Ưu nhược điểm và vấn đề ứng dụng mạng CDMA trong hệ thống thông tin di động

NGUYỄN ĐÌNH SỸ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TÊN ĐỀ TÀI ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ VẤN ĐỀ ỨNG DỤNG MẠNG CDMA TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Nguyễn Đình Sỹ 2014 - 2016 Hà Nội - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ TÊN ĐỀ TÀI ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ VẤN ĐỀ ỨNG DỤNG MẠNG CDMA TRONG HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG NGUYỄN ĐÌNH SỸ CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 60520203 PGS.TS ĐỖ XUÂN THỤ Hà Nội – 2017 Lời cam đoan Em xin cam đoan Luận văn khơng giống hồn tồn luận văn trước cơng trình có trước Học viên thực Nguyễn Đình Sỹ i Lời cảm ơn Được phân công Khoa sau đại học Viện Đại học Mở Hà Nội, đồng ý Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đỗ Xuân Thụ em thực đề tài phân tích “Ưu nhược điểm vấn đề ứng dụng mạng CDMA Trong hệ thống thơng tin di động” Trong q trình học tập, nghiên cứu hoàn thiện luận văn này, em nhận giúp đỡ nhiệt tình từ thầy môn, thầy cô khoa Sau Đại học Viện Đại Học Mở Hà Nội cá nhân Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới PGS.TS Đỗ Xuân Thụ người thầy trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt, bảo em kiến thức chuyên môn thiết thực dẫn chứng khoa học quí báu Một lần xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo, đơn vị phòng ban, khoa chun mơn cá nhân giúp đỡ em trình học tập thực luận văn tốt nghiệp Do trình độ, tính thực tế nhiều hạn chế kiến thức kinh nghiệm nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót mà thân chưa thấy Em mong góp ý q Thầy, Cơ để luận văn em hoàn chỉnh Em xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng Học viên năm 2016 Nguyễn Đình Sỹ ii Mục lục Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục từ viết tắt v Danh mục vẽ vii LỜI NÓI ĐẦU viii Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động 1.1.1 Hệ thống thông tin di động hệ thứ (1G) 1.1.2 Hệ thống thông tin di động hệ thứ (2G) 1.1.3 Hệ thống thông tin di động hệ 2,5G 3G 1.1.4 Hệ thống thông tin di động 3,5G 4G 1.2 Tổng quan hệ thống điện thoại di động tổ ong 1.2.1 Tổng quan 1.2.2 Cấu hình hệ thống 1.2.3 Sự phát triển hệ thống tổ ong 1.2.3.1 AMPS (Dịch vụ điện thoại di động tiên tiến) 10 1.2.3.2 Các phương pháp đa truy nhập 14 1.3 Ứng dụng mạng CDMA mạng GSM 17 1.3.1 Tổng quan GSM 17 1.3.1.1 Lịch sử phát triển mạng GSM 18 1.3.1.2 Mạng thông tin di động 19 1.3.1.3 Các đặc tính mạng di động GSM 19 1.3.1.4 Các dịch vụ tiêu chuẩn GSM 20 1.3.1.5 Dịch vụ tin nhắn 21 1.3.1.6 Các tiêu kỹ thuật mạng GSM 21 1.3.1.7 Về khả phục vụ 21 1.3.1.8 Về chất lượng dịch vụ an toàn bảo mật 22 1.3.1.9 Về sử dụng tần số 22 1.3.1.11 Về mạng 22 1.3.2 So sánh CDMA GSM 23 1.3.2.1 GSM - Hệ thống thơng tin di động tồn cầu 23 1.3.2.2 CDMA 26 1.4 Kết luận chương 29 Chương 2: KỸ THUẬT CDMA 30 iii 2.1 Giới thiệu chương 30 2.1.1 Tổng quan CDMA 30 2.1.2 Thủ tục phát/thu tín hiệu 30 2.1.3 Các đặc tính CDMA 31 2.2 Nguyên lý kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã (cdma) 43 2.3 Kỹ thuật trải phổ 44 2.3.1 Kỹ thuật trải phổ cách phân tán phổ trực tiếp DS/SS 46 2.3.1.1 Tín hiệu giả tạp 46 2.3.1.2 Các hệ thống DS/SS-BPSK 49 2.3.1.3 Các hệ thống DS/SS-QPSK 56 2.3.1.4 Hiệu suất hệ thống DS/SS 60 2.3.2 Các hệ thống trải phổ nhảy tần FH/SS 66 2.3.2.1 Các hệ thống trải phổ nhảy tần nhanh (FFH) 67 2.3.2.2 Các hệ thống trải phổ nhảy tầng chậm (SFH) 73 2.3.3 Các hệ thống trải phổ nhảy thời gian hệ thống lai ghép 74 2.3.3.1 Các hệ thống trải phổ nhảy thời gian TH/SS 74 2.3.3.2 So sánh hệ thống SS 76 2.3.3.3 Đa truy nhập 78 2.3.3.4 Các hệ thống lai ghép (kết hợp) 80 2.4 Những