bài giảng mạng truyền thông và di động full

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG VÀ MẠNG KHÔNG DÂY Mặc dù nó có lịch sử hơn một thế kỷ nhưng truyền tin không dây chỉ thấy được phổ biến trong các hệ thống truyền

Mobile and Wireless Communications

2013

Thai Nguyen University of Information and Communication Technology

DINH XUAN LAM -

LE HOANG HIEP

[ OVERVIEW ]

This subject concerns with the history of mobility networks generations, the wireless network technologies which apply for mobile network and the future of mobile IP networks

MỤC LỤC

Chương 1 6

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG VÀ 6

MẠNG KHÔNG DÂY 6

1.1 Sự phát triển của các mạng không dây 7

1.1.1 Thời điểm sơ khai của điện thoại di động 8

1.2 Các hệ thống điện thoại mạng tế bào 9

1.2.1 Hệ thống điện thoại mạng tế bào tín hiệu tương tự 9

1.2.2 Mạng điện thoại tế bào kỹ thuật số 11

1.2.3 GSM 12

1.2.4 HSCSD và GPRS 13

1.2.5 D-AMPS 14

1.2.6 IS-95 15

1.3 Các hệ thống truyền dữ liệu không dây 15

1.3.1 Mạng cục bộ không dây (WLANs) 16

1.3.2 ATM không dây (WATM) 17

1.3.4 Các mạng cá nhân (PANs) 18

1.4 Các hệ thống truyền thông vệ tinh 19

1.5 Các hệ thống mạng tế bào thứ hệ thứ 3 và xa hơn 19

Chương 2 25

TRUYỀN THÔNG TRONG MẠNG KHÔNG DÂY 25

2.1 Cơ bản về sóng điện từ 25

2.2 Sự lan truyền sóng điện từ 28

2.2.1 Tần số của sóng đất nhỏ hơn 2 MHz 29

2.2.2 Khoảng tần số của sóng trời là 2 đến 30 Mhz 30

2.2.3 Sự truyền LOS là phương thức truyền cho các tần số trên 30 MHz 32

2.3 Công nghệ trải phổ 33

2.3.1 Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) 36

2.3.2 Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) 42

2.4 Antenna 47

2.4.1 Những thuộc tính của anten 47

2.4.2 Các kiểu Anten 52

2.5 Các phương pháp điều chế trong mạng không dây 54

2.5.1 Kỹ thuật điều chế tương tự 54

2.5.2 Kỹ thuật điều chế tín hiệu số 57

2.6 Các yếu tố ảnh hưởng tới mạng không dây 60

2.6.1 Hiện tượng đa đường (Multipath) 60

2.6.2 Hiệu ứng Doppler 61

2.6.3 Suy hao trên đường truyền - Free space path loss 62

2.6.4 Hiện tượng phản xạ, tán xạ và nhiễu xạ 63

2.7 Khái niệm về mạng tế bào 63

2.7.1 Tái sử dụng tần số 65

2.7.2 Khái niệm Cluster 65

2.7.4 Một số kênh điều khiển trong mạng tế bào 70

2.7.5 Nhiễu trong thông tin di động 70

2.8 Chuyển giao cuộc gọi - HO (Hand Over) 72

2.8.1 Chuyển giao giữa hai ô thuộc cùng một BSC 72

2.8.2 Chuyển giao giữa 2 ô thuộc hai BSC khác nhau 74

2.8.3 Chuyển giao giữa các ô thuộc tổng đài khác nhau 75

2.8.4 Cập nhật các dịch vụ bổ xung 76

Chương 3 78

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐA TRUY CẬP TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG 78

3.1 Tổng quan về các phương pháp đa truy nhập trong thông tin di động 78

3.2 Đa truy cập phân chia theo tần số - FDMA 83

3.3 Đa truy cập phân chia theo thời gian - TDMA 87

3.3.1 Tạo cụm 89

3.3.2 Thu cụm 91

3.3.3 Đồng bộ 92

3.4 Đa truy cập phân chia theo mã - CDMA 92

3.4.1 CDMA/FDD 92

3.4.2 CDMA/TDD 93

3.5 Đa truy cập phân chia theo không gian – SDMA 96

Chương 4 100

HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 100

4.1 Giới thiệu chung về GSM 100

4.1.1 Giới thiệu về GSM 100

4.1.2 Lịch sử mạng GSM 100

4.1.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM 100

4.1.4 Băng tần sử dụng trong mạng GSM 102

4.1.5 Phương pháp truy nhập trong mạng GSM 102

4.2 Cấu trúc của hệ thống thông tin di động GSM 103

4.2.1 Cấu trúc của hệ thống 103

4.2.2 Chức năng của các phần tử trong hệ thống 105

4.3 Cấu trúc địa lý của mạng 108

4.3.1 Vùng phục vụ PLMN 110

4.3.2 Vùng phục vụ MSC 110

4.3.3 Vùng định vị LA 110

4.3.4 Cell 111

Chương 5 112

ĐẶC TẢ IEEE 802.11 VÀ WLAN 112

5.1 Giới thiệu 112

5.1.1 IEEE 802.11b 114

5.1.2 IEEE 802.11a 115

5.1.3 IEEE 802.11g 116

5.1.4 IEEE 802.11n 120

5.2 Giới thiệu về WLAN 120

5.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển 120

5.2.2 Cơ sở hạ tầng WLAN 122

5.2.3 Các mô hình WLAN 127

5.2.4 Các giải pháp bảo mật WLAN 130

Chương 6 139

GIỚI THIỆU VỀ MOBILE IP 139

6.1 Tổng quan về mobile IP 139

6.1.1 Các khái niệm dùng trong Mobile IP 140

6.1.2 Giao thức Mobile IP 141

6.2 Nguyên lý hoạt động của giao thức Mobile IP 143

6.2.1 Agent Discovery 145

6.2.2 Registration 146

6.2.3 Data Transfer 148

6.3 Phương pháp cải tiến Mobile IP 151

6.3.1 Định tuyến tam giác 151

6.3.2 Forwarding 152

6.4 Hướng phát triển 153

6.4.1 GPRS 153

6.4.2 Fourth Generation (4G) : 154

6.5 Mobile IP version 4 (Mobile IPv4 hay MIPv4) 155

6.5.1 Tổng quan 155

6.5.2 Khái niệm địa chỉ Care-of 162

6.5.3 Nguyên lý hoạt động của Mobile IPv4 163

6.6 Mobile IP version 6 (Mobile IPv6 hay MIPv6) 165

6.6.1 Các đặc điểm của Mobile IPv6 166

6.6.2 Hoạt động của IPv6 167

6.7 Đánh giá về Mobile Ipv4, Mobile Ipv6 168

6.7.1 Mobile Ipv4 168

6.7.2 Mobile Ipv6 170

TÀI LIỆU THAM KHẢO 171

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG DI ĐỘNG VÀ

MẠNG KHÔNG DÂY

Mặc dù nó có lịch sử hơn một thế kỷ nhưng truyền tin không dây chỉ thấy được phổ biến trong các hệ thống truyền thông trong khoảng 15-20 năm nay Hiện tại, lĩnh vực truyền thông không dây là một trong những phân khúc phát triển nhanh nhất của ngành công nghiệp viễn thông Các hệ thống truyền thông không dây như mạng di động, vô tuyến và điện thoại vệ tinh cũng như mạng cụ bộ không giây WLAN được sử dụng phổ biến và trở thành một công cụ cần thiết trong cuộc sống hàng ngày của con người, cả về công việc lẫn cá nhân Để có được cái nhìn sâu sắc về động lực của thị trường không dây,

có thể nói rằng số lương thuê bao không dây trên toàn thế giới sẽ nhiều hơn số lượng thuê bao cố định trong nhiều năm tới Những lợi ích mà các hệ thống truyền thông không dây đem lại là nguyên nhân tại sao nó phổ biến hơn mạng cố định Lợi ích quan trọng nhất đó

là khả năng di động và tiết kiệm chi phí

Các mạng di động theo định nghĩa là không dây, tuy nhiên ta sẽ thấy sau đó, ngược lại không phải lúc nào cũng đúng Tính di động nâng cao yêu cầu cho một điểm kết nối cố định vào mạng và cho phép người dùng di chuyển trong khi sử dụng các thiết

bị mà không bị hạn chế Xem xét ví dụ trong trường hợp một người sử dụng mạng điện thoại di động, anh ta có thể di chuyển bất cứ nơi nào trong khi vẫn đảm bảo có thể kết nối với đồng nghiệp, bạn bè và gia đình Từ quan điểm của những người đó, tính di động được đánh giá cao ở chỗ người dùng di động có thể liên lạc được bằng cách gọi đến một

số giống nhau bất kể vị trí địa lý của người đó; dù anh ta có thể đang đi xuống phố giống như người đang gọi hoặc đang ở xa hàng nghìn dặm Những lợi ích tương tự cũng thấy được ở các hệ thống không dây khác Những người sử dụng điện thoại vô tuyến có thể đi lại trong nhà nói chuyện với nhau mà không cần phải nối dây với nhau Trong những trường hợp khác, trong và lĩnh vực nghề nghiệp như bác sỹ, cảnh sát hoặc là người bán hàng, họ sử dụng mạng không dây do đó họ có thể di chuyển tự do trong phạm vi nơi làm việc trong khi vẫn kết nối các thiết bị của họ với mạng của cơ quan

Mạng không dây cũng hữu ích trong việc giảm chi phí thiết lập mạng trong một vài trường hợp Điều này xuất phát từ thực tế là một tiến trình cài đặt tổng thể của một mạng không dây đòi hỏi phải ít kết nối có dây hơn so với một mạng cố định, hoặc là không có kết nối có dây nào cả Điều này có thể rất hữu ích:

