Quy hoạch mạng viễn thông 3g

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐẶNG LAM SƠN QUY HOẠCH MẠNG VIỄN THÔNG 3G LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Hà Nội, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐẶNG LAM SƠN QUY HOẠCH MẠNG VIỄN THÔNG 3G LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.NGUYỄN HỒNG HẢI Hà Nội, 2011 Quy hoạch mạng viễn thơng 3G LỜI NĨI ĐẦU Ngày thơng tin di động ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh với số thuê bao đạt đến 3,6 tỷ tính đến cuối năm 2008 Khởi nguồn từ dịch vụ thoại đắt tiền cho số người xe, đến với ứng dụng ngày rộng rãi thiết bị thông tin di động thể hệ ba, thơng tin di động cung cấp nhiều hình loại dịch vụ đòi hỏi tốc độ số liệu cao cho người sử dụng kể chức camera, MP3 PDA Với dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao ngày trở nên phổ biến này, nhu cầu 3G phát triển lên 4G ngày trở nên cấp thiết ITU đưa đề án tiêu chuẩn hố hệ thống thơng tin di động hệ ba với tên gọi IMT-2000 để đạt mục tiêu sau đây: √ Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo dịch vụ băng rộng truy nhập internet nhanh ứng dụng đa phương tiện, yêu cầu ngày tăng dịch vụ √ Linh hoạt để đảm bảo dịch vụ đánh số cá nhân toàn cầu điện thoại vệ tinh Các tính cho phép mở rộng đáng kể tầm phủ hệ thống thơng tin di động √ Tương thích với hệ thống thơng tin di động có để đảm bảo phát triển liên tục thông tin di động Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động hệ ba IMT-2000 đề xuất, hai hệ thống WCDMA UMTS cdma-2000 ITU chấp thuận đưa vào hoạt động Các hệ thống sử dụng công nghệ CDMA điều cho phép thực tiêu chuẩn tồn giới cho giao diện vơ tuyến hệ thống thông tin động hệ ba HSDPA (High Speech Downlink Packet Access: truy nhập gói đường xuống tốc độ cao) mở rộng hệ thống 3G WCDMA UMTS cung cấp tốc độ lên đến 10 Mbps đường xuống HSDPA chuẩn tăng cường 3GPP-3G nhằm tăng dung lượng đường xuống cách thay điều chế QPSK 3G UMTS 16QAM HSDPA HSDPA hoạt động sở kết hợp ghép kênh theo thời gian (TDM) với ghép kênh theo mã sử dụng thích ứng đường truyền Nó đưa kênh điều khiển riêng để đảm bảo tốc độ truyền dẫn số liệu Các kỹ thuật tương tự áp dụng cho đường lên chuẩn HSUPA (High Speech Uplink Packet Access) Hai công nghệ truy nhập HSDPA HSUPA gọi chung HSPA (High Speed Packet Data) Để làm cho công nghệ 3GPP UTRA/UTRAN mang tính cạnh tranh (chủ yếu để cạnh tranh với công nghệ 3GPP2 WiMAX), 3GPP định phát triển E-UTRA E-UTRAN (E: Elvolved ký hiệu cho phát triển) gọi siêu 3G (Super-3G) hay LTE (Long Term Evolution) mà thực chất giai đoạn đầu 4G Công việc phát triển tiến hành 10 năm sau phát triển dài hạn (LTE: Long Term Evolution) công nghệ truy nhập vô tuyến 3GPP Trong giai đoạn tốc độ số liệu đạt 30-100Mbps với băng thông 20MHz Tiếp sau LTE, IMT-Adv Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội Quy hoạch mạng viễn thông 3G (IMT tiên tiến) phát triển, thời kỳ phát triển 4G với tốc độ từ 100 đến 1000 Mbps băng thơng 100MHz Hình L.1 cho thấy viễn cảnh thông tin di động 4G khả đáp ứng tốc độ chuyển động và tốc độ truyền số liệu B3G: Broad Band 3G: 3G băng rộng WLAN: Wirless Local Area Network: Mạng nội vùng không dây BWA: Broad Band Wirless Access: truy nhập không dây băng rộng Hình L.1 Viễn cảnh thơng tin di động 4G theo khả hỗ trợ tốc độ chuyển động tốc độ truyền số liệu Hiện tai Việt Nam băng tần I dành cho WCDMA chia bốn khe cấp phát cho bốn nhà khai thác: Viettel, VMS, GPC, EVN+HT Trong năm tới 3GWCDMA UMTS triển khai băng tần Luận văn bao gồm bốn chương Chương đầu trình bày khái quát chung phát triển hệ thống thông tin di động lên 4G, kiến trúc chung mạng 3G; kiến trúc R3, R4, R5 R6 mạng thông tin di động 3G WCDMA UMTS Chương hai trình bầy đa truy nhập CDMA kỹ thuật liên quan áp dụng cho WCDMA