Có thể thấy WCDMA và CDMA 2000 đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của IMT- 2000 bao gồm việc hỗ trợ các dịch vụđa phương tiện tốc độ cao, dữ liệu gói và truy nhập IP. Có thể thấy sự khác nhau ở yêu cầu về băng tần nên việc so sánh hai công nghệ này sẽ hợp lý hơn nếu như so sánh chúng trên dải băng thông 5MHz. Mặc dù cả hai công nghệ này đều dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp DS-CDMA làm công nghệ đa truy nhập, thế nhưng cũng có một số điểm khác biệt nhất định. Những sự giống nhau và khác nhau về các tiêu chí có thể tóm tắt như sau:
Tốc độ chip
WCDMA sử dụng tốc độ chíp lớn hơn so với so với CDMA 2000. Với tốc độ chip cao hơn WCDMA thích hợp hơn cho những dịch vụ tốc độ dữ liệu cao do chống được Fading đa đường tốt hơn. Tốc độ chíp cao hơn sẽ giúp cho WCDMA có được đặc tính phân tập đa đường tốt hơn, đặc biệt trong môi trường đô thị Cell kích cỡ bé. Phân tập đa đường giúp chống Fading và cải thiện vùng phủ. Hơn nữa, tốc độ chíp cao hơn cải thiện khả năng của máy thu chống lại ảnh hưởng đa đường. Về lý thuyết thì tốc độ chip cao hơn thích hợp cho việc truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao hơn, nhưng thực tế vì mỗi hệ thống có cấu trúc khung khác nhau nên dung lượng của WCDMA không lớn hơn so với CDMA 2000. Tốc độ chip cao hơn có đồng nghĩa là tăng ích trung kế cũng lớn hơn, số bít tín hiệu mào ít hơn, đặc biệt với những dịch vụ yêu cầu tốc độ cao. Trong hệ thống cdma2000 có hai phương thức trải phổ cho đường xuống: trải phổ trực tiếp DS với tốc độ chíp là 3.6864 Mcps (băng tần
Nghiên cứu các giải pháp lên 3G của mạng GSM
===========================================================
=========================================================== 120
5MHz) và đa sóng mang MC bằng cách ghép ba sóng mang 1.25MHz được trải phổ với tốc độ chíp là 1.2288 Mcps. Như vậy, trong hệ thống WCDMA với băng tần 5MHz thì chỉ tồn tại duy nhất phương thức DS với tốc độ chip là 3.84Mcps. Còn đối với hệ thống CDMA 2000, việc sử dụng phương thức MC cho phép việc cấp phát băng thông linh hoạt hơn. Khi CDMA 2000 sử dụng băng thông trên 10 MHz thì số kênh của nó lớn hơn so với WCDMA, ví dụ ở chế độ MC với 20 MHz thì CDMA 2000 có 14 kênh 1.2288 Mbps còn WCDMA chỉ có 4 kênh 3.84 Mbps. Chế độ MC cho phép tương thích ngược hoàn toàn với hệ thống 2G IS-95, do dó việc nâng cấp từ IS-95 lên CDMA 2000 diễn ra thuận lợi và trôi chảy. Đây chính là ưu điểm rất nổi bật của CDMA 2000 so với WCDMA. CDMA 2000 lựa chọn tốc độ chíp dựa trên hệ thống IS-95, do đó, các thuê bao của mạng IS-95 có thể dễ dàng hoạt động trong mạng CDMA 2000.
Đồng bộ Cell
CDMA 2000 hoạt động ở phương thức đồng bộ Cell tức là tất cả các Cell được đồng bộ về mặt thời gian và thường là thông qua hệ thống định vị toàn cầu GPS. Với môi trường đô thị đông đúc và trong nhà thì sử dụng tín hiệu GPS gặp khá nhiều khó khăn do tín hiệu này là tín hiệu tầm nhìn thẳng. Việc đồng bộ bởi GPS có thực hiện rất nhanh bởi vì tín hiệu từ vệ tinh GPS có thể nhận từ mọi vị trí trên thế giới, tuy nhiên cần lưu ý rằng đây là công nghệđộc quyền của nước Mĩ.
