Tiểu luận Mô hình truyền sóng IMT 2000

MỤC LỤC Lời Mở đầu3Chương 1. Giới thiệu chung về các phương thức truyền sóng51.1 Mô hình truyền tự do trong không gian51.2 Phương thức truyền lan sóng điện từ51.2.1 Sóng đất51.2.2 Sóng không gian61.2.3 Sóng tự do (sóng thẳng)71.3 Tổng kết8Chương 2. Các mô hình truyền sóng92.1 Mô hình Okumura92.2 Mô hình Hata92.3 Mô hình COST231WalfschIkegami102.4 Mô hình IMT200010Chương 3. Giới thiệu chi tiết mô hình IMT2000113.1 Lịch sử hình thành113.2 Các tiêu chí chung xây dựng IMT2000123.3 Mục tiêu của IMT2000 16Chương 4. So sánh giữa các mô hình truyền sóng18Kết luận21Tài liệu tham khảo Lời Mở đầuRa đời vào những năm 40 của thế kỷ XX, thông tin di động được coi như là một thành tựu tiên tiến trong lĩnh vực thông tin viễn thông với đặc điểm các thiết bị đầu cuối có thể truy cập dịch vụ ngay khi đang di động trong phạm vi vùng phủ sóng. Thành công của con người trong lĩnh vực thông tin di động không chỉ dừng lại trong việc mở rộng vùng phủ sóng phục vụ thuê bao ở khắp nơi trên toàn thế giới, các nhà cung dịch vụ, các tổ chức nghiên cứu phát triển công nghệ di động đang nỗ lực hướng tới một hệ thống thông tin di động hoàn hảo, các dịch vụ đa dạng, chất lượng dịch vụ cao. 3G Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 là cái đích trước mắt mà thế giới đang hướng tới.Từ thập niên 1990, Liên minh Viễn thông Quốc tế đã bắt tay vào việc phát triển một nền tảng chung cho các hệ thống viễn thông di động. Kết quả là một sản phẩm được gọi là Thông tin di động toàn cầu 2000 (IMT2000). IMT2000 không chỉ là một bộ dịch vụ, nó đáp ứng ước mơ liên lạc từ bất cứ nơi đâu và vào bất cứ lúc nào. Để được như vậy, IMT2000 tạo điều kiện tích hợp các mạng mặt đất vàhoặc vệ tinh. Hơn thế nữa, IMT2000 cũng đề cập đến Internet không dây, hội tụ các mạng cố định và di động, quản lý di động (chuyển vùng), các tính năng đa phương tiện di động, hoạt động xuyên mạng và liên mạng.

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

Lời Mở đầu 2

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN SÓNG 4

1.1 Mô hình truyền tự do trong không gian 4

1.2 Phương thức truyền lan sóng điện từ 4

1.2.1 Sóng đất 4

1.2.2 Sóng không gian 5

1.2.3 Sóng tự do (sóng thẳng) 6

1.3 Tổng kết 7

Chương 2: 8

CÁC MÔ HÌNH TRUYỀN SÓNG 8

2.1 Mô hình Okumura 8

2.2 Mô hình Hata 8

2.3 Mô hình COST231-Walfsch-Ikegami 9

2.4 Mô hình IMT-2000 9

GIỚI THIỆU CHI TIẾT VỀ MÔ HÌNH IMT-2000 10

3.1 Lịch sử hình thành 10

3.2 Các tiêu chí chung xây dựng IMT-2000 11

3.3 Mục tiêu của IMT-2000 - Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo các dịch vụ bang thông rộng truy nhập Internet nhanh hoặc các dịch vụ đa phương tiện - Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới phổ biến 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 .15

Chương 4: 16

Kết luận 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 21

Tài liệu tham khảo

Lời Mở đầu

Ra đời vào những năm 40 của thế kỷ XX, thông tin di động được coi như là một thành tựu tiên tiến trong lĩnh vực thông tin viễnthông với đặc điểm các thiết bị đầu cuối có thể truy cập dịch vụ ngay khi đang di động trong phạm vi vùng phủ sóng Thành công của con người trong lĩnh vực thông tin di động không chỉ dừng lại trong việc mở rộng vùng phủ sóng phục vụ thuê bao ở khắp nơi trêntoàn thế giới, các nhà cung dịch vụ, các tổ chức nghiên cứu phát triển công nghệ di động đang nỗ lực hướng tới một hệ thống thông tin di động hoàn hảo, các dịch vụ đa dạng, chất lượng dịch vụ cao 3G - Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 là cái đích trước mắt mà thế giới đang hướng tới

