Báo cáo tốt nghiệp: Công nghệ số 2G và 3G

Báo cáo tốt nghiệp: Công nghệ số 2G và 3G gồm 4 chương trình bày tổng quan về lịch sử phát triển của công nghệ di động, hệ thống di động CDMA2000/UMTS, tổng quan về HSDPA, so sánh hiệu năng của HSDPA và WCDMA.

LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến gia đình, thầy bạn bè ủng hộ, giúp đỡ em suốt trình thực đề tài, đặc biệt Thầy giáo Nguyễn Quốc Tuấn người trực tiếp tận tình hướng dẫn em hồn thành khố luận Do thời gian nghiên cứu có hạn nên khố luận khơng tránh khỏi thiếu sót định mong đóng góp ý kiến thầy cô người quan tâm tới đề tài này.Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2008 Nguyễn Văn Dũng Thắng -1- MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1.1 Công nghệ tương tự - 0G 1G 1.2 Công nghệ số - 2G 3G 1.2.1 2G 1.2.2 3G 1.3 HSPDA(3.5G) thông tin liệu gửi vào cổng HS-DSCH 1.4 Các yêu cầu bảo mật 3G 1.4.1 Mục tiêu bảo mật 3G 1.4.2 Các mối đe dọa với việc bảo mật hệ thống 3G 11 CHƯƠNG 12 HỆ THỐNG DI ĐỘNG CDMA2000/UMTS 12 2.1 Lộ trình tiến lên CDMA2000 từ cdmaOne 12 2.2 1xEV: 1xEV – DO 1xEV – DV 12 2.2.1 1xEV – DO 13 2.2.2 1xEV – DV 14 2.3 Cấu trúc hệ thống CDMA2000 : 15 2.3.1 Các thành phần hệ thống 15 2.3.2 Các giao thức sử dụng 16 2.4 Cấu trúc giao thức CDMA2000 17 2.5 Các tính hệ thống CDMA2000 20 2.5.1 Loại lưu lượng 20 2.5.2 Độ rộng băng 20 2.5.3 Chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service) 21 2.5.4 Các dịch vụ liệu gói 21 2.6 Các kênh CDMA2000 22 2.6.1 Kênh xuôi 22 2.6.2 Kênh ngược 23 2.7 Chức truyền dẫn kênh xuôi kênh ngược 24 2.7.1 Chức truyền dẫn kênh xuôi 24 2.7.2 Chức truyền dẫn kênh ngược 26 2.8 Sự khác biệt CDMA2000 cdmaOne 27 2.8.1 Báo hiệu 27 2.8.2 Truyền dẫn 28 2.9 Những tương đồng chủ yếu CDMA2000 1X WCDMA 28 2.9.1 Các mã số trực giao có chiều dài thay đổi 29 2.9.2 Trải phổ phức hợp liên kết ngược 30 2.9.3 Nhắn tin liên kết xuôi 31 2.9.4 Những đặc điểm độc lập CDMA2000 1X WCDMA 32 -2- 2.9.5 Băng thông danh định 32 2.9.6 Tốc độ chip 32 2.9.7 Đồng hóa mạng 33 2.9.8 Bộ mã hố tiếng nói 33 2.9.9 Mạng lõi 33 CHƯƠNG 34 3.1 Các đặc điểm HSDPA 34 3.2 Những cải tiến quan trọng HSDPA so với WCDMA 37 3.3 Cấu trúc HSDPA 39 3.4 Cấu trúc kênh HSDPA 40 3.5 AMC kỹ thuật phát đa mã 42 3.6 Thích ứng liên kết 43 3.7 HARQ nhanh 46 CHƯƠNG 49 SO SÁNH HIỆU NĂNG CỦA HSDPA VÀ ƯCDMA (3GPP PHIÊN BẢN 99) 49 4.1 Phân tập đa người dùng 49 4.2 Dung lượng sóng mang HSDPA 50 4.3 Dung lượng HSDPA với phiên 99 51 4.4 Tốc độ liệu người dùng 52 4.5 Hiệu suất truyền Iub 53 4.6 Trễ khứ hồi: 56 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 -3- LỜI NĨI ĐẦU Thơng tin di động đóng vai trị quan trọng sống Nhờ có thơng tin di động mà tồn giới liên lạc với cách rễ dàng, nhiên nhu cầu người lớn, người không đơn liên hệ với mà họ muốn có dịch vụ truyền thơng đa phương tiện để đáp ứng nhu cầu người công nghệ thông tin di động đời ngày phát triển, ban đầu với công nghệ 0G, 1G cho phép người liên lạc với thuận tiện hơn, sau cơng nghệ 2G( GSM) cho phép người sử dụng nhiều dịch vụ qua mạng thông tin di động, nhiên cơng nghệ 3G( UMTS ) công nghệ 3.5G đời phát triển