Thông tin di động

Khi bạn làm trong tổng đài, các trung tâm di động, trung tâm dịch vụ thì bạn cần phải biết về Thông tin đi động cấu trúc và chức năng bên ngoài lẫn bên trong để giúp ích cho công việc cũng như tăng dần mức lương của bạn theo thời gian. Thì đây là tài liệu hữu ích.Mặc khác nếu bạn đang làm luận văn, đồ án thì tài liệu này hoàn toàn có thể giúp ích cho các bạn.

CHƯƠNG 4: THÔNG TIN DI ĐỘNG  Nội dung: Ma ̣ng thông tin di đô ̣ng GSM Ma ̣ng di đô ̣ng 3G WCDMA/UMTS Các chuẩ n ma ̣ng LAN vô tuyế n (tự học) WiMAX LTE Kỹ thuâ ̣t điề u chế OFDM (tự học) Hê ̣ thố ng đa anten phát, đa anten thu MIMO (tự học) I) Ma ̣ng thông tin di đô ̣ng GSM   - 1G : Sử dụng tín hiệu tương tự Chỉ tiếng nói, dịch vụ liệu… Không thể chuyển vùng quốc tế… 2G : Sử dụng tín hiệu số Tiếng nói + dịch vụ liệu (Có thể SMS) Toàn cầu hóa Có thể chuyển vùng quốc tế … Trong năm 2001 mắt thương mại 3G thực Nhật Với dịch vụ 3G sau có sẵn: + Hội Nghị Truyền Hình + Trò chơi trực tuyến + Lướt mạng 1) Giới thiệu Global System for Mobile (GSM): Hệ thống toàn cầu cho di động hệ thứ hai tiêu chuẩn di động phát triển để cung cấp dịch vụ thoại cung cấp liệu cách sử dụng điều chế số 2) Dịch vụ GSM  Dịch vụ gọi thoại: gọi thoại thông thường, gọi khẩn cấp vv…  Dịch vụ liệu: SMS, fax, thư thoại, thư điện tử  Cung cấp dịch vụ MENTARY(tương hỗ): chuyển tiếp gọi, giữ gọi, chờ gọi, hội nghị, vv… 3) Thuận lợi GSM  Giao tiếp - Điện thoại di động, thông tin liên lạc không dây, hỗ trợ cho dịch vụ thoại liệu  Toàn di động - Truy cập quốc tế  Kết nối toàn giới - Một số, mạng xử lý vị trí  Dung lượng cao - Hiệu suất tần số tốt hơn, tế bào(cells) nhỏ hơn, nhiều thuê bao tế bào(cell)  Chất lượng truyền dẫn cao - Chất lượng âm cao độ tin cậy cho mạng không dây, gọi điện thoại liên tục tốc độ cao (ví dụ, từ xe hơi, xe lửa)  Chức bảo mật 4) Kiến trúc GSM  Mạng lưới hệ thống  Vô tuyến hệ thống  Vận hành bảo dưỡng hệ thống  Tham khảo mạng: - Phân hệ chuyển mạch NSS: Network switching SubSystem - Phân hệ vô tuyến RSS = BSS + MS: Radio SubSystem - Phân hệ vận hành bảo dưỡng OMS: Operation and Maintenance SubSystem a) Mạng lưới hệ thống con(Phân hệ chuyển mạch) Thực xử lý gọi chức liên quan thuê bao Nó bao gồm:       MSC: Mobile Switching Centre(Trung tâm chuyển mạch di động) HLR: Home Location Register(Vị trí nhà đăng ký) VLR: Visitor Location Register(Địa điểm đăng ký lượt truy cập) AuC: Authentication Centre(Trung tâm xác thực) EIR: Equipment Identity Register(Nhận dạng thiết bị đăng ký) GMSC: Gateway MSC.(Cổng MSC)  Trung tâm chuyển mạch di động  Nó bao gồm hệ thống GSM cho chuyển mạch-cuộc gọi Mục đích chung giống trao đổi qua điện thoại Các chức liệt kê đây:  Xử lý gọi Bao gồm kiểm soát liệu / thiết lập âm gọi, bàn giao liên BSS liên MSC(inter-BSS and inter-MSC handovers) kiểm soát quản lý di động (xác nhận thuê bao vị trí)  Vận hành Hỗ trợ Bảo trì Bao gồm quản lý sở liệu, đo lường lưu lượng truy cập, giao diện ngườimáy  Liên kết mạng Liên mạng Quản lý giao diện mạng GSM PSTN Khi MSC cung cấp giao diện với