Nâng cấp mạng thông tin di động CDMA2000 1x STAREXIS lên CDMA2000 1xEV Nâng cấp mạng thông tin di động CDMA2000 1x STAREXIS lên CDMA2000 1xEV Nâng cấp mạng thông tin di động CDMA2000 1x STAREXIS lên CDMA2000 1xEV luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp
Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hµ néi Luận văn thạc sĩ khoa học Nâng cấp mạng thông tin di động cdma2000 1x starex-is lên cdma2000 1xev ngành: điện tử viễn thông mà số: phan đăng lập Người hướng dẫn khoa học: ts Phạm minh việt hà nội 2005 Các Thuật ngữ chữ viết tắt ALCAP ACCH ACIR AI AICH AP AS AMPS AAL AAL2 AAL5 ATM A Access Link Control Application Protocol Associated Control Channel Adjacent Channel Intrference Ratio Acquysition Indicator Acquysition Indication Channel Access Preamble Access Stratum Advanced Mobile Phone Service ATM Adaptation Layer ATM Adaptation Layer type ATM Adaptation Layer type Asynchronous Transfer Mode B BS Base Station BCH Broadcast Channel BCCH Broadcast Control Channel BER Bit Error Rate BSC Base Station Controller BSS Base Station System C CDMA Code Division Multiple Access CRC Cyclic Redundancy Code CCTrCH Coded Composite Transport Channel CCH Common Channel CRNC Controlling RNC Giao thøc ®iỊu khiển đoạn nối thâm nhập Kênh điều khiển liên kết Tỉ số nhiễu kênh lân cận Chỉ thị bắt Kênh thị bắt Tiền tố thâm nhập Tầng thâm nhập Hệ thống điện thoại tổ ong tiên tiến Lớp thích øng ATM Líp thÝch øng ATM kiĨu Líp thÝch ứng ATM kiểu Chế độ truyền dị Trạm gốc Kênh quảng bá Kênh điều khiển quảng bá Tỉ số lỗi bit Bộ điều khiển trạm gốc Hệ thống trạm gốc Đa thâm nhập phân chia theo mà Mà vòng dư Kênh truyền tải hỗn hợp Kênh chung RNC ®iỊu khiĨn CCCH CCPCH CN CSACELP CPICH CPCH DTX DCH DRNS DCCH DPCCH DPCH DPDCH DRNC DS DSCH DTCH Eb EIRP ERP EDGE ESN ETSI EVRC Common Control Channel Common Control Physical Channel Core Network Conjugate Structure-Algebaic Code Excited Linear Prediction Common Pilot Channel Common Packet Channel D Discontinuous Transmission Dedicated Channel Drift RNS Dedicated Control Channel Dedicated Phycical Control Channel Dedicated Phycical Channel Dedicated Phycical Data Channel Drift Radio Network Controller Direct Sequence Downlink Shared Channel Dedicated Traffic Channel E Effective Isotropically Radiated Power Effective Radiated Power Enhanced Digital rate for GSM Evolution Electronic Serial Number European Telecommunication Standards Institute Enhanced Variable Rate Coder Kênh điều khiển chung Kênh vật lý điều khiển chung Mạng lõi Dự báo tuyến tính kích thích theo mà đại số-Cấu trúc phức hợp Kênh hoa tiêu chung Kênh gói chung Phát không liên tục Kênh riêng RNS trôi Kênh điều khiển riêng Kênh ®iỊu khiĨn vËt lý riªng Kªnh vËt lý riªng Kªnh số liệu vật lý chung Bộ điều khiển mạng vô tuyến trôi Chuỗi trực tiếp Kênh dùng chung đường xuống Kênh lưu lượng riêng Năng lượng bit thông tin Công suất phát xạ đẳng hướng hiệu dụng Công suất phát xạ hiệu dụng Tốc độ số liệu gói tăng cường để phát triển GSM Số seri điện tử Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu Bộ mà hoá tốc độ thay đổi tăng cường FACH FDD FEC FER GPS GC GPRS GTP HC HLR