mạnh cho phép nhiều dịch vụ đa phương tiện truyền hình ảnh, âm chất lượng cao, phần thỏa mãn nhu cầu lớn người dùng Khóa luận cho phép hiểu rõ giai đoạn phát triển công nghệ thông tin di động qua việc so sánh chúng Trong cơng nghệ 3.5G HSDPA công nghệ coi cải tiến đem lại nhiều dịch vụ truyền chất lượng cao với tốc độ thỏa mãn nhu cầu người dùng -4- CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CƠNG NGHỆ DI ĐỘNG Có thể học hỏi nhiều vấn đề bảo mật từ công nghệ hệ trước Nói chung, mối đe dọa vấn đề công nghệ 1G công nghệ 2G xuất 3G Do đó, phần này, khóa luận có nhìn khái qt lộ trình phát triển cơng nghệ di động qua hệ 1G, 2G 3G 1.1 Công nghệ tương tự - 0G 1G Có hai hệ cơng nghệ di động coi tương tự Các công nghệ gọi 0G 1G 1G công nghệ di động tổ ong (cellular) đầu tiên, cịn 0G cơng nghệ di động tiền tổ ong (pre – cellular) Các thiết bị đầu cuối sử dụng 0G khó gọi thiết bị di động Các mẫu mã lớn thường gắn vào xe ô tô Sau đó, thiết bị cầm tay đời, 0G bị thay thế hệ kế tiếp, 1G Khía cạnh chủ yếu phân biệt 0G 1G công nghệ 1G sử dụng mạng tổ ong (cellullar network) Một mạng tổ ong mạng tạo nên số cell Mỗi cell phục vụ máy phát cố định, thường gọi trạm gốc Trên thực tế, có vài ví dụ việc sử dụng mạng tổ ong 0G, điều làm nên khác biệt 1G 0G 1G hỗ trợ việc kết nối liền mạch di chuyển từ cell sang cell khác Điều có nghĩa là, người dùng khỏi tầm hoạt động trạm gốc thực gọi, sử dụng công nghệ 0G người dùng bị ngắt kết nối, sử dụng công nghệ 1G người dùng không nhận thấy ngắt quãng Một khía cạnh khác phân biệt 0G 1G công nghệ 0G thường bán song cơng (có nghĩa việc thu phát âm không xảy đồng thời) Vào năm 1970, mạng sử dụng công nghệ 0G bị tải nghiêm trọng Một chuẩn tương tự khác giới thiệu, 1G Giống 0G, 1G sử dụng băng tần vô tuyến UHF Việc truyền âm thực mà khơng có mã hóa giao diện vơ tuyến Điều có nghĩa có máy quét đơn giản nghe điện đàm Các cố gắng nhà chức trách nhằm ngăn chặn việc xâm nhập bất hợp pháp không giải vấn đề Bên cạnh việc bảo vệ thông tin cá nhân, nhược điểm hệ thống đưa đến vấn đề khác Bởi liệu truyền gửi mà khơng mã hóa, kỹ thuật bảo mật cịn thơ sơ dễ dàng lộ cho hacker -5- Hầu hết cơng nghệ 1G có dạng bảo mật, thủ tục nhận thực thô sơ Thủ tục bao gồm việc xác nhận hai số: số nhận dạng di động MIN số thuê bao điện tử ESN Quá trình xác nhận diễn thiết bị di động bắt đầu liên lạc với hệ thống Đầu tiên, sổ đen (blacklist) kiểm tra xem thiết bị di động có bị khóa hay khơng Tiếp theo, tin gửi tới HLR để thông qua kết hợp MIN ESN Cả hai số truyền khơng mã hóa qua giao diện vơ tuyến Hacker nghe trộm sử dụng số để tạo bất hợp pháp mà với chúng, hacker nhận thực thành công dạng thuê bao khác Vấn đề trở nên trầm trọng nhiều nhà cung cấp chí khơng thực việc nhận thực máy di động việc thiếu hụt chuẩn hóa lý hiệu suất Điều gây nên việc sử dụng trái phép vô lớn mạng di động 1.2 Công nghệ số - 2G 3G 1.2.1 2G Mốc đánh dấu quan trọng q trình phát triển cơng nghệ di động đời xử lý tín hiệu số DSP Nhờ có DSP, chất lượng thoại cải tiến đáng kể thơng tin số khơng bị ảnh hưởng méo Thêm vào đó, dải phổ sử dụng cách hiệu hẳn nhờ có kỹ thuật hợp