1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Nghiên ứu công nghệ di động thế hệ 3g  cdma2000 1xev do

122 1 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nghiên Cứu Công Nghệ Di Động Thế Hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO
Tác giả Trần Anh Tuấn
Người hướng dẫn TS. Nguyễn Vũ Sơn
Trường học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành Điện Tử Viễn Thông
Thể loại Luận Văn Thạc Sỹ Khoa Học
Năm xuất bản 2005
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 122
Dung lượng 4,13 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ CDMA 2000 1xEV-DO (2)
    • 1.1. Công nghệ CDMA (18)
    • 1.2. Sự ra đời công nghệ 1xEV-DO (19)
    • 1.3. Đặc điểm nổi bật của công nghệ 1xEV-DO (19)
      • 1.3.1. Tốc độ dữ liệu bất đối xứng (19)
      • 1.3.2. Tận dùng tài nguyên và tối đa hoá thông lượng (20)
      • 1.3.3. Dịch vụ thường trực (21)
      • 1.3.4. Thuận tiện sử dụng (22)
      • 1.3.5. Tích hợp với hệ thống IS- /CDMA2000 1X ............................................. 17 95 1.4. Các dịch vụ 1xEV-DO (0)
    • 1.5. Thị trường công nghệ 1xEV-DO (24)
    • 1.6. Xu hướng phát triển tiếp theo công nghệ 1xEV-DO (25)
  • CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC VÀ GIAO THỨC MẠNG CDMA2000 1xEVDO (3)
    • 2.1. Mô hình tổng thể (27)
      • 2.1.1 Thiết bị truy nhập (27)
      • 2.1.2. Trạm thu phát gốc (28)
      • 2.1.3. Thành phần Điều khiển mạng vô tuyến 1xEV-DO (28)
      • 2.1.4. Nút dịch vụ dữ liệu gói (29)
      • 2.1.5. Nhận thực, Xác thực và Tính cước-AAA (29)
    • 2.2. Các giao thức giao diện dữ liệu (30)
      • 2.2.1. Mô hình tham chiếu TCP/IP (30)
      • 2.2.2. Chuẩn IS-856 1xEV-DO (34)
      • 2.2.3. Truy nhập internet qua mạng 1xEV-DO (41)
    • 2.3. Tích hợp với hệ thống IS-95/CDMA2000 1x (49)
      • 2.3.1. Triển khai trên một cơ sở hạ tầng mạng (49)
      • 2.3.2. Thiết bị đầu cuối hai chế độ (dual-mode) (49)
      • 2.3.3. Chuyển giao giữa hệ thống IS 95/CDMA2000 1X với 1x - -EVDO (50)
  • CHƯƠNG 3: GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CDMA2000 1xEV-DO (5)
    • 3.1. Cấu trúc kênh 1x EV-DO (55)
    • 3.2. Kênh dữ liệu đường xuống (55)
      • 3.2.2 Cấu trúc Khung và khe thời gian (58)
      • 3.2.3. Kênh Lưu lượng (59)
      • 3.2.4. Kênh Điều khiển (64)
      • 3.2.5. Kênh Pilot (66)
      • 3.2.6. Kênh MAC (66)
      • 3.2.7. Truyền gói đa khe thời gian (67)
      • 3.2.8. Điều khiển tốc độ động (71)
      • 3.2.10. Chuyển giao mềm ảo (73)
    • 3.3. Kênh dữ liệu đường lên (74)
      • 3.3.1. Kênh Lưu lượng đường lên (75)
      • 3.3.2. Kênh Truy nhập (82)
  • CHƯƠNG 4: DUNG LƯỢNG VÀ VÙNG PHỦ SÓNG (6)
    • 4.1. Giới thiệu (85)
    • 4.2. Phân tích quỹ đường lên (86)
      • 4.2.1. Tổn hao đường truyền lớn nhất (86)
      • 4.2.2. Quỹ đường lên (88)
    • 4.3. Phân tích quỹ đường xuống (94)
      • 4.3.1. Đánh giá điều kiện RF tại thiết bị truy nhập (94)
      • 4.3.2. Quỹ đường xuống (96)
    • 4.4. Dung lượng (99)
      • 4.4.1. Giới thiệu (99)
      • 4.4.2. Quan hệ giữa dung lượng và vùng phủ sóng (99)
      • 4.4.3. Dung lượng cực (100)
      • 4.4.4. Dung lượng đường lên (101)
      • 4.4.5. Dung lượng đường xuống (107)
  • CHƯƠNG 5: MẠNG CDMA2000 1X/1xEV DO CỦA EVNTELECOM TẠI TP.HỒ - CHÍ MINH (0)
    • 5.1. Giới thiệu (110)
    • 5.2. Qui mô hệ thống (110)
    • 5.3. Kiến trúc mạng (111)
    • 5.4. Thông số đầu vào và kết quả thiết kế (113)
      • 5.4.1. Các thông số đầu vào (113)
      • 5.4.2. Kết quả thiết kế (115)
    • 5.5. Khó khăn và thuận lợi triển khai dịch vụ mạng 1xEV -DO (120)
  • KẾT LUẬN (121)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (122)

Nội dung

Các công nghệ di động thế hệ 2,5G-3G như CDMA 2000 1X còn gọi là 3G-1X hay 1xRRT, GPRS, EDGE, WCDMA đã có hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu gói ở một mức độ nhất định, nhưng vẫn chưa thoả mãn đ

TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ CDMA 2000 1xEV-DO

Công nghệ CDMA

Công nghệ CDMA được áp dụng lần đầu trong hệ thống thông tin di động thương mại vào đầu những năm 90, với hai phiên bản IS-95A (1994) và IS-95B (1998), nhanh chóng lan rộng toàn cầu Những ưu điểm của CDMA đã được công nhận rộng rãi, và chuẩn CDMA 2000 ra đời như một bước phát triển tiếp theo, tương thích với IS-95A/B, nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ thoại và cung cấp dịch vụ dữ liệu tốc độ cao Các chuẩn trong họ CDMA 2000 ban đầu bao gồm CDMA2000 1X.

CDMA2000, bao gồm CDMA2000 1xEV (IS 856), đã được triển khai rộng rãi trên toàn cầu và trở thành công nghệ hàng đầu cho mạng di động thế hệ 3G.

Thoại & 14,4 kbps dữ liệu chuyển mạch kênh

Thoại & 9,6 kbps dữ liệu chuyển mạch kênh

Thoại & 9,6 kbps dữ liệu chuyển mạch kênh

CDMA IS-95B Thoại & 64 kbps dữ liệu gói

CDMA 2000 3G-1x Thoại dung lượng lón & 153 kbps dữ liệu gói

GSM Thoại & 114 kbps dữ liệu gói

CDMA 2000 1xEV -DO 2,4 Mbps dữ liệu gói

CDMA 2000 1xEV- DV Thoại dung lượng lớn & dữ liệu gói

CDMA 2000 3G - 3X Thoại dung lượng lớn dữ liệu gói & Đa sóng mang

W-CDMA (Europe) Thoại dung lượng lớn & 384 kbps dữ liệu gói

W-CDMA (JaPan) Thoại dung lượng lớn & 384 kbps dữ liệu gói

Hình 1.1: Con đường tới thế hệ di động 3G

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Sự ra đời công nghệ 1xEV-DO

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và nhu cầu sử dụng Internet đã tạo ra nhu cầu lớn về dịch vụ Internet không dây CDMA2000 1X, thuộc họ CDMA 2000, đã chứng minh những ưu điểm vượt trội so với IS-95A/B và GSM, đặc biệt về chất lượng thoại và khả năng cung cấp dịch vụ dữ liệu gói tốc độ cao Tuy nhiên, CDMA2000 1X không được thiết kế để tối ưu hóa lưu lượng IP, dẫn đến tốc độ dữ liệu gói đỉnh chưa đạt yêu cầu.

Để xây dựng hệ thống CDMA hỗ trợ truyền dữ liệu gói tốc độ cao và dung lượng lớn, cần có sự bộ xung cho chuẩn CDMA 2000 với tốc độ 307 kbps (RC4) và sóng mang 1,25 MHz.

Chuẩn IS 856, hay còn gọi là Hệ thống dữ liệu gói tốc độ cao CDMA 2000-HRPD, được giới thiệu vào cuối năm 2000 nhằm đáp ứng nhu cầu về công nghệ truyền dữ liệu Đây là một phần của chuẩn CDMA 2000 thế hệ thứ 3 (3G) và đã được chuẩn hóa bởi 3GPP2.

TA TR45.5 và là sự phát triển của chuẩn CDMA 2000, được ITU chấp thuận là một phần của các chuẩn thuộc họ IMT-2000

1xEV-DO (1x Evolution Data Only) là giao diện vô tuyến theo chuẩn IS-856, cho phép truyền dữ liệu gói tốc độ cao với lưu lượng tối đa 2,4576 Mbps cho đường xuống và 153,6 kbps cho đường lên Hệ thống này rất phù hợp với các dịch vụ truy cập internet băng rộng không dây và đã bắt đầu được triển khai thương mại từ năm 2003.

Đặc điểm nổi bật của công nghệ 1xEV-DO

1.3.1 Tốc độ dữ liệu bất đối xứng Đặc điểm sử dụng trên một mạng mạng IP là: tỷ lệ download luôn luôn cao hơn upload (dao động từ 1:4 tới 1:6) và mạng dữ liệu không có những yêu

Nghiên cứu công nghệ di động 3G với CDMA2000 1xEV-DO đáp ứng nhu cầu về tính thời gian thực cho hệ thống thoại Khác với IS-95/CDMA2000 1X, nơi nhiều thuê bao chia sẻ một sóng mang cả đường xuống và đường lên, 1xEV-DO sử dụng phương pháp truy nhập khác để đạt tốc độ dữ liệu cao hơn Hệ thống này phân chia theo mã cho đường lên giống như IS-95/CDMA2000 1x, nhưng phân chia theo thời gian cho đường xuống, cho phép tối đa 59 thuê bao chia sẻ sóng mang Trong mỗi thời điểm, chỉ một thuê bao nhận dữ liệu qua kênh lưu lượng, giúp trạm gốc không phải chia sẻ công suất truyền và giảm thiểu nhiễu đồng kênh Điều này cho phép trạm gốc truyền dữ liệu với công suất tối đa, đạt tốc độ lên tới 2,4 Mbps khi duy trì mức Eb/No ổn định.

Bảng 1.1: Khác biệt cơ bản CDMA2000 1X và 1xEV-DO

Dịch vụ Thoại và dữ liệu Dữ liệu

Tốc độ dữ liệu đỉnh

Mạng lõi ANSI- 41 IP-based

1.3.2 Tận dùng tài nguyên và tối đa hoá thông lượng

1xEV-DO hỗ trợ tổng dung lượng lên tới 7,4 Mbps cho cell 3 sector trên sóng mang tần số 1,25MHz Điều này nhờ vào việc áp dụng các công nghệ tiên tiến như phản hồi trạng thái kênh nhanh, mã hóa và điều chế thích nghi, mã hóa Turbo tốc độ thấp, phép dư thừa tăng và phân tập đa.