HO IMT2000 Iub IP ITU LAC LLC MAC MS ME MTP MTP3 F Forward Access Channel Frequency Division Duplex Forward Error Correction Forward Error Rate G Global Positioning System General Control General Packet Radio System Tunneling Protocol H Handover Control Home Location Register HandOver I International Mobile Telecommunication - 2000 Internet Protocol International Telecommunication Union L Link Access Control Logical Link Control M Medium Access Control Mobile Station Mobile Equypment Massage Transfer Part Massage Transfer Part level P Kênh thâm nhập đường xuống ghép song công phân chia theo tần số Sửa lỗi trước Tỉ lệ lỗi khung Hệ thống định vị toàn cầu Điều khiĨn chung HƯ thèng v« tun gãi chung Giao thøc tunel Điều khiển chuyển giao Bộ định vị thường trú Chuyển giao Thông tin di động toàn cầu-2000 Giao diện RNC nút B Giao thức Internet Liên minh viễn thông quốc tế Điều khiển thâm nhập đoạn nối Điều khiển đoạn nối logic Điều khiển thâm nhập môi trường Trạm di động Thiết bị di động Phần truyền tin Phần truyền tin mức PCH PICH PCCH PCPCH PCCPCH PDSCH PG PLMN PI PRACH Paging Channel Paging Indication Channel Paging Control Channel Physical Common Packet Channel Primary Common Control Physical Channel Physical Downlink Shared Channel Processing Gain Public Land Mobile Network Kênh tìm gọi Kênh thị tìm gọi Kênh điều khiển tìm gọi Kênh gói chung vật lý Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp Kênh dùng chung đường xuống vật lý Độ lợi xử lý Mạng di động mặt đất công cộng Page Indicator Chỉ thị tìm gọi Physical Random Access Channel Kênh thâm nhập ngẫu nhiên vật lý PSC Primary Synchronization Code Mà đồng sơ cấp PSCH Physical Shared Channel Kênh dïng chung vËt lý R RAB Radio Access Bearer VËt mang thâm nhập vô tuyến Phần ứng dụng mạng thâm nhËp RANAP Radio Access Network Application Part v« tuyÕn RLC Radio Link Control Điều khiển đoạn nối vô tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNSAP Radio Network Subsystem PhÇn øng dơng hƯ thèng Application Part mạng vô tuyến RNS Radio Network Subsystem Hệ thống mạng vô tuyến RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RACH Random Access Channel Kênh thâm nhập ngẫu nhiên RRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyến S SRNS Serving RNS RNS phục vụ SCCPCH Secondary Common Control Kênh vật lý điều khiển chung thø Physical Channel cÊp SF Spreading Factor HƯ sè tr¶i phỉ SRNC Serving RNC RNC phơc vơ SSC USIM Secondary Synchronization Code T Transmision Control Protocol Traffic Channel Transport Channel Transport Format Transport Format Combination Indicator Transport Format Indentification Transmit Power Control U Universal Terrestrial Radio Acces Network User Equypment Universal Mobile Telecommunication System UMTS Subcriber Identity Module WCDMA W Wideband Code Division Multiple Access TCP TCH TrCH TF TFCI TFI TPC UTRAN UE UMTS M· ®ång bé thø cÊp Giao thức điều khiển truyền dẫn Kênh lưu lượng Kênh truyền tải Khuân dạng truyền tải Chỉ thị tổ hợp khuân dạng truyền tải Nhận dạng khuân dạng truyền tải Điều khiển công suất phát Mạng thâm nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu Thiết