Triển khai mạng trong các khu vực khó kéo dây: Đó là trong trường hợp lắp đặt

cáp trong các dòng sông, đại dương v.v…Một ví dụ khác trong tình huống này là các chất amiang (được kết hợp giữa ximăng và nước, là một chất độc cho phổi khi hit vào) được phát hiện tại các tòa nhà cũ Hít phải các hạt amiăng là rất nguy hiểm và do đó hoặc là phải đặc biệt đề phòng khi thực hiện triển khai cáp hoặc là amiăng phải được loại bỏ Đáng tiếc là cả hai trường hợp đều tăng tổng chi phí cho việc triển khai mạng có dây

Không được phép triển khai mạng có dây: Là tình huống triển khai mạng trong

một vài trường hợp như cho các tòa nhà lâu đời

Triển khai một mạng tạm thời: trong trường hợp này, việc triển khai mạng có dây

không có ý nghĩa, khi mà mạng sẽ chỉ được dùng trong một khoảng thời gian ngắn

Việc triển khai một giải pháp mạng không dây, như mạng WLAN là một giải pháp tiết kiệm chi phí cao cho những trường hợp được kể trên Hơn nữa, việc triển khai một mạng không dây chiếm ít thời gian hơn là triển khai một mạng có dây Lý do là: không có sợi cáp nào được lắp đặt

1.1 Sự phát triển của các mạng không dây

Truyền tin không đã tồn tại trong lịch sử của loài người Kể cả thời xa xưa, con người đã biết sử dụng những hệ thống truyền thông cổ xưa mà có thể được gọi là không dây Ví dụ như các loại tín hiệu bằng khói, các gương phản chiếu, cờ, lửa v.v…Có báo cáo cho rằng những người Hy Lạp cổ đại sử dụng một hệ thống truyền thông bao gồm một loạt các trạm giám sát nằm trên đỉnh đồi, mỗi trạm đều có thể nhìn thấy trạm gần đó nhất Người ở trên trạm nhận thông điệp từ trạm gần nhất, những người làm việc dưới trạm viết lại thông điệp đó để gửi tới trạm tiếp theo Việc sử dụng những thông điệp có hệ thống này được trao đổi giữa 2 trạm cách xa nhau Những hệ thống như vậy cũng được sử dụng bởi những nền văn minh khác

Tuy nhiên, có một cách logic hơn để công nhận nguồn gốc của các mạng không dây mà chúng đã đã hiểu chúng như ngày nay, bắt đầu từ sự truyền tin radio đầu tiên Vào năm 1895, một vài năm sau một sự đột phá khác: sự phát minh ra điện thoại Trong năm này, Guglielmo Marconi đã biểu diễn truyền thông không dây dựa trên sóng radio giữa một hòn đảo nhỏ thuộc vùng Wight và một tàu kéo cách xa đó 18 dặm Sáu năm sau, Marconi đã truyền thành công một tín hiệu radio ngang qua biển Atlantic từ Cornwall tới Newfoundland và trong năm 1902 truyền thông 2 chiều đầu tiên ngang qua biển Atlantic

đã được thiết lập Những năm sau đó, theo bước chân khám phá của Marconi, truyền tin radio tiếp tục được cải tiến Quay lại thời điểm của đại điện thoại radio ra đời vào năm

1915, khi cuộc hội thoại dựa trên radio được thiết lập giữa các tàu thủy

1.1.1 Thời điểm sơ khai của điện thoại di động

Năm 1946, hệ thống điện thoại di động công cộng đầu tiên, được biết đến là MTS (Mobile Telephone System) được giới thiệu tại 25 thành phố Mỹ Do những hạn chế kỹ thuật điện thoại, các thiết bị nhận của MTS có kích thước rất lớn và có thể phải dùng xe tải để vận chuyển Do vậy, nó được sử dụng cho điện thoại di động dành cho oto MTS là một hệ thống tín hiệu tương tự, nghĩa là nó xử lý thông tin âm thanh như một dạng sóng liên tục Dạng sóng này sau đó được sử dụng cho điều biến/giải điều biến các sóng mang

RF Hệ thống này là dạng truyền bán song công , nghĩa là tại một thời điểm nhất định, người dùng chỉ có thể nói hoặc là nghe Để chuyển giữa hai chế độ đó, người dùng phải

ấn một nút đặc biệt trên thiết bị đầu cuối

MTS sử dụng một trạm cơ sở BS (base station) với một bộ phát sóng đơn công suất lớn bao trùm tất cả khu vực hoạt động của hệ thống Nếu cần thiết phải mở rộng tới các khu vực lân cận, một trạm BS khác cần phải được lắp đặt cho khu vực đó Tuy nhiên, bởi vì các trạm BS sử dụng các tần số giống nhau nên chúng cần phải cách nhau đủ xa để không gây nhiễu sóng Do các hạn chế về công suất, các thành phần di động không truyền thẳng đến trạm BS mà mà truyền tới các địa điệm tiếp sóng nằm rải rác dọc theo khu vực hoạt động của hệ thống Những điểm tiếp sóng này được kết nối với trạm BS và được tiếp âm các cuộc gọi tới nó Để thực hiện một cuộc gọi từ một điện thoại cố định tới

một trạm đầu cuối MTS, đầu tiên người gọi phải quay một số đặc biệt để kết nối với một người trực tổng đài MTS Người gọi thông báo với người trực tổng đài đó số thuê bao di động Sau đó người trực tổng đài tìm một kênh truyền rỗi để chuyển cuộc gọi tới thiết bị

di động đầu cuối Khi một người dùng di động muốn đặt một cuộc gọi, một kênh truyền rỗi (nếu có) được giữ lại bởi người người trực tổng đài khi người đó được thông báo đặt một cuộc gọi cho một điện thoại cố định cụ thể Như vậy, các cuộc gọi MTS được chuyển mạch một cách thủ công

Hạn chế lớn nhất của MTS là việc chuyển mạch thủ công tất cả các cuộc gọi và thực tế là có rất hạn chế số các kênh truyền rỗi Trong hầu hết các trường hợp, hệ thống cung cấp sự hỗ trợ cho 3 kênh truyền, nghĩa là chỉ có 3 cuộc gọi có thể được phục vụ tại một thời điểm trong cùng một khu vực

Một bước tiến của MTS, gọi là IMTS (Improved Mobile Telephone System), được đưa vào hoạt động trong những năm 1960 IMTS sử dụng tự động chuyển mạch cuộc gọi

và hỗ trợ truyền song công, do vậy loại trừ được sự tham gia trung gian của người trực tổng đài trong một cuộc gọi và sự cần thiết của nút bấm để chuyển trạng thái gọi hoặc nghe Hơn nữa, IMTS sử dụng 23 kênh truyền

1.2 Các hệ thống điện thoại mạng tế bào

1.2.1 Hệ thống điện thoại mạng tế bào tín hiệu tương tự

IMTS đã sử dụng dải tần một cách kém hiệu quả, đó đó chỉ cung cấp được công suất nhỏ Xa hơn nữa, thực tế cho thấy rằng các bộ phát tín hiệu công suất lớn của BS gây

ra nhiễu sóng tới các hệ thống cạnh nó cộng thêm vấn đề về khả năng hạn chế nhanh chóng khiến cho hệ thống này ko có tính thực tế nữa Một giải pháp cho các vấn đề này được tìm ra trong suốt những năm 1950 và 1960 bởi các nhà nghiên cứu tại các phòng thí nghiệm AT&Bell, thông qua việc sử dụng khái niệm mạng tế bào, điều này sẽ mạng đến một cuộc cách mạng trong lĩnh vực điện thoại di động trong một vài thập kỷ sau đó Điều thú vị đáng chú ý là cuộc cách mạng này khiến rất nhiều người phải ngạc nhiên, thậm chí

cả AT&T Họ ước lượng chỉ khoảng 1 triệu khách hàng sử dụng mạng tế bào đến cuối thế

kỷ, tuy nhiên đến nay đã có hơn 100 triệu khách hàng sử dụng trên chỉ đất nước Hoa Kỳ

Được đề xuất một cách mới mẻ vào năm 1947 bởi D.H Ring, khái niệm mạng tế bào thay thế độ bảo phủ khoảng không gian rộng lớn của các trạm BS bằng một số nhỏ các trạm có độ bảo phủ nhỏ hơn Khu vực bao phủ giống như mỗi một trạm BS được gọi

là “tế bào (cell)” Do đó, khu vực hoạt động của hệ thống được chia ra thành một tập hợp các tế bào không chồng chất nằm sát nhau Dải tần cho phép được phân vùng thành các kênh và mỗi một tế bào sử dụng các kênh của riêng nó Các tế bào kề nhau sử dụng các tập hợp kênh khác nhau để tránh nhiễu và các tập kênh giống nhau được sử dụng lại ở các

tế bào nằm xa nhau Khái niệm này được biết đến là sự dùng lại tần số và cho phép một kênh cụ thể được sử dụng trong nhiều hơn một tế bào, như thế làm tăng hiệu quả của dải tần sử dụng Mỗi một trạm BS được kết nối thông qua dây cáp tới một thiết bị được gọi là MSC (Mobile Switching Center) Các MSC được kết nối với nhau thông qua dây cáp, cả kết nối trực tiếp với nhau và kết nối thông qua một MSC khác gọi là MSC mức II Các MSC mức II có thể được kết nối với nhau thông qua MSC cấp III và v.v…Các MSC cũng

có trách nhiệm phân chia các tập kênh cho các tế bào khác nhau

Khu vực bảo phủ nhỏ của các bộ phát tín hiệu của mỗi tế bào dẫn tới việc cần thiết phải hỗ trợ người dùng chuyển giữa các tế bào mà không bị suy giảm đáng kể các cuộc đàm thoại đang diễn ra Tuy nhiên, vấn đề này, ngày nay được biết đến là handover (sự chuyển giao-sự chuyển mạch tín hiệu di động từ kênh này sang kênh khác, từ tế bào này sang tế bào khác) không thể giải quyết được tại thời điểm mà mạng khái niệm tế bào được đề xuất và phải đợi tới khi có sự phát triển của vi chip (microprocessor), thiết bị điều khiển tần số radio (RF) từ xa hiệu suất cao và các trung tâm chuyển mạch

