Giới thiệu về Thông tin di động

Chương 1: Giới thiệu Thông tin di động Nội dung  Sự phát triển hệ thống thông tin di động  Xu phát triển Thông tin di động  Mơ hình hệ thống thơng tin di động tế bào  Tổng quan GSM  Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G  Hệ thống thông tin di động 4G LTE Sự phát triển hệ thống thông tin di động  Khai thác chiều tín hiệu  Hệ thống thơng tin di động (1G)  Hệ thống thông tin di động hệ thứ (2G)  Hệ thống thông tin di động 2.5G  Hệ thống thông tin di động thứ (3G)  Hệ thống thông tin di động 3.5G  Hệ thống thông tin di động hệ thứ (4G)  Hệ thống thông tin di động hệ thứ (5G)  Các chuẩn hệ thống thông tin di động Khai thác chiều tín hiệu Một chiều tín hiệu khai thác hệ thống 5G? Hệ thống thông tin di động (1G)  1G giới thiệu năm 1980  Tốc độ liệu tối đa 2.4kbps  Tín hiệu analog  AMPS ứng dụng Mỹ  Chất lượng thoại  Tuổi thọ pin  Kích thước điện thoại lớn  Khơng an tồn  Dung lượng hạn chế  Chuyển giao thiếu tin cậy Hệ thống thông tin di động hệ thứ (2G)  Giới thiệu Phần Lan năm 1991  Tín hiệu số  Tốc độ liệu tối đa 64kbps  Cho phép dịch vụ SMS, nhắn tín có hình MMS  Chất lượng dung lượng cao  Yêu cầu cường độ tín hiệu cao  Cho phép liệu phức hợp Video Hệ thống thông tin di động 2.5G  2.5G xem công nghệ 2G 3G  Có thể xem 2G kết hợp công nghệ GPRS  Cho phép dịch vụ:  Thoại  E-mails  Web Browsing  Tốc độ liệu: 64-144 kbps  Camera Phones Hệ thống thông tin di động thứ (3G)  3G giới thiệu vào năm 2000  Tốc độ liệu 144kbps- 2Mbps  Điện thoại thông minh (smartphone) đời  Hỗ trợ dịch vụ web, audio video  Cho phép truyền thông nhanh  Khả gởi Emails lớn  Tốc độ truy cập web cao hơn, an toàn  Video Conferencing / 3D Gaming  TV Streaming/ Mobile TV/ Phone Calls  Băng rộng Hệ thống thông tin di động 3.5G  Là 3G kết hợp HSPA (High Speed Packet Access)  HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) áp dụng năm 2009  Sau Evolved High Speed Packet Access gọi HSPA+ áp dụng vào năm 2010  Cho phép tốc độ bít tối đa 337 Mbit/s downlink 34 Mbit/s uplink điều kiện lý tưởng Hệ thống thông tin di động hệ thứ (4G)  Tốc độ liệu cao 100Mbps – 1Gbps  Chất lượng dịch vụ an tồn cao  Cước phí rẻ  4G mô tả với từ MAGIC:   Mobile Multimedia  Anytime Anywhere  Global Mobility Support  Integrated Wireless Solution  Customized Personal Services Nhu cầu pin, tốc độ, dung lượng ngày cao Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR)  EIR (Equipment Identity Register) chịu trách nhiệm lưu số nhận dạng thiết bị di động quốc tế (IMEI: International Mobile Equipment Identity)  Đây số nhận dạng cho thiết bị đầu cuối  Cơ sở liệu chia thành ba danh mục: danh mục trắng, xám đen  Danh mục trắng chứa số IMEI phép truy nhập mạng  Danh mục xám chứa IMEI đầu cuối bị theo dõi  Danh mục đen chứa số IMEI đầu cuối bị cấm truy nhập mạng  Khi đầu cuối thơng báo bị cắp, IMEI bị đặt vào danh mục đen bị cấm truy nhập mạng  Danh mục sử dụng để cấm seri máy đặc biệt không truy nhập mạng chúng không hoạt động theo tiêu chuẩn Các giao diện  Giao diện Cu giao diện chuẩn cho card thông minh UE, kết nối USIM UE  Giao diện Uu giao