Nghiên cứu công nghệ di động 3G, cụ thể là CDMA2000 1xEV-DO, tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu quả sử dụng tài nguyên vô tuyến thông qua phân tập thu và điều khiển tốc độ lỗi gói thích nghi Hệ thống này sử dụng thuật toán sắp xếp để đảm bảo lưu lượng tối đa cho các thuê bao chia sẻ thời gian trên một sóng mang Dựa vào thông báo DRC từ các thiết bị truy cập, thuật toán cho phép truyền dữ liệu nhanh nhất cho những thiết bị có tín hiệu RF tốt, trong khi những thiết bị ở vùng sóng yếu sẽ phải chờ cho đến khi tín hiệu được cải thiện.

Khi khởi động thiết bị đầu cuối, người dùng chỉ cần xác thực mạng một lần duy nhất, giúp cho các phiên tiếp theo không cần đăng nhập lại và trải nghiệm sử dụng trở nên liền mạch Thời gian thiết lập kết nối 1xEV-DO rất nhanh, chỉ mất khoảng 2-3 giây, và các kết nối vô tuyến sau đó diễn ra nhanh chóng, dưới 0,5 giây.

Khi thiết bị truy nhập không trao đổi dữ liệu với hệ thống trong một khoảng thời gian nhất định, nó sẽ chuyển sang trạng thái dormancy Khoảng thời gian này được cài đặt bởi người sử dụng và trên hệ thống Nếu thời gian không trao đổi dữ liệu vượt quá giá trị nhỏ nhất trong hai khoảng thời gian đã thiết lập, thiết bị sẽ vào trạng thái dormancy Trong trạng thái này, hệ thống sẽ giải phóng tài nguyên vô tuyến cho thiết bị đó, nhưng vẫn giữ nguyên trạng thái logic của phiên PPP và địa chỉ IP Do đó, khi người sử dụng kích hoạt lại để trao đổi dữ liệu, kết nối vô tuyến sẽ được khôi phục.

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G, đặc biệt là CDMA2000 1xEV-DO, đã diễn ra nhanh chóng và mang lại trải nghiệm liền mạch cho người dùng Chính vì vậy, 1xEV-DO được xem là giải pháp cung cấp dịch vụ luôn sẵn sàng (always-on).

Thiết bị đầu cuối (AT) bao gồm các thiết bị tích hợp như điện thoại di động, PDA hỗ trợ thoại và dữ liệu, và máy tính xách tay với các card PCM CIA hoặc USB Công nghệ 1xEV-DO tương thích với mọi hệ điều hành máy tính hỗ trợ IP như Windows 96/98/2000/NT/XP, Pocket PC, hệ thống Macintosh, UNIX và LINUX Việc sử dụng thiết bị và ứng dụng tương tự như trong môi trường mạng hữu tuyến.

Các thiết bị đa mode (dual mode) hỗ trợ đầy đủ các giao thức CDMA 2000 cho phép sử dụng đồng thời dịch vụ thoại và dữ liệu tốc độ cao Người dùng có thể thực hiện cuộc gọi và truy cập dữ liệu 3G-1X hoặc dịch vụ dữ liệu băng rộng 1xEV-DO Thiết bị sẽ tự động dò tìm mạng và chọn dịch vụ dữ liệu với tốc độ nhanh nhất có sẵn, giữa 3G-1X và 1xEV-DO Khi ra khỏi vùng phủ sóng 1xEV-DO, thiết bị sẽ chuyển sang sử dụng dịch vụ dữ liệu mạng 3G-1X Nếu có cuộc gọi đến trong khi đang trong phiên dữ liệu, mạng sẽ thông báo cho người dùng, đặc biệt nếu họ đang sử dụng dịch vụ 1xEV-DO.

DO sẽ được giữ lại hoặc chuyển hoàn toàn sang giao diện vô tuyến 1X, nhằm hỗ trợ cả thoại và truyền dữ liệu đồng thời với tốc độ thấp hơn Nhờ đó, quá trình chuyển giao giữa thoại và dữ liệu gói diễn ra một cách mượt mà và không gây ảnh hưởng đến trải nghiệm của người dùng.

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

1.3.5 Tích hợp với hệ thống IS-95/CDMA2000 1X

Chuẩn CDMA 2000 cho phép tích hợp hiệu quả giữa hệ thống CDMA 20001X và 1xEV-DO Việc triển khai mạng 1xEV-DO mới có thể tận dụng cơ sở hạ tầng của các mạng IS-95/CDMA2000 1X hiện có, nhờ vào khả năng chia sẻ vị trí cell, cột, ăngten, BSC, PDSN và lập kế hoạch mạng Điều này giúp giảm đáng kể chi phí đầu tư.

Sự hoạt động song song của các mạng trên một hạ tầng chung với dịch vụ riêng biệt (thoại và dữ liệu) mang đến cho khách hàng nhiều lựa chọn hơn, đồng thời giúp nhà cung cấp cải thiện khả năng phục vụ và gia tăng lợi nhuận.

1.4 Các dịch vụ 1xEV-DO

1xEV-DO nổi bật với khả năng cung cấp dịch vụ dữ liệu không dây băng rộng liên tục, giúp người dùng tiếp cận các dịch vụ dữ liệu phong phú tương tự như mạng băng rộng có dây Ngoài ra, công nghệ này còn giới thiệu các dịch vụ di động mới như dịch vụ xác định vị trí LBS (Location Based Service) và dịch vụ đa phương tiện tức thời IMM (Instant Multi-Media) Đặc biệt, phiên bản A sắp ra mắt sẽ hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực cao như VoIP, Push-to-talk và Video Telephony Dưới đây là một số dịch vụ đặc trưng mà 1xEV-DO hỗ trợ.

 Liên lạc: Gửi thư điện tử dung lượng lớn, tin nhắn đa phương tiện, IMM, chat, truyền file dung lượng lớn

 Thông tin: Duỵệt web, truy nhập mạng nội bộ, mạng riêng ảo (VPN), tham khảo thị trường chứng khoán, tìm video clip mới, truy vấn dữ liệu

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

 Giải trí: Nghe nhạc và xem phim trực tuyến, download nhạc và phim, chơi game trực tuyến

 Xác định vị trí: Xác định vị trí (LBS), thông báo tình hình giao thông thời gian thực, thông báo thời tiết, tìm bạn

 Giao dịch: Giao dịch chứng khoán, thanh toán trực tuyến, đặt chỗ

Thị trường công nghệ 1xEV-DO

CDMA 2000 được coi là công nghệ thông tin di động thành công nhất từ trước tới nay, với tốc độ phát triển nhanh chóng và ảnh hưởng lớn đến thị trường Hiện tại, có 131 nhà khai thác tại 61 quốc gia đang vận hành 141 mạng CDMA2000 1X.

Tính đến tháng 9 năm 2005, số thuê bao CDMA 2000 đã vượt quá 200 triệu và dự kiến sẽ đạt trên 220 triệu vào cuối năm 2005, theo nguồn từ CDG Hiện tại, tốc độ tăng trưởng của CDMA 2000 là cao nhất so với các công nghệ khác như GSM và WCDMA, với 24 mạng 1xEV DO, 29 mạng CDMA 2000 1X và 30 mạng 1xEV-DO đang triển khai.

CDMA 2000 cũng đi đầu trong thương mại hoá thế hệ di động 3G

Công nghệ 1xEV DO hiện đang dẫn đầu về tốc độ truyền dữ liệu di động, vượt trội hơn so với GPRS, EDGE và WCDMA, những công nghệ có nguồn gốc từ GSM Các giải pháp băng rộng WCDMA để đạt được chất lượng tương đương với 1xEV DO dự kiến sẽ chưa thể thương mại hóa trước năm 2006 Hiện tại, đã có 18 triệu thuê bao 1xEV-DO và dự báo tốc độ phát triển thuê bao này sẽ rất nhanh trong thời gian tới.

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

KIẾN TRÚC VÀ GIAO THỨC MẠNG CDMA2000 1xEVDO

Mô hình tổng thể

1xEV-DO Network Management System

Mạng Truy nhập vô tuyến (RAN) Mạng IP

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống mạng 1xEV-DO

Thiết bị truy nhập (AT Access Terminal) cho phép người dùng thiết lập và duy trì kết nối vô tuyến với các trạm gốc 1xEV-DO, từ đó truy cập hệ thống và sử dụng dịch vụ Có nhiều loại thiết bị truy nhập như modem ngoài và thẻ PCMCIA, yêu cầu kết nối với máy tính hoặc thiết bị cầm tay thông qua giao diện USB, RJ-45 Ethernet hoặc PCMCIA Ngoài ra, thiết bị truy nhập cũng có thể là các thiết bị tích hợp như điện thoại di động hoặc PDA hỗ trợ 1xEV-DO Thiết bị này sử dụng UIM để lưu trữ thông tin xác thực và cá nhân của người dùng, tương tự như SIM trong công nghệ GSM.

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

The Base Transceiver Station (BTS), also known as the Access Point (AP), is essential for transmitting and receiving radio signals directly with mobile devices This crucial component facilitates wireless communication by establishing a connection between users and the network, ensuring efficient data transfer and connectivity.

Trong hệ thống AT, dữ liệu được truyền từ trạm thu phát gốc tới AT theo phương thức phân chia thời gian, trong khi dữ liệu từ AT trở về trạm thu phát gốc sử dụng mã CDMA Quy trình xử lý cuộc gọi giữa trạm thu phát gốc và AT tuân theo tiêu chuẩn 1xEV-DO IS-856 Trạm gốc 1xEV-DO có thể hoạt động độc lập hoặc chia sẻ cơ sở hạ tầng với trạm gốc hệ thống IS-95/CDMA2000 1x hiện có, bao gồm cột, ăng-ten (với tần số khác nhau) và khung thiết bị.

2.1.3 Thành phần Điều khiển mạng vô tuyến 1xEV-DO

Thành phần Điều khiển Mạng Vô tuyến (RNC - Radio Network Controller) 1xEV-DO đóng vai trò trung tâm trong mạng truy cập vô tuyến (RAN - Radio Access Network), với nhiệm vụ cung cấp giao diện thực hiện các chức năng điều khiển cuộc gọi theo yêu cầu của AT để truy cập RAN, được định nghĩa bởi IS 856 RNC có những chức năng cơ bản quan trọng, đảm bảo sự hoạt động hiệu quả của mạng.

