Công nghệ HSDPA trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba

LỜI MỞ ĐẦU Kể từ đời lĩnh vực thông tin nói chung, đặc biệt thông tin di động nói riêng đóng vai trò quan trọng lĩnh vực đời sống Hệ thống thông tin di động đời với khả liên lạc qua sóng vô tuyến, không cần dây, vừa vừa liên lạc Tuy nhiên đời thiết bị cồng kềnh, dung lƣợng thấp Cùng với phát triển không ngừng khoa học-kỹ thuật Ứng dụng công nghệ vào sản phẩm mà hệ thống thông tin di động ngày hoàn thiện mang lại nhiều dịch vụ chất lƣợng cao, đáp ứng nhu cầu phục vụ ngày cao ngƣời Ngày với tăng trƣởng không ngừng số lƣợng ngƣời sử dụng mạng viễn thông, đòi hỏi nhà mạng phải không ngừng nâng cao chất lƣợng dịch vụ Các loại hình dịch vụ Internet ngày phát triển với đòi hỏi băng thông truy nhập Internet cao Công nghệ truy cập băng thông gồm công nghệ hữu tuyến công nghệ vô tuyến Hiện tay có tay smart phone kết nối internet mà mạng wifi ta cần có mạng liệu 3G Nhƣng biết khái niệm 3G dùng để mô tả dịch vụ điện thoại hệ thông tin thứ ba Có hai mạng đƣợc xây dựng tảng công nghệ 3G : UMTS (Universal Mobile Telephone Service)- đƣợc triển khai mạng GSM sẵn có CDMA2000 – mang đến khả truyền tải liệu mức 3G cho mạng CDMA Trong đó, công nghệ di động nhƣ 4G 5G (HSDPA WiMax) có khả kết nối modem cáp, tốc độ kết nối tƣơng đƣơng với mạng Gigabyte Ethernet Trƣớc thực tế nên em định chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp ―Công nghệ HSDPA hệ thống thông tin di động hệ thứ ba” Trong đề tài em tập chung nghiên cứu cấu trúc,nguyên lý hoạt động, kỹ thuật sử dụng HSDPA để từ nói ứng dụng đến việc truyền liệu Nôi dung đồ án gồm chƣơng : CHƢƠNG I :KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CHƢƠNG II :TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WCDMA-UTMS CHƢƠNG III:CÔNG NGHỆ HSDPA VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ CHƢƠNG I: KHÁi QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Sơ lƣợc lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động 1.1.1 Mạng thông tin di động hệ thứ Mạng thông tin di động hệ thứ mạng thông tin không dây sử dụng tín hiệu annalog, đƣợc giới thiệu giới vào thập kỷ 80 kỷ XX Các thiết bị dùng anten thu phát sóng đƣợc gắn bên ngoài, kết nối với trạm thu phát,nhận tín hiệu xử lý việc thoại qua cac Module máy di động Do thiết bị di động sơ khai cồng kềnh kết hợp hai Module thu phát Dải tần hoạt động hệ thống tần số 800 MHz Chúng sử dụng chế điều tần FM cho đàm thoại dịch tần số FSK cho tín hiệu, sử dụng kỹ thuật truy cập FDMA.Tín hiệu FSK có tần số dao động sóng khác nhau, bit khác tƣơng ứng với tần số khác tín hiệu Ƣu điểm điều chế dễ chế tạo nhƣng lại hay mắc lỗi truyền Đây lần FDMA đƣợc đƣa vào ứng dụng hệ thống thông tin Trong FDMA băng tần lớn đƣợc chia nhỏ thành băng tần con.Mỗi thuê bao di động có quyền đƣợc cho phép truyền cách liên tục theo thời gian băng tần nhỏ mà đƣợc cấp cho thiết bị di động Công nghệ NMT(Nordic Mobile telephone) công nghệ đƣợc sử dụng phổ biến hệ thống thông tin 1G nƣớc Bắc Âu,Tây Âu Nga.