Ngược lại WCDMA được thiết kế hoạt động ở chếđộ dị bộ (không đồng bộ). Hoạt động ở chế độ dị bộ thì WCDMA có lợi thế trong các môi trường trong nhà, còn ở chếđộđồng bộ cdma2000 cải thiện được vấn đề chuyển giao. Trong hệ thống WCDMA, các trạm gốc không cần đồng bộ nhưng các đầu cuối luôn phải đồng bộ với trạm gốc của Cell đang phục vụ. Để thực hiện điều này thì trạm gốc trong WCDMA đã gửi lần lượt các tín hiệu đồng bộ SCH1 và SCH2 giúp đầu cuối giải mã được mã scrambling. Với thủ tục này thì việc đồng bộ sẽ bị trễ đi khoảng 150 đến 500 ms, và như vậy việc chuyển giao tiềm ẩn nhiều vấn đề thậm chí đã sử dụng chuyển giao mềm.
Nghiên cứu các giải pháp lên 3G của mạng GSM =========================================================== =========================================================== 121 Cấu trúc khung
WCDMA sử dụng cấu trúc khung dài 10 ms còn cdma2000 sử dụng cấu trúc khung 5 hoặc 20 ms, tuy nhiên cấu trúc khung khung 20 ms thường hay được sử dụng hơn. Với cấu trúc khung ngắn hơn, WCDMA bị trễ ít hơn so với cdma2000, tuy nhiên đây không phải là vấn đề lớn vì cấu trúc khung 20 ms đã được sử dụng trong 2G CDMA mà không gặp trở ngại gì.
Kênh Pilot
Kênh Pilot là tín hiệu được truyền đi liên tục, cho phép đầu cuối thu được hệ đồng bộ thời gian ở kênh hướng xuống nhằm cung cấp pha chuẩn cho việc giải điều chế kết hợp đồng thời giúp cho việc so sánh độ lớn của tín hiệu giữa các trạm gốc để xác định lúc nào sẽ chuyển giao. WCDMA sử dụng Pilot ghép kênh theo thời gian dành riêng còn CDMA 2000 dùng Pilot ghép kênh theo mã chung.
Tần số điều khiển công suất
Giải pháp điều khiển công suất vòng kín nhanh đều được áp dụng cho cả hai công nghệ này. Tuy nhiên, tần số điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA (1500 Hz) lớn hơn gần 2 lần so với tần số sử dụng trong CDMA 2000 (800 Hz) và như vậy WCDMA với tần sốđiểu khiển công suất lớn hơn thì chất lượng tín hiệu sẽ được đảm bảo hơn và có khả năng cho phép tăng thêm số người sử dụng.
Mào đầu kênh chung
Công suất tiêu thụ của các kênh chung (như kênh pilot, đồng bộ, tìm gọi...) ảnh hưởng đến bán kính phủ sóng của trạm gốc và do đó ảnh hưởng đến dung lượng của hệ thống. Cấu trúc kênh pilot của WCDMA dựa trên các tín hiệu chung hoặc dành riêng còn CDMA 2000 dựa trên chuỗi tín hiệu pilot liên tục. Kênh pilot của CDMA 2000 cần khoảng 20% tổng công suất của đường xuống lớn hơn so với 10% của WCDMA. Do đó, tăng ích trung kế của WCDMA lớn hơn so với CDMA 2000. Ở trên chúng ta đã thấy những điểm khác nhau chủ yếu giữa hai công nghệ này là ở tốc độ chip, đồng bộ cell, cấu trúc kênh đường xuống, kênh pilot…Tuy nhiên, trên quan điểm kỹ thuật có thể đánh giá rằng trong tương lai do sự tiến bộ
Nghiên cứu các giải pháp lên 3G của mạng GSM
===========================================================
=========================================================== 122
của công nghệ, những khác biệt này sẽđược khắc phục và không phải là vấn đề lớn. Có thể thấy mỗi công nghệ có những ưu điểm riêng của nó, vấn đề là nhu cầu về các dịch vụ và ứng dụng ở tốc độ nào thì sẽ có công nghệđáp ứng được tốc độđó.