Thế hệ đầu tiên của các hệ thống tế bào (1G system) được thiết kế cuối những năm

1960 và bởi vì điều tiết chậm, việc triển khai nó mới bắt đầu vào đầu những năm 1980 Những hệ thống này có thể được cho là thế hệ sau của MTS/IMTS khi mà chúng cũng là các hệ thống tín hiệu tương tự Dịch vụ dùng thử đầu tiên của một hệ thống mạng tế bào đầy đủ với tín hiệu tương tự điều khiển được phát triển tại Chicago năm 1987 Hệ thống tín hiệu tương tự thương mại đầu tiên tại Mỹ, được biết đến là Advanced Mobile Phone System (AMPS), đi vào hoạt động vào năm 1982 chỉ cung cấp truyền tin tiếng nói Các

hệ thống tương tự được sử dụng trong các khu vực khác trên thế giới, như là Total Access

Communication System (TACS) tại Anh, Ý, Tây Ban Nha, Australia, Ireland, MCS-L1 tại Nhật Bản và Nordic Mobile Telephone (NMT) tại một vài quốc gia khác AMPS vẫn phổ biến tại Mỹ nhưng hiện tại các hệ thống analog đã it được sử dụng tới Tất cả những tiêu chuẩn này sử dụng dải điều biến tần số (FM) cho tiếng nói và thực hiện các quyết định chuyển mạch tế báo cho một di động tại các trạm BS dựa trên khả năng nhận được tại các trạm BS gần thiết bị di động đó Dải tần có thể dùng được trong phạm vi mỗi tế bào được phân vùng thành một số lượng các kênh truyền và mỗi cuộc gọi được gán cho một cặp kênh riêng Truyền thông trong phạm vi thành phần nối dây của hệ thống cũng kết nối với PSTN (Packet Switched Telephone Network), sử dụng mạng chuyển mạch gói

1.2.2 Mạng điện thoại tế bào kỹ thuật số

Các hệ thống mạng tế bào analog là bước đệm đầu tiên cho nền công nghiệp điện thoại di động Mặc dù có những thành công đáng kể, nhưng chúng có một số điểm bất lợi làm hạn chế khả năng hoạt động hiệu quả của chúng Những điểm hạn chế này được giảm

đi bằng các hệ thống mạng tế bào thế hệ thứ 2 (2G systems) với việc thay thế dữ liệu kỹ thuật số Nó được thực hiện bằng việc truyền tín hiệu âm thanh qua bộ chuyển đổi Analog to Digital (A/D) và sử dụng luồng bit thu được để điều biến một sóng mang RF Quá trình chuyển đổi ngược lại được thực hiện tại đầu nhận

So sánh với các hệ thống analog, các hệ thống kỹ thuật số có một số lợi ích sau:

- Lưu lượng kỹ thuật số có thể dễ dàng được mã hóa để mang lại sự riêng tư và tính bảo mật Các tín hiệu được mã hóa không thể bị chặn lại và bị nghe trộm bởi các bên không có quyền (ít nhất là không được trang bị thiết bị quá mạnh và tối tân) Sự mã hóa mạnh mẽ là điều không thể trong các hệ thống analog khi mà hầu hết các thời điểm truyền dữ liệu đều không có sự bảo vệ nào cả Do vậy, cả các cuộc hội đàm và truyền tín hiệu mạng có thể dễ dàng bị chặn lại Trong thực tế, đây đã từng là một vấn đề lớn trong các hệ thống mạng 1G khi mà trong nhiều trường hợp người nghe trộm lấy được các số định danh và sử dụng chúng bất hợp pháp để gọi điện

- Sử dụng dữ liệu analog khiến cho các hệ thống mạng 1G dễ bị nhiễu, dẫn tới việc chất lượng các cuộc gọi bị biến đổi mạnh Trong các hệ thống kỹ thuật số, có thể sử dụng

kỹ thuật phát hiện lỗi và sửa lỗi cho các luồng bit âm thanh Những kỹ thuật này khiến cho tín hiệu được truyền đi mạnh mẽ hơn khi mà đầu nhận có khả năng phát hiện và sửa các lỗi bit Do vậy, những kỹ thuật này làm cho các tín hiệu “sạch sẽ” với rất it hoặc không có sai sót, điều đó tất nhiên sẽ nâng cao chất lượng cuộc gọi Hơn nữa, dữ liệu kỹ thuật số có thể nén được để tăng hiệu quả sử dụng dải tần số

- Trong các hệ thống analog, mỗi sóng mang RF là rành riêng cho một người dùng, bất kể người dùng có đang gọi hay là không Trong các hệ thống kỹ thuật số, mỗi sóng mang RF được chia sẻ cho hơn một người dùng, cả việc sử dụng các khe thời gian khác nhau hay là các mã khác nhau cho mỗi người dùng Các khe hoặc mã được gán cho những người dùng chỉ khi nào họ có lưu lượng (cả âm thanh và dữ liệu) để gửi

Một số các hệ thống 2G đã được phát triển tại các khu vực khác nhau trên thế giới Hầu hết chúng bao gồm sự hỗ trợ cho các dịch vụ nhắn tin, như dịch vụ nhắn tin nổi tiếng SMS (Short Message Service) và một số các dịch vụ khác, như là định danh tính người gọi Các hệ thống 2G cũng có thể gửi dữ liệu, mặc dù tại tốc độ rất chậm (khoảng 10kbps) Tuy nhiên, gần đây, những người điều hành đang cung cấp các sự nâng cấp cho các hệ thống mạng 2G của họ Những sự nâng cấp này cũng được biết đến là các giải pháp 2.5G, hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu cao hơn

1.2.3 GSM

Trên khắp châu Âu, một bộ phận giải tần mới trong khoảng 900MHz đã được thực hiện sẵn sang cho các hệ thống 2G Sau đó, sự phân phối này theo sau sự phân phối các tần số tại băng tần 1800MHz Các hoạt động 2G tại châu Âu được khởi phát trong năm

1982 với sự thành lập của nhóm nghiên cứu nhắm tới xác định một tiêu chuẩn chung châu Âu Tên của nó là Groupe Speciale Mobile (sau đó đổi tên thành Global System for Mobile Communications) GSM đến từ tên của nhóm khởi xướng mang lại thành quả tiêu chuẩn chung Ngày nay, phổ biến nhất là công nghệ mạng 2G; năm 1999 có 1 triệu thuê bao mới mỗi tuần Sự phổ biến này không chỉ bởi vì hiệu quả của nó mang lại, mà còn

bởi vì sự thật là chỉ có tiêu chuẩn mạng 2G trên toàn châu Âu Có thể cho rằng đó là một lợi ích khi nó đơn giản hóa việc chuyển vùng của các thuê bao giữa các nhà điều hành mạng và các quốc gia

Sự triển khai mạng GSM thương mại đầu tiên được thực hiện vào năm 1992 và sử dụng dải tần 900MHz Hệ thống sử dụng băng tầng 1800MHz được biết là DCS 1800 nhưng về cơ bản nó vẫn là GSM GSM cũng có thể hoạt động tại dải băng tần 1900MHz được sử dụng lại Mỹ cho một vài hệ thống mạng kỹ thuật số và tại dải băng tần 450MHz

để cung cấp một con đường di chuyển từ chuẩn NMT 1G cho phép sử dụng dải băng tần này vào mạng 2G

Cho đến khi sự hoạt động được quan tâm đến, GSM xác định một số các kênh truyền tần số được tổ chức thành các khung và lần lượt được chia thành các khe thời gian Cấu trúc chính xác của các kênh truyền GSM được mô tả ở phần cuối của sách; tuy nhiên, phần này chỉ đề cập đến các khe thời gian được sử dụng để cấu tạo lên cả các kênh truyền cho lưu lượng người dùng và các bộ điều khiển như là điều khiển chuyển giao, đăng ký, thiết lập cuộc gọi v.v…Lưu lượng người dung có thể là cả âm thanh lẫn dữ liệu tốc độ chậm, khoảng 14.4kbps

1.2.4 HSCSD và GPRS

Lợi ích của GSM là sự hộ trợ của nó cho một vài công nghệ mở rộng đạt được tốc

độ cao hơn cho các ứng dụng truyền dữ liệu Hai công nghệ đó là High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) và General Packer Radio Service (GPRS) HSCSD chỉ đơn giản

là sự nâng cấp lên từ GSM Đối lập về bản chất với GSM, nó mang đến nhiều hơn một khe thời gian trên 1 khung cho một người dùng; từ đó làm tăng lên tốc dộ truyền dữ liệu HSCSD cho phép một điện thoại sử dụng hai, ba đến bốn khe trên một khung để đạt được tốc độ lần lượt là 57.6, 43.2 và 28.8 kbps Sự hỗ trợ cho các liên kết không đối xứng cũng được cung cấp, nghĩa là rốc độ tải xuống (downlink) có thể khác với tốc độ tải lên (uplink) Một vấn đề của HSCSD là thực tế nó giảm thời lượng pin, vì thực tế khe sử dụng tăng lên khiến cho đầu cuối gửi nhiều lần hơn trong chế độ truyền và nhận tín hiêu Tuy nhiên, vì thực tế là bên nhận đỏi hỏi tiêu hao ít hơn đáng kể so với bên truyền,

