Bài tập về nhà : thông tin di động

Bài tập về nhà : thông tin di động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

TUẦN 1: LỊCH SỬ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CÁC MÔ HÌNH SUY HAO

(PATH LOSS MODEL) 1

1.1 Lịch sử mạng thông tin di động 1

1.1.1 1G (first Generation) 1

1.1.2 2G (Second Generation) 2

1.1.3 3G (Third Generation) 2

1.1.4 4G (Four Generation) 4

1.1.5 5G (Fifth Generation) 4

1.2 Các mô hình suy hao (path loss model) trong thông tin di động 4

TUẦN 2: MÔ HÌNH HATA VÀ COST231 6

2.1 Mô hình Hata 6

2.2 Mô hình COST 231 (Hata mở rộng) 8

TUẦN 3: TÌM HIỂU CHI TIẾT MẠNG 2G 13

3.1 Khối TRAU trong mạng 2G 13

3.2 Chức năng, nhiệm vụ và phân biệt bộ HLR và VLR 15

3.2.1 Bộ ghi định vị thường trú HLR: 15

3.2.2 Bộ ghi định vị tạm trú VLR: 16

3.2.3 Phân biệt HLR và VLR: 16

3.3 Các bước kết nối thuê bao di động đến thuê bao di động trong mạng 2G 18

TUẦN 4: CHỨNG MINH CÔNG THỨC: D/R= sqrt(3M) 23

TUẦN 5: TÌM HIỂU VỀ CÁC KÊNH LƯU LƯỢNG TCH TRONG MẠNG GSM .24 TUẦN 6: TÌM HIỂU VỀ MÔ HÌNH ERLANG B 26

6.1 Tìm hiểu chung 26

6.2 Mô hình Erlang B 27

6.2.1 Phân bố Erlang 27

6.2.2 Công thức Erlang B 28

6.2.3 Ý nghĩa 29

TUẦN 7: 31

7.1 Ý nghĩa hàm tương quan, phân biệt hàm tương quan và tích chập 31

7.2 Tìm hiểu về Rake Receiver 33

7.3 Trả lời một số câu hỏi: 37

7.3.1 Sóng phân cực đứng là gì? Tại sao sóng đất có phân cực đứng? Tại sao sóng đất lan truyền tốt trên mặt biển? 37

7.3.2 Phân biệt sóng trời và sóng đất: 39

7.3.3 Chứng minh công thức Friss về suy hao trong không gian tự do 40

7.3.4 Khái niệm phân bố Log Normal (Log Normal Distribution) Vẽ minh họa hàm phân bố bằng Matlab Giải thích tại sao trong môi trường che khuất, hệ số suy hao tuân theo phân bố Log Normal? 41

7.3.5 Tìm hiều phổ Doppler, mô hình Flat (khuyến nghị M1225 của ITU-R): 41

TUẦN 8: TRÌNH BÀY CÁC KÊNH TRONG UMTS 44

8.1 Kênh logic 44

8.2 Kênh truyền tải (lớp MAC) 45

8.3 Kênh vật lý (lớp PHY) 47

TUẦN 9: 52

9.1 Tại sao trong mạng LTE, công nghệ OFDMA được sử dụng cho đường xuống (downlink) và SC-FDMA được sử dụng cho đường lên (uplink)? 52

9.2 Chức năng các khối trong kiến trúc mạng 4G LTE 52

9.2.1 Mạng truy nhập vô tuyến E-UTRAN 53

9.2.2 User Equipment (UE) 54

9.2.3 eNodeB 54

9.2.4 Hệ thống mạng lõi EPC: 56

TUẦN 10: 58

10.1 Chức năng các khối RRC, RLC, PDCP trong kiến trúc mạng 4G LTE 58

10.2 Phân biệt control plane và user plane trong kiến trúc mạng 4G LTE 60

10.3 Tìm hiểu nhiệm vụ các kênh vật lý PBCH, PRACH, PDSCH, PUSCH trong LTE 61

10.4 Tìm hiểu các thủ tục báo hiệu, kênh chung, kênh riêng trong LTE 64

TUẦN 11: 66

11.1 Chức năng và thủ tục thiết lập kênh PRACH 66

11.2 Tính năng chuỗi Zadoff-Chu 68

TUẦN 12: PHÂN BIỆT NORMAL CP VÀ EXTENDED CP (CYCLIC PREFIX) 70

TUẦN 1: LỊCH SỬ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CÁC MÔ

HÌNH SUY HAO (PATH LOSS MODEL)

1.1 Lịch sử mạng thông tin di động

1.1.1 1G (first Generation)

Mạng thông tin di động 1G được biết đến là mạng thông tin di động không dây

cơ bản đầu tiên trên thế giới Hiểu theo một cách đơn giản thì 1G là hệ thống giao tiếpthông tin qua kết nối tín hiệu analog sử dụng phương thức đa truy nhập phân chia theotần số FDMA và điều chế tần số FM, được giới thiệu lần đầu tiên vào những năm đầuthập niên 80 Loại mang di động này sử dụng các anten thu phát sóng gắn ngoài, kếtnối theo tín hiệu analog tới các trạm thu phát sóng và nhận tín hiệu xử lý thoại thôngqua các module gắn trong máy di động

Mặc dù là thế hệ mạng di động đầu tiên với tần số chỉ từ 150MHz nhưng mạng1G được phân ra khá nhiều chuẩn kết nối theo từng phân vùng riêng trên thế giới:NMT (Nordic Mobile Telephone), AMPS (Advanced Mobile Phone System), ACS(Total Access Communications System), JTAGS, -Netz, Radiocom 2000 và RTMI.Một số đặc điểm chính của mạng 1G là đơn thuần hỗ trợ dịch vụ thoại, chất lượngthấp và tính bảo mật kém, cồng kềnh Mặc dù là thế hệ mạng di động đầu tiên với tần

số chỉ từ 150 MHz nhưng được phân ra khá nhiều chuẩn kết nối theo từng phân vùngriêng trên thế giới:

- NMT - Nordic Mobile Telephone: sử dụng băng tần 450 MHz, triển khai tạiBắc Âu vào những năm 1981

- TACS - Total Access Communication System: triển khai tại Anh vào năm1985

- AMPS - Advanced Mobile Phone System: triển khai tại Bắc Mỹ vào năm

1978, băng tần 800MHz

1.1.2 2G (Second Generation)

2G có sự phát triển nổi bật hơn so với thế hệ 1G trước đó Cụ thể, 2G sử dụngcác tín hiệu kỹ thuật số thay cho tín hiệu analog của thế hệ 1G và được áp dụng lầnđầu tiên tại Phần Lan Phương thức đa truy nhập là TDMA/FDMA và CDMA (bănghẹp), phương thức chuyển mạch kênh Circuit Switching

Mạng 2G mang tới cho người sử dụng di động 3 lợi ích tiến bộ trong suốt mộtthời gian dài: mã hoá dữ liệu theo dạng kỹ thuật số, phạm vi kết nối rộng hơn 1G vàđặc biệt là sự xuất hiện của tin nhắn dạng văn bản đơn giản – SMS Theo đó, các tinhiệu thoại khi được thu nhận sẽ đuợc mã hoá thành tín hiệu kỹ thuật số dưới nhiềudạng mã hiệu (codecs), cho phép nhiều gói mã thoại được lưu chuyển trên cùng mộtbăng thông, tiết kiệm thời gian và chi phí, chất lượng thoại cũng tốt hơn Song song