Từ thập niên 1990, Liên minh Viễn thông Quốc tế đã bắt tay vào việc phát triển một nền tảng chung cho các hệ thống viễn thông

di động Kết quả là một sản phẩm được gọi là Thông tin di động toàn cầu 2000 (IMT-2000) IMT-2000 không chỉ là một bộ dịch vụ,

nó đáp ứng ước mơ liên lạc từ bất cứ nơi đâu và vào bất cứ lúc nào

Để được như vậy, IMT-2000 tạo điều kiện tích hợp các mạng mặt đất và/hoặc vệ tinh Hơn thế nữa, IMT-2000 cũng đề cập đến

Internet không dây, hội tụ các mạng cố định và di động, quản lý di

động (chuyển vùng), các tính năng đa phương tiện di động, hoạt động xuyên mạng và liên mạng.

Bài tiểu luận này được làm để giúp cho mọi người có thể hiểu

rõ hơn về IMT-2000 Bài tiểu luận gồm có 4 chương:

Chương 1 Giới thiệu chung về các phương thức truyền sóng

Chương này sẽ giới thiệu về các phương thức truyền sóng,đường đi và quỹ đạo của sóng

Chương 2 Các mô hình truyền sóng

Chương này sẽ nói về các mô hình mà đã và đang được sử dụngnhư các mô hình Okumura, Hata, Cost 231 và IMT-2000

Chương 3 Giới thiệu chi tiết về IMT-2000

Chương này sẽ giới thiệu chi tiết về mô hình IMT-2000 (mạng

di động )

Chương 4 So sánh giữa các mô hình truyền sóng

Chương này giúp chung ta có cái nhìn tổng quan giữa các môhình truyền song Okumura, Hata, Cost 231 và IMT-2000 Đồng thời

có những so sánh giữa các mô hình với nhau

Chương 1:

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC PHƯƠNG

THỨC TRUYỀN SÓNG1.1 Mô hình truyền tự do trong không gian

Trong mô hình này công suất dự đoán được phân ra với khoảng

từ máy phát theo những luật công suất thường là khoảng cách từ bềrộng máy phát Phần công suất tự do máy thu bởi một anten làkhoảng cách d từ máy phát có công thức sau :

(d)=

Pt: khoảng cách máy phát

Pr: khoảng cách máy thu

G1 ,G2 :lần lượt là độ lợi của anten truyềnvà anten thu

L :là suy giảm của hệ thống không liên quan tới truyền ( L≥ 1)λ: chiều dài của sóng đơn vị là m

1.2 Phương thức truyền lan sóng điện từ

1.2.1 Sóng đất

Nguồn bức xạ nằm thẳng đứng trên mặt đất, sóng điện từ truyềnlan dọc theo mặt đất đến điểm thu

Hình 2.1 Quá trình truyền lan sóng đất

+ Anten đặt cao trên mặt đất ít nhất vài bước sóng

+ Sóng điện từ đến điểm thu theo 2 cách:

•Sóng trực tiếp: Đi thẳng từ điểm phát đến điểm thu

•Sóng phản xạ: Đến điểm thu sau khi phản xạ trên mặt đất (thỏa mãn ĐL PX)

Hình 1.2 Truyền lan sóng không gian

- Đặc điểm :

+ Chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện môi trường

+ Phù hợp cho băng sóng cực ngắn, là phương thức truyền sóng chính trong thông tin vô tuyến

đồ thị đường cong).

Lfs: Suy hao lan truyền trong không gian tự do

2.2 Mô hình Hata

Hầu hết các công cụ truyền sóng sử dụng một dạng biến đổi của

mô hình Hata Mô hình Hata là quan hệ thực nghiệm được rút ra từbáo cáo kĩ thuật của Okumura cho phép sử dụng các kết quả vào cáccông cụ tính toán Mô hình này được sử dụng rộng rãi cho tính toánphủ trong quy hoạch mạng ô vĩ mô

Dải thông sử dụng cho mô hình Hata :

+150 ≤ fc ≤ 1500

+30 ≤hb≤ 200

+1 ≤ hm≤ 10

Trongđó:

Mô hình Hata bỏ qua ảnh hưởng của độ rộng phổ,nhiễu xạ vàcác tổn hao tán xạ còn mô hình này có xét đến các ảnh hưởng nàynên bán kính cell tính theo mô hình Hata lớn hơn so với mô hìnhnày ở cùng tổn hao cho phép.