mạng khác mạng GSM biết đến cổng MSC  Vị trí nhà đăng ký Cơ sở liệu tham khảo cho thông số thuê bao      ID thuê bao (IMSI MSISDN) Vị trí thuê bao Tình trạng Thuê bao (đăng ký / không đăng ký) Khóa(key) xác thực chức AUC Thuê bao di động số chuyển vùng  Địa điểm đăng ký lượt truy cập - Cung cấp sở liệu địa phương cho thuê bao nơi chúng chất nằm PLMN, điều hệ thống "home" - Là sở liệu cục có copy hầu hết liệu lưu trữ HLR Nó chứa: - Tình trạng di động (bận / rãnh / không trả lời) - Nhận dạng vị trí khu vực(Location area identity (LAI)) - TMSI MSRN  Chú Thích: - PLMN: Public land mobile network(Mạng di động mặt đất công cộng) - TMSI: Temporary Mobile Subscriber Identity(Nhận dạng thuê bao di động tạm thời) - MSRN: Mobile Station Roaming Number(Trạm di động số chuyển vùng)  Trung tâm xác thực - Cung cấp thông số xác thực mã hóa để xác minh nhận dạng thuê bao - Đảm bảo tính bảo mật tế bào(cell) - Bảo vệ nhà khai thác mạng tránh gian lận giới di động ngày - Được liên kết với HLR - Thường thuê bao khởi tạo hệ thống  Nhận dạng thiết bị đăng ký  Chứa sở liệu tập trung cho việc chứng thực nhận dạng thiết bị di động quốc tế(International Mobile Equipment Identity (IMEI))  Bao gồm ba danh sách: - Danh sách trắng: Chứa IMEIs biết gán cho thiết bị MS hợp lệ - Danh sách đen: Chứa IMEIs MS báo cáo bị đánh cắp bị từ chối dịch vụ số lý khác - Danh sách xám: Chứa IMEIs MS mà có vấn đề (ví dụ, phần mềm bị lỗi) Đây là, nhiên, đầy đủ rõ ràng để đảm bảo '' danh sách đen " b) Hệ thống vô tuyến(Phân hệ vô tuyến)  Quản lý mạng lưới phát điều khiển MSC Một MSC điều khiển nhiều hệ vô tuyến Nó bao gồm :  BSC: Trạm điều khiển sở  BTS: Trạm thu phát sóng sở  Chú thích:  BSS: Base Station Subsystem(Phân hệ trạm sở)  OSS: Operation Support Subsystem(Phân hệ hỗ trợ hoạt động)  Trạm điều khiển sở       Kết nối với MSC Điều khiển nhiều BTS Lưu lượng chuyển mạch báo hiệu đến / từ BTS MSC Kết nối mạch mặt đất kênh truyền hình giao diện không khí Bàn giao điều khiển thực BTS Phân bổ tần số điều khiển công suất  Trạm thu phát sóng sở - Duy trì giao diện không gian giảm thiểu vấn đề truyền tải - Thông tin phân trang - Điều khiển công suất cấp Vô tuyến - Nhận dạng BTS - Mật mã - Xử lý tiếng nói  Một số thiết bị trạm gốc  Một số thiết bị trạm gốc 5) Điều chế • GMSK – Gaussian Minimum Shift Keying is used(khóa dịch Gaussian tối thiểu sử dụng) • From CPFSK (Continuous phase FSK):  Ghi chú: h: tỉ lệ dịch tần so với tốc độ bit tín hiệu CPFSK biểu diễn tín hiệu tổng quát:s(t)  Ghi chú: Pha tín hiệu sau điều chế tăng hπ bit truyền đi, Ngược lại bít truyền pha giảm hπ • MSK: GMSK: MSK tín hiệu truyền đến lọc Gaussian  Ghi chú: Điều chế GMSK sử dụng thông tin di động số GSM điều chế MSK tín hiệu trước đưa vào điều chế đưa qua lọc Gaussian • GMSK: 10  Bản đồ bit thông tin để mã bit cách chập chuỗi bit thông tin với trình tự "tạo ra"  Mã hóa K bit đầu vào để N> K bit đầu bước thời gian theo số quy tắc, tốc độ bit = K / N  Được xác định mạch, bao gồm số khác ghi dịch (yếu tố trễ) Clock  Chú Thích: Clock: kiểm soát chuyển động chuyển đổi liệu chứa ghi cho phép xây dựng mã khác độ phức tạp  Mạch mã hóa: mã hóa: K = 1, N = 2, tốc độ mã = K / N = ½ 44 xi ui (1) The sequences ( x0 , x1(1) ,), ( x0( ) , x1( ) , ) are generated as follows: xi(1)  ui Multiplexing between and xi(2)  ui  ui1 xi(1) and xi(2) gives the code bit sequence x  (( x0(1) x0( 2) ), ( x1(1) x1( 2) ),)  ( x , x1 ,) Các mã FEC bắt buộc WiMAX mã chập với tỷ lệ 1/2 chiều dài ràng buộc Các mã đa thức là: Sau mã hóa, liệu xen kẽ trình hai bước 16) Các mã Turbo  Việc mã hoá Turbo không thực bit, thay vào biểu tượng 2-bit (mã duobinary)  Một biểu tượng hai-bit A / B sử dụng đầu vào mã hóa chập đệ quy hai hóa thân: trực tiếp, sau qua interleaver  Mỗi số hai mã hóa chập sản xuất hai bit chẵn lẻ, cho thứ tự bình thường biểu tượng đầu vào cho đầu interleaver  Chú Thích: Các interleaver lật bit bên biểu tượng (đó cho biểu tượng thứ hai); sau biểu tượng interleaves 45 17) Các kênh logic vật lý  WiMAX dựa OFDMA, gán liệu cho sóng mang đặc biệt biểu tượng OFDM cụ thể  Các đơn vị lớn thời gian - tần số phẳng khung, dài ms, bao gồm tất sóng mang Nó chia thành khung mô tả thời gian (ở chế độ TDD) cho uplink downlink  Mỗi khung phụ chia thành khu hoán vị  Chú Thích: Mỗi khung chia thành khu hoán vị, sóng mang hoán vị cụ thể sử dụng  Sự phân chia khung thành khung vùng hoán vị 46  Cấu trúc khung chi tiết  Mỗi vùng chứa liệu người dùng  Việc bố trí tiếp giáp liệu thời gian - tần số mặt phẳng mô tả kênh logic  Một người sử dụng chiếm kênh logic 5, 6; kênh logic ánh xạ để phân bố rộng rãi (với thời gian - tần số mặt phẳng(in the time – frequency plane)) sóng mang vật lý 47  Một khung chứa preambles báo hiệu điều khiển (DL UL-MAP, Khung điều khiển Header (FCH))  Chú Thích: PUSCis chế độ phân bổ sóng mang bắt buộc phải sử dụng khung Các nguyên tắc PUSC chia tất sóng mang vào nhóm, mà sử dụng lĩnh vực tế bào(cell) khác 18) Hệ thống MIMO  MIMO: Multiple Input Multiple Output  Đây công nghệ ăng-ten sử dụng truyền tải tiếp nhận thiết bị liên lạc vô tuyến không dây  Có thể cấu hình MIMO khác Ví dụ, cấu hình 2x2 MIMO ăng ten để truyền tín hiệu (từ trạm gốc) ăng-ten để nhận tín hiệu (thiết bị đầu cuối di động)  MIMO sử dụng nhiều ăng ten để gửi cho nhiều tín hiệu song song (từ thiết bị truyền)  "Đa đường dẫn" xảy tín hiệu khác đến người nhận vào thời điểm khác 48  Với MIMO, kết thúc nhận sử dụng thuật toán xử lý tín hiệu đặc biệt để phân loại nhiều tín hiệu để tạo tín hiệu có liệu truyền  Nhiều luồng liệu truyền kênh lúc  Chú Thích: Trong môi trường đô thị, tín hiệu tung lên cây, tòa nhà, vv tiếp tục đường đến đích họ (người nhận) theo hướng khác Dung lượng Kênh MIMO:  Lan truyền đa đường từ lâu coi "khiếm khuyết" gây tín hiệu tắt dần(fading)  Để giảm thiểu vấn đề này, kỹ thuật đa dạng phát triển Dung lượng Shannon (C): Dung lượng Kênh MIMO: Dung lượng (C) Shannon: 49 V) LTE 1) Sự giới thiệu  Tốc độ liệu hiệu suất phổ WCDMA không đáp ứng nhu cầu ứng dụng tương lai; đó, hệ thống phát triển  3GPP Long-Term Evolution (LTE)  