Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án báo cáo Đề tài : mạng truy nhập vô tuyến .Đây là đồ án chi tiết được đánh giá chất lượng rất cao,được biên soạn nghiên cứu từ các tài liệu chuyên ngành,...được chắt lọc từ các tài liệu công nghệ mới nhất.Đây là tài liệu thực sự bổ ích cho các bạn trẻ giúp các bạn sinh viên đạt kết quả cao khi bảo vệ đồ án của mình,trinh phục tương lai của mình.....Chúc các bạn thành công
ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN GVHD : LỚP : ĐH ĐT 3A KHOA : ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG THÀNH VIÊN : NHÓM 1 1. LÊ QUANG DŨNG Hà Nội – 02/2014 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG I. Giới thiệu về mạng di động Viettel 4 1. Sơ đồ cấu trúc mạng di động Viettel 4 2. Chức năng của các thành phần trong mạng di động Viettel 5 2.1 Lớp người dùng 5 2.2 Lớp truy nhập …6 2.3 Lớp lõi 7 2.4 Lớp ứng dụng ….8 CHƯƠNG II. Truy nhập vô tuyến trong mạng di động Viettel 9 I Mạng truy nhập vô tuyến cho 2G………………………………………….9 1 Phương thức đa truy nhập TDMA……… 9 1.1 BTS………………………………………………………………10 1.2 BSC………………………………………………………………12 2 Thiết bị trong mạng truy nhập vô tuyến Viettel………………………13 II Mạng truy nhập vô tuyến cho 3G………………………………………18 1 Phương thức đa truy nhập WCDMA………………………………….18 2 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN………………………………… 19 2.1 NodeB………………………………………………………….20 2.2 RNC………………………………………………………………23 3 So sánh mạng truy nhập Viettel và 1 mạng truy nhập của các nhà mạng khác………………………………………………….28 LỜI NÓI ĐẦU Tại Việt Nam, cả nước đã có 7 nhà khai thác dịch vụ thông tin di động sử dụng công nghệ GSM và CDMA. Điều đó minh chứng cho cho sự phát triển không ngừng của hạ tầng mạng thông tin di động trong nước trong xu thể hội nhập và thể hiện sự cạnh tranh khốc liệt trong lĩnh vực này. Thực tế phát triển thị trường tại Việt Nam cho thấy, đến nay các mạng di động sử dụng công nghệ GSM đang chiếm ưu thế tuyệt đối về số lượng khách hàng với 56,5 triệu thuê bao trên tổng số 63,5 triệu thuê bao di động (số liệu của Tạp chí Khoa học kỹ thuật và kinh tế Bưu điện). Với số lượng thuê bao phát triển lớn mạnh như vậy trong thời gian qua cùng với việc cạnh tranh khốc liệt giữa các nhà khai thác dịch vụ thông tin di động thì hạ tầng mạng thông tin di động 2G & 2,5G đã được khai thác tối đa cho các dịch vụ truyền thống. Do vậy để có hạ tầng mạng thích hợp cung cấp các dịch vụ trên nền IP/Internet, các dịch vụ truyền thông đa phương tiện multimedia, các dịch vụ gia tăng mới, các dịch vụ hội tụ Di động-Cố định , nhất là dịch vụ truyền tiếng nói dưới dạng gói VoIP và đủ điều kiện cho phép hạ giá thành cung cấp các dịch vụ này nhằm tăng tính cạnh tranh với các doanh nghiệp viễn thông khác thì bắt buộc cần phải có những bước chuyển đổi, phát triển, nâng cấp hạ tầng đối với mạng di động hiện tại là điều tất yếu và hết sức cấp thiết. Cùng hòa chung với sự tăng trưởng mạnh không ngừng của phát triển kinh tế xã hội Việt Nam nói chung và thị trường viễn thông nói riêng, trong những năm qua với nhiều bước phát triển vượt bậc đã đưa mạng Viettel trở thành các nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động lớn tại Việt Nam về quy mô phát triển thuê bao cũng như hạ tầng mạng. Với xu thế chung phát triển thuê bao di động tại Việt Nam và nhu cầu