2.4 Mô hình IMT-2000

IMT-2000 hay còn goi là WCDMA là một chuẩn củaITU(International telecommunication Union) có nguồn gốc chuẩn từCDMA.Công nghệ này cho phép tốc độ truyền dữ liệu đến các thiết

bị cao hơn nhiều so với khả năng của mạng di động hiện nay.WDCMA có thể hỗ trợ việc truyền thoại, hình ảnh, dữ liệu video …

có tốc độ lên đến 2Mbps

Mô hình này sẽ được tìm hiểu cụ thể ở phần tiếp theo

Chương 3:

GIỚI THIỆU CHI TIẾT VỀ MÔ HÌNH IMT-20003.1 Lịch sử hình thành

Vào giữa những năm 1980 “International Mobile

Telecommunications” được sinh ra tại ITU như hệ thống thế hệ thứ

ba cho truyền thông di động Sau hơn mười năm làm việc chăm chỉ dưới sự lãnh đạo của ITU, một quyết định lịch sử đã được thực hiện trong năm 2000: được sự nhất trí của các thông số kỹ thuật chocác hệ thống thế hệ thứ ba dưới thương hiệu IMT-2000 Phổ giữa

400 MHz và 3 GHz là kỹ thuật thích hợp cho thế hệ thứ ba Toàn bộngành công nghiệp viễn thông, bao gồm cả hai ngành công nghiệp

và các cơ quan tiêu chuẩn thiết lập quốc gia và khu vực đã đưa ra một nỗ lực phối hợp để tránh sự phân mảnh vậy, đến nay đã có đặc điểm thị trường điện thoại di động Sự chấp thuận này có nghĩa là lần đầu tiên, khả năng tương tác đầy đủ và hưởng lẫn nhau của các

hệ thống điện thoại di động có thể thể đạt được IMT-2000 là kết quả của sự hợp tác của nhiều đơn vị, trong ITU ( ITU-R và ITU-T ),

và bên ngoài ITU ( 3GPP , 3GPP2 , UWCC và vvv… )

IMT-2000 cung cấp khả năng cung cấp các dịch vụ giá trị giatăng và các ứng dụng trên cơ sở của một tiêu chuẩn duy nhất Hệthống vạch ra một nền tảng cho việc phân phối cố định, di động,thoại, dữ liệu, Internet vàđa phương tiện dịch vụ hội tụ Một trongnhững tầm nhìn chính của nó làđể cung cấp chuyển vùng toàn cầuliền mạch, cho phép người dùng di chuyển qua biên giới trong khi

sử dụng cùng số và thiết bị cầm tay IMT-2000 cũng nhằm mụcđích cung cấp giao hàng liền mạch của các dịch vụ, trên một sốphương tiện truyền thông (truyền hình vệ tinh, cố định, vv …)

3.2 Các tiêu chí chung xây dựng IMT-2000

IMT-2000 cung cấp hạ tầng kỹ thuật cho các dịch vụ gia tăng

và các ứng dụng trên một chuẩn duy nhất cho mạng thông tin di động

- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau: Đuờng lên:

1885 – 2025 MHz; đường xuống: 2110 -2200 MHz IMT-2000 hỗ trợ tốc độ đường truyền cao hơn: tốc độ tối thiểu là 2Mbps cho người dùng văn phòng hoặc đi bộ; 348Kbps khi di chuyển trên xe Trong khi đó, hệ thống viễn thông 2G chỉ có tốc độ từ 9,6Kbps tới 28,8Kbps

Hình 3 Hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình

thông tin vô tuyến

 Hệ thống thông tin di động toàn cầu:

+ Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến

+ Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông từ cố định, di động, thoại, dữ liệu, Internet đến các dịch vụ đa phương tiện

+ 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

Môi trường hoạt động của IMT – 2000 được chia thành 4 vùng với tốc độ bit R như sau:

+ Vùng 1: Trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2 Mbit/s

+ Vùng 2: thành phố, ô macrô, R b ≤ 384 kbit/s

+ Vùng 2: ngoại ô, ô macrô, Rb ≤ 144 kbit/s

+ Vùng 4: toàn cầu, Rb = 9,6 kbit/s

 IMT-2000 có những đặc điểm chính như :

•Tính linh hoạt

Với số lượng lớn các vụ sáp nhập và hợp nhất trong ngành côngnghiệp điện thoại di động và khả năng đưa dịch vụ ra thị trường ngoài nước, nhà khai thác không muốn phải hỗ trợ giao diện và

công nghệ khác.Điều này chắc chắn sẽ cản trở sự phát triển của 3G trên toàn thế giới.IMT-2000 hỗ trợ vấn đề này, bằng cách cung cấp

hệ thống có tính linh hoạt cao, có khả năng hỗ trợ hàng loạt các dịch

vụ và ứng dụng cao cấp IMT-2000 hợp nhất 5 kỹ thuật (IMT-DS, IMT-MC, TMT-TC, IMT-SC, IMT-FT) về giao tiếp sóng dựa trên

ba công nghệ truy cập khác nhau (FDMA - Đa truy cập phân chia theo tần số, TDMA - Đa truy cập phân chia theo thời gian và

CDMA - Đa truy cập phân chia theo mã) Dịch vụ gia tăng trên toànthế giới và phát triển ứng dụng trên tiêu chuẩn duy nhất với 5 kỹ thuật và 3 công nghệ

•Thiết kế theo modul

Chiến lược của IMT-2000 là phải có khả năng mở rộng dễ dàng

để phát triển số lượng người dùng, vùng phủ sóng, dịch vụ mới với khoản đầu tư ban đầu thấp nhất

Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết

- Dịch vụ truyền thanh FM (64 – 384kbit/s)

Dịch vụ số

liệu

- Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình (64 – 144 kbit/s)

- Dịch vụ số liệu tốc độ tương đối cao (144 – 2 Mbit/s)

- Dịch vụ số liệu tốc độ cao (≥ 2Mbit/s)

Dịch vụ đa

phương tiện

- Dịch vụ Video (384kbit/s)

- Dịch vụ hình chuyển động (384kbit/s - 2Mbit/s)

- Dịch vụ hình chuyển động thời gian thực (≥ 2Mbit/s)

- Dịch vụ truy nhập Web (384kbit/s

- 2Mbit/s)

Dịch vụ Internet thời gian thực

- Dịch vụ Internet (384kbit/s - 2Mbit/s)

Dịch vụ internet đa phương tiện

- Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian thực (≥ 2Mbit/s)

Bảng 3.1 Phân loại các dịch vụ IMT-2000

3.3 Mục tiêu của IMT-2000

- Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo các dịch vụ bang thông rộng truynhập

Internet nhanh hoặc các dịch vụ đa phương tiện

- Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới phổ biến 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

Đặc điểm của IMT-2000 so với các hệ thống khác

- IMT-2000 là hệ thống toàn cầu mang tính kết hợp của nhiều hệ thống

trên thế giới

- Máy đầu cuối nhỏ gọn, sử dụng được ở mọi nơi trên thế giới, đồngthời

hỗ trợ nhiều loại máy đầu cuối khác

- Sử dụng một di tần chung trên toàn thế giới

- Có khả năng roaming trên toàn thế giới

- Hệ thống các thiết bị tương thích với tiêu chuẩn hiện tại

- Có thể cung cấp các tính năng hỗ trợ thoại và dữ liệu tiên tiến hơn các

công nghệ trước

- Chất lượng dịch vụ cao hơn, đặc biệt là dịch vụ thoại

- Chất lượng và độ tích hợp cao tương đương với mạng cố định

- Là một mô hình được sử dụng rộng

tính rãi+ cường độ tín hiệu trong

150MHz÷1500MHz

+ Chiều cao anten trạm BTS từ

30÷200m, chiều cao anten MS 1÷10m

+ phạm vi 1km÷100km

+ Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2Ghz:

• Đường lên: (1885 –2025) Mhz

• Đường xuống: (2110 – 2200) Mhz

- Đây là mô hình được sử

dụng rất rộng rãi trong các

tool đường truyền môi

trường thông tin di động vì

nó chứa nhiều tham số

đường truyền, nhưng thực

tế nó lại rất có hiệu quả

trong các đô thị có mật độ

- Mô hình này được

sử dụng để ước lượng tổn hao đường truyền (Lp) trong môi trường

đô thị cho hệ thống thông tin di động tế bào ở dải tần 800 Mhz-2000 Mhz

+ Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình vô tuyến:

•Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến

và vô tuyến

•Tương tác với mọi dịch vụ viễn thông.+ Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: trong

cao công sở, ngoài

đường, trên xe, vệ tinh

+ Có thể hỗ trợ các dịch vụ khác nhau

-Biểu diễn toán học và các

ứng dụng của Hata như

Lf : tổn hao trong không gian tự doLts: Nhiễu xạ mái nhàphổ và tổn hao tán xạLm: tổn hao vật chắn

- Mô hình này chứa 3 phần tử là: tốn hao trong không gian tự

do, tổn hao tán xạ, nhiễu xạ

.Môi trường hoạt động của IMT-2000 đựoc chia thành bốn vùng với các tốc

độ bit Rb phục vụ như sau:

•Vùng 1: Trong nhà, picocell, Rb ≤

2Mbps

•Vùng 2: Thành phố, microcell, Rb ≤

384Kbps

•Vùng 3: Ngoại ô, macrocell, Rb ≤ 144Kbps

•Vùng 4: Toàn cầu,

Rb = 9.6Kbps

Mô hình xây dựng đồ thị

thực nghiệm dự báo cho

các macrocell trên cơ sở

một số thông số địa hình

và môi trường

Trên cơ sở vùng địa hình

khảo sát cho khu vực

Thực tế mô hình này được sử dụng chủ yếu

ở Châu Âu cho hệ thống GSM

ITU IMT2000 sẽ là tiêu chuẩn toàn thế giới, nên các mô hình được đề xuất để đánh giá các công nghệ truyền dẫn sẽ xét đến nhiều đặc tính môi trường gồm các thành phố lớn, nhỏ, ngoại ô, vùng nhiệt đới, vùng nông thôn và các vùng sa mạc

Kết luận

Hiện nay thuật ngữ 3G không còn xa lạ trên với những tổ chức

cá nhân liên quan đến lĩnh vực viễn thông và thậm chí cả nhữngngười sử dụng dịch vụ viễn thông di động trên toàn thế giới Là mộttrong hai phương án kỹ thuật được coi là có khả năng triển khairộng rãi khi phát triển hệ thống thông tin di động lên 3G (WCDMA,

và CDMA 2000), WCDMA được coi là công nghệ truy nhập vôtuyến có thể đáp ứng những chỉ tiêu của hệ thống thông tin di động

thế hệ 3: là hệ thống truyền thông đa phương tiện; giao tiếp giữangười-với-người có thể tăng cường bằng các hình ảnh âm thanh cóchất lượng cao, khả năng truy cập thông tin và dịch vụ ở các mạngcông cộng, mạng cá nhân hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao và xử lý linhhoạt.

Nghiên cứu các khía cạnh kỹ thuật của côngnghệ truy nhập vô tuyến WCDMA trong hệ thống thông tin di độngUMTS là một công việc rất quan trọng trước khi triển khai hệ thốngvào thực tế Tuy nhiên đây là một đề tài tương đối rộng, đang đượctriển khai ở một số nước trên thế giới, ở Việt Nam còn rất mới mẻ

và đang được nghiên cứu triển khai sao cho phù hợp với điều kiệnthực tế

Hướng phát triển của đề tài:

- Tiếp tục nghiên cứu sâu hơn các khía cạnh kỹ thuật của côngnghệ WCDMA và hệ thống thông tin di động thế hệ 3 UMTS

- Nghiên cứu quy hoạch mạng chi tiết, quy hoạch mạng lõi.Tiến hành hoạch định để xây dựng hệ thống UMTS có thể cùng vậnhành với các hệ thống thông tin di động khác

- Nghiên cứu các giải pháp công nghệ quy hoạch mới như antenthông minh, các thuật toán phát hiện nhiều người sử dụng tại trạmgốc để tăng cường dung lượng mạng, và vùng phủ sóng của mạng

- Nghiên cứu các giải pháp triển khai hệ thống 3G sử dụng côngnghệ WCDMA tại Việt Nam

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

 Thông tin di động số, Ericsson 1996