HSCSD vẫn hiệu quả cho việc duyệt web khi mà việc download diễn ra nhiều hơn là upload

Sự hoạt động của GPRS dựa trên nguyên tắc giống với HSCSD: phân phối nhiều khe hơn trong phạm vi một khung Tuy nhiên, sự khác nhau ở chỗ GSM là chuyển mạch gói còn GSM và HSCSD là chuyển mạch vòng Nghĩa là đầu cuối của GSM và HSCSD duyệt Internet tại 14.4 kbps chiếm 14.4 kbps GSM/HSCSD vòng cho toàn bộ quá trình kết nối, mặc dù sự thật là hầu hết thời gian được gửi là đọc cac trang Web (chỉ download) nhiều hơn là gửi đi các thông tin Do đó, khả năng của hệ thống bị mất đi đáng kể GPRS

sử dụng băng thông theo yêu cầu (trong trường hợp ví dụ trên, chỉ khi nào người dùng download một trang mới) Ở GPRS, một liên kết đơn 14.4 kbps có thể được chia sẻ cho hơn một người dùng, được cung cấp tất nhiên là những người dùng đó không cố gắng dùng hết liên kết đó tại tốc độ đó cùng một thời điểm; đúng hơn là mỗi người dùng được chia một kết nối rất chậm có thể cho những khoảng thời gian ngắn sử dụng cho dung lương thêm vào để gửi các trang web Các đầu cuối GPRS hỗ trợ một sự đa dạng về tốc

độ, khoảng từ 14.4 đến 115.2 kbps, cho cả các cấu hình đối xứng và không đối xứng

1.2.5 D-AMPS

Ngược lại với châu Âu, nơi mà GSM chỉ có một chuẩn 2G được triển khai, ở Mỹ

có hơn một hệ thống 2G đang sử dụng Năm 1993, một hệ thống dựa trên khe thời gian là IS-54, cung cấp khả năng tăng gấp 3 lần trong dung lượng của hệ thống trên AMPS, đã được triển khai Một sự cải tiến của IS-54 là IS-136 được giới thiệu năm 1996 và hỗ trợ các thêm chức năng Những tiêu chuẩn này cũng được biết đến là gia đình kỹ thuật số AMPS (D-AMPS) D-AMPS cũng hỗ trợ truyền dữ liệu tốc độ thấp, với phạm vi tiêu biểu khoảng 3 kbps Giống như HSCSD và GPRS trong GSM, một sự cải tiến cho D-AMPS cho truyền dữ liệu là D-AMPS+ cho phép tăng tốc độ truyền trong phạm vi từ 9.6 đến 19.2 kbps Những phạm vi đó hiển nhiên nhỏ hơn phạm vi được hỗ trợ bởi các sự mở rộng của GSM Cuối cùng, một sự mở rộng khác cung cấp khả năng gửi dữ liệu là Cellular Digital Packet Data (CDPD) Đó là một vật phủ việc chuyển mạch gói cho cả AMPS và D-AMPS, cung cấp các tốc độ truyền giống như của D-AMPS+ Những lợi ích

đem lại là nó rẻ hơn D-AMPS+ và nó là cách duy nhất để cung cấp sự hỗ trợ truyền dữ liệu trong một mạng analog AMPS

1.2.6 IS-95

Năm 1993, IS-95 - một hệ thống 2G khác cũng được kể đến là cdmaOne, được chuẩn hóa và là những hệ thống thương mại đầu tiên được triển khai tại Hàn Quốc và Hông Kong trong năm 1995, theo sau là sự triển khai của Mỹ trong năm 1996 IS-95 sử dụng CDMA (Code Division Multiple Access) Trong hệ thống IS-95, các tín hiệu của nhiều thiết bị di động trong một tế bào được phân biệt bởi sự phân bố của chúng với các

mã khác nhau, cùng một lúc sử dụng một kênh tần số Do đó, các tế bào lân cận có thể sử dụng các tần số giống nhau, không giống như các tiêu chuẩn khác được thảo luận trong

xa hơn IS-95 không thích hợp với IS-136 và sự triển khai của nó ở Mỹ bắt đầu từ năm

1995 Cả IS-95 và IS-136 đều hoạt động trong cùng các dải tần với AMPS IS-95 được thiết kế để hỗ trợ các đầu cuối 2 chế độ có thể hoạt động dưới cả hai mạng IS-95 và AMPS IS-95 hỗ trợ lưu lượng dữ liệu tại tốc độ 4.8 và 14.4 kbps Một sự mở rộng cho IS-95 là IS-95b hay cdmaTwo, cung cấp hỗ trợ cho tốc độ 115.2 kbps bằng cách cho mỗi điện thoại sử dụng 8 mã khác nhau để thể hiện 8 cuộc truyền tin trong cùng một thời điểm

1.3 Các hệ thống truyền dữ liệu không dây

Mô hình điện thoại tế bào chủ yếu hướng tới truyền âm Tuy nhiên, từ khi các hệ thống dữ liệu không dây được sử dụng cho việc truyền dữ liệu, chúng bắt đầu trở thành

kỹ thuật số Những hệ thống này được mô tả bởi sự truyền tin một cách ồ ạt: trừ khi chỉ

có một gói dữ liệu được gửi đi, các đầu cuối giữ trạng thái chờ Hệ thống dữ liệu không dây đầu tiên được phát triển vào năm 1971 tại đại học Hawaii dưới dự án nghiên cứu ALOHANET Ý tưởng của dự án là cung cấp truyền thông 2 chiều giữa các máy tính nằm trải trên 4 hòn đảo và một máy tính trung tâm trên đảo Oahu mà không cần sử dụng đường điện thoại ALOHA sử dụng một cấu trúc mạng hình sao với máy tính trung tâm đóng vai trò là một máy chủ truy cập Bất kỳ 2 máy tính nào cũng có thể liên lạc với nhau bằng cách chuyển tiếp thông tin thông qua máy chủ Chúng ta sẽ được thấy ở cuối

chương này là hiệu năng của mạng là chậm, tuy nhiên những lợi ích của hệ thống chính là tính đơn giản của nó Mặc dù ALOHA không có tính di động, nhưng nó là cơ sở cho các

hệ thống dữ liệu không dây

1.3.1 Mạng cục bộ không dây (WLANs)

WLANs được sử dụng để cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao trong phạm vi một khu vực tương đối nhỏ như là một tòa nhà hoặc trường đại học Sự lớn mạnh của WLAN bắt đầu từ giữa những năm 1980 và bùng nổ bởi quyết định xác nhận không cần giấy phép sử dụng các dải băng tần ISM (Industrial, Scientific and Medical) của ủy ban FCC (Federal Communications Commission) – Hoa Kỳ Tuy nhiên, những dải băng tần này có thể là vấn đề gây nhiễu đáng kể, do vậy, FCC thiết lập một hạn chế công suất trên mỗi đơn vị băng thông cho các hệ thống sử dụng các dải băng tần ISM Quyết định của FCC

đã là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực WLANs Trong những năm gần đây, tuy nhiên việc thiếu các tiêu chuẩn đã cho phép sự xuất hiện của nhiều sản phẩm độc quyền

do đó phân chia thành nhiều thị trường, các bộ phận trong đó có thể không tương thích với nhau

Sự cố gắng để định nghĩa một tiêu chuẩn đầu tiên được thực hiện vào cuối những năm 1980 bởi nhóm cộng tác IEEE 802.4, nhóm này có trách nhiệm cho sự phát triển của phương pháp truy cập kênh token-passing (Phương pháp truy cập dùng trong mạng Token Ring gọi là Token passing) Nhóm này đã quyết định rằng token-passing là một phương pháp kém hiệu quả để điều khiển một mạng không dây và đã gợi ý sự phát triển của một tiêu chuẩn thay thế khác Kết quả là, ủy ban chấp hành của dự án IEEE 802 (Executive Committee of IEEE Project 802) đã quyết định thiết lập nhóm cộng tác IEEE 802.11, sau đó nhóm này có trách nhiệm cho việc xác định các tiêu chuẩn tầng MAC và tầng vật lý cho WLANs Chuẩn 802.11 đầu tiên cung cấp tốc độ truyền dữ liệu lên tới 2 Mpbs sử dụng cả truyền tin dải tần rộng trong dải tần ISM hoặc truyền tin hồng ngoại tuyến Tháng 9-1999, hai phần bổ xung cho tiêu chuẩn đầu tiên được xác nhận bởi IEEE Standart Board Tiêu chuẩn đầu tiên, 802.11b, mở rộng hiệu năng của tầng vật lý 2.4GHz

đã tồn tại trước đó với tiềm năng tốc độ truyền dữ liệu lên tới 11 Mbps Tiêu chuẩn thứ 2,

802.11a nhắm tới cung cấp một tầng vật lý mới tốc độ cao (từ 20-54 Mbps) trong dải băng tần 5GHz ISM Tất cả những tiêu chuẩn khác nhau này đều sử dụng chung giao thức Medium Access Protocol (MAC), được biết đến là Distributed Foundation Wireless MAC (DFWMAC) Đây là giao thức thuộc về họ các giao thức Carrier Sense Multiple Access thích hợp cho môi trường không dây IEEE 802.11 thường được nhắc đến là một Ethenet không dây và có thể hoạt động trong cả chế độ ad hoc hoặc chế độ tập chung Một mạng ad hoc WLAN là một mạng ngan hàng được thiết lập để phục vụ nhu cầu tạm thời Không có cơ sở hạ tầng mạng nào cần phải xây dựng và việc điều khiển mạng được phân tán tới các node mạng Một cơ sở hạ tầng mạng WLAN tạo ra hiệu quả làm việc của một mạng cố định tốc độ cao hơn hoặc một mạng xương sống không dây Trong một cấu trúc mạng như vậy, các node di động truy cập vào kênh không dây dưới sự kết hợp với một BS, trạm này cũng có thể giao tiếp WLAN với một mạng xương sống cố định

