Tốc độ dữ liệu 307,2 Kcps từ bộ ngẫu nhiên hĩa cụm dữ liệu sẽ được đưa vào
bộ XOR cùng với tốc độ của chuỗi PN 1,2288§ Mcps, một phần tín hiệu này sẽ được đưa vào chuỗi PN đồng pha (Inphase PN), cịn phần tín hiệu kia cũng được đưa vào chuỗi PN vuơng gĩc (Quadrature PN) sau đĩ các tín hiệu này qua bộ lọc băng gốc để đảm bảo dạng sĩng năm đúng giới hạn của tần số và được điều chế sĩng mang để phát đi. Tốc độ mã trải phổ 1,2288 Mchip/s = 4x307,2x10°. Vậy mỗi chip Walsh được trải bởi 4 chip dãy PN.
IPN(no offset) ¬- : Ả 12288Mcps [p-yan | ¡TẾ _ÁL/ Filter 1 307.2Kcps, $ 1.P288Mcps ¡: CĨ052‡f BaseBand PN chip >> D >Ì Bilter 1,2288Mcps t¬--I—=
⁄2 PN chip Time Delay
Q PN(no offset) sin2rft
Hình 9.13 Trải phỗ tín hiệu cầu phương 9.11 Hệ thống, mạng và chuyển vùng
Hệ thống IS-95 nhận dạng cấu trúc đã thiết lập của hệ thống được định nghĩa bởi SIDs (System Indentifcation Numbers — Số nhận dạng hệ thống). Hệ thống IS-95 tương thích với các hệ thống AMPS và TDMA.
1= ky
nh: In ¡ TRSTIne" -
SYSTEM "A" Los Angeles “ABC Inc." SYSTEM "A" San Diego "XYZ Inc."
Hình 9.14 Cấu trúc tơng quát hệ thống và mạng
Một mạng là tập hợp các ơ trong một hệ thống, gọi là NIDs (Network Identification Numbers — Số nhận dạng mạng). Là mạng chứa hồn tồn trong một hệ
Trang 86
-=aaasaaaanaaaaơơaợaaaaazơơơngaunnnuununuzzzzợợờớiẳiẳrz-z-.zxm.yn-ờơ-ơợơợơợ‹-W-W‹xơơơờơờờớớợớýa
thống, trạm gốc phải nhớ hệ thống và mạng của mình, cho phép sĩng mang sử dụng phố của mình cho các mục đích riêng. Cung cấp việc tổ chức các mạng riêng.
Trạm di động cĩ thể ở các trạng thái chuyền vùng (Roaming) sau: ©_ Not Roaming: Trạm di động ở tại vị trí của nĩ.
ưo_ NID Roaming: Trạm di động ở mạng khác NID nhưng trong cùng home SID. ©_ SID Roaming: Trạm di động ở hệ thống SIĐ.
Trạm di động phải duy trì danh sách các home SID/NID. o_ NID và SID kết hợp lại chỉ ra vị trí của nĩ.
©_ Lưu trong bộ nhớ của máy. 9.12 Đăng ký vào mạng
Trạm di động sẽ gửi thơng tin của nĩ cho hệ thống biết vị trí, trạng thái, nhận dạng và các đặc tính khác của trạm di động. Gồm hai dạng đăng ký:
Tự động đăng ký (Aufonomous): được kích khởi bởi các sự kiện khác ngồi việc theo yêu cầu của trạm gốc, khi thuê bao di động di chuyển từ phân đoạn ơ này tới phân đoạn khác (sector), từ ơ này tới ơ khác (cell) hay hệ thống này tới hệ thống khác.
o_ Đăng ký khi mở nguồn (Power-up registration). Đăng ký khi tắt nguồn (Power-down registration).
©
o_ Đăng ký dựa vào thới gian định thời (Time-based registration). ưo_ Đăng ký theo khoảng cách (Distance-based registration). o_ Đăng ký theo vùng (Zone-based registration).
