1.1.1 Toàn cảnh hệ thống thông tin di động Thông tin di động luôn không ngừng phát triển và ngày càng đòi hỏi các kĩ thuật tiên tiến và công nghệ cao. Ý tưởng về sự liên lạc tức thời mà không quan tâm đến khoảng cách là một trong những giấc mơ lâu đời nhất của loài người và giấc mơ đó đang ngày càng trở thành hiện thực nhờ sự trợ giúp của kĩ thuật và công nghệ. Việc sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông tin diễn ra lần đầu tiên vào cuối thế kỉ 19. Kể từ đó nó trở thành công nghệ được ứng dụng rộng rãi trong thông tin quân đội và sau này là thông tin vô tuyến công cộng. Sau nhiều năm phát triển thông tin di động đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển quan trọng. Từ hệ thống thông tin di động tương tự thế hệ thứ nhất đến hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai, hệ thống thông tin băng rộng thế hệ thứ ba đang được triển khai trên phạm vi toàn cầu và hệ thống thông tin đi động đa phương tiện thế hệ thứ tư đang được nghiên cứu tại một số nước. Dịch vụ chủ yếu của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất và thứ hai là thoại còn dịch vụ thế hệ thứ ba và thứ tư phát triển về dịch vụ dữ liệu và đa phương tiện.
Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Bộ công thương Trường đại học công nghiệp hà nội o0o Thực tập tốt nghiệp đại học Tìm hiểu thông tin di động hệ 4G – HSPA 14 Họ tên : CẤN CÔNG CƯỜNG Khoa: ĐIỆN TỬ Giáo viên hướng dẫn: ĐINH THỊ KIM PHƯỢNG Hà nội – 2015 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lời giới thiệu Trong năm gần đây, thông tin di động đạt thành tựu vượt bậc Thông tin di động cho phép người sử dụng đàm thoại lúc, nơi vùng phủ sóng kể di chuyển Ngoài ra, thông tin di động đáp ứng nhiều dịch vụ tiện ích khác như: nhắn tin, truyền số liệu, truyền thông đa phương tiện, xác định vị trí người sử dụng… mà dịch vụ khác không thực Do nhu cầu thông tin di động ngày tăng lên tương lai không xa hình thức thông tin vạn ứng dụng sâu rộng vào sống thay đổi lối sống người Cho đến thông tin di động giới trải qua ba hệ Thế hệ thứ sử dụng công nghệ tương tự từ năm 70 đến năm 80 hệ thống thông tin di động hệ thứ hai đời phát triển mạnh mẽ Những năm đầu kỉ 21 hệ thống di động hệ thứ 3(3G) triển khai ứng dụng rộng rãi phục vụ đời sống người Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động 3G triển khai nhà cung cấp dịch vụ Saigon Postel, Hà Nội Telecom, EVN Telecom đưa vào khai thácvào năm 2006 Hệ thống thông tin di động hệ thứ tư(4G) hãng viễn thông lớn giới, hiệp hội viễn thông quốc tế - ITU, diễn đàn Mobile IT nghiên cứu chuẩn hóa Theo dự báo vào khoảng năm 2012, hệ thống thông tin di động 4G triển khai đưa vào khai thác Sự xuất hệ thống thông tin di động hệ thứ tư tạo bùng nổ ngành công nghiệp thông tin di động nói riêng ngành công nghiệp viễn thông nói chung Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN THÔNG TIN DI ĐỘNG HIỆN NAY 1.1.1 Toàn cảnh hệ thống thông tin di động 1.1.2 Lộ trình phát triển thông tin di động 10 Hình 1.1: Lộ trình phát triển thông tin di động 11 2.2 Các yêu cầu mục tiêu thiết kế hệ thống 4G 15 2.2.1 Thông tin băng rộng 15 2.3.1 Dung lượng lớn tốc độ truyền dẫn cao 17 2.3.2 Chi phí thấp 18 2.3.3 Kết nối liên mạng dựa công nghệ IP 19 2.5 Sự ảnh hưởng 4G đến đời sống người 21 2.6 Một số dịch vụ hệ thống di động 4G cung cấp 23 2.6.1 Dịch vụ cung cấp thông tin y tế 23 Hình 2.4: Dịch vụ thông tin y tế 23 2.6.2 Hệ thống định vị 24 Hình 2.5: Hệ thống định vị .24 2.6.3.Dịch vụ đặt hàng di động 25 Hình 2.6: Hệ thống đặt hàng di động .26 2.7.1 Quá trình tiêu chuẩn hóa WCDMA/HSPA 3GPP : 26 Hình 2.7 :Các kỹ thuật xem xét cho HSUPA 28 Hình 2.8: Các kỹ thuật lựa chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPA 28 Hình 2.9: Quá trình tiêu chuẩn hóa HSUPA 3GPP 29 2.7.2 Phát triển tăng