Chương ba giới thiệu giao diện vô tuyến WCDMA Chương bốn giới thiêu công nghệ đa truy nhập tốc độ cao HSPA Xin gửi lời biết ơn trân trọng tới TS.Nguyễn Hoàng Hải, thầy tạo điều kiện tận tình hướng dẫn tơi suốt thời gian thực luận văn Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội Quy hoạch mạng viễn thông 3G MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA UMTS 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.2 LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN THƠNG TIN DI ĐỘNG LÊN 4G 1.3 KIẾN TRÚC CHUNG CỦA MỘT HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G 1.4 CHUYỂN MẠCH KÊNH (CS), CHUYỂN MẠCH GÓI (PS), DỊCH VỤ CHUYỂN MẠCH KÊNH VÀ DỊCH VỤ CHUYỂN MẠCH GÓI 1.5 CÁC LOẠI LƯU LƯỢNG VÀ DỊCH VỤ ĐƯỢC 3GWCDMA UMTS HỖ TRỢ 11 1.6 KIẾN TRÚC 3G WCDMA UMTS R3 13 1.7 KIẾN TRÚC 3G WCDMA UMTS R4 21 1.8 KIẾN TRÚC 3G WCDMA UMTS R5 R6 23 1.9 CHIẾN LƯỢC DỊCH CHUYỂN TỪ GSM SANG UMTS 25 1.10 CẤU HÌNH ĐỊA LÝ CỦA HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG 3G 28 1.11 TỔNG KẾT 32 Chương CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP CỦA WCDMA 33 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 33 2.2 TRẢI PHỔ VÀ ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO MÃ 34 2.3 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 37 2.4 CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG CDMA 38 2.5 MÁY THU PHÂN TẬP ĐA ĐƯỜNG HAY MÁY THU RAKE 40 2.6 CÁC MÃ TRẢI PHỔ SỬ DỤNG TRONG WCDMA 42 2.7 TRẢI PHỔ VÀ ĐIỀU CHẾ ĐƯỜNG LÊN 43 2.8 TRẢI PHỔ VÀ ĐIỀU CHẾ ĐƯỜNG XUỐNG 46 2.9 TỔNG KẾT 49 Chương GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CỦA WCDMA UMTS 50 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 50 3.2 MỞ ĐẦU 50 3.3 KIẾN TRÚC NGĂN XẾP GIAO THỨC CỦA GIAO DIỆN VÔ TUYẾN WCDMA/FDD 51 3.4 CÁC THÔNG SỐ LỚP VẬT LÝ VÀ QUY HOẠCH TẦN SỐ 53 3.5 CÁC KÊNH CỦA WCDMA 57 3.6 CẤU TRÚC KÊNH VẬT LÝ RIÊNG 66 3.7 SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT MÁY PHÁT VÀ MÁY THU WCDMA 67 3.8 PHÂN TẬP PHÁT 69 3.9 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT TRONG WCDMA 71 3.10 CÁC KIỂU CHUYỂN GIAO VÀ CÁC SỰ KIỆN BÁO CÁO TRONG WCDMA 73 3.11 CÁC THÔNG SỐ MÁY THU VÀ PHÁT VÔ TUYẾN CỦA UE 75 T T T T T T 24T T T T 24T T T T T T T T T T T T 24T T T T T T T T T T T T T T T T T T T 24T T T T T 24T T 24T T T T T T T T T T 24T T T T 24T T Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội T Quy hoạch mạng viễn thông 3G 3.12 AMR CODEC CHO W-CDMA 76 3.13 TỔNG KẾT 76 Chương TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA) 78 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG 78 4.2 TỔNG QUAN TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO (HSPA) 78 4.3 KIẾN TRÚC NGĂN XẾP GIAO THỨC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN HSPA CHO SỐ LIỆU NGƯỜI SỬ DỤNG 79 4.4 TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO ĐƯỜNG XUỐNG (HSDPA) 81 4.5 TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO ĐƯỜNG LÊN (HSUPA) 92 4.6 CHUYỂN GIAO TRONG HSDPA 100 4.7 TỔNG KẾT 103 Thuật ngữ viết tắt 105 Tài liệu tham khảo……………………………………… ………………… 100 T T T 24T T T T T T T T T T T T T T T T 24T 24T Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội Quy hoạch mạng viễn thông 3G Chương TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA UMTS 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.1 Mục đích chương • Hiểu lộ trình phát triển thơng tin di động lên 4G • Hiểu kiến trúc tổng quát mạng thơng tin di động 3G • Hiểu kiến trúc mạng 3G WCDMA UMTS: R3, R4 R5 chiến lược chuyển dịch GSM lên 3G UMTS 1.1.2 Các chủ đề trình bầy chương • Lộ trình phát triển công nghệ thông tin di động lên 4G • Kiến trúc chung mạng thông tin di động 3G • Các khái niệm dịch vụ chuyển mạch kênh dịch vụ chuyển mạch gói • Các loại lưu lượng loại dịch vù mà 