 Xử lý chuyển giao (handoff) (áp dụng cho đường lên) và lựa chọn sector (áp dụng cho đường xuống)

 Lựa chọn các khung lưu lượng đường lên

 Quản lý kết nối phiên dữ liệu/ chuyển trạng thái dormancy

 Quản lý lớp kết nối, phiên, luồng và ứng dụng (connection, session, stream, application)

 Xử lý Giao thức Liên kết Vô tuyến (RLP-Radio Link Protocol)

 Điều khiển kết nối thiết bị truy nhập

 Quản lý tài nguyên và tính di động

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

 Điều khiển luồng dữ liệu

Ngoài ra, trong RNC bao gồm chức năng điều khiển gói PCF (Packet Control Function): Xử lý dữ liệu cho chuẩn A10/A11, kết cuối giao diện R-P với PDSN

2.1.4 Nút dịch vụ dữ liệu gói

Nút dịch vụ dữ liệu gói (PDSN) đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp kết nối logic giữa mạng truy nhập vô tuyến (RAN) và mạng IP thông qua giao diện R.

P (Radio-Packet) Nó có các chức năng sau:

 Định tuyến gói tin vào và ra các mạng dữ liệu gói bên ngoài Hỗ trợ giao thức S-IP (Simple IP) và M-IP (Mobile IP)

 Thiết lập, quản lý và kết cuối phiên PPP (Point- -to Point) cho thuê bao

 Hỗ trợ giao thức định tuyến Internet chuẩn, duy trì bảng định tuyến và giải mã định tuyến

 Cung cấp chức năng Foreign Agent (FA)- hỗ trợ giao thức Mobile IP (M-IP)

Khởi tạo quá trình nhận thực và xác thực của máy chủ AAA cho từng thuê bao là rất quan trọng Máy chủ này nhận các thông số dịch vụ của thuê bao và tổng hợp dữ liệu sử dụng dịch vụ để tính toán cước phí, sau đó chuyển thông tin này trở lại máy chủ AAA.

Cho phép thuê bao di chuyển (roaming) một cách “thông suốt” giữa các mạng IP của các nhà cung cấp khác nhau, giống như đang sử dụng một mạng duy nhất Điều này giúp duy trì địa chỉ IP duy nhất trên mạng công cộng và thực hiện hand-off giữa các mạng kết nối với PDSN khác nhau.

2.1.5 Nhận thực, Xác thực và Tính cước-AAA

Khối AAA (Authentication, Authorization, Accounting) duy trì dữ liệu thuê bao để thực hiện quá trình nhận thực ID và xác thực thuê bao đó, trước khi

Nghiên cứu công nghệ di động 3G với CDMA2000 1xEV-DO cho phép người dùng truy cập và sử dụng dịch vụ mạng Trong đó, AAA Server có mối quan hệ server/client với PDSN, giúp ghi lại việc sử dụng dữ liệu của thiết bị đầu cuối (AT) để cung cấp thông tin tính cước cho AAA Server.

Các giao thức giao diện dữ liệu

2.2.1 Mô hình tham chiếu TCP/IP

Giao thức là tập hợp các quy tắc và thủ tục mà các thực thể trên mạng cần tuân theo để đảm bảo việc truyền dữ liệu mượt mà giữa các mạng khác nhau Mô hình tham chiếu OSI phân chia các nhiệm vụ truyền tin thành các lớp, với việc xử lý dữ liệu lưu lượng tại mỗi lớp được điều phối bởi một hoặc nhiều giao thức.

Mô hình TCP/IP không bao gồm tầng Trình diễn và tầng Phiên như mô hình OSI, đồng thời cũng không định nghĩa tầng Vật lý và tầng Liên kết dữ liệu Thay vào đó, nó sử dụng giao diện Host-to-Network, được xác định bởi người sử dụng để hỗ trợ tầng Internet cùng các giao thức liên quan Trong bối cảnh 1xEV-DO, tầng Host-to-Network được quy định bởi chuẩn IS-856 1xEV DO.

Lớp OSI Mô hình tham chiếu OSI Mô hìnhTCP/IP

2 Liê kết dữ liệ Host- - to Network

Hình 2.2: Mô hình OSI và TCP/IP

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO Ứng dụng

Phụ thuộc vào hệ điều hành máy tính và mang một số giao thức giao diện với các ứng dụng mạng Ví dụ:

- SMTP: phục vụ duyệt e - mail

- TELNET: cho phép đăng nhập từ xa

- DSN: ánh xạ tên miền với địa chỉ mạng

- FTP: dịch vụ truyền tệp

Chuyển vận Tập hợp dữ liệu vào các segment để truyền trên mạng Hai giao thức cơ bản được sử dụng ở lớp này là: TCP và UDP

Internet chủ yếu liên quan đến việc di chuyển dữ liệu giữa hai điểm nguồn và đích Ứng dụng của nó xử lý sự chuyển vận của các bản tin giao thức cùng với dữ liệu của người sử dụng.

Luồng Thêm header cho mỗi luồng dữ liệu được truyền và loại bỏ header từ các luồng nhận được

Phiên Quản lý thông tin địa chỉ thiết bị truy nhập, quản lý và cấu hình phiên

Kết nối Quản lý kết nối để duy trì liên kết vô tuyến AT-RAN đã được thiết lập

Bảo mật trong giao diện vô tuyến được đảm bảo thông qua việc sử dụng các phương pháp xác thực và mã hóa cho dữ liệu trên kênh lưu lượng, kênh điều khiển và truy cập của thiết bị AT.

MAC Xác định các thủ tục được sử dụng để nhận dữ liệu truyền qua lớp vật lý

Vật lý Cung cấp các chỉ tiêu về điều chế, công suất phát, tần số và cấu trúc kênh cho đường lên và xuống

Hình 2.3: Các lớp giao thức mô hình TCI/IP với thiết bị đầu cuối

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Lớp Ứng dụng (Application Layer) hoạt động trên hệ điều hành PC/AT và bao gồm nhiều giao thức kết nối với các ứng dụng mạng như SMTP, TELET, DNS, FTP và HTTP Dữ liệu được gửi tới lớp chuyển vận thông qua header lớp ứng dụng, trong đó chứa thông tin về loại dữ liệu và giao thức sử dụng.

Lớp Chuyển vận (Transport Layer) đóng vai trò quan trọng trong việc sắp xếp dữ liệu thành các segment để truyền tải qua mạng, đồng thời đảm bảo độ tin cậy cho quá trình truyền dữ liệu.

Luồng bit dài từ lớp Ứng dụng được chia thành các gói tin riêng biệt Lớp Chuyển vận thêm header xác định giao thức, giá trị checksum và số gói trên một lượt truyền Hai giao thức chính là TCP và UDP; TCP là giao thức hướng liên kết và tin cậy, trong khi UDP là giao thức không liên kết và không tin cậy UDP có lợi thế về thời gian truyền nhanh, phù hợp với dữ liệu không yêu cầu độ tin cậy cao như audio và video, trong khi TCP thích hợp cho dữ liệu yêu cầu độ chính xác như số liệu và văn bản.

Lớp Internet chịu trách nhiệm chính trong việc di chuyển dữ liệu giữa hai điểm nguồn và đích trên mạng Mỗi thiết bị đầu cuối trong Internet hoặc bất kỳ mạng IP nào đều được xác định bằng một địa chỉ logic duy nhất.

Nghiên cứu về công nghệ di động 3G, đặc biệt là CDMA2000 1xEV-DO, cho thấy Internet có thể được phân chia thành hai lớp chính: Lớp Giao thức Internet (IP) ở phía trên và Lớp Giao thức Point-to-Point (PPP) ở phía dưới.

Giao thức IP quy định cách thức đánh địa chỉ cho các thiết bị trên mạng Internet công cộng và các mạng IP khác Mỗi thiết bị sẽ được gán một địa chỉ IP duy nhất, có thể là 32-bit cho IPv4 hoặc 128-bit cho IPv6.

• Giao thức Point-to Point (PPP):

Giao thức PPP là một giao thức hướng liên kết cho phép thiết lập kết nối giữa hai điểm trên mạng và truyền các gói dữ liệu đa giao thức Gói dữ liệu đa giao thức bao gồm một gói dữ liệu bên trong được bọc bởi một gói dữ liệu bên ngoài, với các giao thức chuyển vận Lớp Mạng khác nhau, tạo ra một "đường hầm" (tunneling) để định tuyến gói dữ liệu bên trong Khi gói dữ liệu đến điểm cuối của "đường hầm", gói bọc bên ngoài sẽ được mở ra, cho phép gói bên trong tiếp tục truyền trên mạng với giao thức chuyển vận của nó Ứng dụng phổ biến nhất của giao thức PPP hiện nay là tạo kết nối dial-up giữa máy tính cá nhân và ISP thông qua mạng PSTN.

Với công nghệ 1xEV-DO, giao thức PPP được sử dụng để truyền tải gói dữ liệu giữa thiết bị truy cập và PDSN Các gói dữ liệu từ thiết bị truy cập chứa địa chỉ IP của mạng đích, được bọc trong gói PPP và truyền qua mạng truy cập vô tuyến RAN mà không phụ thuộc vào các kết nối vật lý như ATM, Ethernet hay ISDN Khi gói dữ liệu đến PDSN, PDSN sẽ tiến hành mở các gói PPP để xử lý.

Nghiên cứu công nghệ di động 3G, đặc biệt là CDMA2000 1xEV-DO, cho phép khôi phục địa chỉ IP của mạng đích trước khi tiếp tục truyền dữ liệu trên Internet.

2.2.1.4 Giao diện Host- -to Network

Lớp Host-to-Network được xác định theo kiến trúc IS-856 1xEV-DO, trong đó giao thức Liên kết Vô tuyến (RLP) thuộc lớp Ứng dụng, cùng với lớp Vật lý và lớp MAC, hỗ trợ giao diện mạng Hầu hết các lớp còn lại trong kiến trúc này chủ yếu được sử dụng cho việc xử lý cuộc gọi.

Chuẩn IS-856 định nghĩa lớp Host-to-Network trong mô hình TCP/IP 1xEV-DO với nội dung là cách hoạt động tương tác giữa 3 thực thể sau:

Thiết bị truy nhập (AT) Sector

Hình 2.3: Mô hình kiến trúc tham chiếu chuẩn IS-856

IS-856 được xây dựng theo mô hình các lớp, với mỗi lớp được quy định trong một chương riêng của tiêu chuẩn Kiến trúc phân lớp này hỗ trợ thiết kế mô-đun và tạo điều kiện thuận lợi cho việc cập nhật từng phần của các giao thức và phần mềm.