Đƣợc phát triển năm 1970 thức đƣa thị trƣờng năm 1981, Hệ thống dải tần số hoạt động 450Mhz, quãng đƣờng cell từ đến 30 km Sử dụng phổ biến Trung Đông Đông Âu Hạn chế công nghệ đời đầu bảo mật kém, dễ bị nghe Tốc độ truyền số liệu 600bp/s, 1.200 bps/s phƣơng pháp điều chế FFSK (Fast Frequency Shift Keying) Ngoài có số hệ thống nhƣ :  C45 Tây Đức, Bồ Đào Nha Nam Phi, Radiocom 2000 Pháp  RTMI Italia, hoạt động dải tần số 450 Mhz  TACS (Total Access Communication Sytem ) hệ thống giao tiếp truy cập tổng hợp Anh hoạt động dải tần số 900 Mhz Khi số lƣợng ngƣời dùng thuê bao mạng tăng lên nhanh chóng đòi hỏi cần phải có biện pháp tăng dung lƣợng với chất lƣợng mạng, đồng thời bổ sung dịch vụ mạng Để giải vấn đề ngƣời ta nghĩ đến việc số hoá hệ thống từ đời hệ thống thông tin di động hệ thứ (2G) 1.1.2 Mạng thông tin di động hệ thứ hai Mạng thông tin di động hệ thứ hai đánh dấu bƣớc cách mạng quan trọng thông tin di động.Đƣợc mắt chuẩn GSM sử dụng tín hiệu kỹ thuật số ( Digital ) đƣợc công ty RADIOLINJA mắt lần vào năm 1991 So với mạng di động 1G, mạng 2G có nhiều ƣu điểm :  Các gọi đƣợc truyền mã hóa tín hiệu số, phạm vi kết nối rộng nhiều so với 1G  Xuất tin nhắn văn SMS, truyền số liệu di động  Sử dụng nguồn lƣợng nhỏ cho việc phát sóng, Module thu phát đƣợc thu nhỏ thành chíp giúp tiết kiệm không gian thiết bị Mạng 2G chia làm dòng chuẩn: Chuẩn CDMA( Code Divison Multple Access)-đa truy cập phân chia theo mã, với dạng kết nối mạng theo yêu cầu sử dụng thiết bị chuẩn TDMA (Time Division Multiple Access)-đa truy nhập theo thời gian Giai đoạn phát triển hệ thống thông tin di động số nhƣ : • GSM (TDMA-based) với kỹ thuật nén số thoại để thiết bị thuê bao truy cập toàn băng tần hệ thống khe thời gian khác Mỗi thuê bao đƣợc cấp khe thời gian cấu trúc khung, khoảng thời gian không dùng khe thời gian liên tiếp khoảng thời gian bảo vệ chống nhiễu GSM khơi nguồn Châu Âu Hệ thống GSM nguyên thủy hoạt động tần số 900Mhz So với hệ thống mạng lƣới khác, ngƣời dung di động liện lạc với thông qua trạm trung tâm vị trí cách sử dụng kết nối lên kết nối xuống riêng rẽ Tần số nối lên bắt đầu 935.2Mhz kênh nối xuống 890.2Mhz Tất kênh có độ rộng tần số 200 khz Mỗi băng tần số 124 uplink downlink bao gồm khung khe (slot) để truyền thoại liệu Vì có khe kênh có tất 124 kênh nên lý thuyết hệ thống phục vụ cho 992 ngƣời sử dụng.Mỗi khoảng thời gian truyền khung uplink hay downlink có độ rộng 1250 bit chia thành khe 148 bit Mỗi khe 114 bit liệu, với bit lại chứa thông tin tiêu đề khung thông tin đồng liệu Mỗi kênh truyền đối thoại âm hay truyền liệu với tốc độ 9600bit/giây Hiện gần 70% nhà cung cấp mạng sử dụng toàn cầu • Mạng CDMA-2000 hoạt động dải tần 450MHz tảng tƣơng tự nhƣ mạng GSM nhƣng thực CDMA.Khoảng 60 nhà mạng triển khai dịch vụ tảng này(2005) • Mạng CDMAONE (IS-95) sử dụng Hoa kỳ Châu Á • Mạng PDC Nhật Bản dựa tảng TDMA • Mạng IDEN đƣợc nhà mạng NEXTEL triển khai Mỹ TELUS MOBILITY Canada Mạng 2,5G bƣớc đệm mạng 2G 3G Ƣu điểm mạng 2,5G công nghệ GPRS(công nghệ kết nối internet kết nối, di chuyển liệu).Trong mạng 2,5G có số giao thức dịch vụ tiệm cận mạng 3G (tốc độ đƣờng truyền liệu 144Kbit/s) nhƣ EDGE GSM ,CDMA-2000 (1x-RTT) CDMA Sử dụng