II. Lộ trình phát triển từ GSM lên 3G
3. Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM (EDGE)
EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) là một công nghệ di động được nâng cấp từ GPRS cho phép truyền dữ liệu với tốc độ có thể lên đến 384 kbit/s cho người dùng cố định hoặc di chuyển chậm và 144 kbit/s cho người dùng di chuyển tốc độ cao. Trên đường tiến tới 3G, EDGE được biết đến như một công nghệ 2,5G. Mục tiêu chính của EDGE là tăng cường các khả năng cho qua số liệu của mạng GSM/GPRS tức là nén nhiều bit hơn trong một giây ở sóng mang có cùng độ rộng băng tần 200 KHz và 8 khe thời gian. Để thực hiện điều này người ta chuyển từ sơ đồ điều chế khóa chuyển pha Gauxơ cực tiểu ở GSM (GMSK) sang sơ đồ điều chế khóa chuyển pha 8 trạng thái (8-PSK). EDGE là một phương thức nâng cấp hấp dẫn đối với các mạng GSM vì nó chỉ yêu cầu một phần mềm nâng cấp trạm gốc. Nó không thay thế hay nói đúng hơn nó cùng tồn tại với phương pháp điều chế GMSK nên các thuê bao có thể tiếp tục sử dụng máy di động cũ của mình nếu không cần được cung cấp các dịch vụ tốt hơn. Xét trên khía cạnh kỹ thuật cũng cần giữ lại GMSK vì 8PSK chỉ có hiệu quả ở vùng hẹp, với vùng rộng vẫn cần GMSK. Nếu EDGE được sử dụng cùng với GPRS thì sự kết hợp này được gọi là GPRS nâng cấp EGPRS.
3.1 Kỹ thuật điều chế trong EDGE
Để tăng tốc độ truyền dữ liệu trong EDGE người ta sử dụng kỹ thuật điều chế 8PSK thay thế cho GMSK trong GSM.
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) − − − = w t T i t w T i E t s S o 2 sin o 8 1 2 sin cos 2 . 8 1 2 cos . π π Trong đó: wo: Tần số góc sóng mang ES: Năng lượng tín hiệu T: Chu kỳ tín hiệu
Chòm sao điều chế 8PSK:
Sử dụng điều chế 8PSK có tốc độ bit gấp 3 lần tốc độ bit của điều chế GMSK. Do đó tốc độ truyền dữ liệu của EDGE cũng gấp 3 lần so với GSM. Tuy nhiên điều chế 8PSK trong EDGE thay đổi theo thời gian nên việc thiết kế các bộ khuếch đại rất phức tạp. Hiệu suất công suất của điều chế 8PSK chỉ bằng 4/7 của điều chế GMSK nên công suất của máy thu phát EDGE phải lớn gấp đôi so với GSM. Điều này ảnh hưởng đến việc chế tạo thiết bị đầu cuối và các trạm thu phát công suất nhỏ. Do phần lớn các dịch vụ tốc độ cao đều nằm ở đường xuống nên để hạn chế tính phức tạp cho máy đầu cuối, người ta đã đưa ra giải pháp đường lên sẽ phát tín hiệu sử dụng điều chế GMSK còn đường xuống sử dụng điều chế 8PSK.
3.2 Giao tiếp vô tuyến
Trong công nghệ EDGE ngoài việc thay thế kỹ thuật điều chế, các thông số vật lý khác của giao diện vô tuyến tương tự như trong GSM. Thủ tục vô tuyến của EDGE chính là các thủ tục được sử dụng trong GSM/GPRS. Điều này hạn chế tối thiểu việc xây dựng thêm các thủ tục mới cho EDGE. Tuy nhiên để hỗ trợ cho việc truyền dữ liệu
Q I 010 011 111 110 101 100 000 001
tốc độ cao, một vài thủ tục sẽ được thay đổi cho phù hợp. Có hai dạng truyền dữ liệu của EDGE :
- Truyền dẫn chuyển mạch gói EDGE – EGPRS:
Cung cấp tốc độ truyền dữ liệu từ 9,6 kbit/s đến 21,4 kbit/s cho một khe thời gian. EDGE sẽ cho phép truyền với tốc độ từ 11,2 kbit/s đến 59,2 kbit/s cho một khe thời gian. Như vậy nếu ghép nhiều khe thời gian sẽ cho tốc độ truyền tối đa là 384 kbit/s. Để đảm bảo tốc độ truyền cũng như bảo vệ thông tin, thủ tục kiểm soát kênh vô tuyến LLC trong EDGE sẽ có một số thay đổi xoay quanh việc cải tiến mẫu RLC về sự tương hợp đường kết nối và gia tăng tốc độ dự phòng. Sự tương hợp đường kết nối là việc lựa chọn mô hình điều chế và mã hóa để phù hợp với chất lượng đường vô tuyến. Sự gai tăng tốc độ dự phòng cũng là một biện pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ. EGPRS cung cấp mẫu tương hợp kết nối và gia tăng dự phòng để làm cơ sở cho việc đo lường chất lượng đường truyền nhằm đảm bảo việc khai thác dịch vụ truyền dẫn với độ trễ ngắn hơn và giảm yêu cầu bộ nhớ.
- Truyền dẫn chuyển mạch kênh EDGE – ECSD:
Chuẩn GSM hiện tại có thể cung cấp truy nhập vô tuyến truyền dẫn trong suốt và không trong suốt. Truyền trong suốt yêu cầu tốc độ bit cố định hàng dãy từ 9,6 kbit/s đến 64 kbit/s, còn truyền không trong suốt thay đổi từ 4,8 kbit/s đến 57,6 kbit/s. Tốc độ thực tế của truyền không trong suốt phụ thuộc vào chất lượng kênh và kết quả của việc truyền lại khi sai sót.
EDGE không ảnh hưởng gì đến việc truyền này trong hệ thống chuyển mạch GSM nên tốc độ bit cũng không thay đổi. Tuy nhiên các thành phần trong mã hóa kênh sẽ có một số thay đổi để có tốc độ cao hơn. Trong tương lai khi EDGE sử dụng dịch vụ thời gian thực thông qua giao thức Internet thì sẽ có tác động mạnh không những trên truy nhập vô tuyến mà cả trên trường chuyển mạch truyền thống.
CHƯƠNG III CÔNG NGHỆ W-CDMA
I. GIỚI THIỆU
W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là phát triển của GSM để cung cấp các khả năng cho thế hệ thứ 3. W-CDMA sử dụng công nghệ trải phổ chuỗi trực tiếp DS-CDMA băng rộng và mạng lõi được phát triển từ GSM và GPRS. Nó có thể cung cấp các dịch vụ với tốc độ lên đến 2 Mbit/s. W-CDMA có thể có hai giải pháp cho giao diện vô tuyến là ghép song công phân chia theo thời gian TDD và ghép song công phân chia theo tần số FDD. Cả hai giao diện này đều sử dụng DS-CDMA.
FDD sử dụng hai băng tần 5 MHz với hai sóng mang phân cách nhau 190MHz: - Đường lên: 1920 – 1980 MHz
- Đường xuống: 2110 – 2170 MHz
TDD sử dụng các tần số nằm trong dải 1900 – 1920 MHz và từ 2010 – 2025 MHz với đường lên và đường xuống sử dụng chung một băng tần.
W-CDMA sử dụng rất nhiều kiến trúc của mạng GSM và GPRS hiện có. Kiến trúc mạng lõi phát hành 3 GPP 1999 được xây dựng trên cơ sở kiến trúc mạng lõi của GSM/GPRS.