Tổng quan về 3G, Thiết bị đầu cuối 3G

3G là công nghệ truyền thông thế hệ thứ 3, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại

Tổng quan về 3G 2010 [Type text] 1 Tổng quan về 3G 2010 NỘI DUNG 1. TỔNG QUAN MẠNG 3G .5 1.1 Quá trình phát triển 3G .5 1.1.1. Lịch sử phát triển của truyền thông di động .5 1.1.2. Đặc điểm của hệ thống GSM 6 1.1.3 Thuận lợi và khó khăn của 2G 7 1.1.4 Bước đệm 2.5 G 7 1.1.5 Công nghệ đương đại 3G .7 1.2Hệ thống 3G .8 1.2.1 Giới thiệu .8 1.2.2 Lộ trình phát triển từ Hệ thống thông tin di động 2G GSM sang hệ thống 3G WCDMA 8 2. Công nghệ đa truy nhập của WCDMA 16 2.1. Trải phổ và đa truy cập theo mã 16 2.2.1. Các hệ thống thông tin trải phổ 16 2.2.2. Áp dụng DSSS cho CDMA 18 2.2. Điều khiển công suất 20 3.GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA WCDMA UMTS .21 3.1 Tổng quan WCDMA 21 3.2 Kiến trúc ngăn xếp giao thức 22 3.3. Các thông số vật lý và quy hoạch tần số 23 3.4. Các kênh của WCDMA 27 3.5. Cấu trúc kênh vật lý riêng .36 3.6. Sơ đồ máy phát và máy thu WCDMA 38 3.7. Phân tập phát 39 3.8. Điều khiển công suất trong WCDMA .41 3.8.1. Thí dụ về điều khiển công suất vòng hở cho PRACH 42 3.8.2. Điều khiển công suất vòng kín đường lên 42 3.8.3. Điều khiển công suất vòng kín đường xuống .44 3.9. Các kiểu chuyển giao và báo cáo sự kiện trong WCDMA 44 [Type text] 2 Tổng quan về 3G 2010 3.9.1. Chuyển giao cứng 44 3.9.2. Chuyển giao mềm/ mềm hơn .45 3.10. Các thông số máy thu và máy phát của UE 46 3.11. AMR code cho WCDMA 47 4.Thiết bị đầu cuối 3G – NOKIA 9500 .47 5.Tình hình phát triển của mạng 3G thực tế tại Việt Nam .50 [Type text] 3 Tổng quan về 3G 2010 DANH MỤC HÌNH ẢNH [Type text] 4 Tổng quan về 3G 2010 1. TỔNG QUAN MẠNG 3G 1.1 Quá trình phát triển 3G 1.1.1. Lịch sử phát triển của truyền thông di động a/ Điện thoại di động Trong quá trình phát triển của kỹ thuật số và truyền thông vô tuyến, điện thoại di động là một trong những thành tựu nổi bật về công nghệ và thương mại trong những thập niên gần đây. Kể từ khi điện thoại di động ra đời, vị trí của nó trong thị trường đã phát triển một cách chóng mặt từ một thiết bị mang tính chuyên biệt, rồi trở thành một vật dụng thiết yếu đối với cuộc sống và kinh doanh. b/ Lịch sử phát triển của truyền thông di động [Type text] 5 Tổng quan về 3G 2010 1.1.2. Đặc điểm của hệ thống GSM So với 1G, ba lợi ích chủ yếu của mạng 2G chính là : - Cuộc gọi được mã hóa kĩ thuật số - Cho phép tăng hiệu quả kết nối các thiết bị - Bắt đầu có khả năng thực hiện các dịch vụ số liệu trên điện thoại di động – khởi đầu là tin nhắn SMS. [Type text] 6 Thời gian Sự kiện 1982- 1985 Tổ chức Conference des Postes et Telecommunications ( CEPT) đưa chuẩn viễn thông số châu Âu ở băng tần 900 MHz. Chuẩn này về sau trở thành hệ thống toàn cầu cho truyền thông di động (GSM). 1986 Tổ chức thử nghiệm diễn ra ở Paris để quyết định kỹ thuật truyền thông số nào sẽ được sử dụng, và đã chọn TDMA hoặc FDMA . 