Mạng 3G

Tài liệu tham khảo đồ án tốt nghiệp ngành viễn thông Mạng 3G

Tổng quan về 3G 2010[Type text] 1 Tổng quan về 3G 2010NỘI DUNG[Type text] 2 Tổng quan về 3G 2010DANH MỤC HÌNH ẢNH[Type text] 3 Tổng quan về 3G 20101. TỔNG QUAN MẠNG 3G1.1 Quá trình phát triển 3G1.1.1. Lịch sử phát triển của truyền thông di độnga/ Điện thoại di độngTrong quá trình phát triển của kỹ thuật số và truyền thông vô tuyến, điện thoại di động là một trong những thành tựu nổi bật về công nghệ và thương mại trong những thập niên gần đây. Kể từ khi điện thoại di động ra đời, vị trí của nó trong thị trường đã phát triển một cách chóng mặt từ một thiết bị mang tính chuyên biệt, rồi trở thành một vật dụng thiết yếu đối với cuộc sống và kinh doanh. b/ Lịch sử phát triển của truyền thông di độngThời gian Sự kiện1982-1985Tổ chức Conference des Postes et Telecommunications ( CEPT) đưa chuẩn viễn thông số châu Âu ở băng tần 900 MHz. Chuẩn này về sau trở thành hệ thống toàn cầu cho truyền thông di động (GSM).1986 Tổ chức thử nghiệm diễn ra ở Paris để quyết định kỹ thuật truyền thông số nào sẽ được sử dụng, và đã chọn TDMA hoặc FDMA .1987 Sự kết hợp giữa TDMA và FDMA được lựa chọn là kỹ thuật truy cập đường truyền vô tuyến cho GSM.1989 Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu ( ETSI ) nhận trách nhiệm về các đặc tả kỹ thuật GSM. 1990 Các chi tiết kỹ thuật pha 1 được đưa ra để các nhà sản xuất phát triển các thiết bị mạng. 1991 Chuẩn GSM 1800 được chấp thuận do Vương Quốc Anh đệ trình, mở ra nhiều băng thông hơn cho các nhà khai thác.[Type text] 4 Tổng quan về 3G 20101992 Các chi tiết kỹ thuật pha 1 được hoàn thành. Mạng thương mại GSM pha 1 ra đời. 1993 Hệ thống DCS 1800 đầu tiên được cho ra đời ở Mỹ.1995 Các chi tiết kỹ thuật cho hệ thống viễn thông cá nhân (PCS) được phát triển ở Mỹ. Phiên bản này của GSM hoạt động ở băng tần 1900 Mhz.1996 Hệ thống GSM 1900 được sử dụng. 1.1.2. Đặc điểm của hệ thống GSMSo với 1G, ba lợi ích chủ yếu của mạng 2G chính là :- Cuộc gọi được mã hóa kĩ thuật số - Cho phép tăng hiệu quả kết nối các thiết bị - Bắt đầu có khả năng thực hiện các dịch vụ số liệu trên điện thoại di động – khởi đầu là tin nhắn SMS.1.1.3 Thuận lợi và khó khăn của 2G Thuận lợi là tín hiệu số của giọng nói có thể được nén và ghép kênh hiệu quả hơn so với mã hóa Analog nhờ sử dụng nhiều hình thức mã hóa, cho phép nhiều cuộc gọi cùng được mã hóa trên một dải băng tần. Hệ thống kĩ thuật số được thiết kế giảm bớt năng lượng sóng radio phát từ điện thoại. Nhờ vậy, có thể thiết kế điện thoại 2G nhỏ gọn hơn; đồng thời giảm chi phí đầu tư các trạm thu phátsóng.Hạn chế của các hệ thống thông tin 2G đó là về vấn đề lưu lượng , không đáp ứng được lưu lượng thông tin bùng nổ vì băng thông hẹp. Không triển khai được việc truyền nhận dữ liệu trên cơ sở gói.1.1.4 Bước đệm 2.5 GHệ thống 2,5G chính là bước đệm giữa 2G với 3G trong công nghệ truyền thông di động. Khái niệm 2,5G được dùng để miêu tả hệ thống di động 2G có trang bị hệ thống chuyển mạch gói bên cạnh hệ thống chuyển mạch kênh truyền thống. Mục đích là cung cấp các dịch vụ kiểu mạng internet tới người sử dụng mobile, nâng cao khả năng truyền dữ liệu trên cơ sở gói nhằm cung cấp cấp các dịch vụ giá trị gia tăng gói .[Type text] 5 Tổng quan về 3G 2010Hệ thống 2,5G cung cấp một số lợi ích của mạng 3G (ví dụ chuyển mạch gói), và có thể dùng cơ sở hạ tầng đang tồn tại của 2G trong các mạng GSM và CDMA. Người sử dụng liên tục được kết nối nhưng chỉ phải trả cước phí cho dữ liệu sử dụng mà thôi, khác với trong GSM người sử dụng bị tính cước cho suốt thời gian kết nối cho dù thông tin có được truyền đi hay không. Nhờ đó công nghệ chuyển mạch gói có tính hiệu quả rất cao và đầy sức thuyết phục về kinh tế.1.1.5 Công nghệ đương đại 3G3G là công nghệ truyền thông thế hệ thứ 3, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh SMS, hình ảnh,…). Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay. Trong các dịch vụ của 3G, cuộc gọi video thường được mô tả như một dịch vụ trọng tâm của sự phát triển.Để được chứng nhận đạt chuẩn 3G, các hệ thống mới phải đạt được các yêu cầu sau :- Tương thích ngược với chuẩn 2G.- Hổ trợ đa phương tiện, dịch vụ chuyển mạch gói tốc độ cao phải đạt được :• 2Mbps cho môi trường cố định và trong nhà• 384kbps khi đi bộ hay môi trường thành thị• 144kbps khi di động Hình 1. Công nghệ truy nhập đường truyền WCDMA1.2 Hệ thống 3G1.2.1 Giới thiệuNăm 2000, ITU-T đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hoá hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 với tên gọi IMT-200.Hiện nay, có 2 tiêu chuẩn đã được chấp thuận cho IMT-2000 là :• WCDMA được xây dựng bởi 3GPP• CDMA2000 được xây dựng bởi 3GPP2[Type text] 6 Tổng quan về 3G 20101.2.2 Lộ trình phát triển từ Hệ thống thông tin di động 2G GSM sang hệ thống 3G WCDMAWCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - truy cập đa phân mã băng rộng) là công nghệ 3G hoạt động dựa trên CDMA và có khả năng hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao như video, truy cập Internet, hội thảo hình .WCDMA đã được xác nhận là giải pháp nâng lên 3G cho các mạng thông tin di động GSM hiện tại. WCDMA hoạt động với phổ tần vô tuyến cực rộng 5MHz. Do đó WCDMA FDD, gồm chiều lên và xuống cần 10 MHz để triển khai.Con đường phát triển lên 3G của các hệ thống thông tin di động :Hình 1. Con đường phát triển của di động Kiến trúc mạng 2 G[Type text] 7 Tổng quan về 3G 2010Hình 1. Kiến trúc mạng 2G Kiến trúc mạng 2.5GHình 1. Cấu trúc mạng 2.5GVì lúc đầu GSM được thiết kế cho lưu lượng chuyển mạch kênh nên việc đưa dịch vụ chuyển mạch gói đòi hỏi phải bổ sung thêm các thiết bị. Nút hỗ trợ GPRS (SGSN) và nút hỗ trợ cổng GGSN thực hiện thu và phát các gói số liệu giữa các MS và các thiết bị [Type text] 8 Tổng quan về 3G 2010đầu cuối số liệu cố định của mạng PSDN. Các nút GGSN còn cho phép giao tiếp giữa mạng GPRS và các mạng chuyển mạch gói bên ngoài, đóng vai trò như một router.Giao diện vô tuyến của GPRS sử dụng các tính ănng cơ bản của giao diện vô tuyến GSM. Như vậy cả dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói đều có thể sử dụng cùng sóng mang. Tuy nhiên mạng đường trục của GPRS được thiết kế sao cho không phải phụ thuộc vào giao diện vô tuyến. Băng tần hoạt động 3GHình 1. Băng tần 3GCác hệ thống 3G tại Việt Nam đều sử dụng dải băng tần thứ 1 UMTS-2100 :• Đường lên Uplink : 1920 – 1980 MHz• Đường xuống Downlink : 2110 – 2170 MHzDải tần này tiếp tục được chia làm 4 dải tần nhỏ cấp cho 4 nhà mạng :[Type text] 9 Tổng quan về 3G 2010Hình 1. Băng tần chia sẻ cho các ISPĐể đảm bảo đáp ứng được các dịch vụ mới về truyền thông tốc độ cao đồng thời đảm bảo được tính kinh tế, hệ thống thông tin di động 2G GSM sẽ được chuyển đổi từng bước sang 3G. Có thể tổng quát các giai đoạn chuyển đổi này như hình sau:[Type text] 10 [...]...Tổng quan về 3G 2010 Hình 1 Quá trình chuyển đổi Tốc độ tối đa có thể đạt được theo lý thuyết : Hình 1 Tốc độ của các công nghệ [Type text] 11 Tổng quan về 3G 2010  Kiến trúc mạng 3G (W-CDMA)  Mạng lõi : [Type text] 12 Tổng quan về 3G 2010 Hình 1 Kiến trúc mạng 3G W-CDMA Mạng lõi gồm các trung tâm chuyển mạch di động (MSC: Mobile Switching... nối với các mạng ngoài qua các trung tâm chuyển mạch kênh và nút chuyển mạch gói cổng: GMSC và GGSN Để kết nối trung tâm chuyển mạch kênh với mạng ngoài cần có thêm phần tử làm chức năng tương tác mạng (IWF) Ngoài các trung tâm chuyển mạch kênh và nút chuyển mạch gói, mạng lõi