kênh Bởi kỹ thuật tương tự sử dụng FDMA, có người dùng sử dụng tần số xác định thời gian cell Với công nghệ 2G, vấn đề giải cách sử dụng TDMA CDMA Các kỹ thuật cho phép nhiều người dùng chia sẻ tần số Cấu trúc bảo mật có bước cải tiến đáng kể Có hai chuẩn 2G: GSM cdmaOne Cả hai chuẩn sử dụng kỹ thuật đòi hỏi – đáp ứng (challenge – response) để nhận diện người dùng Khi thực gọi, thiết bị di động cần tính tốn đáp ứng cho địi hỏi (dưới dạng số ngẫu nhiên) gửi mạng Đáp ứng tính tốn sử dụng khóa bí mật lưu thiết bị di động Đáp ứng sau xác nhận mạng, lưu trữ khóa bí mật trùng với khóa lưu thiết bị di động người dùng Khóa sau sử dụng để thiết lập việc mã hóa đường truyền qua giao diện vơ tuyến Nhìn lại vấn đề hệ tương tự, kết luận mặt lý thuyết vấn đề giải Việc truyền dẫn mã hóa để bảo vệ -6- thơng tin cá nhân người dùng tin cậy, phương pháp nhận thực tốt sử dụng Trên thực tế, lại có số vấn đề nảy sinh Đầu tiên, chuẩn tin cậy được, mặt đó, dựa khó hiểu thuật tốn Theo thời gian, bí mật thuật tốn rị rỉ, dễ dàng chứng minh thuật toán trở nên yếu ớt Thứ hai, chuẩn có nhiều khuyết điểm mặt giao thức sử dụng để nhận thực bất hợp pháp máy di động lậu Một nhược điểm việc thiếu hụt bảo vệ toàn vẹn Khi thiết bị di động nhận thực, mạng, trạm gốc giả sử dụng để nhận việc nhận thực liệu từ thuê bao không rõ nguồn gốc 1.2.2 3G Thông tin di động hệ hai sử dụng cơng nghệ số hệ thống băng hẹp xây dựng dựa chế chuyển mạch kênh nên không đáp ứng nhu cầu dịch vụ mới, thêm vào có nhiều tiêu chuẩn khác nhau, làm cho việc di chuyển thuê bao quốc gia với quốc gia khác gặp nhiều khó khăn Chính lẽ mà tổ chức viễn thơng giới thấy cần thiết phải tập hợp lại đề phương án phải có tiêu chuẩn thống chung để hệ thống viễn thông di động tương lai vừa đáp ứng yêu cầu thời đại mới, vừa mang tính thống chung cho hệ thống Kết IMT – 2000 ITU – R xây dựng đời nhằm đáp ứng yêu cầu IMT – 2000 mở rộng đáng kể khả cung cấp dịch vụ cho phép nhiều phương tiện thơng tin hoạt động, từ phương tiện truyền thống phương tiện đại phương tiện truyền thơng có tương lai Vào năm 1999, ITU thông qua năm giao diện vô tuyến sử dụng IMT – 2000 Đó giao diện: - IMT – DS (Direct Spead) – Trải phổ trực tiếp: biết đến với tên WCDMA hay UTRA – FDD sử dụng UMTS - IMT – MC (Multi Carrier) – Đa sóng mang: cịn gọi CDMA2000 - IMT – TD (Time Division) – Phân chia theo thời gian: bao gồm TD – CDMA TD – SCDMA, hai chuẩn hóa để sử dụng UMTS - IMT – SC (Single Carrier) – Đơn sóng mang: cịn gọi UWC – 136 EDGE -7- - IMT – FT (Frequency Time): gọi DECT Trong năm giao diện này, IMT – DS (hay UMTS) IMT – MC (hay CDMA2000) coi hai chuẩn UMTS phát triển châu Âu hệ sau GSM CDMA2000 hệ sau cdmaOne phát triển Mỹ Hình Lộ trình phát triển lên 3G (Phai de cap den HSDPA) 1.3 HSPDA(3.5G) HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), gói đường truyền tốc độ cao, sản phẩm công nghệ 3G cho phép mạng hoạt động hệ thống UMTS có khả truyền tải liệu với tốc độ cao hẳn Công nghệ HSDPA cho phép tốc độ download đạt đến 1.8, 3.6, 7.2 14.4 Mbit/giây, tương lai gần, tốc độ nâng lên gấp nhiều lần Khi đó, mạng cung cấp nâng cấp thành