Công nghệ đa truy nhập của wcdma

Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: Ths Lê Dũng Lời mở đầu Ra đời vào năm 40 kỷ XX, thông tin di động coi thành tựu tiên tiến lĩnh vực thông tin viễn thông với đặc điểm thiết bị đầu cuối truy cập dịch vụ di động phạm vi vùng phủ sóng Thành cơng người lĩnh vực thông tin di động không dừng lại việc mở rộng vùng phủ sóng phục vụ thuê bao khắp nơi toàn giới, nhà cung dịch vụ, tổ chức nghiên cứu phát triển công nghệ di động nỗ lực hướng tới hệ thống thơng tin di động hồn hảo, dịch vụ đa dạng, chất lượng dịch vụ cao 3G - Hệ thống thông tin di động hệ đích trước mắt mà giới hướng tới Từ thập niên 1990, Liên minh Viễn thông Quốc tế bắt tay vào việc phát triển tảng chung cho hệ thống viễn thông di động Kết sản phẩm gọi Thơng tin di động tồn cầu 2000 (IMT-2000) IMT-2000 khơng dịch vụ, đáp ứng ước mơ liên lạc từ nơi đâu vào lúc Để vậy, IMT-2000 tạo điều kiện tích hợp mạng mặt đất vệ tinh Hơn nữa, IMT-2000 đề cập đến Internet không dây, hội tụ mạng cố định di động, quản lý di động (chuyển vùng), tính đa phương tiện di động, hoạt động xuyên mạng liên mạng Các hệ thống thông tin di động hệ xây dựng theo tiêu chuẩn GSM, IS-95, PDC, IS-38 phát triển nhanh vào năm 1990 Trong tỷ thuê bao điện thoại di động giới, khoảng 863,6 triệu thuê bao sử dụng công nghệ GSM, 120 triệu dùng CDMA 290 triệu lại dùng FDMA TDMA Khi tiến tới 3G, hệ thống GSM CDMA tiếp tục phát triển TDMA FDMA chìm dần vào quên lãng Con đường GSM tới CDMA băng thông rộng (WCDMA) CDMA cdma2000 SVTH: NGUYỄN NAM SƠN Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: Ths Lê Dũng Tại Việt Nam, thị trường di động năm gần phát triển với tốc độ tương đối nhanh Cùng với hai nhà cung cấp dịch vụ di động lớn Vinaphone Mobifone, Công Ty Viễn thông Quân đội (Vietel), S-fone va Công ty cổ phần Viễn thông Hà Nội Viễn Thông Điện Lực tham gia vào thị đem lại lựa chọn phong phú cho người sử dụng Vì vậy, nhà cung cấp dịch vụ di động Việt Nam không sử dụng biện pháp cạnh tranh phải nỗ lực tăng cường số lượng dịch vụ nâng cao chất lượng dịch vụ để chiếm lĩnh thị phần nước Điều có nghĩa hướng tới 3G tương lai xa Việt Nam Trong số nhà cung cấp dịch vụ di động Việt Nam, hai nhà cung cấp dịch vụ di động lớn Vinaphone Mobifone, cịn có Vietel áp dụng cơng nghệ GSM cung cấp dịch vụ di động cho phần lớn thuê bao di động Việt Nam Vì tiến lên 3G, chắn hướng áp dụng công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA để xây dựng hệ thống thông tin di động hệ phải xem xét nghiên cứu Trong phần trình bày em chắn khơng tránh khỏi thiếu xót, nhân em muốn thầy bạn sinh viên tìm hiểu thêm cung cấp cho em thêm thông tin tài liệu để em hiểu rõ lĩnh vực thông tin phát triển nước ta Em xin cảm ơn.! SVTH: NGUYỄN NAM SƠN Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: Ths Lê Dũng Mục lục Chương 1: Giới thiệu 1.1/ CÁC BƯỚC PHÁT TRIỂN TỪ 1G ĐẾN 3G 1.2/ THẾ NÀO LÀ 3G 1.3/ CĨ THỂ LÀM GÌ VỚI 3G 10 1.4/ CÁC TỪ ĐỊNH NGHĨA TRONG 3G 11 1.5/ CÁC TỔ CHỨC CHUẨN HĨA 2.5G 3G 12 1.6/ TÌNH HÌNH CHUẨN HĨA 2.5G 3G 20 1.6/ KIẾN TRÚC CHUNG CỦA MỘT HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G 22 1.7 KIẾN TRÚC 3G WCDMA UMTS R4 39 1.8 KIẾN TRÚC 3G WCDMA UMTS R5 R6 42 1.9 CHIẾN LƯỢC DỊCH CHUYỂN TỪ GSM SANG UMTS 45 1.10 CẤU HÌNH ĐỊA LÝ CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G 48 Chương 2: CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP CỦA WCDMA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN TRẢI PHỔ 54 2.1 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 