cường HSPA (HSDPA HSUPA): 29 Hình 2.9.1: Nguyên lý MIMO với hai anten phát anten thu hai .30 3.2.1 HSDPA 32 Hình 3.1 : Lộ trình công nghệ HSPA HSPA+ .32 Hình 3.2: Các tính HSDPA so sánh với WCDMA 33 Hình 3.3: Nguyên lý hoạt động HSDPA .35 Hình 3.4: Kiến trúc giao diện vô tuyến kênh truyền tải HS-DSCH 37 Hình 3.5: Cấu trúc lớp MAC – hs 38 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội 3.2.2 HSUPA .39 Hình 3.6 - Chương trình khung lập biểu HSUPA .41 Hình 4.2: HSPA+ có khả phục vụ tất dịch vụ IP *: Multicasting cách truyền liệu từ điểm tới nhiều điểm Đây cách hữu hiệu để truyền văn bản, âm thanh, video đến nhóm người mạng 45 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Lộ trình phát triển thông tin di động Error: Reference source not found Hình 2.1 Mục tiêu thiết kế hệ thống 4G Error: Reference source not found Hình 2.2: Những vấn đề kĩ thuật liên quan đến công nghệ vô tuyếnError: Reference source not found Hình 2.3: Sơ đồ tóm lược trình phát triển mạng thông tin di động tế bào Error: Reference source not found Hình 2.4: Dịch vụ thông tin y tế Error: Reference source not found Hình 2.5: Hệ thống định vị Error: Reference source not found Hình 2.6: Hệ thống đặt hàng di động Error: Reference source not found Hình 2.7 :Các kỹ thuật xem xét cho HSUPA found Error: Reference source not Hình 2.8: Các kỹ thuật lựa chọn cho danh mục nghiên cứu HSUPAError: Reference source not found Hình 2.9: Quá trình tiêu chuẩn hóa HSUPA 3GPP Error: Reference source not found Hình 2.9.1: Nguyên lý MIMO với hai anten phát anten thu hai Error: Reference source not found Hình 3.1 : Lộ trình công nghệ HSPA HSPA+ Error: Reference source not found Hình 3.2: Các tính HSDPA so sánh với WCDMA Reference source not found Error: Hình 3.3: Nguyên lý hoạt động HSDPA Error: Reference source not found Hình 3.4: Kiến trúc giao diện vô tuyến kênh truyền tải HS-DSCH Reference source not found Hình 3.5: Cấu trúc lớp MAC – hs Error: Error: Reference source not found Hình 3.6 - Chương trình khung lập biểu HSUPAError: Reference source not found Hình 3.7: Kiến trúc HSPA Error: Reference source not found Hình 3.8: Mô hình hoạt động HSPA Error: Reference source not found Hình 3.9: Chuyển giao mềm hai vùng phục vụ HSPA source not found Error: Reference Báo cáo thực tập Hình 4.1: Mô hình Uplink Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Error: Reference source not found Hình 4.2: HSPA+ có khả phục vụ tất dịch vụ IP *: Multicasting cách truyền liệu từ điểm tới nhiều điểm Đây cách hữu hiệu để truyền văn bản, âm thanh, video đến nhóm người mạng Error: Reference source not found Hình 4.3: Truyền, nhận gián đoạn Error: Reference source not found Hình 4.4: Circuit Switched voice over HSPA Error: Reference source not found Hình 4.5: I-HSPA: nodes đường data tăng độ trễ source not found Error: Reference Hình 4.6: Thời gian thiết lập kênh nhanh Error: Reference source not found DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT 1G : First Generation 2G : Second Generation 3G : Third Generation 3GPP : 3rd Generation Partnership Project 16QAM : 16 Quadrature Amplitude Modulation 64QAM : 64 Quadrature Amplitude Modulation AMC : Adaptive Modulation and Coding ARQ : Automatic Repeat request BCCH : BroadCast Control CHannel (logic channel) BCH : BroadCast CHannel (transport channel) BER : Bit Error Rate CCTRCH : Coded Composite Transport Channel DCCH : Dedicated Control CHannel (logical channel) DPCCH : Dedicated Physical Control CHannel Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội DPCH : Dedicated Physical Channel DPDCH : Dedicated Physical Data Channel DTCH : Dedicated Traffic CHannel EDGE : Enhanced Data Rates for GSM Evolution FDD : Frequency Division Multiple Access GSM : Global System for Mobile Communications H-ARQ : Hybrid