www.tinhgiac.com de tai tim hieu ve cac the he trong he thong thong tin di dong va cac phan xu ly o tang vat ly tài liệu...
Trang 1Bai thao luận - Thuong mai điện tu
TRUONG DAI HOC GIAO THONG VAN TAI KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TU
BÀI THẢO LUẬN
TIM HIEU VE CAC THE HE TRONG HE THONG THONG TIN DI DONG VA CAC PHAN XU LY O TANG VAT LY
Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Yến Chi - _ Trần Văn Hiếu
- - Vũ Văn Hiệp - - Nguyễn Thị Lam
- _ Trần Thị Lương - Bui Manh Thang
- Nguyễn Văn Xuân
Trang 2Bài thảo luận - Thương mại điện tử
MỤC LỤC
L Giới thiệu Chung -===-~=====~===~====~=~===~=~===~=~========~=====~====~~=r 3
II Các thế hệ trong hệ thông thông tin di động -~ ~ -~~ ~~-==~===~- 4 1 Thế hệ thứ nhất (1) -~ -~~ ~~ ~~ -~ =~=========~===~===~===================ễe 4 2 Thế hệ thứ hai (2) -~ ~~~ ~~ ~~-<~~=============~===~===~=================~==e 5 3 Thế hệ 2,5 -~ ~~~ ~~ ~~~<~~===~=====~===~===~===~~===~=~=============ee 9 4 Thể hệ thứ ba (3) -~ ~~~ ~~ ~~~-==~============~===~~===~=============ễr 10 5 Thế hệ 3.5 -~ ~~~ ~~ ~~~=~~~==~=====~===~===~===~~====~===~=======~r 12 6 Thế hệ thứ tư (4) -~ ~~~ ~~ ~~ ~~=============~===~====~~========~=======~r 12 7 Bang so sanh cdc thé hé tir 1G — 4G - 14
Ill Cac phan xu ly é tang vat ly - 14
1 Ma héa tiéng noi -= -= -= - 15
a Md hod dang song - 15
b Mã hố ngn -~ ~-~ ~~ ~~~ ~~-=~=====~===~=======~~==~=~===~=======~r 17 c Mad hod lai - 17
2 Điều khiển công suất theo bước động DSSPC và phân tán DPC -~- 18
Trang 3L Giới thiệu chung
Điện thoại di động là một trong những thành tựu nỗi bật về công nghệ và
thương mại trong những thập niên gần đây Kẻ từ khi có sự ra đời của điện thoại di động, vị trí của nó trong thị trường đã phát triển một cách chóng mặt từ một thiết bị mang tính chuyên biệt, rồi trở thanh một vật dụng thiết yếu đối với cuộc sống kinh doanh Qua hai thập kỷ gần đây, kết hợp với sự giảm đáng kẻ về chỉ phí cho hoạt động và sự phát triển của những ứng dụng và dịch vụ mới lạ, thi trường công nghệ di động ngày càng lớn mạnh Minh chứng cho điều này là hầu hết chúng ta đều sở hữu cho mình một chiệc điện thoại di động tham gia vào hệ
thông thông tin di động
Sự phát triển của hệ thống thông tin di động đã trải qua hai thế hệ (1G, 2G),
đang ở thế hệ thứ ba (3G) và chuẩn bị bước vào thế hệ thứ tư (4G)
Thế hệ thứ nhất (1G) định hướng cho các thế hệ sau và được xếp vào loại
mạng quốc gia dựa trên nền tảng công nghệ tương tự Vào những năm 1980,
những mạng kiểu này được chuyên thành loại hình dịch vụ và được thiết kế để
cung cấp cho các thuê bào đi động chuyền tải tiếng nói
Thế hệ thứ hai (2G) được xếp vào loại công nghệ kỹ thuật số Nhờ vào công
ƯỚC quốc tế mà có thể tạo kha năng cho một chiếc máy điện thoại di động vượt qua khỏi biên giới quốc gia Bên cạnh lĩnh vực viễn thông truyền tiếng nói bằng kỹ thuật số, một loạt các dịch vụ số mới với tốc độ truyền đữ liệu thấp trở nên phong phú và đa dạng, bao gồm: mobile fax, gửi thư tiếng nói, SMS Thế hệ thứ hai (2G) đã toàn cầu hóa các hệ thống đi động và đồng nghĩa với nó là các chuẩn hóa rõ ràng (sẽ nói rõ ở phần sau)
Thế hệ thứ ba (3G) ra đời nhằm cung cấp các ứng dụng và dịch vụ đa
phương tiện đi động với tốc độ đữ liệu đạt và vượt qua 2Mb/s Nó được tiêu
chuẩn hóa bởi Liên đoàn Viến thông Quốc tế bao gồm những hệ thống trong hệ
gia đình, cung ứng các địch vụ tế bào, vô tuyến điện, W-LAN, vệ tỉnh với những
ứng dụng đa phương tiện di động như: điện thoại truyền hình ảnh, truy nhập file bằng fp, tra cứu Web,
Các nghiên cứu hiện đang nhằm vào những đòi hỏi phải có sự ra đời của
mạng di động thế hệ thứ tư (4G) Tốc độ dữ liệu trên 2Mb/s và có khả năng lên
tới 15SMb/s trong một số môi trường nhất định, sẽ tiếp tục mở rộng các dịch vụ và ứng dụng Sự cải thiện về QoS, hiệu dụng băng thông, sự tiến tới một môi
Trang 4Bài thảo luận - Thương mại điện tử H.Các thế hệ trong hệ thông thông tin di động Khả năng di động 1985 1995 2000 2005 2010 2015 Thời gian | al LTE HSPA UMB GSM IxEvno IMT-Advanced Cao cdmaOne Trên “Hy 4G 3G? LTE £ 1G : 2 WCDMA = AMPS cdma20001x WIMAX) IEEE z TACS B02 — Thap WIFI! IEEE802.11 <10kbps <200kbps 300kbps-10Mbps <100Mbps 100Mbps-1Gbps Tốc độ số liệu
E3G: 3G tăng cường
Hình 1 Lộ trình phát triển các công nghệ thông tin di động lên 4G
1 Thế hệ thứ nhất (1G)
Là mạng thông tin di động không dây cơ bản đầu tiên trên thế giới Nó là hệ thống giao tiếp thông tin qua kết nối tín hiệu analog được giới thiệu lần đầu tiên
vào những năm đầu thập niên 80s Nó sử dụng các ăng-ten thu phát sóng gắn