WCDMA định hoàn toàn thay đổi giao diện không khí(air interface) mạng lõi(core network): - Các giao diện không khí(air interface) để di chuyển đến ghép kênh phân chia tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)) điều chế - Ghép kênh phân chia tần số trực giao(Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA)), với (có giới hạn) hỗ trợ hệ thống công nghệ ăng ten nhiều đầu vào nhiều đầu ra(Multiple Input Multiple Output (MIMO)) - Các mạng lõi(core network) để phát triển thành mạng chuyển mạch gói tinh khiết  LTE nhận hỗ trợ mạnh mẽ từ phần lớn điện thoại di động sở hạ tầng sản xuất  Đối với LTE Release 8, LTE nhằm mục đích đạt tốc độ liệu đỉnh cao 100 Mbit / s downlink 50 Mbit / s uplink (UL), tương ứng với 20-MHz phân bổ phổ tần cho downlink uplink Như vậy, hiệu quang phổ cần thiết 2,5 bit / s / Hz cho đường xuống(downlink) đường lên(uplink), tương ứng 50  Phát hành 10, gọi LTE-Advanced thiết kế để cung cấp tốc độ liệu lên tới Gbit / s 2) Tính linh hoạt Dải Tần phổ LTE hoạt động loạt băng tần phân công nhà quản lý tần số quốc gia, dựa định Hội nghị vô tuyến giới(World Radio Conference)  LTE hoạt động với băng thông khác nhau: 10 MHz (thấp: 1,4 MHz, cao: 15 20 MHz)  Khi tốc độ liệu đỉnh cao đề cập, LTE thường tham khảo sử dụng quang phổ 20-MHz  Do việc sử dụng OFDM định dạng điều chế, băng thông điều chỉnh cách thay đổi số lượng sóng mang 3) Cấu trúc mạng 51  Chỉ có loại điểm truy cập, cụ thể là, eNodeB (hoặc BS, ký hiệu chúng tôi)  Mỗi BS cung cấp nhiều tế bào, cung cấp chức sau:  thông tin liên lạc giao diện không khí lớp vật lý (PHY) chức năng;  đài phát phân bổ nguồn lực / lập kế hoạch;  Kiểm soát phát lại  Các giao diện X2 giao diện BS khác Thông tin trao đổi giao diện  Mỗi BS kết nối giao diện S1 với mạng lõi  Chú Thích: Thông tin quan trọng phối hợp truyền dẫn tế bào(cells) lân cận (ví dụ, để giảm nhiễu intercell) trao đổi giao diện 52  Đối với LTE, mạng lõi mới, gọi hệ thống cấu trúc phát triển(System Architecture Evolution (SAE)) nâng cao lõi gói(Enhanced Packet Core (EPC)) dựa truyền dẫn chuyển mạch gói  Các mạng lõi gồm:  (i) Một thực thể quản lý di động(Mobility Management Entity (MME)),  (ii) Các cổng phục vụ(the serving gateway) (kết nối mạng tới RAN)  (iii) Các cổng mạng liệu gói (PDN), kết nối mạng Internet  Ngoài ra, máy chủ thuê bao định nghĩa thực thể riêng biệt  Các mạng lõi thực chức như:  Quản lý thuê bao tính cước;  Cung cấp QoS, kiểm soát sách luồng liệu người dùng;  Kết nối với mạng bên 4) Lớp PHY MAC  Trong downlink, LTE sử dụng OFDM điều chế  Trong uplink, sử dụng OFDM tiền mã hóa(precoded) với biến đổi fourier rời rạc(Discrete Fourier Transform (DFT))  Các định dạng đa truy cập cho đường lên(uplink) tuyến xuống(downlink) OFDMA kết hợp với đa truy cập phân chia thời gian (Time Division Multiple Access (TDMA))  Phát đa hướng(Multicast)/ quảng bá qua mạng đơn tần(Broadcast over Single Frequency Network (MBSFN))  LTE cung cấp phương tiện để phối hợp cho can thiệp liên tế bào(inter-cell), tức là, làm tín hiệu phát tế