ưu nhược điểm mạng CDMA 83 2.4.1 Ưu điểm 83 2.4.2 Nhược điểm CDMA 87 2.5 Kết luận chương 88 Chương 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CDMA TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ TẠI VIỆT NAM 90 3.1 CDMAOne 90 3.2 Cdma 2000 91 3.3 Công nghệ CDMA2000 1X CDMA2000 1xEV 91 3.5 Ứng dụng công nghệ CDMA Việt Nam 92 3.5.1 Quá trình phát triển CDMA Việt Nam 92 3.5.2 Những khó khăn cơng nghệ CDMA Việt Nam 94 3.5.2.1 Hạn chế thiết bị đầu cuối 95 3.5.2.2 Vùng phủ sóng chưa thật rộng khắp 96 3.6 Kết luận chương 96 KẾT LUẬN 97 iv Danh mục từ viết tắt TỪ VIẾT TÊN TIẾNG ANH TẮT AMPS TIẾNG VIỆT Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện di động thoại nâng cao NMT Hệ thống điện thoại di động Bắc Nordic Mobile Telephone Âu TACS Total Access Communication Tổng số truy cập truyền thông MSC Mobile service Switching Center Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú BS Base Station Trạm gốc SS7 Common channel Signaling System Báo hiệu kênh chung số no.7 PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng SS Switching System Hệ thống chuyển mạch AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú EIR Equipment Identify Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị MSC Mobile Service Switching Center Trung tâm chuyển mạch nghiệp vụ di động BSS Base Station System Hệ thống trạm gốc BSC Base Station Controller Đài điều khiển trạm gốc v BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc MS Mobile Station Trạm di động OSS Operation & Support System Hệ thống khai thác hỗ trợ NSS Network Switching System Hệ thống chuyển mạch mạng ISDN Integrated Digital Mạng số đa dịch vụ tích hợp Service Network PSPDN CSPDN Packet Switched Mạng số liệu cơng cộng Public Data Network chuyển mạch gói Circuit Switched Public Data Mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh Network PSTN Public Switched Telephone Mạng điện thoại chuyển mạch Network công cộng PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng JPD Japanish Personal Digital Cellular Hệ thống Personal Digital Cellular Nhật Bản System PDC Personal Digital Cellular HSPDA High Speed Downlink Packet Acces TDD Time Division Duplex CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã vi Danh mục vẽ Hình 1 Lặp Lại nhóm tế bào vùng dịch vụ Hình Sơ đồ khối hệ thống thông tin di động hệ thứ Hình Mơ hình cấu trúc mạng thông tin di động GSM Hình Hệ thống điện thoại di động Hình Mẫu tái sử dụng tần số (K=4,7, 12, 19) 11 Hình Búp song anten định hướng 11 Hình Các phương pháp đa truy nhập 14 Hình Cấu trúc GSM 23 Hình Sơ đồ thu/phát CDMA………………………………………………………… 31 Hình 2 Các trình phân tập CDMA 32 Hình So sánh chuyển vùng mềm chuyển vùng cứng 33 Hình Điều khiển cơng suất CDMA 35 Hình Đường kết nối chuyển vùng mềm 38 Hình Giao thoa từ BS bên cạnh 41 Hình Quá trình trải phổ nén phổ kỹ thuật CDMA 43 Hình Hệ thống thông tin trải phổ 45 Hình Hàm tự tương quan tín hiệu PN nhận từ dãy m 49 Hình 10 Sơ đồ khối máy phát DS/SS-BPSK .51 Hình 11 Sơ đồ khối máy thu DS/SS – BPSK 52 Hình 12 PSD tin tức, tín hiệu PN tín hiệu DS/SS-BPSK 55 Hình 13 Dạng song hệ thống DS/SS - QPSK .57 Hình 14 Sơ đồ khối máy thu hệ thống DS/SS- QPSK .58 Hình 15 Các ví dụ c1 (t), c2 (t) nhận từ c(t) .59 Hình 16 Sơ đồ khối chức máy phát máy thu DS/SS - BPSK 61 Hình 17 Biểu đồ tần số FFH FSK 68 Hình 18 Sơ đồ khối hệ thống FH/SS 69 Hình 19 Giản đồ tần số SFH với BPSK 75 Hình 20 Đồ thị tần số hệ thống SFH với M - mức FSK, M-4 76 Hình 21 Đồ thị thời gian hệ thống TH/SS 78 Hình 22 Sơ đồ khối máy phát hệ thống lai FH/SS .81 Hình 23 Sơ đồ khối máy phát hệ thống lai FH/SS .82 Hình 24 Máy thu hệ thống lai FH/SS 83 vii LỜI NÓI ĐẦU Trong năm vừa qua, nhu cầu trao đổi thơng tin ngày cao, khơng nằm