Tổng quan về công nghệ W-CDMA

Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA GVHD: Th.S. Trần Thanh Hà SVTH: Nguyễn Trung Tuấn 1 Tên đề tài: Tổng quan về công nghệ W-CDMA Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn GVHD: Th.S. Trần Thanh Hà Lớp: 09LTĐT Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA GVHD: Th.S. Trần Thanh Hà SVTH: Nguyễn Trung Tuấn 2 LỜI NÓI ĐẦU Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện đại. Các hệ thống thông tin di động với khản năng giúp con người trao đổi thông tin mọi lúc, mọi nơi đã phát triển rất nhanh và đang trở thành không thể thiếu được trong xã hội thông tin ngày nay. Bắt đầu từ các hệ thống thông tin di động thế hệ đầu tiên ra đời vào năm 1946, các hệ thống thông tin di động số thế hệ 2 (2G) ra đời với mục tiêu chủ yếu là hỗ trợ dịch vụ thoại và truyền số lệu tốc độ thấp. Hệ thống thông tin di động 2G đánh dấu sự thành công của công nghệ GSM với hơn 70% thị phần thông tin di động trên toàn cầu hiện nay. Trong tương lai, nhu cầu các dịch vụ số liệu sẽ ngày càng tăng và có khản năng vượt quá thông tin thoại. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) ra đời nhằm thỏa mãn nhu cầu của con người về các dịch vụ số liệu tốc độ cao như: điện thoại thấy hình, video streaming, hội nghị truyền hình, nhắn tin đa phương tiện (MMS)…Đến nay các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) đã được đưa vào khai thác thương mại ở nhiều nước trên thế giới. Ở Việt Nam, các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba cũng sẽ được triển khai trong cuối năm 2009 này. Đối với các nhà khai thác mạng di động GSM thì cái đích 3G là các hệ thống thông tin di động CDMA băng rộng (W-CDMA) theo chuẩn IMT- 2000. Xuất phát từ định hướng này mà em chọn đề tài nghiên cứu về 3G. Đề tài “Tổng quan về công nghệ W-CDMA” gồm có 3 chương: Chƣơng 1: Giới thiệu các hệ thống thông tin di động Chƣơng 2: Mạng GSM và giải pháp nâng cấp lên 3G Chƣơng 3: Công nghệ W-CDMA Trong quá trình thực hiện đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Th.S. Trần Thanh Hà. Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng trong việc hoàn thành đồ án nhưng với thời gian và trình độ có hạn nên đồ án còn có nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp và chỉ dẫn thêm từ các thầy cô và các bạn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S. Trần Thanh Hà đã giúp em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA GVHD: Th.S. Trần Thanh Hà SVTH: Nguyễn Trung Tuấn 3 Nguyễn Trung Tuấn Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA GVHD: Th.S. Trần Thanh Hà SVTH: Nguyễn Trung Tuấn 4 BẢNG TRA CỨU CÁC TỪ VIẾT TẮT A AUC Authentication Centre Trung tâm nhận thực AMR Adaptive Multi Rate Mã hóa nhiều tốc độ thích ứng ATM Asynchronous Tnsfer Mode Chế độ truyền không đồng bộ B BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc BSS Base Station Subsystem Hệ thống con trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSIC Base Transceiver Station Identity Code Mã nhận dạng trạm thu phát gốc BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế pha nhị phân BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit BS Base Station Trạm gốc C CSPDN Circuit Switch Public Data Network Mạng số liệu công cộng chuyển mạch theo mạch CCH Control Channel Kênh điều khiển CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung CGI Cell Global Identity Số nhận dạng ô CI Cell Identity Số nhận dạng tế bào CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CN Core Network Mạng lõi CS Circuit Switching Chuyển mạch kênh CTCH Common Traffic Channel Kênh lưu lượng chung CC Convolutional Code Mã xoắn CRC Cyclic Redundance Check Kiểm tra độ dư vòng D DTCH Deticated Traffic Channel Kênh lưu lượng dành riêng DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ dãy trực tiếp E ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông Chân Âu EIR Equipment