tăng cao về các dịch vụ di động Multimedia .của khách hàng trong thời gian đến, mạng vô tuyến trên toàn quốc nói chung và khu vực cụ thể nói riêng cần phải gấp rút thực hiện nâng cấp và xây dựng hạ tầng mạng 3G theo định hướng NGN - Mobile. Để có được 1 cơ sở hạ tầng như trên thì điều không thể thiếu đó là nâng cấp mang trụy nhập vô tuyến. Vì vậy nhóm 3 xin trình bày về đề tài Mạng truy nhập trong mạng di động của Viettel Trong đề tài này sẽ bao gồm 2 chương: Chương 1: Giới thiệu về mạng di động Viettel Chương 2: Truy nhập vô tuyến trong mạng di động Viettet CHƯƠNG I. Mạng di động Viettel I. Mạng di động Viettel 1. Sơ đồ cấu trúc mạng di động Viettel Mạng di động của Viettel có thể chia làm 4 lớp sau: - Lớp người dùng: Gồm thiết bị đầu cuối người dùng, thiết bị di động… - Lớp truy nhập: Gồm các trạm BTS, BSC (2G), NodeB, RNC (3G). - Lớp lõi: Gồm có khối chuyển mạch MSC+MGW (media gateway), các nút hỗ trợ GPSR (SGSN, GGSN), HLR, STP… - Lớp ứng dụng: Các chương trình ứng dụng trên mạng di động như OCS, SMS, MCA, BGM… 2 Chức năng của các thành phần trong mạng di động Viettel Trong phần này trình bày chức năng của một số thành phần chính trong mạng di động Viettel: 2.1. Lớp người dùng Thiết bị di động và đầu cuối người dùng - ME (mạng 2G): Đây là máy điện thoại di động, kết nối với BTS qua giao diện Um. Giao diện Um: Đây là giao diện giữa MS và BTS (air interface). Giao diện này sử dụng giao thức LAPDm cho báo hiệu, có chức năng dẫn đường cuộc gọi, đo lường báo cáo, chuyển giao (handover), xác thực, cấp phép, cập nhật khu vực Lưu lượng (thoại) và báo hiệu được truyền trong từng bursts 0.577 ms tại mỗi khoảng 4.615 ms, tạo thành từng khối dữ liệu 20 ms. - UE (mạng 3G): Đây không chỉ là điện thoại di động mà còn có thể là các thiết bị đầu cuối truy nhập internet như modem (Dcom 3G, homegateway), kết nối với NodeB qua giao diện Uu. - Giao diện Uu Đây là giao diện không dây (duy nhất) của mạng UMTS. Tất cả giao diện khác đều có dây dẫn hết. Liên lạc trên giao diện này dựa vào kỹ thuật FDD/TDD WCDMA. Thật ra, nếu nhìn trên tổng thể kiến trúc mạng UMTS ta sẽ thấy là "nút cổ chai" của mạng UMTS chính là ở capacity của giao diện Uu này. Nó sẽ giới hạn tốc độ truyền thông tin của mạng UMTS. Nếu ta có thể tăng tốc độ data rate của giao diện này thì ta có thể tăng tốc độ của mạng UMTS. Thế hệ tiếp theo của UMTS đã sử dụng OFDMA kết hợp MIMO thay vì WCDMA để tăng tốc độ 2.2 Lớp truy nhập 2.2.1. BTS (mạng 2G) - Chức năng: BTS thực hiện nhiều chức năng như: Thu phát vô tuyến, ánh xạ kênh logic vào kênh vật lý, mã hóa/giải mã… - Tần số sử dụng: 900MHz hoặc 1800MHz. 2.2.2. BSC Là khối chức năng điều khiển, giám sát các BTS, quản lý tài nguyên vô tuyến trong hệ thống, thực hiện một số chức năng như: - Quản lý một số trạm BTS. - Quản lý mạng vô tuyến: Xử lý các bản tin báo hiệu, điều khiển…. - Quản lý kênh vô tuyến: Ấn định, khởi tạo, giải phóng kênh vô tuyến. - Quản lý chuyển giao. - Tập trung lưu lượng. - Kết nối với MSC qua giao diện A, sử dụng giao thức BSSAP cho dịch vụ thoại. BTS kết nối đến SGSN qua giao diện Gb cho dịch vụ data. 2.2.3. NodeB (mạng 3G) - Chức năng: NodeB thực hiện một số chức năng như: Quản lý tài nguyên vô tuyến, điều khiên công suất sao cho tín hiệu nhận được từ các đầu cuối người dùng là tương đương… - Kết