Thông số WCDMA FDD CDMA 2000
Phương thức đa truy nhập và ghép kênh DS-CDMA FDD MC hoặc DS – CDMA FDD Băng thông 5 MHz Nx1.25 MHz (N=1,3,6,9,12) Tốc độ chip, Mcps 3.84 Nx1.2288 (N=1,3,6,9,12) Độ dài, cấu trúc khung 10 ms 5 hoặc 20 ms Dải tốc độ dữ liệu Bất kỳ cho đến lớn nhất Lựa chọn trong tập hợp tốc độ Đồng bộ trạm gốc Không đồng bộ Đồng bộ dựa vào GPS
Tín hiệu Pilot Ghép kênh phân chia theo
thời gian Ghép kênh theo mã chung Tốc độđiều khiển công
suất 1500 Hz 800 Hz
Điều chế - QPSK cho cả hai đường
lên xuống
- QPSK cho đường xuống - BPSK cho đường lên
Kiểu phân tập
Phân tập phát chuyển mạch thời gian
Phân tập mã hoá khối thời gian không gian
- Phân tập phát trực giao - Phân tập không gian thời gian
Liên hoạt động GSM-WCDMA: handover Tương thích ngược hoàn toàn với IS-95
Mạng lõi GSM-MAP IS-41
Nghiên cứu các giải pháp lên 3G của mạng GSM
===========================================================
=========================================================== 123
3.6. Triển khai 3G trên dải tần 900 MHz
Như đã biết, các hệ thống 3G được triển khai trên dải tần 2100 MHz. Tuy nhiên với kho băng tần có hạn, không đủ để cung cấp cho nhu cầu của các nhà mạng. Do vậy, nhiều dải tần số khác đang được sử dụng để cung cấp các dịch vụ di động như 850 MHz, 900 MHz và 1800 MHz đang được các nhà mạng hết sức quan tâm, kể cả những nhà mạng không giành được quyền sở hữu băng tần 2100 MHz lẫn các nhà mạng đã giành được quyền sở hữu dải tần này. Đây là một giải pháp khả thi nhằm sử dụng và khai thác được hết hiệu quả của phần băng tần sở hữu - vấn đề các nhà mạng viễn thông luôn quan tâm. Dưới đây là tổng hợp những ưu điểm cơ bản khi triển khai 3G trên dải tần 900 MHz và tình hình triển khai trên thế giới
3.6.1. Ưu điểm của hệ thống UMTS/HSPA 900 MHz
• Phương diện kỹ thuật
Theo lý thuyết, tần số càng cao cho tốc độ truyền dẫn càng lớn, băng thông càng rộng song đi cùng với nó là suy hao trên đường truyền cũng càng lớn, tức là vùng phủ sóng của các trạm phát sẽ nhỏ dần. Chính vì vậy, triển khai 3G trên dải tần 900 MHz sẽ cho vùng phủ sóng rộng hơn so với các hệ thống 2100 MHz . Bị hấp thụ năng lượng bởi các vật cản như tường, vật dụng trong văn phòng ít hơn so với dải tấn số cao, do đó chất lượng phủ sóng của hệ thống UMTS/HSPA 900 MHz cũng được cải thiện đáng kể so với các hệ thống UMTS 2100 MHz.
