Để thực hiện đ-ợc điều này: - Trong hệ thống thông tin FDMA và TDMA không làm đ-ợc do hệ thống này, mỗi cuộc gọi đều đ-ợc xác định thực hiện trên khe thời gian hay tần số và việc tái sử
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN ĐỨC THÁI CÔNG NGHỆ W - CDMA GIẢI PHÁP CHO MẠNG DI ĐỘNG THẾ HỆ TẠI VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Hà Nội – 2005 17083299984624984c8c3-ff5a-4048-aa36-906bae286c22 17083299984623f543547-bbfe-4a26-b05c-163e0ee51203 1708329998462a7d59141-9be4-40a6-a8e8-1aa3823322cb Mơc lơc PhÇn HƯ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hƯ thø ba W-CDMA Ch-¬ng I Tỉng quan vỊ hƯ thống thông tin di động tế bào(CMCS) 1.1 Giíi thiƯu chung vỊ CMCS: 1.1.1 Khái niệm tế bào: 1.1.2 Cấu hình hệ thống thông tin di ®éng: 1.2 Lịch sử phát triển hệ hệ thống thông tin di động tế bào 1.2.1 ThÕ hÖ thø nhÊt 1.2.2 ThÕ hÖ thø hai 1.2.3 ThÕ hÖ thø ba 10 1.3 Các ph-ơng pháp đa truy nhập 11 1.3.1 FDMA (Frequency Division Multiple Access)-Đa truy nhập theo tần số 12 1.3.2 TDMA (Time Division Multiple Access)-§a truy nhËp theo thêi gian 12 1.3.3 CDMA (Code Division Multiple Access)- §a truy nhËp theo m· 13 1.3.4 So s¸nh c¸c ph-ơng pháp đa truy nhập 14 Ch-¬ng II 18 Kỹ thuật trải phổ công nghệ CDMA 18 2.1 Kü tht tr¶i phỉ 18 2.2 C«ng nghƯ CDMA 22 2.2.1 Kh¸i niƯm CDMA 22 2.2.2 Các đặc tính CDMA 23 2.2.3.ứng dụng lý thuyết trải phổ vào hệ thống CDMA (Đa truy nhập trải phổ SSMA (CDMA)) 31 2.3 HƯ thèng th«ng tin di động thứ hai N-CDMA hệ thống thông tin di ®éng thø ba W-CDMA 37 2.3.1.Các tiêu chuẩn cho W-CDMA 37 2.3.2 CDMA băng hẹp 38 2.3.3 CDMA băng rộng 39 Ch-¬ng III 44 W-CDMA Giao diƯn v« tun- kü tht v« tun 44 3.1 Giao diƯn v« tuyÕn 44 3.1.1 Nguyên tắc phân lớp giao thøc W-CDMA 45 3.1.2 Các kênh truyền tải xếp chúng lên kênh vật lý 46 3.1.3 CÊu tróc kªnh vËt lý 51 3.1.4 CÊu tróc líp vËt lý W-CDMA 61 3.2 Kü thuËt v« tuyÕn 74 3.2.1 VÊn ®Ị ®iỊu khiĨn c«ng suÊt 74 3.2.2 VÊn ®Ị chun vïng 78 3.2.3 M¸y thu RAKE 80 PhÇn 83 Những đề xt triĨn khai W-CDMA t¹i ViƯt Nam 83 Ch-¬ng IV 84 Cơ sở hạ tầng mạng thông tin di động số n-ớc ta 84 Ch-¬ng V 91 Những đề xuất, kiến nghị triển khai W-CDMA Việt Nam 91 5.1.Cơ sở triển khai thông tin di động hệ thứ Việt Nam 91 5.1.1.Những sở lý luận 91 5.1.2.Những sở thực tiễn 91 5.2 Vấn đề liên kết hệ thống 92 5.3 Những xu h-ớng triển khai khác W-CDMA 93 Lêi kÕt 102 Các thuật ngữ 104 Tài liệu tham khảo 106 Lời nói đầu Trong năm gần đây, nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông Việt Nam tăng nhanh, dịch vụ thông tin di động dịch vụ có tốc độ phát triển cao Cũng nh- nhiều n-ớc phát triển giới, việc phát triển mạng thông tin di động sang hệ xu h-ớng tất yếu Trong đó, công nghệ W-CDMA lựa chọn hàng đầu cho giải pháp triển khai mạng thông tin di ®éng thÕ hƯ Víi nh÷ng -u ®iĨm nỉi bËt tính dịch vụ góc nhìn ng-ời tiêu dùng, mạng di động hệ cho thấy tiềm phát triển mạnh mẽ t-ơng lai gần Vì vậy, nhà khai thác Việt Nam đà bắt tay vào nghiên cứu để chuyển mạng hệ 2.5 sang hệ Trong phạm vi nhỏ đồ án này, em vào nghiên cứu tập trung vào công nghệ W-CDMA khả phát triển mạng thông tin di động hệ Việt Nam Em xin chân thành cảm ơn TS Trần Văn Cúc , ng-ời thầy đà tận tình giúp đỡ h-ớng dẫn em suốt thời gian làm đồ án Phần Hệ thống thông tin di động hƯ thø ba W-CDMA Ch-¬ng I Tỉng quan vỊ hệ thống thông tin di động tế bào(CMCS) 1.1 Giới thiệu chung CMCS: 1.1.1 Khái niệm tế bào: Thông tin di động đ-ợc hiểu trao đổi thông tin hai nhiều ng-ời sử dụng (user) có thiết bị ng-ời không đ-ợc đặt vị trí cố định mà di chuyển Trong hệ thống tế bào (còn gọi thông tin tổ ong), thông tin vô tuyến xảy trạm di động trạm cố định - trạm đ-ợc coi trạm gốc vô tuyến Thông th-ờng, hệ thống tế bào, truyền thông tin trực tiếp hai trạm di động Khu vực địa lý mà trạm di động trao đổi tín hiệu vô tuyến với trạm gốc vô tuyến đ-ợc gọi tế bào Một hệ thống tế bào bao gồm nhiều tế bào, tế bào có trạm gốc vô tuyến Hình 1.1 Hệ thống thông tin di động tế bào H-ớng truyền dẫn từ trạm di động (MS) tới trạm gốc vô tuyến (BTS) đ-ợc định tuyến lên vµ h-íng trun dÉn tõ BTS tíi MS đ-ợc định tuyến xuống 1.1.2 Cấu hình hệ thống thông tin di động: Khác với hệ thống thông tin cố định, thiết bị đầu cuối hệ thống thông tin di động truy nhập vào mạng thoại thông qua giao diện vô tuyến Do thuê bao truy cập đ-ợc vào mạng nằm vïng phđ sãng cđa hƯ thèng Vïng phơc vơ cđa hệ thống thông tin di động tế bào đ-ợc chia thành vùng nhỏ gọi tế bào, tế bào có trạm gốc quản lý điều khiển để đảm bảo trì đ-ợc gọi khi thuê bao di chuyển tế bào ISDN SS AUC EIR HLR PSPDN VLR OSS MSC CSPDN PSTN PLMN BSS BSC BTS MS Hình 1.2.Mô hình hệ thống thông tin di động tế bào Truyền báo hiệu Truyền l-u l-ợng Hệ thống điện thoại tế bào gồm : * MS : Máy di động * BSS : hệ thống trạm gốc * BTS : Đài vô tuyến gốc * BSC : Đài điều khiển trạm gốc * SS : HƯ thèng chun m¹ch * VLR : Bộ ghi định vị tạm trú * HLR : Bộ ghi định vị th-ờng trú * MSC : Trung tâm chuyển mạch điện thoại di động * EIR : Thanh ghi nhận dạng thiết bị * AUC: Trung tâm nhận thực * OSS : Hệ thống khai thác hỗ trợ * ISDN : Mạng số liên kết đa dịch vụ * PSPDN : Mạng chuyển mạch công cộng theo gói * CSPDN : Mạng chuyển mạch số công cộng * PSTN : Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng * PLMN : Mạng di động mặt đất công cộng Trong đó: MS gồm thu/phát RF, anten ®iỊu khiĨn BTS gåm c¸c bé thu/ph¸t RF ®Ĩ kÕt nối MS với MSC, anten, điều khiển, đầu cuối số liệu BSC làm nhiệm vụ điều khiển chọn kênh cho BTS chịu trách nhiệm chuyển đổi, thích ứng tốc độ thiết bị TRAU MSC xử lý gọi đến từ BS cung cấp chức điều khiển trung