ngoài, kết nỗi theo tín hiệu analog tới các trạm thu phát sóng và nhận tín hiệu xử lý thoại thông qua các module gắn trong máy di động Điện thoại di động thời
này thô kệch, nặng nề xứng với cách gọi “cục gạch”, giá máy đắt, cước cuộc gol
cao
Dac diém:
- Lahé thống tương tự hoặc nửa tương tự
- _ Cung cấp các dịch vụ thoại là chủ yếu
- _ Phủ sóng trên từng khu vực lãnh thổ khác nhau, các tính năng kỹ thuật không được công bố và chỉ được thiết lập theo thỏa thuận của các nhà khai thác trong nước
- - Mỗi thuê bao được cấp phát một cặp đôi kênh liên lạc suốt thời gian - _ Nhiễu giao thoa lớn
Trang 5Kỹ thuật FDMA: Là phương pháp trong đó độ rộng băng tần công tác của vệ tỉnh (tiêu chuẩn 500 MHz) được chia ra các khoảng tần số gọi là luéng phat dap
Độ rộng luồng phát đáp (thường là 36MHz hoặc 72 MHz) được phân chia cho mỗi trạm mặt đất để phát đi ở các tần số riêng biệt cho mỗi trạm Khi nhận, trạm
mặt đất điều chỉnh máy thu của chúng đến tần số mong muốn để khôi phục lưu lượng thông tin đã dành cho trạm Các tín hiệu được truyền đi đồng thời nhưng ở
các tần số khác tương ứng với mỗi sóng mang Việc phát đi lưu lượng sẽ chiếm
băng tần qui định ở luồng phát đáp dành cho chúng Các sóng mang được phân cách với nhau bằng băng tần bảo vệ thích hợp sao cho chúng không chồng lấn lên nhau Hạn chế - _ Tốc độ thấp < 10Kb/s - _ Phố tần số hạn chế, dung lượng nhỏ - - Tính bảo mật kém
- _ Có tiếng ồn do nhiễu giữa các máy đi động gây ra vùng phủ sóng hẹp
- Không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị đi động và hạ tang
- Kh6ng tyong thich gitta cdc hé thong khac nhau, dic biét 6 Chau Au, làm cho thuê bao không thể sử dụng được máy di động của mình ở nước khác
Tuy chỉ hoạt động với tần số chỉ từ 150MHz nhưng mạng 1G cũng phân ra khá nhiều chuẩn kết nỗi theo từng phân vùng riêng trên thế giới: NMT (Nordic
Mobile Telephone) là chuẩn đành cho các nước Bắc Âu và Nga; AMPS
(Advanced Mobile Phone System) tai Hoa Ky; TACS (Total Access Communications System) tai Anh; JTAGS tai Nhat; C-Netz tai Tay Duc;
Radiocom 2000 tại Pháp; RTMI tại Ý
2 Thế hệ thứ hai (2G)
Là thế hệ kết nối thông tin di động mang tính cải cách cũng như khác hoàn toàn so với thế hệ đầu tiên Nó sử dụng các tín hiệu kỹ thuật sỐ thay cho tín hiệu analog của thế hệ 1G và được áp dụng lần đầu tiên tại Phần Lan bởi Radiolinja (hiện là nhà cung cấp mạng con của tập đoàn Elisa Oyj) trong năm 1991 Mạng 2G mang tới cho người sử dụng di động 3 lợi ích tiễn bộ trong suốt một thời gian
dài: mã hoá dữ liệu theo dạng kỹ thuật số, phạm vi kết nỗi rộng hơn 1G và đặc biệt là sự xuất hiện của tin nhắn dạng văn bản đơn giản — SMS Theo đó, các tin
Trang 6Bai thao lugn - Thuong mai dién tu
thuật số truyền nhận trong thế hệ 2G tạo ra nguồn năng lượng sóng nhẹ hơn và sử dụng các chip thu phát nhỏ hơn, tiết kiệm diện tích bên trong thiết bị hơn
Đặc điểm của thể hệ thứ 2 (2G):
- _ Kỹ thuật chuyên mạch số - - Dung lượng lớn
- §Siéu bao mat (High Security)
- Nhiéu dịch vụ kèm theo như truyền đữ liệu, fax, SMS (tin nhắn), và
- Phần lớn ĐTDĐ ngày nay đều có tiêu chuẩn 2G và sử dụng chuẩn
GSM - hệ thống di động kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi nhất
Tất cả hệ thống thông tin di động thể hệ 2 đều sử dụng kỹ thuật điều chế số
và chúng sử dụng 2 phương pháp ẩa truy cập:
- _ Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multple Access- TDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các khe thời gian khác nhau - Da truy cap phan chia theo ma ( Code Division Multiple Access —
CDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các chuỗi mã khác nhau
Da truy cập phân chia theo thởi gian TDMA
Trong hệ thống TDMA phổ tần số quy định cho các di động liên lạc chia thành các dải tần liên lạc, mỗi một dải tần liên lạc này được dùng cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian (Time slot) trong suốt chu kỳ một khung Tin tức được tổ chức dưới dạng gói, mỗi gói có có bit chỉ thị đầu gói, chỉ thị cuỗi gói, các bít đồng bộ và các bít dữ liệu Không như hệ thống FDMA, hệ thống TDMA truyền dẫn dự liệu không liên tục và chỉ dử dụng cho dự liệu số và
điều chê sô
Các đặc điểm của TDMA
TDMA có thể phân phát thông tin theo hai phương pháp là phân định trước và phân phát theo yêu cầu Trong phương pháp phân định trước, việc phân phát các cụm được định trước hoặc
phân phát theo thời gian Ngược lại trong phương pháp phân
định theo yêu cầu các mạch được tới đáp ứng khi có cuộc goi yêu cầu, nhờ đó tăng được hiệu suất sử dụng mạch