đó, tín hiệu kỹ thuật số truyền nhận trong thế hệ 2G tạo ra nguồn năng lượng sóng nhẹhơn và sử dụng các chip thu phát nhỏ hơn, tiết kiệm diện tích bên trong thiết bị hơn

Một số hệ thống điển hình: GSM: Global System for Mobile Phone – TDMA(châu Âu 1991), D-AMPS: IS-136 Digital Advanced Mobile Phone System – TDMA(Mỹ), IS-95: CDMA one, PDC: Personal Digital Cellular – TDMA (Nhật bản 1991)…

1.1.3 3G (Third Generation)

 2.5G:

2G có sự chuyển giao sang 2.5G trước khi tiếp cận 3G Với sự hội nhập cùngInternet, con người cảm thấy chỉ nghe gọi, nhắn tin SMS trên điện thoại qua 2G làkhông đủ Một vài năm sau, GPRS (General Packet Radio Service), hay còn gọi là2.5G được ra đời với vai trò là là mạng viễn thông đời đầu giúp máy người dùng kếtnối được với internet

Một khái niệm rất dễ bị hiểu lầm với mạng 2.5G, đó là là mạng E, hay EDGE(viết tắt của Enhanced Data rate for GSM Evolution), mà ngay cả giờ đây chúng ta vẫnhay thấy xuất hiện trên smartphone khi đi vào những khu vực sóng 3G yếu, sóngkhông ổn định Mạng E trên thực tế là GPRS nâng cao, hay còn gọi là 2.75G (giữa2.5G & 3G) Đây là giao thức viễn thông làm nền tảng cho sự phát triển của 3G và 4G

sau này, tuy có tốc độ kết nối internet chậm nhưng giao thức này vẫn còn phổ biến vì

nó là nền tảng phát triển cho 3G và 4G thậm chí là 5G trong tương lai

Hai hướng tiêu chuẩn cho 3G:

- W-CDMA: phát triển hệ thống GSM và GPRS

- CDMA 2000 1xEVDO: phát triển từ CDMA IS-95

Giá tần số cho công nghệ 3G rất đắt tại nhiều nước, vì chi phí cho bản quyền vềcác 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 khổng lồ là cần thiết để xây dựng mạng 3G Nhật Bản

là nước đầu tiên đưa 3G vào khai thác thương mại một cách rộng rãi, tiên phong bởinhà mạng NTT DoCoMo Tại Việt Nam, người dùng còn quen thuộc với biểu tượng H,hay H+ xuất hiện khá nhiều Đây thực chất là mạng HSPA, hay 3G tăng cường Đâychính là giao thức chuẩn 3G khi nó đạt tốc độ internet lên tới 7,2Mbps, giúp cho cácthiết bị có hỗ trợ chuẩn này có thể dễ dàng lướt web một cách mượt mà Với HSPA,người dùng có thể xem video trên YouTube mà không cần bộ nhớ đệm Còn H+ là viếttắt của (Evloved High Speed Packet Access) – tăng cường của HSPA giúp cải thiệnkhoảng 40% so với kí hiệu H bình thường

1.1.4 4G (Four Generation)

4G là công nghệ truyền thông không dây thế hệ thứ tư, cho phép truyền tải dữliệu với tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1 - 1,5 Gbit/s Trong năm 2017,4G đã được phủ sóng tại nhiều tỉnh thành trên cả nước Việt Nam Tuy nhiên nhìn rộnghơn thì công nghệ này đã được thế giới công nhận và sử dụng tử rất lâu

Công nghệ 4G được hiểu là chuẩn tương lai của các thiết bị không dây Cácnghiên cứu đầu tiên của NTT DoCoMo cho biết, điện thoại 4G có thể nhận dữ liệu vớitốc độ 100 Mbit/s khi di chuyển và tới 1 Gbit/s khi đứng yên, cũng như cho phépngười sử dụng có thể tải và truyền lên các hình ảnh, video clips chất lượng cao Mạngđiện thoại 3G hiện tại của DoCoMo có tốc độ tải là 384 Kbit/s và truyền dữ liệu lênvới tốc độ 129 Kbit/s.

Đặc điểm nổi bật là tăng cường khả năng tích hợp theo xu hướng hội tụ theocác phương tiện: thiết bị đầu cuối, ứng dụng và hạ tầng mạng nền giao thức IP… Xuhướng kết hợp: mạng lõi IP và mạng truy cập di động 3G, truy cập vô tuyến Wimax &Wifi.Mạng di động 4G Có thể nhận định, công nghệ 4G được hiểu là chuẩn tương laicủa các thiết bị không dây hiện đại

1.1.5 5G (Fifth Generation)

Hệ thống mạng 5G đang được thử nghiệm từ cuối năm 2018, đầu năm 2019 tạiViệt Nam, do đơn vị nhà mạng Viettel khởi động và đã được thử nghiệm ở nhiều nướctrên thế giới Tuy nhiên, trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện cũng như chưa xâydựng đầy đủ cơ sở hạ tầng nên chưa được phổ biến rộng rãi

1.2 Các mô hình suy hao (path loss model) trong thông tin di động

Mô hình suy hao trong không gian tự do:

- Mô hình hai tia

Các mô hình thực nghiệm trong nhà:

- Mô hình suy hao log – distance

- Mô hình hệ số suy hao

TUẦN 2: MÔ HÌNH HATA VÀ COST231

2.1 Mô hình Hata

 Tổng quan:

Mô hình Hata dựa trên các thông số đo lường thu được tại thành phố Tokyo Môhình này có thể phân chia theo các cấu trúc nhân tạo Mô hình Hata chuyển đổi cácthông tin về suy hao đường truyền có tính hình học của mô hình Okumura sang côngthức toán học Địa hình trong mô hình được giả thiết là khá bằng phẳng, không có bấtthường

Các thông số kỹ thuật:

- : tần số sóng mang 150≤ ≤1500 (MHz)

- : độ cao anten trạm gốc(BS) 30 m ≤hb ≤200 m

- : chiều cao anten trạm di động(MS) 1 m ≤hm ≤10 m

- d: khoảng cách truyền khoảng cách giữa BS-MS) 1 km ≤d ≤20 km

Công thức tính suy hao đường truyền:

= 69,55+26,16 log-13,82 log- a()+(44,9-6,55 log)×log d

Mô hình này được biết là chính xác tới trong vòng 1dB đối với trường hợp 1km

≤ d ≤ 20km Với mô hình Hata tổn hao đường truyền tính theo đơn vị dB là:

Trong đó

(1) Đối với vùng nội thành.