nối với RNC qua giao diện Iu bằng mạng Metro Ethernet hoặc IP trên SDH. - Tần số: 2110 – 2170 MHz. 2.2.4 RNC RNC thực hiện một số các chức năng sau: - Quản lý một số NodeB và điều khiển các tài nguyên của chúng như: Cấp phát, giải phóng kênh, cấp phát tài nguyên. - Một nhiệm vụ quan trọng nữa của RNC là bảo vệ sự bí mật và toàn vẹn. Sau thủ tục nhận thực và thỏa thuận khóa, các khóa bảo mật và toàn vẹn được đặt vào RNC. - RNC kết nối với nhau qua giao diện Iub. RNC được nối đến lớp lõi bằng hai kết nối, một kết nối tới MGW – MSC Server bằng giao diện Iu-CS (luồng thoại) và một kết nối đến SGSN bằng giao diện Iu-PS (luồng data). 2.3 Lớp lõi 2.3.1. MSC (MGW + MSC Server) MSC có trách nhiệm kết nối và giám sát cuộc gọi đến MS và từ MS đi. Có nhiều chức năng được thực hiện trong MSC như: -Quản lý di động. - Quản lý chuyển giao. -Xử lý cuộc gọi. -Xử lý tính cước. - Tương tác mạng (IWF – Internet Working Functions): G-MSC Các MSC có giao diện kết nối với các BSC, RNC qua các luồng STM1 hoặc các luồng GE (IP), Giao diện báo hiệu của MSC với BSC sử dụng giao thức BSSAP. Giao diện kết nối MSC với các thành phần mạng core khác như MSC khác, STP, HLR, GMSC bằng các giao diện IP trên mạng MPBN, các giao thức sử dụng gồm SCCP, ISUP, MAP, CAP của báo hiệu số 7. 2.3.2. SGSN Là nút chính trong miền chuyển mạch gói, chịu trách nhiệm cho tất cả các kết nối PS của tất cả các thuê bao. SGSN chứa thông tin đăng ký thuê bao và thông tin vị trí thuê bao. Kết nối đến BSC qua giao diện Iu-CS dành cho thoại, kết nối đến RNC qua giao diện Iu-PS, kết nối với HLR/Auc qua giao diện Gr (sử dụng báo hiệu MAP) và kết nối vớiGGSN qua giao diện Gn+. 2.3.3. GGSN Là một nút cổng dữ liệu giữa mạng PS kết nối với mạng internet, các dữ liệu truyền từ thuê bao ra mạng ngoài đều qua GGSN. GGSN cũng chứa thông tin đăng ký và thông tin vị trí thuê bao. Giao diện kết nối đến mạng internet qua router P của mạng Internet. 2.3.4. GMSC Là MSC có chức năng cổng để nối ra các mạng ngoài như PSTN. Tổng đài GMSC có giao diện kết nối với ngoại mạng cho cả di động và cố định qua giao diện kết nối là các STM1. Các giao diện này sử dụng ISUP báo hiệu số 7. GMSC kết nối tới MSC sử dụng giao thức báo hiệu như: MAP, ISUP, kết nối đến HLR/Auc sử dụng giao thức báo hiệu MAP, kết nối tới tổng đài quốc tế IGW. 2.3.5. HLR/AuC Là cơ sở dữ liệu thông tin về thuê bao và nhận thực thuê bao. HLR/AuC kết nối đến GMSC qua giao diện C (dùng báo hiện MAP). Ngoài ra, HLR còn kết nối đến VLR (Vistor Location Register – Bộ ghi định vị khách) qua giao diện D (sử dụng báo hiệu MAP). HLR/AuC lưu giữ các thông tin như: - Các số nhận dạng IMSI, MSISDN. - Các mã khóa các nhân Ki. - Các thông tin về thuê bao. - Danh sách các dịch vụ mà MS được/hạn chế sử dụng. - Số hiệu VLR đang phục vụ MS. 2.3.6 STP (Signaling Tranfer Point – Điểm trung chuyển báo hiệu) Chức năng chính của STP là chuyển tiếp các bản tin báo hiệu (hay chức năng định tuyến báo hiệu). STP là một bộ chuyển mạch gói hoạt động như một hub gửi các bản tin báo hiệu tới các STP, SCP hay SSP khác. STP định tuyến các bản tin thông qua việc kiểm tra thông tin định tuyến được gắn kèm với mỗi bản tin báo hiệu và gửi chúng tới điểm báo hiệu cần thiết. Thay vì các node mạng lõi đấu nối báo hiệu trực tiếp với nhau tạo ra một mạng mesh phức tạp, STP sẽ đóng vai trò node trung tâm trong mạng báo hiệu, quản lý mạng báo hiệu trong sáng hơn. *) Mạng CS cho các cuộc gọi về thoại: UE NodeB RNC MSC server *) Mạng PS cho các cuộc gọi về data: UE NodeB RNC SGSN GGSN Mạng internet. 