Công nghệ CDMA 2000 1x và giải pháp nâng cấp lên CDMA 2000 1x EV DO

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội Luận văn thạc sỹ khoa học Công nghệ cdma2000 1x giảI pháp nâng cấp lên cdma2000 1x ev-do Ngành: kỹ thuật điện tử đặng viết ngọc Người hướng dẫn khoa học: TS Đỗ Hoàng TiÕn - Hµ Néi 2006 - -1- MỤC LỤC Trang Danh mục chữ viết tắt 05 Danh mục hình vẽ 09 Danh mục bảng 12 MỞ ĐẦU 13 Chương I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CDMA I.1 Giới thiệu chung 14 I.1.1 Lộ trình tiến tới 3G công nghệ di động 15 I.1.2 Thị phần CDMA 16 I.1.3 Ưu điểm CDMA 17 I.1.3.1 Tăng dung lượng hệ thống 17 I.1.3.2.Tái sử dụng tần số 18 I.1.3.3 Giảm tỷ số E b /N 19 I.1.3.4 Mã hoá tốc độ biến đổi 20 I.1.3.5.Điều khiển công suất 21 I.1.3.6 Nâng cao chất lượng gọi 21 I.1.3.7.Đơn giản hoá thiết kế 22 I.1.3.8 Nâng cao tính bảo mật thơng tin 23 I.1.3.9.Cải thiện vùng phủ sóng 23 I.1.3.10 Tăng thời gian sử dụng pin 23 I.1.3.11.Cung cấp dải thông theo yêu cầu 23 I.1.3.12 Nâng cấp mạng dễ dàng 24 I.2 Kỹ thuật CDMA 25 I.2.1 Tổng quan 25 I.2.2 Nguyên lý CDMA 26 -2- I.2.2.1 Nguyên lý trải phổ CDMA 26 I.2.2.2 Kỹ thuật trải phổ giải trải phổ 28 I.2.2.3 Thủ tục thu/phát tín hiệu 29 Chương II MƠ H ÌNH MẠNG CDMA 2000 1X II.1 Sơ đồ cấu trúc mạng 31 II.2 Nhiệm vụ chức thành phần 32 II.2.1 Mạng Lõi 32 II.2.1.1 Trung tâm chuyển mạch MSC 35 II.2.1.2 Bộ đăng kí vị trí tạm trú VLR 36 II.2.1.3 Điểm chuyển mạch dịch vụ SSP 36 II.2.1.4 Bộ đăng kí định vị thường trú HLR/AC 37 II.2.1.5 Điểm điều khiển dịch vụ SCP 37 II.2.1.6 Cổng MSC (GMSC) 37 II.2.1.7 Khối điều khiển liệu gói BSS/PCF 38 II.2.2 Mạng truy cập vô tuyến – RAN 38 II.2.2.1 BTS 38 II.2.2.2 BSC 38 II.2.3 Mạng liệu gói – PDN (Packet Data Network) 39 II.2.4 Giải pháp quản lý mạng 39 II.2.4.1.Mô tả chung 41 II.2.4.2 Chức mạng quản lý 41 Chương III CÔNG NGHỆ CDMA20001X EV-DO VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CẤP TỪ CDMA2000 1X -3- III.1 Nghiên cứu công nghệ 1xEV-DO 42 III.1.1 Giới thiệu chung 42 III.1.2 Giải pháp mạng 1xEV-DO 42 III.1.3.Công nghệ 1xEV-DO 43 III.1.3.1 Giao diện vô tuyến 44 III.1.3.2 Cơ chế bảo mật 55 III.1.3.3 Chồng giao thức giao diện vô tuyến 61 III.1.3.4 Simple IP Mobile IP 69 III.1.3.5 Các dịch vụ CDMA20001X EV-DO hỗ trợ 71 III.1.3.6 Những đặc điểm 1xEV-DO phiên A 75 III.2 Giải pháp mạng 1x EV-DO 76 III.2.1 Giới thiệu giải pháp ZTE 79 III.2.1.1 Hệ thống chuyển mạch di động ZXC10-MSS 81 III.2.1.2 Hệ thống chuyển mạch liệu gói ZXPDSS 81 III.2.1.3.Hệ thống trạm gốc ZXC10-BSS81 83 III.2.2 Đặc điểm giải pháp CDMA 2000 1xEV-DO ZTE 92 Chương IV QUY HOẠCH THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA CỦA S- PHONE CHO QUẬN HAI BÀ TRƯNG IV.1.Tình trạng xu phát triển cơng nghệ CDMA Việt Nam 93 IV.1.1 Tình trạng công nghệ CDMA Việt Nam 93 IV.1.2 Xu phát triển công nghệ CDMA Việt Nam 95 IV.2 Quy hoạch mạng thông tin di động S-Telecom Quận Hai Bà Trưng IV.2.1 Cơ sở quy hoạch triển khai mạng TTDĐ hệ 96 -4- S-Telecom khu vực Quận Hai Bà Trưng 96 