Identification Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị EDGE Enhanced Data tes for GSM Evolution Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM ECSD Enhanced Circuit Switched Data Tăng cường dữ liệu chuyển mạch kênh F Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA GVHD: Th.S. Trần Thanh Hà SVTH: Nguyễn Trung Tuấn 5 FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian FSK Frequency Shift Keying Điều chế số theo tần số tín hiệu FB Frequency Correction Burst Cụm hiệu chỉnh tần số FCCH Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số FACCH Fast Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết nhanh FDD Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số FHSS Frequency Hopping Spreading Spectrum Trải phổ nhảy tần G GSM Global System for Mobile Communication Hệ thống viễn thông toàn cầu GMSC Gateway MSC Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động cổng GMSK Gaussian Minimum Shift Keying Điều chế khóa dịch pha cực tiểu Gauss GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GGSN GPRS Support Node Nút hỗ trợ cổng GPRS GSN GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS 3GPP Third Generation Partnership Pecject Tổ chức chuẩn hóa các công nghệ mạng thông tin di động tế bào H HLR Home Location Register Bô ghi định vị trường trú HSCSD High Speed Circuit Switched Data Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HPSK Hybrid Phase Shift Keying Điều chế pha hỗn hợp I ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số liên kết đa dịch vụ IWF Interworking Function Các chức năng tương tác IMEI International Mobile Equipment Identity Số nhận dạng di động quốc tế IMSI International Mobile Subciber Identity Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế IP Internet Protocol Giao thức Internet IF Intermediate Frequency Trung tần L LA Location Area Vùng định vị LAI Location Area Identity Số nhận dạng vùng định vị LAC Location Area Code Mã vùng định vị Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA GVHD: Th.S. Trần Thanh Hà SVTH: Nguyễn Trung Tuấn 6 LLC Logical Link Control Điều khiển kênh logic M MS Mobile Station Trạm di động MSC Mobile Service Switching Center Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động ME Mobile Equipment Thiết bị di động MSK Minimum Shift Keying Điều chế khóa pha cực tiểu MCC Mobile Country Code Mã quốc gia của mạng di động MNC Mobile Network Code Mã mạng thông tinn di động MSIN Mobile Station Identification Number Số nhận dạng trạm di động MSRN Mobile Station Roaming Number Số lưu động của thuê bao di động MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường N NMC Network Management Center Trung tâm quản lý mạng NSS Network Subsystem Phân hệ mạng O OSS Opration Subsystem Hệ thống con khai thác OMC Operation & Maintenance Center Trung tâm quản lý và bảo dưỡng P PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSPDN Packet Switched Public Data Network Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã PDP Packet Data Protocol Giao thức dữ liệu gói PN Pseudo Noise Mã giả tạp âm PACCH Packet Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết gói PCCCH Packet Common Control Channel Kênh điều khiển gói chung PCPCH Physical Common Packet Channel Kênh gói chung vật lý PSK Phase Shift Keying Khóa dịch pha PDCP Packet Data Convergence Giao thức hội tụ số liệu gói PS Packet Switch Chuyển mạch gói PCCC Parallel Concatenated Mã xoắn móc nối song song Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA GVHD: Th.S. Trần Thanh Hà SVTH: Nguyễn Trung Tuấn 7 Convolutional Code R RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến RF Radio Frequency Tần số sóng mang RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNS Radio Network Subsystem Hệ thống mạng con vô tuyến RANAP Radio Access Network Application Part Phần ứng dụng truy nhập mạng vô tuyến S SS Switching Subsystem Hệ thống con chuyển