KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN LTE

Nhu cầu sử dụng hệ thống thông tin di động ngày càng gia tăng, tức là nhu cầu chiếm dụng tài nguyên vô tuyến gia tăng. Hay nói cách khác tồn tại mâu thuẫn lớn giữa nhu cầu chiếm dụng tài nguyên và tài nguyên vốn có của thông tin vô tuyến. Nội dung đề tài gồm TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA 3G VÀ LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN LÊN 4G CÁC CÔNG NGHỆ THEN CHỐT CỦA MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ SAU KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN LTE

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I Giáo viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng Sinh viên thực hiện : Hà Việt Dũng Lớp : D2004 VT1 I. TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA 3G VÀ LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN LÊN 4G II. CÁC CÔNG NGHỆ THEN CHỐT CỦA MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ SAU III. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN LTE NỘI DUNG CHÍNH Cơ sở lý luận • Nhu cầu sử dụng hệ thống thông tin di động ngày càng gia tăng, tức là nhu cầu chiếm dụng tài nguyên vô tuyến gia tăng. Hay nói cách khác tồn tại mâu thuẫn lớn giữa nhu cầu chiếm dụng tài nguyên và tài nguyên vốn có của thông tin vô tuyến. • Đặc điểm của truyền dẫn vô tuyến là tài nguyên hạn chế, chất lượng phụ thuộc nhiều vào môi trường: địa hình, thời tiết… dẫn đến làm hạn chế triển khai đáp ứng nhu cầu cho xã hội của các nhà công nghiệp và dịch vụ viễn thông. Cơ sở thực tiễn  Mạng thông tin di động từ khi ra đời đã trải qua nhiều thế hệ và mạng 3G đang được sử dụng rộng rãi hiện nay với các giải pháp kĩ thuật TDMA, FDMA, SDMA, CDMA. Song chưa thể tối ưu hóa phổ tần.  Vì lý do như vậy đồ án đã chọn nghiên cứu kiến trúc giao diện vô tuyến LTE (Mạng di động tiền 4G) sử dụng OFDM của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển có thể đáp ứng nhu cầu thực tiễn của người sử dụng trong tương lai gần. FDMA TDMA SDMA CDMA I.TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA 3G VÀ LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN LÊN 4G  Giới thiệu: 3GPP là tổ chức quốc tế chịu trách nhiệm cho việc phát triển các tiêu chuẩn được phát hành của UMTS UTRA (WCDMA và TD-SDMA). Quá trình nghiên cứu phát triển UMTS 3G và tiến dần lên 4G là đưa ra công nghệ HSPA và LTE cho phần vô tuyến và SAE cho phần mạng Nhóm điều phối đề án Các đối tác có tổ chức TSG SA TSG RAN TSG CTTSG GERAN Tổng quan về 3G  Lộ trình đưa ra các phát hành trong hoạt động tiêu chuẩn hóa cho WCDMA/HSPA 2000 2001 2002 2004 2006 Phát hành 3 (R3) 12/99 Phát hành 4 (R4) 03/01 Phát hành 5 (R5) 03/02 Phát hành 6 (R6) 12/04 Phát hành 7 (R7) 09/06 Lộ trình phát triển lên 4G  Nghiên cứu phát triển tiêu chuẩn LTE được tiến hành trong các E-UTRAN TSG  TSG RAN: Nghiên cứu tiêu chuẩn cho giao diện vô tuyến  TSG SA : Nghiên cứu kiến trúc mạng Tốc độ số liệu 100Mbps cho vùng rộng, 1Gbps cho vùng hẹp Kết nối mạng Hoàn toàn IP Thông tin Rộng khắp, di động, liên tục Trễ Thấp hơn 3G Trễ kết nối Thấp hơn 5ms Trễ truyền dẫn Thấp hơn 5ms Giá thành trên một bít 1/10-1/100 thấp hơn 3G Giá thành cơ sở hạ tầng Thấp hơn 3G (Khoảng 1/10) Lộ trình phát triển lên 4G • Quá trình phát triển các công nghệ di động 1 G 2 G 3 G 3 G + Triển khai LTE E 3 G I M T - A v d 4 G GSM Cdma One Wifi/IEEE 802.11 Wimax/IEEE 802.16e <10kbps <200kbps 300kbps-10Mbps <100Mbps 100Mbps-1Gbps LTE 1985 1995 2000 2005 2010 2015 t AMPS TACS Lộ trình phát triển lên 4G • Mô hình kết nối giữa E-UTRAN và mạng lõi eNode B BSC RNC BTS Crossconnect Crossconnect Laptop Trễ: ~ 5ms II. Các công nghệ then chốt của mạng di động thế hệ sau  Giới thiệu: OFDM là một công nghệ được sử dụng cho LTE và các công nghệ không dây băng rộng khác như Wimax và các công nghệ truyền hình quảng bá. Đây là công nghệ được phát triển nhằm có thể tối ưu hóa phổ tần.  OFDM được sử dụng cho truyền dẫn đường xuống của LTE  DFTS-OFDM một dạng cải tiến của OFDM được sử dụng cho truyền dẫn đường lên LTE [...]