3G WCDMA UMTS hỗ trợ • Kiến trúc 3G WCDMA UMTS qua phát hành khác nhau: R3, R4, R5 R6 • Chiến lược chuyển dịch GSM lên 3G UMTS Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội Quy hoạch mạng viễn thông 3G 1.2 LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN THƠNG TIN DI ĐỘNG LÊN 4G Lộ trình phát triển cơng nghệ thơng tin di động lên 4G cho hình 1.1 lộ trình nghiên cứu phát triển 3GPP cho hình 1.2 AMPS: Advanced Mobile Phone System TACS: Total Access Communication System GSM: Global System for Mobile Telecommucations WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access EVDO: Evolution Data Only IMT: International Mobile Telecommnications IEEE: Institute of Electrical and Electtronics Engineers WiFi: Wireless Fidelitity WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access LTE: Long Term Evolution UMB: Untra Mobile Broadband Hình 1.1 Lộ trình phát triển cơng nghệ thơng tin di động lên 4G Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội Quy hoạch mạng viễn thông 3G Hình 1.2 Lịch trình nghiên cứu phát triển 3GPP Hình 1.3 cho thấy lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu phát hành 3GPP Hình 1.3 Lộ trình tăng tốc độ truyền số liệu phát hành 3GPP 1.3 KIẾN TRÚC CHUNG CỦA MỘT HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG 3G Mạng thơng tin di động (TTDĐ) 3G lúc đầu mạng kết hợp vùng chuyển mạch gói (PS) chuyển mạch kênh (CS) để truyền số liệu gói tiếng Các trung tâm chuyển mạch gói chuyển mạch sử dụng công nghệ ATM Trên đường phát triển đến mạng toàn IP, chuyển mạch kênh dần thay chuyển mạch gói Các dịch vụ kể số liệu lẫn thời gian thực (như tiếng video) cuối truyền môi trường IP chuyển mạch gói Hình 1.4 cho thấy thí dụ kiến trúc tổng quát TTDĐ 3G kết hợp CS PS mạng lõi Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội Quy hoạch mạng viễn thông 3G RAN: Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến BTS: Base Transceiver Station: trạm thu phát gốc BSC: Base Station Controller: điều khiển trạm gốc RNC: Rado Network Controller: điều khiển trạm gốc CS: Circuit Switch: chuyển mạch kênh PS: Packet Switch: chuyển mạch gói SMS: Short Message Servive: dịch vụ nhắn tin Server: máy chủ PSTN: Public Switched Telephone Network: mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PLMN: Public Land Mobile Network: mang di động công cộng mặt đất Hình 1.4 Kiến trúc tổng quát mạng di động kết hợp CS PS Các miền chuyển mạch kênh (CS) chuyển mạch gói (PS) thể nhóm đơn vị chức lôgic: thực thực tế miền chức đặt vào thiết bị nút vật lý Chẳng hạn thực chức chuyển mạch kênh CS (MSC/GMSC) chức chuyển mạch gói (SGSN/GGSN) nút để hệ thống tích hợp cho phép chuyển mạch truyền dẫn kiểu phương tiện khác nhau: từ lưu lượng tiếng đến lưu lượng số liệu dung lượng lớn 3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System: Hệ thống thông tin di động tồn cầu) sử dụng hai kiểu RAN Kiểu thứ sử dụng công nghệ đa truy nhập WCDMA (Wide Band Code Devision Multiple Acces: đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng) gọi UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Network: mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS) Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA gọi GERAN (GSM EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dưa công nghệ EDGE GSM) Tài liệu xét đề cập đến cơng nghệ UMTS gọi 3G WCDMA UMTS Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội Quy hoạch mạng viễn thơng 3G liệu Vì chuyển giao mềm tất nút B liên quan giải mã số liệu phát ACK NAK Nếu UE nhận ACK từ nút B, UE coi số liệu thu thành công HARQ với kết hợp mềm khai thác khơng để đàm bảo tính bền vững chống lại nhiễu khơng dự báo mà cải thiện hiệu suất đường truyền để tăng dung lượng (hoặc) vùng phủ Các bit mã hóa bổ sung phát cần thiết Vì