chung sở hạ tầng hai mạng 2G 3G 1.1.3 Mạng thông tin di động hệ ba Mạng thông tin di động hệ thứ ba phát triển sở mạng di động hệ thứ hai với nhiều ƣu điểm vƣợt trội Ngƣời dùng truyền tải liệu thoại hay không thoại: tải liệu di động,cuộc gọi video call, gửi email cách dễ dàng Công nghệ 3G với chuẩn IMT-2000 Tổ chức Viễn thông Thế giới (ITU) Hiện 3G đƣợc chia thành chuẩn độc lập với ―+ UMTS (W-CDMA)  UMTS dựa công nghệ truy cập vô tuyến W-CDMA, giải pháp nói chung thích hợp với nhà khai thác dịch vụ di động (Mobile network operator) sử dung GSM, tập trung chủ yếu châu Âu phần châu Á (trong có Việt Nam) UMTS đƣợc tiêu chuẩn hóa tổ chức 3GPP, tổ chức chịu trách nhiệm định nghĩa chuẩn cho GSM, GPRS EDGE  FOMA Tuy dựa công nghệ W-CDMA, nhƣng công nghệ không tƣơng thích với UMTS (mặc dù có bƣớc tiếp thời để thay đổi lại tình này) + CDMA 2000  Là hệ chuẩn 2G CDMA IS-95 Các đề xuất CDMA2000 đƣợc đƣa bàn thảo áp dụng bên khuôn khổ GSM Mỹ, Nhật Bản Hàn Quốc CDMA2000 đƣợc quản lý 3GPP2 – tổ chức độc lập với 3GPP Và có nhiều công nghệ truyền thông khác đƣợc sử dụng CDMA2000 bao gồm 1xRTT, CDMA2000-1xEV-DO 1xEVDV  CDMA 2000 cung cấp tốc độ liêu từ 144 kbp/s tới Mbp/s Chuẩn đƣợc chấp nhận ITU  Ngƣời ta cho đời thành công mạng CDMA-2000 KDDI Nhận Bản, dƣới thƣơng hiệu AU với 20 triệu thuê bao 3G Kể từ năm 2003, KDDI nâng cấp từ mạng CDMA2000-1x lên mạng CDMA20001xEV-DO với tốc độ liệu tới 2.4 Mbp/s Năm 2006, AU nâng cấp mạng lên tốc độ 3.6 Mbp/s SK Telecom Hàn Quốc đƣa dịch vụ CDMA2000-1x năm 2000, sau mạng 1xEV-DO vào tháng năm 2002 +Wideband-CDMA Hỗ trợ tốc độ 384 kbp/s Mbp/s Giao thức đƣợc dùng mạng diện rộng WAN, tốc độ tối đa 384 kbp/s Khi dùng mạng cục LAN, tốc độ tối đa 1,8 Mbp/s Chuẩn đƣợc công nhận ITU +TD-SCDMA Chuẩn đƣợc đƣợc biết đến TD-SCDMA, đƣợc phát triển riêng Trung Quốc công ty Datang Siemens.‖ Mạng di động 3.5G mạng di động truy nhập tốc độ cao HSPA đƣợc phát triển từ mạng 3G, đƣợc tất nhà mạng đƣa khai thác toàn giới Kết hợp hai gói công nghệ HSDPA & HSUPA, cho phép tốc độ truyền tải liệu đạt tới 42Mbp/s (2015) Và trọng tâm đồ án lần Bảng 1.1 So sánh công nghệ di động 1G Công nghệ -AMPS - NMT - TACS Tốc độ Không có Tính -Analog(chỉ có chức thoại) 600/1 – 200 bit/s 2G - GSM -CDMA - iDen Nhỏ 20Kbps 2.5G - GPRS - 1xRTT - MSM - Ảnh - Game - Trình duyệt Web - Audio/Video clip - Tải ứng dụng nhạc chuông, Từ 30Kbps Đến 90Kbps - EDGE 3G 3.5G - UMTS - 1xEV-DO 144Kbps 2Mbps - HSDPA - 1xEV-DV 384Kbps 14.4Mbps - Thoại - SMS - Gọi hội nghị - Caller ID - Push – to – talk - Video chất lƣợng cao đến - Nhạc ―streaming‖ - Game 3D - Lƣớt web nhanh đến - Video theo yêu cầu (VOD) - Video hội họp 1.2 Kiến trúc chung hệ thống thông tin di động 3G Mạng thông tin di động hệ thứ ba ban đầu mạng kết hợp vùng chuyển mạch gói (PS) chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói tiếng Các chuyển mạch kênh đƣợc thay chuyển mạch gói bao gồm dịch vụ số liệu thời gian thực truyền mạng IP Hình 1.1 Mạng di động 3G kết hợp Cs Ps Các miền chuyển mạch kênh (CS) chuyển mạch gói (PS) đƣợc thể nhóm đơn vị chức lôgic: thực thực tế miền chức đƣợc đặt vào thiết bị nút