Mạng thông tin di động số cellular

Đặc điểm của mạng TTDĐ số cellularn1 Nguyên lý cellular n1 Nguyên lý cellular n2 Truyền sóng và quản lý vô tuyến n2 Truyền sóng và quản lý vô tuyến n3 Cấu trúc mạng TTDĐ số cellular n3 C

Trang 1

Hà Nội 3/2007

MÔN HỌC KỸ THUẬT

VIỄN THÔNG

Đỗ Xuân Diễn Điện tử 8 –Khoá 48

Hà Nội 3/2007

Trang 2

n 1960s kênh TTDĐ có dải thông 30KHz và

điều chế FM tại 450MHz Nâng hiệu suất lên 4 lần.

n 1971 hệ thống cellular ra đời, FM, ở tần 850 MHz.

Trang 3

L ịch sử và ứng dụng

n Ưu điểm:

n Sử dụng lại tần số và công suất phát của trạm BTS nhỏ.

n Sử dụng kỹ thuật điều chế tiên tiến, hiệu quả sử dụng tần số cao.

n Giảm tỉ lệ tin tức báo hiệu, dành tỉ lệ lớn cho tin tức người sử dụng.

n Áp dụng mã hoá kênh và mã hoá nguồn của truyền dẫn sô.

n Hệ thống chống nhiễu kênh chung và nhiễu kênh kề hiệu quả hơn.

n Điều khiển động việc cấp pháp kênh liên lạc làm cho tăng hiệu quả

sử dụng tần số

n ĐIều khiển truy nhập và chuyển giao hoàn hảo Dung lượng tăng, diện tích cell nhỏ đi, chuyển giao nhiều kênh hơn.

Trang 4

Đặc điểm của mạng TTDĐ số cellular

n1 Nguyên lý cellular

n2 Truyền sóng và quản lý vô tuyến

n3 Cấu trúc mạng TTDĐ số cellular

n.4 Tính toán truyền sóng TTDĐ số cellular

n5 Một số thông số về mạng cellular gms

Trang 5

1 Nguyên lý cellular

Trang 10

Trang 11

n Nguyên lý cơ bản khi thiết kế hệ thống tổ ong

là các mẫu sử dụng lại tần số Sử dụng lại tần

số là sử dụng các kênh vô tuyến ở cùng một tần số mang để phủ sóng cho các vùng địa lý khác nhau Các vùng này phải cách nhau một

cự ly đủ lớn để mọi nhiễu giao thoa đồng

kênh ( có thể xảy ra) chấp nhận được.

n Nếu toàn bộ số kênh quy định N được chia

làm F nhóm thì mỗi nhóm sẽ chứa N/F kênh.

Trang 12

n Ý nghĩa của việc chia nhỏ cell.

n Khi số thuê bao tăng lên, số kênh tần có sẵn không cònđáp ứng lưu lượng tăng lên nữa thì phải chia nhỏ cell Nếu quy hoạch lại tần số sao cho đảm bảo mỗi cell nhỏsau khi chia tách có cùng dung lượng như cell trước khitách

n Chia tách cell thế nào.

n Thiết kế quy hoạch lại Chuyển mỗi cell mới vào thời gian

it người liên lạc di dộng

n Có thể nhất thời tách cell để đáp ứng sự tăng dung

lượng nhất thời Việc này thực hiện nhờ máy tính

Trang 14

n Đối với mạng CDMA: Tất cả các sóng mang

sử dụng một tần số sóng mang duy nhất Tần

số sóng mang này được sử dụng ở mọi ô,

mọi sector trên mạng Vì vậy dung lượng

mạng CDMA lớn hơn rất nhiều so với dung

lượng của AMPS và các công nghệ khác vì số người sử dụng trong một sector của hệ thống CDMA tương đương với số người sử dụng

trên toàn bộ một kênh CDMA 1.25 Mhz

Trang 15

n Mạng phải theo dõi MS liên tục để xác định

MS đang ở trong cell nào

n MS phải thông báo cho PLMN mỗi khi MS chuyểnsang cell mới.(Sự cập nhật MS như vậy là ở mứccell Khi có cuộc gọi đến MS thì BTS phát sóng

thông báo quảng bá trong phạm vi 1 cell)

n Thông báo tìm gọi được phát trong tất cả các cell của PLMN.(Do đó không cần sự báo cáo có mặtcủa MS tại cell nào)

n Người ta dung hoà 2 phương án trên, sử dụng

vùng định vị

Trang 16

n (Mỗi phân cấp quản lý lãnh thổ gồm

một số nhóm cell liên thông nhỏ hơn

toàn bộ lãnh thổ mà PLMN quản lý Do

đó MS chuyển động từ cell này sang

một cell khác thì nó không cần phải

thông báo gì cho PLMN, nếu nó chuyển sang vùng định vị mới thì nó phải thông báo cho PLMN về vùng định vị mới mà

nó đang ở đó.)