bị người sử dụng Hệ thống viễn thông di động toàn cầu Modun nhận dạng thuê bao UMTS Đa thâm nhập vô tuyến phân chia theo mà băng rộng Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Các tiêu chuẩn CDMA Trang Hình 1.2 Lộ trình phát triển từ CDMA one đến CDMA 2000 Hình 1.3 Quá trình phát triển từ hệ thống thông tin di động 1G-3G 10 Hình 1.4 Phân bổ tần số cho hệ thống thông tin di động IMT-2000 14 Hình 2.1 KiÕn tróc CDMA 2000 16 H×nh 2.2 Giao thøc giao diện CDMA2000 dành cho thoại 17 Hình 2.3 Giao thức giao diện CDMA2000 dành số liệu 17 Hình 2.4 Kiến trúc giao thức 18 Hình 2.5 Quá trình tổng quát xử lý đơn vị số liệu lớp báo hiệu 19 Hình 2.6 Cấu trúc kênh logic đường xuống 21 Hình 2.7 Cấu trúc kênh logic đường lên 22 Hình 2.8 Các kênh CDMA đường xuống 23 Hình 2.9 Cấu trúc kênh hoa tiêu đường xuống 24 Hình 2.10 Cấu trúc kênh đồng đường xuống 25 Hình 2.11 Cấu trúc kênh tìm gọi đường xuống 26 Hình 2.12 Cấu trúc kênh quảng bá đường xuống 27 Hình 2.13 Cấu trúc kênh tìm gọi nhanh 28 Hình 2.14 Cấu trúc kênh điều khiển công suất chung đường xuống 29 Hình 2.15 Cấu trúc kênh F-DCCH với RC=3 30 Hình 2.16 Cấu trúc kênh F-DCCH với RC=4 30 Hình 2.17 Cấu trúc kênh F-DCCH với RC=5 30 Hình 2.18 Cấu trúc kênh F-FCH với RC=1 31 Hình 2.19 Cấu trúc kênh F-FCH với RC=2 31 Hình 2.20 Cấu trúc kênh F-FCH với RC=3 32 Hình 2.21 Cấu trúc kênh đường lên 33 Hình 2.22 Cấu trúc kênh truy nhập đường lên với RC=1 34 Hình 2.23 Cấu trúc kênh điều khiển chung đường lên 34 Hình 2.24 Cấu trúc kênh điều khiển đường lên RC=3 35 Hình 2.25 Cấu trúc kênh điều khiển đường lên RC=4 35 Hình 2.26 Cấu trúc kênh R-TCH R-SCH với RC=1 36 Hình 3.1 Cấu trúc mạng CDMA 2000 1x 38 Hình 3.2 Cấu trúc MSC 38 Hình 3.3 Phân hệ điều khiển CS 40 H×nh 3.4 CÊu tróc OMP 40 H×nh 3.5 CÊu tróc kÐp cđa vi xư lý ®iỊu khiĨn thiÕt bị 41 Hình 3.6 Cấu trúc phân hệ kết nối IS 43 Hình 3.7 Cấu trúc khối đồng hệ thống 44 Hình 3.8 Chuyển mạch hệ thống 44 Hình 3.9 Phân phối đồng hồ chuẩn hệ thống 45 Hình 3.10 Phân hệ hệ thống 46 Hình 3.11 CÊu tróc chung BSC 47 H×nh 3.12 Khèi ALSB 48 H×nh 3.13 Card ALMA 48 H×nh 3.14 Card ALPA 49 H×nh 3.15 CÊu tróc khèi ASMB 50 H×nh 3.16 Chuyển mạch ATM 51 Hình 3.17 Card ASCA 51 Hình 3.18 Card ASIA 52 H×nh 3.19 Card ALMA 53 H×nh 3.20 CÊu tróc khèi VCB 54 H×nh 3.21 CÊu tróc khèi VCMA 54 H×nh 3.22 Card VCPA 55 H×nh 3.23 Card VLIA 56 H×nh 3.24 CÊu tróc khèi CCSB 56 H×nh 3.25 Card STIA 57 H×nh 3.26 CÊu tróc BTS 59 H×nh 3.27 Khèi BANB 60 H×nh 3.28 Card BCRA 61 H×nh 3.29 Card BPPA 62 H×nh 3.30 Khèi BSPB 63 H×nh 3.31 Card DBPA 64 H×nh 3.32 CÊu tróc khối vô tuyến 64 Hình 3.33 Khối CFEU 65 Hình 3.34 Bé chia tÝn hiƯu 65 H×nh 3.35 Khèi LPAB 66 Hình 3.36 Bộ phát IF 67 Hình 3.37 Bộ phát RF 67 Hình 3.38 Bộ nhận RF 67 Hình 3.39 Bé nhËn IF 68 H×nh 3.40 Khèi BCOM 67 H×nh 3.42 Khèi RISB 70 H×nh 3.43 Khèi BOTB 70 H×nh 3.44 KÕt nèi ATM BTS 71 H×nh 4.1 Cấu trúc kênh 1xEV 73 Hình 4.2 Cấu trúc khung kênh hướng xuống 1xEV 74 Hình 4.3 Burst hoa tiêu đường xuống 1xEV 76 Hình 4.4 Tốc độ liệu động nhờ vào đo tỉ số C/I thời gian thực 77 Hình 4.5 Cấu trúc kênh hướng lên 1xEV 79 H×nh 4.6 CÊu tróc giao thøc 1xEV 82 H×nh 4.7 Mạng CDMA 2000 