tỷ lệ mã sau lần phát lại xác định theo tỷ lệ mã cần thiết cho điều kiện kênh tức thời Đây mục tiêu mà thích ứng tốc độ cố gắng đạt được, điểm khác thích ứng tốc độ cố gắng tìm tỷ lệ mã phù hợp trứơc phát 4.5.3 Kiến trúc Để hoạt động hiệu quả, lập biểu phải có khả khai thác thay đổi nhanh theo mức nhiễu điều kiện đường truyền HARQ với kết hợp mềm cho lợi từ phát lại nhanh điều giảm chi phí cho phát lại Vì hai chức phải đặt gần giao diện vơ tuyến Vì giống HSDPA, chức lập biểu HARQ HSUPA đặt nút B Ngoài giống HSDPA, cần đảm bảo giữ nguyên lớp cao lớp MAC Vì mật mã, điều khiển cho phép … đặt quyền điều khiển RNC Điều cho phép đưa HSUPA êm ả vào vùng chọn lựa; khơng hỗ trợ truyền dẫn E-DCH, sử dụng chuyển mạch kênh để xếp luồng số người sử dụng lên DCH Giống triết lý thiết kế HSDPA, thực thể MAC (MAC-e) đưa vào UE nút B Trong nút B, MAC-e chịu trách nhiệm truyền tải phát lại HARQ lập biểu, UE, chiu trách nhiệm chọn lựa tốc độ số liệu giới hạn lập biểu MAC-e nút B đặt Khi UE nằm chuyển giao mềm với nhiều nút B, khối truyền tải khác giải mã nút B khác Kết khối truyền tải thu nút B, nút B khác tham gia phát lại khối truyền tải phát sớm Vì để đảm bảo chuyển khối truyền tải trình tự đến giao thức RLC, cần có chức xếp lại thứ tự RNC dạng thực thể mới: MAC-es Trong chuyển giao mềm, nhiều thực thể MAC-e sử dụng cho UE số liệu thu từ nhiều ô Tuy nhiên MAC-e ô phục vụ chịu trách nhiệm cho lập biểu; MAC-e ô không phục vụ chủ yếu xử lý giao thức HARQ (hình 4.17) Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 96 Quy hoạch mạng viễn thông 3G Hình 4.17 Kiến trúc mạng lập cấu hình E-DCH (và HS-DSCH) Hình 4.18 cho thấy kênh cần thiết cho HSUPA E-DCH xếp lên tập mã định kênh đường lên gọi kênh số liệu vật lý riêng E-DCH (E-DPDCH) Phụ thuộc vào tốc độ số liệu tức thời, số EDPDCH hệ số trải phổ thay đổi Ngồi kênh số liệu E-DCH cịn có kênh báo hiệu cho sau Các kênh E-AGCH (E-DCH Absolute Grant Channel: kênh cho phép tuyệt đối E-DCH) E-RGCH (E-DCH Relative Grant Channel: kênh cho phép tương đối E-DCH) kênh hỗ trợ cho điều khiển lập biểu Kênh E-HICH (E-DCH HARQ Indicator Channel: kênh thị HARQ E-DCH) kênh hỗ trợ cho phát lại sử dụng chế HARQ Hình 4.18 Các kênh cần thiết cho UE có khả HSUPA Khơng HSDPA, HSUPA khơng hỗ trợ điều chế thích ứng khơng hỗ trợ sơ đồ điều chế bậc cao Lý sơ đồ điều chế bậc cao phức tạp đòi hỏi phát nhiều lượng bit hơn, thể để đơn Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 97 Quy hoạch mạng viễn thông 3G giản đường lên sử dụng sơ đồ điều chế BPSK kết hợp với truyền dẫn nhiều mã định kênh song song Tổng kết kênh đường lên cần thiết cho hoạt động E-DCH minh họa hình 4.19 với kênh sử dụng cho HSDPA Các kênh đưa vào cho HSUPA thể đường đứt nét Hình 4.19 Cấu trúc kênh tổng thể với HSDPA HSUPA Vì đường lên khơng trực giao theo thiết kế, nên cần thiết điều khiển công suất nhanh để xử lý vấn đề gần xa E-DCH không khác với kênh đường lên khác cơng suất điều khiển theo cách giống kênh đường lên khác Nút B đo tỷ số tín hiệu nhiễu phát lệnh điều khiển công suất đường xuống đến UE để điều chỉnh công suất phát UE Các lệnh điều khiển công suất phát cách sử dụng DPCH hay để tiết kiệm mã định kênh F-DPCH Dưới ta tổng kết kênh HSUPA: E-DPCH bao gồm hai kênh truyền đồng thời: E-DPDCH DPCCH EDPDCH có hệ số trải phổ khả biến từ đến 256 với cấu hình cực đại 2xSF2+2SF4 (tốc độ số liệu đỉnh 5,76 Mbps với tỷ lệ mã hóa 1/1) Khoảng thời gian truyền dẫn (TTI) E-DPDCH 2ms (tốc độ số liệu lớn 2Mbps) 10ms (tốc độ số liệu 2Mbps) DPCCH truyền đồng thời với E-DPDCH chứa thông tin hoa tiêu điều khiển công suất (TPC) E-DPCCH kênh vật lý đường lên tồn song song với E-DPDCH để truyền thơng tin ngồi băng liên quan đến truyền dẫn E-DPDCH E-DPCCH có hệ số trải phổ 256 chứa thông tin sau: √ E-TFCI (Enhanced-Transport