Automatic Repeat request HS-DPCCH : Uplink High-Speed Dedicated Physical Control CHannel HS-DSCH : High-Speed Downlink Shared Channel HS-PDSCH : High-Speed Physical Downlink Shared Channel HS-SCCH : High-speed Shared Control Channel HSDPA : High-speed Downlink Packet Access ITU : Internation Telecommunication Union MAC : Medium Access Control MAC-hs : Hight-speed MAC Node B : Base Station SAW : Stop And Wait TTI : Transmission Time Interval UMTS : Universal Mobile Telecommunication System WCDMA : Wideband CDMA Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN THÔNG TIN DI ĐỘNG HIỆN NAY 1.1 Lịch sử xu phát triển thông tin di động 1.1.1 Toàn cảnh hệ thống thông tin di động Thông tin di động không ngừng phát triển ngày đòi hỏi kĩ thuật tiên tiến công nghệ cao Ý tưởng liên lạc tức thời mà không quan tâm đến khoảng cách giấc mơ lâu đời loài người giấc mơ ngày trở thành thực nhờ trợ giúp kĩ thuật công nghệ Việc sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông tin diễn lần vào cuối kỉ 19 Kể từ trở thành công nghệ ứng dụng rộng rãi thông tin quân đội sau thông tin vô tuyến công cộng Sau nhiều năm phát triển thông tin di động trải qua nhiều giai đoạn phát triển quan trọng Từ hệ thống thông tin di động tương tự hệ thứ đến hệ thống thông tin di động hệ thứ hai, hệ thống thông tin băng rộng hệ thứ ba triển khai phạm vi toàn cầu hệ thống thông tin động đa phương tiện hệ thứ tư nghiên cứu số nước Dịch vụ chủ yếu hệ thống thông tin di động hệ thứ thứ hai thoại dịch vụ hệ thứ ba thứ tư phát triển dịch vụ liệu đa phương tiện Các hệ thống thông tin di động tế bào số giai đoạn hệ 2,5G 3G,3,5G Để đáp ứng nhu cầu ngày tăng dịch vụ thông tin di động nên từ đầu năm 90 người ta tiến hành nghiên cứu hệ thống thông tin di động hệ thứ Liên hiệp viễn thông quốc tế phận vô tuyến (ITU-R) thực tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu ITM-2000 Ở Châu Âu, viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) thực tiêu chuẩn hóa phiên hệ thống với tên gọi UMTS (Universal Mobile Telecommunication System: Hệ thống viễn thông di động toàn cầu ) Hệ thống làm việc dải tần 2GHz cung cấp nhiều loại dịch vụ bao gồm từ dịch vụ thoại, số liệu tốc độ thấp có đến dịch vụ số liệu tốc độ cao, video truyền Tốc độ cực đại người sử dụng lên tới 2Mpbs Tốc độ cực đại có ô pico nhà, Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội dịch vụ với tốc độ 14,4Kbps đảm bảo cho thông tin di động thông thường ô macro Người ta nghiên cứu hệ thống thông tin di động hệ thứ tư có tốc độ cho người sử dụng khoảng 2Gpbs Ở hệ thống di động băng rộng (MBS) sóng mang sử dụng bước sóng mm, độ rộng băng tần 64MHz dự kiến nâng tốc độ người sử dụng đến STM-1 Hiện nay, quốc gia giới hầu triển khai hệ thống di động 3G Theo thống kê hai hãng Informa Telecom & Media WCIS and 3G America, có 181 hãng cung cấp dịch vụ 77 quốc gia đưa vào khai thác dịch vụ mạng di động hệ Với hệ thống di động 3.5G (HSDPA) có đến 135 hãng cung cấp dịch vụ 63 quốc gia cung cấp dịch vụ hệ thống di động 3.5G Hệ thống tiền 4G (Pre-4G) WiMax triển khai đưa vào khai thác dịch vụ số thành phố London, New York vào quý năm 2007 Ở nước ta, với phát triển mạnh mẽ thông tin liên lạc nói chung năm gần thông tin di động đời tất yếu khách quan nhằm đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin thời kì đổi đất nước Vào thời kì ban đầu, xuất số mạng thông tin di động mạng nhắn tin ABC, mạng nhắn tin toàn quốc… có tính chất thử nghiệm cho công nghệ thông tin di động Việt Nam Sau vào tháng năm 1993, mạng điện thoại di động Mobiphone sử dụng kĩ thuật số GSM triển khai thức đưa vào hoạt động Việt Nam với thiết bị hãng ALCATEL Tháng năm 1996, mạng Vinaphone đời tồn song song với mạng VMS Năm 2003, mạng Sphone sử dụng công nghệ CDMA hãng Sai Gon Postel đưa vào khai thác Đến