... các máy đầu cuối: 0 III Kiến trúc giao diện vô tuyến LTE  Mục tiêu thiết kế LTE:        Các khả năng Hiệu năng hệ thống Các khía cạnh liên quan đến triển khai Kiến trúc và phát triển Quản lý tài nguyên vô tuyến Mức độ phức tạp Các khía cạnh chung Kiến trúc giao thức LTE Người sử dụng #i Gói IP Gói IP Người sử dụng #j Các kênh mang PDCP SAE PDCP • Cấu trúc giao thức LTE tiêu đề quan đến truyền... thuật OFDM được sử dụng nhằm có thể tối ưu hóa phổ tần cho đường lên và đường xuống  Xét kiến trúc phân lớp tổng quát của giao diện vô tuyến LTE Cấu trúc cụ thể của các lớp kiến trúc này như: cấu trúc và xử lý lớp điều khiển liên kết vô tuyến (RLC), cấu trúc và xử lý lớp điều khiển truy nhập môi trường, cấu trúc và xử lý lớp vật lý ... vận hành hệ thống LTE  Kênh điều khiển tìm gọi (PCCH)  Kênh điều khiển riêng (DCCH)  Kênh điều khiển đa phương(MCCH)  Kênh lưu lượng riêng (DTCH)  Kênh lưu lượng đa phương (MTCH) Kênh truyền tải Chỉ đường xuống Đường xuống hoặc đường lên Chỉ đường xuống  Kênh truyền tải được định nghĩa bởi cách thức và các BCCH DTCH DCCH MTCH MCCH đặc PCCH mà thông tin được phát trên giao diện vô tuyến tính Các... xếp tài Sắp xếp tài nguyên và anten nguyên và anten EnodeB PHY Giải mã Giải mã Giải điều chế Giải điều chế Giải sắp xếp tài Giải sắp xếp tài nguyên và anten nguyên và anten UE Điều khiển liên kết vô tuyến RLC • LTE RLC chịu trách nhiệm phân đoạn các gói IP được nén tiêu đề để nhận được các RLC SDU sau đó được chia SDU các đơn vị SDU hơn là các RLC PDU SDU RLC thành RLC nhỏ RLC SDU RLC n n+1 n+2 n+3 Tiêu... sóng mang Một số đặc trưng quan trọng của OFDM:  Sử dụng nhiều sóng mang băng hẹp Chẳng hạn với băng thông 20Mhz OFDM có thể sử dụng vài trăm sóng mang con truyền qua cùng một kết nối vô tuyến  Các sóng mang con trực giao với nhau vì thế các sóng mang con của OFDM được đặt gần nhau hơn Sơ đồ khối phát thu của hệ thống OFDM a 00 r ar1 1 a 0 , a1 , , a N c − 1 r(t) rn x0 ˆ a0 x ˆ a11 rn S P P S 0 rn... lên (UL-SCH) PCH BCH DL-SCH UL-SCH MCH Sắp xếp các kênh logic lên các kênh truyền tải Lập biểu đường xuống và đường lên eNodeB eNodeB Bộ đệm Bộ đệm  Một trong những nguyên lí cơ bản của truy nhập vô B tuyến LTE là truyền dẫn kênh chialập biểu DL-SCH và kênh lập biểu Ghép kênh Bộ sẻ trên Chất lượng đường lên UL-SCH, Điều chế, mã hóa nghĩa là tài nguyên thời gian-tần số được chia sẻ động giữa các người... giao thức LTE tiêu đề quan đến truyền dẫn nén tiêu đề liên Giải nén tiêu đề Giải đường #i Nén tiêu đề Nén lên cũng giống như cấu trúc đường xuống mặc Giải mật mãcó dù chỉ Giải mật mã Mật mã Mật mã Các kênh mang một số khác biệt liên quan đến chọn khuôn dạng truyền RLC Vô tuyến tải và truyền dẫn RLC anten đa #i MAC Chọn tải tin Móc nối, ARQ Móc nối, ARQ Phân đoạn, ARQ Phân đoạn, ARQ Bộ lập biểu MAC... nhiều đầu cuối di động Các dịch vụ này thường được trải rộng trên vùng rộng lớn chứa nhiều ô Khi cần cung cấp cùng một thông tin cho nhiều đầu cuối di động trong cùng một ô thì sử dụng một đường truyền vô tuyến quảng bá cho toàn ô đồng thời đến tất cả các đầu cuối di động liên quan Tổng quan SC-FDMA  Mặc dù OFDM có ưu điểm lớn nhưng nhược điểm của nó là PAPRDFT DFT vì thế để khắc phục nhược điểm này... nhau để truyền đến và từ các đầu cuối khác nhau  Trong truyền dẫn đường lên, do khoảng cách từ các đầu cuối di động đến trạm gốc là khác nhau do đó phải đồng chỉnh thời gian để có thể đảm bảo tính trực giao giữa các sóng mang và hạn chế nhiễu Phát quảng bá/ đa phương trong nhiều ô và OFDM Vùng quảng vụ quảng bá/ đa phương trong hệ thống thông Các dịch bá tin di động cho phép cung cấp đồng thời thông . III. Kiến trúc giao diện vô tuyến LTE  Mục tiêu thiết kế LTE:  Các khả năng  Hiệu năng hệ thống  Các khía cạnh liên quan đến triển khai  Kiến trúc và phát triển  Quản lý tài nguyên vô tuyến  Mức. SAU III. KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN LTE NỘI DUNG CHÍNH Cơ sở lý luận • Nhu cầu sử dụng hệ thống thông tin di động ngày càng gia tăng, tức là nhu cầu chiếm dụng tài nguyên vô tuyến gia. tuyến  Mức độ phức tạp  Các khía cạnh chung Kiến trúc giao thức LTE • Cấu trúc giao thức LTE liên quan đến truyền dẫn đường lên cũng giống như cấu trúc đường xuống mặc dù chỉ có một số khác