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Lớp Ứng dụng Ứng dụng gói mặc định Ứng dụng báo hiệu mặc định

Lớp Bảo mật Lớp Liên kết

Giao thức liên kết bảo hiệu Giao thức liên kết vô tuyến

Giao thức mạng bảo hiệu

Giao thức cập nhật vị tri

Giao thức điều khiển lưu lượng

Giao thức trạng thái rỗi

Giao thức trạng thái khởi tạo

Giao thức trạng thái đã kết nối

Giao thức quản lý liên kết vô tuyến

Giao thức cập nhật đường đi

Giao thức hợp nhất gói Giao thức bản tin mào đầu

Giao thức trao đổi khoá Giao thức nhận thực Giao thức mã hoá

Giao thức MAC kênh điều khiển

Giao thức MAC kênh lưu lượng đường xuống

Giao thức MAC kênh truy nhập

Giao thức MSC kênh lưu lượng đường lên

Giao thức quản lý địa chỉ

Phiên Giao thức cấu hình phiên

Giao thức lớp Vật lý

Hình 2.4: Các lớp IS 856 và giao thức mặc định của nó -

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Hình 2.5: Đóng gói các lớp giao thức 1xEV-DO

GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CDMA2000 1xEV-DO

Cấu trúc kênh 1x EV-DO

Kênh Pilot Kênh dữ liệu

Khoá DRC Hoạt động đường lên Điều khiển công suất đường lên

Kênh Pilot Điều khỉên truy nhập môi trường

Pilot Điều khiển truy nhập môi trường

Lưu lượng Kênh Điều khiển

Chỉ báo tốc độ đường lên Điều khiển tốc độ dữ liệu

Hình 3.1: Cấu trúc kênh 1xEV-DO

Kênh dữ liệu đường xuống

Kênh dữ liệu đường xuống được chia làm 4 kênh con phân chia theo thời gian, với chức năng khác nhau:

 Kênh Lưu lượng: Chứa dữ liệu người sử dụng Ở những khoảng thời gian ngắn xác định, kênh lưu lượng bị thay thế bởi kênh Điều khiển

 Kênh Điều khiển: Truyền các bản tin báo hiệu từ trạm gốc đến thiết bị truy nhập

Kênh Pilot giúp thiết bị truy nhập giải mã dữ liệu bằng cách cung cấp tín hiệu tham khảo từ sector, cho phép thiết bị theo dõi và thực hiện chuyển giao thông tin hiệu quả.

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Kênh Điều khiển Truy nhập Môi trường (MAC) cung cấp thông tin quan trọng giúp thiết bị truy nhập thiết lập kết nối với hệ thống, bao gồm trạng thái hoạt động của kênh và mức công suất cần thiết để thiết bị truy nhập thực hiện quá trình truyền dữ liệu.

Hình 3.2: Quá trình tạo kênh đường xuống

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

3.2.1 Phân chia người sử dụng và công suất truyền

Trong hệ thống 1xEV-DO, mỗi người dùng được gán một trong 59 mã Walsh, cho phép một sóng mang đơn đường xuống phục vụ 59 thuê bao thông qua phân chia thời gian Mặc dù chỉ một thuê bao có thể nhận dữ liệu tại một thời điểm, tất cả 59 thuê bao đều có kênh logic riêng trên sóng mang Với CDMA2000 1X, công suất phát từ trạm gốc được chia sẻ giữa các kênh Lưu lượng, Pilot, Paging và Đồng bộ Trong khi đó, 1xEV-DO phân chia dữ liệu theo thời gian với một lượng nhỏ bit cụm MAC và xung Pilot, giúp trạm gốc truyền dữ liệu lưu lượng với công suất lớn nhất, từ đó đạt được tỷ lệ sóng mang trên tạp âm (Eb/No) cao nhất, cho phép truyền dữ liệu với tốc độ cao.

Kênh Pilot Kênh Paging Kênh Đồng bộ

Tổng dữ liệu Kênh điều khiển Kênh điều khiển

Cấu trúc kênh đường xuống 3G-1X Cấu trúc kênh đường xuống 1xEV-DO

Hình 3.3: So sánh công suất phát đường xuống trong CDMA2000 1X và 1xEV-

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

3.2.2 Cấu trúc Khung và khe thời gian Đường xuống có độ rộng sóng mang 1,25 MHz, được trải phổ chuỗi trực tiếp ở tốc độ 1,2288Mcps Dữ liệu đường xuống được truyền theo các khung (Frame) liên tiếp có độ dài 26,67 ms Khung được chia làm 16 khe thời gian (Slot) có độ dài 1,667 ms chứa các gói dữ liệu

 Thời gian truyền một gói dữ liệu có thể chiếm từ 1 tới 16 khe thời gian, tuỳ thuộc vào tốc độ truyền dữ liệu được chọn

 Các thông tin điều khiển và pilot được chèn vào mỗi khung tại các khoảng thời gian ấn định để cho thiết bị truy nhập thu nhận

 Địa chỉ của thiết bị truy nhập được xác định trong mỗi gói

Khi thiết bị truy nhập nhận gói tin, nó sẽ gửi một tín hiệu xác nhận (ACK) để thông báo rằng gói tin và dữ liệu của nó đã được nhận thành công.

Mỗi khung có độ dài 32,768 chip và kéo dài trong 26,6 ms, trong khi mỗi khe thời gian có độ dài 2048 chip và kéo dài 1,66 ms Các khe thời gian này được chia thành hai nửa bằng nhau, mỗi nửa 1024 chip, bao gồm dữ liệu lưu lượng, các xung pilot và các kênh MAC phân chia theo thời gian.

1 Khung = 16 Khe = 32,768 Chip = 26,6 ms ẵ Khe = 1024 Chip ẵ Khe = 1024 Chip

Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu

Hình 3.4: Cấu trúc khung và khe thời gian 1xEV-DO

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Trong trường hợp không có dữ liệu lưu lượng hoặc điều khiển, khe thời gian sẽ ở trạng thái rỗi (idle) Trong trạng thái này, khe thời gian không truyền dữ liệu nhưng vẫn duy trì kênh pilot và MAC tại vị trí đã ấn định Trạm gốc cần liên tục truyền kênh pilot để các thiết bị truy cập theo dõi tín hiệu từ các sector xung quanh, hỗ trợ cho việc lựa chọn sector Đồng thời, kênh MAC cũng phải được duy trì để điều khiển công suất đường lên của thiết bị truy cập.

MAC MAC MAC Pi lo t

Hình 3.5: Cấu trúc khe thời gian rỗi (idle)

Kênh lưu lượng truyền tải các gói lớp Vật lý, trong đó một chuỗi mở đầu (preamble sequence) được gửi trước để xác định điểm bắt đầu và kết thúc của gói, cũng như nhận diện thiết bị đầu cuối nhận dữ liệu.

Mỗi gói lớp vật lý được mã hóa bằng bộ mã hóa Turbo, sau đó dữ liệu được ngẫu nhiên hóa để giảm tỷ lệ đỉnh trung bình của sóng đường xuống Tiếp theo, dữ liệu được hoán vị bằng bộ ghép xen và điều chế bằng QPSK, 8-PSK hoặc 16-QAM Quá trình này bao gồm lặp chuỗi hoặc cắt bớt, phân kênh thành 16 luồng, điều chế mã Walsh, điều khiển tăng, và cuối cùng, tất cả được cộng lại để tạo thành một luồng I.

Nghiên cứu công nghệ di động 3G tập trung vào CDMA2000 1xEV-DO phase, bao gồm việc sử dụng luồng Q (quadrature) trước khi thực hiện ghép kênh phân chia thời gian Quy trình này kết hợp với chuỗi mở đầu và các kênh Pilot, MAC để tối ưu hóa hiệu suất truyền tải dữ liệu.

Trong kênh lưu lượng dữ liệu, người sử dụng truyền 400 bit trong mỗi nửa khe thời gian Các thiết bị truy cập chia sẻ sóng mang và có thể được ấn định ở bất kỳ thứ tự khe thời gian nào Thuật toán sắp xếp cho phép thiết bị có báo cáo RF tốt hơn có cơ hội nhận tín hiệu trước, trong khi các thiết bị có điều kiện RF kém hơn phải chờ đợi Nhờ đó, trạm gốc luôn duy trì tốc độ truyền dữ liệu tối đa để tối ưu hóa lưu lượng.

Sau đây là một số nội dung lưu ý trong kênh Lưu lượng 1xEV-DO:

3.2.3.1 Điều chế thích nghi đường xuống

Trong 1xEV-DO, tốc độ dữ liệu đường xuống có thể thay đổi từ 38,4 kbps đến 2457,6 kbps nhờ vào việc điều chỉnh phương pháp điều chế và các đặc trưng lớp vật lý khác như tốc độ mã hóa turbo và chip mở đầu Mỗi tốc độ truyền dữ liệu, tương ứng với kiểu điều chế và kích thước bit của gói tin, được xác định bởi điều kiện RF mà thiết bị truy nhập đánh giá.

1xEV-DO hỗ trợ tốc độ dữ liệu động bằng cách đo tỷ lệ sóng mang trên nhiễu (C/I) từ trạm gốc Thiết bị truy nhập yêu cầu tốc độ dữ liệu phù hợp mỗi 1,67 ms Sau khi nhận yêu cầu, trạm gốc truyền dữ liệu với tốc độ tối đa có thể tại thời điểm đó Tốc độ dữ liệu đường xuống được điều chỉnh linh hoạt theo yêu cầu ứng dụng và điều kiện kênh, đảm bảo hiệu suất tốt nhất cho thuê bao.

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Bảng 3.1: Tốc độ dữ liệu đường xuống và các thuộc tính khác liên quan Đặc trưng Tốc độ dữ liệu (kbps)

Bit trên gói 1024 1024 1024 1024 2048 1024 2048 3072 2048 4096 3072 4096 Kiểu điều chế

QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK QPSK 8PSK QPSK 16QUAM 8PSK 16QUAM

Thời gian mã hoá gói

1xEV-DO áp dụng phương pháp mã hóa Turbo, cho phép tạo ra các khung lớn hơn so với IS-95 và CDMA2000 1X Tỷ lệ mã hóa cho đường xuống là 1/5 và 1/3, trong khi cho đường lên là 1/2 và 1/4 Hệ số tỷ lệ mã hóa R (R=1/2, 1/3, ) thể hiện tỷ lệ giữa bit thông tin và tổng số bit, bao gồm cả các bit bổ sung nhằm nâng cao độ chính xác của thông tin nhận được.