(2) Đối với vùng ngoại thành

(3) Đối với vùng có địa hình mở rộng (nông thôn)

A=69,55+26,16 lg-13,821lg-a()

B=44,9-13,821lg

C=5,4+2^2

D=40,94+4,78^2-18.33 log

a() được tính như sau:

- Đối với thành phố vừa và nhỏ:

a()= (1,1 lgofc – 0,7)hm – (1,56logfc – 0,8) [dB]

- Đối với thành phố lớn:

a() = 8,29(log1,54hm)^2- 1,1[dB] fc ≤ 200MHzhoặc a() = 3,2(log11,75hm)^2 - 4,97[dB] fc ≤ 400MHz

- Đối với vùng ngoại ô:

= (thành phố) - 2 {log(fc/28 )^2 - 5,4} [dB]

- Đối với vùng nông thôn (thông thoáng):

= (thành phố) - 4,78(log)^2 + 18,33 log - 40,49 [dB]

Hình 2.1 Tổn hao đường truyền tín hiệu trong mô hình HataHình 2.1 biểu thị tổn hao đương truyền được tính theo mô hình Hata Các giá trịtính theo mô hình Hata (ở các thành phố lớn) ở hình vẽ trên với độ cao anten trạm gốc

là 70m, độ cao anten di động là 1,5m, tần số sóng mang là 900 MHz

 Ứng dụng của mô hình hata:

Tổn hao đường truyền được mô hình hóa ở đây là đối với vùng ngoại ô củaNhật Bản và không phù hợp với vùng ngoại ô của Bắc Mỹ Mô hình này được xâydựng dựa trên suy hao đường truyền của các anten isotropic

Trong mô hình Hata không thể xét kiệu chỉnh cho đương truyền cụ thể như trong môhình Okumura Mô hình này chỉ tập trung chủ yếu ở các vùng dân cư thành phố lớn

2.2 Mô hình COST 231 (Hata mở rộng)

 Tổng quan:

Mô hình Cost 231 nghiên cứu truyền thông di động, với trọng tâm là hệ thốngthông tin di động cá nhân cái mà trong tương lai gần sẽ cung cấp cho đàm thoại và dữ

liệu COST 231 tập trung đi sâu tìm hiểu một số mô hình truyền sóng trong dải tần củacác hệ thống thông tin di động thế hệ 3.

Thông số kỹ thuật: COST 231 là mô hình tính toán suy hao được sử dụng phổbiến cho mạng di động với dải tần từ 1.5 GHz tới 2 GHz, tuy nhiên vẫn hoàn toàn cókhả năng dự đoán suy hao ở băng tần 3.5 GHz Hai mô hình COST 231 thường dùng

là COST231 Hata và COST 231 Walfish-Ikegami

là chiều cao hiệu dụng của anten trạm gốc[m]

là chiều cao anten trạm di động [m]

d là khoảng cách từ trạm di động đến trạm gốc [km]

a() là hệ số hiệu chỉnh anten MS, tính theo dB bằng công thức:

 Đối với thành phố vừa và nhỏ:

( )( ) (1,1logre c 0,7) re (1,56og c 0,8)

a h dB  f  h  f 

 Đối với thành phố lớn:

2 2

- Cm = 0 dB với thành phố cỡ trung bình hoặc trung tâm ngoại ô

- Cm = 3 dB với trung tâm đô thị

Hình 2.2 Đồ thị suy hao sử dụng mô hình COST 231 HataCông thức tính suy hao trong môi trường truyền dẫn NLOSL:

P = Lf + Lrts+ Lms (Lp = Lf nếu Lrts+ Lms ≤ 0)Trong đó:

Lp là tổng suy hao, tính theo dBL

Lf là suy hao không gian tự do [Db] (Lf: free space loss)Lrts là suy hao do tán xạ và nhiễu xạ bởi vật chắn [dB] (Lrts: rooftop tostreet diffraction and scatter-loss)

Lms: suy hao tán xạ đa vật chắn [dB] (Lms: multiscreen diffraction loss)

 Ảnh hưởng của tổn hao:

- Hiện tượng đa đường:

Trong đường truyền vô tuyến, tín hiệu RF từ máy phát có thể bị tán xạ từ các vậtcản như đồi, nhà cửa, xe cộ, sinh ra nhiều tín hiệu đến máy thu (hiệu ứng đa đường)

dẫn đến lệch pha giữa các tín hiệu đến máy thu làm cho biên độ tín hiệu thu bị suygiảm.

- Ảnh hưởng của Fading:

Fading là hiện tượng sai lạc tín hiệu thu môt cách bất thường xảy ra đối với các hệthống vô tuyến do tác đông của môi trường truyền dẫn Các yếu tố gây ra Fading đốivới các hệ thống vô tuyến măt đất như:

 Sự thăng giáng của tầng điện ly đối với hệ thống sóng ngắn

 Sự hấp thụ gây bởi các phân tử khí, hơi nước, mưa, tuyết, sương mù sự hấpthụ này phụ thuôc vào dải tần số công tác đăc biệt là dải tần cao (10Ghz)

 Sự khúc xạ gây bởi sự không đổng đều của mật đô không khí

 Sự phản xạ sóng từ bề măt trái đất, đăc biệt trong trường hợp có bề mătnước và sự phản xạ sóng từ các bất đổng nhất trong khí quyển Đây cũng làmôt yếu tố dẫn đến sự truyền lan đa đường

 Sự phản xạ, tán xạ và nhiễu xạ từ các chướng ngại trên đường truyền lansóng điện từ, gây nên hiện tượng trải trễ và giao thoa sóng tại điểm thu dotín hiệu nhận được là tổng của rất nhiều tín hiệu truyền theo nhiều đường.Hiện tượng này đăc biệt quan trọng trong thông tin di động

Hiện tượng điện từ bị hấp thụ và bị tán xạ do mưa, tuyết, sương mù, hay các phần

tử khác tổn tại trong môi trường truyền dẫn nên các tín hiệu vào đầu thu bị suy giảm.Nói chung hiện tượng fading này thay đổi phụ thuộc vào thời gian

Hình 2.2 Hiện tượng fading đa đường

- Truyền lan đa đường và giảm thiểu ảnh hưởng của pha-đinh được khắc phụcnhờ sự phát triển của kỹ thuật phân tập không gian thực hiện trên các hệ thống thu phát

di động thế hệ 3G (nhất là cost 231 với dải tần 2Ghz)

- Đây là mô hình mở rộng của mô hình hata cho phép tính cường độ tín hiệutrong dải 1.5Ghz – 2Ghz Tại các điểm trong khoảng từ 1km-2 km

- Cho phép ước lượng tổn hao đường truyền chặt chẽ hơn thông qua việc xemxét nhiều dữ liệu đặc tả môi trường đô thị

- Dùng để thiết lập mạng Wimax (Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess) là tiêu chuẩn IEEE 802.16 cho việc kết nối Internet băng thông rộngkhông dây ở khoảng cách lớn

Mô hình cost 231 được áp dụng cho các thành phố có mật độ dân cứ lớn

TUẦN 3: TÌM HIỂU CHI TIẾT MẠNG 2G

3.1 Khối TRAU trong mạng 2G

Hình 3.1 Sơ đồ khối TRAU trong mạng 2G

Tùy thuộc vào chi phí tương đối của gói truyền, có một số lợi ích khi có Bộchuyển đổi tốc độ / Bộ chuyển đổi tốc độ (TRAU) tại vị trí Trung tâm chuyển mạch diđộng (MSC) Hơn nữa, trong trường hợp đó, TRAU vẫn được coi là một phần chứcnăng của Hệ thống con trạm gốc (BSS)

TRAU là một thiết bị có các bộ ghép tín hiệu (hoặc dữ liệu) 13 kbps và haitrong số chúng, để chuyển đổi thành dữ liệu 64 kbps tiêu chuẩn

Trong trạm BTS, giọng nói (hoặc dữ liệu) 13 kbps được đưa lên tới mức 16kbps bằng cách chèn dữ liệu đồng bộ hóa bổ sung để tạo ra sự khác biệt giữa giọng nói

13 kbps hoặc tốc độ dữ liệu thấp hơn, TRAU chuyển đổi giọng nói 13 kbps thành các

khe thời gian PCM 64-bit T1-law hoặc E1 A-law, hơn nữa TRAU định tuyến luồng dữliệu của người dùng đến một thiết bị phù hợp tương tác với modem người nhận.