2.4. Lớp ứng dụng Thực hiện chức năng là giao diện kết nối giữa các mạng khác nhau, cung cấp các dịch vụ trên nền di động như: OCS, MCA, BGM, CRBT… - OCS: Hệ thống tính cước thuê bao trả trước. - SMSC: Hệ thống tin nhắn. - MCA (Misscall Alert System): Hệ thống cảnh báo cuộc gọi nhỡ. - BGM (Background Music): Hệ thống nhạc nền. - CRBT (Colour Ringback Tone): Hệ thống nhạc chuông chờ. CHƯƠNG II. Truy nhập vô tuyến trong mạng di động Viettel I Mạng truy nhập vô tuyến cho 2G 1 phương thức đa truy nhập TDMA Hiện nay thì Viettel đang sử dụng phương thức đa truy nhập TDMA Phương thức đa truy nhập TDMA là với mỗi bước sóng mang vô tuyến, một cách tiêu biểu thì trục thời gian được chia thành các khung TDMA đều nhau, mỗi khung gồm 8 khe thời gian, mỗi thuê bao truy nhập mạng trên tần số sóng mang đó sẽ phân biệt nhau về các khe thời gian mà chúng sử dụng. Đặc điểm : - Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số. - Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau, trong đó một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến các máy di động và một băng tần được sử dụng để truyền tuyến hiệu từ máy di động đến trạm gốc. Việc phân chia tần như vậy cho phép các máy thu và máy phát có thể hoạt động cùng một lúc mà không sợ can nhiễu nhau. - Giảm số máy thu phát ở BTS. - Giảm nhiễu giao thoa. Hiện nay với phương thức truy nhập băng tần của mạng GSM Viettel sử dụng là 898.4MHz-906.4Mhz và 1736.7MHz-1749.9MHz Uplink 943.4Mhz-951.4Mhz và 1831.7MHz-1844.9Mhz Downlink Với phương thức đa truy nhập TDMA thì Viettel đang sử dụng 1 hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật cho phương thức truy nhập này Hệ thống BSS [...]... chuẩn hóa TDMA lên WCDMA đòi hỏi các nhà mạng di động cần nâng cấp mạng truy nhập vô tuyến của mình Mà ở đây Viettel đưa ra mạng truy nhập vô tuyến sử dụng RNC và Node B Được gọi UTRAN 2 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN UTRAN là mạng truy nhập vô tuyến được thiết kế mới cho UMTS, nó có nhiệm vụ thực hiện các chức năng liên quan tới truy nhập mạng qua giao diện vô tuyến nó bao gồm 2 thành phần chính đó là... ề u k h i ể n m ạ n g v ô tuyến) - RNC là một thành phần trong mạng truy nhập vô tuyến UTMS RNC vềcơ bản có những chức năng giống BSC trong hệ thống BSS GSM: Trung giangiữa trạm gốc (Node B trong UMTS) và hệ thống mạng lõi; Điều khiển cuộcgọi vô tuyến (quản lý tài nguyên vô tuyến, điều khiển và quản lý chuyển giao cuộc gọi …) RNC sở hữu và điều khiển nguồn tài nguên vô tuyến trong vùng của nó (gồm... Quản lý một số trạm BTS - Quản lý mạng vô tuyến: Xử lý các bản tin báo hiệu, điều khiển… - Quản lý kênh vô tuyến: Ấn định, khởi tạo, giải phóng kênh vô tuyến - Quản lý chuyển giao - Tập trung lưu lượng - Kết nối với MSC qua giao diện A, sử dụng giao thức BSSAP cho dịch vụ thoại BTS kết nối đến SGSN qua giao diện Gb cho dịch vụ data 2 Thiết bị trong mạng truy nhập vô tuyến Viettel Hiện nay thì Viettel... kết nối mạng thì các RNC được chia thành hai loại khác nhau theo vai trò logic của chúng 3 So sánh Lớp truy nhập mạng di động