năm 2004, mạng GSM Viettel thức vào hoạt động Và gần đây, EVN Telecom đưa vào khai thác mạng di động hệ thứ ba Trong hai năm gần đây, số thuê bao mạng tăng nhanh 1.1.2 Lộ trình phát triển thông tin di động Thời kì đầu, triển khai, hệ thống di động hệ thứ cung cấp cho người sử dụng dịch vụ thoại, nhu cầu truyền số liệu tăng lên đòi hỏi nhà 10 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội tin chất lượng kênh thời để tiếp tục theo dõi giám sát chất lượng kênh thời để liên tục theo dõi giám sát chất lượng tín hiệu cho thuê bao tốc độ thấp Vị trí MAC-hs Node B cho phép kích hoạt giao thức HARQ từ lớp vật lý, giúp cho trình phát lại diễn nhanh Hình 3.5: Cấu trúc lớp MAC – hs Đặc biệt hơn, lớp MAC – hs chịu trách nhiệm quản lý chức HARQ cho user, phân phối tài nguyên HS-DSCH tất MAC-d theo ưu tiên chúng ( ví dụ lập lịch gói), lựa chọn khuôn dạng truyền tải thích hợp cho TTI (ví dụ thích ứng liên kết) Các lớp giao diện vô tuyến nằm MAC không thay đổi so với kiến trúc R99 HSDPA tập trung vào việc cải tiến truyền tải kênh logic Lớp MAC-hs lưu giữ liệu user phát qua giao diện vô tuyến, điều tạo số thách thức việc tối ưu hóa dung lượng nhớ đệm Node B Trong trình kết nối, thiết bị người sử dụng (UE) định kỳ gửi thị chất lượng kênh CQI tới Node-B cho biết tốc độ liệu (bao gồm kỹ thuật điều chế mã hoá, số lượng mã sử dụng) mà thiết bị hỗ trợ điều kiện vô tuyến thời Đồng thời, UE gửi báo nhận (Ack/Nack) ứng với gói giúp node-B biết thời điểm lặp lại trình truyền liệu Cùng với chức thống kê chất lượng kênh tương ứng cho UE cell, Thiết bị xếp gói tin thực xếp gói UE cách công 38 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội 3.2.2 HSUPA HSUPA (tên Nokia đặt) hay EUL - Enhanced Uplink (do 3GPP đưa ra) công nghệ mạng di động đời sau HSDPA xem công nghệ 3,75G hay gọi 4G Đây công nghệ chiếm ưu tốc độ uplink: từ 1,4Mbps đến 5,76Mbps Ngược lại với HSDPA, HSUPA sử dụng kênh truyền nâng cao tốc độ đường lên EDCH (Enhanced Dedicated Channel) theo kỹ thuật tương tự HSDPA Mục tiêu chủ yếu HSUPA cải tiến tốc độ tải lên cho thiết bị di động giảm thời gian trễ ứng dụng game, email, chat HSUPA công nghệ phát triển sau HSDPA nhằm thỏa mãn nhu cầu tương tác thời gian thực với ứng dụng đòi hỏi tốc độ độ tin cậy cao • Một số điểm khác biệt chủ yếu HSUPA HSDPA : HSUPA dùng công nghệ giống HSDPA có số khác biệt so với HSDPA, mà khác biệt ảnh hưởng đến việc thực tính : - Trên đường xuống tài nguyên chia sẻ (công suất, mã) đặt nút trung tâm (nút B).Với HSUPA, tài nguyên chia sẻ đại lượng nhiễu đường lên cho phép (nó phụ thuộc vào công suất nhiều nút phân tán (các nút UE)) - Trên đường xuống lập biểu đệm phải đặt nút, đường lên lập biểu đặt nút B, đệm phân tán UE, UE phải thông báo thông tin tình trạng đếm cho lập biểu (nút B) - Đường lên WCDMA HSUPA không trực giao nên xảy nhiễu đường truyền dẫn ô, đường xuống kênh phát trực giao Vì điều khiển công suất phát UE quan trọng, để xử lý nhiễu gần xa E-DCH phát với khoảng dịch công suất tương đối so với kênh điều khiển đường lên điều khiển công suất cách điều chỉnh dịch công suất cho phép cực đại, lập biểu điều khiển tốc độ số liệu E-DCH Trái lại HSDPA, công suất phát không đổi (ở mức định ) với sử dụng thích ứng tốc độ số liệu 39 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội - Chuyển giao E-DCH hỗ trợ Việc thu số liệu từ đầu cuối nhiều ô có lợi đảm bảo tính phân tập, phát số liệu từ nhiều ô HSDPA phức tạp lại chưa có lợi Chuyển giao mềm có nghĩa điều khiển công suất nhiều ô để giảm nhiễu gây ô lân cận trì thích nghi ngược với UE không sử dụng E-DCH - Trên đường xuống, điều biến bậc cao (có xét đến hiệu công suất hiệu băng thông) sử dụng để cung cấp tốc độ số liệu cao số trường hợp, chẳng hạn lập biểu ấn định số lượng mã định kênh cho truyền dẫn đại lượng công suất