Điều đáng chú ý là bốn kênh lưu lượng được ghép kênh trên mạch PCM 64kbps tại giao diện Ater, một trung kế T1 mang tới 92 kênh điều khiển và lưu lượng,một thân cây E1 mang tới 120 kênh lưu lượng và điều khiển

Các mạch PCM 64 kb/s từ MSC, nếu được truyền trên (air interface) màkhông sửa đổi sẽ chiếm quá nhiều băng thông vô tuyến

Bộ chuyển mã là để chuyển đổi lời nói hoặc dữ liệu đầu ra từ MSC thànhdạng phù hợp để truyền qua (air interface) Do đó, băng thông yêu cầu được giảm bằngcách xử lý các mạch 64 kb/s vì vậy lượng thông tin cần thiết để truyền giọng nói sốhóa rơi xuống tốc độ gộp là 16 kb/s

Chức năng chuyển mã có thể được đặt tại MSC, BSC hoặc BTS Nội dungcủa dữ liệu16kbit/s phụ thuộc vào thuật toán mã hóa được sử dụng

Có 2 thuật toán mã hóa lời nói có sẵn:

- Thuật toán giọng nói full rate: được hỗ trợ bởi tất cả các điện thoại di động

và mạng Nó tạo ra 13kbit/s dữ liệu giọng nói được mã hóa cộng với 3kb/s dữ liệu điềukhiển được gọi là dữ liệu TRAU (đơn vị thích ứng tốc độ chuyển mã) TRAU chỉ được

sử dụng bởi BTS và bị loại bỏ (không được truyền trên air interface) 13kbit/s dữ liệugiọng nói được xử lý tại trạm BTS để tạo thành tốc độ gồm 22,8 kbit/s trên (airinterface) bao gồm sửa lỗi chuyển tiếp Theo hướng đường lên, trạm BTS thêm dữ liệuTRAU sẽ được bộ chuyển mã sử dụng

- Full Rate được cải tiến: là một thuật toán mã hóa giọng nói được cải tiến vàchỉ đượ hỗ trợ bởi các điện thoại di động giai đoạn 2+ Nó tạo ra 12,2 kbit/s mỗi kênhPCM 64kbit/s và dữ liệu TRAU 3,8 kbit/s.

3.2 Chức năng, nhiệm vụ và phân biệt bộ HLR và VLR

3.2.1 Bộ ghi định vị thường trú HLR:

HLR là thiết bị lưu cơ sở dữ liệu của mạng, các thông tin liên quan đến việccung cấp các dịch vụ viễn thông HLR cũng chứa các thông tin liên quan đến vị tríhiện thời của thuê bao, nhưng không phụ thuộc vào vị trí hiện thời của thuê bao HLRthường là một máy tính không có khả năng chuyển mạch mà chỉ có khả năng quản lýhàng trăm ngàn thuê bao Một chức năng con của HLR là nhận dạng trung tâm nhậnthực AUC Ngoài ra nó còn thực hiện một số chức năng sau:

 Xử lý dữ liệu thuê bao vĩnh viễn:

- Nhận dạng: IMSI, MSISDN

- Thông tin đăng ký: các tùy chọn dịch vụ liên quan (Dịch vụ viễn thông, Dịch

vụ mang và Dịch vụ bổ sung)

- Giới hạn dịch vụ (ví dụ: giới hạn chuyển vùng)

 Xử lý dữ liệu thuê bao tạm thời:

- Địa chỉ VLR hiện tại nơi thuê bao chuyển vùng

- Cung cấp VLR với 5 mục mã hóa

 Đối thoại với cơ sở dữ liệu AUC

3.2.2 Bộ ghi định vị tạm trú VLR:

VLR là cơ sở dữ liệu thứ hai trong mạng Nó được nối với một hay nhiều MSC

và có nhiệm vụ lưu tạm thời số liệu của thuê bao dang nằm trong vùng phục vụ củaMSC tương ứng và đồng thời lưu giữ số liệu về vị trí hiện thời của thuê bao nói trên ởmức độ chính xác hơn HLR Nó giống như chức năng của bộ nhớ Catche

Khi một trạm di động đi vào biên giới LA, nó báo hiệu sự xuất hiện của nó đếnMSC lưu trữ danh tính của nó trong Sổ đăng ký vị trí khách truy cập (VLR)

Thông tin cần thiết để quản lý MS được chứa trong HLR và được chuyển đếnVLR để có thể dễ dàng truy xuất nếu cần Quy trình đăng ký vị trí cho phép dữ liệuthuê bao theo dõi các chuyển động của MS Vì lý do đó, dữ liệu chứa trong VLR vàtrong HLR ít nhiều giống nhau Tuy nhiên, dữ liệu chỉ có trong VLR miễn là MS đượcđăng ký trong khu vực liên quan đến VLR đó VLR hỗ trợ phân trang di động và theodõi hệ thống con trong khu vực địa phương nơi điện thoại di động hiện đang chuyểnvùng

Các chức năng chi tiết của VLR như sau:

- Hoạt động với HLR và AUC khi xác thực

- Chuyển tiếp khóa mật mã từ HLR sang BSS để mã hóa và giải mã

- Kiểm soát phân bổ số TMSI mới có thể được thay đổi định kỳ để bảo đảmdanh tính của người đăng ký

- Hỗ trợ phân trang (cuộc gọi đến)

- Theo dõi trạng thái của tất cả các điện thoại di động trong khu vực của nó

3.2.3 Phân biệt HLR và VLR:

 HLR:

- Nơi lưu trữ thông tin của thuê bao khi đăng ký sử dụng mạng GSM Thông tinnày được lưu cố định và là cơ sở thông tin để so sánh Các trường thông tin lưu trữtrong HLR gồm:

+ IMSI: số nhận biết thuê bao di động quốc tế

+ Ki: khóa nhận thực

+ VLR hiện tại của thuê bao

- HLR là cơ sở dữ liệu chủ chứa mỗi hồ sơ dịch vụ của người dùng Số nhận dạng

và địa chỉ khác nhau được lưu trữ, cũng như các tham số xác thực Dữ liệu mà nó chứađược truy cập từ xa bởi tất cả các MSC và VLR trong mạng

- Mặc dù mạng có thể chức nhiều hơn một HLR nhưng chỉ có một bản ghi cơ sở dữliệu cho mỗi thuê bao Dữ liệu thuê bao có thể được truy cập bằng số IMSI hoặcMSISDN

 VLR:

- Nơi lưu trữ thông tin tạm thời của thuê bao, bao gồm vị trí hiện tại của thuêbao và trạng thái hoạt động của thuê bao, thông qua thủ tục tự động cập nhập của thuêbao Các trường thông tin của VLR gồm:

+ Trạng thái hoạt động của thuê bao tắt (mở)

+ LAI: Vị trí hiện tại của MS thuộc quản lý của MSC nào

+ TMSI: so thuê bao tạm thời

- VLR là một cơ sở dữ liệu tạm thời cho tất cả người dùng hiện đang nằmtrong hệ thống, bao gồm cả người chuyển vùng và người không chuyển vùng

- Dữ liệu chỉ tồn tại miễn là người đăng ký là người hoạt động trực tiếp tạikhu vực cụ thể được bảo vệ bởi VLR Do đó, cơ sở dữ liệu VLR sẽ chứa một số dữliệu trùng lặp cũng như dữ liệu chính xác hơn có liên quan đến thuê bao Hàm nàygiúp loại bỏ sự cần thiết của các tham chiếu quá mức và tốn thời gian vào cơ sở dữ liệuHLR của nhà

- Dữ liệu bổ sung được lưu trữ trong VLR được liệt kê bên dưới:

1 Trạng thái di động (bận/ miễn phí/ không trả lời,…)

2 Vị trí nhận diện khu vực LAI

3 Nhận dạng thuê bao di động tạm thời (TMSI)

4 Số chuyển vùng của trạm di động (MSRN)

- MSC cập nhập thông tin VLR với HLR Mỗi MSC có VLR cư trú với MSC vàmỗi G-MSC có một HLR thường cư trú với G-MSC

3.3 Các bước kết nối thuê bao di động đến thuê bao di động trong mạng 2G

Hình 3.2 Sơ đồ kết nối thuê bao di động trong mạng 2GQuá trình thiết lập cuộc gọi cho các thuê bao cùng mạng gồm 25 bước:

MS khởi đầu cuộc gọi bằng việc gửi bản tin channel-request trên kênh RACHvới nội dung: nguyên nhân thiết lập cuộc gọi + 1 REF (Random Access InformationValue) + 1 RAND (được dùng cho nhận thực) Các lý do thiết lập có thể có trong REF(7 trường hợp):

- Cuộc gọi khẩn

- Cuộc gọi yêu cầu tái thiết lập

- Trả lời bản tin tìm gọi

- Cuộc gọi thoại của thuê bao chủ gọi

- Cuộc gọi dữ liệu của thuê bao chủ gọi

- Cập nhật vị trí

- Cuộc gọi dịch vụ (vd SMS)

Trong mỗi bản tin channel-request, MS còn gửi kèm số ngẫu nhiên và số khung.Những số này giúp MS nhận ra bản tin được phúc đáp từ BSS trên kênh AGCH – kênhđược giám sát bởi nhiều MS MS sẽ giải mã tất cả những bản tin trên kênh này, và chỉnhận một bản tin có số ngẫu nhiên và số khung phù hợp với một trong 3 bản tin yêucầu được gửi đi ngay trước đó MS sẽ tiếp tục gửi bản tin channel-request cho đến khinào nhận được phúc đáp Nếu không nhận được phúc đáp nào trước khi truyền một sốRetries, MS sẽ:

- Hiển thị một bản tin báo lỗi mạng cho tất cả các loại cuộc gọi ngoại trừ cuộcgọi cập nhật vị trí

- Tiến hành chọn tự động lại các cuộc gọi cập nhật vị trí Có nghĩa là MS nỗ lựctruy nhập ngẫu nhiên ở một cell khác

Khi nhận bản tin channel-request từ MS, BTS sẽ gửi cho BSC 1 bản tin required Bản tin này chứa số ngẫu nhiên của MS và khoảng định thời do BTS đưara.BSC sẽ kiểm tra bản tin channel-required để đảm bảo nó có thể chấp nhận yêu cầuhay không.BSC sẽ kiểm tra xem có kênh SDCCH nào r ỗi hay không, nếu còn nó sẽcấp cho MS một kênh SDCCH Phần mềm quản lý tài nguyên của BSC chỉ định kênh

channel-D trên nền kênh lưu lượng có nhiều kênh channel-D rỗi nhất Điều này nhằm đảm bảo tải đượctrãi đều trên tất cả các kênh lưu lượng

Sau đó, BSC sẽ gửi cho BTS bản tin channel-activation Đồng thờithiết lập mộttimer để đợi báo nhận (acknowledgement) từ BTS, báo cho biết BTS sẵn sàng kíchhoạt kênh Bản tin channel-activation bao gồm:

- Mô tả kênh D được dùng

- Khoảng định thời

- Lệnh điều khiển công suất cho MS và BTS

- Công suất MS và BTS đạt đến mức tối đa có thể trong cell

BTS khởi tạo nguồn tài nguyên lớp vật lí và lập giải pháp tranh chấp LAPDm(nhằm tránh trường hợp 2 MS kết nối đến cùng 1 kênh D) sẵn sàng cho bản tin MSđầu tiên trên kênh D, sau đó gửi BSC bản tin channel_activation_ack BSC sẽ dừngkhoảng thời gian bảo vệ.

BSC tạo và gửi BTS bản tin immediate_assign_command tóm tắt các thông tintrong bản tin channel¬_activation Bản tin này cũng bao gồm số ngẫu nhiên và sốkhung củaMS gọi yêu cầu đáp ứng của BSC Nó cũng hướng dẫn BTS xác định(inform) MS đã yêu cầu ấn định kênh D BSC kích khởi khoảng thời gian chờ MS trảlời

Tiếp đó BTS gửi cho MS bản tin immediate_assignment trên kênh AGCH

MS kiểm tra số ngẫu nhiên và số khung trong bản tin này xem có hợp với một trong 3bản tin channel_request mà nó gửi đi gần đây nhất không, nếu đúngMS sẽ chuyển sangkênh D dành riêng này và đặt TA của mình vào value indicate trong bản tin immediate-assignment

mode):

Mạng dựa vào bản tin này để quyết định các thủ tục thoả thuận cuộc gọi nào đượcyêu cầu và có ấn định kênh lưu lượng hay không

báo MS đã kết nối BSC chấm dứt khoảng thời gian bảo vệ, trích thông tintrong CM và khởi tạo kết nối SCCP với MSC

thể chứa 1 yêu cầu CM hoặc 1 lệnh mật mã Đường báo hiệu được thiết lập giữa

MS và MSC

Khi quá trình thiết lập kết nối vô tuyến thành công, giữa MS và mạng có 1 đườngbáo hiệu Nếu cuộc gọi yêu cầu 1 kênh lưu lượng để liên lạc (communicate) với thuêbao bị gọi, MS sẽ gởi 1 bản tin setup Bản tin này sẽ chỉ ra loại dịch vụ yêu cầu (telehay bearer) và số thuê bao bị gọi Thông tin này được truyền xuyên qua BSS Bản tinnày có thể chứa nhiều hơn 1 thành phần dịch vụ bearer, và một thông số cho biết thuêbao có thể yêu cầu thay đổi yêu cầu dịch vô (in-call modification) trong suốt cuộc gọi.

nhận các thông số cuộc gọi, và các nổ lực thiết lập kết nối với called party làunder way

physical-context-request để chỉ ra công suất và timing advance hiện thời của MS trên kênhSDCCH

tin liên quan Nếu không có sẵn kênh nào, hàng đợi được cho phép, cuộc gọiđược xếp vào hàng đợi

BSC gởi BTS bản tin channel-activation với nội dung: Mô tả kênh lưu lượng được

sử dụng Timing advance MS được áp dụng Thuật toán mật mã và khoá mật mã

(giống như ấn định SDCCH) Chỉ số truyền gián đoạn cho hướng lên (không sd) vàhướng xuống Công suất MS sử dụng Công suất BTS sử dụng BSC khởi tạo 1 timer,

và đợi BTS báo (ack) nó đã kích hoạt kênh

BTS kích khởi nguồn tài nguyên kênh lưu lượng, lập mã mật, gởi TA và thông tincông suất cho MS trên kênh SACCH – kênh kết hợp với kênh TCH và được MS giámsát thường xuyên Cùng lúc, BTS gởi BSC bản tin chanel-activation-acknowledge

assignment-command trên kênh SD Bản tin này hướng dẫn MS chuyển sang kênh lưulượng

Khi nhận bản tin assignment-command, MS sẽ không kết nối lớp vật lý và thựchiện giải phóng kết nối LAPDm của kênh SD Sau đó MS thiết lập kết nối LAPDm(qua SABM trên kênh FACCH) cho kênh lưu lượng

BTS gởi BSC bản tin establish-indication Đồng thời cũng lập chuyển mã(transcoder) và thuật toán phát hiện lỗi kết nối vô tuyến của nó BTS gởi MS 1 báonhận ở lớp 2

MS gởi BSC bản tin assignment-complete Khi nhận bản tin establish-indication,BSC thiết lập đường chuyển mạch tài nguyên giữa giao diện Abis được ấn định và trêngiao diện A Khi nhận bản tin assignment-complete, BSC sẽ gửi MSC bản tinassignment-complete và bắt đầu giải phóng kênh SD

Khi việc kết nối với thuê bao bị gọi được thiết lập (nhưng trước khi thuê bao bị gọitrả lời), MSC sẽ gửi MS 1 bản tin alerting MS sẽ phát ra 1 ring tone (hồi âm chuông)

Bước 25:

Khi thuê bao bị gọi trả lời, MSC gửi MS bản tin connect MS đáp ứng bằng bản tinconnect-acknowledgement Cuộc gọi được thiết lập.