diện vô tuyến Đây giao diện mà qua UE truy nhập vào phần cố định mạng Giao diện nằm nodeB đầu cuối  Giao diện Iu kết nối UTRAN CN Nó gồm hai phần, IuPS cho miền chuyển mạch gói, IuCS cho miền chuyển mạch kênh  Giao diện Iur giao diện RNC-RNC Ban đầu thiết kế để đảm bảo chuyển giao mềm RNC, q trình phát triển nhiều tính bổ sung  Giao diện Iub kết nối node B RNC Khác với GSM giao diện mở Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4 HSS: Home Subscriber Server  Mạng lõi mạng phân bố chuyển mạch mềm thay cho MSC chuyển mạch kênh  MSC chia thành MSC server cổng phương tiện (MGW: Media Gateway)  MSC server chứa tất phần mềm điều khiển gọi, quản lý di động  Ma trận chuyển mạch nằm MGW MSC Server điều khiển đặt xa MSC Server Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R5 R6  Điểm R5 R6 đưa miền gọi phân hệ đa phương tiện IP (IMS: IP Multimedia Subsystem) Đây miền mạng IP thiết kế để hỗ trợ dịch vụ đa phương tiện thời gian thực IP Hệ thống thông tin di động 4G LTE  Long Term Evolution  chuẩn cho công nghệ truyền thông liệu khơng dây tiến hóa GSM UMTS  hoàn thành vào tháng 12 năm 2008 dịch vụ LTE hãng TeliaSonera khai trương Oslo Stockholm vào ngày 14 tháng 12 năm 2009  Mục tiêu LTE:  tăng dung lượng tốc độ liệu mạng liệu không dây cách sử dụng kỹ thuật điều chế xử lý tín hiệu số  thiết kế lại đơn giản hóa kiến trúc mạng thành hệ thống dựa IP với độ trễ truyền dẫn tổng giảm đáng kể so với kiến trúc mạng 3G  nâng cấp 3G UMTS để cuối thực trở thành cơng nghệ truyền thông di động 4G  khả quản lý thiết bị di động chuyển động nhanh hỗ trợ luồng liệu quảng bá đa điểm Đặc điểm  Tốc độ tải xuống đỉnh lên tới 299.6 Mbit/s tốc độ tải lên đạt 75.4 Mbit/s phụ thuộc vào kiểu thiết bị người dùng (với 4x4 anten sử dụng độ rộng băng thông 20 MHz)  Trễ truyền dẫn liệu tổng thể thấp (thời gian trễ đi-về ms cho gói IP nhỏ điều kiện tối ưu)  Cải thiện hỗ trợ cho tính di động, thiết bị đầu cuối di chuyển với vận tốc lên tới 500 km/h  OFDMA dùng cho đường xuống, SC-FDMA dùng cho đường lên để tiết kiệm công suất  Hỗ trợ hai hệ thống dùng FDD TDD FDD bán song cơng  Hỗ trợ kích thước tế bào từ bán kính hàng chục m (femto picocell) lên tới macrocell bán kính 100 km  Hỗ trợ 200 đầu cuối liệu hoạt động tế bào có băng thơng MHz  Đơn giản hóa kiến trúc: phía mạng E-UTRAN gồm eNodeB  Hỗ trợ hoạt động với chuẩn cũ (ví dụ GSM/EDGE, UMTS CDMA2000)  Giao diện vơ tuyến chuyển mạch gói Kiến trúc LTE  LTE thiết kế để hỗ trợ cho dịch vụ chuyển mạch gói, cung cấp kết nối IP thiết bị người sử dụng UE mạng liệu gói  LTE có kiến trúc phẳng đơn giản với loại trạm cụ thể eNodeB thực thể quản lý di động/cổng MME/GW Thiết bị người dùng UE  Kiến trúc UE người dùng cho LTE giống UMTS GSM gồm:  Kết cuối điện thoại di động Mobile Termination (MT): xử lý tất chức liên lạc  Thiết bị đầu cuối Terminal Equipment (TE): Kết cuối dòng liệu  Universal Integrated Circuit Card (UICC): Còn gọi thẻ SIM cho thiết bị LTE Vận hành ứng dụng gọi Universal Subscriber Identity Module (USIM)  USIM lưu trữ liệu người dùng cụ thể giống với thẻ SIM 3G Điều giúp thông tin số điện thoại, định