Trong TDMA các kênh được phân chia theo thời gian nên
nhiễu giao thoa giữa các kênh kế cận giảm đáng kẻ
TDMA sử dụng một kênh vô tuyến để ghép nhiều luông thông
tin thông qua việc phân chia theo thời gian nên cần phải có việc đồng bộ hóa việc truyền dẫn để tránh trùng lặp tín hiệu
Trang 7Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA
Đối với hệ thống CDMA, tất cả người dùng sẽ sử dụng cùng lúc một băng tần tín hiệu truyền đi sẽ chiếm toàn bộ băng tần của hệ thống Tuy nhiên, các tín
hiệu của mỗi người dùng được phân biệt với nhau bởi các chuỗi mã Thông tin di
động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phố cho nên nhiều người sử dụng có thể
chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi mà không sợ gây
nhiễu lẫn nhau
Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi cell trong toàn mạng và những kênh này cũng được phân biệt với nhau nhờ mã trải phố giả ngẫu nhiên PN
Trong hệ thống CDMA, tín hiệu bản tin băng hẹp được nhân với tín hiệu
băng thông rất rộng, gọi là tín hiệu phân tán Tín hiệu phân tán là một chuỗi mã
giả ngẫu nhiên Mà tốc độ chip của nó rất lớn so với tốc độ đữ liệu Tất cả các
users trong một hệ thống CDMA dùng chung tần số song mang và có thê được phát đông thời Mỗi user có một từ mã giả ngẫu nhiên riêng của nó và được xem là trực g1ao với các từ mã khác Tại máy thu, sẽ có một từ mã đặc trưng được tạo ra để tách song tín hiệu có từ mà giả ngẫu nhiên tương quan với nó Tất cả các
mã khác được xem như là nhiễu Đề khôi phục lại tín hiệu thông tin, máy thu cần phải biết từ mã dùng ở máy phát Mỗi thuê bao vận hành một cách độc lập mà
không cần biết các thông tin của máy khác
Đặc điểm của CDMA
- Dai tan tin hiệu rong hang MHz - Str dung k¥ thuat trai phé phitc tap
-_ Kỹ thuật trải phố cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường
độ trường rất nhỏ và chống fađing hiệu quả hơn FDMA,
TDMA
-_ Việc các thuê bao MS trong cell dùng chung tần số khiến cho thiết bi truyén dan vô tuyến đơn giản, việc thay đôi kế hoạch tần số không còn vấn đề, chuyển giao trở thành mềm, điều khiển dung lượng cell rất linh hoạt
- Chất lượng thoại cao hơn, dung lượng hệ thống tăng đáng kể (có thê gấp từ 4 đến 6 lần hệ thống GSM), độ an tồn (tính bảo
mật thơng tin) cao hơn do sử dụng dãy mã ngẫu nhiên để trải phổ, kháng nhiễu tốt hơn, khả năng thu đa đường tốt hơn,
chuyên vùng linh hoạt Do hệ số tái sử dụng tần số là 1 nên
không cân phải quan tâm đến vấn đề nhiễu đồng kênh
- CDMA không có giới hạn rõ ràng về số người sử dụng như
TDMA và FDMA Còn ở TDMA và FDMA thì số người sử
dụng là cố định, không thể tăng thêm khi tất cả các kênh bị
chiếm
- Hệ thông CDMA ra đời đã đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn dịch
vụ thông tin đi động tế bào Đây là hệ thống thông tin di động
Trang 8Bai thao lugn - Thuong mai dién tu
Một số mạng chuẩn của thể hệ thứ 2 (2G)
GSM (TDMA-based), khơi nguồn áp dụng tại Phần Lan và sau đó trở thành chuẩn phơ biến trên tồn 6 Châu lục Hiện nay vẫn đang được sử dụng bởi hơn 80% nhà cung cấp mạng di động toàn cầu
CDMA2000 - tần số 450 MHZ cũng là nền tảng đi động tương tự GSM nói trên nhưng nó lại dựa trên nền CDMA và hiện cũng đang được cung cấp bởi 60 nhà mạng GSM trên toàn thế giới
IS-95 hay còn gọi là cđmaOne, (nên tảng CDMA) được sử dụng rộng
rãi tại Hoa Kỳ và một số nước Châu Á và chiếm gần 17% các mạng
toàn câu Tuy nhiên, tính đến thời điểm này thì có khoảng 12 nhà
mạng đang chuyên dịch dân từ chuẩn mạng này sang GSM (tương tự
như HT Mobile tại Việt Nam vừa qua) tại: Mexico, Ân Độ, Úc và Hàn
Quốc
PDC (nên tảng TDMA) tại Japan
iDEN (nên tảng TDMA) sử dụng bởi Nextel tại Hoa Kỳ và Telus
Mobility tai Canada
IS-136 hay còn gọi là D-AMPS, (nên tảng TDMA) là chuẩn kết nối
phố biến nhất tính đến thời điểm này và đượ7c cung cấp hầu hết tại
các nước trên thế giới cũng như Hoa Kỳ Uu và nhược điêm của 2G:
Ưu điểm:
- lrong mạng 2G, tín hiệu kỹ thuật số được sử dụng đề trao đôi giữa điện thoại và các tháp phát sóng, làm tăng hiệu quả trên 2 phương diện chính:
-_ Dữ liệu số của giọng nói có thê được nén và kênh hiệu quả hơn so với mã hóa analog nhờ sử dụng nhiều hình thức mã hóa, cho
phép nhiều cuộc gọi cùng được mã hóa trên một dải băng tần -_ Hệ thống kỹ thuật số được thiết kế giảm bớt năng lượng sóng
radio phát từ điện thoại Nhờ vậy, có thê thiết kế điện thoại 2G
nhỏ gọn hơn, đồng thời giảm chỉ phí đầu tư những tháp phát sóng
-_ Mạng 2G trở nên phổ biến cũng do công nghệ này có thể triển
khai một số dịch vụ dữ liệu như Email và SMS Đồng thời,