cho truyền dẫn khả dụng lại cao Đối với đường lên lại khác, không cần thiết phải chia sẻ mã định kênh cho người sử dụng khác thông thường tỷ lệ mã hoá kênh thấp đường lên Nói cách khác, khác với đường xuống, điều biến bậc cao hữu ích đường lên ô vĩ mô nên không xem xét phát hành đầu HSUPA Với đặc điểm bật này, HSPA trở thành công nghệ nhiều Telco quan tâm phát triển Theo công bố bốn nhà khai thác, ba Telco Vinaphone, MobiFone, Viettel chọn công nghệ HSDPA tảng WCDMA để chuyển tiếp lên mạng 3G với mức tốc độ khởi điểm tối đa từ 7,2Mbps (MobiFone, Viettel) đến 14,4Mbps (Vinaphone) • Lập biểu cho HSUPA : Đối với HSUPA, lập biểu phần tử định để điều khiển việc tốc độ số liệu UE phép phát Rõ ràng, tốc độ đầu cuối cao công suất thu nút B cao để đảm bảo tỷ số E b/N0 cần thiết cho giải điều biến Tuy nhiên đường lên không trực giao, nên công suất thu từ UE gây nhiễu đầu cuối khác Vì tài nguyên chia sẻ HSUPA đại lượng công suất nhiễu cho phép ô Nếu nhiễu cao , số truyền dẫn ô, kênh điều khiển truyền dẫn đường lên không lập biểu bị thu sai Nhưng mức nhiễu thấp cho thấy UE bị điều chỉnh thái không khai thác hết dung lượng hệ thống Vì HSUPA sử dụng lập biểu phép người sử dụng có số liệu cần phát phép sử dụng tốc độ số liệu cao tới mức mà không vượt mức cho phép ô 40 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Không HSDPA, lập biểu đệm phát đặt nút B, HSUPA số liệu cần phát đặt UE Tại thời điểm lặp biểu đặt nút B điều phối tích cực phát UE ô Vì cần có chế để thông báo định lập biểu cho UE cung cấp thông tin đệm UE đến lập biểu Chương trình khung HSUPA sử dụng cho phép lập biểu phát từ lập biểu nút B để điều khiển tích cực phát UE yêu cầu lập biểu phát từ UE để yêu cầu tài nguyên Các cho phép lập biểu điều khiển tỷ số công suất E-DCH hoa tiêu phép mà đầu cuối sử dụng cho phép lớn hơn, nghĩa đầu cuối sử dụng tốc độ số liệu cao gây nhiễu nhiều ô Dựa kết đo đạc mức nhiễu tức thời, lập biểu điều khiển cho phép lập biểu đầu cuối để trì mức nhiễu ô mức quy định hình 3.1 Hình 3.6 - Chương trình khung lập biểu HSUPA Với HSDPA, thông thường người sử dụng xử lý TTI, với HSUPA, hầu hết trường hợp chiến lược lập biểu đường lên thực lập biểu đồng thời cho nhiễu người sử dụng Vì đầu cuối có công suất nhỏ nhiều so với công suất nút B (một đầu cuối sử dụng toàn dung lượng ô mình) Nhiễu ô cần điều khiển, chí lập biểu cho phép UE phát tốc độ số liệu cao sở mức nhiễu ô chấp thuận được, gây nhiễu chấp nhận ô lân cận Vì chuyển giao mềm, ô phục vụ chịu trách nhiệm cho hoạt động lập biểu, UE giám sát thông tin lập biểu từ tất ô mà UE nằm chuyển giao mềm Các ô không phục vụ yêu cầu tất người sử dụng mà không phục vụ hạ 41 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội tốc độ số liệu E-DCH cách phát thị tải đường xuống Cơ chế đảm bảo hoạt động ổn định mạng Như vậy, rõ ràng lập biểu nhanh cung cấp chiến lược cho phép kết nối mềm dẻo Vì chế lập biểu cho phép xử lý tình trạng nhiều người sử dụng cần phát đồng thời, nên số người sử dụng số liệu gói tốc độ cao mang tính cụm cho phép lớn Nếu điều gây mức nhiễu cao không chấp nhận hệ thống, lập biểu phản ứng nhanh để hạn chế tốc độ số liệu mà UE sử dụng Không có lập biểu nhanh, điều khiển cho phép chậm trễ phải dành dự trữ nhiễu hệ thống nhiễu người sử dụng đồng thời 3.3Kiến trúc HSPA: Mạng lõi: Bao gồm MSC, HLR, SGSN, GGSN Hình 3.7: Kiến trúc HSPA 42 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Hình 3.8: Mô hình hoạt động HSPA Mỗi UE dùng HSDPA nhận kênh HS-DSCH(High Speed downlink Shared Channel) từ cell vùng phục vụ Vùng phục vụ cung cấp scheduling, rate control, hybrid ARQ hàm MAC-hs dùng HSDPA, chuyển giao mềm Chuyển giao mềm hai vùng phục vụ HSPA: Hình 3.9: Chuyển giao mềm hai vùng phục vụ HSPA UE nằm vùng phục vụ SourceNodeB(SB) TargetNodeB(TB), vùng phục vụ quản