giới hạn quốc gia, mà phạm vi giới Sự phát triển nhanh công nghệ điện tử, tin học, công nghệ viễn thơng cung cấp ngày nhiều loại hình dịch vụ đa dạng, an toàn, chất lượng cao đáp ứng ngày tốt nhu cầu khách hàng Với nhu cầu thông tin di động không thoại mà truyền liệu, hình ảnh, âm với tốc độ cao, yêu cầu chất lượng, bảo mật đặt Điều thúc đẩy nhà cung cấp dịch vụ thơng tin di động phải tìm kiếm phương thức thông tin Và công nghệ CDMA trở thành mục tiêu hướng tới lĩnh vực thông tin di động tồn giới Cơng nghệ CDMA dựa nguyên lý trải phổ đạt hiệu sử dụng dải thông lớn so với công nghệ tương tự số khác số lượng thuê bao truy nhập lớn Nhờ dãn rộng phổ tín hiệu mà chống lại tác động gây nhiễu bảo mật tín hiệu Các mạng thơng tin di động sử dụng cơng nghệ CDMA đáp ứng nhu cầu thông tin di động tương lai Do đó, việc nghiên cứu triển khai mạng thông tin di động CDMA điều tất yếu Xuất phát từ suy nghĩ nên em chọn đề tài: “ưu nhược điểm vấn đề ứng dụng mạng CDMA hệ thống thơng tin di động” Đề tài gồm có nội dung sau: Chương - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Chương - KỸ THUẬT CDMA Chương - ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CDMA TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ TẠI VIỆT NAM Trong trình làm luận văn tốt nghiệp em cố gắng thời gian hạn chế, trình độ kinh nghiệm có hạn nên nội dung luận văn chắn không tránh khỏi sai sót, em mong nhận đóng góp, hướng dẫn giúp đỡ thầy, cô để em hoàn thiện Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Học viên Nguyễn Đình Sỹ viii Hình 2.24 Máy thu hệ thống lai FH/SS Hình 24 Máy thu hệ thống lai FH/SS 2.4 Những ưu nhược điểm mạng CDMA 2.4.1 Ưu điểm - Sử dụng mã hóa ưu việt Nhờ hệ thống kích hoạt thoại, hiệu suất tái sử dụng tần số trải phổ cao điều khiển lượng, nên cho phép quản lý số lượng thuê bao cao gấp 5-20 lần so với công nghệ GSM Áp dụng kỹ thuật mã hóa thoại mới, CDMA nâng chất lượng thoại lên gần với hệ thống điện thoại hữu tuyến(điện thoại để bàn) - Chuyển giao mềm Đối với điện thoại di động, để đảm bảo tính di động, trạm phát phải đặt rải rác khắp nơi Mỗi trạm phủ sóng vùng định chịu trách nhiệm với thuê bao vùng Với CDMA, vùng chuyển giao, thuê bao liên lạc với trạm thu phát lúc, gọi không bị ngắt quãng, làm giảm đáng kể xác suất rớt gọi - Điều khiển công suất 83 Một ưu điểm khác CDMA nhờ sử dụng thuật tốn điều khiển nhanh xác, th bao phát mức công suất vừa đủ để đảm bảo chất lượng tín hiệu, giúp tăng tuổi thọ pin, thời gian chờ đàm thoại Máy điện thoại di động CDMA sử dụng pin nhỏ hơn, nên trọng lượng máy nhẹ, kích thước gọn dễ sử dụng Trong thông tin di động, thuê bao di động di chuyển khắp nơi với nhiều tốc độ khác nhau, tín hiệu phát bị sụt giảm cách ngẫu nhiên Để bù cho sụt giảm này, hệ thống phải điều khiển cho thuê bao tăng mức công suất phát Các hệ thống analog GSM có khả điều khiển chậm đơn giản, thuê bao thay đổi mức cơng suất đủ nhanh, phải ln phát công suất cao vài dB so với mức cần thiết Tuy nhiên, để sử dụng mạng điện thoại di động CDMA, người dùng phải trang bị thiết bị đầu cuối phù hợp với công nghệ mạng Chi phí cho thiết bị đầu cuối CDMA khoảng 200-1.000 USD tùy công máy, tương lai giá thấp Trong vấn đề bảo mật, CDMA cung cấp chế độ bảo mật cao nhờ sử dụng tín hiệu trải băng phổ rộng Các tín hiệu băng rộng khó bị rò xuất mức nhiễu, người có ý định nghe trộm nghe tín hiệu vơ nghĩa Ngồi ra, với tốc độ truyền nhanh cơng nghệ có, nhà cung cấp dịch vụ triển khai nhiều tùy chọn dịch vụ thoại, thoại liệu, fax, Internet Không ứng dụng hệ thống thơng tin di động, CDMA thích hợp sử dụng việc cung cấp dịch vụ điện thoại vô tuyến cố định với chất lượng ngang với hệ thống hữu tuyến, nhờ áp dụng kỹ thuật mã hóa Đặc biệt hệ thống triển khai mở