mức độ bảo mật cac nhân cũng cao hơn so vơi 1G
Nhược điểm:
Những nơi dân cư thưa thớt, sóng kỹ thuật số yếu có thể
không tới được các tháp phát sóng Tại những địa điểm như
vậy, chất lượng truyền sóng cũng như chất lượng cuộc gọi sẽ bị
Trang 9Cac dich vu thoai bao gom:
- Cudédc goi thong thong
- Chan cudc ggi là dịch vụ cho phép thuê bao chủ động chặn các cuộc
gọi đi hoặc gọi đến trên chính SIMCARD của mình
- _ Chuyến cuộc gọi là dịch vụ cho phép người dùng chuyển các cuộc gọi
từ máy di động của mình đến một thuê bao khác bất kỳ (cỗ định, di
động, hộp thư thoai)
- - GIữ cuộc gọi : (call hold - CH) cho phép thuê bao của người dùng có thể p1ữ cuộc gọi thứ nhất đề thực hiện hoặc tiếp nhận cuộc gọi thứ 2 Mỗi thuê bao tại một thời điểm chỉ có khả năng giữ một cuộc gọi để tiếp một cuộc gọi khác
Cac dich vu dit hiệu:
- Truyền dẫn số liệu Email: Email là một thuật ngữ trong tiếng Anh, có nghĩa là thư điện tử Thay vì nội dung thư của bạn được viết lên giấy và chuyển đi qua đường bưu điện thì email được lưu dưới dạng các tệp văn bản trong máy tính và được chuyên đi qua đường Internet - _ Tin nhắn ngắn SMS: Tin nhắn SMS(Short Messaging Service) là dạng
tn ngắn,chỉ chứa được ký tự và những biểu tượng đơn giản.Mỗi(1)
bản tin được hạn định số ký tự mà Bạn đã nhập và thường hiển thị ở
góc trên của màn hình tin nhắn
3 Thế hệ 2,5G
Là thế hệ kết nói thông tin di động bản lề giữa 2G và 3G Chữ số 2.5G chính
là biểu tượng cho việc mạng 2G được trang bị hệ thống chuyển mạch gói bên cạnh hệ thống chuyên mạch theo kênh truyền thống Nó không được định nghĩa
chính thức bởi bất kỳ nhà mạng hay tổ chức nào và chỉ mang mục đích duy nhất
là tiếp thị công nghệ mới theo mạng 2G
Mạng 2.5G cung cấp một số lợi ích tương tự mạng 3G và có thê dùng cơ sở
hạ tầng có sẵn của các nhà mạng 2G trong các mạng GSM và CDMA Và tiến bộ
duy nhất chính là GPRS - công nghệ kết nối trực tuyến, lưu chuyển dữ liệu được
dùng bởi các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông GSM Bên cạnh đó, một vài giao
thức, chang han nhu EDGE cho GSM va CDMA2000 1x-RTT cho CDMA, co
thé dat duoc chat luong gan như các dịch vụ cơ bản 3G (bởi vì chúng dùng một tốc độ truyền dữ liệu chung là 144 kbit/s), nhưng vẫn được xem như là dịch vụ
2.5G (hoặc là nghe có vẻ phức tạp hơn là 2.75G) bởi vì nó chậm hơn vài lần so với dịch vụ 3G thực sự
EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution), hay còn gọi là EGPRS, là
một công nghệ di động được nâng cấp từ GPRS - cho phép truyền dự liệu với tốc độ có thể lên đến 384 kbit/s danh cho người dùng cố định hoặc đi chuyển chậm,
Trang 10Bai thao luận - Thương mại điện tu
EDGE dùng phương thức điều chế 8-PSK để tăng tốc độ dữ liệu truyền Chính vì
thé, dé triển khai EDGE, các nhà cung cấp mạng phải thay đổi trạm phát sóng
BTS cũng như là thiết bị đi động so với mạng GPRS
Cho phép triển khai nhiều dịch vụ gia tăng như duyệt web, truy cập
email, tai video, nhac
> Thế hệ thứ ba (3G)
Là thế hệ truyền thông di động thứ ba, tiên tiến hơn hẳn các thế hệ trước đó
Nó cho phép người dùng di động truyền tải cả dữ liệu thoại và đữ liệu ngoài thoại
(tải dữ liệu, gửi email, tin nhăn nhanh, hình ảnh, âm thanh, video clips ) Với 3G, di động đã có thê truyền tải dữ liệu trực tuyến, online, chat, xem tivi theo
kênh riêng
Trong số các dịch vụ của 3G, điện thoại video thường được miêu tả như là lá cờ đầu Giá tần số cho công nghệ 3G rất đắt tại nhiều nước, nơi mà các cuộc bán đầu giá tần số mang lại hàng tỷ Euro cho các chính phủ Bởi vì chỉ phí cho bản quyền về các tần số phải trang trải trong nhiều năm trước khi các thu nhập từ mạng 3G đem lại, nên một khối lượng vốn đầu tư không lồ là cần thiết để xây
dựng mạng 3G Nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã rơi vào khó khăn về
tài chính và điều này đã làm chậm trễ việc triển khai mạng 3G tại nhiều nước
ngoại trừ Nhật Bản và Hàn Quốc, nơi yêu cầu về bản quyền tần số được bỏ qua
do phát triển hạ tâng cơ sở IT quốc gia được đặt lên làm vấn đề ưu tiên nhất Và
cũng chính Nhật Bản là nước đầu tiên đưa 3G vào khai thác thương mại một cách rộng rãi, tiên phong bởi nha mang NTT DoCoMo Tính đến năm 2005, khoảng
40% các thuê bao tại Nhật Bản là thuê bao 3G, và mạng 2G dang dan dan di vao
lãng quên trong tiềm thức công nghệ tại Nhật Bản
Công nghệ 3Œ cũng được nhắc đến như là một chuẩn IMT-2000 của Tổ chức
Viễn thông Thé gidi (ITU):
- _ Tốc độ của thế hệ thứ ba được xác định như sau:
e_ 384 Kb/s đối với vùng phủ sóng rộng
e 2 Mb/s đối với vùng phủ sóng địa phương