1987 Sự kết hợp giữa TDMA và FDMA được lựa chọn là kỹ thuật truy cập đường truyền vô tuyến cho GSM. 1989 Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu ( ETSI ) nhận trách nhiệm về các đặc tả kỹ thuật GSM. 1990 Các chi tiết kỹ thuật pha 1 được đưa ra để các nhà sản xuất phát triển các thiết bị mạng. 1991 Chuẩn GSM 1800 được chấp thuận do Vương Quốc Anh đệ trình, mở ra nhiều băng thông hơn cho các nhà khai thác. 1992 Các chi tiết kỹ thuật pha 1 được hoàn thành. Mạng thương mại GSM pha 1 ra đời. 1993 Hệ thống DCS 1800 đầu tiên được cho ra đời ở Mỹ. 1995 Các chi tiết kỹ thuật cho hệ thống viễn thông cá nhân (PCS) được phát triển ở Mỹ. Phiên bản này của GSM hoạt động ở băng tần 1900 Mhz. 1996 Hệ thống GSM 1900 được sử dụng. Tổng quan về 3G 2010 1.1.3 Thuận lợi và khó khăn của 2G Thuận lợi là tín hiệu số của giọng nói có thể được nén và ghép kênh hiệu quả hơn so với mã hóa Analog nhờ sử dụng nhiều hình thức mã hóa, cho phép nhiều cuộc gọi cùng được mã hóa trên một dải băng tần. Hệ thống kĩ thuật số được thiết kế giảm bớt năng lượng sóng radio phát từ điện thoại. Nhờ vậy, có thể thiết kế điện thoại 2G nhỏ gọn hơn; đồng thời giảm chi phí đầu tư các trạm thu phátsóng. Hạn chế của các hệ thống thông tin 2G đó là về vấn đề lưu lượng , không đáp ứng được lưu lượng thông tin bùng nổ vì băng thông hẹp. Không triển khai được việc truyền nhận dữ liệu trên cơ sở gói. 1.1.4 Bước đệm 2.5 G Hệ thống 2,5G chính là bước đệm giữa 2G với 3G trong công nghệ truyền thông di động. Khái niệm 2,5G được dùng để miêu tả hệ thống di động 2G có trang bị hệ thống chuyển mạch gói bên cạnh hệ thống chuyển mạch kênh truyền thống. Mục đích là cung cấp các dịch vụ kiểu mạng internet tới người sử dụng mobile, nâng cao khả năng truyền dữ liệu trên cơ sở gói nhằm cung cấp cấp các dịch vụ giá trị gia tăng gói . Hệ thống 2,5G cung cấp một số lợi ích của mạng 3G (ví dụ chuyển mạch gói), và có thể dùng cơ sở hạ tầng đang tồn tại của 2G trong các mạng GSM và CDMA. Người sử dụng liên tục được kết nối nhưng chỉ phải trả cước phí cho dữ liệu sử dụng mà thôi, khác với trong GSM người sử dụng bị tính cước cho suốt thời gian kết nối cho dù thông tin có được truyền đi hay không. Nhờ đó công nghệ chuyển mạch gói có tính hiệu quả rất cao và đầy sức thuyết phục về kinh tế. 1.1.5 Công nghệ đương đại 3G 3G là công nghệ truyền thông thế hệ thứ 3, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh SMS, hình ảnh,…). Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay. Trong các dịch vụ của 3G, cuộc gọi video thường được mô tả như một dịch vụ trọng tâm của sự phát triển. Để được chứng nhận đạt chuẩn 3G, các hệ thống mới phải đạt được các yêu cầu sau : - Tương thích ngược với chuẩn 2G. - Hổ trợ đa phương tiện, dịch vụ chuyển mạch gói tốc độ cao phải đạt được : • 2Mbps cho môi trường cố định và trong nhà • 384kbps khi đi bộ hay môi trường thành thị • 144kbps khi di động [Type text] 7 Tổng quan về 3G 2010 Hình 1. 