Trang 17

n PDMA(đa truy nhập phân chi theo cực tính)

n SDMA(đa truy nhập phân chia theo không gian)

Trang 18

2 Truy ền sóng và quản lý vô

hiện điều chỉnh tự động công suất phát để

máy thu luôn nhận được công suất cần thiết.

n Xảy ra hiện tượng fading nên cần phải dự trữ fading.

n Trong TTDĐ hiệu ứng Doppler thể hiện thành trải phổ Doppler

Trang 19

tuyến

n Hiện tượng Doppler

n Khi vận tốc máy mobile di chuyển v tăng, độ biếntín hiệu thu được trở nên rất rõ rệt và hiệu ứng kípdoppler lên các thành phần tín hiệu đa luồng thuđược cũng có ảnh hưởng lên tín hiệu nhận, trong

đó kíp Doppler tính theo

n Fd=v/λ cos(α) : trong đó α là góc tới của hướng đến

Trang 20

2 Truy ền sóng và quản lý vô tuyến

n Các loại fading

n Fading nhanh ( fading thời gian ngắn)

n Đây là loại fading rất nhanh ( Khoảng cách đỉnh- đỉnh là

½ bước sóng) xảy ra khi anten mobile nhận tín hiệugồm nhiều tia phản xạ Tín hiệu tổng hợp gồm nhiềusóng có biên độ và pha khác nhau nên nó có tín hiệuthay đổi bất kỳ, nhiều khi chúng còn triệt tiêu lẫn nhau

n Fading nhanh gây ra hiện tượng tiếng ồn

n Có biên độ phân bố theo phân bố Rayleigh nên cònđược gọi là fading Rayleigh

Trang 21

fading loga chuẩn

n Ảnh hưởng của fading này là làm giảm khả năng phủsóng của máy phát

n Để chống fading này người ta sử dụng khoảng dự trữmáy phát Khoảng dự trữ này phụ thuộc vào độ lệchtiêu chuẩn thường được giả thiết là 4-8 dB

Trang 22

n Các loại fading

n Fading Rician

n Khi thành phần trực tiếp của tín hiệu mạnh hơn cùngvới những tín hiệu không trực tiếp yếu hơn cùng tớimáy thu thì tại đây fading nhanh vẫn còn xảy ra

nhưng tín hiệu sẽ không sắc nét Đường bao fading

có dạng phân bố Rician Dạng fading này xảy ra phầnlớn ở môi trường vùng nông thôn, microcellular hay picrocellular

Trang 23

Trang 24

3 C ấu trúc mạng thông tin di

động số cellular

HLR

MSC

EIR AUC

MS

OSS VLR

BTS BSC

BSS

ISDN : Intergated Service Digital network PSPDN: Packet switching public Data Network CSPDN: Circuit Swtched Public Data Network PSTN: Public Switched Telephone Network PLMN: Public Land Mobile Network

Trang 25

n Trạm MS: gồm thiết bị mobile ME và SIM

n GSM, MS được chia thành 5 loại theo công su ất đỉnh danh định như sau:

n Loại 1 20W Lắp trên xe và xách tay

n Loại 2 8W Lắp trên xe và xách tay

n Đối với sự quản lý của mạng GSM, OSS hoạt động theo các hình thức sau:

n Sự quản lý thuê bao di động

n Sự quản lý mạng Cellular

n Điều khiển chuông

Trang 26

n HLR( Home Lucation Register) chứa thông tin

về thuê bao như các dịch vụ mà thuê bao

chọn lựa và các thông số nhận thực.

n VLR( Visitor Location Register) cập nhật bộ

ghi định vị tạm trú cũng chuyển tới HLR.

n EIR ( Equipment Indentity Register) Chứa số liệu phần cứng của thiết bị Được nối với MSC qua một đường báo hiệu.

Trang 27

3 C ấu trúc mạng thông tin di động số cellular

Trang 28

n Phân cấp cấu trúc của mạng di động cellular

Trang 29

HLR BTS

Hi! How

are you!

Hi! How

are you!

Trang 30

n Khi chưa có cuộc gọi MS phải lắng nghe

thông báo tìm cuộc gọi.

n Một cuộc gọi liên quan đến MS, yêu cầu hệ thống cho phép MS truy nhập đến hệ thống

để nhận được một kênh Thủ tục truy nhập được thực hiện trên một kênh đặc biệt theo hướng từ MS đến trạm gốc Kênh được cấp phát là kênh dành riêng.

Trang 31

Trang 32

4 T ính toán truyền thông tin di động cellular.

n Cần trả lời 3 câu hỏi khi thiết kế.

n Trong giờ cao điểm hệ thống có thể phục

vụ bao nhiêu người?

n Hệ thống có thể chấp nhận bao nhiêu

thuê bao?

n Hệ thống cần bao nhiêu kênh tần số?

Trang 33

n Các vấn đề liên quan tính toán

n 1 Kênh sử dụng lại tần số.

n 2 Giảm can nhiễu kênh chung

n 3 Đảm bảo tỉ số C/I

n 4 Cơ chế chuyển giao

n 5 Tách cell đang có thành các cell nhỏ

hơn.

