đồ án công nghệ thông tin XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CHUYÊN GIAO PHẦN MỀM WCDMA

Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Nguyên Thanh Thuần. Số hiệu sinh viên: 20043001 Khó: 50 Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: Điện tử tin học 1. Đầu đề đồ án: Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong mạng WCDMA 2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:  Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế 3 UMTS  Chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA  Phân tích hiệu suất cấp đường dẫn ,cấp hệ thống và thuật toán chuyển giao mềm  Kết quả mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA 3. Họ tên giảng viên hướng dẫn: Thạc sỹ : Vũ Duy Hải Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 20/12/2009 Ngày hoàn thành đồ án: 05/2010 Ngày tháng năm Chủ nhiệm Bộ môn Giảng viên hướng dẫn Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm Cán bộ phản biện SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 1 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thanh Thuần Số hiệu sinhviên:.20043001 Ngành: Điện tử tin học Khó: 50……………………. Giảng viên hướng dẫn:.Vũ Duy Hải Cán bộ phản biện: 1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp: 2. Nhận xét của cán bộ phản biện: SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 2 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA Ngày tháng năm Cán bộ phản biện ( Ký, ghi rõ họ và tên ) SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 3 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA MỤC LỤC MỤC LỤC 4 DANH MỤC HÌNH VẼ 5 DANH MỤC BẢNG BIỂU 8 LỜI MỞ ĐẦU 9 13 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 14 1.2.1.b Các loại lưu lượng và dịch vụ được 3G WCDMA UMTS hỗ trợ 28 1.2.2 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 30 2.1 KHÁI QUÁT VỀ CHUYỂN GIAO TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 47 2.1.1 Các kiểu chuyển giao trong các hệ thống WCDMA 3G 47 2.1.2. Các mục đích của chuyển giao 49 2.1.3. Các thủ tục và phép đo đạc chuyển giao 50 2.2 CHUYỂN GIAO TRONG CÙNG TẦN SỐ 52 2.2.1. Chuyển giao mềm 52 2.2.2 Lợi ích liên kết chuyển giao mềm 59 2.2.3.Tổng phí của chuyển giao mềm 61 2.2.4. Độ lợi dung lượng mạng của chuyển giao mềm 63 2.3. CHUYỂN GIAO GIỮA CÁC HỆ THỐNG WCDMA VÀ GSM 64 2.4. CHUYỂN GIAO GIỮA CÁC TẦN SỐ TRONG WCDMA 66 2.5. TỔNG KẾT CHUYỂN GIAO 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 4 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sự phát triển của mạng di động Error: Reference source not found Hinh1.2 Lộ trình phát triển từ 2G lên 3G Error: Reference source not found Hình 1.3 Các phổ tần dùngcho hệ thống UMTS Error: Reference source not found Hình 1.4. Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 Error: Reference source not found Hình 1.5. Vai trò logic của SRNC và DRNC Error: Reference source not found Hình 1.7 Hiệu ứng gần xa ( điều khiển công suất hướng lên )Error: Reference source not found Hình1.8 Bù nhiễu inter- cell ( điều khiển công suất hướng xuống ) Error: Reference source not found Hình 1.9 Thuật toán chung của diều khiển công suất vòng ngoài Error: Reference source not found Hình 1.10 Đường cong tải Error: Reference source not found Hình 2.1 Các kiểu chuyển giao khác nhau. .Error: Reference source not found Hình2.2 Các thủ tục chuyển giao Error: Reference source not found Hình 2.3 Lưu đồ kích hoạt chuyển giao cứng Error: Reference source not found Hình 2.4 Sự so sánh giữa chuyển giao cứng và chuyển giao mềm Error: Reference source not found Hình 2.5 Nguyên lý của chuyển giao mềm Error: Reference source not found Hình 2.6 Thuật toán chuyển giao mềm IS-95A Error: Reference source not found Hình 2.7 Thuật toán chuyển giao mềm trong WCDMA Error: Reference source not found SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 5 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA Hình 2.8 Sự suy giảm nhiễu do có chuyển giao mềm trong UL Error: Reference source not found Hình 2.9 Độ lợi chuyển giao mềm của công suất phát