện vô tuyến 2.1.2 Bộ điều khiển trạm gốc (BSC) BSC làm việc nh thiết bị chuyển mạch hệ thống BSS gồm khối trun dÉn ®Ĩ ghÐp tÝn hiƯu víi MSC qua giao diện A 2.2 Máy thuê bao di động (MS) Đây máy đầu cuối di động hình thức máy có nhiều dạng khác nh máy cầm tay, máy xách tay hay máy đặt ô tô Trạm di động MS không hoàn toàn lệ thuộc vµo mét ngêi sư dơng mµ sù lƯ thc nµy thông qua thẻ nhận dạng thuê bao SIM 2.3 Hệ thèng chun m¹ch SS HƯ thèng chun m¹ch SS bao gồm khối chức sau 2.3.1 Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động MSC Đây hạt nhân mạng di động, làm nhiệm vụ định tuyến kết nối phần tử mạng, kết nối thuê bao di động với nhau, kết nối thuê bao di động với thuê bao mạng khác qua cửa cổng Các liệu liên quan đến thuê bao di động đợc cung cấp từ HLR, VLR, EIR, AUC từ khối báo hiệu cần thiết đợc phát giao diƯn ngo¹i vi cđa m¹ng chun m¹ch, MSC cã giao diện với tất phần tử mạng 2.3.2 Bộ ghi định vị thờng trú HLR Đây sở liệu trung tâm quan trọng mạng GSM nơi lu giữ số liệu đăng ký thuê bao thực số chức riêng mạng di động cụ thể số liệu trạng thái thuê bao quyền thâm nhập thuê bao dịch vụ mà thuê bao băng ký, số liệu vùng mà chứa thuê bao, HLR dùng báo hiệu số giao diện với MSC 2.3.3 Bộ ghi định vị tạm trú VLR SV: Trần Thị Hà Lớp: ĐT501 Đề tài : Nghiên cứu mạng di động theo tiêu chuẩn CDMA - 2000 Bộ ghi định vị tạm trú VLR đợc kết hợp phần cứng MSC Trong VLR có chứa thông tin tất thuê bao di động nằm vùng phủ sóng MSC Gán cho thuê bao vùng MSC đến vùng MSC khác số thuê bao tạm thời VLR thực trao đổi thông tin việc định vị thuê bao với HLR quản lý thuê bao Các chức VLR thờng đợc liên kết với chức MSC 2.3.4 Trung tâm nhận thực AUC Đây phận phần cứng HLV Trong mạng GSM có nhiều biện pháp an toàn khác đợc dùng để tránh sử dụng trái phép, tránh việc bám theo nghe trộm gọi Trên đờng truyền vô tuyến đợc cung cấp mà bảo mật Ngoài AUC ghi thông tin cần thiết thuê bao phải đợc bảo vệ để chống thâm nhập trái phép 2.3.5 Bộ ghi định dạng thiết bị EIR Nó bảo vệ mạng di động tránh đợc thâm nhập cách so sánh địa thuê bao, mật thiết lập thông tin không thuê bao không đợc truy nhập Ngoài ghi số liệu đánhgiá tham số đặc thù thuê bao SV: Trần Thị Hà Lớp: ĐT501 Đề tài : Nghiên cứu mạng di động theo tiêu chuẩn CDMA - 2000 2.4 HƯ thèng khai th¸c OSS HƯ thèng đợc nối liền tất thiết bị hệ thống OSS đợc nối đến BSC (không đợc nèi víi BTS) HƯ thèng khai th¸c thùc hiƯn ba chức sau Quản lý cấu hình mạng tổ ong Quản lý việc đăng ký thuê bao Quản lý chất lợng thông tin Cấu hình địa lý mạng GSM- 900 Tất mạng viễn thông có cấu trúc định để định tuyến gọi vào đến tổng đài cần thiết cuối đến thuê bao bị gọi Đối với mạng di động, cấu trúc quan trọng tính chất thuê bao mạng Vùng mạng tiêu chuẩn GSM-900 Vùng mạng GSM LAI Vùng phục vụ MSC/VLR Vùng định vị ô(tế bào) Hình 1.2 phân cấp cấu trúc địa lý mạng GSM 3.1 Vùng mạng GSM LAI Tất điện thoại di động theo tiêu chuẩn GSM đợc kết hợp với Vùng mạng vùng phục vụ hệ thống thông tin di động, đợc chia làm nhiều vùng Từ vùng mạng liên kết kênh thông tin, liên kết với hệ thông tin khác qua cửa cổng Đây nơi thực chức hỏi định tuyến gọi cho kết cuối di động cho phép định tuyến gọi đến với gọi cuối trạm di động bị gọi SV: Trần Thị Hà Lớp: ĐT501 Đề tài : Nghiên cứu mạng di động theo tiªu chn CDMA - 2000 3.2 Vïng phơc vơ MSC/VLR Là phận mạng MSC quản lý để ®Þnh tuyÕn mét cuéc gäi ®Õn thiÕt bÞ di ®éng, đờng truyền qua mạng đợc nối đến MSC vùng phục vụ nơi có thuê bao dân Cuộc gọi đến trạm di động vùng phục vụ đợc thực nhờ thông tin trạm di động lu trữ ghi định vị tạm trú VLR vùng phục vụ 3.3 Vùng định vị LA Mỗi vùng phục vụ đợc chia thành nhiều vùng định vị Vùng định vị vùng trạm di động chuyển dịch tự mà không cần cung cấp thông tin cho tổng đài MSC/VLR điều khiển vùng định vị Vùng định vị vùng phát tín hiệu gọi cho thuê bao di động bị gọi Vùng định vị ô tô hc thc mét hay nhiỊu BSC nhng nã thc mét MSC/VLR 3.3 Ô (cell) Vùng định vị đợc chia thành số ô, ô vùng đợc bao phủ vô tuyến trạm gốc Định tuyến gọi đến thuê bao di động ô đợc thực liên lạc trực tiếp giữ BTS ô MS Mỗi ô đợc nhận dạng mà nhận dạng ô, mạng di động nhận dạng đợc ô ô lân cận cách sử dụng mà nhận dạng trạm gốc III Các đặc tính hệ thống thông tin di động Ngoài nhiệm vụ phải cung cấp dịch vụ nh mạng điện thoại cố định thông thờng, mạng di động phải cung cấp dịch vụ đặc thù cho mạng di động để đảm bảo thông tin lúc nơi Vì mạng di động phải có số đặc tính sau Sử dụng hiệu băng tần đợc cấp phát để đạt đợc dung lợng cao hạn chế dải tần vô tuyến sử dụng cho thông tin di động Đảm bảo chất lợng truyền dẫn yêu cầu Do truyền dẫn đợc thực vô tuyến môi trờng truyền dẫn hở, nên tín hiệu dễ bị ảnh hởng nhiễu pha đinh Các hệ thống di động phải có khả hạn chế tối đa ảnh hởng Ngoài để tiết kiệm băng tần mạng thông tin di động số sử dụng mà hoá giải mà tốc độ thấp Nên phải thiết kế theo công nghệ đặc biệt để đợc chất lợng cao Đảm bảo thông tin an toàn tốt Môi trờng truyền dẫn vô tuyến môi trờng dễ bị nghe trộm sử dụng trộm đờng truyền phải có biện pháp đặc biệt để đảm bảo an toàn thông tin Giảm tối thiểu với gọi thuê bao di ®éng chun tõ vïng phđ sãng nµy sang vïng phđ sóng khác Cho phép phát triển dịch vụ dịch vụ phí thoại SV: Trần Thị Hà Lớp: ĐT501