bào không can thiệp hư hại với tín hiệu tế bào lân cận  Hỗ trợ nhiều ăng-ten, bao gồm nhận đa dạng, hình thức đa dạng phát, ghép kênh không gian  Điều chế thích nghi mã hóa (AMC), với chương trình mã hóa tiên tiến 5) Tạo tín hiệu PHY cho đường truyền xuống(downlink)      Sửa lỗi mã hóa Xáo trộn bit mã hóa Điều chế bit xáo trộn để tạo tín hiệu điều chế phức tạp có giá trị Lập đồ tín hiệu điều chế lên lớp truyền tải Tiền mã hóa ký hiệu lớp để truyền cổng ăng-ten 53  Tạo tín hiệu miền thời gian OFDM 6) Tạo tín hiệu PHY cho đường lên(uplink)  Các bước gần giống hệt (downlink), ngoại trừ:  Việc chuyển nhượng biểu tượng đến thời gian / tài nguyên tần số khác nhau; sóng mang con(subcarriers) liền kề sử dụng MS  Dữ liệu mã hóa thực với trình tự để phụ thuộc vào MS  Các tín hiệu mã hóa DFT trước gửi tới điều chế OFDM 7) Khung, khe, Các biểu tượng  Trong LTE, trục thời gian chia thành thực thể đóng vai trò quan trọng việc truyền tải kênh khác  Khoảng cách đặn sóng mang 15 kHz 54  Chú Thích: Đơn vị thời gian truyền LTE khung vô tuyến, có khoảng thời gian 10 ms Mỗi khung vô tuyến chia thành 10 khung (mỗi dài 1ms) Các khung đơn vị thời gian cho hầu hết xử lý LTE, lập lịch trình Mỗi khung bao gồm hai khe, sợi dài 0,5 ms Mỗi khe gồm (hoặc 6) ký tự 8) Mã hóa Cyclic Redundancy Check(kiểm tra dư thừa vòng) Các mã chập: để mã hóa thông tin kiểm soát, không cho tải liệu thực tế Một mã chập dài-7bit với đa thức mã sau đây:  Mã hóa Turbo: để mã hóa tải liệu Các mã hóa turbo giống WCDMA, với ngoại lệ interleaver  HARQ 55  Chú Thích: LTE sử dụng hình thức khác HARQ cho DL-SCH UL-SCH (nó hữu ích với nhiều kênh khác) Khi RX nhận khối vận chuyển, cố gắng để giải mã gửi bit phản hồi (mà thời gian vận chuyển khối gắn liền với) biết nơi truyền lại cần thiết Chi tiết đưa mục 27.5.2 9) Kỹ thuật Nhiều-Ăng ten Truyền đa dạng: anten phát ăng-ten truyền 56  Chú Thích: Đối với trường hợp anten truyền, LTE dự báo không gian Khối Tần số mã hoá (SFBC), tức là, mã hóa Alamouti sóng mang liền kề trang 683 ví dụ, vector truyền tần số [s1,0, -s * 2,0] T 10) Các kênh logic vật lý  Kênh logic định nghĩa loại thông tin mà chúng mang theo  Kênh logic ánh xạ tới kênh vận chuyển từ tới kênh vật lý (được xác định tính chất vật lý họ, tức là, thời gian, sóng mang phụ, vv)  Các kênh logic tương tự WCDMA 57 VI) Kỹ thuâ ̣t điề u chế OFDM (tự học) VII) Hê ̣ thố ng đa anten phát, đa anten thu MIMO (tự học) 58 ... Nói Đến Truyền Dẫn Radio  Bên A(bên phát) Digitizing and Source Coding : số hóa Mã hóa nguồn Channel Coding: Mã hóa kênh Interleaving: xen kẽ Ciphering: mật mã Burst Formatting: định dạng nhóm... rộng)  Tốc độ liệu: 0, 348 -2,0 Mbps 19 2G GSM 2.5G 2.75G 3G 3.5G 1999 2002 2006/2007 GPRS UMTS (WCDMA) HSDPA / HSUPA Mbit/s 14. 4 Mbit/s 171 kbit/s EDGE 3 84 kbit/s II) Ma ̣ng di đô ̣ng 3G WCDMA/UMTS... cho phép số kết hợp khác tỷ lệ mã định dạng điều chế 4- QAM 16-QAM kết hợp với tỷ lệ mã 1/2 3 /4, 64- QAM kết hợp với tỷ lệ 1/2, 2/3, 3 /4, mã 5/6 14) Mã hóa Bao gồm số phương án Sửa lỗi chuyển tiếp(Forward