Bài giảng Mạng máy tính (Computer Network): Chương 8 - Lưu Đức Trung cung cấp đến học viên các kiến thức về mạng không dây; tổng quan mạng tế bào: nguyên tắc của mạng tế bào, tổ chức mạng tế bào, hoạt động của mạng tế bào; CDMA: đặc điểm của CDMA, các hệ thống thế hệ thứ 3;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
MẠNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORK) Chương 8 – Mạng khơng dây 8.1 Tổng quan mạng tế bào Ngun tắc của mạng tế bào Là cơng nghệ nền tảng cho điện thoại di động, các hệ thống liên lạc cá nhân, mạng khơng dây, Được phát triển cho điện thoại di động Thay thế cho các hệ thống thu phát cơng suất lớn Hỗ trợ 25 kênh trên 80 km Dùng cơng suất nhỏ, khoảng cách ngắn hơn, nhiều bộ thu phát hơn Tổ chức mạng tế bào Các bộ phát cơng suất thấp 100w hoặc thấp hơn Khu vực được chia thành các tế bào Mỗi tế bào có 1 ăng ten riêng Mỗi tế bào có 1 tần số riêng Được phục vụ bởi một trạm gốc (BS – Base Station) Có bộ phát, thu, điều khiển Các tế bào cạnh nhau dùng các tần số khác nhau để tránh nhiễu Hình dạng tế bào Hình vng Có 8 tế bào xung quanh Tốt hơn nếu các ăng ten xung quanh cách đều Đơn giản trong việc chọn và chuyển đến ăng ten mới Hình lục giác Các ăng ten cách đều nhau Bán kính là bán kính của đường trịn ngoại tiếp Khoảng cách từ tâm tới đỉnh bằng độ dài các cạnh Tuy nhiên khơng phải lúc nào cũng đúng là hình lục giác đều do Các giới hạn về địa lý Các điều kiện phát sóng cục bộ Vị trí của ăng ten Sử dụng lại tần số Cơng suất của trạm phát đáp cơ sở có điều khiển Cho phép truyền thơng trong tế bào với một tần số cho trước Hạn chế cơng suất phát sang các tế bào liền kề Cho phép các tế bào gần nhau dùng lại các tần số Dùng một tần số cho nhiều cuộc hội thoại Có 1050 tần số trong một tế bào Ví dụ Hệ thống có N tế bào Hệ thống có K tần số Mỗi tế bào có K/N tần số Với AMPS (Advanced Mobile Phone Service), K=395, N=7, mỗi tế bào trung bình có 57 tần số Tăng dung lượng Thêm các kênh mới Mượn tần số Lấy từ các tế bào liền kề hoặc các tế bào bị nghẽn Gán tần số linh động Tách tế bào Do phân bố khơng đều về hình thái hoặc dung lượng Chia thành các tế bào nhỏ hơn trong vùng sử dụng nhiều Ví dụ tách tế bào Chia vùng tế bào Tế bào được chia thành các vùng có hình nêm 3 – 6 vùng một tế bào Mỗi vùng có một bộ kênh riêng Dùng nhiều ăng ten định hướng Microcell Chuyển ăng ten từ đỉnh đồi và các tịa nhà lớn xuống đỉnh các tịa nhà thấp hơn và cạnh của các tịa nhà lớn, thậm chí chuyển xuống các cột đèn Tạo ra các microcell Giảm cơng suất Tốt cho các con phố và bên trong các tịa nhà Hoạt động của mạng tế bào Trạm cơ sở (BS – Base Station) ở trung tâm của mỗi tế bào Có ăng ten, trạm điều khiển, trạm phát đáp Trạm điều khiển xử lý q trình gọi BS nối với MTSO (Mobile Telecommunication Switching Office) Mỗi MTSO phục vụ nhiều BS MTSO kết nối với BS bằng dây hoặc không dây MTSO: Nối các cuộc gọi giữa các điện thoại di động và từ điện thoại di động đến các mạng truyền thơng cố định Gán kênh thoại Ngắt cuộc gọi Giám sát các cuộc gọi (vd tính cước) Tự động hồn tồn Các kênh Kênh điều khiển Thiết lập và duy trì cuộc gọi Thiết lập liên kết giữa các máy di động và BS gần nhất Kênh lưu lượng Truyền tải cuộc gọi và dữ liệu Cuộc gọi thông thường trong vùng MTSO Máy di động khởi động Quét và lựa chọn kênh điều khiển thiết lập mạnh nhất Tự động chọn ăng ten BS của tế bào Thường là cái gần nhất Bắt tay (handshake) để xác định người sử dụng và đăng ký vị trí Lặp lại q trình qt để cho phép di chuyển Máy di động giám sát các trang Máy di động bắt đầu cuộc gọi Kiểm tra kênh có rỗi khơng Theo dõi kênh từ BS và đợi kênh rỗi Gửi số hiệu kênh đã lựa chọn trước Phân trang MTSO thực hiện kết nối với máy di động Một thơng báo phân trang gửi cho các BS phụ thuộc vào số di động được gọi Tín hiệu phân trang được gửi tới kênh thiết lập Cuộc gọi được chấp nhận Máy di động nhận ra số trên kênh thiết lập Trả lời cho BS đã gửi phản hồi cho MTSO MTSO thiết lập mạch giữa BS gọi và BS được gọi MTSO chọn kênh lưu lượng rỗi giữa các tế bào và nối kênh cho các BS Các BS nối kênh