60 2.2 CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG CDMA 62 2.3 MÁY THU PHÂN TẬP ĐA ĐƯỜNG HAY MÁY THU RAKE 64 2.4 CÁC MÃ TRẢI PHỔ SỬ DỤNG TRONG WCDMA 66 2.5/ TRẢI PHỔ VÀ ĐIỀU CHẾ ĐƯỜNG LÊN 69 2.6 TRẢI PHỔ VÀ ĐIỀU CHẾ ĐƯỜNG XUỐNG 70 SVTH: NGUYỄN NAM SƠN Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: Ths Lê Dũng Chương 3: TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA) 3.1 KIẾN TRÚC NGĂN XẾP GIAO THỨC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN HSPA CHO SỐ LIỆU NGƯỜI SỬ DỤNG 85 3.2 TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO ĐƯỜNG XUỐNG (HSDPA) 87 3.3 TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO ĐƯỜNG LÊN (HSUPA) 100 3.4 CHUYỂN GIAO TRONG HSDPA 109 3.5 TỔNG KẾT 113 KẾT LUẬN 114 THUẬN NGỮ VÀ VIẾT TẮT 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122 SVTH: NGUYỄN NAM SƠN Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: Ths Lê Dũng Nhận xét giảng viên SVTH: NGUYỄN NAM SƠN Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: Ths Lê Dũng Nhận xét giảng viên phản biện SVTH: NGUYỄN NAM SƠN Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: Ths Lê Dũng Ch ơng 1: Giới thiệu 1.1/ CÁC BƯỚC PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG TỪ 1G-3G 1G (the first gerneration):Đây hệ điện thoại di động nhân loại Đặc trưng hệ thống 1G là: - Dung lượng (capacity) thấp - Kỹ thuật chuyển mạch tương tự (circuit-switched) - Xác suất rớt gọi cao - Khả handoff (chuyển gọi tế bào) không tin cậy - Chất lượng âm chuối - Khơng có chế độ bảo mật 2G (bao gồm GSM CDMA) Thế hệ dùng giới: - Kỹ thuật chuyển mạch số - Dung lượng lớn - Siêu bảo mật (High Security) - Nhiều dịch vụ kèm theo truyền liệu, fax, SMS (tin nhắn), 3G (WCDMA) Xuất Japan Đặc điểm bật so với hệ trước: - Truy cập Internet - Truyền video 1.2/ Thế công nghệ 3G? 3G thuật ngữ dùng để hệ thống thông tin di động hệ thứ (Third Generation) Đã có nhiều người nhầm lẫn cách vô ý hoăc hữu ý hai khái niệm 3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems) Để hiểu công nghệ 3G, xét qua đôi nét lịch sử phát triển hệ thống điện thoại di động Mặc dù hệ thống thông tin di động thử nghiệm đầu SVTH: NGUYỄN NAM SƠN Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: Ths Lê Dũng tiên đựơc sử dụng vào năm 1930-1940 trong sở cảnh sát Hoa Kỳ hệ thống điện thoại di động thương mại thực đời vào khoảng cuối năm 1970 đầu năm 1980 Các hệ thống điện thoại hệ đầu sử dụng công nghệ tương tự người ta gọi hệ thống điện thoại kể hệ thống 1G Khi số lượng thuê bao mạng tăng lên, người ta thấy cần phải có biện pháp nâng cao dung lượng mạng, chất lượng đàm thoại cung cấp thêm số dịch vụ bổ sung cho mạng Để giải vấn đề người ta nghĩ đến việc số hoá hệ thống điện thoại di động, điều dẫn tới đời hệ thống điện thoại di động hệ Ở châu Âu, vào năm 1982 tổ chức nhà cung cấp dịch vụ viễn thông châu Âu (CEPT – Conference Europeene de Postes at Telecommunications) thống thành lập nhóm nghiên cứu đặc biệt gọi Groupe Speciale Mobile (GSM) có nhiệm vụ xây dựng tiêu kỹ thuật cho mạng điện thoại di động toàn châu Âu hoạt động dải tần 900 MHz Nhóm nghiên cứu xem xét nhiều giải pháp khác cuối đến thống sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã băng hẹp (Narrow Band TDMA) Năm 1988 phiên dự thảo GSM hoàn thành hệ thống GSM triển khai vào khoảng năm 1991 Kể từ đời, hệ thống thông tin di động GSM phát triển với tốc độ nhanh chóng, có mặt 140 quốc gia có số thuê bao lên tới gần tỷ Lúc thuật ngữ GSM có ý nghĩa hệ thống thơng tin di động tồn cầu (Global System Mobile) Cũng thời gian kể trên, Mỹ hệ thống điện thoại tương tự hệ thứ AMPS phát triển thành hệ thống điện thoại di động số hệ tuân thủ tiêu chuẩn hiệp hội viễn thông Mỹ IS-136 Khi công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access – IS-95) đời, nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động Mỹ cung cấp dịch vụ mode song song, cho phép thuê bao truy cập vào hai mạng IS-136 IS-95 SVTH: NGUYỄN NAM SƠN Chuyên đề tốt nghiệp GVHD: Ths Lê Dũng Do có nhận thức rõ tầm quan trọng hệ thống thông tin di động mà châu Âu, q trình tiêu chuẩn hố GSM chưa kết thúc người ta tiến hành dự án nghiên cứu RACE 1043 với mục đích xác định dịch vụ công nghệ cho hệ thống thông tin di động hệ thứ cho năm 2000 Hệ thống 3G châu Âu gọi UMTS Những người thực dự án mong muốn hệ thống UMTS tương lai phát triển từ hệ thống GSM Ngồi người ta cịn có mong muốn lớn hệ thống UMTS có khả kết hợp nhiều mạng khác PMR, MSS, WLAN… thành mạng thống có khả hỗ trợ dịch vụ số liệu tốc độ cao quan trọng mạng hướng dịch vụ Song song với châu Âu, Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU – International Telecommunications Union) thành lập nhóm nghiên cứu để nghiên cứu hệ thống thông tin di động hệ 3, nhóm nghiên cứu TG8/1 Nhóm nghiên cứu đặt tên cho hệ thống thông tin di động hệ thứ Hệ thống Thơng tin Di động Mặt Đất Tương Lai (FPLMTS – Future Public Land Mobile Telecommunications System) Sau này, nhóm nghiên cứu đổi tên hệ thống thơng tin di động thành Hệ thống Thơng tin Di động Tồn cầu cho năm 2000 (IMT-2000 – International Mobile Telecommunications for the year 2000) Đương nhiên nhà phát triển UMTS (châu Âu) mong muốn ITU chấp nhận hệ thống chấp nhận toàn đề xuất sử dụng hệ thống UMTS làm sở cho hệ thống IMT-2000 Tuy nhiên vấn đề khơng phải đơn giản vậy, có tới 16 đề xuất cho hệ thống thông tin di động IMT-2000 (bao gồm 10 đề xuất cho hệ thống mặt đất đề xuất cho hệ thống vệ tinh) Dựa đặc điểm đề xuất, ITU phân đề xuất thành nhóm chính: - IMT DS (trải phổ dãy trực tiếp) Người ta thường gọi hệ thống UTRA FDD WCDMA Trong UTRA từ viết tắt UMTS Terrestrial Radio Access SVTH: NGUYỄN NAM SƠN Chuyên đề tốt nghiệp 10 GVHD: Ths Lê Dũng - IMT MC (nhiều sóng mang) Đây phiên 3G hệ thống IS-95 (hiện gọi cdmaOne) - IMT TC (mã thời gian) Về thực chất UTRA TDD, nghĩa hệ thống UTRA sử dụng phương pháp song công phân chia theo thời gian - IMT SC (một sóng mang) Các hệ thống thuộc nhóm phát triển từ hệ thống GSM có lên GSM 2+ (được gọi EDGE) - IMT FT (thời gian tần số) Đây hệ thống thiết bị kéo dài thuê bao số châu Âu 1.3/ Có thể làm với 3G? 3G giúp thực truyền thông thoại liệu (như e-mail tin nhắn dạng văn bản), download âm hình ảnh với băng tần cao Các ứng dụng 3G thông dụng gồm hội nghị video di động; chụp gửi ảnh kỹ thuật số nhờ điện thoại máy ảnh; gửi nhận e-mail file đính kèm dung lượng lớn; tải tệp tin video MP3; nhắn tin dạng chữ với chất lượng cao Các thiết bị hỗ trợ 3G cho phép download xem phim từ chương trình TV, kiểm tra tài khoản ngân hàng, tốn hóa đơn điện thoại qua mạng gửi bưu thiếp kỹ thuật số 1.4/ Các từ 3G định nghĩa CDMA: Công nghệ di động kỹ thuật số sử dụng kỹ thuật trải băng tần Các kỹ thuật sử dụng hết băng tần có dành cho kênh, thay phân bổ tần số đặc thù cho người sử dụng EDGE: Phiên nâng cấp dịch vụ vơ tuyến GSM, có khả phân phối liệu với tốc độ 384 Kbps mạng băng thông rộng GPRS: Tiêu chuẩn truyền thông vơ tuyến có khả truyền liệu với tốc độ 115 Kbps, dùng để gửi nhận gói liệu nhỏ, e-mail download hiệu SVTH: NGUYỄN NAM SƠN