Công nghệ truy cập gói đường xuống tốc độ cao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG _ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: CƠNG NGHỆ TRUY CẬP GĨI ĐƯỜNG XUỐNG TỐC ĐỘ CAO Sinh viên thực hiện: Bùi Thị Dung Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Kim Thu Nghệ An, - 2011 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển xã hội, khoa học kỹ thuật ln có cải tiến để tìm tịi thành tựu, cơng trình đáp ứng nhu cầu người Công nghệ 3G WCDMA phát triển rộng khắp toàn giới, đáp ứng nhiều loại hình dịch vụ với tốc độ liệu lên tới 2Mbps Tuy nhiên với nhu cầu ngày cao người sử dụng, công nghệ 3G WCDMA cịn gặp nhiều hạn chế Chính cơng nghệ truy cập gói đường xuống tốc độ cao đời nhằm cải tiến dung lượng gói đường xuống tới 14.4 Mbps đáp ứng yêu cầu người sử dụng Theo hãng phân tích thị trường thơng tin di động dự đốn: Cơng nghệ truy cập gói tốc độ cao (HSPA) cơng nghệ di động băng rộng chiếm lĩnh thị trường năm tới chiếm 65% thuê bao băng rộng di động 3.5G khắp giới Với phát triển manh mẽ đó, em thực đề tài “Cơng nghệ truy cập gói đường xuống tốc độ cao” với mục đích tiếp cận, tìm hiểu để có nhìn tồn diện công nghệ Do kiến thức lực cịn hạn chế chưa có nhiều hội để tiếp xúc với công nghệ nên trình bày em khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý từ phía thầy bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Ths Nguyễn Thị Kim Thu, người cung cấp tài liệu, hướng dẫn em nội dung phương pháp giúp em hoàn thành đồ án Em xin cảm ơn thầy cô khoa Điện tử viễn thông, Ban giám hiệu nhà trường dạy dỗ, tạo điều kiện để chúng em học tập, nghiên cứu hoàn thành chương trình đào tạo năm vừa qua TĨM TẮT HSDPA cơng nghệ truy cập gói đường xuống tốc độ cao (HSDPAHigh Speed Downlink Packet Access) công nghệ xây dựng từ hệ thống WCDMA UMTS, xếp vào công nghệ 3.5G Dựa vào nhu cầu người sử dụng công suất phát thiết bị bất đối xứng đường xuống mà HSDPA thực việc cải tiến tính kỹ thuật công nghệ WCDMA R99 Công nghệ có ưu điểm cải thiện dung lượng mạng hỗ trợ tăng tốc độ đỉnh liệu đường xuống giảm trễ Đây bước cải tiến quan trọng cung cấp ứng dụng, dịch vụ truy cập tốc độ cao so với hệ WCDMA trước Trong đồ án sâu nghiên cứu đặc tính kỹ thuật kiến trúc mà công nghệ HSDPA sử dụng Bên cạnh đó, đồ án tìm hiểu chất lượng dịch vụ mà HSDPA hỗ trợ, kỹ thuật nhằm cải tiến HSDPA ABSTRACT High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) is new technology which was established from WCDMA UMTS system and classified as a 3.5G technology Depending on demand of users HSDPA developed technical properties of WCDMA R99 technology It has great advantages in increase capacity of network, improvement downlink data rate and reducing delay This is important improvement step which supply higher speed access applications comparing to the former WCDMA generations This project deeply analyzes not only technical properties but also architecture of HSDPA technology Moreover project will introduce the quality of service supporting by HSDPA and some new techniques in order to improve HSDPA DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Lộ trình phát triển công nghệ thông tin di động lên 4G Hình 1.2 Kiến trúc tổng quát mạng thơng tin di động Hình 1.3 Cấu trúc kênh WCDMA Hình 1.4 Các kênh vật lý WCDMA Hình 1.5 Nguyên lý Kỹ thuật trải phổ Hình 1.6 Các bước trải phổ hệ thống WCDMA Hình 2.1 Sự xuất HSDPA tiến triển cơng nghệ HSPA Hình 2.2 Cơng nghệ HSDPA cải tiến từ WCDMA Hình 2.3 Kiến trúc giao thức HSDPA Hình 2.4 Điều khiển truyển lại mạng R99 HSDPA Hình 2.5 Phân bổ liệu người dùng thời gian 2ms Hình 2.6 Cấu trúc kênh HS-SCCH Hình 2.7 Cấu trúc kênh HS- DPCCH DPDCH Hình 2.9 Mã hóa điều chế thích ứng, truyền