1xEV-DO sử dụng các kiểu điều chế sau ứng với từng tốc độ dữ liệu

+ Tốc độ dữ liệu từ 38,4 kbps tới 1,2288 kbps: Sử dụng kiểu điều chế QPSK

+ Tốc độ dữ liệu 921,6 kbps và 1,8432 kbps: Sử dụng kiểu điều chế 8 PSK

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

+ Tốc độ dữ liệu 1,2288 kbps và 2,4576 kbps: Sử dụng kiểu điều chế 16- QUAM

• Kích thước bit của gói tin

Kích thước bit của gói kênh lưu lượng phụ thuộc vào tốc độ chọn, dao động từ 1024 (1K) đến 4096 bit (4K), trong khi kích thước bit của gói dữ liệu từ lớp MAC cố định là 1002 bit Dù kích thước gói truyền đi có thay đổi, phép kiểm tra FCS (Frame Check Sequence) vẫn được thực hiện trên 1002 bit gói nhận từ lớp MAC Phép kiểm tra này sử dụng CRC (Cyclic Redundancy), được tính toán từ sự phân bố giá trị bit “1” trong gói 1002 bit, tạo ra giá trị 16 bit Giá trị CRC 16 bit này được truyền cùng với 1002 bit lớp MAC và 6 bit đuôi (tail), tạo thành gói lớp vật lý tổng cộng 1024 bit, trong đó sáu bit đuôi luôn là bit “0” và nằm ở cuối gói.

DUNG LƯỢNG VÀ VÙNG PHỦ SÓNG

Giới thiệu

Việc thiết kế vùng phủ sóng và dung lượng mạng 1xEV-DO phụ thuộc vào tính toán quỹ đường lên và xuống Khi triển khai mạng 1xEV-DO trên hệ thống IS-95/CDMA2000 1X có sẵn, vùng phủ sóng của 1xEV-DO nên tương ứng với vùng phủ sóng của IS-95/CDMA2000 1X do sử dụng chung các trạm thu phát sóng gốc Phân tích quỹ đường truyền cho 1xEV-DO cơ bản tương tự như đối với IS-95.

Hệ thống IS-95 và CDMA2000 1X đều đặt chất lượng thoại lên hàng đầu, với yêu cầu khắt khe về tính thời gian thực, do đó phạm vi thoả hiệp cho dung lượng và vùng phủ sóng là rất nhỏ Ngược lại, hệ thống 1xEV-DO chủ yếu phục vụ cho truyền dữ liệu gói, không yêu cầu thời gian thực nghiêm ngặt như hệ thống thoại, nên dễ dàng hơn trong việc cân nhắc giữa vùng phủ sóng và dung lượng trạm gốc.

Tùy thuộc vào chiến lược thị trường và điều kiện môi trường, phạm vi phủ sóng của sector có thể bị giới hạn theo chiều hướng tăng hoặc giảm Sự giới hạn này thường dựa vào năng lượng truyền, trong đó bán kính của cell cơ bản trong hệ thống 1xEV-DO được xác định bởi công suất truyền của thiết bị truy nhập.

Do đó, để thiết kế giới hạn đường lên, trước hết cần phân tích quỹ đường lên để

Nghiên cứu công nghệ di động 3G, cụ thể là CDMA2000 1xEV-DO, cho thấy tổn hao đường truyền lớn nhất xảy ra tại mép cell với các tốc độ dữ liệu xác định Để đảm bảo chất lượng tín hiệu chấp nhận được, mức công suất mà trạm gốc nhận từ thiết bị truy nhập cần đạt hơn 90% vùng phủ sóng sector Tiếp theo, cần phân tích quỹ đường xuống để xác định khả năng hỗ trợ của phạm vi do quỹ đường lên thiết lập.

Phân tích quỹ đường lên

Đường lên 1xEV DO tương tự như CDMA2000 1X với các đặc điểm như phân chia theo mã CDMA, sử dụng xung Pilot để dò liên kết và điều khiển công suất, với tốc độ dữ liệu từ 9,6 đến 153,6 kbps và chuyển giao mềm Tuy nhiên, 1xEV-DO không có các kênh cơ sở và kênh bổ sung, dẫn đến tốc độ dữ liệu được điều khiển động bởi trạm gốc dựa trên trạng thái tải của sector Thiết bị truy nhập khởi tạo truyền dữ liệu ở tốc độ 9,6 kbps và có khả năng điều chỉnh tốc độ sau mỗi khung 26,67 ms dựa vào Bit Hoạt động Đường lên (RAB) từ trạm gốc Tốc độ dữ liệu mà thiết bị truy nhập chọn sẽ được gửi đến trạm gốc qua kênh Điều khiển Tốc độ Dữ liệu (DRC), và tốc độ dữ liệu đang truyền sẽ được thông báo cho trạm gốc qua kênh Chỉ báo Tốc độ Đường lên (RRI).

4.2.1 Tổn hao đường truyền lớn nhất

Phân tích quỹ đường lên là bước quan trọng để xác định tổn hao đường truyền lớn nhất giữa ăng-ten thiết bị truy nhập và ăng-ten trạm gốc Nếu kết quả phân tích cho thấy có khả năng hoạt động với mức tổn hao đường xuống tương ứng, thì tổn hao này sẽ được áp dụng trong thiết kế hệ thống RF, giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền dẫn.

Nghiên cứu công nghệ di động 3G, đặc biệt là CDMA2000 1xEV-DO, tập trung vào việc tính toán bán kính cell dựa vào các yếu tố địa phương như chiều cao trạm gốc, địa hình và mức độ tạp âm môi trường.

Tổn hao đường truyền lớn nhất

Các thành phần gây tổn hao đường truyền từ thiết bị truy cập đến trạm gốc được xác định theo mô hình điểm-tới-điểm Tổn hao này có thể được tính toán dựa vào công thức cụ thể.

Xmax – PL HL fade (BL+ VL) + AG CL ≥ 10 log(Smin) – – – –

• Xmax: Công suất truyền lớn nhất (EIRP) của thiết bị truy nhập ngoài ăngten (dBm)

• HL: Tổn hao đầu và thân cơ thể (dB)

• BL+VL: Tổn hao hấp thụ nhà cửa và cây cối (và những thứ khác) (dB)

• PL: Tổn hao đường truyền trung bình giữa ăngten thiết bị truy nhập và ăngten trạm gốc (dB)

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

• fade: Tổn hao tại vị trí thiết bị truy nhập (dB)

• AG: Tăng ích ăngten tại trạm gốc (dBi)

• CL: Tổn hao cáp nối tại trạm gốc (dB)

• Smin: Độ nhậy thu trạm gốc (mW, chuyển sang dBm)

Công suất phát của thiết bị truy nhập (Xmax) cần phải lớn hơn tổn hao đường truyền tối đa, nhằm đảm bảo rằng công suất tín hiệu nhận tại trạm gốc (bộ nối ăngten) đạt mức lớn hơn hoặc bằng độ nhạy thu tối thiểu của trạm gốc (Smin).

Tổn hao đường truyền lớn nhất (đơn vị dBi, tương ứng với ăngten đẳng hướng) là giá trị tối đa chấp nhận được khi thiết bị truy cập di chuyển xa trạm gốc Nếu thiết bị tiếp tục di chuyển xa mà không có sector ứng cử để nhận chuyển giao, tổn hao đường truyền sẽ vượt quá giá trị cho phép, dẫn đến chất lượng tín hiệu tại trạm gốc giảm và có thể gây rơi cuộc gọi.

Phân tích quỹ đường lên cho 90% phạm vi phủ sóng tại các tốc độ khác nhau được thể hiện trong bảng 4.1, với các giá trị minh họa thay đổi theo từng mạng cụ thể Việc tính toán nguồn tổn hao đường truyền, nhiễu tạp âm, và tổn hao đường truyền cho phép lớn nhất giúp xác định chất lượng tín hiệu và tải Sau khi xác định tổn hao đường truyền cho phép lớn nhất, giá trị này được sử dụng trong mô hình truyền sóng hoặc công cụ mô phỏng để xác định bán kính cell với chất lượng đã định Có nhiều mô hình truyền sóng khác nhau phù hợp với các điều kiện địa lý, môi trường và chiều cao của trạm gốc.

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Bảng 4.1: Bảng tính quỹ đường lên cho PCS

Tốc độ kênh lưu lượng 1xEV-DO

Công suất truyền lớn nhất trên kênh lưu lượng tại cổng ăngten dBm 21 21 21 21 21 21

Tăng ích ăngten máy phát dBi 2 2 2 2 2 2

EIRP máy phát trên kênh lưu lượng dBm 23 23 23 23 23 23 (3)= (1)+ (2)

4 Tổn hao thân/ đầu dB 2 0 0 0 0 0 Không tổn hao cơ thể

Tăng ích ăngten máy thu dBi 18 18 18 18 18 18 Giả thiết có 3 sector

Tổn hao bộ nối và cáp máy thu dB 3 3 3 3 3 3 Giá trị đặc trưng

7 Ảnh tạp âm máy thu dB 4 4 4 4 4 4 Xem 4.2.3.1

8 Mật độ tạp âm máy thu dBm/

9 Dữ trữ nhiễu máy thu dB 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 Giả thiết tải 72% Xem 4.2.3.3

Tổng tạp âm hiệu dụng +

11 Tốc độ thông tin (10log(Rb)) dB 39,8 39,8 42,8 45,8 48,9 51,9

12 Eb/Nt yêu cầu ở máy phát dB 4 6 4,5 3,6 3,2 6

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Tốc độ kênh lưu lượng 1xEV-DO

13 Độ nhạy máy thu dBm - 120,9 - 118,9 - 117,3 - 115,3 - 112,8 - 108,0 (13)=(12)+(11)+(10)+sửa lỗi

Tăng ích chuyển giao m ềm dB 4 4 4 4 4 4

95% khu vực phủ sóng, áp dụng cho khu vực có chuyển giao mềm

15 Tăng ích phân tập hiện dB 0 0 0 0 0 0

Dự trữ suy hao chuẩn loga dB 10,3 10,3 10,3 10,3 10,3 10,3

Giả thiết 8 dB lệch fading, chuẩn, 90% vùng biên % vùng phủ sóng

Tổn hao xuyên xe cộ/ nhà cửa dB 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Người thiết kế tự nhập Giá trị

0 để với trường hợp trên phố

Tổn hao đường truyền lớn nhất ứng với ăngten đẳng hướng dBi 150,6 150,6 149,0 147,0 144,5 139,7 (18)=(3)-(4)- (13)+(5) -

4.2.2.1 Ảnh tạp âm máy thu Ảnh tạp âm máy thu (Receiver Noise Figure) được tạo ra bởi bộ tái khuếch đại máy thu Khi phân tích quỹ đường truyền, thường lấy giá trị 4dB

4.2.2.2 Mật độ tạp âm máy thu

Sự chuyển động của electron tỷ lệ thuận với nhiệt độ phân tử, dẫn đến tạp âm nhiệt trong bộ khuếch đại Ở nhiệt độ phòng 17°C (290 K), một bộ khuếch đại lý tưởng có mật độ tạp âm máy thu là -174 dBm/Hz.