Evolved HSPA, cho phép tốc độ download đạt đến 42 Mbit/giây Với ưu vượt trội đó, HSDPA trở thành công nghệ nhiều nhà cung cấp quan tâm phát triển HSDPA phương thức truyền tải liệu theo phương thức Đây coi sản phầm dịng 3.5G cơng nghệ cho phép liệu download máy điện thoại có tốc độ tương đương với tốc độ đường truyền ADSL, vượt qua cản trở cố hữu tốc độ kết nối điện thoại thông thường Đây giải pháp mang tính đột phá mặt cơng nghệ phát triển sở hệ thống 3G W-CDMA.HSDPA có tốc độ truyền tải liệu lên tối đa gấp lấn so với sử dụng công nghệ W-CDMA Về -8- mặt lý thuyết, HSDPA đạt tốc độ truyền tải liệu lên tới 8-10 Mbps (Megabit/giây) Mặc dù truyền tải dạng liệu nào, song mục tiêu chủ yếu HSDPA liệu dạng video nhạc.HSDPA phát triển dựa công nghệ W-CDMA, sử dụng phương pháp chuyển đổi mã hóa liệu khác Nó tạo kênh truyền liệu bên W-CDMA gọi HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channel), hay gọi kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao Kênh truyền tải hoạt động hoàn toàn khác biệt so với kênh thông thường cho phép thực download với tốc độ vượt trội Và kênh chuyên dụng cho việc download Điều có nghĩa liệu truyền trực tiếp từ nguồn đến điện thoại Song trình ngược lại, tức truyền liệu từ điện thoại đến nguồn tin khơng thể thực sử dụng cơng nghệ HSDPA Cơng nghệ chia sẻ tất user có sử dụng sóng radio, sóng cho hiệu download nhanh nhất.Ngồi HSDSCH, cịn có kênh truyền tải liệu khác phát triển, gồm có HS-SCCH (High Speed Shared Control Channel – kênh điều khiển dùng chung tốc độ cao), HSDPCCH (High Speed Dedicated Physical Control Channel – kênh điều khiển vật lý dành riêng tốc độ cao) HS-PDSCH (High Speed Downlink Shared Channel – kênh vật lý chia sẻ đường xuống tốc độ cao) Kênh HS-SCCH thông báo cho người sử dụng thông tin liệu gửi vào cổng HS-DSCH 1.4 Các yêu cầu bảo mật 3G 1.4.1 Mục tiêu bảo mật 3G Các mục tiêu bảo mật chủ yếu mà ITU đưa đơn giản Bất chuẩn 3G nào, phải thỏa mãn hai yêu cầu sau: - Bảo mật 3G phải tương đương bảo mật mạng cố định/ISDN - Thông tin cá nhân người dùng phải bảo vệ liên lạc Yêu cầu ngụ ý có điểm khác biệt việc bảo mật mạng vô tuyến việc bảo mật mạng cố định Những điểm khác biệt số nguyên nhân Thứ nhất, mạng cố định có hàng rào bảo vệ mặt vật lý Để chặn đường truyền mạng cố định, cần có xâm nhập vật lý vào mạng, mạng vô tuyến, kẻ xâm nhập cần vùng phủ sóng Quan trọng hơn, giới hạn với trạm -9- mạng vô tuyến không rõ ràng mạng cố định Bốn điểm khác mạng vô tuyến mạng cố định là: - Băng thông - Tốc độ lỗi cho phép - Sự ngầm định thay đổi - Giới hạn công suất Bởi khác biệt này, giao thức thuật toán sử dụng cho mạng cố định thường có nhiều lợi so với giao thức thuật tốn sử dụng cho mạng vơ tuyến Điều tạo thách thức lớn cho việc thiết kế cấu trúc bảo mật cho mạng vô tuyến Yêu cầu thứ hai thực tế chuyển vùng, khơng có kết nối an tồn mạng người dùng Các liệu thuê bao gửi kết nối không an tồn, bị sử dụng để xâm phạm thông tin cá nhân người dùng Việc thiết kế trở nên phức tạp hơn, cần phải tương thích với cơng nghệ vơ tuyến đời cũ Để đạt u cầu này, mơ hình bảo mật 3GPP 3GPP2 cải tiến dẫn tới mục tiêu