TUẦN 4: CHỨNG MINH CÔNG THỨC: D/R= sqrt(3M)

Khoảng cách giữa 2 cell lân cận là 2µ= R.sqrt3

Khoảng cách giữa 2 cell đồng kênh là D

Theo công thức lượng giác cơ bản ta có: sin2 cos2 1

Sử dụng công thức lượng giác và định lí Py-ta-go ta có: D  i2 ij j2

2 22

TUẦN 5: TÌM HIỂU VỀ CÁC KÊNH LƯU LƯỢNG TCH

TRONG MẠNG GSM

Trong GSM thì ta có 2 loại kênh cơ bản đó là:

- Mỗi kênh mang một tầng số sóng mang (carrier)

- Mỗi tầng số sóng mang bao gồm 8 kênh phân chia thời gian

- Kênh logic là kênh do kênh vật lý chia tách Trong GSM, một kênh vật lýđược chia ra làm 8 kênh logic

- Có 2 loại kênh logic đó là: kênh lưu lượng (Trafficc Channel) và kênh điềukhiển (Control Channel)

Kênh lưu lượng (Traffic Channel) trong GSM mang thông tin về lời nói hoặc

dữ liệu của người dùng như công nghệ khác GSM có hai loại kênh lưu lượng là Kênhlưu lượng toàn tốc (TCH/FS – Traffic Channel Full-rate) và Kênh lưu lượng bán tốc(TCH/HS – Traffic Channel Half-rate) Nó được sử dụng cả trong đường lên (Uplink)

và đường xuống (Down link) sau khi thiết bị di động đã thiết lập kết nối với tế bàoGSM (BTS) Kênh lưu lượng dùng cấu trúc đa khung với 26 khung.

+ Kênh lưu lượng toàn tốc (TCH/FS): truyền tiếng nói với tốc độ 13 Kbps,chiếm toàn bộ kênh vật lí (1 tần số trên 1 sóng mang) Các kênh TCH / F9.6, TCH /F4.8 và TCH / F2.4 mang dữ liệu với tốc độ lần lượt là 9,6 kbps; 4,8 kbps và 2,4 kbps.Tất cả các kênh này sau khi mã hóa kênh được áp dụng được chuyển đổi thành tốc độ

dữ liệu 22,8 Kb/s

+ Kênh lưu lượng bán tốc (TCH/HS): truyền tiếng nói với tốc độ gần 7 Kbps.Mỗi kênh vật lí có thể hỗ trợ 2 TCH/HS Khác với TCH/FS, TCH/HS cũng được địnhnghĩa được sử dụng để mang thông tin giọng nói một nửa tốc độ Mục đích chính củaviệc này là hỗ trợ hai cuộc gọi trong một khe thời gian GSM và do đó nó giúp tăng gấpđôi dung lượng kênh lưu lượng của một tế bào GSM Hai kênh TCH/HS (tốc độ mộtnửa) sử dụng một kênh vật lý

Cấu hình kênh lưu lượng GSM:

Xử lý kênh lời nói (TCH/FS): Kênh lưu lượng mang tín hiệu giọng nói được

xử lý thông qua Bộ lọc thông thấp (LPF), ADC, Bộ mã hóa lời nói, Bộ mã hóa chuyểnđổi tỷ lệ 1/2, Interleaver, mã hóa và đóng gói thành 4 cụm thông thường liên tiếp trướckhi được chuyển qua bộ mã hóa vi sai và bộ điều chế GMSK Tín hiệu điều chế sau đóđược xử lý thông qua thiết bị RF và truyền vào không khí

BTS MS User data Allocated by

network on

Normal(114 data bits)

(120 ms)

demand byMS

lý thuyết xác suất để giải quyết các vấn đề liên quan tới kế hoạch, đánh giá hiệu năng,điều hành và bảo dưỡng hệ thống viễn thông Nói một cách tổng quát hơn, lý thuyếtlưu lượng được nhìn nhận như là quy tắc lập kế hoạch mạng, nơi các công cụ (xử lýngẫu nhiên, hàng đợi và mô phỏng số) được đưa ra từ các nghiên cứu hoạt động mạng.nhiệm vụ cơ bản của lý thuyêt lưu lượng là sử dụng các mô hình toán và đưa ra cácmối quan hệ giữa cấp độ dịch vụ GoS và khả năng của hệ thống thông qua các công cụ

mô hình hóa và mô phỏng cho các hệ thống thực tế

Trong lý thuyết lưu lượng viễn thông, chúng ta thường sử dụng thuật ngữ lưulượng để biểu thị cường độ lưu lượng, tức là lưu lượng trong một đơn vị thời gian.Thuật ngữ về lưu lượng có nguồn gốc từ tiếng Ý và có nghĩa là “độ bận rộn” Theo(ITU-T,1993) định nghĩa như sau: Cường độ lưu lượng là mật độ lưu lượng tức thờitrong một nhóm tài nguyên dùng chung là số tài nguyên bận tại thời điểm đó Nhómtài nguyên dùng chung có thể là một nhóm phục vụ như đường trung kế Tiến hànhthống kê mật độ lưu lượng hiện tại có thể tính toán cho một chu kỳ T, ta có cường độlưu lượng trung bình là: Y(T)  , với n(t) là số thiết bị sử dụng tại thời điểm t Lưu

lượng mang Ac = Y = A’ được gọi là lưu lượng được thực hiện bởi một nhóm phục vụtrong khoảng thời gian T Trong thực tế, thuật ngữ cường độ lưu lượng thường cónghĩa là cường độ lưu lượng trung bình

Một số ứng dụng cơ bản trong mạng truyền thông được mô tả qua các mô hìnhlưu lượng với các hàm phân bố cơ bản trong bảng 1 dưới đây:

Thời gian tương tác gói Hàm Pareto

Thoại CBR Thời gian tương tác phiên Hàm mũ

Thời gian tương tác gói Hằng số

Video VBR Thời gian tương tác khung Cố định

6.2 Mô hình Erlang B

6.2.1 Phân bố Erlang

Phân bố Erlang là một phân bố xác suất liên tục có giá trị dương cho tất cả các

số thực lớn hơn zero và được đưa ra bởi hai tham số: độ sắc k (số tự nhiên, int) vàtham số tỉ lệ λ (số thực, real) Khi tham số k=1 thì phân bố Erlang chuyển thành phân

bố mũ Phân bố Erlang là trường hợp đặc biệt của phân bố Gamma khi tham số k là số

tự nhiên, còn trong phân bố Gamma k là số thực Hàm mật độ xác suất của phân bốErlang được chỉ ra trên Hình 2 dưới đây

f(x,k,λ) = với x>0

Nếu sử dụng tham số nghịch đảo θ=1/λ ta có:

f(x,k,θ) = với x>0

Hình 2: Hàm mật độ xác suất của phân bố ErlangErlang là đơn vị đo lưu lượng, không có thứ nguyên (ra đời 1946 để ghi nhớcông ơn của nhà toán học người Đan mạch A.K Erlang (1878-1929), người đã tìm ra lýthuyết lưu lượng điện thoại) Lưu lượng đo bằng Erlang để tính toán cấp độ dịch vụGoS và chất lượng dịch vụ QoS, trong đó GoS được coi là khía cạnh về mặt kỹ thuậtcủa chất lượng dịch vụ QoS