rộng nhanh chi phí thấp hầu hết mạng hữu tuyến khác, đòi hỏi trạm thu phát Tuy nhiên, máy điện thoại di động sử dụng chuẩn GSM sử dụng chuẩn CDMA Nếu tiếp tục phát triển GSM, hệ thống thông tin di động phải phát triển lên WCDMA đáp ứng nhu cầu truy cập di động loại thông tin từ mạng Internet với tốc độ cao, thay với tốc độ 9.600 bit/giây nay, so với tốc độ 144.000bit/giây CDMA 84 - Dung lượng tăng cao Dung lượng hệ thống CDMA cao 8-10 lần dung lượng hệ thống tương tự AMPS, hay 4-5 lần dung lượng hệ thống GSM Hệ thống CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nhất, nhiều người sử dụng chia sẻ băng tần, mà không cần phải sử dụng chung theo kiểu phân chia theo thời gian Vì vậy, hệ thống CDMA xử lý lúc nhiều người dùng hệ thống GSM Hệ thống CDMA hệ thống có dung lượng mềm Dung lượng phụ thuộc vào ngưỡng nhiễu hệ thống để trì hệ số chất lượng lượng Nghĩa là, dung lượng hệ thống CDMA bị hạn chế yêu cầu chất lượng dịch vu - Cải thiện chất lượng gọi + Hệ thống CDMA có chất lượng âm tốt ổn định + Hệ thống CDMA sử dụng điều khiển công suất nhanh xác.Trạm gốc gửi lệnh điều khiển công suất phát đến máy di động hoạt động, giảm bớt công suất phát máy di động gần tăng công suất máy xa Điều làm cho mức nhiễu giao thoa băng tần trở nên phẳng mức công suất tổng cộng giảm bớt Các nhiễu có cơng suất lớn bị triệt tiêu Trong nhiễu phẳng này, trạm dễ dàng lọc thơng tin dành riêng + Tỷ lệ rớt gọi giảm thiểu hệ thống CDMA khả hoạt động băng tần sector Các gọi chuyển giao “mềm” máy di động di chuyển từ vùng sang vùng khác + Các má hóa, giải mã thoại CDMA sử dụng kỹ thuật cải tiến Chúng truyền thông tin cần thiết bỏ qua tiếng ồn khác Thông tin thoại nén tốt bỏ qua khoảng lặng - Đơn giản hóa quy hoạch hệ thống Hệ thống CDMA sử dụng băng tần cho tất cell Điều đơn giản hóa trình quy hoạch thiết kế hệ thống 85 Ở hệ thống khác (tương tự hay GSM ), toàn băng tần chia thành đoạn chia nhỏ khác cell cận kề phải sử dụng khoảng tần số khác nhằm tránh nhiễu Hệ thống cần phải quy hoạch tần số cẩn thận thay đổi hệ thống phải xem xét vấn đề quy hoạch tần số Hệ thống CDMA khơng gặp phải tốn khó quy hoạch tần số, cell sử dụng băng tần - Tăng cường bảo mật Bảo mật CDMA đảm bảo nhờ vào cách thức làm việc hệ thống Mỗi gọi trải tồn độ rộng băng thơng (1.25 MHz hay cao ), cao nhiều so với băng thông cần thiết cho gọi Các bit thông tin thực trộn lẫn với chuỗi mã, trạm gốc trạm di động hiểu tách thơng tin hữu ích Đối với máy thu trộm, khơng có chuỗi mã này, tín hiệu thu tựa tín hiệu nhiễu Mục tiêu phát triển ban đầu kỹ thuật CDMA quân lý bảo mật - Vùng phủ sóng Trong hệ thống CDMA, cell có vùng phủ sóng Do vậy, tồn hệ thống cần trạm hệ thống thơng thường Vùng phủ cell tăng cường CDMA áp dụng kỹ thuật điều khiển công suất nhanh xác Điều thu từ việc tất cell dùng chung băng tần, nên nhiễu giảm bớt - Tiết kiệm lượng Cùng với chức điều khiển cơng suất, có chức khác làm cho thời gian thoại máy di động kéo dài Mỗi máy di động phát thông tin cần thiết Nó tổ chức phát thơng tin theo cụm ngắn, tắt thời gian lại Trong thời gian chờ, hệ thống có kênh đặc biệt giúp cho máy di động lắng nghe liên tục kênh tìm gọi Điều giúp tiết kệm pin máy di động 86 Các sơ đồ nén thoại tốt, tốc độ thông tin đầu biến đổi Số lượng bit thông tin giảm làm cho thời gian máy di động phát thông tin giảm, dẫn đến lượng cần sử dụng giảm - Cấp phát tài ngun mềm dẻo Tồn băng thơng hệ thống, khơng gian mã tài ngun dùng chung hệ thống Tài nguyên hệ thống cấp phát động, tùy thuộc vào yêu cầu dịch vụ Khi người dùng không cần tài nguyên nữa, trả lại cho hệ thống dành cho người dùng khác Do vậy, hệ thống hỗ trợ nhiều loại dịch vụ có tốc độ khác (thoại, số liệu, fax,…) 2.4.2 Nhược điểm CDMA Đa truy