sau:  Tăng cường cấu trúc bảo mật 2G trong: - Nhận thực thuê bao - Mã hóa giao diện vơ tuyến - Nhận dạng thuê bao cách tin cậy - Sử dụng module nhận thực thuê bao (có thể gỡ bỏ được) - Tạo lớp ứng dụng an toàn máy di động mạng - Sự suốt tính bảo mật  Đảm bảo mức độ an toàn thỏa đáng cho: - Người dùng - Mọi thông tin gửi người dùng - Các tài nguyên dịch vụ cung cấp mạng dịch vụ - 10 - định thời.Hình 12 ví dụ với N kênh giao thức SAW phát chuỗi gói P1, P2, ,P6 Kỹ thuật HARQ điểm khác so với kỹ thuật phát lại WCDMA giải mã UE kết hợp thông tin “mềm” nhiều trình phát lại block cấp độ bit.Chú ý rằng, kỹ thuật đưa số yêu cầu mở rộng dung lượng nhớ UE, UE phải lưu giữ thông tin “mềm” lần phát giải mã không thành công.Các phương pháp HARQ sau:  Kết hợp khuôn (CC: Chase Combining): lần phát lại đơn giản lặp lại từ mã sử dụng cho lần phát  Độ dư gia tăng (IR: Incremental Redundancy): phát lại bao gồm thông tin dư thừa bổ xung thông tin phát kèm thêm cố lỗi giải mã lần phát Hình 15: Hoạt động giao thức SAW kênh Mạng vô tuyến WDMA/HSDPA hứa hẹn hỗ trợ dịch vụ với tốc độ liệu cao, lên tới 10 Mbps, đạt hiệu phổ tần cao liệu chuyển mạch gói.Có thể xem HSDPA bước đột phá thực trình phát triển mạng truy nhập vô tuyến kể từ năm 1997.Các khái niệm HSDPA đề cập không ngồi mục đích bước xây dựng kiến trúc mạng thông tin di động 3,5G tương lai Một vấn đề cần quan tâm xem xét, nghiên cứu khả tương hợp (harmonization) hai họ công nghệ WCDMA/HSDPA 1xEV-DV/1xEV-DO (đều công nghệ 3,5G) trình phát triển mạng truy cập vơ tuyến sau 3G.Do có nhiều điểm tương đồng vễ kỹ thụat khả hỗ trợ dịch vụ hai họ công nghệ WCDMA/HSDPA 1xEV-DV/1xEV-DO vấn đè tương hợp chúng mạng - 47 - truy nhập vô tuyến mạng lõi all-IP trở thành vấn đề quan tâm phát triển - 48 - CHƯƠNG SO SÁNH HIỆU NĂNG CỦA HSDPA VÀ WCDMA (3GPP PHIÊN BẢN 99) Hiệu HSDPA môi trường đa người dùng đánh giá chất lượng phương pháp mô mạng động với nhiều cell nhiều người dùng Việc mô tả cung cấp khung cảnh mà có kết hợp WCDMA phiên 99 DCH HSDPA phiên người dùng phục vụ sóng mang Với phiên HSDPA mô HS-DSCH, HS-SCCH kết hợp với DCH tốc độ 3.4kbps Với DCH kết hợp giả sử mang báo hiệu mạng vô tuyến cho báo hiệu lớp Với phiên 99 DCH mơ với vịng lặp bên điều khiển cơng suất lặp bên ngồi, chức chuyển giao mềm, điều khiển cho phép dựa cơng suất Chúng ta làm rõ tính ưu việt hiệu HSDPA so với WCDMA( phiên 99 ) qua vấn đề sau: 4.1 Phân tập đa người dùng Trước tiên nghiên cứu khuếch đại chế lập lịch cân qua phương pháp quay vòng (round robin), hay gọi “multiuser diversity gain” Đa phân tập người dùng nêu hình 16 cho trường hợp cơng suất mạng 7W mã HS-PDSCH cấp cho đường truyền HSDPA, tài ngun cịn lại sử dụng cho đường truyền kênh phiên 99 - 49 - Hình 16: khuếch đại đa người dùng số lượng người dùng HSDPA trung bình cell lần kết Multiuser diversity gain nói lên chế lập lịch cho người dùng người dùng có SINR tốt ưu tiên cấp phát tài ngun, tránh lập lịch người dùng giảm mát, Multiuser diversity gain sẵn sàng tốc độ người dùng trung bình việc lập lịch gói tìm thấy thay đổi kênh vô tuyến fading nhanh vơi tốc độ cao người dùng lập lịch