• Phương diện kinh tế
Tương ứng với những ưu điểm về kỹ thuật, có thể thấy rằng với một diện tích phủ sóng nhất định, nếu sử dụng băng tần 900 MHz số lượng trạm gốc cần dùng sẽ ít hơn so với hệ thống 2100 MHz. Với một diện tích nhỏ, thì có thể không đáng kể, song nếu tính trên một vùng phủ rộng, thì số lượng trạm cần phải lắp đặt sẽ giảm đi, thậm chí chỉ cần bằng một nửa so với yêu cầu khi triển khai trên băng tần 2100 MHz. Từ đó, tiết kiệm được đáng kể chi phí mà vẫn đảm bảo cung cấp dịch vụ với tốc độ tương đương.
Nghiên cứu các giải pháp lên 3G của mạng GSM
===========================================================
=========================================================== 124
Thêm vào đó, khi triển khai 3G trên dải tần này, nhà mạng còn giảm thiểu chi phí đầu tư vì có thể tái sử dụng các cơ sở hạ tầng đã có của mạng 2G như cột anten và các hệ thống quản lý mạng, cơ sở hạ tầng nhà trạm. Đây là phần chiếm phần lớn chi phí khi xây dựng trạm gốc (chiếm tới 70% tổng chi phí xây dựng trạm gốc).
3.6.2. Kinh nghiệm triển khai của một số nhà khai thác trên thế giới
Elisa - Phần Lan: Đây là nhà mạng đầu tiên triển khai hệ thống UMTS 900 MHz (8/11/2007), hiện đã nâng cấp lên HSPA+. Hãng này xác nhận rằng triển khai 3G trên dải tần 900 MHz tiết kiệm từ 50 - 70% cả chi phí đầu tư và vận hành (CAPEX+ OPEX) so với việc triển khai trên dải tần 2100 MHz. Hiệu năng của hệ thống UMTS 900 MHz tương đương với hệ thống 2100 MHz với tốc độ dữ liệu thông thường trong khoảng từ 2 Mbit/s - 5 Mbit/s, tối đa là 7 Mbit/s mà lại cho vùng phủ rộng hơn.
Thực tế cho thấy sử dụng hệ thống UMTS 900 MHz để cung cấp vùng phủ cho các khu vực ngoại ô, nông thôn là một giải pháp hết sức hợp lý, cả về giá thành lẫn kỹ thuật. Tại đây có thể đồng thời triển khai cả dịch vụ 2G và 3G trên hệ thống 2G có sẵn, chỉ cần bổ sung thêm một bộ tích hợp đa tần để có thể thu phát được tín hiệu của cả hai hệ thống GSM 900 và UMTS 900 và bộ khuếch đại để cải thiện vùng phủ cho đường lên ở một số trạm.
Trong nội thành, Elisa có thể sử dụng lại hệ thống nhà trạm của GSM 900 và dải tần để lấp đầy những khu vực mà hệ thống 2100 chưa phủ sóng hết do bị suy hao khi qua tường và đồ đạc trong các tòa nhà Optus - Australia: Australia được coi là một trong những quốc gia phát triển, song lại có hạ tầng băng rộng cố định rất kém. Và do đó, nhu cầu về băng rộng di động đối với quốc gia này rất lớn. Nó đóng vai trò như một phương án bổ sung cho nhu cầu dịch vụ tại các khu vực mà băng rộng cốđịnh chưa có, cũng như tăng tốc độ dịch vụ.
Nghiên cứu các giải pháp lên 3G của mạng GSM
===========================================================
=========================================================== 125
Với đặc trưng địa lý và phân bố dân cư chỉ tập trung ở một số khu vực thành thị có diện tích nhỏ hẹp, phần lớn lãnh thổ còn lại mật độ dân cư hết sức thưa thớt, do vậy để phủ sóng trên phạm vi toàn quốc ở dải tần 2100 là một phương án không kinh tế cho nhà mạng.
Hệ thống UMTS 900 MHz của Optus lớn nhất thế giới với hơn 1000 trạm gốc đã đi vào hoạt động. Nhà mạng này đã tiến hành những thử nghiệm với phạm vi hẹp UMTS 900 MHz vì còn e ngại về thiết bị đầu cuối cũng như thiết bị hệ thống hỗ trợ băng tần này. Tháng 5/2008, Optus triển khai mạng UMTS 900 và trở thành nhà mạng thứ 4 trên thế giới vận hành hệ thống này.