cập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access) Đây cách truy cập khác hẳn hai cách Theo cách này, tất người sử dụng tế bào truyền/nhận thông tin lúc băng tần số Do vấn đề nhiễu lẫn người sử dụng tế bào, người sử dụng tế bào cạnh (do việc sử dụng lại tần số tế bào cạnh nhau) vấn đề lớn cách truy cập CDMA Để khắc phục vấn đề này, người sử dụng tế bào gán mã (code) đặc biệt khơng có hai người sử dụng tế bào có mã (có nghĩa người có mã riêng biệt) Máy thu vào mã người sử dụng để khử bớt (không thể khử hết) nhiễu người sử dụng khác tế bào khơi phục tín hiệu người Trong kỹ thật có nhiễu tế bào (intra-cell interference) nhiễu tế bào (intercell interference) Mỗi cơng nghệ có ưu nhược điểm Trong CDMA có ưu lớn hệ thống kích hoạt thoại, hiệu suất tái sử dụng tần số trải phổ cao điều khiển lượng nên cho phép quản lý thuê bao cao gấp nhiêu lần GSM theo chuẩn TDMA Mặt khác sử dụng kỹ thuật mã hoá thoại mạng ĐT di động mặt đất sử dụng công nghệ CDMA chuẩn CDMA 2000 1x có chất lượng thoại cao gần 87 Thoại hữu tuyến CDMA có chế độ bảo mật cao nhờ tín hiệu sử dụng đồng thời, mã hố theo gói tín hiệu số Đầu nhận tín hiệu nhận biết giải mã nên tín hiểu có tính bảo mật cao TDMA Nhưng yếu điểm chi phí đầu tư ban đầu CDMA VN cao nhiều so với GSM Đa số khách hàng sử dụng điện thoại di dộng Vn sử dụng dich vụ theo công nghệ GSM nhược điểm tốc độ chậm, tính bảo mật chưa cao nhiễu sóng phải có lựa chọn công nghệ CDMA đưa vào khai thác Bởi xu hưóng tất yếu phải hội tụ cơng nghệ trước có chuẩn thống VN Khả đưa thời điểm có thêm băng tần để mở rộng thuê bao hội tụ mạch lõi GSM mạng truy nhập vô tuyến CDMA 2000 1x 1x EV-DO công nghệ BREW Kỷ thuật CDMA hệ thống lỗi thời không dể dàng khơng bảo đảm nhu cầu người sử dụng Ngày hôm nay, GSM (2G/3G) kỷ thuật thích hợp để bảo đảm nhu cầu tiếng liệu cho người sử dụng với giá phải Có thể tương lai WiMAX sẻ tiếp tục nghiệp mà kỷ thuật WiMAX chưa sẳn sàng để dùng Rất nhiều nước trang bị CDMA phải thay đổi sang hệ thống GSM (2G/3G) ngày nhu cầu sử dụng điện thoại cầm tay nhiều cao CDMA thỏa mãn được, nước: Hoa kỳ, Ấn độ, Brazil, Mỹ Latinh, Châu Mỹ, Thái lan, Mã lai , Châu âu, Châu phi phần lớn nước Châu hệ thống CDMA đả bị tháo bỏ từ lâu 2.5 Kết luận chương Ở chương nội dung tập trung vào trình bày kỹ thuât trải phổ CDMA phân tích ưu nhược điểm mạng CDMA Mỗi loại hệ thống có ưu nhược điểm Việc chọn ứng dụng dựa ứng dụng đặc thù Hệ thống DS/SS giảm nhiễu giao thoa cách trải rộng phổ tần rộng, hệ thống FH/SS thời điểm cho trước, người sử dụng phát tần số khác 88 tránh nhiễu giao thoa, hệ thống TH/SS tránh nhiễu giao thoa cách tránh không để nhiều người sử dụng phát thời điểm Trong thực tế hệ thống DS/SS có chất lượng tốt sử dụng giải điều chế quán giá thành mạch khóa pha sóng mang đắt Chương trình bày ứng dụng mạng CDMA hệ thống thong tin di động có đánh giá khách khách qua ứng dụng mạng CDMA Việt Nam 89 Chương 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CDMA TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ TẠI VIỆT NAM CDMA (viết đầy đủ Code Division Multiple Access) nghĩa đa truy nhập (đa người dùng) phân chia theo mã Khác với GSM phân phối tần số thành kênh nhỏ, chia sẻ thời gian kênh cho người sử dụng Trong thuê bao mạng di động CDMA chia sẻ giải tần chung Mọi khách hàng nói đồng thời tín hiệu phát giải tần Các kênh thuê bao tách biệt cách sử dụng mã ngẫu nhiên Các tín hiệu nhiều thuê bao khác mã hố mã ngẫu nhiên khác nhau, sau trộn lẫn phát giải tần chung phục hồi thiết bị thuê bao (máy điện thoại di động) với mã ngẫu nhiên tương ứng Áp dụng lý thuyết truyền thông trải phổ, CDMA đưa hàng loạt ưu điểm mà nhiều công nghệ khác chưa thể đạt 3.1 CDMAOne Chuẩn CDMA IS-95 TIA/EIA (công bố vào tháng 7/1993) thiết lập nguyên tắc