vật lý Chẳng hạn thực chức chuyển mạch kênh CS (MSC/GMSC) chức chuyển mạch gói (SGSN/GGSN) nút để đƣợc hệ thống tích hợp cho phép chuyển mạch truyền dẫn kiểu phƣơng tiện khác nhau: từ lƣu lƣợng tiếng đến lƣu lƣợng số liệu dung lƣợng lớn 3G UMTS sử dụng hai kiểu RAN : Đa truy nhập WCDMA(đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng) gọi UTRAN (mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS) Đa truy nhập TDMA đƣợc gọi GERAN(mạng truy nhập vô tuyến theo công nghệ EDGE) Ở đồ án ta đề cập đến công nghệ 3G WCDMA UMTS 1.3 Lộ trình phát triển thông tin di động lên 4G 1.3.1 Mạng thông tin 4G Mạng thông tin 4G mạng thông tin di động không dây hệ thứ tƣ,với tốc độ truyền tải liệu tốc độ cao từ 1-1,5Gbp/s Hiện mạng 4G đƣợc triển khai nhiều quốc gia Việt Nam triển khai thử nghiệm số tỉnh thành nƣớc Đến năm 2017 bắt đầu phủ sóng toàn quốc Chuẩn 4G chuẩn tiêu biểu thiết bị không dây ngày tƣơng lai.Theo nghiên cứu DOCOMO với trƣờng hợp lý tƣởng: Với mạng 4G ta thể tải truyền lên hình ảnh,video call, videoclip chất lƣợng cao với tốc độ 1Gbp/s đứng yên 100Mbp/s ta di chuyển Và tƣơng lai, mạng di động LTE Advance, WiMax (nhánh khác 4G) hệ tiến hơn, cho phép ngƣời dùng truyền tải liệu HD, xem Video tốc độ cao, trải nghiệm Web cách tiện lợi thoải mái từ điện thọai 1.3.2 Lộ trình phát triển Lộ trình phát triển công nghệ mạng từ hệ 1G tới hệ thứ tƣ 4G hình 1.2 : Hình 1.2 Lộ trình phát triển lên công nghệ 4G Hình 1.3 Lịch trình nghiên cứu phát triển 3GPP Hình 1.4 Lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu phát hành 3GPP 10 Bộ mã hóa Turbo Hệ thống Chẵn lẻ Chẵn lẻ r=1/3 Phối hợp tốc độ đục lỗ Phát lại Phát lại lần thứ Hệ thống Chẵn lẻ Chẵn lẻ Chỉ phát bit chẵn lẻ r=3/4 Kết hợp phần dƣ tăng (tại máy thu) Hệ thống Chẵn lẻ Chẵn lẻ r=3/8 Hình 3.18 HARQ kết hợp phần dư tăng sử dụng mã turbo 3.2.5.5 Khoảng thời gian truyền dẫn ngắn TTI Trong HSDPA, HS-DSCH đƣợc thêm vào sử dụng TTI 2ms so với TTI kênh truyền dẫn phiên Re’99 Do làm giảm thời gian vòng, tăng tốc độ xử lý khả hiệu chỉnh bám theo thời gian tốt với kênh vô tuyến thay đổi Trên thực tế độ dài khung thay đổi đƣợc chọn dựa lƣu lƣợng đƣợc hỗ trợ số ngƣời sử dụng đƣợc hỗ trợ Giá trị tiêu biểu 2ms 3.2.5.6 Lập lịch nhanh hợp lý Nút B Trong HSDPA trình tự gói tin đƣợc di chuyển tới nút B thay thực kết nối mạng vô tuyến WCDMA Điều làm cho tốc độ xử lý gói tin Vì độ dài TTI < 2ms trình tự đƣợc thực nhanh TTI Để gói tin xếp theo trình tự hợp lý ta sử dụng phƣơng pháp quay vòng tức ngƣời đƣợc sử dụng cách liên tục nhận đƣợc gói tin thời gian nhƣ Tuy nhiên, với yêu cầu tốc độ xếp trình tự gói với khả AMC, nơi kênh truyền dẫn đƣợc bố trí theo 45 điều kiện kênh lập tức, trình tự gói phổ biến khác trình tự gói hợp lý cân đối Ở đây, thứ tự dịch vụ đƣợc xác định mức độ đáp ứng cao chất lƣợng kênh liên quan Từ lựa chọn đƣợc dựa điều kiện liên quan, ngƣời sử dụng nhận đƣợc xấp xỉ số lƣợng thời gian phân phối giống phụ thuộc vào điều kiện kênh truyền dẫn Thông tin phản hồi chất lƣợng kênh Iub hƣớng RNC Báo hiệu liệu UE1 Thông tin phản hồi chất lƣợng kênh (CQI, ACK/NACK, TCP) Báo hiệu liệu Node