gói khơng tìm thay đổi kênh vơ tuyến, cách điều khiển CQI nhận từ thiết bị người dùng 4.2 Dung lượng sóng mang HSDPA Hiệu suất cell nêu hình 17 phân chia mã HS-PDSCH khác cell Đối với mã HS-PDSCH khơng có kênh DCH cell hiệu suất cell đạt 1.2Mbps, tăng lên tới 1.3Mbps vài công suất sử dụng cho đường truyền DCH Vì với mã HS-PDSCH cell, việc tách lưu lượng HSDPA DCH tốt so với việc cấp phát tất lưu lượng công suất cho HSDPA Cách tách hiệu HSDPA DCH phụ thuộc vào lưu lượng lại HSDPA thiết bị người dùng non-HSDPA Để tăng số lượng mã HS-PDSCH từ năm lên mười thu dung lượng tăng lên xấp xỉ 50% Dung lượng tăng đạt tăng số lượng mã HS-PDSCH trước tăng tốc độ bậc mã hóa điều chế Kết với mã 10 HSPDSCH cell HSDPA nêu lên trường hợp hợp mã(code-multiplexing) giả sử tất mobile HSDPA nhận mã 10 HSPDSCH với code-multiplexing hai người dùng TTI, người dùng nhận mã HS-PDSCH - 50 - Hình 17 hiệu suất cell trung bình theo số lượng mã HS-PDSCH cấp phát hợp mã sử dụng 4.3 Dung lượng HSDPA với phiên 99 Chúng ta xem xét trường hợp mã HS-PDSCH mã HS-SCCH cấp cho đường truyền HSDPA cell Mã kênh lại sử dụng cho đường truyền kênh phiên 99 Hình 18 cho thấy hiệu suất cell trung bình HSDPA DCH đối lập với công suất HSDPA cấp, hiệu suất tổng cell tổng hiệu suất HSDPA DCH Hiệu suất cell HSDPA tăng công suất HSDPA nhiều so với cấp phát, hiệu suất DCH giảm vào thời điểm Hiêu suất tổng cell 1.3Mbps công suất cấp phát 7-W HSDPA với HSDPA sử dụng mã HS-PDSCH mang lại dung lương lớn so với phiên 99 70%, phiên mang lại dung lượng kênh 780kbps Dung lượng tăng HSDPA có sử dụng hai phương pháp tương quan nhanh HARQ, thêm vào có chế phân tập đa người dùng có sử dụng chế lập lịch cân theo tỷ lệ Vì dẫn chứng để nói công suất HSDPA đối lập với DCH dựa việc tài nguyên truyền chung chia sẻ hai loại kênh - 51 - Tuy nhiên hiệu suất cell tổng không thay đổi nhiều với cơng suất truyền HSDPA cấp phát Hình 18: Hiệu suất cell trung bình phụ thuộc vào cơng suất HSDPA cấp phát 4.4 Tốc độ liệu người dùng Hiệu suất HSDPA sử dụng người dùng phụ thuộc vào số lượng người dùng HSDPA cấp phép cell mà người dùng chia sẻ chung kênh HS-DSCH Hàm tích lũy theo hiệu suất sử dụng người dùng đề cập hình 4.4, với giả thiết cơng suất sử dụng HSDPA 7W mã HS-PDSCH sử dụng, cơng suất cịn lại sử dụng cho kênh truyền phiên 99 Hiệu suất HSDPA giảm nhiêu người dùng cấp phép cell Lượng hiệu suất HSDPA giảm trung bình người dùng không tỷ lệ nghịch với số lượng người dùng HSDPA cấp phát Hiệu suất HSDPA điểm phân vị 50% 400kbps 270kbps ba người dùng cell Nếu người dùng gần trung tâm cell HS-DSCH tốc độ liệu tăng so với người dùng biên cell HS-DSCH - 52 - Hình 19 Hàm phân phối tích lũy theo hiệu suất người dùng với số lượng người dùng HSDPA khác cell, sử dụng công suất HSDPA 7W 4.5 Hiệu suất truyền Iub Một số chi phí hoạt động có ý nghĩa cho hoạt động WCDMA đường truyền Iub RNC Node Bs, đặc biệt đương lease line E1/T1 sử dụng phần cho thấy cách thức mà công nghệ HSDPA cải tiến hiệu đường truyền Iub làm giảm giá bit truyền HSDPA so với WCDMA Ngày có nhiều hoạt động sử dụng chế độ truyền bất đồng Iub đề cập tới giao thức truyền