tảng cho hệ thống truyền thông không dây số đầu cuối Kiến trúc hệ thống mạng thương mại dựa chuẩn biết với tên CdmaOne IS95 TIA/EIA phiên có sửa đổi IS-95A (cơng bố vào tháng 3/1995) tạo sở cho phần lớn mạng tảng CDMA 2G triển khai toàn giới Từ quan điểm dịch vụ thoại, cơng nghệ CdmaOne cung cấp tính quan trọng cho nhà điều hành mạng di động như: Cơ sở hạ tầng CDMA 2G lúc đầu chứng tỏ tính hiệu việc chuyển giao với chất lượng cao, lưu lượng thoại mát thấp Tuy vậy, không tồn lâu người dùng di động bắt đầu có nhu cầu dịch vụ liệu dịch vụ Internet Intranet, ứng dụng đa phương tiện hay giao dịch thương mại tốc độ cao bổ sung thêm vào dich vụ thoại đơn máy điện thoại họ Chuẩn IS-95A TIA/EIA đáp ứng đòi 90 hỏi với việc định kênh CDMA 1.25 MHz băng rộng, điều khiển nguồn, xử lý gọi, đăng ký (registration) phục vụ cho hoạt động hệ thống IS95A TIA/EIA đem đến dịch vụ liệu chuyển mạch kênh phù hợp cho thuê bao CDMA Tuy nhiên, dịch vụ bị giới hạn với tốc độ tối đa 14.4 Kbit/s cho người dùng Giai đoạn thứ hai phiên sửa đổi cho đặc tả gốc cho đời chuẩn IS95B TIA/EIA Chuẩn cung cấp cho thuê bao dịch vụ liệu chuyển mạch gói với tốc độ lên đến 64 Kbit/s cho thuê bao dịch vụ thoại có Với tốc độ liệu tăng lên, mạng tương thích IS-95B TIA/EIA xem cơng nghệ CDMA 2.5G 3.2 Cdma 2000 Sự chuyển tiếp sang hệ mạng 3G thực thi với số lượng lớn chuẩn đề nghị Một số thiết kế dựa sở hạ tầng GSM số khác đời trực tiếp từ công nghệ CDMA Cuối tổ chức ITU định chuẩn IMT-2000 bao gồm giao diện vơ tuyến khác có CDMA2000 Lưu ý tất giao thức IMT-2000 sử dụng kỹ thuật “spread-spectrum”[TLTK] có liên quan đến cài đặt, hoạt động bảo trì mạng ITU định nghĩa mạng 3G mạng truyền thơng dung lượng hệ thống hiệu suất phổ cải tiến so với hệ thống 2G 3G hỗ trợ dịch vụ liệu với tốc độ truyền tối thiểu 144 Kbit/s môi trường di động Mbit/s môi trường cố định Kiến trúc CDMA2000 phải đối mặt với mục tiêu bao gồm số bổ sung mà nhà khai thác lựa chọn để phục vụ cho chiến lược chuyển tiếp dựa sở hạ tầng có, giá số yếu tố khác 3.3 Công nghệ CDMA2000 1X CDMA2000 1xEV CDMA2000 1X tăng gấp đôi dung lượng thoại so với mạng CdmaOne, phân bổ tốc độ liệu tối đa 307 Kbit/s cho thuê bao môi trường di động 91 CDMA2000 1xEV bao gồm hai biến thể, hai tương thích ngược với cơng nghệ CDMA2000 1X CdmaOne CDMA2000 1xEV-DO (Data Only - liệu) có khả phân bổ dịch vụ liệu đa phương tiện truyền MP3, hội nghị truyền hình với tốc độ liệu tối đa 2.4 Mbit/s cho thuê bao môi trường di động CDMA2000 1xEV-DV (Data Voice - liệu thoại) cung cấp dịch vụ liệu đa phương tiện thoại tích hợp đồng thời với tốc độ liệu tối đa 3.09 Mbit/s cho thuê bao 3.5 Ứng dụng cơng nghệ CDMA Việt Nam 3.5.1 Q trình phát triển CDMA Việt Nam Năm 2007, thị trường di động Việt Nam bao gồm sáu nhà cung cấp dịch vụ bao gồm: Viettel, Mobifone, Vinaphone, S-Fone, EVN Telecom HT Moblie nhiên thực chất Viettel Mobifone đóng vai trò “dẫn dắt chơi” Ngơi vị số doanh thu, thị phần, vùng phủ sóng nằm tay hai “đại gia” Thị trường di động Việt Nam chủ yếu tay nhà cung cấp mạng di động công nghệ GSM (chiếm tới 92% thị phần) Nhằm nâng cao chất lượng mạng, năm 2007, nhà khai thác dịch vụ viễn thông di động GSM tăng tốc xây dựng trạm phát sóng viễn thơng di động (BTS) để mở rộng vùng phủ sóng Năm 2007 năm lần lịch sử ngành viễn thông, chất lượng dịch vụ viễn thông công bố qua kiểm tra đột xuất Cục Quản lý chất lượng dịch vụ bưu - viễn thơng cơng nghệ thơng tin (Bộ Thông tin Truyền thông) Tại thời điểm kết thúc năm 2007, nhà khai thác dịch vụ viễn thông di động công nghệ GSM (VinaPhone, MobiFone Viettel) đưa số “hoành tráng” số lượng trạm BTS Viettel dẫn đầu với 7,232 trạm BTS, tăng gấp đôi so với năm 2006; VinaPhone MobiFone nhì với 5,000 trạm BTS, tăng 50% so với năm 