B với MAC-hs: Những chức mới: - Cơ cấu gói - Kết nối thích ứng - HARQ UE2 Chất lƣợng kênh Cơ cấu ngƣời dùng UE2 UE2 UE1 UE1 UE2 Cơ cấu thời gian TTI Hình 3.19: Mô tả lập trình nhanh hợp lý nút B 3.3 Các chuyển giao HSDPA Chuyển giao HSDPA chuyển giao cứng.Chuyển giao đƣợc thực UE có kết nối vô tuyến để trì chất lƣợng đƣờng truyền.Bao gồm ba kiểu : + Chuyển giao RNC + Chuyển giao RNC khác + Chuyển giao từ kênh HS-DSCH sang DCH Để tiến hành chuyển giao,trƣớc tiên UE phải báo cho SRNC ô tốt 46 3.3.1 Tìm đoạn để chuyển giao tốt Hình 3.20 Quá trình đo báo cáo đoạn ô phục vụ chuyển giao Dựa kết Ec/Io kênh P-CPICH ô nằm tập tích cực chuyển giao mềm đƣờng lên UE báo ô phục vụ HS-DSCH tốt cho SRNC để định chuyển giao ứng cho HS-DSCH.Hình 3.23 biểu diễn ô ô đƣợc chọn sau khoảng thời gian ∆T + ∆D HS-DSCH ô chuyển sang ô thứ hai 3.3.2 Chuyển giao HS-DSCH đoạn ô RNC “ Quá trình chuyển giao HS-DSCH hai đoạn ô nút B Sau chuyển giao, SRNC gửi tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến đƣợc đồng đến nút liên quan B đồng thời gửi tin RRC đặt lại cấu hình kênh vật lý đến UE để thực chuyển giao Quá trình chuyển giao từ nút B sang nút B khác thuộc RNC xảy tƣơng tự.‖ 47 Hình 3.21 Chuyển giao HS-DSCH hai đoạn ô thuộc nút B 3.3.3 Chuyển giao HS-DSCH đoạn ô thuộc hai RNC khác Hình 3.22 Chuyển giao HS-DSCH đoạn ô thuộc hai RNC khác “ Khi SRNC định chuyển giao ,nó gửi tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến đƣợc động đến cá nút B liên quan đồng thời gửi tin RCC đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến đƣợc đồng đến nút B liên quan 48 đồng thời gửi tin RCC đặt lại cấu hình vật lý đến UE để thực chuyển giao.Trong trƣờng hợp tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến đƣợc SNRC gửi đến nút B đích thông qua DRNC.‖ 3.3.4 Chuyển giao HS-DSCH sang ô có DCH Hình 3.23 Chuyển giao HS-DSCH từ nút B có HS-DSCH sang nút B có DCH ― Sau SNEC định chuyển giao ,nó gửi tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến đƣợc đồng đến nút B liên quan đồng thời gửi tin RRC đặt lại cấu hình vật lý đến ngƣời sử dụng để chúng thực chuyển giao.Trong trƣờng hợp tin đặt lại cấu hình liên quan vô tuyến đƣợc SRNC gửi đến nut B thông qua DRNC.‖ 3.4 Ứng Dụng Của Công Nghệ HSDPA Công nghệ HSDPA từ đời phát triển cung cấp nhiều dịch vụ triển khai nhƣ : Truy cập băng rộng không dây, chia sẻ video thực, Push to talk, push email,chơi game online, Message, Dịch vụ thoại AMR, video call, Mobile-TV streaming Sau số ứng dụng tiêu biểu HSDPA 49 3.4.1 Luồng TV-Di động Việc cung cấp luồng video chất lƣợng tốt hình di động sử dụng lấy mẫu video có yêu cầu tốc độ từ 32—128kbps Hầu hết nội dung mang dung lƣợng 64kbps chất lƣợng đáp ứng tốt Mạng WCDMA cung cấp tốc độ 64-128 kbps với chất lƣợng tốt Tuy nhiên đến với HSPA mang đến nhiều khả hơn, cho phép tốc độ truyền theo bit cao tới ngƣời dùng Mạng 3G với khả HSDPA cung cấp liệu tới 1Mbps Vì ứng dụng luồng phát thích nghi với tốc độ truyền thông Sự thích nghi đƣợc hỗ trợ số thiết bị đầu cuối ,trong hỗ trợ đầy đủ 3GPP tiêu chuẩn hóa sơ đồ thích nghi tốc độ phƣơng tiện truyền thông bao gồm vào