Công nghệ truy cập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA luận văn tốt nghiệp đại học

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP GÓI ĐƯỜNG XUỐNG TỐC ĐỘ CAO HSDPA Giáo viên hướng dẫn : ThS. Lê Thị Kiều Nga Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Hạnh VINH – 2011 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay thông tin di động là ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh nhất với con số thuê bao đã đạt đến 3.6 tỷ tính đến cuối năm 2008[1]. Khởi nguồn từ dịch vụ thoại đắt tiền cho một số ít người đi xe, đến nay với sự ứng dụng ngày càng rộng rãi các thiết bị thông tin di động thế hệ ba, thông tin di động có thể cung cấp nhiều hình loại dịch vụ đòi hỏi tốc độ số liệu cao cho người sử dụng kể cả các chức năng camera, MP3 và PDA. Với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao ngày các trở nên phổ biến này, nhu cầu 3G cũng như phát triển nó lên 4G ngày càng trở nên cấp thiết. ITU đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hoá hệ thống thông tin di động thế hệ ba với tên gọi IMT-2000 để đạt được các mục tiêu chính sau đây: √ Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo các dịch vụ băng rộng như truy nhập Internet nhanh hoặc các ứng dụng đa phương tiện, do yêu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ này. √ Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và điện thoại vệ tinh. Các tính năng này sẽ cho phép mở rộng đáng kể tầm phủ của các hệ thống thông tin di động. √ Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để đảm bảo sự phát triển liên tục của thông tin di động . Nhiều tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba IMT-2000 đã được đề xuất, trong đó hai hệ thống WCDMA UMTS và cdma-2000 đã được ITU chấp thuận và đã được đưa vào hoạt động. Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin động thế hệ ba. Tiền thân của 3G là hệ thống điện thoại 2G, như GSM, CDMA, PDC, PHS…GSM sau đó được nâng cấp lên thành GPRS hay còn gọi là thế hệ 2.5G. GPRS hỗ trợ tốc độ 140.8 Kb/s nhưng thực tế chỉ là 56 Kb/s. E-GPRS 2 hay EDGE là một bước tiến đáng kể từ GPRS với khả năng truyền dữ liệu 180 Kb/s và được xếp vào hệ thống 2.75G. 3G UMTS có thể sử dụng hai kiểu RAN. Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập WCDMA được gọi là UTRAN: mạng truy nhập vô tuyến mặt đất của UMTS. Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA được gọi là GERAN: mạng truy nhập vô tuyến dưa trên công nghệ EDGE của GSM. Năm 2006, mạng UMTS tại Nhật đã nâng cấp lên HSDPA - là một tính năng mới được đề cập trong các phiên bản Re’5 của 3GPP cho hệ thống truy nhập vô tuyến W-CDMA/UTRA-FDD và được xem như là một trong những công nghệ tiên tiến cho hệ thống thông tin di động 3.5G. HSDPA bao gồm một tập các tính năng mới kết hợp chặt chẽ với nhau cải thiện dung lượng mạng và tăng tốc dữ liệu đỉnh đối với dung lượng gói đường xuống. Những cải tiến về mặt kỹ thuật cho phép các nhà khai thác có thể đưa ra nhiều dịch vụ tốc độ bit cao, cải thiện QoS của các dịch vụ hiện có và đạt chi phí thấp nhất. Khả năng hỗ trợ tốc độ dữ liệu và tính di động của W - CDMA/HSDPA là chưa từng có trong các phiên bản trước đây của 3GPP. HSDPA là một mở rộng của các hệ thống 3G WCDMA UMTS đã có thể cung cấp tốc độ lên đến 10 Mbps trên đường xuống. HSDPA là một chuẩn tăng cường của 3GPP-3G nhằm tăng dung lượng đường xuống bằng cách thay thế điều chế QPSK trong 3G UMTS bằng 16QAM trong HSDPA. HSDPA hoạt động trên cơ sở kết hợp ghép kênh theo thời gian (TDM) với ghép kênh theo mã và sử dụng thích ứng đường truyền. Nó cũng đưa ra một kênh điều khiển riêng để đảm bảo tốc độ truyền dẫn số liệu. Các kỹ thuật tương tự cũng được áp dụng cho đường lên trong chuẩn HSUPA. Hai công nghệ truy nhập HSDPA và HSUPA được gọi chung là HSPA. Để làm cho công nghệ 3GPP UTRA/UTRAN mang tính cạnh tranh hơn nữa (chủ yếu là để cạnh tranh với các công nghệ mới của 3GPP2 và WiMAX), 3GPP quyết 3 định phát triển E-UTRA và E-UTRAN (E: Elvolved ký hiệu cho phát triển) còn được gọi là siêu 3G (Super-3G) hay LTE mà thực chất là giai đoạn đầu 4G. Công việc phát triển sẽ tiến hành trong 10 năm và sau đó như là sự phát triển dài hạn (LTE) của công nghệ truy nhập vô tuyến 3GPP. Trong giai đoạn này tốc độ số liệu đạt được 30-100Mbps với băng thông 20MHz. Tiếp sau LTE, IMT-Adv (IMT tiên tiến) sẽ được phát triển, đây sẽ là thời kỳ phát triển của 4G với tốc độ từ 100 đến 1000 Mbps và băng thông 100MHz. Hiện nay tại Việt Nam băng tần I dành cho WCDMA đã được chia là bốn khe và được cấp phát cho bốn nhà khai thác: Viettel, VMS, GPC, EVN+HT. Các nhà mạng đã khai thác 3G WCDMA UMTS từ năm 2009 trong đó có các tính năng của HSDPA. Với những cơ sở trên, em đi ngiên cứu về “Công nghệ truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA” với những nội dung sau. Nội