Format Combination Indicator: thị kết hợp khuôn dạng truyền tải) để thông báo cho máy thu nút B kích thước khối truyền tải mang E-DPDCH Từ thông tin máy thu rút số kênh E-DPDCH hệ số trải phổ sử dụng √ Số thứ tự phát lại (RSN: Retransmission Sequence Number) để thông báo số thứ tự khối truyền tải thời phát chuỗi HARQ Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 98 Quy hoạch mạng viễn thông 3G √ Bit hạnh phúc để thơng báo UE có hài lịng với tốc độ thời (cơng suất tương đối ấn định cho nó) hay khơng sử dụng ấn định công suất cao hay không HICH (HARQ Indicator Channel: kênh thị HARQ) kênh vật lý đường xuống để truyền ACK NAK cho HARQ E-RGCH (E-DCH Relative Grant Channel: kênh cho phép tương đối EDCH) kênh vật lý đường xuống để phát lệnh tăng/giảm nấc công suất lập biểu (thường 1dB) so với giá trị tuyệt đối ấn định kênh E-AGCH E-RGCH sử dụng cho điều chỉnh nhỏ xẩy truyền số liệu 20E-RGCH ghép chung với 20HICH sở 40 chữ ký vào DPDCH có mã định kênh với hệ số trải phổ 128 E-AGCH (E-DCH Absolute Grant Channel: kênh cho phép tuyệt đối) kênh vật lý đường xuống có mã định kênh với hệ số trải phổ 128 để thị mức công suất xác E-DPDCH so với DPCCH E-AGCH chứa: √ Giá trị cho phép tuyệt đối thị tỷ số cơng suất E-DPDCH/DPCCH mà UE sử dụng √ Phạm vi cho phép tuyệt đối phép cấm UE phát theo HARQ √ Số nhận dạng UE sơ/thứ cấp cho phép UE xác định kênh E-AGCH có dành cho hay khơng 4.5.4 Các loại đầu cuối HSUPA Có sáu loại đầu cuối HSUPA R6 với tốc độ đỉnh từ 0,72Mbps đến 5.76Mbps Bảng liệt kê khả loại đầu cuối HSUPA R6 Bảng 4.3 Các loại đầu cuối R6 HSUPA Thể loại Số mã cực đại TTI Hệ số trải sử dụng đồng hỗ trợ phổ Ethơi cho EDPCH thấp DPCH Tốc độ số liệu đỉnh lớp với TTI=10ms Tốc độ số liệu đỉnh lớp với TTI=2ms 2 10 2,10 4 0,72 1,45 N/A* 1,45 2 (2SF4+2SF2) 10 2, 10 10 2,10 2 1,45 2 N/A 2,91 N/A 5,76 * N/A: khơng áp dụng Như R6 có ba loại thiết bị: • Thiết bị cho DCH • Thiết bị có khả DCH HSDPA Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 99 Quy hoạch mạng viễn thơng 3G • Thiết bị có khả DCH, HSDPA HSUPA 4.6 CHUYỂN GIAO TRONG HSDPA Trong HSDPA có chuyển giao cứng Tồn kiểu chuyển giao sau HSDPA: √ Chuyển giao RNC √ Chuyển giao RNC √ Chuyển giao từ kênh HS-DSCH sang DCH Để thực chuyển giao UE phải báo cho SRNC ô tốt Trông phần ta xét q trình xác định tốt 4.6.1 Xác định tốt chuyển giao Q trình xác định ô (đoạn ô) tốt chuyển giao mơ tả hình 4.20 Hình 4.20 Sự kiện đo báo cáo ô (đoạn ô) phục vụ HS-DSCH tốt Dựa kết đo Ec/I0 kênh P-CPICH nằm tập tích cực chuyển giao mềm đường lên (thậm chí đoạn ô nằm tập ứng cử), UE báo cáo ô phục vụ HS-DSCH tốt cho SRNC để định chuyển giao cứng cho HS-DSCH Hình 4.20 cho thấy (đoạn ơ) Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 100 Quy hoạch mạng viễn thông 3G ô chọn sau khoảng thời gian ∆T+∆D HS-DSCH chuyển sang ô 4.6.2 Chuyển giao HS-DSCH ô (hay đoạn ô) RNC Quá trình chuyển giao HS-DSCH hai đoạn ô nút B minh họa hình 4.21 Sau định chuyển giao, SRNC gửi tin đặt lại cấu hình liên kết vơ tuyến đồng đến nút liên quan B đồng thời gửi tin RRC đặt lại cấu hình kênh vật lý đến UE để chúng thực chuyển giao Quá trình chuyển giao từ nút B sang nút B khác thuộc RNC xẩy tương tự Hình 4.21 Chuyển giao HS-DSCH hai đoạn thuộc nút B 4.6.3 Chuyển giao HS-DSCH hai ô (đoạn ô) thuộc hai RNC khác Quá trình chuyển giao HS-DSCH hai (đoạn ơ) thuộc hai RNC khác minh họa hình 4.22 Sau SRNC định chuyển giao, gửi tin đặt lại cấu hình liên kết vơ tuyến đồng đến nút B liên quan đồng thời gửi tin RRC đặt lại cấu hình kênh vật lý đến UE để thực chuyển giao Trong trường hợp tin đặt lại cấu hình liên kết vơ tuyến SRNC gửi đến nút B đích thơng qua DRNC Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 101 Quy hoạch mạng viễn thơng 3G Hình 4.22 Chuyển giao HS-DSCH đoạn ô thuộc hai RNC khác 