dựa IP phương pháp truyền đề cập 3GPP Hiệu Iub cải tiến cho HSDPA mô tả qua nhân tố sau: Chia sẻ động băng thông Iub HSDPA cấp phát người dùng HSDPA tích cực điều đạt cách sử dụng điều khiển luồng MAC-hs nhanh - 53 - Với phiên 99 băng thơng Iub cấp phát riêng cho người dùng, điều làm cho việc chia sẻ băng thơng người dùng trở nên khó khăn Bộ đệm liệu Node B nghĩa việc truyền với tốc độ liệu đỉnh cao mơi trường khơng khí có thẻ cung cấp HSDPA mà không cần yêu cầu băng thông Iub cao Điều ngụ ý khoảng thời gian tạm thời ngắn có tắc nghẽn Iub khơng dẫn tới dung lượng HSDPA bị lãng phí mơi trường khơng khí HSDPA khơng cần chuyển giao mềm, liệu truyền tới người dùng HSDPA truyền lần quan Iub đơn WCDMA phiên 99 phụ thuộc vào việc chuyển giao mềm đa đường links Iub yêu cầu cho người dùng chuyển giao mềm từ thực tế khảo sát cho thấy với chuyển giao mềm phiên 99 WCDMA dẫn tới qua tải 40% người dùng WCDMA, nghĩa xét trung bình phiên 99 thiết bị UE nhận liệu từ 1.4 cells Giả sử với mơ hình duyệt web TCP mơi trường macro-cell với ba sector(ba cell) nhân tố thứ hai coi cải tiến HSDPA so với WCDMA Đây cải tiến quan trọng, có nghĩa nhiều gấp hai lần số bít người dùng truyền qua cung Iub sử dụng công nghệ HSDPA so với công nghệ WCDMA Điều khiển Mac-hs hoạt động cách gửi so-called credits tới RNC cho luồng MAC-d, phụ thuộc vào lượng liệu đệm Node B số lượng credits biểu thị lượng tải đơn vị liệu lớn mà RNC cho phép gửi qua Iub khoảng thời gian 10ms HS-DSCH Lưu ý độ dài khung liệu cho khung HS-DSCH băng 10ms Nếu có tắc nghẽn Iub xảy RNC khơng thể truyền tất gói PDU theo credits nhận được, chế kiểm soát tắc nghẽn đơn giản áp dụng cho tất luồng MAC-d HSDPA tích cực, vị trí mà luồng PDU bị giảm - 54 - Hình 20 Sơ đồ khối cho việc mô với băng thơng Iub giới hạn điều khiển luồng MAC-hs Hình 21 Trade-off HSDPA RF Iub Kết hình 21 cho thấy để đạt 100% dung lượng tần số vơ tuyến băng thơng Iub HSDPA yêu cầu 3.8Mbps Một lượng băng thông Iub HSDPA 3.2Mbps đủ để đạt 95% dung lượng tần số vơ tuyến HSDPA sẵn có Kích thước - 55 - Iub vượt 20% kích thước Iub thông thường lượng 20% cần thiết cho thay đổi dung lượng tần số vô tuyến HSDPA sẵn có Nếu số người sử dụng HSDPA cell cao dung lượng đỉnh gần với dung lượng trung bình 4.6 Trễ khứ hồi: Trong tốc độ liệu tối đa sử dụng hệ thống vô tuyến chuẩn, tốc độ chưa đủ để nói lên hiệu mạng từ quan điểm ứng dụng tốc độ liệu thực có liên quan xem xét thời gian đường xuống file có kích thước lớn, có lượng lớn ứng dụng hoạt động với tốc độ liệu thấp hay cịn gọi trễ xem trễ (RTT), trễ định nghĩa thời gina trễ gói tin IP đường truyền cộng thời gian sử lý cộng với thời gian trễ phản hồi Nếu kích thước gói IP nhỏ, tốc độ liệu khơng ảnh hưởng đến trễ, sau thời gian trễ xác định cấu trúc khung hệ thống độ trễ giao diện RTT xác định hình 22: Hình 22 Xác định thời gian trễ Đối với RTT sử dụng giả thiết sau: Độ trễ UE 10-25ms - 56 - Độ trễ Node B 10-25ms Độ trễ giao diện, bao gồm đệm đường lên, 43-53ms phiên 99, 20ms cho HSDPA, 10ms cho HSUPA Với tốc độ liệu WCDMA phiên 99 64/64kbps cho đường lên đường xuống với TTI 20ms với tốc độ 128/384kbps 