GPP lên thành phiên R6 Để lựa chọn tốc độ truyền thông thích hợp ngƣời phục vụ luồng thiết phải biết :  Loại trạm di động hƣớng tới Trong trƣờng hợp thiết bị đầu cuối có khả tốc độ truyền theo bit hạn chế tốc độ truyền thông phƣơng tiện phải tính đến hạn chế  Tốc độ truyền thông phƣơng tiên ban đầu phải hỗ trợ mạng 2G, mạng 3G  Tăng hay giảm tốc độ phƣơng tiện truyền thông Thực tế trạm di động thông tin trao đổi ngƣời phục vụ khả họ trƣớc luồng bắt đầu Sự chọn lọc nhịp độ phƣơng tiện truyền thông ban đầu khó khăn Trong mạng ngày dựa vào mô hình điện thoại Tốc độ truyền theo bit giải pháp dịch vụ đƣợc đặt thiết bị đầu cuối mạng WCDMA HSPA tốc độ truyền theo bit đƣợc sử dụng để hƣớng dẫn chọn lọc nhịp độ phƣơng tiện truyền thông ban đầu 3.4.2 VOIP song công toàn phần thúc đẩy trò chuyện Lƣu lƣợng yêu cầu cho VOIP song công toàn phần so với ứng dụng khác chạy qua IP tƣơng đối thấp khoảng 48-64Kbps nhƣng yêu cầu khác lại cao ứng dụng Theo khuyến cáo ITU thời gian truyền đƣờng cho tiếng nói song công toàn phần độ trễ truyền từ miệng tới tai 50 ngƣời sử dụng khoảng 280ms Với độ trễ lớn 280ms tƣơng tác kết nối tiếng nói giảm nhanh chóng Khi độ trễ đạt 400ms thịu tƣơng tác không Tốc độ trễ trễ từ miệng đến tai không bao gồm trễ đƣờng truyền mà trễ xử lý (mã hóa/giải mã) phát nhận Khuyến cáo tổ chức viễn thông quốc tế bao gồm hƣớng dẫn cho độ trễ mã hóa/giải mã Với đa số lấy mẫu dùng cho di động yêu cầu độ trễ từ 50ms-100ms Bỏ qua độ trễ xử lý trễ từ lúc truyền tin tới lúc kết thúc nhỏ 200ms Khi so sánh yêu cầu độ trễ với RTT thấp 200ms WCDMA 100ms HSPA Ta thấy VOIP làm việc tốt hai công nghệ RTT ngắn liên kết vô tuyến HSPA, độ trễ truyền cho phép đƣờng truyền HSPA lớn so với WCDMA Chú ý tải HSPA tăng RTT tăng Với ứng dụng thúc đẩy trò chuyện độ trễ truyền yêu cầu từ miệng tới tai đòi hỏi cao so với VOIP song công toàn phần Mặt khác ứng dụng đặt yêu cầu chặt chẽ việc thiết lập thời gian kết nối vô tuyến Điều thời gian ngƣời sử dụng yêu cầu trò chuyện, hệ thống phải thiết đặt kết nối vô tuyến, thời gian để làm điều trực tiếp ảnh hƣởng đến ngƣời dùng kết nối tới trò chuyện 3.4.3 Email Các giá trị trễ mạng HSPA thƣờng đủ thấp cho ứng dụng thƣ điện tử Thậm chí ngƣời sử dụng không tải file đính kèm thƣ điện tử , ứng dụng thƣ điện tử dùng gửi tin nhắn tới di động : - Tiêu đề thƣ vài KB email nhận đƣợc, đƣợc đƣa tới thiết bị đầu cuối - Giữ tin nhắn hoạt động đƣợc trao đổi máy chủ thiết bị đầu cuối Kích thƣớc tin nhắn đƣợc giữ nhỏ 51 Hình 3.24 Ước lượng mức tiêu thụ công suất điện thoại di động Hình 3.24 ƣớc lƣợng mức tiêu thụ công suất điện thoại di động tin nhắn đƣợc lƣu giữ phút/lần nhận 0-50 email/h Việc giữ tin nhắn hoạt động mang kênh RACh/FACH phần tử tin nhắn vài KB mang HS-DSCH Việc tiêu thụ công suất nguồn đƣợc trình bày hình 3.25 Hình 3.25 Mức tiêu thụ công suất nguồn Truy cập email từ điện thoại di động sử dụng pin 100mA 52 Mức tiêu thụ nguồn phụ thuộc vào số lƣợng tin nhắn nhận đƣợcvà thông số thiết đặt mạng vô tuyến Giả sử đồng hồ 5-secDCH FACH 50 tin/h Thiết bị di động chuẩn 53h sử dụng 1000mA công suất pin Từ tính toán chứng minh thông