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

4.2.2.3 Dự trữ nhiễu máy thu

Dự trữ nhiễu máy thu (Receiver Interference Margin) được sử dụng để tính mức nhiễu tín hiệu từ những thuê bao khác trên cùng sóng mang

4.2.2.4 Độ nhạy máy thu Độ nhạy máy thu trạm gốc là khả năng máy thu có thể phân biệt được tín hiệu từ tạp âm và nhiễu, hay lượng hoá bằng công suất (dBm) nhỏ nhất chấp nhận được ở máy thu với tỷ lệ FER mong muốn: Smin Công suất này bằng mức công suất nhận được tại ăngten trạm gốc cộng với tăng ích ăngten và trừ đi suy hao cáp và bộ nối

4.2.2.5 Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu Eb/Nt

Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu Eb/Nt là tỷ số giữa năng lượng bit nhận được tại máy thu và tổng các nhiễu cũng như tạp âm xung quanh Năng lượng bit được xác định bằng cách chia công suất nhận được ở máy thu cho tốc độ bit.

Chất lượng tín hiệu tại trạm gốc được đo qua giá trị Eb/Nt, với giá trị càng cao thì tín hiệu nhận được càng tốt Tốc độ di chuyển và tốc độ dữ liệu là những yếu tố ảnh hưởng đến giá trị này Để nâng cao Eb/Nt tại máy thu trạm gốc, việc tăng Eb/Nt từ thiết bị truy nhập cần được cân nhắc kỹ lưỡng, vì điều này có thể dẫn đến tiêu tốn pin và gây nhiễu cho các thuê bao khác.

Giá trị Eb/Nt tối thiểu cần thiết cho một thiết bị truy nhập phụ thuộc vào tốc độ di chuyển, môi trường đa điểm và tỷ lệ lỗi gói (PER) mong muốn Dưới đây là Bảng 4.2 trình bày các giá trị Eb/Nt tối thiểu phát sinh từ các thiết bị truy nhập.

Nghiên cứu công nghệ di động 3G CDMA2000 1xEV-DO nhập, bao gồm cả công suất các kênh không phải lưu lượng như DRC, Pilot/RRI và ACK, với mục tiêu đạt tỷ lệ PER mong muốn là 1%.

Bảng 4.2: Giá trị Eb/Nt yêu cầu với đường lên

Tốc độ dữ liệu (kbps) Giá trị Eb/Nt yêu cầu (dB)

Giá trị Eb/Nt phát tại thiết bị truy nhập bao gồm các kênh lưu lượng, pilot, DRC và ACK Khi tốc độ dữ liệu tăng, yêu cầu về giá trị Eb/Nt sẽ giảm do tỷ lệ chiếm dụng của các kênh pilot, DRC và ACK thấp hơn so với kênh lưu lượng Đặc biệt, với tốc độ đường lên đỉnh 153,6 kbps, yêu cầu giá trị Eb/Nt lại tăng lên do mã hoá turbo có tỷ lệ thấp, dẫn đến khả năng sửa lỗi bit turbo cũng thấp hơn (1/2 so với 1/4 ở các tốc độ 9,6/19,3/38,4/76,4 kbps).

4.2.2.7 Tăng ích chuyển giao mềm

Phân tích quỹ đường xuống

Mục tiêu của phân tích quỹ đường xuống là đảm bảo rằng đường xuống có công suất đủ để hỗ trợ hoạt động với dung lượng mong muốn trong phạm vi được xác định bởi đường lên Đồng thời, phân tích này cũng xác định phần trăm khu vực phủ sóng có thể đạt được tại mỗi tốc độ dữ liệu đường xuống, dựa trên tổn hao đường truyền lớn nhất cho phép của đường lên.

4.3.1 Đánh giá điều kiện RF tại thiết bị truy nhập

Đường xuống trong hệ thống phân chia người sử dụng sử dụng cơ chế khe thời gian, cho phép một thuê bao nhận toàn bộ tín hiệu trong khoảng thời gian 1,667 ms Trạm gốc tối đa hóa lưu lượng bằng cách truyền tải dữ liệu với công suất tối đa đến thiết bị truy nhập duy nhất, với tốc độ dữ liệu thay đổi theo điều kiện RF từ thuê bao Chất lượng RF giảm khi thiết bị truy nhập di chuyển xa trạm gốc, dẫn đến việc không thể khôi phục gói tin mã hóa Turbo ở tốc độ dữ liệu hiện tại, buộc thiết bị yêu cầu tốc độ thấp hơn trong khe thời gian tiếp theo Các nhà sản xuất thiết bị được hướng dẫn về giá trị Eb/Nt tối thiểu cần thiết tại cổng ăngten để đảm bảo hoạt động hiệu quả ở mỗi tốc độ dữ liệu.

Nghiên cứu công nghệ di động 3G, cụ thể là CDMA2000 1xEV-DO, yêu cầu rằng lượng đường xuống và giá trị Eb/Nt tại cổng ăng-ten của thiết bị truy nhập phải đạt hoặc vượt qua giá trị yêu cầu được quy định trong Bảng 4.3 Giá trị yêu cầu này được ký hiệu là d.

Năng lượng bit được tính bằng công suất nhận tại cổng ăngten thiết bị truy nhập (Phost) chia cho tốc độ bit (R) Tổng nhiễu và tạp âm thu bao gồm ảnh hưởng từ nhiễu máy thu, mật độ tạp âm nhiệt và năng lượng dải thông từ các sector xung quanh.

Phost=Công suất đến từ trạm gốc đang phục vụ

N 0 = Mật độ tạp âm nhiệt

P other =Công suất từ các sector xung quanh

W =Dải thông sử dụng cho khe lưu lượng (~75% tổng số khe)

- Với g là hệ số xử lý:g = W/R

Pother: Công suất nhiễu từ các sector xung quanh βf là tỷ lệ nhiễu: βf = Pother/ Phost

Có thể viết lại phương trình như sau:

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Bảng 4.3: Giá trị Eb/No yêu cầu với kênh lưu lượng đường xuống

Eb/No kênh lưu lượng yêu cầu (dB) Ghi chú

1843,2 7,5 Trung bình tuyến tính của các giá trị mục tiêu và yêu cầu

2456,6 10,5 Trung bình tuyến tính của các giá trị mục tiêu và yêu cầu

Phân tích quỹ đường xuống giúp xác định sự tăng, giảm và tổn hao tín hiệu từ trạm gốc, tương tự như tín hiệu đường lên từ thiết bị truy nhập Bảng tính quỹ đường xuống minh họa các giá trị được tính toán để cân bằng với đường lên có tốc độ 9,6 kbps, với giả thiết tổn hao đường lên tối đa là 150,6 dBi (như đã tính toán ở phần 4.2.2).

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Bảng 4.4: Bảng tính quỹ đường xuống cho PCS Đơn vị Tốc độ kênh lưu lượng (kbps) Ghi chú

Tổng công suất tại đầu

J4 dBm 42,0 42,0 42,0 42,0 42,0 42,0 42,0 42,0 42,0 Bộ khuếch đại 16 Watt

Tổn hao cáp vị trí cell dBm 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 Đặc trưng

Tăng ích ăngten vị trí cell dBi 18.0 18.0 18.0 18.0 18.0 18 0 18.0 18.0 18.0 Đặc trưng 3 sector

Công suất thiết bị truy nhập nhận được

5 Tổn hao từ đường lên dBi 150,6 150,6 150,6 150,6 150,6 150,6 150,6 150,6 150,6

Bao gồm đâm xuyên nhà cửa/ phương tiện giao thông

Tăng ích ăngten thiết bị truy nhập dB 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Đặc trưng

7 Đường dốc tổn hao dB/Dec 38,5 38,5 38,5 38,5 38,5 38,5 38,5 38,5 38,5 Đặc trưng

Tổn hao delta của vùng phủ sóng dB 0,0 0,0 -0,4 - 2,1 - 5,3 - 8,8 - 12,8 - 19,6 - ,8 28 =(7)× log (21)

Công suất thiết bị truy nhập nhận được từ trạm gốc dBm - 91,6 - 91,6 - 91,2 - 89,5 - 86,3 - 82,8 - 78,8 - 72,0 - 62,8 =(4) (5)+(6) - -

10 Tỷ lệ nhiễu từ sector dB 9,5 8,3 5,2 2,2 - 0,8 - 3,5 - 6,3 - 10,5 - 14,8

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO Đơn vị Tốc độ kênh lưu lượng (kbps) Ghi chú

Nhiễu cell/sector khác dBm - 82,1 - 83,3 - 86,0 - 87,3 - 87,1 - 86,3 - 85,1 - 82,5 - 77,6 = (9) + (10)

12 Ảnh tạp âm thiết bị truy nhập dB 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 Đặc trưng

13 Mật độ tạp âm nhiệt dBm/Hz - 174,0 - 174,0 - 174,0 - 174,0 - 174,0 - 174,0 - 174,0 - 174,0 - 174,0 N 0 =KT

Cống suất tạp âm nhiệt/Hz dBm/Hz - 165,0 - 165,0 - 165,0 - 165,0 - 165,0 - 165,0 - 165,0 - 165,0 - 165,0 = (12)+(13)

Hiệu ứng dải thông trải phổ kênh lưu lượng dBmHz dBHz 60,9 60,9 60,9 60,9 60,9 60,9 60,9 60,9 (W)

Tổng công suất tạp âm nhiệt dBm - 104,1 - 104,1 - 104,1 - 104,1 - 104,1 - 104,1 - 104,1 - 104,1 - 104,1 =(14)+(15)

Tổng nhiễu đối với kênh lưu lượng dBm - 82,1 - 83,2 - 85,9 - 87,2 - 87,0 - 86,2 - 85,0 - 82,5 - 77,6 Độ nhạy máy thu thiết bị truy nhập

18 Tăng ích xử lý dB 13,8 10,8 7,8 4,8 1,8 0,1 - 1,3 - 0,3 - 4,3

19 Eb/Nt kênh lưu lượng dB 4,3 2,5 2,5 2,5 2,5 3,5 5,0 7,5 10,5 = (18) + (19)

Eb/No yêu cầu dB 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 3,5 5,0 7,5 10,5

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Dung lượng

4.4.1 Giới thiệu Để tính được phạm vi phủ sóng, người thiết kế mạng cần biết lượng lưu lượng các trạm gốc có thể được hỗ trợ Đối với 1xEV DO, do có sự khác nhau - cơ bản giữa đường lên và đường xuống, phân tích dung lượng của hai đường này cũng khác nhau:

 Đường lên được phân tích theo phương pháp tương tự như đối với hệ thống thoại nhằm xác định số lượng tối đa thuê bao đồng thời

 Đường xuống được phân tích tương tự với dịch vụ dữ liệu hệ thống CDMA2000 1X, xác định dung lượng trên một sector

Sự hoạt động của hệ thống EV-DO phụ thuộc vào nhiều điều kiện khác nhau, dẫn đến việc tính toán dung lượng là tương đối và có sự thỏa hiệp giữa vùng phủ sóng và chất lượng dịch vụ (QoS) Thông thường, dung lượng đường lên chỉ hỗ trợ một phần tư dung lượng đường xuống, trong khi giá trị dung lượng sector đường xuống thường được sử dụng trong lập kế hoạch mạng dao động từ 500 đến 600 kbps.