2006 Để đảm bảo dung lượng tốt nhất, đáp ứng khoảng 40 triệu thuê bao, năm 2008, Viettel dự kiến số lượng trạm BTS đạt số 11,000 - 12,000 Con số đáng ghi nhận nhà khai thác dịch vụ viễn thông di động tăng trưởng mạnh số lượng thuê bao Nếu năm 2006, nhà khai 92 thác mạng viễn thông di động phát triển triệu thuê bao mới, năm 2007, số tăng lên 14 triệu thuê bao Theo thống kê sơ Bộ Thông tin Truyền thông, số lượng thuê bao điện thoại nước 44 triệu (di động chiếm 75%, tương đương 33 triệu thuê bao) Trong đó, Viettel dẫn đầu với số lượng 14 triệu thuê bao hệ thống, tăng gấp đơi so với năm 2006; VinaPhone công bố đạt triệu thuê bao, MobiFone nắm giữ khoảng 11 triệu thuê bao Đáng quan tâm là, năm 2007, cước dịch vụ viễn thông di động mạng GSM giảm tới 15-20%, tạo mặt cước Vào thời điểm trước tháng kết thúc năm 2007, Viettel thức giảm cước gói di động trả trước trả sau với mức trung bình 15% Đây đợt giảm cước lớn Viettel năm 2007 Viettel hy vọng thúc đẩy bùng nổ thị trường điện thoại di động đưa mật độ điện thoại di động lên 40 - 45 máy/100 dân năm 2008 (hiện 38 máy/100 dân) Chỉ sau 15 ngày Viettel đưa mức cước mới, Tập đoàn Bưu – Viễn thơng Việt Nam (VNPT) thức giảm trung bình 20% cước dịch vụ trả trước trả sau, cao 5% so với mức cước mà Viettel công bố Trong năm 2007, thị trường thơng tin di động Việt Nam đón chào thêm mạng CDMA mang tên HT Mobile - mạng di động coi có tiềm lực kinh tế Tuy nhiên mạng CDMA gặp khó khăn Việt Nam yếu điểm vùng phủ sóng hẹp có tùy chọn việc sử dụng thiết bị đầu cuối Số thuê bao nhà khai thác EVN Telecom, HT Mobile S-Fone khoảng triệu (thuê bao sử dụng thực tế), chiếm 1/5 số lượng thuê bao kích hoạt Mặc dù chiến lược phát triển dịch vụ chiếm lĩnh thị trường HT Mobile rõ ràng, song đến thời điểm mạng di động cảnh lận đận Nhắm đến đối tượng trẻ, lớp khách hàng lớn xã hội, song HT Mobile có tốc độ phát triển thuê bao thuộc diện chậm so với mạng di động khác Trên thực tế HT Mobile chưa đưa nhiều dịch vụ đủ để hấp dẫn giới trẻ Việt Nam chưa có khác biệt nhiều so với mạng di động 93 khác lời mà mạng di động tuyên bố Những tưởng HT Mobile học học xương máu người mở đường S-Fone chậm trễ việc mở rộng vùng phủ sóng, nhiên HT Mobile người tiếp vào “vết xe đổ” họ có vùng phủ sóng q hẹp S-Fone đứng vị trí thứ mạng di động số thuê bao Mặc dù lãnh đạo S-Fone nhận thấy điểm yếu vùng phủ sóng thua thiệt cạnh tranh di động họ “lực bất tòng tâm” Những lời tuyên bố tăng vốn lên tới 500 triệu USD đầu tư cho mạng lưới Cùng HT Mobile, vùng phủ sóng S-Fone nhiều nơi mang tính tượng trưng Nhiều ý kiến tỏ lo ngại cho tương lai S-Fone họ liên tục “nói khơng với lợi nhuận” Trước cạnh tranh liệt lĩnh vực thông tin di động, EVN Telecom chuyển từ công vào thị trường thông tin di động sang “đánh” mảng điện thoại vô tuyến cố định Sự chuyển hướng đem lại cho EVN Telecom khoảng gần triệu thuê bao, số th bao di động E Mobile khơng nhiều Số thuê bao EVN Telecom lớn mạng HT Mobile chủ yếu “tiêu dùng nội bộ” Trong EVN Telecom bị can nhiễu nhiều khu đô thị Vấn đề mối lo ngại lâu dài EVN Telecom ảnh hưởng đến việc cạnh tranh mạng mà thuê bao vùng đô thị liên tục bị rớt gọi Thị trường dịch vụ di động tiếp tục trì tốc độ tăng trưởng cao với mức tăng trung bình hàng năm đạt 35% Dự báo đến năm 2011, tổng thuê bao di động vượt mốc 50 triệu, với mật độ đạt 56% 3.5.2 Những khó khăn cơng nghệ CDMA Việt Nam Mặc dù công nghệ CDMA đánh giá cao hơn, hỏi tồn phát triển công nghệ thị trường nước ta, nhiều người cho rằng, CDMA khó có tương lai Việt Nam GSM trở thành công nghệ mà 95% dân số chọn dùng Tại Hàn Quốc chọn đường phát triển công nghệ CDMA cho tất nhà mạng, tức đến đất nước này, sử dụng công nghệ GSM 94 Trong đó, Việt Nam, cơng nghệ “đặt chân” đến nhà mạng khác