mạch SIM Subscriber Identity Module Modul nhận dạng thuê bao SCH Synchoronization Channel Kênh đồng bộ SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn SN Subcriber Number Số thuê bao SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS SNR Signal to Noise Ratio Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm SF Hệ số trải phổ T TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TRAU Transcoder/Rate Adapter Unit Khối chuyển đổi mã và thích ứng tốc độ TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng TAF Terminal Adaptation Function Chức năng thích ứng đầu cuối TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời gian TS Time Slot Khe thời gian THSS Time Hopping Spreading Spectrum Trải phổ nhảy thời gian U UMTS Universal Mobile Telecommunication System Hệ thống viễn thông di động toàn cầu UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS UE User Equipment Thiết bị người sử dụng USIM UMTS Subscriber Identity Module Modul nhận dạng thuê bao UMTS V VLR Visistor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA GVHD: Th.S. Trần Thanh Hà SVTH: Nguyễn Trung Tuấn 8 W WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy cập phân mã băng rộng 1G First Generation Thế hệ thứ 1 2G Second Generation Thế hệ thứ 2 3G Third Generation Thế hệ thứ 3 Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA GVHD: Th.S. Trần Thanh Hà SVTH: Nguyễn Trung Tuấn 9 MỤC LỤC CHƢƠNG I GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chương 1 1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G) 1 1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G) 2 1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) 5 1.4.1 Các mạng 3G chính 6 1.4.2 Các dịch vụ và ứng dụng trong thông tin di động 8 thế hệ thứ 3 (3G) 1.5 Hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo 9 1.6 Kết luận chương 10 CHƢƠNG II MẠNG GSM VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CẤP LÊN 3G 2.1 Giới thiệu chung về GSM 11 2.1.1 Giới thiệu về GSM 11 2.1.2 Lịch sử mạng 11 2.1.3 Các chỉ tiêu kĩ thuật của mạng GSM 11 2.1.4 Phương pháp truy nhập trong mạng GSM 13 2.2 Cấu trúc của hệ thống thông tin di động GSM 14 2.2.1 Cấu trúc của hệ thống 14 2.2.2 Chức năng của các phần tử trong hệ thống 15 Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA GVHD: Th.S. Trần Thanh Hà SVTH: Nguyễn Trung Tuấn 10 2.3 Các trường hợp thông tin 17 2.3.1 Các trạng thái của máy di động MS 17 2.3.2 Thủ tục nhập mạng 18 2.3.3 Lưu động và cập nhật vị trí 18 2.3.4 Các trường hợp cuộc gọi 18 2.3.5 Thủ tục rời mạng 21 2.3.6 Các trường hợp chuyển giao 21 2.4 Dịch vụ và bảo mật trong GSM 23 2.4.1 Các dịch vụ trong GSM 23 2.4.2 Bảo mật trong GSM 24 2.5 Kỹ thuật vô tuyến trong GSM 26 2.5.1 Mã hóa kênh 26 2.5.2 Điều chế 27 2.6 Nâng cấp lên 3G 29 2.6.1 Các tiêu chí nâng cấp GSM lên 3G 29 2.6.2 Giải pháp nâng cấp 30 2.7 Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM (EDGE) 31 2.7.1 Kỹ thuật điều chế trong EDGE 32 2.7.2 Giao tiếp vô tuyến 33 2.8 Kết luận chương 34 CHƢƠNG III CÔNG NGHỆ W-CDMA 3.1 Giới thiệu chương……… .…………………………………35 3.2 Cấu trúc mạng ………………………………………………………. 35 [...]... Thanh Hà 11 SVTH: Nguyễn Trung Tuấn Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA 3.6.3.2 Lập biểu phân chia theo mã 58 3.7 Thiết lập một cuộc gọi trong W-CDMA UMTS 59 3.8 Kết luận chương 61 Kết luận và phương hướng phát triển đề tài 62 GVHD: Th.S Trần Thanh Hà 12 SVTH: Nguyễn Trung Tuấn Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA Chƣơng I GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG... Trung Tuấn Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA  Đa truy cập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access ) CDMA là Phân chia các truy cập theo mã Công nghệ CDMA sử dụng mã số cho mỗi cuộc gọi, và nó không sử dụng một kênh để đàm thoại như công nghệ TDMA mà sử dụng cả một phổ tần (nhiều kênh một lúc) vì vậy công nghệ này có tốc độ truyền dẫn tín hiệu cao hơn công nghệ TDMA Thông...Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA 3.2.1 Các đặc điểm của W-CDMA 35 3.2.2 Các đặc tính cơ bản của W-CDMA 37 3.2.3 Cấu trúc mạng W-CDMA 38 3.3 Các giao diện vô tuyến 42 3.4 Các giải pháp kĩ thuật trong W-CDMA 44 3.4.1 Mã hóa và đan xen 44 3.4.1.1 Mã vòng 44... thống con chuyển mạch CSPDN GVHD: Th.S Trần Thanh Hà Trung tâm khai thác và bảo dưỡng 26 Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói Mạng điện thoại công cộng có chuyển mạch Mạng số liệu công cộng chuyển mạch theo mạch SVTH: Nguyễn Trung Tuấn Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA Mạng di động công cộng mặt ISDN Mạng liên kết đa dịch vụ PLMN HLR Bộ ghi định vị thường trú MSC EIR Bộ ghi nhận dạng... động MS nhận cuộc gọi Điểm khác biệt quan trọng so với gọi từ thiết bị di động là vị trí của thiết bị không GVHD: Th.S Trần Thanh Hà 31 SVTH: Nguyễn Trung Tuấn Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA được biết chính xác Chính vì thế trước khi kết nối, mạng phải thực hiện công việc xác định vị trí của thiết bị di động GSM/PLMN 5 3 HLR GMSC 5 2 PSTN Tổng đài nội bộ 1 6 MSC/VLR 4 7 12 BSC/TRC... với các dịch vụ tiện ích như điện thoại truyền hình, truy nhập internet… GVHD: Th.S Trần Thanh Hà 22 SVTH: Nguyễn Trung Tuấn Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA CHƢƠNG II MẠNG GSM VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CẤP LÊN 3G 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GSM 2.1.1 Giới thiệu về GSM GSM (Global System for Mobile Communication) - hệ thống viễn thông toàn cầu, sử dụng tần số 900 MHz cũng như 1800 MHz ở Châu... phải cho phép sự linh hoạt lớn nhất cho các loại dịch vụ khác liên quan tới mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN) - Tạo một hệ thống có thể phục vụ cho các MS trên các tàu viễn dương như một mạng mở rộng cho các dịch vụ di động mặt đất GVHD: Th.S Trần Thanh Hà 23 SVTH: Nguyễn Trung Tuấn Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA * Về chất lượng phục vụ và an toàn bảo mật: - Chất lượng của thoại... cầu kết nối tới tổng đài, tổng đài sẽ ấn định một trong các kênh chưa sử dụng và dành riêng cho người dùng đó trong suốt cuộc gọi ngay khi cuộc gọi kết thúc, kênh được ấn định lại cho người khác khi có 5 người dùng thì duy trì cuộc gọi như hình 1.1b, có thể ấn định kênh như trên hình 1.1c GVHD: Th.S Trần Thanh Hà 13 SVTH: Nguyễn Trung Tuấn Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA Băng tần... cơ quan chuẩn hóa của từng vùng xem xét để đưa ra các đề xuất tương ứng thích hợp với mỗi vùng GVHD: Th.S Trần Thanh Hà 19 SVTH: Nguyễn Trung Tuấn Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA 1.4.2 Các dịch vụ và ứng dụng trong thông tin di động thế hệ ba Trong thông tin di động thế hệ ba, các nhà nhà khai thác có thể cung cấp rất nhiều dịch vụ cho khách hàng Hầu hết các dịch vụ này liên quan. .. Tần số Người dùng 4 Người dùng 1 Người Người dùng 2 dùng 3 Người dùng 5 Thời gian Hình 1.3 Khái niệm về hệ thống CDMA: (a) phổ tần; (b) mô hình khởi đầu và duy trì cuộc gọi với 5 người dùng; (c) phân bố kênh GVHD: Th.S Trần Thanh Hà 16 SVTH: Nguyễn Trung Tuấn Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA 1.4 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 (3G Third Generation ) Hình 1.4 lộ trình phát triển . Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA GVHD: Th.S. Trần Thanh Hà SVTH: Nguyễn Trung Tuấn 1 Tên đề tài: Tổng quan về công nghệ W-CDMA Sinh viên: Nguyễn. gian là thế hệ 2,5 sử dụng công nghệ TDMA trong đó kết hợp nhiều khe hoặc nhiều tần số hoặc sử dụng công nghệ CDMA có thể Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA GVHD: Th.S. Trần. 34 CHƢƠNG III CÔNG NGHỆ W-CDMA 3.1 Giới thiệu chương……… .…………………………………35 3.2 Cấu trúc mạng ………………………………………………………. 35 Đồ Án Tổng Hợp Đề Tài: Tổng Quan Về Công Nghệ W-CDMA GVHD: Th.S.