Một chuẩn WLAN thêm vào cho IEEE 802.11 là HIPERLAN (High Performance European Radio LAN), được phát triển bởi nhóm RES10 của ETSI (European Telecommunications Standards Institute) là một chuẩn Pan-European cho WLAN tốc độ cao Chuẩn HIPERLAN 1 gồm cả các tầng MAC và tầng vật lý, cho phép truyền dữ liệu với tốc độ từ 2 đến 25 Mbps bằng cách sử dụng điều biến sóng radio băng thông hẹp trong dải băng tần 5.2GHz HIPERLAN 1 cũng sử dụng một giao thức tựa CSMA Mặc

du thực tế là nó cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn hầu hết các chuẩn 802.11 khác nhưng nó lại it phổ biến hơn do việc cài đặt cơ bản lớn hơn Giống như IEEE 802.11, HIPERLAN 1 co thể hoạt đông trong cả chế độ ad hoc hoặc trong chế độ giám sát của một trạm BS mà trạm này cho phép truy cập đến một mạng xương sống cố định

1.3.2 ATM không dây (WATM)

Năm 1996 diễn đàn ATM công nhận một nhóm nghiên cứu đã có cống hiến cho WATM WATM nhắm tới việc kết hợp các lợi ich di chuyển tự do của các mạng không dây với thống kê đa thành phần (sự linh hoạt phân phối băng thông) và đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) được hỗ trợ bởi các mạng ATM truyền thống Những thuộc tính tiếp

đó là cần thiết để hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện trên môi trường không dây, không

được hỗ trợ trong các mạng LAN thông thường bởi vì thực tế là những ứng dụng này được tạo ra cho lưu lượng dữ liệu không đồng bộ Nhiều năm sau, các nghiên cứu đưa đến một số các phiên bản mẫu của WATM

Một sự cố gắng hướng tới sự phát triển của một hệ thống WLAN cung cấp khả năng cho WATM là HIPERLAN 2 Đây là một hệ thống hướng kết nối phù hợp cho ATM, nó sử dụng các gói tin có dung lượng cố định và cho phép truy cập không dây tốc

độ cao (lên tới 54 Mbps tại tầng vật lý) tới các mạng khác nhau Tính chất hướng kết nối của nó hỗ trợ các ứng dụng đòi hỏi chất lượng dịch vụ

1.3.4 Các mạng cá nhân (PANs)

PANs là bước tiếp theo sau các mạng LAN và nhắm tới các ứng dụng đòi hỏi truyền thông trong một phạm vi nhỏ (thường vài mét) Những nghiên cứu đầu tiên cho PANs được đưa ra trong năm 1996 Tuy nhiên, nỗ lực đầu tiên để xác định một chuẩn cho PAN thuộc về một dự án của Ericsson năm 1994, nó nhắm tới việc tìm ra một giải pháp cho truyền thông không dây giữa điện thoại di động và các phụ kiện liên quan (như

bộ nghe rảnh tay) Dự án này tên là Bluetooth (lấy theo tên của một vị vua đã thống nhất các bộ tộc Viking) Ngày nay, nó là một chuẩn công ngiệp được thừa nhận bởi hơn 100 công ty, rất nhiều các sản phẩm Bluetooth đã bắt đầu xuất hiện trên thị trường Phiên bản gần đây nhất được phát hành năm 2001 Bluetooth hoạt động ở dải băng tần 2.4GHz, nó

hỗ trợ các kênh tiếng nói 64 kbps và các kênh dữ liệu đồng bộ với tốc độ vào khoảng 721 kbps Các phạm vi hoạt động cho phép là khoảng từ 10 mét (tại công suất truyền tin khoảng 1 mW) và 100 mét (tại công suất truyền tin khoảng 10 mW)

Một dự án PAN khác là HomeRF; phiên bản cuối cùng được phát hành trong năm

2001 Phiên bản này cho phép kết nối truyền tin tiếng nói 32 kbps và truyền dữ liệu lên tới 10 Mbps HomeRF cũng hoạt động ở dải băng tần 2.4 MHz và hỗ trợ truyền trong phạm vi 50 mét Tuy nhiên Bluetooth dường như có nhiều nghành công nghiệp ủng hộ hơn HomeRF

Năm 1999, IEEE cũng tham ra lĩnh vực chuẩn hóa PAN với sự thành lập của nhóm cộng tác 802.15 Nhưng bởi vì thực tế là Bluetooth và HomeRF đã đi trước thời đại

hơn IEEE, cho nên mục đích của nhóm cộng tác IEEE 802.15 sẽ là hoàn chỉnh khả năng tương tác với các dự án trên

1.4 Các hệ thống truyền thông vệ tinh

Thời đại của các hệ thống vệ tinh bắt đầu từ năm 1957 với sự phóng vệ tinh Spunik của Liên bang SoViet Tuy nhiên, các khả năng truyền thông của Sputnik là rất hạn chế Vệ tinh truyền thông thật sự đầu tiên là AT&T Telstar 1 được phóng bởi NASA năm 1962 Telstar 1 được cải tiến năm 1963 bởi phiên bản kế tiếp của nó, Telstar 2 Từ

kỷ nguyên của Telstar đến ngày nay, truyền thông vệ tinh đã có có được sự lớn mạnh vượt bậc nhờ cung cấp các dịch vụ như dữ liệu, thông báo, dịch vụ tiếng nói, truyền hình, truy cập Internet và một số các dịch vụ di động khác

Các quỹ đạo bay của vệ tinh thuộc về 3 mức độ khác nhau Theo sự tăng lên của

độ cao, chúng là loại quỹ đạo tròn LEO (Low Earth Orbit), MEO (Medium Earth Orbit)

và GEO (Geosynchronous Earth Orbit) ở các khoảng cách trong phạm vi lần lượt từ 1000km, 5000-15000km và khoảng 36000km Cũng tồn tại những vệ tinh sử dụng quỹ đạo hình elip Những vệ tinh loại này cố gắng kết hợp độ trễ truyền tin thấp của các hệ thống LEO với sự ổn định của các hệ thống GEO

100-Phương hướng phát triển ngày nay hướng về sử dụng các quỹ đạo LEO, nó có độ trễ truyền tin nhỏ và cấu trúc đơn giản và các thiết bị mắt đất nhẹ hơn Một số hệ hống LEO đã xuất hiện như là Globalstar và Iridium Chúng cung cấp các dịch vụ tiếng nói và

dữ liệu ở tốc độ lên tới 10 kbps thông qua một chòm dày đặc các vệ tinh của LEO

1.5 Các hệ thống mạng tế bào thứ hệ thứ 3 và xa hơn

Mặc dù có những thành công lớn và được thị trường đón nhận nhưng các hệ thống mạng 2G vẫn có những hạn chế về mặt tốc độ truyền tin tối đa Trong khi thực tế, đây không phải là yếu tố hạn chế về chất lượng thoại được cung cấp, nó khiến cho các hệ thống 2G trở nên vô ích về mặt thực tế cho các nhu cầu gia tăng của các ứng dụng dữ liệu

di động tương lai Trong tương lai nhiều năm tới, con người sẽ muốn có thể sử dụng các thiết bị di động của họ cho nhiều dịch vụ khác nhau, từ những cuộc gọi đơn giản, duyệt web và email cho tới các dịch vụ ngốn nhiều băng thông như hội nghị truyền hình, các

ứng dụng thời gian thực và lưu thông hàng loạt Để minh họa cho sự kém hiệu quả của các hệ thống 2G cho các ứng dụng đỏi hỏi khả năng thực hiện, ta xét một quá trình truyền một bài thuyết trình 2Mb Việc truyền tải sẽ mất khoảng 28 phút nếu sử dụng hệ thống truyền tin tốc độ 9.6 kbps của GSM Rõ ràng là các dịch vụ tương lai không thể được thấy trên các hệ thống 2G hiện tại

Để cung cấp sự hỗ trợ hiệu quả cho các dịch vụ trên, làm việc trên các hệ thống mạng tế bào thế hệ thứ 3 (3G) được bắt đầu bởi ITU (International Telecommunication Union) vào năm 1992 Kết của của việc nỗ lực tiêu chuẩn hóa được gọi là IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000) bao gồm một số chuẩn khác của 3G

Ví dụ như EDGE, một hệ thống dựa trên TDMA tiến hóa từ GSM và IS-136, cung cấp tốc độ truyền lên tới 473 kbps và tương thích ngược với GSM/IS-136;

Thế hệ di động thứ 3 (3G): Mạng 3G đặc trưng bởi tốc độ dự liệu cao, capacity của hệ thống lớn, tăng hiệu quả sử dụng phổ tần và nhiều cải tiến khác Có một loạt các chuẩn công nghệ di động 3G, tất cả đều dựa trên CDMA, bao gồm: UMTS (dùng cả FDD lẫn TDD), CDMA2000 và TD-SCDMA