chọn GSM" Quan trọng công nghệ CDMA thiết bị đầu cuối, người dùng CDMA phải mua thiết bị cung cấp nhà cung cấp dịch vụ Trên thị trường có nhiều điện thoại GSM với nhiều kiểu dáng đẹp, giá thành không đắt so với điện thoại CDMA, lại thay đổi liên tục, thu hút đối tượng lớn khách hàng có nhu cầu theo mốt Nếu dùng CDMA, khách hàng khơng có nhiều chọn lựa 3.5.2.1 Hạn chế thiết bị đầu cuối Ở Việt Nam, thiết bị đầu cuối dành cho mạng GSM vượt trội CDMA nhiều tính năng, kiểu dáng lẫn số lượng Thực tế giới, nhà sản xuất thiết bị đầu cuối CDMA nhiều, thị trường Việt Nam chưa đủ sức hấp dẫn họ Đó hạn chế không nhỏ CDMA Việt Nam Thêm điểm hạn chế thiết bị đầu cuối CDMA sử dụng cho mạng di động nhất, người dùng CDMA phải mua thiết bị cung cấp nhà cung cấp dịch vụ, chí điện thoại di động nhà cung cấp CDMA lại dùng nối kết với nhà cung cấp CDMA khác, máy dùng cơng nghệ GSM thay đổi sim thay đổi mạng điện thoại cách dễ dàng Điều dễ hiểu Việt Nam có nhà cung cấp dịch vụ như: Mobifone, Vinaphone, Viettel, Beeline Vietnammobile… khơng hài lòng với nhà cung cấp người tiêu dùng lựa chọn cho nhà cung cấp dịch vụ khác dùng thử dịch vụ nhiều mạng khác để chọn dịch vụ, gói cước phù hợp Trong đó, có muốn trải nghiệm cơng nghệ CDMA bắt buộc phải mua điện thoại thay đổi nhà cung cấp dịch vụ di động Chỉ riêng điều cơng nghệ GSM có lợi khơng nhỏ 95 3.5.2.2 Vùng phủ sóng chưa thật rộng khắp Ngay thời điểm mạnh của công nghệ CDMA Việt Nam mà nhà mạng Sfone EVN mở rộng khắp tỉnh thành nước, nhiên vùng xa xơi hẻo lánh dường sóng mạng GSM tốt Khơng phải cơng nghệ CDMA kém, mà có lẽ cơng nghệ CDMA Việt Nam sinh sau đẻ muộn so với công nghệ GSM, chạy đua tốc độ phủ sóng có phần thua so với mạng trước 3.6 Kết luận chương Việc ứng dụng mạng CDMA hệ thống điện thoại di động Việt Nam việc quan nhà mạng, yếu tố tiên đến thành công hay thất bại Ở chương trình bày việc ứng dụng cơng nghệ CDMA hệ thống thong tin di động, triển khai công nghệ CDMA Việt Nam nhìn khách quan cho ứng dụng Tại Việt nam nhà mạng cố gắng quảng bá hình ảnh chất lượng dịch vụ để phục vụ khách hàng họ thất bại thị trường Việt Nam Cái mà nhà mạng sử dụng cơng nghệ CDMA thiết bị đầu cuối hệ thống máy không đa dạng 96 KẾT LUẬN Với luận văn em vào tìm hiểu ứng dụng mạng CDMA ưu nhược điểm vấn đề sử dụng mạng CDMA hệ thống thơng tin di động tại, phân tích yếu tố ảnh hưởng đến qui hoạch mạng CDMA vùng phủ sóng Luận văn thực nghiên cứu hoàn thành vấn đề lý thuyết sau: - Tìm hiểu tổng quan mạng thơng tin di động lịch sử hình thành phát triển từ mạng 1G đến 4G - Nắm bắt kỹ thuật trải phổ ứng dụng công nghệ CDMA - Tìm hiểu thủ tục chuyển giao mềm điều khiển công suất CDMA, số vấn đề quan trọng hệ thống thông tin di động - Phân tích ứng dụng mạng CDMA Việt Nam đề bất cập đưa vào sử dụng Hạn chế lớn đề tài chưa có tính tốn thực tế, thiếu số liệu nhu cầu dung lượng thực tế vùng cụ thể kết đề tài dừng việc phân tích ưu nhược điểm vấn đề ứng dụng công nghệ CDMA hệ thống thông tin di động Hướng nghiên cứu đề tài: xác định vị trí, luồng kết nối, cách vận hành tối ưu mạng định hướng phát triển công nghệ CDMA 97 ... QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động 1.1.1 Hệ thống thông tin di động hệ thứ (1G) 1.1.2 Hệ thống thông tin di động hệ thứ (2G)... cầu thông tin di động tương lai Do đó, việc nghiên cứu triển khai mạng thông tin di động CDMA điều tất yếu Xuất phát từ suy nghĩ nên em chọn đề tài: ưu nhược điểm vấn đề ứng dụng mạng CDMA hệ thống. .. thơng tin di động Đề tài gồm có nội dung sau: Chương - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Chương - KỸ THUẬT CDMA Chương - ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CDMA TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ TẠI VIỆT NAM Trong