IV.2.2 Định kích cỡ mạng 97 IV.2.3 Quy hoạch tần số 108 IV.2.4 Quy hoạch dịch thời PN 110 IV.2.5 Chuyển giao 114 IV.2.6 Các biện pháp nâng cao dung lượng mạng 115 IV.2.6.1 Chia nhỏ ô 115 IV.2.6.2 Thay đổi phân bổ mã 116 IV.2.6.3 Cấu trúc underlaid/overlaid 117 IV.2.6.4 Cấu trúc cell phân cấp ( Hierarchical cell structures)118 IV.2.6.5 Phân cấp băng kép 118 IV.3 Phát triển cdma 2000 1x thành 3x 118 IV.4 Cấu trúc anten BTS 120 IV.4.1 Phân loại Anten 120 IV.4.2 Các loại góc anten 120 IV.4.3 Anten thông minh 122 IV.5 Cơ sở truyền dẫn 123 IV.5.1 Cấu hình BTS 125 IV.5.2 Truyền dẫn cho BTS 125 IV.6 Kết luận 125 -5- DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh AAA Authentication, authorisation and Accounting AC Authentication Center AN Access Network AT Access Terminal BER Bit Error Rate BHCA Busy Hour Calling Attempt BSC Base Station Controller BSS Base Station Subsystem BTS Base Transceiver Station CBR CDMA Broadband Radio CCS7 Common Channel Signalling No.7 CCU CDMA Channel Unit CDM CDMA Digital Module CDMA Code Division Multiple Access CE Channel Element CHAP PPP Challenge Handshake Authentication Protocol DCS Digital Cellular Switch DFI Digital Facilities Interface DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DNS Domain Name Server DRC Dynamic Rate Control DS Direct Spreading DUP Data User Part E1 Digital Data Circuit Operating at 2,048 Mbps E3 Digital Data Circuit Operating at 34,368 Mbps ECPC Executive Cellular Processor Complex EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution EIR Equipment Identity Register -6- ESCAM Extended Supplemental Channel Assignment Message EV-DO EVolution Data Only EV-DV EVolution Data and Voice EVM 1xEV-DO Modem EVRC Enhanced Variable Rate Codec FA Foreign Agent FDMA Frequency Division Multiple Access FEC Forward Error Correction FH Frequency Hopping FRPH Frame Relay Protocol Handler GoS Grade of Service GPRS General Packet Radio Service GPS Global Position System GSM Global System for Mobile communication HA Home Agent HDLC High level Data Link Control protocol HLR Home Location Register HTTP HyperText Transfer Protocol IMEI International Mobile Equipment Identity IMSI International Mobile Subscriber Identity IP Internet Protocol IPsec IP security IS Interim Standard ISDN Integrated Services Digital Network ISO International Standardization Organization ISP Internet Service Provider ISP Internet Service Provider ISUP ISDN User Part ITU International Telecommunications Union ITU-T International Telecommunication Union - Telecom sector -7- IUP Isdn User Part IWF Inter Working Function LNA Low Noise Ampfiler LUP Location Update Protocol MAC Medium Access Control MAP Mobile Application Part MDN Mobile Directory Number MIP Mobile IP MMS Multimedia Message Service MN-ID Mobile Node Identifier MPM MSC/VLR Processing Module MS Mobile Station MSC Mobile Switching Centre MSC Mobile services Switching Center MSM Message Switching Module MTBF Mean Time Between Failure