1 Công nghệ truy nhập đường truyền WCDMA 1.2 Hệ thống 3G 1.2.1 Giới thiệu Năm 2000, ITU-T đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hoá hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 với tên gọi IMT-200. Hiện nay, có 2 tiêu chuẩn đã được chấp thuận cho IMT-2000 là : • WCDMA được xây dựng bởi 3GPP • CDMA2000 được xây dựng bởi 3GPP2 1.2.2 Lộ trình phát triển từ Hệ thống thông tin di động 2G GSM sang hệ thống 3G WCDMA WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - truy cập đa phân mã băng rộng) là công nghệ 3G hoạt động dựa trên CDMA và có khả năng hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao như video, truy cập Internet, hội thảo hình . WCDMA đã được xác nhận là giải pháp nâng lên 3G cho các mạng thông tin di động GSM hiện tại. WCDMA hoạt động với phổ tần vô tuyến cực rộng 5MHz. Do đó WCDMA FDD, gồm chiều lên và xuống cần 10 MHz để triển khai. Con đường phát triển lên 3G của các hệ thống thông tin di động : [Type text] 8 Tổng quan về 3G 2010 Hình 1. 2 Con đường phát triển của di động  Kiến trúc mạng 2 G Hình 1. 3 Kiến trúc mạng 2G  Kiến trúc mạng 2.5G [Type text] 9 Tổng quan về 3G 2010 Hình 1. 4 Cấu trúc mạng 2.5G Vì lúc đầu GSM được thiết kế cho lưu lượng chuyển mạch kênh nên việc đưa dịch vụ chuyển mạch gói đòi hỏi phải bổ sung thêm các thiết bị. Nút hỗ trợ GPRS (SGSN) và nút hỗ trợ cổng GGSN thực hiện thu và phát các gói số liệu giữa các MS và các thiết bị đầu cuối số liệu cố định của mạng PSDN. Các nút GGSN còn cho phép giao tiếp giữa mạng GPRS và các mạng chuyển mạch gói bên ngoài, đóng vai trò như một router. Giao diện vô tuyến của GPRS sử dụng các tính ănng cơ bản của giao diện vô tuyến GSM. Như vậy cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói đều có thể sử dụng cùng sóng mang. Tuy nhiên mạng đường trục của GPRS được thiết kế sao cho không phải phụ thuộc vào giao diện vô tuyến.  Băng tần hoạt động 3G [Type text] 10 [...]... động 2G GSM sẽ được chuyển đổi từng bước sang 3G Có thể tổng quát các giai đoạn chuyển đổi này như hình sau: Hình 1 7 Quá trình chuyển đổi Tốc độ tối đa có thể đạt được theo lý thuyết : [Type text] 12 Tổng quan về 3G 2010 Hình 1 8 Tốc độ của các công nghệ  Kiến trúc mạng 3G (W-CDMA) [Type text] 13 Tổng quan về 3G 2010  Mạng lõi : Hình 1 9 Kiến trúc mạng 3G W-CDMA Mạng lõi gồm các trung tâm chuyển mạch.. .Tổng quan về 3G 2010 Hình 1 5 Băng tần 3G Các hệ thống 3G tại Việt Nam đều sử dụng dải băng tần thứ 1 UMTS-2100 : • Đường lên Uplink : 1920 – 1980 MHz • Đường xuống Downlink : 2110 – 2170 MHz Dải tần này tiếp tục được chia làm 4 dải tần nhỏ cấp cho 4 nhà mạng : [Type text] 11 Tổng quan về 3G 2010 Hình 1 6 Băng tần chia sẻ cho các ISP Để đảm bảo đáp ứng được các dịch vụ mới về truyền thông... Part: phần ứng dụng truy nhập mạng vô tuyến) để khởi đầu báo hiệu thiết lập kênh mang lưu lượng Tùy thuộc vào yêu cầu của UE lệnh báo hiệu này có thể được chuyển đến MSC hoặc SGSN (trong trường hợp xét [Type text] 35 Tổng quan về 3G 2010 là MSC) Sau khi thực hiện các thủ tục an ninh, các thủ tục thiết lập kênh mang được thực hiện Hình 3.11 Báo hiệu thiết lập cuộc gọi 3.5 Cấu trúc kênh vật lý riêng [Type... truy cập vô tuyến - Radio Access Network [Type text] 14 Tổng quan về 3G 2010 Hình 1 10 Mạng truy cập vô tuyến Chứa các phần tử