Cũng như Elisa, Optus đã triển khai hệ thống UMTS 900 MHz để phủ sóng 3G ở các khu vực ngoại ô và nông thôn, bổ sung cho hệ thống 3G 2100 MHz ở các khu vực đông dân cư. Nhà mạng này cũng thừa nhận thực tế chất lượng phủ sóng trong tòa nhà của hệ thống 900 MHz tốt hơn so với hệ thống 2100 MHz. Với việc sử dụng bổ sung này, Optus đã tăng đáng kể diện tích phủ sóng dịch vụ 3G lên tới 96% dân số nước này (tính tới hết tháng 12/2008), khắc phục khó khăn do điều kiện địa lý. Khả năng tận dụng lại cơ sở hạ tầng 2G sẵn có là lý do chính khiến Optus có thể nhanh chóng triển khai hệ thống, cũng như tiết kiệm được chi phí đầu tư cho mạng băng rộng vô tuyến phủ sóng cả nước.
Tình hình triển khai trên thế giới (tính tới hết tháng 7/2009)
Hầu hết các nhà mạng này đều đã triển khai 3G trên dải tần 2100 MHz, và UMTS 900 MHz là phương án để tăng cường năng lực mạng cũng như giải pháp ưu việt cho những vùng trải rộng trong khi dân cư phân bố thưa thớt. Tại một số quốc gia như Pháp, các nhà khai thác 3G mới giờđây nếu tham gia vào thị trường sẽ chỉ được triển khai hệ thống trên dải tần 900 MHz bởi tài nguyên trên dải 2100 MHz đã phân bổ hết cho các nhà mạng đi trước.
Nghiên cứu các giải pháp lên 3G của mạng GSM
===========================================================
=========================================================== 126
3.6.3. Tình hình chuẩn hóa thiết bị
Tình hình tích hợp chuẩn vào các thiết bị đang được thúc đẩy tiến hành và nhanh chóng trở thành một yêu cầu bắt buộc đối với các thiết bịđầu cuối ở các thị trường châu Âu, Trung Đông và châu Phi, châu Á - Thái Bình Dương Trừ các máy tính xách tay, hơn 155 thiết bị đã được thiết kế để có khả năng làm việc với hệ thống UMTS/HSPA 900 MHz (số liệu tính tới 15/7/2009) so với con số chỉ có 20 thiết bị tại thời điểm giữa năm 2008. Trong đó có 90 điện thoại và 33 USB dongle, tất cả các thiết bị này đều hỗ trợ làm việc với hệ thống GSM/EDGE. Tại châu Âu, máy di động GSM thường hoạt động ở hai băng tần: 900 và 1800 MHz. Cuối tháng 7/2009, Hội đồng Bộ trưởng và nghị viện châu Âu đã chấp thuận đề nghị cải tổ lại quy định sử dụng dải tần vô tuyến cho các dịch vụ di động - một tín hiệu tốt để các nhà mạng có thể triển khai 3G trên băng tần 900 MHz.
Nghiên cứu các giải pháp lên 3G của mạng GSM
===========================================================
=========================================================== 127
CHƯƠNG 4: ĐỊNH HƯỚNG TRIỂN KHAI MẠNG
UMTS 3G CHO MẠNG DI ĐỘNG VINAPHONE
4.1 Tổng quan mạng Vinaphone
4.1.1 Tình hình phát triển của Vinaphone năm 2008
Cùng hòa chung với sự tăng trưởng mạnh không ngừng của phát triển kinh tế xã hội Việt Nam nói chung và thị trường viễn thông nói riêng, trong những năm qua Công ty Dịch vụ Viễn thông đã có nhiều phát triển vượt bậc đưa mạng Vinaphone