4.4.2 Quan hệ giữa dung lượng và vùng phủ sóng

Trong hệ thống CDMA, mỗi thiết bị truy nhập tạo ra nhiễu cho các thiết bị khác, dẫn đến việc khi dung lượng tăng, nguồn nhiễu cũng gia tăng, buộc các thiết bị phải tăng công suất phát Tuy nhiên, khi công suất phát đạt đến mức tối đa mà vẫn không đảm bảo được giá trị Eb/Nt yêu cầu tại trạm gốc, cuộc gọi sẽ bị rớt Do đó, với tiêu chí chất lượng cố định, việc tăng dung lượng sẽ làm thu hẹp vùng phủ sóng, và để khắc phục tình trạng này, trạm gốc cần có các biện pháp điều chỉnh phù hợp.

Nghiên cứu công nghệ di động 3G với CDMA2000 1xEV-DO được thiết kế để các vùng giáp ranh giữa các sector chồng lên nhau, nhằm giảm thiểu tình trạng rớt cuộc gọi khi lưu lượng sử dụng tăng cao.

Giá trị tới hạn dung lượng sector đạt được khi có một cuộc gọi mới, không phụ thuộc vào vị trí, không thể cung cấp đủ công suất để vượt qua mức nhiễu từ các thiết bị truy nhập khác Đồng thời, các thiết bị này cũng không thể chấp nhận mức nhiễu thêm từ cuộc gọi mới Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến giá trị tới hạn của dung lượng, bao gồm tình trạng lưu lượng đường lên, mức độ tải của các cell bên cạnh và mật độ chuyển giao mềm.

Dung lượng cực là số lượng người dùng tối đa mà một cell có thể phục vụ, phụ thuộc vào hệ số hoạt động kênh lưu lượng (α), tăng ích xử lý (g) và tỷ lệ nhiễu (β) Tại giá trị dung lượng cực, vùng phủ sóng đạt mức tối thiểu (0 km) do 100% tải và tạp âm quá cao, khiến thiết bị không nhận được mức Eb/Nt cần thiết từ trạm gốc Để xác định vùng phủ sóng, hệ số tải được sử dụng, phản ánh tỷ lệ phần trăm dung lượng cực mà nhà cung cấp dịch vụ áp dụng để cân bằng với vùng phủ sóng.

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Hình 4.3: Mối quan hệ giữa hệ số tải và mức tăng tạp âm

Khi hệ số tải tăng từ 0 đến 100%, mức nhiễu tổng tăng từ 0 dBm tới vô cực Việc chọn hệ số tải ảnh hưởng trực tiếp đến mức nhiễu và quỹ đường truyền Hệ số tải quá thấp sẽ dẫn đến mất dung lượng, trong khi hệ số tải quá cao sẽ làm giảm vùng phủ sóng Khu vực tối ưu để chọn hệ số tải nằm trong khoảng 50% đến 70% Hệ thống 1xEV DO thường sử dụng giá trị hệ số tải tương tự như CDMA2000 1X, với mức 72%.

Số lượng thuê bao trong khu vực phủ sóng có thể được xác định thông qua việc phân tích quỹ đường lên, từ đó đạt được dung lượng cực tối ưu.

Số lượng này sau đó nhân với hệ số tải (thường là 72%)

Với giả thiết rằng trạm gốc nhận công suất đồng đều từ tất cả các thiết bị truy cập trong khu vực dịch vụ, giá trị Ec/Nt của kênh hoa tiêu đường lên sẽ đạt mức thấp nhất.

Nghiên cứu công nghệ di động 3G, cụ thể là CDMA2000 1xEV-DO, yêu cầu rằng tỷ lệ Ec/Nt ở bộ thu trạm gốc cho mỗi tín hiệu đường lên phải đạt mức kênh hoa tiêu, được định nghĩa là d.

- Công thức tính d như sau:

N t : Mật độ phổ của tạp âm nhiệt cộng với nhiễu

+ Nth: Mật độ phổ của tạp âm nhiệt

+ F: Ảnh tạp âm trạm gốc

+ Ptot: Công suất tín hiệu thu được

+ α : Hệ số hoạt động kênh

+N: Số thiết bị truy nhập trong phạm vi một sector

Công thức trên có thể viết lại như sau: tot th tot

Trong phương trình này, giới hạn dung lượng được xác định khi tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm tại vị trí cell đạt đến vô cực, do đó công suất nhận được sẽ tăng cao.

P tot sẽ không còn bị ràng buộc với tạp âm sector FNthW Như vậy, phương trình được viết lại là:

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Hệ số nhiễu β là yếu tố quyết định mức độ nhiễu CDMA từ các cell khác, và giá trị của nó được xác định thông qua mô phỏng hệ thống Các giá trị đặc trưng thường được áp dụng để đánh giá hiệu suất mạng.

Bảng 4.5: Tỷ lệ nhiễu β đặc trưng Sector/cell Ăngten thiết bị truy nhập

• Hệ số hoạt động kênh

Hệ số hoạt động kênh (α) là chỉ số quan trọng xác định tỷ lệ lưu lượng mạng được sử dụng cho việc truyền dữ liệu của người dùng Tỷ lệ này phụ thuộc vào cách sử dụng của thuê bao và có thể được mô phỏng theo các mô hình lưu lượng.

Với tốc độ đường lên 9,6 kbps và mô hình lưu lượng duyệt web tương ứng là 2 kbps, mỗi gói tin có kích thước 256 bit, trong đó 48 bit là overhead Sau khi trừ đi overhead, còn lại 208 bit dữ liệu sử dụng được Do đó, tốc độ dữ liệu sử dụng được là 7,8 kbps, và hệ số hoạt động kênh được tính là α = 2 kbps / 7,6 kbps = 0,256.

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Bảng 4.6: Hệ số hoạt động kênh đường lên với mô hình duyệt web

Tốc độ dữ liệu (kbps)

Dữ liệu sử dụng được trên 1 gói (bit)

Lưu lượng người sử dụng

Lưu lượng người sử dụng cho duyệt web

2 kbps 2kbps 2 kbps 2 kbps 2kbps

Hệ số sử dụng kênh 0,256 0,115 0,055 0,027 0,013

Mô hình lưu lượng được thiết kế để ước lượng dung lượng dữ liệu lên và xuống, phản ánh kỳ vọng của nhà cung cấp về việc sử dụng dịch vụ Mô hình này thay đổi theo từng nhóm người và được đánh giá dựa trên nguyên tắc cá biệt hóa theo từng khu vực Chẳng hạn, trong khu vực công nghiệp, người dùng chủ yếu kiểm tra giá cả và lịch giao hàng, trong khi khu vực doanh nhân thường xuyên gửi/nhận email, duyệt web và truyền file.

MẠNG CDMA2000 1X/1xEV DO CỦA EVNTELECOM TẠI TP.HỒ - CHÍ MINH

Giới thiệu

Công ty Thông tin Viễn thông Điện lực (EVN Telecom) thuộc Tổng công ty Điện lực Việt Nam, chuyên vận hành hệ thống viễn thông ngành Điện lực và cung cấp các dịch vụ viễn thông công cộng như VoIP, điện thoại cố định, Internet và thông tin di động Từ năm 2003, EVN Telecom đã thử nghiệm mạng di động CDMA2000 1X và chính thức cung cấp dịch vụ từ 01/07/2004 Đến cuối năm 2005, công ty đã hoàn thành gần 600 trạm BTS tại 64 tỉnh thành Hiện tại, EVN Telecom cung cấp dịch vụ di động CDMA tại một số tỉnh như Hà Nội, Đà Nẵng, TP.Hồ Chí Minh và dự kiến ra mắt dịch vụ di động toàn quốc với đầu số 096 vào đầu năm 2006.

Qui mô hệ thống

TP Hồ Chí Minh là vùng kinh tế trọng điểm của Việt Nam, nổi bật với mật độ dân số cao và nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông lớn Tại đây, EVNTelecom đã triển khai đồng thời mạng dịch vụ CDMA20001X và 1xEV-DO, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dân về kết nối viễn thông.

Công ty ZTE (Trung Quốc) cung cấp thiết bị và giải pháp mạng, bao gồm 43 trạm phát sóng, giúp phủ sóng hầu hết các quận và huyện tại TP.

Hồ Chí Minh, với dung lượng pha I là 100.000 thuê bao CDMA 2000 1X và 50.000 thuê bao 1xEV DO, có thể cung cấp đồng thời các gói dịch vụ sau: -

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Dịch vụ cố định không dây cung cấp cho người dùng thuê bao những thiết bị dạng máy để bàn, cho phép sử dụng các dịch vụ như thoại, kết nối internet, fax analog và fax PC trong một khu vực địa lý cụ thể.

Dịch vụ di động toàn phần của EVNTelecom kết nối mạng TP.Hồ Chí Minh với mạng di động quốc gia, cung cấp các dịch vụ tương tự như di động nội tỉnh Phạm vi hoạt động của dịch vụ này mở rộng trên toàn quốc, tương tự như các thuê bao của các mạng di động GSM hiện nay tại Việt Nam.

Dịch vụ dữ liệu tốc độ cao 1xEV DO cung cấp giải pháp lý tưởng cho những nhu cầu sử dụng dữ liệu lớn, như xem phim, nghe nhạc trực tuyến và truyền file dung lượng lớn, giúp tiết kiệm thời gian khi duyệt web Người dùng có thể sử dụng các thiết bị như máy cầm tay dual-mode (3G-1X và 1xEV-DO) hoặc các card dữ liệu 1xEV-DO qua giao diện USB và PCM CIA với máy tính.

Kiến trúc mạng

- Sử dụng công nghệ CDMA 2000 1X/ 1xEV DO dải tần số 450MHz, - block A

Các BTS được thiết kế với 3 sector, phát 2 sóng mang trên kênh của block A, sử dụng dải tần số 450MHz với các tần số 160, 210 và 260 Một sóng mang phục vụ cho dịch vụ CDMA 2000 1X, trong khi sóng mang còn lại được sử dụng cho dịch vụ dữ liệu 1xEV-DO.

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Hình 5.1: Mô hình tổng thể mạng CDMA2000 1X/1xEV-DO của EVN Telecom tại TP.Hồ Chí Minh Mạng tổng thể được có các thành phần sau:

• Hệ thống mạng lõi và chuyển mạch trung tâm: MSC/VLR, HLR/AuC

• Hệ thống Mạng vô tuyến RF: BSC/RNC và các trạm thu phát gốc BTS

• Hệ thống mạng dịch vụ dữ liệu gói (3G-1X và 1xEV DO PDCN: - - PDSN, AAA server, BGP Router, Ethernet Switch, Firewall )

• Hệ thống quản lý phần tử mạng - EMS

• Hệ thống các dịch vụ giá trị gia tăng - VAS.