MTP Message Transfer Part MTTR Mean Time To Repair NAI Network Access Identifier NAS Network Access Server NMS Network Management Subsystem NSS Network SubSystem O&M Operation and Maintenance OM Oscillator Module OMC Operation and Maintenance Center PCF Packet Control Function PCU Power Converter Unit PDN Packet Data Network PDSN Packet Data Service Node PHV Protocol Handler for Voice -8- PPCU Packet Pipe Capacity Unit PPLCs Packet Pipe Loading Coefficient PPP Point to Point Protocol QoS Quality of Service RAB Reverse Activity Bit RAN Radio Access Network RATI Random AT Identifier RLP Radio Link Protocol RNC Radio Network Controller RPC Reverse Power Control RPC Radio Power Control RRI Reverse Rate Indicator SCH Synchronous CHannel SIP Simple IP SLP Signaling Link Protocol SNM Switching Network Module SSP Service Switching Point TCH Traffic CHannel TDMA Time Division Multiple Access TFU Timing and Frequency Unit TH Time Hopping TSI TimeSlot Interchanger UATI Unicast AT Identifier UMTS Universal Mobile Telecommunications System VLR Visitor Location Register VOD Video On Demand WCDMA Wideband CDMA -9- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình I.1 Lộ trình phát triển từ 2G tới 3G 15 Hình I.2 Dự báo phát triển thuê bao công nghệ 17 Hình I.3 Mẫu sử dụng lại tần số 4/12 19 Hình I.4 So sánh cơng nghệ đa truy nhập khác 26 Hình I- Quá trình trải phổ giải trải phổ 29 Hình I.6 Mơ hình thủ tục thu/phát tín hiệu CDMA 30 Hình II.1 Sơ đồ kiến trúc mạng CDMA 2000 1x 31 Hình II.2 Cấu hình MSC 32 Hình II.3.Sơ đồ khối mạng quản lý 40 Hình III.1 Giải pháp mạng CDMA 2000 1xEV-DO tích hợp 42 Hình III.2 Giải pháp mạng CDMA 2000 1xEV-DO tách biệt 43 Hình III.3 1xEV-DO yêu cầu 01 sóng mang riêng biệt 44 Hình III.4 1xEV-DO tối đa thông lượng liệu nhờ sử dụng hiệu cơng suất phát BTS 45 Hình III.5 Cấu trúc kênh đường xuống 46 Hình III.6 Cấu trúc khe thời gian đường xuống 47 Hình III.7 Chu kỳ kênh điều khiển đường xuống 49 Hình III.8 (C/I)B > (C/I)A: AT yêu cầu B phục vụ với tốc độ tối đa 51 Hình III.9 Thay đổi tốc độ liệu đường xuống 100 khe thời gian 52 Hình III.10 Cấu trúc kênh đường lên 53 Hình III.11 Cấu trúc khe thời gian đường lên 54 Hình III.12 Minh hoạ trình chuyển giao trạng thái chờ 61 Hình III.13 Chồng giao thức giao diện vô tuyến 1xEV-DO 63 Hình III.14 Cấu trúc giao thức ứng dụng gói mặc định 69 ... CHƯƠNG III CÔNG NGHỆ CDMA2 00 01X EV-DO VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CẤP TỪ CDMA2 000 1X III.1 Nghiên cứu công nghệ 1xEV-DO III.1.1 Giới thiệu chung Về mặt triển khai, việc nâng cấp từ CDMA 2000 1x lên 1xEV-DO... III.1.2 Giải pháp mạng 1xEV-DO Trên giới có giải pháp cho mạng CDMA 2000 1xEV-DO, giải pháp tích hợp giải pháp tách biệt Hình III.1 Giải pháp mạng CDMA 2000 1xEV-DO tích hợp -43- Với giải pháp. .. nhà cung cấp dịch vụ di động sử dụng công nghệ phiên CDMA2 000 1X nâng cấp lên CDMA2 00 1X EV_DO tương lai có giải pháp nâng cấp cao Với mục đích tìm hiểu cơng nghệ CDMA giải pháp nâng cấp mạng