1xEV-DO 1xEV-DV 83 Hình 4.8 Mạng truy nhập 1xEV 84 Hình 4.9 Mô hình truyền sãng 89 -84- - AAA: Authentication, Authorization & Accounting for packet call thực chức nhận thực gọi liệu, nhận thưc thuê bao hỗ trợ ghi tài khoản - HA: Home Agent cung cấp chức IP động linh hoạt việc truyền liệu tới người sử dụng Hình 4.7: Mạng CDMA 2000 1xEVDO CDMA2000 1xEVDV Mạng truy nhập vô tuyến: Đường số liệu mạng cdma2000 thực thông qua chuyển mạch ATM với tốc độ cao đáp ứng nhu cầu số liệu người sử dụng đáp ứng yêu cầu nâng cấp lên cdma2000 EV -85- Hình 4.8: Mạng truy nhập mạng 1xEV 4.3.2 Tham số tính tốn mạng 1xEV Để tính toán thiết kế mạng phải dựa vào tham số mơ hình thiết kế phù hợp với điều kiện cụ thể Theo ITU-R ta có tham số sau: Bảng 4.3: Mơ hình kênh ITU-R Môi trường (3km/s) Tham số Giá trị Suy hao đường truyền L=30lg10(fc, MHZ)+49+40lg10(dKM) Số búp sóng an ten Loại A=1, loại B=3 Hệ số công suất đa đường loại A Hệ số công suất đa đường loại B 0.71, 0.165, 0.068 Môi trường xe cộ (120km/s) Tham số Suy hao đường truyền Giá trị L=-18lg10(HBS, m) + 21lg10(fc, MHZ) + 80 + 40(1-0.004 HBS, m)lg10(dKM) -86- Số búp sóng an ten Loại A=2, loại B=3 Hệ số công suất đa đường loại A 0.784, 0.09 Hệ số công suất đa đường loại B 0.080, 0.03, 0.058 Bảng 4.4: Tham số mô mạng Tham số Giá trị Mơ hình mạng Mạng lưới sector /1 cell Tần số sóng mang 1960 MHz Độ cao BS 15m Độ cao MS 1.5m Suy hao bóng Shadow 10.5 dB Suy hao nhà 12dB cho dB cho xe cộ Điểm truy nhập Anten/ Sector Đầu cuối truy nhập Anten/ Anten Công suất TX+tăng ích TX-suy hao 41.8+17-0.3-3.0+1.5=57.0 dBm cáp-suy hao thể+tăng ích RX Do hệ thống hoạt động quy hoạch vô tuyến nên nâng cấp không cần phải dự báo tính tốn lưu lượng, tính tốn nhu cầu sử dụng thoại thuê bao mà cần tính tốn dự báo lưu lượng số liệu tính tốn lại cơng suất đường truyền dựa vào mơ hình thực nghiệm mơ hình lý thuyết đặc biệt tham số hệ thống 1xEV a Mơ hình giải tích Tổn hao truyền sóng biểu diễn theo biểu thức sau: P(R)= N(R0, σ) +10nlg R R0 (4.1) -87- Trong đó: P(R)= tổn hao khoảng cách R so với tổn hao khoảng cách tham khảo R0 n= mũ tổn hao đường truyền σ= lệch chuẩn, thông đường dB Thành phần thứ hai ptr (4.1) thể suy hao không đổi mơi trường ngồi trời BS MS Thành phần thứ ptr (4.1) thể thay đổi tổn hao xung quanh tổn hao đường truyền trung bình Hàm xấp xĩ hố phân bố Log chuẩn có giá trị trung bình thành phần thứ hai lệch chuẩn băng dB Người ta chứng minh giá trị áp dụng cho nhiều mơi trường truyền sóng gồm thành phố lẫn nơng thơn b Các mơ hình thực nghiệm Một số mơ hình nghiệm đề xuất sử dụng để dự đoán tổn hao truyền sóng Ta xét hai mơ hình sử dụng rộng rãi: Mơ hình Hata -Okumura Walfisch - Ikegami Mơ hình Hata Okumura Dưới biểu thức sử dụng mơ hình Hata để xác định tổn hao trung bình Lp Vùng thành phố: LP=69,55 +26,16 lgfc -13,82lghb- a(hm) +(44,9 -6,55lghb) lgR dB Trong đó: fc = tần số (MHz) LP = Tổn hao trung bình(dB) hb= độ cao anten trạm gốc (m) a(hm) = hệ số hiệu chỉnh cho độ cao anten di động (dB) R= Khoảng cách từ trạm gốc (km) Dải thông sử dụng cho mơ hình Hata là: 150 ≤ fchr -91- Lbsh=0 hb< hr Ka=54 hb> hr Ka=54-0,8hb R≥ 500m, hb ≤ hr Ka= 54-1,6∆hb.R R