còn chứa các cơ sở dữ liệu cần thiết cho các mạng di động như: HLR, AUC và EIR Ở nơi mà cuộc gọi cần chuyển đến một mạng khác,... khi các MGW cách xa nhau  Mạng truy cập vô tuyến - Radio Access Network Hình 1 Mạng truy cập vô tuyến Chứa các phần tử sau: [Type text] 13 Tổng quan về 3G 2010 - RNC (Radio Network Controller) : Bộ điều khiển mạng vô tuyến, đóng vai trò như BSC ở GSM - Nút B đóng vai trò như các BTS ở các mạng GSM - UE: User Equipment - thiết bị của người sử dụng Trong các quy định của 3GPP, trạm gốc được gọi là... với nó được gọi là hệ thống con mạng vô tuyến RNS(Radio Network Subsystem) Giao diện giữa nút B và RNC gọi là giao diện Iub Khác với giao diện Abis tương đương ở GSM , gioa diện Uib được chuẩn hoá hoàn toàn và để mở, vì thế có thể kết nối nút B của một nhà sản xuất này với RNC của một nhà sản xuất khác Khác với ở GSM, các BSC trong mạng W-CDMA không nối với nhau, trong mạng truy nhập vô tuyến của UMTS... đồng thời cho cả GSM và WCDMA Tuy nhiên đa phần các nhà sản suất phải thay thế GSM BSC bằng RNC mới cho WCDMA W-CDMA sử dụng rất nhiều kiến trúc của mạng GSM, GPRS hiện có cho mạng của mình Các phần tử như MSC, HLR, SGSN, GGSN có thể được nâng cấp từ mạng hiện có để hỗ trợ đồng thời WCDMA và GSM Giao diện vô tuyến của WCDMA/FDD được xây dựng trên ba kiểu kênh: kênh logic, kênh truyền tải và kênh vật... QPSK/OCQPSK (HPSK) CS-ACELP/(AMR) 3GPP/ETSI/ARIB 22 Tổng quan về 3G 2010 DL: Downlink: đường xuống; UL: Uplink: đường lên OCQPSK (HPSK): Orthogonal Complex Quadrature Phase Shift Keying (Hybrid PSK) = khóa chuyển pha vuông góc trực giao CS-ACELP: Conjugate Structure-Algebraic Code Excited Linear Prediction = Dự báo tuyến tính kích thích theo mã lđại số cấu trúc phức hợp 3GPP: Third Generation Parnership... để phát quảng bá thông tin tìm gọi Kênh hai chiều để phát thông tin điều khiển giữa mạng và các UE Được sử dụng khi không có kết nối RRC hoặc khi truy nhập một ô mới Tổng quan về 3G 2010 DCCH (Dedicated Control Channel: Kênh điều khiển riêng) Kênh hai chiều điểm đến điểm để phát thông tin điều khiển riêng giữa UE và mạng Được thiết lập bởi thiết lập kết nối của RRC Kênh hai chiều điểm đến điểm riêng... nguyên vô tuyến) kết cuối tại RAN và các lớp con cao hơn: MM (Mobility Management) và CC (Connection Management), GMM (GPRS Mobility Management), SM (Session Management) kết cuối tại mạng lõi (CN) [Type text] 21 Tổng quan về 3G 2010 Lớp vật lý là lớp thấp nhất ở giao diện vô tuyến Lớp vật lý được sử dụng để truyền dẫn ở giao diện vô tuyến Mỗi kênh vật lý ở lớp này được xác định bằng một tổ hợp tần số,... xét đến TDD) hoàn toàn khác với GSM và GPRS, W-CDMA sử dung phương thức trải phổ chuỗi trực tiếp với tốc độ chip là 3,84 Mcps Trong WCDMA mạng truy nhập vô tuyến được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) Các phần tử của UTRAN rất khác với các phần tử ở mạng truy nhập vô tuyến của GSM Vì thế khả năng sử dụng lại các BTS và BSC của GSM là rất hạn chế Một số nhà sản xuất cũng đã có kế hoạch... Tổng quan về 3G 2010 Hình 3 Cấp phát băng tần WCDMA/FDD Hình 3.4 cho thấy cấp phát băng thông theo đầu thầu tại Vương Quốc Anh Phổ tần được chia cho năm nhà khai thác như sau: • Cấp phép A (Hutchison) nhận cấp phát băng kép 14,6 MHz (tương đương 3×5MHz với băng bảo vệ nhỏ hơn) • Cấp phép B Vodafon) nhận cấp phát băng kép 14,8MHz (tương đương 3×5MHz với băng bảo vệ nhỏ hơn) • Cấp phép C (BT3G) nhận cấp . 11 Tổng quan về 3G 2010 Kiến trúc mạng 3G (W-CDMA) Mạng lõi :[Type text] 12 Tổng quan về 3G 2010Hình 1. Kiến trúc mạng 3G W-CDMAMạng lõi gồm các trung. 3G 2010[Type text] 1 Tổng quan về 3G 2010NỘI DUNG[Type text] 2 Tổng quan về 3G 2010DANH MỤC HÌNH ẢNH[Type text] 3 Tổng quan về 3G 20101. TỔNG QUAN MẠNG