Nghiên cứu phương pháp cấp phát kênh động nhằm tăng hiệu quả tài nguyên vô tuyến cho các hệ thống di động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Hồ Hải Hưng NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CẤP PHÁT KÊNH ĐỘNG NHẰM TĂNG HIỆU QUẢ TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN CHO CÁC HỆ THỐNG DI ĐỘNG Chuyên ngành : Điện tử viễn thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS ĐÀO NGỌC CHIẾN Hà Nội – 2010 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu thực tôi, chép đồ án hay cơng trình nghiên cứu trước Nếu sai tơi xin chịu trách nhiệm hồn tồn Qua em xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Đào Ngọc Chiến hướng dẫn tận tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG -ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ 10 PHẦN MỞ ĐẦU 12 CHƯƠNG 1-TỔNG QUAN VỀ MẠNG DI ĐỘNG GSM 14 1.1 Giới thiệu chung mạng GSM 14 1.1.1 Lịch sử phát triển mạng GSM 14 1.1.2 Cấu trúc địa lý mạng 16 1.2 Hệ thống thông tin di động GSM 19 1.2.1 Mơ hình hệ thống thơng tin di động GSM 19 1.2.2 Các thành phần chức hệ thống 20 1.2.2.1 Trạm di động 20 1.2.2.2 Phân hệ trạm gốc 20 1.2.2.3 Phân hệ chuyển mạch 22 1.2.2.4 Phân hệ khai thác hỗ trợ (OSS) .26 1.3 Giao diện vô tuyến số 27 1.3.1 Kênh vật lý 27 1.3.2 Kênh logic 28 1.4 Các mã nhận dạng sử dụng hệ thống GSM 30 CHƯƠNG – CÁC PHƯƠNG PHÁP CẤP PHÁT KÊNH 35 2.1 Vấn đề quy hoạch Cell 35 2.1.1 Khái niệm Cell 35 2.1.2 Kích thước cell phương thức phủ sóng 36 2.1.2.1 Kích thước cell .36 2.1.2.2 Phương thức phủ sóng 37 2.1.3 Chia Cell .38 2.2 Cấp phát kênh tĩnh 44 2.2.1 Tái sử dụng lại tần số 45 2.2.2 Các mẫu tái sử dụng tần số 48 2.2.2.1 Mẫu tái sử dụng tần số 3/9 49 2.2.2.2 Mẫu tái sử dụng tần số 4/12 50 2.2.2.3 Mẫu tái sử dụng tần số 7/21 52 2.2.3 Thay đổi quy hoạch tần số theo phân bố lưu lượng .54 2.3 Phương pháp nhảy tần 56 2.4 Phương pháp đa mẫu sử dụng lại MRP 58 2.4.1 Phân chia băng tần 59 2.4.2 Ấn định tần số .61 2.4.3 Thiết kế tần số 62 2.5 Phương pháp DTRQ 63 2.5.1 Giới thiệu 63 2.5.2 Nguyên tắc điều khiển DTRQ 65 2.5.3 Phân tích mơ hình DTRQ 66 CHƯƠNG III- PHƯƠNG PHÁP CẤP PHÁT KÊNH ĐỘNG CHO CÁC HỆ THỐNG DI ĐỘNG 73 3.1 Giới thiệu 73 3.2 Phương pháp 75 3.2.1 Mơ hình giả định 75 3.1.2 Chi tiết thủ tục cấp phát kênh 76 KẾT LUẬN 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT A ACCH Associated Control Channel Kênh điều khiển liên kết AGCH Access Grant Channel Kênh cho phép truy nhập AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực B BCC BTS Color Code Mã màu BTS BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá Bm Full Rate TCH TCH toàn tốc BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSIC Base Station Identity Code Mã nhận dạng trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc C C/A Carrier to Adjacent Tỉ số sóng mang/nhiễu kênh lân cận CCCH Common Control Channel CCH Control Channel Kênh điều khiển chung Kênh điều khiển o CCS7 Common Channel Signalling N Báo hiệu kênh chung số CCITT International Telegraph and Uỷ ban tư vấn quốc tế điện thoại Telephone Consultative điện báo Committee CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã Cell Cellular Ô (tế bào) CEPT Conference of European Liên minh Châu Âu Bưu Posts and Telecommunications viễn thơng CI Cell Identity Nhận dạng ô ( xác định vùng LA ) C/I Carrier to Interference Tỉ số sóng mang/nhiễu đồng kênh CP Complete Partition Phân chia hoàn toàn CS Complete Sharing Chia sẻ hoàn toàn CSPDN Circuit Switch Public Mạng số liệu cơng cộng chuyển Data Network mạng gói D DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng DTX Discontinuous Transmission Truyền phát gián đoạn E EIR Equipment Identification Bộ ghi nhận dạng