số ứng dụng đẩy email tốt mạng vô tuyến Nếu trạng thái PCH không đƣợc sử dụng, UE đƣợc di chuyển từ FACH tới trạng thái rỗi kết nối RRC đƣợc giải phóng Kh liệu tới đƣờng xuống từ mạng lõi 3G, kết nối RRC cần đƣợc chiếm giữ Kết nối RRC thiết đặt thủ tục tăng mức tiêu thụ công suất đầu cuối giảm thời gian chuẩn sử dụng pin.Sử dụng trạng thái PCH có lợi để đạt đƣợc thời gian sử dụng dài Nếu trạng thái PCH không đƣợc sử dụng mạng, UE đƣợc di chuyển từ FACH tới trạng thái rỗi kết nối RRC đƣợc giải phóng Khi liệu tới đƣờng xuống từ lõi mạng 3G , kết nối RRC cần đƣợc chiếm giữ Kết nối RRC thiết đặt thủ tục tăng tiêu thụ công suất đầu cuối giảm thời gian chuẩn sử dụng pin Sử dụng trạng thái PCH có lợi để đạt đƣợc thời gian chuẩn sử dụng dài 3.4.4 Trò chơi với thời gian thực Hiện có nhiều nhóm trò chơi mạng nhóm có yêu cầu khác mạng di động ,những yêu cầu phụ thuộc vào thời gian thiết lập kết nối vô tuyến tuổi thọ pin.Dƣới cí dụ nhóm trò chơi:  Những trò chơi hành động thời gian thực  Những trò chơi chiến lƣợc thời gian thực  Những trò chơi chiến lƣợc quay Yêu cầu lớn quan trọng trò chơi hoạt động thời gian thực Khi tốc độ truyền theo bit tối đa không vƣợt ngƣỡng 200kbps tốc độ truyền theo bit trung bình thông thƣờng khoảng 10-30kbps RTT yêu cầu độ trễ thƣờng vào khoảng 125ms-150ms trò chơi có mức yêu cầu cao Vì HSPA có khả hỗ trợ việc cho việc chơi trò chơi hoạt động miễn ngƣời chơi kiểm soát tốt Yêu cầu tốc độ liệu cho trò chơi hoạt 53 động thời gian thực thay đổi nhanh.HSPA ƣu điểm cao rẩt nhiều so với Release 99 tốc độ 3.5 Tổng kết HSDPA công nghệ truyền dẫn gói phù hợp cho truyền thông đa phƣơng tiện IP băng rộng Nó sử dụng kênh chia sẻ đƣờng xuống sở ghép nhiều kênh mã với hệ số trải phổ SF=16 tối đa số kênh mã dành cho lƣu lƣợng lên đến 15 kênh mã đƣợc dành cho báo hiệu điều khiển HSDPA sử dụng HARQ tin đƣợc yêu cầu phát lại đƣợc lƣu nhớ đêm để sau kết hợp với tin đƣợc phát lại tạo thành tin tốt trƣớc xử lý lỗi Cơ chế phát lại với phần dƣ tăng cho phép lần phát lại cần phát lại phần phần dƣ chƣa đƣợc phát từ tiết kiệm dung lƣợng đƣờng truyền HSDPA sử dụng phân phố tài nguyên theo mã thời gian công suất truyền dẫn không đổi tốc độ truyền dẫn thay đổi số lƣợng mã, số khe đƣợc cấp phát hay thay đổi sơ đồ truyền dẫn AMC-mã hóa điều chế thích ứng HSDPA không sử dụng điều khiển công suất chuyển giao mềm HSDPA có khả chuyển giao cứng Để thực chuyển giao UE phải đo tỷ số tín hiệu nhiễu kênh P-CPICH tất đoạn ô nằm tập tích cực Từ gửi thông báo ô tốt đến SRNC, từ SRNC định chuyển giao nhu 54 KẾT LUẬN Qua đồ án giúp em hiểu đƣợc phần trình phát triển hệ thống thông tin di động từ thời ký sơ khai hệ thứ hệ thống thông tin di động sử dụng tín hiệu anlalog đến thời kỳ sử dụng tín hiệu số nhƣ WCDMA,HSDPA, để truyền dẫn tín hiệu Các hệ thống thông tin di động không dừng lại mức nghe gọi, nhắn tin thông thƣờng mà với phát triển khoa học kỹ thuật Nó phát triển cách vƣợt bậc bên cạnh dịch vụ thoại thông thƣờng,thì hệ di động cung cấp cho ngƣời dùng nhiều tiện íc,dịch vụ cao cấp nhƣ : video call, gửi email, truyền tải liệu thiết bị di động Ban đầu với công