đường lên(giá trị dương = độ lợi, giá trị âm = suy hao) Error: Reference source not found Hình 2.10 Độ lợi chuyển giao mềm trong công suất phát đường xuống (Giá trị dương =độ lợi, âm =suy hao) Error: Reference source not found Hình 2.11 Tổng phí chuyển giao mềm Error: Reference source not found Hình 2.12 Chuyển giao giữa các hệ thống GSM và WCDMA Error: Reference source not found Hình 2.13Thủ tục chuyển giao giữa các hệ thống Error: Reference source not found Hình 2.1 Nhiễu hướng xuống Error: Reference source not found Hình 3.2 Những tác động của chuyển giao mềm đến nhiễu hướng xuốngError: Reference source not found Hình 3.3 Vùng chuyển giao mềm và vùng phủ sóng hiệu quả của Cell Error: Reference source not found Hình 3.4 Sự bố trí cell Error: Reference source not found Hình 3.5 Sơ đồ chọn lựa Cell Error: Reference source not found Hình 3.6 Lưu đồ chọn lựa Cell hoàn hảo Error: Reference source not found Hình 3.7 Sơ đồ chon cell Error: Reference source not found Hình 3.8 Lưu đồ chọn lựa Cell bình thường.Error: Reference source not found Hình 3.9 Lưu đồ thuật toán chuyển giao mềm IS-95AError: Reference source not found Hình 3.10 Lưu đồ thuật toán chuyển giao mềm UTRAError: Reference source not found Hình 3.11 So sánh vùng SHO của các thuật toán khác nhau Error: Reference source not found Hình 3.12 Điều khiển công suất hướng xuống trong Chuyển giao mềm Error: Reference source not found SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 6 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA Hình 3.13 Công suất truyền tổng tương đối cho các MS trong chuyển giao mềm Error: Reference source not found Hình 4.1 Trạng thái chưa chuyển giao Error: Reference source not found Hình 4.2 Quá trình đầu của chuyển giao Error: Reference source not found Hình 4.3 Quá trình chuyển giao mềm trong WCDMAError: Reference source not found Hình 4.4 Kết thúc quá trình chuyển giao Error: Reference source not found SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 7 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA DANH MỤC BẢNG BIỂU MỤC LỤC 4 DANH MỤC HÌNH VẼ 5 DANH MỤC BẢNG BIỂU 8 LỜI MỞ ĐẦU 9 13 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 14 1.2.1.b Các loại lưu lượng và dịch vụ được 3G WCDMA UMTS hỗ trợ 28 1.2.2 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 30 2.1 KHÁI QUÁT VỀ CHUYỂN GIAO TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 47 2.1 KHÁI QUÁT VỀ CHUYỂN GIAO TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 47 2.1.1 Các kiểu chuyển giao trong các hệ thống WCDMA 3G 47 2.1.1 Các kiểu chuyển giao trong các hệ thống WCDMA 3G 47 2.1.2. Các mục đích của chuyển giao 49 2.1.2. Các mục đích của chuyển giao 49 2.1.3. Các thủ tục và phép đo đạc chuyển giao 50 2.1.3. Các thủ tục và phép đo đạc chuyển giao 50 2.2 CHUYỂN GIAO TRONG CÙNG TẦN SỐ 52 2.2 CHUYỂN GIAO TRONG CÙNG TẦN SỐ 52 2.2.1. Chuyển giao mềm 52 2.2.1. Chuyển giao mềm 52 2.2.2 Lợi ích liên kết chuyển giao mềm 59 2.2.2 Lợi ích liên kết chuyển giao mềm 59 2.2.3.Tổng phí của chuyển giao mềm 61 2.2.3.Tổng phí của chuyển giao mềm 61 2.2.4. Độ lợi dung lượng mạng của chuyển giao mềm 63 2.2.4. Độ lợi dung lượng mạng của chuyển giao mềm 63 2.3. CHUYỂN GIAO GIỮA CÁC HỆ THỐNG WCDMA VÀ GSM 64 2.3. CHUYỂN GIAO GIỮA CÁC HỆ THỐNG WCDMA VÀ GSM 64 2.4. CHUYỂN GIAO GIỮA CÁC TẦN SỐ TRONG WCDMA 66 2.4. CHUYỂN GIAO GIỮA CÁC TẦN SỐ TRONG WCDMA 66 2.5. TỔNG KẾT CHUYỂN GIAO 66 2.5. TỔNG KẾT CHUYỂN GIAO 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 8 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA LỜI MỞ ĐẦU Ngày này thông tin di động là ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh nhất với con số thuê bao đã đạt đến 3,6 tỷ tính đến cuối năm 2008. Khởi nguồn từ dịch vụ thoại đắt tiền cho một số ít người đi xe, đến nay với sự ứng dụng ngày càng rộng rãi các thiết bị thông tin di động thể hệ ba, thông tin di động có thể cung cấp nhiều hình loại dịch vụ đòi hỏi tốc độ số liệu cao cho người sử dụng kể cả các chức năng camera, MP3 và PDA. Với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao ngày các trở nên phổ biến này, nhu cầu 3G cũng như phát triển nó lên 4G ngày càng trở nên cấp thiết. ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hoá hệ thống thông tin di động thế hệ ba với tên gọi IMT-2000 để đạt được các mục tiêu chính sau đây: √ Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo các dịch vụ băng rộng như truy nhập internet nhanh hoặc các ứng dụng đa phương tiện, do yêu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ này. √ Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và điện thoại vệ tinh. Các tính năng này sẽ cho phép mở rộng đáng kể tầm phủ của các hệ thống thông tin di động. √ Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để đảm bảo sự phát triển liên tục của thông tin di động . Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba IMT-2000 đã được đề xuất, trong đó hai hệ thống WCDMA UMTS và cdma-2000 đã được ITU chấp thuận và đã được đưa vào hoạt động. Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin động thế hệ ba. Hiện nay tai Việt Nam băng tần I dành cho WCDMA đã được chia là bốn khe và được cấp phát cho bốn nhà khai thác: Viettel, VMS, GPC, EVN+HT. Trong các năm tới 3GWCDMA UMTS sẽ được triển khai trên băng tần này. Và trong WCDMA chuyển giao là một chức năng thiết yêu để đối phó với tính di động của các thuê bao di động. So với chuyển giao cứng truyền thống được sử dụng trong mang di động GSM, thì chuyển giao mềm sử dụng trong IS-95 và được đề xuất cho mạng 3G có hiệu suất tốt hơn trên cả hai cấp độ đường dẫn và hệ thống. Đồ án này đi sâu vào nghiên cứu các đặc tính của chuyển giao mềm cũng như tác động của nó đến dung lượng hay hiệu suất hướng xuống trong mạng WCDMA. Đồ án được chia làm 4 chương với các nội dung chính như sau : Chương 1 - Tổng quan về hệ thống thông tin di động thế 3 UMTS : Giới thiệu tổng quan về mạng thong tin di động , cấu trúc của mạng thông tin di động thế hệ thứ 3 UMTS , đặc điểm của công nghệ WCDMA và quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) Chương 2– Chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA : Trình bày về các kiểu chuyển giao trong hệ thống WCDMA , thuật toán chuyển giao IS-95A và thuật toán chuyển giao mềm WCDMA ở dạng hình vẽ . Bên cạnh đó phần này cũng giới thiệu khái quát về : đặc điểm , tổng phí và độ lợi dung lượng mang của chuyển giao mềm SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 9 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA Chương 3 – Phân tích hiệu suất cấp đường dẫn ,cấp hệ thống và thuật toán chuyển giao mềm : Chương này nguyên cứu về sự phân bố công suất hướng xuống, phân tích hiêu suất cấp hê thống thuật toán chuyên giao mềm và chuyến lược điều khiên công suất tối ưu trong chuyển giao mềm Chương 4- Chương trình mô phỏng : Phần này sẽ đưa ra mô hình của một user trong 1 ô tô đang chuyển động từ cell trực thuộc sang cell khác. Sản phẩm giao nộp kèm theo đề tài gồm 01 chương trình viết bằng VB6 và Mã nguồn của các chương trình này cộng với nội dung của đề tài trong CD-ROM sản phẩm. Em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của quý thầy cô, đồng nghiệp để hoàn thiện thêm kiến thức trong lĩnh vực này. Qua đây, em xin bày tỏ lòng biết ơn, cám ơn sâu sắc đến các thầy cô trong trường đại học Bách Khoa Hà Nội , thầy cô trong khoa Điện tử viển thông đại học Bách Khoa Hà Nội . Và đặc biệt em xin cảm ơn Thạc sỹ Vũ Duy Hải , giáo viên hướng dẫn đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án , thầy đã nhiệt tình chỉ bảo , góp ý ,cũng như định hướng cho em trong suốt quá trình làm đồ án này , thầy đã cho em những lời khuyên quý báu trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Hà Nội, tháng 5 năm 2010 Sinh viên Nguyễn Thanh Thuần SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 10 [...]...Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án tốt nghiệp của em dưới sự hướng dẫn của thạc sỹ Vũ Duy Hải trình bày về chuyển giao mềm trong WCDMA và xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong mạng WCDMA Chuyển giao là một phần cần thiết cho việc xử lý sự di động của người sử dụng... Thuần - Lớp ĐT3 – K50 12 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA MỤC LỤC SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 13 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 2G Second Generation Thế hệ thứ 2 3G Third Generation Thế hệ thứ ba ird 3GPP 3 Genaration Partnership Project Đề án các đối tác thế hệ thứ ba 3GPP2... Châu Âu và Nhật Bản  Cdma2000 do Mỹ xây dựng Hinh1.2 Lộ trình phát triển từ 2G lên 3G SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 24 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WCDMA WCDMA (Wideband CDMA) là công nghệ thông tin di động thế hệ ba giúp tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cách dựng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng... Khi độ dự trữ chuyển giao mềm thích hợp được sử dụng độ lợi chuyển giao mềm sẽ tăng cường đáng kể hiệu năng của hệ thống Qua những phân tích và nghiên cứu về quá trình chuyển giao mềm, chúng ta đã thấy được những đặc điểm cũng như những lợi ích mà nó mang lại SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 11 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA ABSTRACT MY GRADUATION... tay Đầu cuối hỗ trợ hai giao diện Giao diện Uu định nghĩa liên kết vô tuyến (giao diện WCDMA) Nó đảm nhiệm toàn bộ kết nối vật lý với mạng UMTS Giao SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 31 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA diện thứ hai là giao diện Cu giữa UMTS IC card (UICC) và đầu cuối Giao diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các card thông minh Mặc dù các... tiêu chuẩn hoá để xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ ba với với tên gọi là IMT2000 Đồng thời các cơ quan về tiêu chuẩn hoá xúc tiến việc xây dựng một tiêu chuẩn hoá áp dụng cho IMT- 2000 thông qua dự án 3GPP (Third Generation Partnership Project) Hệ thống thông tin di động thế hệ ba được ra đời từ dự án 3GPP được gọi là hệ thống thông tin di động UMTS /WCDMA Trong chương này sẽ trình bày tổng... Vệ tinh  Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch gói  Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 23 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA  Cung cấp hai mô hình truyền dữ liệu đồng bộ và không đồng bộ  Có khả năng chuyển vùng toàn cầu  Có khả năng sử dụng giao. .. DRNC được mô tả trên hình I.5 Khi UE trong chuyển giao mềm giữa các RNC, tồn tại nhiều kết nối qua Iub và có ít nhất một kết nối qua Iur Chỉ một trong SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 33 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA số các RNC này (SRNC) là đảm bảo giao diện Iu kết nối với mạng lõi còn các RNC khác (DRNC) chỉ làm nhiệm vụ định tuyến thông tin giữa... của WCDMA so với các hệ thống khác là thuật toán điều khiển chuyển giao Chuyển giao diễn ra khi người sử dụng máy di động di chuyển từ cell này đến cell khác trong mạng thông tin di động tế bào Nhưng chuyển giao cũng có thể được sử dụng để cân bằng tải trong mạng thông tin, và chuyển giao mềm có thể tăng cường dung lượng và vùng phủ của mạng Đồ án cũng thảo luận khá chi tiết về chuyển giao mềm và mềm. .. các công nghệ mạng tốc độ cao như ATM SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 34 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA và IP Mạng đường trục trong miền CS sử dụng TDM còn trong miền PS sử dụng IP  SGSN SGSN (SGSN: Serving GPRS Support Node: nút hỗ trợ GPRS phục vụ) là nút chính của miền chuyển mạch gói Nó nối đến UTRAN thông qua giao diện IuPS và đến GGSN thông . tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA MỤC LỤC SV: Nguyễn Thanh Thuần - Lớp ĐT3 – K50 13 Đề tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm. tài : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án tốt nghiệp của em dưới sự hướng dẫn của thạc sỹ Vũ Duy Hải trình bày về chuyển giao mềm trong WCDMA. : Xây dựng chương trình mô phỏng quá trình chuyển giao mềm trong WCDMA CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 UMTS Giới thiệu chương Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công