tâm cho hoạt động tất BS cách hiệu để truy nhập vào tổng đài mạng PSTN MSC bao gåm: - Bé ®iỊu khiĨn - Bé kÕt nèi cc gọi - Thiết bị ngoại vi - Cung cấp chức thu nhập số liệu c-ớc với gọi đà hoàn thành MS, BTS, MSC đ-ợc liên kết với thông qua đ-ờng kết nối thoại số liệu Mỗi máy di động sử dụng cặp kênh thu/phát (kênh RF CDMA TDMA); cặp kênh thay đổi MS di chuyển qua lại tế bào (chuyển vùng) Bộ phận điều khiển MSC điều khiển đặt, quản lý hoạt động toàn hệ thống MSC kết nối để thiết lập gọi máy thuê bao di động với nhau, thuê bao di động cố định, trao đổi thông tin báo hiệu đa đ-ờng qua đ-ờng số liệu MSC BS (Để liên lạc đ-ợc với thuê bao mạng điện thoại cố định cần phải có giao diện MCS PSTN ) Việc trao đổi thông tin BTS MSC thực đ-ờng truyền vô tuyến cố định (microwave link) cáp HLR chịu trách nhiệm nắm giữ liệu cách th-ờng xuyên kể từ MS bắt đầu nhập mạng VLR HLR l-u động, làm nhiệm vụ l-u giữ số liệu tạm thời MS l-u động AUC có chức c«ng nhËn sè liƯu lÊy tõ HLR EIR cã chøc cho phép không cho phép MS vào mạng 1.2 Lịch sử phát triển hệ hệ thống thông tin di động tế bào Hệ thống thông tin di động đà trải qua hệ ®ang tiÕn tíi thÕ hƯ thø C¸c thÕ hƯ là: - Thế hệ thứ sử dụng công nghƯ t-¬ng tù - ThÕ hƯ thø hai sư dơng công nghệ số hành - Thế hệ thứ ba đ-ợc thiết kế cho thông tin đa ph-ơng tiện 1.2.1 ThÕ hÖ thø nhÊt ThÕ hÖ thø nhÊt dựa kỹ thuật truyền dẫn t-ơng tự đ-ợc thiết kế để cung cấp cho dịch vụ thoại di ®éng cơc bé víi vïng phđ sãng trªn diƯn tÝch nhỏ gọi ô (tế bào) Các hệ thống theo tiêu chuẩn khác đ-ợc phát triển khắp giới Các hệ thống sử dụng công nghệ truy nhập FDMA đà phát triển mạnh Quá trình phát triển: 1946: Dịch vụ thoại di động đ-ợc giíi thiƯu bëi AT&T t¹i Mü 1979: Thư nghiƯm hƯ thống thoại di động tiên tiến (AMOBILE PHONES) Mỹ, MCS- L1 đ-ợc giới thiệu Nhật NTT (dựa AMOBILE PHONES với kênh 25KHz) 1981: NMT 450 đ-ợc đ-a thị tr-ờng (ả Rập Thụy Điển) 1983: AMOBILE PHONES (Chicago) đ-ợc đ-a thị tr-ờng 1985: System C450 đ-ợc đ-a thị tr-ờng Đức; hệ thống TACS (dựa AMOBILE PHONES ) đ-ợc đ-a thị tr-ờng Anh 1.2.2 Thế hệ thứ hai Là hệ đời đứng tr-ớc lựa chọn kỹ thuật t-ơng tự số Các tổ chức tiêu chuẩn giới đà chọn kỹ thuật số Hệ thống phát triển rộng khắp giới Thế hệ với khả truyền thoại theo đ-ờng vô tuyến đà đẩy số l-ợng điện thoại di động v-ợt số l-ợng điện thoại có dây thâm nhập điện thoại di động 70% quốc gia toàn giới Thế hệ đ-ợc thiết kế cho dịch vụ nh- thoại số liệu tốc độ thấp (các tin ngắn) Nó cung cÊp trun gãi ë tèc ®é thÊp tíi trung bình tối đa Dịch vụ truyền gói vô tuyến phần phụ dịch vụ chuyển mạch GSM dịch vụ chuyển vùng, chuyển vùng quốc tế Quá trình phát triển: 1982 : Nhóm đặc trách di động (GSM) đời châu Âu 1988 :Viện tiêu chuẩn châu Âu thành lập châu Âu MSC-L2 đ-ợc đ-a giới thiệu Nhật (các kênh 12,5KHz)