thiết bị Register ETSI European Telecommunications Viện tiêu chuẩn viễn thông Standard Institute Châu Âu F FACCH Fast Associated Kênh điều khiển liên kết nhanh Control Channel FCCH Frequency Correction Channel Kênh hiệu chỉnh tần số G GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp GMSC Gateway MSC Tổng đài di động cổng GoS Grade of Service Cấp độ phục vụ GSM Global System for Mobile Thơng tin di động tồn cầu Communication H HLR Home Location Register Bộ đăng ký định vị thường trú HON Handover Number Số chuyển giao I IMEI International Mobile Số nhận dạng điện thoại di động Equipment Identity IMSI ISDN International Mobile Số nhận dạng thuê bao di động Subscriber Identity quốc tế Integrated Service Digital Mạng số đa dịch vụ Network IWF Interworking Function Chức tương tác L LA Location Area Vùng định vị LAC Location Area Code Mã vùng định vị LAI Location Area Identifier Số nhận dạng vùng định vị Lm Haft Rate TCH TCH bán tốc M MCC Mobile Country Code Mã quốc gia mạng di động ME Mobile Equipment Trạm di động MNC Mobile Network Code Mã mạng thông tin di động MoU Memorandum of Understanding Bản ghi nhớ MS Mobile station Trạm di động MSC Mobile Service Tổng đài di động Switching Center MSIN Mobile station Identification Số nhận dạng trạm di động Number MSISDN Mobile station ISDN Number Số ISDN trạm di động MSRN MS Roaming Number Số vãng lai thuê bao di động O OSS Operation and Support Phân hệ khai thác hỗ trợ Subsystem OMS Operation & Maintenace Phân hệ khai thác bảo dưỡng Subsystem P PCH Paging Channel Kênh tìm gọi PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PSPDN Packet Switch Public Mạng số liệu cơng cộng Data Network chuyển mạch gói Public Switched Telephone Mạng chuyển mạch điện thoại công Network cộng PSTN R RACH Random Access Channel Kênh truy cập ngẫu nhiên S SACCH Slow Associated Kênh điều khiển liên kết chậm Control Channel SCH Synchronisation Channel Kênh đồng SDCCH Stand Alone Dedicated Kênh điều khiển dành riêng Control Channel đứng (độc lập) SIM Subscriber Identity Modul Mơ đun nhận dạng thuê bao SMS Short Message Services Dịch vụ tin nhắn ngắn SN Subscriber Number Số thuê bao SS Switching Subsytem Phân hệ chuyển mạch T TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TMN Telecommunication Mạng quản lý viễn thông Management Network TMSI Temporaly Mobile Subscriber Nhận dạng thuê bao di động tạm Identity thời TRAU Transcoder/Rate Adapter Unit Bộ thích ứng tốc độ chuyển mã TRX Tranceiver Bộ thu – phát V VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú 2G Second Generation Technology Mạng di động hệ thứ hai 3G Third Generation Technology Mạng di động hệ thứ ba 3GPP 3rd Generation Partnership Tổ chức chuẩn hóa cơng Project nghệ mạng di động tế bào Hình 3-1 Mơ hình phân bố kênh cho DPTQ 3.1.2 Chi tiết thủ tục cấp phát kênh ™ Thủ tục gọi đến mơ tả sau Khi có gọi liệu đến, kiểm tra kênh có sẵn từ phần kênh thông thường(CC ) Nếu số lượng kênh sử dụng Cu nhỏ Cc, kênh nhàn rỗi có sẵn cấp cho gọi liệu Nếu số lượng kênh sử dụng Cu lớn Cc nhỏ C số lượng kênh sử dụng gọi liệu Nd nhỏ Cc, kênh cấp lại áp dụng cho lưu lượng kênh nhàn rỗi từ phần kênh phổ biến có gọi gọi chuyển giao gọi chờ Đối với trường hợp Nd = Cc, gọi tiếp 76 theo sau đẩy vào hàng đợi hay từ chối hàng đợi gọi liệu đầy Khi có gọi gọi chuyển giao đến, kiểm tra từ thành phần chung (CC ) khơng có kênh nhàn rỗi kiểm tra từ phần nhóm kênh phổ biến, cấp phát kênh nhàn rỗi cho gọi đến kênh nhàn rỗi, không đẩy vào hàng đợi ™ Thủ tục giải phóng kênh Thủ tục giải phóng kênh tương tự thủ tục phân bổ kênh Nếu hàng đợi gọi chuyển giao hàng đợi gọi trống rỗng, hàng đợi gọi liệu khơng rỗng, kênh giải phóng cấp cho liệu nằm hàng đợi Nd