Các tiéu chi chung dé xay dung hé thong thong tin di dong thé hé ba (3G):
- _ Sử dụng đải tần quy định quốc tế 2GHz như sau: e Đường lên: 1885-2025 MHz
e©_ Đường xuống : 2110-2200 MHz
- _ Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô
tuyến:
° _ Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến
se Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông
- Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: trong cơng sở, ngồi
Trang 11- _ Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:
® Môi trường thông tin nhà ảo (VHE: Virtual Home Environment)
trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyên mạng toàn cầu
e Dam bảo chuyên mạng quốc tế
e Dam bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyền mạch kênh và số liệu chuyển mạch theo gói
- _ Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện
Ban đầu 3G được dự kiến là một chuẩn thống nhất trên thế giới, nhưng trên
thực tế, thế giới 3G đã bị chia thành 4 phần riêng biệt:
UMTS (W-CDMA)
-_ UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), dựa trên công
nghệ truy cập vô tuyến W-CDMA, là giải pháp nói chung thích hợp với các nhà khai thác dịch vụ di động (Mobile network operator) sử
dung GSM, tập trung chủ yếu ở châu Âu và một phần châu Á (trong
đó có Việt Nam) UMTS được tiêu chuẩn hóa bởi tô chức 3GPP, cũng là tổ chức chịu trách nhiệm định nghĩa chuan cho GSM, GPRS va
EDGE
- FOMA, thực hiện bởi công ty viễn thong NTT DoCoMo Nhat Ban năm 2001, được coi như là một dịch vụ thương mại 3G đầu tiên Tuy là dựa trên công nghệ W-CDMA, nhưng công nghệ này vẫn không
tương thích với UMTS (mặc dù có các bước tiếp hiện thời để thay đổi lại tình thế này)
CDMA 2000
-_ Là thế hệ kế tiếp của các chuẩn 2G CDMA và IS-95, Các đề xuất của
CDMA2000 được đưa ra bàn thảo và áp dụng bên ngồi khn khổ
GSM tại Mỹ, Nhật Bản và Hàn Quốc CDMA2000 được quản lý bởi 3GPP2 - một tô chức độc lập với 3GPP Và đã có nhiều công nghệ
truyền thông khác nhau được sử dụng trong CDMA2000 bao gồm
1xRTT, CDMA2000-1xEV-DO va 1xEV-DV
- CDMA 2000 cung cấp tốc độ dữ liêu từ 144 kbit/s tới tren 3 Mbit/s Chuẩn này đã được chấp nhận bởi ITU
Người ta cho rằng sự ra đời thành công nhất của mạng CDMA-2000 là
tại KDDI của Nhận Bản, dưới thương hiệu AU với hơn 20 triệu thuê
bao 3G Kê từ năm 2003, KDDI đã nâng cấp từ mạng CDMA2000-1x
lên mạng CDMA2000-1xEV-DO với tốc độ dữ liệu tới 2.4 Mbit⁄s
Năm 2006, AU nâng cấp mạng lên tốc độ 3.6 Mbit/s SK Telecom của Hàn Quốc đã đưa ra dịch vụ CDMA2000-1x đầu tiên năm 2000, và
Trang 12Bai thao lugn - Thuong mai điện tu
TD-SCDMA
Chuẩn được ít được biết đến hơn là TD-SCDMA, được phát triển
riêng tại Trung Quốc bởi công ty Datang và Siemens Wideband CDMA
Hỗ trợ tốc độ giữa 384 kbit/s và 2 Mbit/s Giao thức này được dùng trong một mạng diện rộng WAN, tốc độ tối đa là 384 kbit/s Khi nó dùng
trong một mạng cục bộ LAN, tốc độ tối đa chỉ là 1,8 Mbit/s Chuẩn này cũng
được công nhận bởi TU
Ưu và nhược điểm cua 3G:
Ưu điểm: tiện dụng và linh hoạt
- Nhiều tiện ích và dịch vụ nỗi bật đó là sử dụng điện thoại video (video call), dịch vụ Internet di động, xem phim, nghe nhạc
theo yêu cầu, phù hợp với những người năng động, nhất là
đối với ng]ời hay đi công tác xa, thường xuyên phải đi chuyền
- Internet 3G tién lợi, tốc độ truy nhập internet không kêm đường truyền ADSL, co thé di chuyén, sử dụng ở mọi lúc, mọi nơi
Nhược điểm:
-_ Tầm phủ sóng bị hạn chế
-_ Giá cước, thiết bị đầu cuối cao
-_ Chất lượng chưa ôn định Mặt khác khi nhiều người cùng truy nhập trên sóng của một trạm BTS thì tốc độ truyền dẫn của 3G
sẽ bị chia sẻ dẫn tới tộc độ truy nhập giảm, đó là các khó khăn
nhà mạng phải giải quyết 5 Thế hệ 3.5G
Là hệ thông mạng di động truyén tai toc dd cao HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), phat trién tir 3G va hién dang dugc 166 nha mang tai 75 nước đưa vào cung cấp cho người đùng Nó đuợc kết hợp từ 2 công nghệ kết
nối không dây hiện đại HSPA và HSUPA, cho phép tốc độ truyền dẫn lên đến
7.2Mbp/s
6 Thế hệ thứ tư (4G)
Hay còn có thẻ viết là 4-G, là công nghệ truyền thông không dây thế hệ thứ
tư, cho phép truyền tải dữ liệu với tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1
- 1,5 Gbit/s Cach đây không lâu thì một nhóm gồm 26 công ty trong đó có Vodafone (Anh), Siemens (Duc), Alcatel (Phap), NEC va DoCoMo (Nhat Ban),
đã ký thỏa thuận cùng nhau phát triển một tiêu chí cao cấp cho ĐTDĐ, một thế
Trang 13Công nghệ 4G được hiểu là chuẩn tương lai của các thiết bị không dây Các