dung đồ án bao gồm ba chương: Chương 1: Lộ trình phát triển lên HSPA và xu hướng phát triển của thông tin di động. Chương này giới thiệu về lộ trình phát triển lên HSPA và xu hướng phát triển của hệ thống thông tin di động. Đồng thời chương này còn đề cập rõ về tính năng mạng 3G W-CDMA. Chương 2: Nguyên lý truy nhập HSDPA. Trình bày một cách tổng quan về HSPA, các tiêu chuẩn hóa, các giao thức, cấu trúc HSPA và nguyên lý kỹ thuật HSDPA. Trong chương còn nêu ra giải pháp dung lượng vô tuyến với HSDPA. Chương 3: Tính năng và ứng dụng trên HSDPA. Chương cuối cùng chủ yếu đề cập đến hiệu suất của HSDPA cũng như tốc độ dữ liệu HSDPA với nhũng tính năng ưu việt trên. Bên cạnh đó là các dịch vụ ứng dụng công nghệ HSDPA trong thực tế của các nhà mạng. Để hoàn thành tốt đồ án, trước hết, em xin chân thành cảm ơn ThS. Lê Thị Kiều Nga, sự chỉ bảo tận tình của Cô đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các Thầy, Cô giáo trong Khoa 4 Điện Tử Viễn Thông đã tạo điều kiện học tập và nghiên cứu cho em trong suốt năm năm học vừa qua. Xin cảm ơn những người thân và bạn học đã luôn giúp đỡ, động viên và chia sẻ những lúc em khó khăn trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Trong quá trình làm đề tài, em đã cố gắng rất nhiều song do thời gian hạn hẹp và cũng chịu nhiều yếu tố tác động nên đồ án tốt nghiệp sẽ không tránh khỏi sai sót. Em rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp xây dựng của Thầy, Cô và các bạn để có thể tiếp tục phát triển theo hướng nghiên cứu của mình. Em xin chân thành cảm ơn. Vinh, tháng 5 năm 2011 Sinh viên Nguyễn Thị Hạnh 5 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Sự bùng nổ của nhu cầu thông tin di động trong những năm gần đây đã thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ mới giúp nâng cao dung lượng hệ thống. Trong đó phải kể đến công nghệ HSDPA, MIMO-OFDM, an ten thông minh…Đồ án này chủ yếu tập trung đi sâu vào nghiên cứu, tìm hiểu, phân tích về công nghệ HSDPA - công nghệ truy nhập gói đường xuống tốc độ cao ở các khía cạnh kỹ thuật sử dụng trong HSDPA và các ứng dụng trên HSDPA. Đây là một kỹ thuật được ứng dụng để nâng cao dung lượng cũng như chất lượng của hệ thống thông tin di động đã được 3GPP chuẩn hóa. Tốc độ dữ liệu HSDPA có thể đạt tới 42Mbps tại Re’9. Triển khai HSDPA đóng vai trò quan trọng trong quá trình triển khai công nghệ 4G trên thế giới. The booming demand for mobile communication in recent years has spurred the development of new technologies to enhance system capacity. In including the HSDPA technology, MIMO-OFDM, smart antennas . This thesis focuses going into research, learn, technology analysis and technology HSDPA downlink packet access speed High in the technical aspects used in applications on HSDPA and HSDPA This is a technique that is used to improve capacity and quality of mobile communication systems have been standardized 3GPP. HSDPA data speeds can reach 42Mbps in Re'9. Deploying HSDPA plays an important role in the process of deploying 4G technologies in the world. 6 MỤC LỤC Trang 7 DANH SÁCH HÌNH VẼ Trang 8 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Trang 9 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Thuật ngữ Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt 1G First Genaration Thế hệ thứ nhất 2G Second Genaration Thế hệ thứ hai 3G Third Genaration Thế hệ thứ ba 3GPP Third Genaration Partnership Project Đề án đối tác thế hệ thứ 3 A ACK Acknowledgement Xác nhận AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa và điều chế thích ứng AMPS Analog Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tương tự ARQ Automatic Repeat reQuest Yêu cầu lặp lại tự động B BLER BLock Error Rate Tỷ số lỗi khối BPSK Binary Phase Shift Keying - Khóa dịch pha nhị phân BTS Base Transceiver Station - Trạm thu phát gốc C CC Chase Combining - Kết hợp khuôn CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo Mã C/I Carrier-to-Interference ratio Tỷ lệ sóng mang trên nhiễu CPICH Common PIlot CHannel Kênh hoa tiêu chung CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh CRC Cyclic Redundancy Kiểm tra vòng dư CS Circuit Switched Chuyển mạch D D-AMPS Digital AMPS AMPS số DCH Dedicated CHannel Kênh riêng DPCCH Dedicated Physical Control CHannel Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Physical CHannel Kênh vật lý riêng DSCH Dowlink Share CHannel Kênh chia sẻ đường xuống DT Discard Timer Thời gian hủy DTX Discontinuous Transmission Truyền không liên tục E E-AGCH E-DCH Absolute Grant Kênh cho phép tuyệt đối tăng 10 . 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP GÓI ĐƯỜNG XUỐNG TỐC ĐỘ CAO HSDPA Giáo viên hướng. phân tích về công nghệ HSDPA - công nghệ truy nhập gói đường xuống tốc độ cao ở các khía cạnh kỹ thuật sử dụng trong HSDPA và các ứng dụng trên HSDPA. Đây