Hình 1.1 Sự phát triển của công nghệ mạng tế bào

- UMTS (đôi khi còn được gọi là 3GSM) sử dụng kỹ thuật đa truy cập WCDMA UMTS được chuẩn hoá bởi 3GPP UMTS là công nghệ 3G được lựa chọn bởi hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để đi lên 3G Tốc độ dữ liệu tối đa là 1920Kbps (gần 2Mbps) Nhưng trong thực tế tốc độ này chỉ tầm 384Kbps thôi Để cải tiến tốc độ dữ liệu của 3G, hai kỹ thuật HSDPA và HSUPA đã được đề nghị Khi cả 2 kỹ thuật này được triển khai, người ta gọi chung là HSPA HSPA thường được biết đến như là công nghệ 3,5G

HSDPA: Tăng tốc độ downlink (đường xuống, từ NodeB về người dùng di động) Tốc độ tối đa lý thuyết là 14,4Mbps, nhưng trong thực tế nó chỉ đạt tầm 1,8Mbps (hoặc tốt lắm là 3,6Mbps) Theo một báo cáo của GSA tháng 7 năm 2008, 207 mạng HSDPA

đã và đang bắt đầu triển khai, trong đó 207 đã thương mại hoá ở 89 nước trên thế giới

HSUPA: tăng tốc độ uplink (đường lên) và cải tiến QoS Kỹ thuật này cho phép người dùng upload thông tin với tốc độ lên đến 5,8Mbps (lý thuyết) Cũng trong cùng báo cáo trên của GSA, 51 nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động đã triển khai mạng HSUPA

ở 35 nước và 17 nhà cung cấp mạng lên kế hoạch triển khai mạng HSUPA

CDMA2000 là người "nối giỏi" của 2G CdmaOne, đại diện cho họ công nghệ bao gồm CDMA2000 1xRTT (Radio Transmission Technology), CDMA2000 EV-DO (Evolution -Data Optimized) và CDMA2000 EV-DV(Evolution -Data and Voice) CDMA2000 được chuẩn hoá bởi 3GPP2 Lẽ thường tình thì CDMA2000 là công nghệ 3G được lựa chọn bởi các nhà cung cấp mạng CdmaOne

CDMA2000 1xRTT: chính thức được công nhận như là một công nghệ 3G, tuy nhiên nhiều người xem nó như là một công nghệ 2,75G đúng hơn là 3G Tốc độ của 1xRTT có thể đạt đến 307Kbps, song hầu hết các mạng đã triển khai chỉ giới hạn tốc độ peak ở 144Kbps

CDMA2000 EV-DO: sử dụng một kênh dữ liệu 1,25MHz chuyên biệt và có thể cho tốc độ dữ liệu đến 2,4Mbps cho đường xuống và 153Kbps cho đường lên 1xEV-DO Rev A hỗ trợ truyền thông gói IP, tăng tốc độ đường xuống đến 3,1Mbps và đặc biệt có thể đẩy tốc độ đường lên đến 1,2Mbps Bên cạnh đó, 1xEV-DO Rev B cho phép nhà cung cấp mạng gộp đến 15 kênh 1,25MHz lại để truyền dữ liệu với tốc độ 73,5Mbps

Theo một báo cáo trên www.cdg.org site, 3G CDMA2000 EV-DO đã vượt con số 83 triệu thuê bao vào tháng 9 năm 2007

CDMA2000 EV-DV: tích hợp thoại và dữ liệu trên cùng một kênh 1,25MHz CDMA2000 EV-DV cung cấp tốc độ peak đến 4,8Mbps cho đường xuống và đến 307Kbps cho đường lên Tuy nhiên từ năm 2005, Qualcomm đã dừng vô thời hạn việc phát triển của 1xEV-DV vì đa phần các nhà cung cấp mạng CDMA như Verizon Wireless và Sprint đã chọn EV-DO

TD-SCDMA là chuẩn di động được đề nghị bởi "China Communications Standards Association" và được ITU duyệt vào năm 1999 Đây là chuẩn 3G của Trung Quốc TD-SCDMA dùng song công TDD TD-SCDMA có thể hoạt động trên một dãi tần hẹp 1,6MHz (cho tốc độ 2Mbps) hay 5MHz (cho tốc độ 6Mbps) Ngày xuất hành của TD-SCDMA đã bị đẩy lùi nhiều lần Nhiều thử nghiệm về công nghệ này đã diễn ra từ đầu năm 2004 cũng như trong thế vận hội Olympic gần đây

Hệ thống 3GPP LTE, là bước tiếp theo cần hướng tới của hệ thống mạng không dây 3G dựa trên công nghệ di động GSM/UMTS, và là một trong những công nghệ tiềm năng nhất cho truyền thông 4G Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) đã định nghĩa truyền thông di động thế hệ thứ 4 là IMT Advanced và chia thành hai hệ thống dùng cho

di động tốc độ cao và di động tốc độ thấp 3 GPP LTE là hệ thống dùng cho di động tốc

độ cao Ngoài ra, đây còn là công nghệ hệ thống tích hợp đầu tiên trên thế giới ứng dụng

cả chuẩn 3GPP LTE và các chuẩn dịch vụ ứng dụng khác, do đó người sử dụng có thể dễ dàng thực hiện cuộc gọi hoặc truyền dữ liệu giữa các mạng LTE và các mạng GSM/GPRS hoặc UMTS dựa trên WCDMA

3GPP LTE có khả năng cấp phát phổ tần linh động và hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện với tốc độ trên 100Mb/s khi di chuyển ở tốc độ 3km/h, và đạt 30Mb/s khi di chuyển ở tốc độ cao 120km/h Tốc độ này nhanh hơn gấp 7 lần so với tốc độ truyền dữ liệu của công nghệ HSDPA (truy nhập gói dữ liệu tốc độ cao) Do công nghệ này cho phép sử dụng các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao trong khi di chuyển ở bất kỳ tốc độ nào nên nó có thể hỗ trợ sử dụng các dịch vụ nội dung có dung lượng lớn với độ phân giải cao ở cả điện thoại di động, máy tính bỏ túi PDA, điện thoại thông minh

Ưu điểm nổi bật:

- Dung lượng truyền trên kênh đường xuống có thể đạt 100 Mbps và trên kênh đường lên có thể đạt 50 Mbps

- Tăng tốc độ truyền trên cả người sử dụng và các mặt phẳng điều khiển

- Sẽ không còn chuyển mạch kênh Tất cả sẽ dựa trên IP VoIP sẽ dùng cho dịch

vụ thoại

- Kiến trúc mạng sẽ đơn giản hơn so với mạng 3G hiện thời Tuy nhiên mạng 3G LTE vẫn có thể tích hợp một cách dễ dàng với mạng 3G và 2G hiện tại Điều này hết sức quan trọng cho nhà cung cấp mạng triển khai 3GPP LTE vì không cần thay đổi toàn bộ

cơ sở hạ tầng mạng đã có

- OFDMA và MIMO được sự dụng trong 3G LTE thay vì CDMA như trong 3G Chuẩn UMB hiện nay được phát triển bởi 3GPP2 với kế hoạch là sẽ thương mại hoá trước 2009 Một số đặc điểm kỹ thuật như sau:

Các kỹ thuật Multiple radio và antenna tiên tiến:

- Multiple Input Multiple Output (MIMO), đa truy nhập phân chia theo không gian (Spatial Division Multiple Access (SDMA)) và kỹ thuật Beamforming Antenna

- Các kỹ thuật quản lý nhiễu tiên tiến (Improved interference management techniques)

Tốc độ dữ liệu cao nhất (peak data rates)

- Lên tới 288 Mbps đường lên

- 75 Mbps đường xuống

Lên tới 1000 người sử dụng VoIP đồng thời (với sự cấp phát 20 MHz FDD) Cho đến khi tương lai của các mạng không dây được quan tâm, ta có thể hình dung ra được sự phát triển sẽ hướng tới một hệ thống kết hợp mà nó sẽ đưa ra một nền tảng chuyển mạch gói (có thể dựa trên IP) chung cho các hệ thống không dây Đây là mục đích của các mạng tế bào thế hệ thứ 4 (4G) nhắm tới thị trường năm 2010 và xa hơn Các nền tảng thống nhất được hình dung cho mạng không dây 4G sẽ cung cấp sự tích hợp

rõ ràng với các mạng cố định và cho phép người dùng truy cập liên tục những nội dung

đa phương tiện như âm thanh, dữ liệu và phim ảnh mà không quan tâm đến các phương

pháp truy cập của các mạng không dây khác nhau được bao hàm Tuy nhiên, do khoảng thời gian cho đến khi chúng được triển khai, một số vấn đề liên quan đến các mạng 4G trong tương lai không rõ ràng và phụ thuộc nhiều vào sự phát triển của thị trường viễn thông và xã hội nói chung

Chương 2 TRUYỀN THÔNG TRONG MẠNG KHÔNG DÂY 2.1 Cơ bản về sóng điện từ

Lý thuyết điện từ của James Clerk Maxwell đã giải thích sự xuất hiện của sóng điện từ như sau Mọi điện tích khi thay đổi vận tốc (tăng tốc hay giảm tốc), hoặc mọi từ trường biến đổi, đều là nguồn sinh ra các sóng điện từ Khi từ trường hay điện trường biến đổi tại một điểm trong không gian, theo hệ phương trình Maxwell, các từ trường hay điện trường ở các điểm xung quanh cũng bị biến đổi theo, và cứ như thế sự biến đổi này lan toả ra xung quanh với vận tốc ánh sáng

Khi có sự kết hợp (nhân vector) của dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau, lan truyền trong không gian như sóng gọi là Sóng Điện Từ Sóng điện từ cũng

bị lượng tử hoá thành những "đợt sóng" có tính chất như các hạt ánh sáng hay Quang Tử chuyển động với vận tốc ánh sáng