6.2.2 Công thức Erlang B

Erlang B cho phép tính toán xác suất yêu cầu một nguồn tài nguyên sẽ bị từchối vì lý do thiếu tài nguyên Mô hình lưu lượng Erlang B thường được sử dụng đểtính toán trong bài toán thiết kế các tuyến nối trong kỹ thuật chuyển mạch kênh, trêncông thức Erlang B thể hiện xác suất một nguồn tài nguyên sẽ bị từ chối Công thứctổng quát được chỉ ra dưới đây: P =

N: số tài nguyên trong hệ thống, A: lưu lượng (Erlang), P: xác suất bị từ chối.Mức độ chiếm dụng tuyến nối hoặc thiết bị trong kỹ thuật chuyển mạch kênhthường được đo bằng tốc độ đến các cuộc gọi và thời gian chiếm giữ thể hiện qua côngthức: A = λ.s ,với A là lưu lượng tính bằng Erlang, λ là tốc độ đến của cuộc gọi (sốcuộc gọi trung bình đến trong một đơn vị thời gian), s là thời gian chiếm giữ trungbình

Thông thường các giá trị s và λ là các giá trị trung bình bởi trong thực tế cáccuộc gọi đến và thời gian chiếm giữ là ngẫu nhiên, các khoảng thời gian giữa các cuộcgọi đến và phân bố thời gian có thể được xác định qua phương pháp thống kê, trên cơ

sở đó nhằm xây dựng mẫu mô hình lưu lượng Một cách tiếp cận khác cũng thườngđược sử dụng là dựa trên phương trình trạng thái cuộc gọi nhằm tính khả năng tắcnghẽn của thiết bị Ta có thể tính A theo cách khác: A =/ ( : tốc độ phục vụ)

Khối lượng lưu lượng: là tổng lưu lượng mang trong chu kỳ T và được đo bằngđơn vị Erlang - giờ (Eh) (theo như tiêu chuẩn ISO, những đơn vị tiêu chuẩn có thể làErlang giây, nhưng thông thường đơn vị Erlang giờ thường sử dụng nhiều hơn) Lưulượng mang không thể vượt quá số lượng của đường dây Một đường dây chỉ có thểmang nhiều nhất một Erlang Doanh thu của các nhà khai thác tỷ lệ với lưu lượngmang của mạng viễn thông Đối với điện thoại cố định thường thì có Ac =0,010,04Erl; đối với cơ quan: 0,04  0,06 Erl; tổng đài cơ quan: 0,6 Erl; điện thoại trả tiền: 0,7Erl

Lưu lượng phát sinh A: lưu lượng phát sinh là lưu lượng được mang nếu không

có cuộc gọi nào bị từ chối do thiếu tài nguyên, ví dụ như với số kênh không bị giớihạn Lưu lượng phát sinh là một giá trị lý thuyết không đo lường được chỉ có thể ướclượng thông qua lưu lượng mang

Lưu lượng tổn thất Ar: là độ chênh lệch giữa lưu lượng phát sinh và lưu lượngmang Giá trị này của hệ thống giảm khi năng lực của hệ thống tăng: A = Ar – Ac

Trong hệ thống truyền dẫn số ta không nói về thời gian phục vụ mà chỉ nói vềcác tốc độ truyền dẫn Một cuộc giao dịch có thể là quá trình truyền s đơn vị (như bitshay bytes) Năng lực hệ thống là  , nghĩa là tốc độ báo hiệu số liệu, được tính bằngđơn vị trên giây (ví dụ bit/s) Như vậy thời gian phục vụ cho một giao dịch như thế tức

là thời gian truyền sẽ là s/ đơn vị thời gian (ví dụ như giây-s); nghĩa là phụ thuộc vào



6.2.3 Ý nghĩa

Công thức Erlang được mô tả bằng ba thành phần: cấu trúc, chiến lược và lưulượng:

- Cấu trúc: Ta xem xét một hệ thống có N kênh đồng nhất hoạt động song song

và được gọi là nhóm đồng nhất (các server, kênh trung kế, khe slot)

- Chiến lược: Một cuộc gọi tới hệ thống được chấp nhận nếu còn ít nhất mộtkênh rỗi (mọi cuộc gọi chỉ cần một kênh rỗi) Nếu tất cả các kênh đều bận thì cuộc gọi

sẽ bị huỷ bỏ và nó sẽ bị loại bỏ mà không gây một ảnh hưởng nào sau đó (cuộc gọi bịloại bỏ có thể được chấp nhận trên một tuyến khác) Chiến lược này được gọi là môhình Loss (tổn thất) Erlang hay mô hình LCC (Lost Calls Cleared)

- Lưu lượng: Giả sử rằng trong khoảng thời gian dịch vụ được phân bố theohàm mũ (số mũ  ), và tiến trình sử dụng là tiến trình Poisson với tốc độ  Loại lưulượng này được gọi là PCT -I (Pure Chance Traffic Type I) Tiến trình lưu lượng này

sẽ trở thành tiến trình Mackov đơn giản xử lý bằng toán học

Công thức Erlang B biểu thị mối quan hệ giữa lưu lượng xuất hiện, lượng thiết

bị, và xác suất tổn hao như một hàm số được sử dụng rộng rãi như là lý thuyết tiêuchuẩn cho việc lập kế hoạch trong hệ thống viễn thông, vì vậy công thức Erlang Bchứa đựng những tiêu chuẩn sau:

- Các cuộc gọi xuất hiện một cách ngẫu nhiên:

 Xác suất xảy ra sự cố cuộc gọi là luôn cố định bất chấp thời gian (xácsuất cố định xảy ra sự cố của cuộc gọi)

 Xác suất xảy ra sự cố của cuộc gọi không bị ảnh hưởng bởi các cuộc gọitrước (không còn sót lại những đặc điểm của cuộc gọi trước)

 Trong thời gian rất ngắn, không có cuộc gọi nào xuất hiện hoặc chỉ cómột cuộc gọi xuất hiện (các cuộc gọi rải rác)

- Dạng tổn hao trong khi vận hành khi tất cả các mạch đều bận: Trong dạng tổnhao vận hành này, cuộc gọi không thể liên lạc được khi tất cả các mạch đều bận Trongtrường hợp đó tín hiệu được gửi ra ngoài và dù đường ra trở nên thông suốt sau khi tínhiệu bận được gửi ra thì cuộc gọi vẫn không được kết nối

- Nhóm mạch ra là nhóm trung kế có khả năng sử dụng hết

- Thời gian chiếm dụng của các cuộc gọi gần đúng với phân bố hàm mũ

- Các mạch vào thì vô hạn, còn các mạch ra thì hữu hạn

TUẦN 7:

7.1 Ý nghĩa hàm tương quan, phân biệt hàm tương quan và tích chập

 Hàm tương quan:

Thời đại ngày nay, thông tin phát triển kéo theo là sự phát triển của công nghệ

xử lý tin tức Yêu cầu đòi hỏi của quá trình truyền tin đó là phải nhận được dạng trungthực của tín hiệu Các tín hiệu thường được biểu diễn dưới dạng hàm thời gian.Phương pháp phân tích phổ tín hiệu trong nhiều trường hợp không tiện lợi khi chúng tachỉ cần nghiên cứu một số tính chất của tín hiệu, chẳng hạn như xác định mối quan hệgiữa các tín hiệu, khảo sát sự thay đổi của tín hiệu hay phát hiệu tín hiệu trên nềnnhiễu,… Trong khi đó phương pháp phân tích bằng hàm tương quan lại rất có hiệuquả Phương pháp phân tích tương quan tín hiệu đóng vai trò đặc biệt quan trọng đốivới tín hiệu lẫn trong nền tín hiệu ngẫu nhiên

Tương quan của tín hiệu (Correlation) nói đơn giản là phép đo sự giống nhaugiữa một tín hiệu x và một tín hiệu y, trong trường hợp x và y là một tín hiệu thì gọi là

tự tương quan (Autocorrelation) Tương ứng ta có hai loại hàm tương quan, đó là:

- Tương quan chéo CCF (Cross Correlation Function)

- Tự tương quan ACF (Auto Correlation Function)

Đối với tín hiệu liên tục:

Giả sử có hai tín hiệu x(t) và y(t) liên tục trong miền thời gian, tối thiểu mộttrong hai dãy có năng lượng hữu hạn, thì hàm tương quan chéo của hai tín hiệu x(t) vày(t) được định nghĩa như sau:

() =

Trường hợp x(t) = y(t) thì ta có hàm tự tương quan.

Đối với tín hiệu rời rạc:

Xét hai dãy x[n] và y[n], tối thiểu một trong hai dãy có năng lượng hữu hạn thìhàm tương quan chéo của hai tín hiệu được định nghĩa như sau:

[n] = Nếu x[n] = y[n] thì ta có hàm tự tương quan Hàm tự tương quan [n] biểu diễnmối quan hệ giữa tín hiệu x[m] với chính nó khi trễ đi một khoảng thời gian n

Hàm tương quan có các ứng dụng lớn trong thực tế: phát hiện tín hiệu trên nềnnhiễu, phát hiện mục tiêu, có thể dùng trong một số kỹ thuật giải điều chế như FSKchẳng hạn,…

 Phát hiện tín hiệu trên nền nhiễu (Detection of Signal in Noise):

Bài toán đặt ra trong truyền thông, rada, định vị là phát hiện tín hiệu trên nềnnhiễu và ước lượng điểm bắt đầu của tín hiệu Giả sử chuỗi tín hiệu quan sát được nhưsau: x[n] = s[n] + w[n] với 0 ≤ n ≤ N-1; trong đó s[n] là tín hiệu truyền đi, w[n] lànhiễu cộng, N là chiều dài tín hiệu Nếu tín hiệu được truyền đi không có mặt, khi đóchỉ có nhiễu thì x[n] = w[n] bao gồm các biến ngẫu nhiên không liên quan với nhau (ví

dụ như nhiễu trắng)

Chúng ta có một phương pháp để phát hiện sự có mặt của tín hiệu như sau: tínhiệu quan sát được x[n] được nhân với tín hiệu [n] – chuỗi này đồng nhất (replica) vớitín hiệu phát đi x[n] (sau khi phát s[n] ta giữ lại mẫu [n] của nó) Kết quả sau đó đượclấy tổng tại điểm n=N-1, tổng này được so sánh với một ngưỡng (threshold)  để pháthiện xem có tín hiệu hay không Giá trị ngưỡng là giá trị đánh giá sự tương quan giữacác tín hiệu quan sát được x[n] với tín hiệu đã phát đi [n] Nếu giá trị này vượt giá trịngưỡng thì sẽ có mặt của tín hiệu s[n] (tức là sẽ phát hiện ra tín hiệu) và ngược lại làkhông phát tín hiệu hoặc tín hiệu bị nhiễu lấn át

 Phát hiện mục tiêu (Tracking target):

Một phương pháp hiệu quả để phát hiện một mục tiêu di động trong kỹ thuậtrada và định vị đó là bộ lọc Kalman Đây là một phương pháp xử lý tín hiệu thống kê,gồm 2 bước: ước lượng và dự báo Từ các giá trị đo được tại thời điểm t, ta tìm đượcước lượng tốt nhất của tín hiệu tại thời điểm t là (t) và dự báo tốt nhất cho tín hiệu tạithời điểm t+1 là (t+1).

Theo toán học, tích chập là phép toán tuyến tính thực hiện đối với hai hàm số f

và g, kết quả cho ra một hàm số thứ 3 Phép tích chập khác với tương quan ở chỗ nócần lật kernel (ma trận 3x3, trong xử lý ảnh) theo chiều ngang và dọc (tức là xoay 180

ͦ) trước khi tính tổng của tích như trong phép tính hàm tương quan Phép tính tích chậpnày vô cùng thông dụng và được sử dụng rất rộng rãi trong xác suất, thống kê, thị giácmáy tính, xử lý ảnh, xử lý tín hiệu, kỹ thuật điện, học máy và các phương trình viphân,

7.2 Tìm hiểu về Rake Receiver

Chúng ta đã nghe rất nhiều về Reciver, và có thể đã nghe đâu đó về Rake, vậyRake Reciver thì sao? Hình ảnh gợi ý dưới đây có thể giúp chúng ta tưởng tượng vềRake Reciver không?

Trong một hệ thống truyền thông không dây, tín hiệu có thể đến được máy thuthông qua nhiều đường truyền riêng biệt Trong mỗi đường dẫn, tín hiệu có thể bịchặn, phản xạ, nhiễu xạ và khúc xạ Tín hiệu của nhiều tuyến tiếp cận máy thu bị mờdần Bộ thu Rake được sử dụng để sửa hiệu ứng này, chọn tín hiệu chính xác/mạnhhơn, mang lại sự trợ giúp lớn trong các hệ thống CDMA và WCDMA.

Vậy Rake Reciver là gì, và nó hoạt động như nào?

"sạch"

Kênh đa đường mà qua đó sóng vô tuyến truyền có thể được xem làtruyền xung sóng ( đường ngắm) ban đầu thông qua một số thành phần đa đường Cácthành phần đa đường là các bản sao trễ của sóng truyền ban đầu truyền qua một đườngdội khác nhau, mỗi sóng có cường độ và thời gian đến khác nhau tại máy thu Vì mỗithành phần chứa thông tin gốc, nếu cường độ và thời gian đến (pha) của từng thànhphần được tính toán tại máy thu (thông qua một quá trình gọi là ước tính kênh), thì tất

cả các thành phần có thể được thêm vào một cách mạch lạc để cải thiện độ tin cậy củathông tin

Theo toán học, một máy thu Rake sử dụng nhiều bộ tương quan để phát hiện

riêng M thành phần đa đường mạnh nhất Mỗi bộ tương quan có thể được lượng tử hóa

bằng cách sử dụng 1, 2, 3 hoặc 4 bit Đầu ra của mỗi bộ tương quan được tính trọng số

để cung cấp ước tính tốt hơn về tín hiệu truyền so với được cung cấp bởi một thànhphần duy nhất Giải điều chế và các quyết định bit sau đó dựa trên các đầu ra có trọng

số của các bộ tương quan M.