nghiên cứu đầu tiên của NTT DoCoMo cho biết, điện thoại 4G có thể nhận dữ liệu với tốc độ 100 Mbit/s khi đi chuyển và tới 1 Gbit/s khi đứng yên, cũng như cho phép người sử dụng có thể tải và truyền lên các hình ảnh, video clips chất
lượng cao Mạng điện thoại 3G hién tai cua DoCoMo cé tốc độ tải là 384 Kbits
và truyền dữ liệu lên với tốc độ 129 Kbi/s NTT DoCoMo cũng hy vọng trong
vòng 2010 - 2012 sẽ có thê đưa mạng 4G vào kinh doanh
Và trong tương lai, mạng di động LTE Advance, WIMax (nhánh khác của
4G) sẽ là những thế hệ tiến bộ hơn nữa, cho phép người dùng truyền tải các đữ liệu HD, xem tivi tốc độ cao, trải nghệm web tiên tiến hơn cũng như mang lại
cho người dùng nhiều tiện lợi hơn nữa từ chính chiếc di động của mình
4G cung cấp QoS và tốc độ phát triển hơn nhiều so với 3G đang tồn tại, không chỉ là truy cập băng rộng, dịch vụ tin nhắn đa phương tiện (MMS), chat
video, TV di động mà còn các dịch vụ HDTV, các dịch vụ tối thiểu như thoại, đữ
liệu và các dịch vụ khác Nó cho phép chuyên giao giữa các mạng vô tuyến trong
khu vực cục bộ và có thê kết nối với hệ thống quảng bá video số
Các mục tiêu mà 4G hướng đến:
- Băng thông linh hoạt giữa 5 MHz đến 20 MHz, có thể lên đến 40
MHz
- Téc d6 duoc quy định bởi TTU là 100 Mbps khi di chuyên tốc độ cao và 1 Gbps đối với thuê bao đứng yên so với trạm
- _ Tốc độ dữ liệu ít nhất là 100 Mbps giữa bất kỳ hai điểm nào trên thế gidi
- Hiéu suất phố đường truyền là 15bit/s⁄Hz ở đường xuống và 6.75
biUs/Hz ở đường lên (có nghĩa là 1000 Mbps 6 đường xuống và có thể
nhỏ hơn băng thông 67 MH)
- _ Hiệu suất sử dụng phô hệ thống lên đến 3 bit/s/Hz/cell ở đường xuống và 2.25 bit/s/Hz/cell cho việc sử dụng trong nhà
- _ Chuyên giao liền (Smooth handoff) qua các mạng hỗn hợp - _ Kết nối liền và chuyển giao toàn cầu qua đa mạng
- Chat lượng cao cho các dịch vụ đa phương tiện như âm thanh thời
gian thực, tốc độ dữ liệu cao, video HDTV, TV di động
- _ Tương thích với các chuẩn không dây đang tôn tai Tat cả là IP, mạng
chuyên mạch gói không còn chuyên mạch kênh nữa
Các kỹ thuật được sử dụng: _
- MIMO: dé dat duoc hiéu suat ph6é tan cao bang cach str dung phan tập theo không gian, đa anten đa người dùng
- _ Sử dụng lượng tử hóa trong miền tần số, chăng hạn như OEDM hoặc
Trang 14Bai thao lugn - Thuong mai điện tu
để tận dụng thuộc tính chọn lọc tần số của kênh mà không phải lượng
tử phức tạp
- Ghép kênh trong miền tần số chẳng hạn như OFDMA hoặc SC-
FDMA ở đường xuống: tốc độ bít thay đổi bằng việc gán cho người
dùng các kênh con khác nhau dựa trên điều kiện kênh
- _ Mã hóa sửa lỗi Turbo: để tối thiểu yêu cầu về tý số SNR ở bên thu
- _ Lập biểu kênh độc lập: để sử dụng các kênh thay đổi theo thời gian
- _ Thích nghi đường truyền: điều chế thích nghi và các mã sửa lỗi 7 Bảng so sánh các thế hệ từ 1G — 4G 1G 2G 3G 4G Hệ thông Tương tự Số Số Số Phủ sóng Từng khu vực Toàn câu Toàn câu Toàn câu Điều chế FD TD QPSK, BPSK Tốc độ <10 Kb/s 200 Kb/s 14,4 Mb/s 200 Mb/s Da truy nhap FDMA TDMA, W-CDMA OFDMA CDMA
Bao mat Kém Chưa cao Cao Cao
Dịch vụ Thoại là chủ | Đa dạng hơn | Đa dạng chất | Tích hợp trên
yếu 1G: nhắn tin, | lượng cao: nên IP sư
internet, internet tốc dụng mọi độ cao, tin dịch vụ nhắn, xem phim, video, Dịch vụ cơ Roaming Roaming bản trực tiếp HI Các phần xử lý ở tầng vật lý
Tang vat ly 14 tầng thứ nhất trong bảy tầng mô hình OSI Tầng này chịu trách
nhiệm ứng đối với các đòi hỏi về dịch vụ từ tầng liên kết đữ liệu
Tang nay ám chỉ đến phần cứng (hardware) của mạng truyền thông, đến hệ thống dây nối cụ thể, đến sự liên kết viễn thông điện tử Tầng này còn xử lý thiết kế điện, không chế xung đột (collision control) và những chức năng ở hạ tâng
thấp nhất
Trang 15Chức năng và dịch vụ chính mà tâng vật lý giải quyết là:
-_ Thiết lập và ngắt mạch một liên kết viễn thông trên một phương tiện
truyền thông
-_ Tham gia vào một tiến trình trong đó tài nguyên được nhiều người sử
dụng cùng một lúc, chẳng hạn phân giải sự tranh chấp (contention)
va khéng ché luéng (flow control)
- Bién d6i thé dang cua dit liéu sé (digital data) trong thiết bị của người
dùngđồng bộ với tín hiệu duoc truyền quađường truyền thong (Communication channel)
1 Mã hóa tiếng nói
Mã hoá tiếng nói được chia ra thành ba loại chính là mã hoá dạng sóng, mã
hoá nguồn và mã hoá lai Ay Chat lượng Rat tot tiếng nói Ma hoa j ane cong Trung binh dang súng - Mã hoá nguồn Xâu Kém 1 1 1 i 1 i > xã l 2 4 § l6 32 64 Tắc độ bít (kbits/s)
Hình 2- Tóc độ tiêng nói so với tốc độ bữ của các bộ mã hóa
a Mã hoá dạng sống: người ta chia mã hoá dạng sóng ra làm hai loại chính