Khi lan truyền, sóng điện từ mang theo năng lượng, động lượng và thông tin Sóng điện từ với bước sóng nằm trong khoảng 400 nm và 700 nm có thể được quan sát bằng mắt người và gọi là ánh sáng

Ánh sáng nhìn thấy chỉ có một dải bước sóng ngắn (giữa 0,4 μm và 0,8 μm) Bức

xạ điện từ có bước sóng ngắn nhất là tia gamma và tia X Bức xạ điện từ có bước sóng

Hình 2.1 Sóng điện từ

dài nhất là sóng vô tuyến Bên cạnh vùng phổ quang học có vùng phổ cực tím [ultraviolet] (UV) và hồng ngoại [infrared] (IR) tương ứng nằm ở dải sóng bước sóng ngắn [short wavelength range] và dải sóng có bước sóng dài [long wavelength range] Phân bố bức xạ điện từ theo tần số hoặc theo bước sóng được gọi là phổ điện từ

Trong chân không, các thí nghiệm đã chứng tỏ các bức xạ điện từ đi với vận tốc không thay đổi, thường được ký hiệu là c=299.792.458 m/s, thậm chí không phụ thuộc vào hệ quy chiếu Hiện tượng này đã thay đổi nhiều quan điểm về cơ học cổ điển của Isaac Newton và thúc đẩy Albert Einstein tìm ra lý thuyết tương đối

Sóng điện từ là sóng ngang, nghĩa là nó là sự lan truyền của các dao động liên quan đến tính chất có hướng (cụ thể là cường độ điện trường và cường độ từ trường) của các phần tử mà hướng dao động vuông góc với hướng lan truyền sóng

Như nhiều sóng ngang, sóng điện từ có hiện tượng phân cực

Năng lượng của một hạt quang tử có bước sóng λ là E = hc / λ

Trong tương tác với các nguyên tử, phân tử và các hạt cơ bản, các tính chất sóng điện từ phụ thuộc ít nhiều vào bước sóng (hay năng lượng của các photon) Dưới đây là một vài ví dụ

Radio có ít tương tác với vật chất vì năng lượng của photon nhỏ Nó có thể đi vượt qua khoảng cách dài mà không mất năng lượng cho tương tác, do vậy được sử dụng để truyền thông tin, như trong kỹ thuật truyền thanh Khi thu nạp radio bằng ăng-ten, người

ta tận dụng tương tác giữa điện trường của sóng với các vật dẫn điện Các dòng điện sẽ dao động qua lại trong vật dẫn điện dưới ảnh hưởng của dao động điện trong sóng radio

Vi sóng Tần số dao động của vi sóng trùng với tần số cộng hưởng của nhiều phân

tử hữu cơ có trong sinh vật và trong thức ăn Do vậy vi sóng bị hấp thụ mạnh bởi các phân tử hữu cơ và làm chúng nóng lên khi năng lượng sóng được chuyển sang năng lượng nhiệt của các phân tử Tính chất này được sử dụng để làm lò vi sóng

Ánh sáng Các dao động của điện trường trong ánh sáng tác động mạnh đến các tế bào cảm thụ ánh sáng trong mắt người Có 3 loại tế bào cảm thụ ánh sáng trong mắt người, cảm nhận 3 vùng quang phổ khác nhau (tức ba màu sắc khác nhau) Sự kết hợp cùng lúc 3 tín hiệu từ 3 loại tế bào này tạo nên những phổ màu sắc phong phú Để tạo ra

hình ảnh màu trên màn hình, người ta cũng sử dụng 3 loại đèn phát sáng ở 3 vùng quang phổ nhạy cảm của người

Sóng Điện Từ được dùng nhiều trong các ứng dụng Truyền Tin Viển Thông như Truyền Thanh , Truyền Hình không dây

E = h.f Trong đó:

λ: Bước sóng C: Vận tốc của ánh sáng = 3*108 (m/s)

Hình 2.2 Quang phổ của sóng điện từ

2.2 Sự lan truyền sóng điện từ

Các đặc tính truyền của sóng điện từ được truyền trong kênh truyền dây mềm thì

phụ thuôc nhiều vào tần số Điều này được thấy từ bảng kê ở trên Phổ điện từ có thể

được chia làm 3 băng lớn: Sóng mặt đất ( Ground ware ), sóng trời ( Sky ware ) và sóng

truyền theo đường tầm mắt ( light of sight ) LOS

Hình 2.3 Ứng dụng của sóng điện từ

Hình 2.4 Một số dải tần và bước sóng

Hình 2.5 Sự lan truyền sóng điện từ

Tầng ion có biểu đồ phân bố như sau:

Hình 2.6 Biểu đồ phân bố tầng Ion

Sự ion hóa xãy ra do sự kích thích các phân tử khí bởi các bức xạ vũ trụ từ mặt trời Tầng ion gồm các lớp E, F

Lớp E Lớp F1

H (km)

Hình 2.7 Sự phản xạ của sóng bởi tầng Ion

Chỉ số khúc xạ n thay đổi theo độ cao của tầng ion, vì mật độ electron tự do thay đổi

= 1 −81

Trong đó: n: Mật độ electron tự do ( số e

/m

-3 ) f: tần số của sóng (Hz)

- Dưới vùng ion hóa, n = 1

- Trong vùng ion hóa, n < 1 ( Vì N > 0 ) Sóng bị khúc xạ theo định luật Snell:

nsinϕ

r = sinϕ

iTrong đó: ϕ

I : Góc đến ϕ

r: Góc khúc xạ

a) Với những sóng có tần số f < 2MHz: 81N > f2 nên n trở nên ảo Tầng ion sẽ làm giảm sóng đến

b) Với những sóng có tần số từ 2 - 30 MHz ( Sóng trời ), sự truyền sóng, góc

phản xạ và sự hao hụt tín hiệu tại một điểm phản xạ ở tầng ion tùy thuộc vào f, vào thời gian trong ngày, theo mùa và sự tác động của vết đen mặt trời

Ban ngày, N rất lớn làm n ảo Sóng bị hấp thu, có rất ít sóng trở lại trái đất

Ban đêm, N nhỏ nên n < 1 Khi đó, nếu sóng truyền từ trái đất lên tầng ion thì

r > ϕ

I Sẽ xãy ra hiện tượng khúc xạ từng bậc Do sự phản xạ nhiều lần giữa tầng ion và mặt đất, sóng trời truyền đi rất xa Vì thế, có những sóng trời phát ra từ những đài xa bên kia trái đất vẫn có thể thu được trên băng sóng ngắn

2.2.3 Sự truyền LOS là phương thức truyền cho các tần số trên 30 MHz

Ở đó, sóng điện từ truyền theo đường thẳng

Trong trường hợp này f

Hình 2.8 Anten phát cần phải đặt trên cao, sao cho anten thu phải “ thấy “ được nó

d

2 + r

2

<< 2 rh Như vậy: = √2 ℎ

h: Độ cao anten so với mặt đất r: Bán kính trái đất

Bán kính trái đất là 3.960 miles Tuy nhiên, tại những tần số LOS bán kính hiệu dụng là 3.96 Vậy khoảng cách = √2 ℎ miles Trong đó h tính bằng feet

Thí dụ: Các đài truyền hình có tần số trên 30MHz trong băng VHF và UHF, vùng phủ sóng của các đài công suất lớn bị giới hạn bởi đường tầm mắt Với một tháp anten

1000 ft → d = 44,7miles

Nếu anten thu cao 30 feet , d = 7,75 miles Vậy với chiều cao đài phát và máy thu này, đài có vùng phủ sóng có bán kính 44,7 + 7,75 = 52,5 miles

Với những tần số 30 - 60 MHz, tín hiệu có thể bị tán xạ bởi tầng ozon Sự tán xạ là

do sự bất thường của n ở lớp dưới của tầng này ( ≈ 50 miles trên mặt đất ) Khiến cho thông tin có thể truyền đi xa hơn cả 1000 miles

Tương tự sự phản xạ ở tầng tropo ( trong vòng 10 miles cao hơn mặt đất ) có thể truyền tín hiệu ( 40 MHz - 4GHz ) xa vài trăm miles

1 miles = 1.609,31 m

1 feet = 0.3048 m sea miles = 1852 m

2.3 Công nghệ trải phổ

Trong các hệ thống thông tin thông thường độ rộng băng tần là vấn đề quan tâm chính và các hệ thống này được thiết kế để sử dụng càng ít độ rộng băng tần càng tốt Trong các hệ thống điều chế biên độ song biên, độ rộng băng tần cần thiết để phát một nguồn tín hiệu tương tự gấp hai lần độ rộng băng tần của nguồn này Trong các hệ thống điều tần độ rộng băng tần này có thể bằng vài lần độ rộng băng tần nguồn phụ thuộc vào chỉ số điều chế Đối với một tín hiệu số, độ rộng băng tần cần thiết có cùng giá trị với tốc

độ bit của nguồn Độ rộng băng tần chính xác cần thiết trong trường hợp này phụ thuộc

và kiểu điều chế (BPSK, QPSK v.v )

Trong các hệ thống thông tin trải phổ (viết tắt là SS: Spread Spectrum) độ rộng băng tần của tín hiệu được mở rộng, thông thường hàng trăm lần trước khi được phát Khi chỉ có một người sử dụng trong băng tần SS, sử dụng băng tần như vậy không có hiệu quả Tuy nhiên ở môi trường nhiều người sử dụng, các người sử dụng này có thể dùng

chung một băng tần SS (trải phổ) và hệ thống trở nên sử dụng băng tần có hiệu suất mà vẫn duy trì được các ưu điểm cuả trải phổ

Một hệ thống thông tin số được coi là SS nếu:

 Tín hiệu được phát chiếm độ rộng băng tần lớn hơn độ rộng băng tần tối thiểu cần thiết để phát thông tin

 Trải phổ được thực hiện bằng một mã độc lập với số liệu

Hình 1.11 cho thấy sơ đồ khối chức năng cuả một hệ thống thông tin SS điển hình cho hai cấu hình: vệ tinh và mặt đất Nguồn tin có thể số hay tương tự Nếu nguồn là tương tự thì trước hết nó phải được số hoá bằng một sơ đồ biến đổi tương tự vào số như: điều xung mã hay điều chế delta Bộ nén tín hiệu loại bỏ hay giảm độ dư thông tin ở nguồn số Sau đó đầu ra được mã hoá bởi bộ lập mã hiệu chỉnh lỗi (mã hoá kênh) để đưa vào các bit dư cho việc phát hiện hay sửa lỗi có thể xẩy ra khi truyền dẫn tín hiệu qua kênh vô tuyến

Phổ của tín hiệu cần phát được trải rộng đến độ rộng băng tần cần thiết sau đó bộ điều chế sẽ chuyển phổ này đến dải tần được cấp cho truyền dẫn Sau đó tín hiệu đã điều chế được khuyếch đại, được phát qua kênh truyền dẫn, kênh này có thể là dưới đất hoặc

vệ tinh Kênh này có thể gây ra các giảm chất lượng như: nhiễu, tạp âm và suy hao công suất tín hiệu Lưu ý rằng đối với SS thì các bộ nén/giãn và mã hoá/ giải mã hiệu chỉnh lỗi (mã hoá/ giải mã kênh) là tuỳ chọn

Ngoài ra cũng cần lưu ý rằng vị trí của các chức năng trải phổ và điều chế có thể đổi lẫn Hai chức năng này thường được kết hợp và thực hiện ở một khối

Tại phía thu máy thu khôi phục lại tín hiệu ban đầu bằng cách thực hiện các quá trình ngược với phía phát: giải điều chế tín hiệu thu, giải trải phổ, giải mã và giãn tín hiệu

để nhận được một tín hiệu số Nếu nguồn là tương tự thì tín hiệu số này được biến đổi vào tương tự bằng một bộ biến đổi số/ tương tự

Lưu ý rằng ở một hệ thống thông thường (không phải SS), các chức năng trải phổ

và giải trải phổ không có ở sơ đồ khối hình 1.11 Thực ra đây chính là sự khác nhau giữa một hệ thống thông thường và hệ thống SS

Hình 2.9 Sơ đồ khối của một hệ thống thông tin số điển hình với trải phổ (cấu hình hệ

thống mặt đất và vệ tinh)

Ký hiệu:

* KĐGD: Khuyếch đại giao diện TT: Tương tự

2.3.1 Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)

Trải phổ nhảy tần (FHSS) là một công nghệ sử dụng sự nhanh nhẹn của tần số để trải dữ liệu ra hơn 83 MHz Sự nhanh nhẹn của tần số chính là khả năng của bộ phát tần

số (Radio) có thể thay đổi tần số truyền một cách đột ngột trong dãy băng tần số có thể sử dụng Trong trường hợp nhảy tần đối với mạng WLAN thì dãy tần số có thể sử dụng được (trong băng tần 2.4 GHz ISM) là 83.5 MHz

Hình 2.10 Trải phổ nhẩy tần (FHSS)

a) Nguyên lý làm việc của FHSS

Trong hệ thống nhảy tần, sóng mang sẽ thay đổi tần số (hay nhảy) tùy thuộc vào chuỗi Pseudorandom Chuỗi Pseudorandom là một danh sách của nhiều tần số mà sóng mang có thể nhảy trong một khoảng thời gian xác định trước khi lặp lại danh sách này Transmitter sử dụng chuỗi nhảy này để chọn tần số truyền cho nó Sóng mang sẽ vẫn ở một mức tần số nào đó trong một khoảng thời gian xác định (khoảng thời gian này còn được gọi là Dwell time) và sau đó sử dụng một khoảng thời gian ngắn để nhảy sang tần

số tiếp theo (khoảng thời gian ngắn này được gọi là Hop time) Khi danh sách tần số đã được nhảy hết, transmitter sẽ lặp lại từ đầu danh sách này

Hình dưới minh họa một hệ thống nhảy tần sử dụng một chuỗi nhảy gồm 5 tần số qua dãy tần số 5 MHz Trong ví dụ này thì chuỗi nhảy là:

1 2.449 GHz

2 2.452 GHz

3 2.448 GHz

sẽ còn tiếp tục cho đến khi thông tin được nhận hoàn toàn

Radio của bên nhận sẽ đồng bộ hóa chuỗi nhảy với radio của bên truyền để có thể nhận được thông tin trên những tần số thích hợp vào những thời điểm thích hợp Tín hiệu sau đó được demodulate và sử dụng bởi máy tính nhận

b) Tác dụng của nhiễu băng hẹp

Nhảy tần là một phương pháp truyền dữ liệu trong đó hệ thống truyền và nhận nhảy theo một dạng chấp nhận được của tần số Cũng giống như các công nghệ trải phổ khác, hệ thống nhảy tần là kháng cự (nhưng không miễn nhiễm) đối với nhiễu băng hẹp Trong ví dụ của chúng ta ở trên, nếu tín hiệu bị nhiễu trên tần số 2.451 GHz thì chỉ phần

đó của tín hiệu trải phổ sẽ bị mất, phần còn lại của tín hiệu trải phổ sẽ vẫn được giữ nguyên và dữ liệu bị mất sẽ được truyền lại (có thể ở tần số khác)

Trong thực tế, nhiễu tín hiệu băng hẹp có thể xuất hiện trong nhiều MHz của băng thông Vì băng nhảy tần trải rộng 83.5 MHz nên nhiễu băng hẹp chỉ gây sự giảm cấp nhỏ đối với tín hiệu trải phổ

Vì WLIF(Wireless LAN Interoperability Forum) không còn hỗ trợ OpenAir nữa nên chúng ta chỉ tập trung vào IEEE 802.11 khi khảo sát về FHSS

d) Channels

Một hệ thống nhảy tần sẽ hoạt động sử dụng một dạng nhảy (hop pattern) xác định được gọi là channel (kênh) Hệ thống nhảy tần thường sử dụng hop pattern chuẩn của FCC hay chỉ là một tập con của nó Một số hệ thống nhảy tần cho phép hop pattern được tạo ra tùy ý và thậm chí còn cho phép đồng bộ hóa giữa hệ thống để loại bỏ xung đột trong môi trường dùng chung (co-located)

Mặc dù trong nhiều hệ thống có thể có đến 79 Access Point (AP) đồng bộ located, nhưng mỗi radio nhảy tần phải được đồng bộ hóa với nhau một cách chính xác

co-để không gây nhiễu (truyền trên cùng một tần số) đến radio nhảy tần khác trong cùng một vùng Chi phí của một hệ thống như vậy là rất lớn và thường không được xem như là một

tùy chọn (option) Nếu sử dụng radio đã đồng bộ thì thường chỉ xét đến 12 hệ thống located là tối đa

co-Nếu sử dụng radio không đồng bộ thì 26 hệ thống có thể co-located trong WLAN, con số này được xem như là số tối đa trong môi trường WLAN Việc tăng traffic (lưu lượng) một cách đáng kể hay truyền những file lớn một cách thường xuyên sẽ gây ra một

sự hạn chế thực tế về số lượng hệ thống co-located tối đa vào khoảng 15 Nếu nhiều hơn

15 hệ thống nhảy tần co-located trong môi trường như thế sẽ gây ra nhiễu và xung đột bắt đầu làm giảm băng thông tổng cộng của WLAN

e) Dwell time

Khi thảo luận về hệ thống nhảy tần nghĩa là chúng ta đang thảo luận về hệ thống phải truyền trên một tần số xác định trong một khoảng thời gian và sau đó nhảy sang một tần số khác để tiếp tục truyền Khi một hệ thống nhảy tần truyền trên một tần số, nó phải dùng tần số đó trong một khoảng thời gian xác định, khoảng thời gian này được gọi là Dwell time Một khi dwell time kết thúc, hệ thống sẽ chuyển sang một tần số khác và bắt đầu truyền tiếp

Giả sử rằng hệ thống nhảy tần truyền trên chỉ 2 tần số 2.401 GHz và 2.402 GHz

Hệ thống sẽ truyền trên tần số 2.401 GHz trong một khoảng thời gian dwell time (ví dụ

100 milisecond) Sau 100 ms radio phải thay đổi tần số truyền của nó sang 2.402 GHz và truyền thông tin tại tần số đó trong khoảng 100 ms Vì trong ví dụ chúng ta chỉ sử dụng 2 tần số nên radio sẽ nhảy trở lại tần số 2.401 GHz và tiếp tục tiến trình truyền

g) Hop Time

Khi xem xét hành động nhảy của radio nhảy tần, dwell time chỉ là một phần của quá trình nhảy Khi radio nhảy tần nhảy từ một tần số A sang một tần số B, nó phải thay đổi tần số truyền theo một trong 2 cách Nó phải chuyển sang một mạch (điện) khác để có thể truyền ở tần số mới hoặc nó phải thay đổi một số thành phần của mạch hiện tại để có thể chuyển sang một tần số mới Trong cả 2 trường hợp, quá trình thay đổi phải được hoàn tất trước khi việc truyền có thể bắt đầu, khoảng thời gian thay đổi này bao gồm độ trễ của mạch điện Khoảng thời gian nhỏ này là khoảng thời gian mà radio không thể truyền tín hiệu được gọi là Hop time Hop time được đo bằng microsecond (us), với