Trang 34

n Số cuộc gọi cự đại.

n Lưu lượng muốn truyền

n Q số cuộc gọi cực đại trong 1h/1cell

n T thời gian trung bình 1 cuộc gọi

n Với xác suất nghẽn đã cho tra bảng erlang B ta tính được N

Trang 35

n q= D/R sẽ quyết định can nhiễu kênh

chung, khi q tăng thì can nhiễu sẽ giảm

n Ki là số cell dùng chung tần số với cell xét.

Trang 36

D q

R

=

Trang 37

Trang 38

Trang 39

n Cự ly dùng lại tần số

n Cự ly dùng lại tần số D phụ thuộc vào nhiều yếu tố

n Số cell dùng lại tần số xung quanh cell đo

n Đặc điểm địa lý của vùng

n Chiều cao anten

Trang 40

n Cự ly D dùng lại tần số phụ thuộc

n Số cell dùng lại tần số xung quanh cell trungtâm đang xét

n Đặc điểm địa lý của vùng phủ sóng

n Chiều cao Anten

n Công suất phát

n D=(3K)1/2.R

n Giảm yếu tố can nhiễu

Trang 41

n Cơ chế chuyển giao.

n Khi cuộc gọi đang được thiết lập mà MS

dịch chuyển ngày càng xa trạm phát Cần phải chuyển giao sang cell bên.

Trang 42

n Thiết bị của hệ thống cellular

n Anten: Mẫu anten, góc nghiêng anten, tăng ích anten đềuảnh hưởng đến đặc điểm của hệ thống cellular Tính

phương hướng của anten phải kết hợp đặc tính địa lý

n Thiết bị chuyển mạch: Dung lượng của thiết bị CM trong

hệ thống TTDĐ cellular phụ thuộc nhiều hơn cả vào dung lượng bộ xử lý điều khiển chuyển mạch TBCM có cấu trúcmodul để có thể dễ dàng mở rộng

n Đường truyền số liệu: Đường truyền số liệu để phục vụbáo hiệu trong mạng Đường truyền số liệu được tổ chứctrong mạng theo các chuẩn mạng số liệu như: SS7, X25, ISDN

Trang 44

Outgoing Call

1. MS sends dialled number to BSS

2. BSS sends dialled number to MSC3,4 MSC checks VLR if MS is allowed the

requested service.If so,MSC asks BSS

to allocate resources for call

5 MSC routes the call to GMSC

6 GMSC routes the call to local

exchange of called user

7, 8,9,10 Answer back(ring back) tone is

routed from called user to MS via GMSC,MSC,BSS

Trang 46

Incoming Call 1 Calling a GSM subscribers

2 Forwarding call to GSMC

3 Signal Setup to HLR

4 5 Request MSRN from VLR

Trang 47

n Between 1 and 2 –Inter BTS / Intra BSC

n Between 1 and 3 –Inter BSC/ Intra MSC

n Between 1 and 4 –Inter MSC

Trang 50

5 Một số thông số về mạng cellular gms

n PCN-1800 ( Personal communication network)

n F ul(n) =1710+ 0.2*(n-511) ( Mhz) với 1710<=n<=1785

n F dl = Fup(n) +95 (Mhz)

n Có 374 kênh được đánh số từ 512-885

Trang 52

n Mức công xuất phát vô tuyến trong GSM

20 W (43) 8W(39) 5W(37) 2W(33) 0.8(29)

Trang 53

n Mức công xuất phát vô tuyến trong DCS-1900

20-40W (43-46) 10-20 W (40-43) 5-10 W (37-41) 2.5-5 W (34-37)

1 W (30) 0.25W(24) 2W(33)

Trang 54

6 Xu hướng phát triển của hệ thống thông tin di dộng.

n Xu thế chung của công nghệ di động là phải đáp ứng ngày

càng cao về chất lượng, tính thuận tiện, giá cả, tính đa dạngdịch vụ của người sử dụng

n Trong tiến trình phát triển lên công nghệ không dây thế hệ 3G nổi lên 2 hướng phát triển theo 2 tiêu chuẩn chính đã được

ITU-T công nhận đó là CDMA 2000 và W-CDMA

n Châu âu đi theo hướng GMSàGPRSàEDGEàW-CDMA

n Bắc Mỹ, Hàn Quốc, Trung Quốc và một số nước khác đi theohướng IS 95AàIS-95Bà CDMA2000 mà bước đầu là CDMA1x

n Riêng Nhật Bản thì họ đã phát triển mạng PDC của mình theo

cả 2 hướng W-CDMA và CDMA2000

Trang 55

6 Xu hướng phát triển của hệ thống thông tin di dộng.

CDMA 20001xEV

4G

n GSM Global System for Moblile Communication

n PDC Personal Digital Cellular

n GPRS General Packet Radio Service

Định dạng
Số trang	56
Dung lượng	401,22 KB