dẫn đa mã Hình 2.10 Chùm tín hiệu QPSK 16QAM Hình 2.11 Mã hóa turbo Hình 2.12 Nguyên lý lập lịch nút B HSDPA Hình 2.13 Lập biểu phụ thuộc trạng thái kênh Hình 2.14 Hoạt động giao thức SAW Hình 2.15 Nguyên lý phát lại HSDPA Hình 2.16 Quá trình kết hợp khn Hình 2.17 Q trình truyền lại khối liệu IR Hình 2.18 Đo báo cáo ô (đoạn ô) phục vụ HS-DSCH tốt Hình 2.19 Chuyển giao ô đoạn ô thuộc RNC Hình 2.20 Chuyển giao HS-DSCH đoạn ô thuộc hai RNC khác Hình 2.21 Chuyển giao từ nút B có kênh HS-DSCH sang nút B có DCH Hình 3.1 Định nghĩa thơng số hiệu Hình 3.2 Trạng thái kết nối TCP/IP tốc độ tương ứng Hình 3.3 Kỹ thuật nhằm cải tiến HSDPA R5 Hình 3.4 Sơ đồ MIMO 2x2 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 3GPP2 3ird Generation Patnership Project Đề án đối tác hệ thứ ba 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 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 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 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 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 Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống DSSS Direct-Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp E-AGCH Enhanced Absolute Grant Channel Kênh cho phép tuyệt đối tăng cường E-DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh riêng tăng cường EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị E-DPCCH Enhanced Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng tăng cường E-DPDCH Enhanced Dedicated Data Channel Kênh số liệu riêng tăng cường FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống F-DPCH Fractional DPCH DPCH phần (phân đoạn) GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Global System For Mobile Hệ thống thơng tin di động tồn cầu Communications 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 Kênh điều khiển vật lý riêng tốc HS-DPCCH High-Speed Dedicated Physical độ cao Control Channel HS-DSCH High-Speed Dedicated Shared channel Kênh chia sẻ riêng tốc độ cao HSPA Truy nhập gói tốc độ cao High Speed Packet Access Kênh chia sẻ riêng vật lý tốc độ cao HS-PDSCH High-Speed Physical Dedicated Shared Channel HS-SCCH High-Speed Shared Control Channel Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao HSUPA High-Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao IP Internet Protocol Giao thức Internet 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 MIMO Multi-Input Multi-Output Nhiều đầu vào nhiều đầu OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor Hệ số trải phổ khả biến trực giao PCH Paging Channel Kênh tìm gọi 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 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 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 SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu tạp âm TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Mulptiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TFC Transport Format Combination Kết hợp khuôn dạng truyền tải TrCH Transport Channel Kênh truyền tải TTI Transmission Time Interval Khoảng 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 Hệ thống thơng tin di động tồn cầu Telecommunications System Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS UTRA UMTS Terrestrial Radio Access UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS Uu Giao diện sử dụng để thông tin nút B UE WiFi Wireless Fidelitity Chất lượng không dây cao VoIP Voice over IP Thoại IP Chương TỔNG QUAN VỀ MẠNG 3G WCDMA 1.1 Lộ trình phát triển thơng tin di động Lộ trình phát triển công nghệ thông tin di động cho hình 1.1 Hiệu suất phổ 2002 1999-2000 Thoại liệu tốc độ cao 1998 1997 Dữ liệu tốc độ trung bình 1990 Thoại liệu giới hạn