sau: - RNC (Radio Network Controller) : Bộ điều khiển mạng vô tuyến, đóng vai trò như BSC ở GSM - Nút B đóng vai trò như các BTS ở các mạng GSM - UE: User Equipment - thiết bị của người sử dụng Trong các quy định của 3GPP, trạm gốc được gọi là nút B Nút B được nối đến một... cùng với một trong số các kênh TDD2 (hình 3.5) [Type text] 26 Tổng quan về 3G 2010 Hình 3 6 Cấp phát tần số cho sáu nhà khai thác tại Đức Tại Việt Nam băng tần 3G được cấp phát tần số theo tám khe tần số như cho trong bảng 3.7, trong đó hai hoặc nhiều nhà khai thác có thể cùng tham gia xin cấp phát chung một khe Hình 3 7 Cấp phát tần số 3G tại Việt Nam Khe tần số BSTx* A 2110-2125 MHz B 2125-2140 MHz... mới Kênh hai chiều điểm đến điểm để phát thông tin điều khiển riêng giữa UE và mạng Được thiết lập bởi thiết lập kết nối của RRC Kênh hai chiều điểm đến điểm riêng cho một UE để truyền thông tin của người sử dụng DTCH có thể tồn tại cả ở đường lên lẫn đường xuống Kênh một chiều điểm đa điểm để 28 Tổng quan về 3G 2010 Channel: Kênh lưu lượng chung) truyền thông tin của một người sử dụng cho tất cả hay... lý (Physical Channel) bao gồm các kênh vật lý riêng (DPCH: Dedicated Physical channel) và kênh vật lý chung (CPCH: Common Physical Channel) Các kênh vật lý được tổng kết ở hình 3.11 và bảng 3.9 [Type text] 30 Tổng quan về 3G 2010 Hình 3 11 Tổng kết các kiểu kênh vật lý Hình 3 12 Danh sách các kênh vật lý Tên kênh DPCH (Dedicated Physical Channel: Kênh vật lý riêng) DPDCH (Dedicated Physical Data Channel:... hoạt động của anten thích ứng (hay anten 31 Tổng quan về 3G 2010 thông minh) có búp sóng hẹp TPC để điều khiển công suất vòng kín nhanh cho cả đường lên và đường xuống TFCI thông tin cho máy thu về các thông số tức thời của các kênh truyền tải: các tốc độ số liệu hiện thời trên các kênh số liệu khi nhiều dịch vụ được sử dụng đồng thời Ngoài ra TFCI có thể bị bỏ qua nếu tốc độ số liệu cố định Kênh cũng... WCDMA/FDD [Type text] 25 Tổng quan về 3G 2010 Hình 3.4 cho thấy cấp phát băng thông theo đầu thầu tại Vương Quốc Anh Phổ tần được chia cho năm nhà khai thác như sau: • Cấp phép A (Hutchison) nhận cấp phát băng kép 14,6 MHz (tương đương 3×5MHz với băng bảo vệ nhỏ hơn) • Cấp phép B Vodafon) nhận cấp phát băng kép 14,8MHz (tương đương 3×5MHz với băng bảo vệ nhỏ hơn) • Cấp phép C (BT3G) nhận cấp phát băng... giao diện Iu-CS, giao diện này nối RNC đến một MSC/VLR Kết nối UTRAN đến [Type text] 15 Tổng quan về 3G 2010 phần chuyển mạch gói được thực hiện qua giao diện Iu-PS, giao diện này nối RNC đến một SGSN Trong thực tế các tiêu chuẩn UMTS cho phép hỗ trợ chuyển giao cúng từ UMTS đến GSM và ngược lại Đây là một yêu cầu rất quan trọng vì cần phải có thời gian để triển khai rộng khắp UMTS nên sẽ có khoảng trống . m t cách ch ng m t từ m t thi t b mang t nh chuyên bi t, r i trở thành m t v t d ng thi t y u đ i v i cu c s ng v kinh doanh. b/ Lịch sử ph t triển. th ng di đ ng a/ i n tho i di đ ng Trong quá trình ph t triển của kỹ thu t số v truyền th ng v tuyến, i n tho i di đ ng là m t trong nh ng thành t u