danh tính mạng nội an ninh người sử dụng, Kiến trúc U-TRAN  Mạng truy nhập vô tuyến E-UTRAN LTE bao gồm eNodeB  Chức E-UTRAN liên quan đến phần vô tuyến, bao gồm:  Quản lý nguồn tài nguyên vô tuyến: chứa đựng thông tin vô tuyến điều khiển thông tin vô tuyến, điều khiển đường dẫn, lập kế hoạch cấp phát động tài nguyên đến UE đường lên đường xuống  Nén Header  Bảo mật: tất liệu truyền mã hóa  Kết nối với EPC: gồm tín hiệu báo hiệu hướng đến MME bearer path hướng đến S-GW Kiến trúc mạng lõi CN  Mạng lõi CN (được gọi EPC SAE) đáp ứng cho việc điều khiển UE thiết lập bearer Các node EPC gồm:  Serving Gateway  Mobility Management Entity  Policy and Charging Rules Function  Packet Data Network Gateway Serving Gateway  Là điểm kết thúc truy nhập từ mạng truy nhập vô tuyến E-UTRAN, chức bao gồm :  Hỗ trợ chuyển giao từ eNodeB sang eNodeB khác trình thiết bị di động di chuyển  Kết thúc truy nhập từ mạng truy nhập vô tuyến 3GPP  Cung cấp chức cho mạng vô tuyến chế độ nhàn rỗi đệm gói đường xuống kích hoạt thủ tục yêu cầu dịch vụ  Đánh số thứ tự gói downlink uplink  Tính tốn chi phí người dùng  Cho phép cấp quyền truy cập  Định tuyến gói tin chuyển tiếp gói tin  Hỗ trợ tính cước Mobility Management Entity  Thực thể quản lý tính di động (MME) thành phần điều khiển EPC  MME thực thi chức mặt phẳng điều khiển liên quan đến quản lí thuê bao quản lí phiên  Các chức MME cấu hình kiến trúc hệ thống :  Xác thực bảo mật  Quản lý tính di động  Quản lý hồ sơ thuê bao dịch vụ kết nối  Trung tâm nhận thực  Hỗ trợ thuê bao 2G/3G truy nhập mạng LTE Policy and Charging Rules Function  Chức sách tính cước phần tử mạng chịu trách nhiệm kiểm sốt sách tính cước PCC (Plolicy and Charging Control)  PCC định cách xử lý dịch vụ theo QoS cung cấp thông tin cho chức thực thi chiến lược tính cước PGW cung cấp thơng tin cho chức thiết lập ràng buộc kênh mang báo cáo kiện để thiết lập kênh mang sách tương ứng  PCRF server thường đặt với phần tử mạng lõi trung tâm chuyển mạch nhà khai thác Packet Data Network Gateway PGW  Cổng mạng số liệu gói router biên EPS mạng số liệu bên  Thường hoạt động điểm truy nhập mạng IP UE  Thực chức mở cổng lưu lượng lọc theo yêu cầu dịch vụ  Tương tự SGW, PGW khai thác vị trí trung tâm nhà khai thác Kiến trúc GSM, UMTS LTE Pre R8 2G/3G R8 2G BTS/NodeB BSC/RNC Gb Iu BTS BSC SGSN PCRF Gn R7 DT 2G SGSN Gb Gx SGi Internet S12 DT R8 3G Gn NodeB RNC S4 SGi Iu S11 SGSN LTE SGi S5 PGW SGW eNodeB S1-U S3 HSS S6a S1-MME SGs MME S10 Control plane User plane MSC Operator services ... thống thông tin di động  Khai thác chiều tín hiệu  Hệ thống thơng tin di động (1G)  Hệ thống thông tin di động hệ thứ (2G)  Hệ thống thông tin di động 2.5G  Hệ thống thông tin di động thứ... thống thông tin di động  Xu phát triển Thơng tin di động  Mơ hình hệ thống thơng tin di động tế bào  Tổng quan GSM  Tổng quan hệ thống thông tin di động 3G  Hệ thống thông tin di động 4G... di động thứ (3G)  Hệ thống thông tin di động 3.5G  Hệ thống thông tin di động hệ thứ (4G)  Hệ thống thông tin di động hệ thứ (5G)  Các chuẩn hệ thống thông tin di động Khai thác chiều tín hiệu