10ms TTI Trong HSUPA có TTI 2ms Độ trễ Iub 20-40ms cho phiên 99, 10ms cho HSDPA, 5ms cho HSUPA Độ trễ RNC 20ms phiên 99 10ms cho HSDPA/HSUPA Độ trễ mạng lõi Iu 3ms RTT cải tiến minh họa hình 22 RTT cho WCDMA 110-150ms, HSDPA 70ms HSUPA < 50 ms Độ trễ bắt nguồn từ yếu tố mạng vô tuyến loại nhiễu trễ mạng lõi ngắn RTT lớp MAC với HSDPA HSUPA ngắn, xấp xỉ 10ms, RTT tổng cổng phụ thuộc vào trễ xử lý yếu tố mạng UE Ví dụ phép đo lệnh ping sử dụng WCDMA (phiên 99)và HSDPA nêu hình 23 Trong RTT HSDPA nằm khoảng 70 đến 85ms mạng vô tuyến cụ thể RTT WCDMA có giá trị trung bình 130ms - 57 - Hình 23 đánh giá trễ cải tiến Hình 24 ví dụ đo RTT WCDMA HSDPA WCDMA phiên 99 cung cấp tốc độ đường xuống tối đa 384kbps, HSDPA tốc độ lên tới 1.8 3.6Mbps, lên tới 10Mbps HSDPA giảm độ trễ mạng so với WCDMA phiên 99 DCH Việc tính tốn thơng số cho thấy RTT trung bình thấp 100ms với HSDPA WCDMA phiên 99 DCH đường lên Với HSUPA đường lên RTT nhở 50ms HSDPA cải thiện hiệu suất cell lên tới 1Mbps/MHz/sector macro-cell sector nhờ có kỹ thuật đường link cải tiến, nhận đầu cuối cải tiến, chế độ phân tập với chế lập lịch nhanh Cơ chế lập lịch cân dùng để cải thiện hiệu suất cell lên tới 30% với tốc độ di động thấp HSDPA cải tiến luồng liệu đảm bảo hiệu an tồn Phần cho thấy HSDPA tồn với WCDMA phiên 99 sóng mang Sóng mang chia sẻ làm cho hiệu mạng tăng, đặc biệt lưu lượng WCDMA nhỏ HSDPA có tốc độ bit 1.8Mbps thêm vào dung lượng cao tốc độ bit cao HSDPA yêu cầu đầu tư Iub để đạt tốc độ bit cao Nhưng HSDPA cải thiện hiệu Iub so với WCDMA phiên 99: rõ ràng số lượng bít gửi cao với dung lượng HSDPA so với WCDMA phiên 99 - 58 - Lý HSDPA truyền từ cell mà không cần chuyển giao mềm thứ hai người dùng HSDPA có tài ngun Iub chia sẻ thay tài nguyên cố định WCDMA - 59 - KẾT LUẬN Theo nghiên cứu nhận thấy mạng thông tin di động phát triển mạnh mẽ năm qua, có nhiều công nghệ mạng nghiên cứu đưa vào sử dụng để đáp ứng nhu cầu lớn người sử dụng không đơn mặt truyền tải liệu mà liệu cịn phải có tốc độ cao tính tin cậy Qua khoá luận thân em nghiên cứu học hỏi nhiều công nghệ thông tin di động HSDPA… Tuy nhiên thời gian nghiên cứu có hạn nên cịn số vấn đề em nghiên cứu tương lai so sánh công nghệ HSDPA với công nghệ Wimax… - 60 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] The comparision of performance when HSDPA and WCDMA coexist in two environment Pei Li; Weiling Wu [2] Những mối tương quan chung công nghệ CDMA2000 WCDMA - 3G - Lê sum [3] HSDPA.HSUPA.for.UMTS.High.Speed.Radio.Access.for.Mobile.Communications Harri holma - 61 - ... cơng nghệ di động qua hệ 1G, 2G 3G 1.1 Cơng nghệ tương tự - 0G 1G Có hai hệ công nghệ di động coi tương tự Các công nghệ gọi 0G 1G 1G công nghệ di động tổ ong (cellular) đầu tiên, cịn 0G cơng nghệ. .. 1.1 Công nghệ tương tự - 0G 1G 1.2 Công nghệ số - 2G 3G 1.2.1 2G 1.2.2 3G 1.3 HSPDA(3.5G) thông tin liệu gửi vào cổng HS-DSCH... VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CƠNG NGHỆ DI ĐỘNG Có thể học hỏi nhiều vấn đề bảo mật từ công nghệ hệ trước Nói chung, mối đe dọa vấn đề công nghệ 1G công nghệ 2G xuất 3G Do đó, phần này, khóa luận