4.6.4 Chuyển giao HS-DSCH sang có DCH Hình 4.23 minh họa q trình chuyển giao HS-DSCH từ (đoạn ơ) có HS-DSCH sang nút B có DCH Sau SRNC định chuyển giao, gửi tin đặt lại cấu hình liên kết vơ tuyến đồng đến nút B liên quan đồng thời gửi tin RRC đặt lại cấu hình kênh vật lý đến người sử dụng để chúng thực chuyển giao Trong trường hợp tin đặt lại cấu hình liên kết vơ tuyến SRNC gửi đến nút B đích thơng qua DRNC Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 102 Quy hoạch mạng viễn thơng 3G Hình 4.23 Chuyển giao HS-DSCH từ nút B có HS-DSCH sang nút B có DCH 4.7 TỔNG KẾT HSPA công nghệ tăng cường cho 3G WCDMA cịn gọi 3G+ HSPA cơng nghệ truyền dẫn gói phù hợp cho truyền thơng đa phương tiện IP băng rộng HSDPA sử dụng kênh chia sẻ đường xuống sở ghép nhiều kênh mã với hệ số trải phổ SF=16, tối đa số kênh mã dành cho lưu lượng lên đến 15 kênh mã dành cho báo hiệu điều khiển HSUPA sử dụng kênh tăng cường E-DCH để truyền lưu lượng Cả HSDPA HSUPA sử dụng truyền dẫn thích ứng cở sở lập biểu HARQ Truyền dẫn thích ứng cơng nghệ tài nguyên vô tuyến dược phân bổ cho người sử dụng dựa tình trạng kênh truyền sóng tức thời đến người sử dụng này: (1) điều kiện truyền sóng tốt người sử dụng phân phối nhiều tài nguyên hơn, ngược lại người phân phối tài nguyên HSDPA sử dụng phân phối tài nguyên theo mã thời gian cơng suất truyền dẫn khơng đổi tốc độ truyền dẫn thay đổi số lượng mã, số khe cấp phát cách thay đổi sơ đồ truyền dẫn (AMC: Adaptive Modulation and Coding: mã hóa điều chế thích ứng), HSUPA sử dụng phân phối tài nguyên theo công suất với điều kiện công suất cấp phát cho máy di động không gây nhiễu cho máy khác Khi cấp phát công suất cao máy di động truyền dẫn tốc độ cao cách sử dụng nhiều mã cho kênh E-DCH hay giảm hệ số trải phổ SF không thay đổi sơ đồ truyền dẫn (điều chế BPSK) Cả hai HSDPA HSUPA sử dụng HARQ, tin yêu cầu phát lại lưu nhớ đệm để sau kết Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 103 Quy hoạch mạng viễn thông 3G hợp với tin phát lại tạo thành tin tốt trước xử lý lỗi Cơ chế phát lại với phần dư tăng cho phép lần phát lại cần phát lại phần phần dư chưa phát tiết kiệm dung lượng đường truyền Điểm khác biệt HSDPA HSUPA HSDPA không sử dụng điều khiển công suất chuyển giao mềm trái lại HSUPA sử dụng hai kỹ thuật này, HSUPA sử dụng kiểu điều chế BPSK khơng áp dụng kỹ thuật điều chế mà mã hóa thích ứng (AMC: Adaptive Modulation and Coding) Cuối chương chuyển giao cứng cho HSDPA trình bày cho Trong HSDPA có chuyển giao cứng Để thực chuyển giao, UE phải đo tỷ số tín hiệu nhiễu kênh P-CPICH tất ô đoạn ô nằm tập tích cực (thậm chí tập ứng cử) Từ kết đo gửi báo cáo tốt đến SRNC SRNC định chuyển giao Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 104 Quy hoạch mạng viễn thông 3G Thuật ngữ viết tắt 2G Second Generation Thế hệ thứ 3G Third Generation Thế hệ thứ ba 3GPP 3ird Genaration Partnership Project Đề án đối tác hệ thứ ba P P 3GPP2 3ird Generation Patnership Project Đề án đối tác hệ thứ ba P P AICH Acquisition Indication Channel Kênh thị bắt AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa điều chế thích ứng AMR Adaptive MultiRate Đa tốc độ thích ứng ARQ Automatic Repeat-reQuest Yêu cầu phát lại tự động APAICH Access Preamble Acquisition Indicator Channel Kênh thị bắt tiền tố truy nhập ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dị BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit BLER Block Error Rate Tỷ số lỗi khối BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa chuyển pha hai trạng thái BS Base Station Trạm gốc BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc CC Convolutional Code Mã xoắn CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CD/CA- CPCH Collision Detection/ Channel Kênh thị phát va chạm ICH: Assignment Indicator