nghệ WCDMA tốc độ thấp tầm vài trăm kbps công nghệ HSDPA xuất tốc độ tải tăng cách đáng kể với tốc độ đỉnh đạt tới 42Mbps giúp ngƣời dùng sử dụng tài nguyên, download liệu cách nhanh chóng Trong tƣơng lai gần với xuất công nghệ LTE cho phép truyền tải liệu với tốc độ tối đa điều kiện lý tƣởng lên tới 1-1,5Gbps nhƣ cho phép ngƣời sử dụng tải, truyền lên hình ảnh,video clip chất lƣợng cao 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO Những mối tƣơng quan công nghệ CDMA 2000 WCDMA3G - Lesum Thông tin di động hệ thứ ba - Nhà xuất bƣu điện 2001 - Nguyễn Phạm Anh Dũng http:// www.123Doc.vn Tổng quan công nghệ HSDPA http:// www.tapchibtvt.gov.vn http:// wekipedia.com.vn Lịch sử mạng thông tin di động Bài giảng ―thông tin di động‖ cho hệ đào tạo từ xa Học viện Bƣu Viễn thông 2007 Giáo trình ―Lộ trình phát triển thông tin di động 3G lên 4G" Học viện Bƣu viễn thông Thông tin di động 3G lên 4G TS Nguyễn Phạm Anh Dũng Học viện bƣu viễn thông http:// www.doc.edu.vn 56 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: KHÁi QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1Sơ lƣợc lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động 1.1.1 Mạng thông tin di động hệ thứ 1.1.2 Mạng thông tin di động hệ thứ hai 1.1.3 Mạng thông tin di động hệ ba 1.2 Kiến trúc chung hệ thống thông tin di động 3G 1.3 Lộ trình phát triển thông tin di động lên 4G 1.3.1 Mạng thông tin 4G 1.3.2 Lộ trình phát triển .9 CHƢƠNG II : CÔNG NGHỆ WCDMA-UTMS 11 2.1 Tổng quan công nghệ W-CDMA 11 2.2 Cấu trúc 11 2.3 Giao diện vô tuyến 14 2.4 Các kênh WCDMA 15 2.4.1 Kênh vật lý 16 2.4.2 Kênh truyền tải 19 2.4.3 Kênh logic 20 2.5 Những cải tiến WCDMA so với GSM 22 CHƢƠNG III : CÔNG NGHỆ HSDPA 23 3.1 Khái niệm HSPA 23 3.2 Truy nhập gói HSDPA 25 57 3.2.1 Tổng quát HSDPA 25 3.2.2 Cải tiến HSDPA so với WCDMA 27 3.2.3 Nguyên lý hoạt động HSDPA 29 3.2.4 Cấu trúc HSDPA 31 3.2.4.1 Cấu trúc HSDPA 31 3.2.4.2 Các kênh HSDPA 33 3.2.5 Các kỹ thuật công nghệ HSDPA 39 3.2.5.5 Khoảng thời gian truyền dẫn ngắn TTI 45 3.2.5.6 Lập lịch nhanh hợp lý Nút B 45 3.3 Các chuyển giao HSDPA 46 3.3.1 Tìm đoạn để chuyển giao tốt 47 3.3.2 Chuyển giao HS-DSCH đoạn ô RNC 47 3.3.3 Chuyển giao HS-DSCH đoạn ô thuộc hai RNC khác 48 3.3.4 Chuyển giao HS-DSCH sang ô có DCH 49 3.4 Ứng Dụng Của Công Nghệ HSDPA 49 3.4.1 Luồng TV-Di động 50 3.4.2 VOIP song công toàn phần thúc đẩy trò chuyện 50 3.4.3 Email 51 3.4.4 Trò chơi với thời gian thực 53 3.5 Tổng kết 54 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 58 59 ... Công nghệ -AMPS - NMT - TACS Tốc độ Không có Tính -Analog(chỉ có chức thoại) 600/1 – 200 bit/s 2G - GSM -CDMA - iDen Nhỏ 20Kbps 2.5G - GPRS - 1xRTT - MSM - Ảnh - Game - Trình duy t Web - Audio/Video... - Tải ứng dụng nhạc chuông, Từ 30Kbps Đến 90Kbps - EDGE 3G 3.5G - UMTS - 1xEV-DO 144Kbps 2Mbps - HSDPA - 1xEV-DV 384Kbps 14.4Mbps - Thoại - SMS - Gọi hội nghị - Caller ID - Push – to – talk -. .. HSDPA gồm : - Tƣơng đƣơng với CDMA2000 1xEV (HDR) - Điều chế mã hoá thích ứng - Sóng mang tốc độ liệu cao (HDRC) băng tần 5MHz - 64 QAM hỗ trợ tốc độ đỉnh tƣơng đƣơng 7.2 Mbps - Mã Turbo - Khả sửa