lý RNC(Radio Network Controller) UE gửi yêu cầu chuyển giao, RNC tính toán thông số để thực chuyển giao 43 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội RNC gửi thông báo cho TB để yêu cầu chuẩn bị cấu hình lại để phục vụ TB gửi thông tin báo sẵn sàng cho RNC RNC gửi tiếp tin xác nhận nhận thông tin cho TB Sau RNC gửi cho UE tin báo chuyển giao, tin bao gồm thông tin vùng phục vụ TB UE nhận tin TB, gửi lại cho RNC tin thông báo nhận được, thực chuyển giao 3.3 Mô hình Uplink : Hình 4.1: Mô hình Uplink Sử dụng kênh E-DCH cho đường lên FDD Enhanced Uplink: lớp vật lí gồm nghiên cứu vấn đề sau: • Liên kết kênh truyền kênh vật lí Mã hóa kênh ghép kênh • Các thủ tục • Đo đạc thông số • Dung lượng • 3.4 HSPA+ HSPA+ (HSPA plus) hay HSPA Evolution (HSPA cải tiến) hệ HSPA 3GPP đưa sau R6 (công nghệ HSUPA) HSPA+ xem công nghệ 3,5G Điều có nghĩa HSPA+ có khả tương thích ngược với HSPA Do đó, Telco có sẵn hạ tầng HSPA việc nâng cấp lên HSPA+ dễ dàng, 44 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội tiết kiệm chi phí (do tận dụng trạm phát có) mà tốc độ đạt mức cao Hình 4.2: HSPA+ có khả phục vụ tất dịch vụ IP *: Multicasting cách truyền liệu từ điểm tới nhiều điểm Đây cách hữu hiệu để truyền văn bản, âm thanh, video đến nhóm người mạng Hiện HSPA+ R7 thương mại hóa hồi đầu năm nay, HSPA+ R8 thức mắt vào năm sau Điểm bật công nghệ so với HSPA sử dụng công nghệ MIMO 2x2 (Multiple Input Multiple Output) với anten phát anten thu, sử dụng phương thức điều chế 16QAM (HSPA sử dụng QPSK) cho uplink 64QAM (thay 16QAM HSPA) cho downlink nên tốc độ cao nhiều so với HSPA HSPA+ R7 có tốc độ downlink 28Mbps (cao gấp đôi HSPA gấp đôi so với WCDMA), uplink 11Mbps; HSPA+ R8 có tốc độ downlink lên đến 42Mbps uplink 11Mbps Trong tương lai HSPA+ R9 có tốc độ downlink lên đến 84Mbps uplink lên đến 23Mbps cao (Xem hình 2, 3) Các cải tiến HSPA+ đem lại: Thời gian thoại lâu 3G Bằng cách sử dụng phương thức truyền không lien tục, cho phép voice packet data kết nối đồng thời Các voice packets đến sau 20ms truyền sóng mang 2ms burst Phương thức kết hợp với RF 45 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội lien tục kĩ thuật dải tần sở làm tăng thời gian thoại, dành nhiều công suất cho ứng dụng đa phương tiện Hình 4.3: Truyền, nhận gián đoạn Công suất tiêu thụ thấp cho data Công suất tiêu hao cho ứng dụng packet giảm xuống 50%, phương thức truyền nhận gián đoạn voice transmission, dòng data ngừng lại thiết bị đầu cuối cung bước vào trạng thái tiết kiệm pin gần Kết nối tất dịch vụ, bao gồm thoại HSPA channels Cho phép liên kết tất dịch vụ lên kênh HSPA transport bao gồm gọi thoại chuyển mạch mạch(Circuit Switched (CS) voice over HSPA-thời gian thoại lâu thiết lập gọi nhanh hơn,chất lượng thoại cao) liệu gói Circuit voice CS: Circuit Switching PS: Packet Switching 46 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội AMR: Adaptive multi rate(bộ mã hóa tiếng đa tốc độ) Hình 4.4: Circuit Switched voice over HSPA Độ phủ sóng tốt lần với HSPA 900Mhz WCDMA châu Âu châu Á hoạt động băng tần 2100MHz, với tần số thấp độ phủ sóng cao Kiến trúc mạng “phẳng” hơn, nâng cao hiệu suất hoạt động end-user Giảm thiểu số lượng thiết bị tham gia vào hệ thống 47 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Hình 4.5: I-HSPA: nodes đường data tăng độ trễ Thời gian trễ thấp mang lại hiệu suất cao Thời gian thiết lập kênh nhanh giúp mang lại hiệu data tốt 50-100% Trong mạng HSPA, thời gian thiết lập kênh khoang 0.5-1.0s, HSPA+ 0.1s (dùng kĩ thuật MIMO) Thời gian thiết lập nhanh độ trễ thấp có nghĩa ứng dụng trước thiết kế cho hệ thống có dây hoạt động tốt thiết bị di động mạng HSPA+ Hình 4.6: Thời gian thiết lập kênh nhanh Dễ dàng nâng cấp từ hệ thống HSPA Có thể dùng tần số với đầu cuối HSDPA R5 hay HSUPA R6 HSPA+ release 