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Tất cả các kết nối E1 từ các BTS đến Trung tâm chuyển mạch MSC được thực hiện qua mạng cáp quang của VP Telecom, với truyền dẫn dựa trên SDH và dung lượng mỗi đường truyền là 2 Mbps Mỗi BTS cần tối thiểu 3xE1, trong đó có 2 E1 cho 1xEV-DO và 1 E1 cho 3G1x, để kết nối về BSC/MSC Giai đoạn tiếp theo sẽ mở rộng dung lượng MSC và xây dựng thêm các trạm thu phát BTS tại những khu vực có tiềm năng phát triển khách hàng mới.

Giải pháp mạng đảm bảo cho phép thực hiện đồng thời các dịch vụ thoại và dữ liệu Các dịch vụ dữ liệu gói dựa trên giao thức IP bao gồm Simple IP và Mobile IP.

Thông số đầu vào và kết quả thiết kế

5.4.1 Các thông số đầu vào

Bảng 5.1 a: Đặc điểm khu vực dịch vụ TP.Hồ Chí Minh-

Khu vực Thành phố Hồ Chí Minh

Bảng 5.1-b: Cơ cấu thuê bao dự kiến (giai đoạn I năm 2004)-

Số thuê bao thoại CDMA 2000 1X 90,000

Số thuê bao dữ liệu CDMA 2000 1X 8,000

Số thuê bao dữ liệu kênh CDMA 2000 1X 2,000

Số thuê bao 1xEV-DO 50,000

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Bảng 5.1 c: Thông số đầu vào dịch vụ thoại CDMA2000 1X-

Tỷ lệ chuyển giao mềm 35 %

Khả năng block cuộc gọi đường vô tuyến 2 %

Khả năng block cuộc gọi kết nối MSC-

Busy Hour Call Attempts / thuê bao 1 call/subscriber

Thời gian giữ máy (sec) 72

Erlang trung bình trên một thuê bao 0.02 Erlang

FER yêu cầu với thoại 2%

Hướng lưu lượng MSC-MSC (nội bộ) 10%

Số đường báo hiệu No.7 Thiết kế với mức chiếm dụng

Bảng 5.1-d: Thông số dịch vụ dữ liệu gói CDMA2000 1X

Tỷ lệ số thuê bao 8%

Lưu lượng trên một thuê bao vào giờ cao điểm (Kbps/subscriber) 0.1

Số ngày trung bình trên một tháng 28

BHCA Penetration (chỉ tiêu: 10% của 10 giờ/ngày) 10 %

Dung lượng dữ liệu/Thuê bao/Tháng 12.6 MByte

Bảng 5.1 e: Thông số dịch vụ dữ liệu kênh CDMA2000 1X-

Tỷ lệ số thuê bao 2%

Erlangs trên thuê bao 0 02 Erl

Thời gian giữ cuộc gọi (sec) 90

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Bảng 5.1 f: Thông số dịch vụ băng rộng 1xEV- -DO

Tỷ lệ thuê bao sử dụng dịch vụ 1xEV-DO 50%

Số thuê bao luôn on-line 30%

BHCA trên một thuê bao đang hoạt động 1.0

Thời gian phiên PPP (minutes) ALWAYS ON

Average Offered Traffic/ Packet Data sub (Kbytes/hr) 280

Hình 5.2: Sơ đồ tổng thể các thành phần hệ thống sau thiết kế

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Bảng 5.2-a:Thành phần hệ thống

Số sóng mang/sector: 2 (1 cho CDMA20001X và

1 cho 1xEV-DO) MSC/VLR/SSP 1 (có khả năng hỗ trợ tới 500.000 thuê bao)

Bảng 5.2-b: Kết nối báo hiệu và thoại từ MSC

MSC1/VLR/SSP tại TP Hồ

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Bảng 5.2 c: Kết nối báo hiệu và dữ liệu từ HLR/AUC-

Bảng 5.2-d: Kết nối báo hiệu và dung lượng lưu trữ SMSC

Dung lượng thuê bao SG Signaling Gateway Hard Disk

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Bảng 5.2-e: Vị trí lắp đặt các BTS tại TP.Hồ Chí Minh

STT Site Name Địa chỉ Kiểu cell

1 TBA Bến Thành 230 Nguyễn Trãi 1cell 3 sector –

2 BQL Thủy điện 6 25 Thạch Thị Thanh, P Đa Cao 1cell 3 sector –

3 KS Mùa Xuân 44 Lê Thánh Tôn 1cell 3 sector –

4 TBA An Khánh Trần Não, P Bình Khánh 1cell 3 sector –

5 Trúc Đường 14 Trúc Đường, P Thảo Điền 1cell 3 sector –

6 TT điều độ điện miền Nam 5 Sư Thiện Chiếu 1cell 3 sector –

7 ĐL Tân Thuận 62 Lê Quốc Hưng 1cell 3 sector –

8 TBA Hùng Vương 135 Nguyễn Tri Phương 1cell 3 sector –

9 ĐL Bình Phú 718 Kinh Dương Vương 1cell 3 sector –

10 TBA Việt Thành 2 106 Liên Tỉnh Lộ 15, P.Tân Thuận 1cell 3 sector –

11 Lê Văn Lương 287 Lê Văn Lương, KP2, P Tân Quy 1cell 3 sector –

12 TBA Phú Định Bình Đăng, P.6 1cell 3 sector –

13 Phạm Thế Hiển 687 Phạm Thế Hiển, P.4 1cell 3 sector –

14 TBA Hòa Hưng Bắc Hải, P.15 (Công viên Lê Thị

15 TBA Chợ Lớn 277 Minh Phụng 1cell 3 sector –

16 TBA Trường Đua 2 Lê Đại Hành 1cell 3 sector –

17 KS Ngọc Phùng KS Ngọc Phùng, QL 1A, Thành Lộc 1cell 3 sector –

18 ĐL Hóc Môn 127/8 Tô ký, P Tân Chánh Hiệp 1cell 3 sector –

19 Bến Dược Khu du lịch Bến Dược, Địa đạo Củ

Chi, QL 22, Tân Thông Hội 1cell – 3 sector

20 Đường số 7, xã Chợ Củ 2, An

Nhơn Tây Đường số 7, xã Chợ Củ 2, An Nhơn

21 G_10, Tân Thạnh Tây (giao ngã tư Tân Quy) g_10, Tân Thạnh Tây (giao ngã tư Tân

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

STT Site Name Địa chỉ Kiểu cell

22 ĐL Củ Chi QL 22, Tân Thông Hội 1cell 3 sector –

23 6/1 Quang Trung 6/1 Quang Trung 1cell 3 sector –

24 TBA Cần Giờ 1cell 3 sector –

25 TBA An Nghĩa Xã An Thới Đông 1cell 3 sector –

26 Cầu Phú Xuân 24/4 -24/5 Hiệu vàng Kim Ngân, KP4 1cell 3 sector –

27 Chung cư 30/4 Chung cư 30/4, P.25 1cell 3 sector –

28 Nơ Trang Long 108 Nơ Trang Long, P.14 1cell 3 sector –

29 TBA Thanh Đa 11 Nguyễn Xí, P.26 1cell 3 sector –

30 ĐH Quốc Gia Khu KTX Đại Học Quốc Gia Thủ Đức - 1cell 3 sector –

31 TTĐ4 21 Dương Văn Cầm, P Linh Trung 1cell 3 sector –

32 Cách Mạng 13/5 Cách Mạng, P.Tân Thành 1cell 3 sector –

33 Nguyễn Phúc Chu 11/42 Nguyễn Phúc Chu, P.15 1cell 3 sector –

34 Sầm Sơn 39 - 41 Sầm Sơn, P.4 1cell 3 sector –

35 TTTN Điện HCM B84A Bạch Đằng 1cell 3 sector –

36 Chi nhánh VT3 (Nguyễn Huy Điển) D182-184 Nguyễn Huy Điển, P.7 1cell 3 sector –

37 TBA Gò Vấp Đường Cây Tràm 1cell 3 sector –

38 TBA 500 Phú Lâm Xa Lộ Đại Hàng 1cell 3 sector –

39 UBND Bình Hưng Hòa UBND Bình Hưng Hòa 1cell 3 sector –

40 B6/17A, KP2, P Phong Phú B6/17A, KP2, P Phong Phú 1cell 3 sector –

41 Bưu điện Lê Minh Xuân Bưu điện Lê Minh Xuân 1cell – 3 sector

Cửa hàng Trâu vàng, 59/24 QL.1A

43 TTĐĐ Điện HCM 138 Trần Huy Liệu 1cell 3 sector –

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Khó khăn và thuận lợi triển khai dịch vụ mạng 1xEV -DO

Mạng 1xEV-DO của EVNTelecom dự kiến ra dịch vụ vào đầu năm 2006 tại TP Hồ Chí Minh có những khó khăn và thuận lợi sau:

 Tiết kiệm phần lớn chi phí đầu tư do mạng 1xEV-DO được triển khai dựa trên cơ sở hạ tầng của mạng CDMA2000 1X hoạt động song song

Đáp ứng nhu cầu dịch vụ di động băng rộng của một lượng khách hàng đáng kể, kết hợp với dịch vụ mạng di động CDMA2000 1X, giúp thu hút khách hàng, tăng lợi nhuận và nâng cao tính cạnh tranh công nghệ dịch vụ so với các nhà cung cấp thông tin di động khác.

Là một trong những nhà khai thác dịch vụ di động băng rộng hàng đầu tại Việt Nam, chúng tôi đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm tại thành phố Hồ Chí Minh Chúng tôi sẽ tiếp tục mở rộng mạng 1xEV-DO đến các tỉnh, thành phố tiềm năng khác như Hà Nội và Đà Nẵng, dựa trên hệ thống CDMA2000 1xEV-DO đã được triển khai trên toàn quốc.

Mạng hoạt động ở băng tần 450 MHz có nhiều ưu điểm nhưng chưa được phổ biến rộng rãi tại Việt Nam và trên thế giới Hiện nay, tại Việt Nam, vẫn tồn tại nhiều nguồn nhiễu trong dải tần này, như máy bộ đàm chuyên dụng, sóng truyền hình và taxi, gây ảnh hưởng nhất định đến chất lượng dịch vụ.

Các thiết bị truy nhập, đặc biệt là thiết bị 1xEV DO dải tần 450 MHz, hiện đang khan hiếm và có giá thành cao trên thị trường Điều này khiến EVNTelecom phải tự cung cấp thiết bị truy nhập trong giai đoạn đầu để nhanh chóng phát triển dịch vụ Tuy nhiên, việc sử dụng các thiết bị này không phải là điều dễ dàng đối với người dùng thông thường.

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV - DO

Ngày đăng: 22/01/2024, 16:54

w