Trong miễn thời gian: mã hoá điều biễn xung mã (PCM), điều biến xung mã sai lệch (DPCM) và điều biễn xung mã sai lệch thich nghi (ADPCM),
Phương pháp mã hóa PCM: về cơ bản mã hóa PCM có 3 bước cơ bản là
lây mẫu, lượng tử hóa và mã hóa Sau đây là cái nhìn chung nhất, đơn giản nhất
Trang 16Bai thao luận - Thương mại điện tu Bước 1: Láy máu “ 2 1 T : : : : : : Ø8B8E -r ; HE SE ni nan Ba Bo Hà 2 xin i=aoni2nDDE ong ven men S72 Ất sssedesmseail Ft orm art micveegnc esa miami seh masta al : ' ' : ' : : : ' : ' ' : ñ8&Ƒ c“ < ‡ -PÈ-F-E F-EF-E-PE-E-F-EL-L-E-E - ¬ Thờ nh mm em — ceee mm : : : : ' : Od `" ẽ xxx kẽ " ¬"¬x Q m Sample Height a bà, Q 1 Qo mh 1 Qo œ®
Hình 3 Quy trình lấy mẫu trong mã hóa PCM
Số lượng mẫu cũng như tốc độ lẫy mẫu được tuân thủ theo tiêu chuẩn
NyQuist Vi dụ như tin hiệu thoại thì tín hiệu cần mã hóa nằm trong dỉa
théng tir 0-4 Khz, theo Nyquist tôc độ lây mẫu là 8000 mẫu / s
Bước 2: Lượng Tứ Hóa
Có 2 phương pháp lượng tử hóa cơ bản là lượng tử hóa đều và lượng tử hóa không đều Trong đo phương pháp lượng tử hóa không đều tối ưu
hơn khi mà tỷ số S/N là hằng số , ta có thể chọn số bít mã hóa ít nhất sao cho vẫn đảm bảo S/N Từ đó có thể ghép được nhiều kênh hơn
Bước 3: Mã hóa
Là bước cuối cùng biến đổi tín hiệu điện thành tìn hiệu nhị phân
Có 3 phương pháp mã hóa cơ bản là : Phương pháp mã hóa đếm,
phương pháp mã hóa nối tiếp và phương pháp mã hóa song song
Trong miễn tân số: mã hoá băng con SBC (subband coding) và mã hoá biến
đổi thích nghi ATC (Adaptive Transform Coding)
Giới thiệu tổng quan về mã hóa băng con SBC: Mã hóa băng con M kênh, mỗi
kênh có hệ số nhị phân n; (i=0, ., i= M-1 ) Thanh phan chinh trong SBC 1a bang
lọc nhiều nhịp phân tích và tông hợp Trong mỗi băng lọc có 1 băng lọc thông thấp, 1 băng lọc thông cao và M-2 băng lọc thông dải Bộ lọc phân tích chia dải tần thành
Trang 17
b
Cc
các dải băng con Băng lọc tổng hợp có nhiệm vụ khôi phục lại đải tần từ các băng
con
Nguyên lí mã hóa dải bang con: Mã hóa dải băng con là một thuật toán
được áp dụng đề nén tín hiệu âm thanh, thuật toán mô dùng mô hình tâm lý thính giác để lượng tử hóa thích nghi chỉ những thành phần mà tai con
người nghe được Những tín hiệu trên hoặc dưới ngưỡng nghe sẽ không được mà hóa Các thông số kĩ thuật của mã hóa dải con: - Số kênh - _ Tổ hợp phân chia - Số bít trung bình trên một mẫu - _ Lỗi khôi phục Mã hố nguồn
Mã hố ngồn sử dụng mô hình quá trình tạo ra nguồn tín hiệu và khai thác các thông số của mô hình này để mã hoá tín hiệu Những thông số của mô hình sẽ được truyền đến bộ giải mã Đối với tiếng nói, các bộ mã hoá nguồn hoạt động
dựa trên mô hình cơ quan phát âm và được kích thích với một nguồn nhiễu trắng
đối với các đoạn tiếng nói vô thanh hoặc được kích thích bằng một dãy xung có
chu kì bằng chu kì pitch đối với đoạn tiếng nói hữu thanh Do đó thông tin được
gửi đến bộ giải mã là các thông số kỹ thuật của bộ lọc, một thông tin chỉ định đoạn
tiếng nói là hữu thanh hay vô thanh, sự thay đổi cần thiết của tín hiệu kích thích và chu kì pitch nếu đó là đoạn tiếng nói hữu thanh
Có nhiều kỹ thuật để mã hoá nguồn như: mã hoá kênh, mã hoá formant, mã hoá tham số và mã hoá đồng hình Tuy nhiên, hiện nay chủ yếu tập trung vào
nghiên cứu và phát triển các bộ mã hoá tham số như mã hoá dự đoán tuyến tính
kích thích bằng hai trạng thái (mã hoá LPC), mã hoá dự đoán tuyến tính có sự kích thích kết hợp MELP và mã hoá dự đoán tuyến tính kích thích bằng tín hiệu sau dự đoán RELP Các bộ mã hoá tham số này thường dùng cho điện thoại qua
vệ tinh và trong quân đội Mã hoá lai
Mã hóa lai có nhiều phương pháp nhưng phương pháp phổ biến nhất là mã
hoá phân tích bằng cách tổng hợp AbS (Analysis-by-Synthesis) Bộ mã hố này cũng sử dụng mơ hình cơ quan phát âm của người giống như mã hoá nguồn Tuy nhiên, thay vì sử dụng các mô hình tín hiệu kích thích đơn giản như mã hoá nguồn
thì ở đây tín hiệu kích thích được chọn sao cho cô gắng đạt được dạng sóng tiếng
nói tái tạo càng giống với dạng sóng tiếng nói ban đầu càng tốt Đây chính là đặc
tính phân biệt sự khác nhau giữa các bộ mã hoá kiểu AbS Thuật toán tìm ra dạng
sóng kích thích này quyết định tới độ phức tạp của bộ mã hoá
Trang 18Bai thao lugn - Thuong mai dién tu
Trong các bộ mã hố lai, các thơng số của hệ thống sẽ được xác định bằng kỹ
thuật dự đoán tuyến tính như trong mã hoá tham số (ở phương pháp mã hoá
nguồn) và tín hiệu kích thích được xác định bằng một vòng kín (phân tích bằng
cách tông hợp)