Channel CPCH/ấn định kênh CN Core Network Mạng lõi CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vòng dư CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh CSICH CPCH Status Indicator Channel Kênh thị trạng thái CPCH DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng DCH Dedicated Channel Kênh điều khiển DL Downlink Đường xuống DPCCH Dedicated Physycal Control Channel Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội Kênh điều khiển vật lý riêng 105 Quy hoạch mạng viễn thông 3G DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng DRX Discontinuous Reception Thu không liên tục DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống DSSS Direct-Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp EKênh cho phép tuyệt đối tăng AGCH Enhanced Absolute Grant Channel cường E-DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh riêng tăng cường EDGE Enhanced Data rates for GPRS Evolution Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GPRS EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị EEnhanced Dedicated Control DPCCH Channel Kênh điều khiển riêng tăng cường Enhanced Dedicated Data Channel Kênh số liệu riêng tăng cường EDPDCH ERGCH Enhanced Relative Grant Channel Kênh cho phép tương đối tăng cường FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian F-DPCH Fractional DPCH DPCH phần (phân đoạn) GERAN GSM EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến GSM EDGE GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vơ tuyến gói chung GSM Global System For Mobile Communications Hệ thống thơng tin di động tịan cấu HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lại tự động linh hoạt HHO Hard Handover Chuyên giao cứng HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập hói đường xuống tốc độ cao HSHigh-Speed Dedicated Physical DPCCH Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng tốc độ cao Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 106 Quy hoạch mạng viễn thông 3G HSDSCH High-Speed Dedicated Shared Channel Kênh chia sẻ riêng tốc độ cao HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao HSHigh-Speed Physical Dedicated PDSCH Shared Channel Kênh chia sẻ riêng vật lý tốc độ cao HSS Home Subsscriber Server Server thuê bao nhà HSSCCH High-Speed Shared Control Channel Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao High-Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IMT2000 International Mobile Telecommunications 2000 Thông tin di động quốc tế 2000 IP Internet Protocol Giao thức Internet IPv4 IP version Phiên IP bốn IPv6 IP version Phiên IP sáu IR Incremental Redundancy Phần dư tăng Iu Giao diện sử dụng để thông tin RNC mạng lõi Iub Giao diện sử dụng để thông tin nút B RNC Iur Giao diện sử dụng để thông tin RNC LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường HSUPA MIMO Multi-Input Multi-Output Nhiều đầu vào nhiều đầu MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện MSC Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động NodeB Nút B OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor PAPR Peak to Average Power Ratio Hệ số trải phổ khả biến trực giao Tỷ số công suất đỉnh công suất trung bình PPrimary Common Control Physical Kênh vật lý điều khiển chung sơ CCPCH Channel cấp PCH Paging Channel Kênh tìm gọi PCPCH Physical Common Packet Channel Kênh vật lý gói chung Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 107 Quy hoạch mạng viễn thông 3G PDCP Packet-Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống vật lý PHY Physical Layer Lớp vật lý PICH Page Indication Channel Kênh thị tìm gọi PRACH Physical Random Access Channel Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên) PS Packet Switch Chuyển mạch gói PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vng