cho các máy di động Trong khi cuộc gọi diễn ra Cuộc gọi và dữ liệu được trao đổi qua các BS và MTSO tương ứng Chuyển giao cuộc gọi Khi máy di động đi ra ngồi tế bào sang tế bào khác Kênh lưu lượng đổi sang BS mới mà khơng ngắt dịch vụ Các giai đoạn của cuộc gọi Các chức năng khác Chặn cuộc gọi Trong giai đoạn máy di động khởi động, nếu tất cả các kênh bận, máy di động sẽ thử lại Nếu khơng gọi được, âm báo bận được báo lại Ngừng cuộc gọi Khi người dùng ngừng cuộc gọi MTSO được thơng báo Các kênh lưu lượng của 2 BS được giải phóng Rớt cuộc gọi BS khơng thể duy trì được tín hiệu cần thiết Kênh lưu lượng được làm rớt và MTSO được thơng báo Cuộc gọi từ các th bao cố định MTSO nối với PTSN và các máy di động ở xa MTSO có thể kết nối máy di động với máy cố định của PTSN MTSO có thể kết nối với MTSO xa qua PSTN hoặc đường truyền riêng Có thể kết nối máy di động với máy di động ở vùng xa Thế hệ thứ nhất tương tự (analog) Là các mạng điện thoại tế bào đầu tiên Các kênh lưu lượng tương tự (analog) Được phát triển trong những năm 1980 ở Bắc Mỹ Được gọi là dịch vụ di động tiên tiến (AMPS – Advanced Mobile Phone Service) Hoạt động Điện thoại dùng AMPS có mơđun gán số (NAM – Numeric Assignment Module) nằm trong bộ nhớ chỉ đọc (ROM) NAM có số điện thoại do nhà mạng cung cấp Số sêri (serial) của điện thoại do hãng sản xuất cung cấp Khi bật điện thoại, số sêri và số điện thoại sẽ được gửi đến MTSO MTSO sẽ tính cước Trình tự cuộc gọi 1. Người gọi ấn số và ấn nút gọi MTSO xác nhận số điện thoại kiểm tra quyền của người gọi. Một số nhà mạng yêu cầu số PIN để tránh mất số 3. MTSO phát ra một chỉ thị đến người gọi để xác lập kênh lưu lượng được sử dụng 4. MTSO gửi tín hiệu chng đến người được gọi 5. Khi người nghe trả lời, MTSO thiết lập mạch nối và bắt đầu ghi thơng tin tính cước 6. Khi một bên dập máy, MTSO giải phóng mạch nối, các kênh truyền dẫn và hồn thành thơng tin tính cước Các kênh điều khiển của AMPS 21 kênh điều khiển 30kHz song cơng đầy đủ Truyền dữ liệu số dùng FSK Dữ liệu được truyền theo các khung (frame) Thơng tin điều khiển có thể truyền qua kênh thoại trong q trình hội thoại Các máy di động hoặc các trạm gốc BS chèn các gói dữ liệu Ngừng FM thoại khoảng 100 ms Thay thế bằng tín hiệu FSK Được dùng để trao đổi các thơng tin khẩn cấp Thay đổi cơng suất Chuyển giao giữa các tế bào 8.2 CDMA Các đặc điểm của CDMA Tín hiệu chất lượng cao Tốc độ dữ liệu cao Hỗ trợ nhiều dịch vụ Các kênh lưu lượng số Hỗ trợ dữ liệu số (digital) Lưu lượng thoại được số hóa Lưu lượng người dùng (dữ liệu hoặc thoại được số hóa) được biến đổi sang tín hiệu tương tự để truyền Mã hóa dữ liệu số Tìm lỗi và sửa lỗi Truy cập kênh linh động qua TDMA hoặc CDMA Các hệ thống thế hệ thứ 3 (Third Generation – 3G) Mục đích là để cung cấp truyền thơng khơng dây tốc độ cao để hỗ trợ đa phương tiện, dữ liệu và video Các khả năng của 3G (xác định vào năm 2000): Chất lượng thoại hơn PSTN Tốc độ 144kbps cho người dùng trong ơ tơ ở vùng rộng Tốc độ 38 kpbs cho người đi bộ trong vùng nhỏ Hỗ trợ tốc độ 2048 Mpbs cho văn phịng Sử dụng tốc độ dữ liệu đối xứng và khơng đối xứng Hỗ trợ các dịch vụ chuyển mạch tương tự và chuyển mạch gói Có giao diện thích nghi cho internet Sử dụng hiệu quả hơn với phổ sẵn có Hỗ trợ nhiều thiết bị di động Linh hoạt đáp ứng nhiều dịch vụ và cơng nghệ mới ... Có thể kết nối? ?máy? ?di động với? ?máy? ?di động ở vùng xa Thế hệ thứ nhất tương tự (analog) Là các? ?mạng? ?điện thoại tế bào đầu tiên Các kênh? ?lưu? ?lượng tương tự (analog) Được phát triển trong những năm 1 980 ở Bắc Mỹ... BS khơng thể duy trì được tín hiệu cần thiết Kênh? ?lưu? ?lượng được làm rớt và MTSO được thơng báo Cuộc gọi từ các th bao cố định MTSO nối với PTSN và các? ?máy? ?di động ở xa MTSO có thể kết nối? ?máy? ?di động với? ?máy? ?cố định của ... Chuyển giao giữa các tế bào 8. 2 CDMA Các đặc điểm của CDMA Tín hiệu chất lượng cao Tốc độ dữ liệu cao Hỗ trợ nhiều dịch vụ Các kênh? ?lưu? ?lượng số Hỗ trợ dữ liệu số (digital) Lưu? ?lượng thoại được số hóa Lưu? ?lượng người dùng (dữ liệu hoặc thoại được số hóa)