Hệ thống này bao gồm một bộ lọc dự đoán thời gian ngăn (STP) A(z), mot b6 loc dy doan théi gian dai (LTP) AL(z), mét b6 loc nhan cam nhan W(z), mét bộ giảm thiểu sai số cung cấp thông tin cần thiết cho bộ tạo tín hiệu kích thích
Trong đó, bộ tạo tín hiệu kích thích là quan trọng nhất vì nó tạo ra hay chọn tín hiệu kích thích sao cho sai số bình phương trung bình đã đi qua W() là nhỏ nhất Tuỳ theo mỗi loại mã hoá mà bộ tạo tín hiệu kích thích này khác nhau Mặc
dù sơ đồ trên là chung cho các bộ mã hoá lai nhưng một số loại không sử dụng bộ
lọc LTP hoặc vị trí STP và LTP thay đổi
Điều khiến công suất theo bước động DSSPC và phân tán DPC
Trong hệ thống thông tin di động, các máy di động đều phát chung một tần số ở cùng thời gian nên chúng gây nhiễu đồng kênh với nhau Chất lượng truyền dẫn của đường truyền vô tuyến đối với từng người sử dụng trong môi trường đa người sử dụng phụ thuộc vào tỷ sd E,/N,, trong do E, là năng lượng bit còn No là mật độ tap 4m trang Gausơ cộng bao gồm tự tạp âm và tạp âm quy đôi từ máy phát của người sử dụng khác Để đảm bảo tỷ số E„/N, không đổi và lớn hơn ngưỡng yêu cầu cần điều khiến công suất của các máy phát của các người sử dụng theo khoảng cách của nó với trạm gốc
Việc điều chỉnh là bắt buộc và điều chỉnh công suất phải nhanh nếu không
dung lượng của hệ thống sẽ bị giảm Chẳng hạn nếu công suất thu được của một người sử dụng nào đó ở trạm gốc lớn hơn mười lần công suất phát của các người
sử dụng khác thì nhiễu giao thoa đồng kênh do người sử dụng này gây ra cũng
lớn gấp mười lần nhiễu của người sử dụng khác Như vậy, dung lượng của hệ
thống sẽ giảm đi một lượng bằng 9 Công suất thu được ở trạm gốc phụ thuộc vào
khoảng cách của máy đi động so với trạm gốc và có thể thay đổi đến 80 dB
Mục đích chính của kỹ thuật điều khiến công suất là sẽ làm cực đại tỷ số tín hiệu trên nhiễu SIR tại mỗi kênh của hệ thống, giữ yêu cầu tối thiểu cho chất lượng dịch vụ của các kênh Bởi vậy, việc thiết kế công suất chính xác có tầm quan trọng đặc biệt đề tối đa dung lượng của hệ thống dưới dạng số lượng các cuộc gọi đồng thời dùng chung dải thông
Từ quan điểm về tiêu chí N,„ các phương pháp điều khiển công suất dựa trên cơ sở SIR-gốc vì SIR phản ảnh xác xuất lỗi bit nhận được mà thông thường là tiêu
chí N, dé đánh giá chất lượng dịch vụ QoS
Đặc biệt trong trường hợp đường lên, điều khiển công suất theo SIR-gốc có dung lượng phát đáp thay đôi biểu hiện trong giao thoa được nhìn thấy bởi bộ thu
Trang 19bởi vì hệ thống bao gồm nhiều trạm và giao thoa tại mỗi trạm biến đổi ngắn độc
lập Không giống như thuật tốn điều khiển cơng suất SIR-gốc, thuật toán dựa trên công suất truyền-gốc dựa trên phép đo chính xác các tham số lý tưởng kênh vơ
tuyến NĐ hững thuật toán này hầu hết dựa trên nguyên lý điều chỉnh công suất thích hợp dựa vào sự biến đôi kênh vô tuyến đo được
Đối với phương pháp điều khiển công suất theo bước động DSSPC đã tập
trung vào điều khiển công suất truyền bằng cách dùng khái niệm ngưỡng nhiều
mức, các lệnh điều khiển công suất TPC Bước động bù cho sự chậm của phương
pháp điều khiển công suất cố định nhưng cũng cần sự bù nhanh của công suất
truyền trong cửa số chấp nhận được, cân bằng sự ôn định của hệ thống Trong khi đó, phương pháp điều khiển công suất phân tán DPC cũng dùng thông tin về tỷ số tín hiệu trên nhiễu giao thoa SIR nhưng mức ngưỡng SIR() được điều chỉnh cho
phù hợp với từng đường truyền vô tuyến để đạt được chất lượng đường truyễn tốt
nhất Do đó DPC có khả năng đạt được mức SIR yêu cầu và hệ thống hoạt động ồn định hơn các phương pháp điều khiến công suất truyền thống Tuy nhiên DPC
cần nhiều thời gian hơn để tối thiêu hoá mức SIR Mỗi phương pháp đều có những
ưu và nhược điểm riêng, tuy nhiên cả hai phương pháp đều điều chỉnh công suất truyền hiệu quả hơn các phương pháp điều khiển công suất truyền thông Do đó cả hai phương pháp này hi vọng sẽ là cơ sở để nghiên cứu nhằm điều khiển công suất cho một số hệ thống thông tin di động hiện nay
IV Kết Luận
Trên đây chúng em đã trình bày những hiểu biết của mình một cách tổng quan nhất về hệ thống thông tin di động nói chung, các thế hệ thông tin di động đã , đang và sẽ được sử dụng Và di tìm hiểu chỉ tiết về hoạt động trong tầng vật lí — tang 1 trong OSI Nội dung đó đã được thể hiện trong nội dung của hai phân:
- _ Các thế hệ trong hệ thông thông tin di động
- _ Cúc phân xử lý ở tâng vật ly
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế Mặc đù rất cố gắng nhưng trong quá
trình nghiên cứu không tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong nhận
được sự gúp ý của Cô giáo và các bạn để bản báo cáo được hoàn thiện hơn