góc QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quatrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha vng góc RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RAT Radio Access Technology Công nghệ truy nhập vô tuyến RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực SSecondary Common Control CCPCH Physical Channel Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp SCH Synchronization channel Kênh đồng SF Spreading Factor Hệ số trải phổ SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ SIM Subscriber Identity Module Mođun nhận dạng thuê bao SMS Short Message Service Dịch vụ nhắn tin SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu tạp âm SHO Soft Handover Chuyển giao mềm TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian Time Division Mulptiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian Transport Format Combination Kết hợp khuôn dạng truyền tải TDM TDMA TFC Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 108 Quy hoạch mạng viễn thông 3G TFCI Transport Format Combination Indicator Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải TrCH Transport Channel Kênh truyền tải TTI Transmission Time Interval Khỏang thời gian phát UE User Equipment Thiết bị người sử dụng UL Uplink Đường lên UMB Ultra Mobile Broadband Băng thông di động siêu rộng UMTS Universal Mobile Telecommunications System USIM UMTS SIM UTRA UMTS Terrestrial Radio Access UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Uu Hệ thống thông tin di động tồn cấu Truy nhập vơ tuyến mặt đất UMTS Mnạg truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS Giao diện sử dụng để thông tin nút B UE WCDM Wideband Code Division Multiple A Access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng WiFi Chất lượng không dây cao Wireless Fidelitity WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access Tương hợp truy nhập vi ba toàn cầu VoIP Thoại IP Voice over IP Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 109 Quy hoạch mạng viễn thông 3G TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Sách “Thông tin di động hệ ba”, Nhà xuất Bưu Điện, 2001 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Sách “cdmaOne cdma2000”, Nhà xuất Bưu Điện, 2003 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Giáo trình “Thơng tin di động hệ ba”, Học Viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng , Nhà xuất Bưu Điện, 2004 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Sách ‘Mạng riêng ảo MNPN”, Nhà xuất Bưu-Điện, 12/2005 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Sách ‘An ninh thông tin di động”, Nhà xuất Bưu-Điện, 9/2006 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Bài giảng “Thông tin di động” cho đào tạo từ xa, Học Viện Công nghệ Bưu Viễn thơng 2007 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Giáo trình “Lộ trình phát triển thơng tin di động 3G lên 4G”, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thông, 12/2008 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng Tài liệu “WiMAX”, Học Viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng 12/2008 Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 110 ... ĐẶNG LAM SƠN QUY HOẠCH MẠNG VIỄN THÔNG 3G LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.NGUYỄN HOÀNG HẢI Hà Nội, 2011 Quy hoạch mạng viễn thơng 3G LỜI NĨI ĐẦU Ngày thông tin di... GSM lên 3G UMTS theo ba Đặng Lam Sơn CH09 Đại học Bách Khoa Hà Nội 25 Quy hoạch mạng viễn thông 3G phát hành: 3GR1, 3GR2 3GR3 Với phát hành, sản phẩm tính đưa 1.9.1 3GR1 : Kiến trúc mạng UMTS... Nội Quy hoạch mạng viễn thông 3G Chương TỔNG QUAN MẠNG 3G WCDMA UMTS 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.1 Mục đích chương • Hiểu lộ trình phát triển thơng tin di động lên 4G • Hiểu kiến trúc tổng quát mạng