7: Vừa thương mại hóa đưa vào ứng dụng đầu năm 2009 48 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Tốc độ downlink 28Mbps Gấp đôi dung lượng data so với HSPA gấp đôi dung lượng voice WCDMA Thời gian trễ thấp hơn, thiết lập gọi nhanh hơn, thời gian thoại lâu Sử dụng đa sóng mang giúp truy cập băng rộng Hỗ trợ đơn hay đa sóng mang 5Mhz Giá thành dịch vụ thấp hơn, chi phí nâng cấp từ hệ thông không cao • Kĩ thuật MIMO(Multiple Input Multiple Output) Hỗ trợ 2x2 downlink MIMO dùng anten phát Node B để truyền luồng data trực giao đến anten nhận thiết bị Với cách MIMO tăng dung lượng hệ thống gấp đôi tốc đọ data mà không cần thêm công suất hay băng thông Để đạt hiệu cao MIMO cần tỉ lệ SNR cao thiết bị môi trường nhiều phân tán SNR cao để thiết bị giải mã tín hiệu môi trường phân tán để chắn có luồng trực giao 49 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội • Higher Order Modulation (HOM) HSPA hỗ trợ điều chế 16QAM đường xuống QPSK đường lên, dung lượng data tăng từ QPSK sang 16QAM 64QAM, HSPA+ R7 dùng 64QAM đường xuống tăng tốc độ data lên 50% điều kiện lý tưởng(SNR cao), đường lên 16QAM • Discontinuous Transmission and Reception (DTX/DRX) DTX cho phép thiết bị ngừng kênh điều khiển data gửi Cũng tương tự, DRX cho phép tắt nhận gần tức Node B không truyền thông tin tải cho thiết bị, đồng DTX DRX cho phép thiết bị tắt khối nhận truyền tiết kiệm lượng DTX tăng dung lượng uplink cách giảm thiểu giao thoa uplink dùng ứng dụng data tốc đọ thấp voice 50 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN HSDPA bắt đầu nghiên cứu vào năm 2000, nhằm cải thiện tốc độ truyền dẫn liệu đường xuống so với đặc tả Release 99 Các vấn đề để cải thiện truyền dẫn lớp vật lý lập biểu BTS nghiên cứu điều chế mã hóa thích ứng Chủ yếu kênh HS-DSCH kết hợp với vật lý điều khiển báo hiệu HS-SCCH, HS-DPCCH, F-DPCH….làm tăng tốc độ truyền dẫn đường xuống Cùng với loại thiết bị hỗ trợ cho hoạt động HSDPA Còn HSUPA, chủ yếu nói đến kênh E-DCH Được nghiên cứu sau hoàn thành xong chuẩn HSDPA, bắt đầu nghiên cứu vào tháng năm 2002 Các kĩ thuật cải tiến HSUPA bao gồm như: yêu cầu phát lại lớp vật lý cho đường lên, lập biểu đường lên nút B, có chiều dài truyền dẫn TTI ngắn hơn, điều chế bậc cao hơn, mà tùy thuộc vào loại thiết bị hỗ trợ cho HSUPA HSPA xem công nghệ 3,75G hay gọi 4G Đây công nghệ chiếm ưu tốc độ uplink: từ 1,4Mbps đến 5,76Mbps Mục tiêu chủ yếu HSPA cải tiến tốc độ cho thiết bị di động giảm thời gian trễ ứng dụng game, email, chat HSPA công nghệ nhằm thỏa mãn nhu cầu tương tác thời gian thực với ứng dụng đòi hỏi tốc độ độ tin cậy cao 51 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội 52 [...]... tế thì hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (GSM,PDC,IS-136) đã từng bước chuyển đổi sang hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba Khi mà nhu cầu về dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao tăng mạnh, mà tốc độ của hệ thống 3G hiện tại không đáp ứng được thì các tổ chức viễn thông trên thế giới đã nghiên cứu và chuẩn hóa hệ thống di động 4G Lộ trình phát triển của thông tin di động từ thế hệ thứ... xuống 14, 4Mbps tốc độ cao HSUPA có tốc độ đường lên tối đa 5.7Mbps HSOPA cho tốc độ Downlink/Uplink tối đa là Thế hệ 4 (4G) 4G 200/100Mbps Truyền dẫn thoại, OFMA tốc độ tối đa trong nhà la số liệu đa 5Gbps, 100Mbps trên đối tượng phương tiện tốc ngoài trời 13 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội độ cao Bảng 1.1: Tổng kết các thế hệ thông tin di động CHƯƠNG 2: THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 4G 2.1 Tìm hiểu. .. OFDM Packet Access): Hệ thống truy cập gói OFDM tốc độ cao +Pre -4G: Các hệ thống tiền 4G: gồm có WiMax WiBro (Mobile WiMax) +WiMax: Wordwide Interoperability for Microwave Access +WiBro: Wireless Broadband