Viettel với 1 số nhà mạng khác - Hiện nay ở Việt Nam có 06 nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động Trong đó (S-Fone) sử dụng công nghệ CDMA Gmobile, Mobifone, Vinaphone, Vietnamobile và Viettel sử dụng công nghệ GSM900 3.1 Trong mạng truy nhập vô tuyến 2G Bảng so sánh băng... trúc linh hoạt • Tuân theo thông số kỹ thuật GSM • Tích hợp vào MSC di sản II Mạng truy nhập vô tuyến cho 3G 1 Phương thức đa truy nhập WCDMA Hiện nay thì Viettel đang sử dụng nâng cấp từ GSM chuẩn hóa TDMA lên WCDMA Thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi, mà không sợ gây nhiễu lẫn nhau Những người... đường lên 874MHz-882MHz cho đường xuống HT: 837MHz-875MHz 882Mhz-890MHz cho đường xuống cho đường xuống Cũng tương tự với mạng truy nhập 2G thì mạng truy nhập 3G sẽ ưu việt hơn rất nhiều về tốc độ, băng thông, tính ổn định và tính bảo mật… so sánh băng tần sử dụng trong mạng truy nhập 3G Viettel: 898.4MHz-906.4Mhz 943.4Mhz-951.4Mhz cho đường lên cho đường xuống VinaPhone: 1710.1MHz-1723.5Mhz cho đường... tới mạng thông qua 2 hay nhiều cell đang hoạt động) và các thuật toán quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến đặ biệt của WCDMA Làm tăng sự tương đồng trong việ điều khiển dữ liệu chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh,với một ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến duy nhất và với việc sử dụng cùng một giao diện cho các kết nối từ UTRA đến miền chuyển mạch gói và mạch kênh của mạng lõi Làm tăng tính tương đồng...Hệ thống được thực hiện như là một mạng gồm nhiều ô vô tuyến cạnh nhau để đảm bảo toàn bộ vùng phủ của vùng phục vụ Mỗi ô có một trạm vô tuyến gốc (BTS) làm việc ở tập hợp các kênh vô tuyến Các kênh này khác với các kênh làm việc của ô kế cận để tránh nhiễu giao thoa BTS được điều khiển bởi bộ điều khiển trạm gốc BSC Các BSC được phục vụ bởi... UMTS Thế hệ tiếp theo của UMTS đã sử dụng OFDMA kết hợp MIMO thay vì WCDMA để tăng tốc độ UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS) là liên kết giữa người sử dụng và CN Nó gồm các phần tử đảm bảo các cuộc truy n thông UMTS trên vô tuyến và điều khiển chúng - - - Đặc điểm của UTRAN UTRAN được định nghĩa giữa hai giao diện Giao diện Iu giữa UTRAN và CN, gồm hai phần:... bất kỳ ai Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi ô (cell) trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên (Pseudo Noise - PN) Đặc điểm: - Dải tần tín hiệu rộng hàng M - Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp - Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường hiệu quả hơn FDMA, TDMA Hiện nay với phương thức truy nhập băng tần của mạng 3g Viettel . Thiết bị trong mạng truy nhập vô tuyến Viettel………………………13 II Mạng truy nhập vô tuyến cho 3G………………………………………18 1 Phương thức đa truy nhập WCDMA………………………………….18 2 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN…………………………………. nhà mạng di động cần nâng cấp mạng truy nhập vô tuyến của mình Mà ở đây Viettel đưa ra mạng truy nhập vô tuyến sử dụng RNC và Node B Được gọi UTRAN 2 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN UTRAN là mạng. chờ. CHƯƠNG II. Truy nhập vô tuyến trong mạng di động Viettel I Mạng truy nhập vô tuyến cho 2G 1 phương thức đa truy nhập TDMA Hiện nay thì Viettel đang sử dụng phương thức đa truy nhập TDMA Phương