System: Hệ thống băng rộng không dây 1.2 Tổng kết các thế hệ thông tin di động : 12 Báo cáo thực tập Thế hệ Hệ thống Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Dịch vụ chung Chú thích động Thế hệ 1 AMPS,TACS, Thoại... Radio): Vô tuyến di động chuyên dụng +GSM900 (Global System for Mobile): hệ thống thông tin di động toàn cầu băng tần 900MHz +GSM1800: Hệ thống GSM băng tần 1800MHz +GSM1900: Hệ thống GSM băng tần 1900MHz +IS-136 (Interim Standard-136): Tiêu chuẩn thông tin di động TDMA cải tiến do AT&T đề xuất +IS-95 (CDMA): Tiêu chuẩn thông tin di động CDMA cải tiến của Mỹ +GPRS (General Packet Radio System): Hệ. .. học có thể trao đổi thông tin hình ảnh, thoại và các thông tin cần thiết cho việc học tập nghiên cứu mà không có rào cản nào về khoảng 21 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội cách cũng như ngôn ngữ Thiết bị đầu cuối di động của hệ thống di động thế hệ 4G (điện thoại cầm tay, đồng hồ đeo tay…) có tích hợp camera, có chức năng thông dịch ngôn ngữ tự động giúp họ trao đổi thông tin trực tiếp, học... thứ nhất đến thế hệ thứ tư được mô tả ở hình 1.1 Hình 1.1: Lộ trình phát triển của thông tin di động Trong đó : 11 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội +TACS (Total Access Communication System): Hệ thống thông tin truy nhập tổng thế +NMT900 (Nordic Mobile Telephone 900): Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu băng tần 900MHz +AMPS (Advanced Mobile Phone Service): Dịch vụ điện thoại di động tiên tiến... bị di động của mình Đồng thời khách hàng có thể truy cập thông tin về sức khỏe của mình trên thiết bị di động 2.6.2 Hệ thống định vị Hình 2.5: Hệ thống định vị Trong đó: +Monthly charge: phí dịch vụ hàng tháng +Location info: thông tin vị trí +Vehicle info: thông tin xe cộ +Entertainment: giải trí +Control info: thông tin điều khiển 24 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội +Emergency info: thông. .. cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội 4G không chỉ sẽ hỗ trợ các dịch vụ di động thế hệ sau mà còn hỗ trợ cho các mạng vô tuyến cố định 2.2 Các yêu cầu và mục tiêu thiết kế hệ thống 4G 2.2.1 Thông tin băng rộng Từ trước đến nay, lưu lượng trên mạng thông tin di động vẫn chủ yếu là lưu lượng thoại Hệ thống thế hệ 2G, hệ thống tế bào số cá nhân PDC (Personal Digital Cellular) đã giới thiệu các dịch... trên toàn cầu cho công nghệ và truy nhập vô tuyến của hệ thống di động thế hệ thứ 3 (3G) phát triển từ GSM Bên cạnh đó còn có 3GPP2 là dự án dành cho hệ thống di động 3G phát triển từ CDMA 3.2 HSPA (High-Speed Packet Access) Do 3GPP phát triển, HSPA (High-Speed Packet Access – Truy cập gói tốc độ cao) là công nghệ truyền dẫn không dây cho các thiết bị thông tin di động công nghệ GSM (Global System for... đạt được 2-3 Mbit/s Mục tiêu thiết kế hệ thống thông tin di động là đạt tốc độ xấp xỉ 100 Mbit/s đối với môi trường ngoài trời và cỡ Gbit/s với môi trường trong nhà Sẽ không có chỗ cho mạng thông tin di động thế hệ mới nếu không có tốc độ lớn hơn ít nhất 10 lần tốc độ hiện tại của IMT-2000 Để đảm thông tin thời gian thực giữa các thiết bị đầu cuối với nhau thì hệ thống mới cần phải giảm thời gian trễ ... đường trục, công nghệ trạm gốc điều khiển độc lập công nghệ kết nối vô tuyến phân lớp 18 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Hình 2.2: Những vấn đề kĩ thuật liên quan đến công nghệ vô... tĩnh 19 Báo cáo thực tập Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Hình 2.3: Sơ đồ tóm lược trình phát triển mạng thông tin di động tế bào công nghệ xem công nghệ tiền 4G, công nghệ làm sở để xây dựng nên chuẩn... chuẩn IEEE 802.16e, công nghệ công nghệ tiền 4G xây dựng hoàn toàn dựa công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA (kỹ thuật đa truy cập vào kênh truyền OFDM) Công nghệ WiMAX II