Khơng tự động đăng ký (Non — Autonomous): các yêu cầu ngay lập tức của trạm gốc hay theo các bản tin khác mà trạm gốc nhận được.
o_ Đăng ký khi cĩ sự thay đổi tham số (Parameter—Charge registration). o_ Đăng ký ngầm (Implicit reg1stration).
o Đăng ký khi cĩ sự yêu cầu và đăng ký kênh lưu lượng (Ordered and Traffic channel registration).
7—-._—_ÿHnnnnaaNnna.y-iẳỶiỶnsyWẳằờ—>—e——=———>————
_———.—----.-—----r---aaaauaauarannuuơnnơnnợơơơơdwwwwzơzơơa
CHƯƠNG I0:
HỆ THĨNG THƠNG TIN DI ĐỘNG CDMA2000 1X
10.1 Giới thiệu về CDMA2000
Tiêu chuẩn IMT — 2000 này liên quan tới một tập hợp các kĩ thuật mới được gọi là CDMA2000, mục tiêu của sự phát triển cơng nghệ di động 3G dựa trên kĩ thuật đa truy nhập phân chia theo mã. CDMA 2000 gồm một họ cơng nghệ bao gồm:
®e CDMA 2000 1X RTT: trong đĩ 1X sử dụng sĩng mang đơn và RTT là cơng nghệ truyền dẫn vơ tuyến (Radio Transmission Technology), cung cấp tốc độ
153,6Kbps.
se. CDMA 2000 1X EV-DO (Evolution Data Optimitzed or Data Only): tối thiểu
hĩa cho thơng tin số liệu, cung cấp tốc độ tới 2,4Mbps.
s® CDMA 2000 1X EV-DV (Evolution Data and Voice): hỗ trợ thơng tin số liệu và thoại tốc độ cao, cung cấp tốc độ tới 5Mbps.
©. CDMA 2000 3X RTT sử dụng 3 sĩng mang, băng thơng 3,75MHz.
Ở Việt Nam hiện đang sử dụng 2 cơng nghệ là COMA 2000 1X RTT và CDMA
2000 1X EV DO.
10.2 CDMA 2000 1X-RTT
CDMA 2000 1X-RTT là phát triển của CDMA2000. CDMA2000 1X-RTT sử
dụng sĩng mang 1,25Mhz, đúng bằng với yêu cầu về độ rộng dải tần của CDMAObe. Tốc độ mã trải phổ của CDMA 2000 1X là 1,2288Mecps, bằng với tốc độ của CDMAOEe. Khác với CDMAOne, CDMA2000 1X cĩ khả năng sử dụng các bộ mã hĩa tiếng nĩi khác và bộ mã Walsh cĩ chiều dài biến đổi đến tối đa 128 chip trong khi
đĩ CDMAOne chỉ cĩ định là 64 chip. CDMA2000 1X cũng sử dụng một sơ đồ điều chế khác CDMAOne cho phép tăng gấp đơi số lượng mã Walsh khả dụng. Vì vậy, CDMA 2000 1X cĩ dung lượng cao hơn hẳn và hỗ trợ nhiều loại dịch vụ số liệu khác nhau cĩ tốc độ cao hơn CdmaOne.
Một số đặc điểm chính của CDMA 2000 1X:
e Dung lượng thoại tăng gấp đơi mạng CDMAObe. e_ Cung cấp tốc độ số liệu trung bình 144K bps.
Trang 88
—
se Tương thích ngược với các thiết bị đầu cuỗi và mạng CDMAObne.
e Cung cấp nhiều dịch vụ hơn mạng CDMAObe.
Chất lượng cuộc gọi trong CDMA2000 1X:
e CDMA2000 1X ứng dụng kĩ thuật mã hĩa thoại kĩ thuật số EVRC (bộ mã hĩa tốc độ biến đối tăng cường) 8bit kết hợp với các kĩ thuật sửa lỗi
tín hiệu cho chất lượng tương đương đường truyền trong dây dẫn.
se. Khả năng rớt cuộc gọi trong CDMA 2000 1X rất thấp hoặc khơng xảy ra do đặc tính chuyển giao mềm. Cơng nghệ CDMA2000 1X cho phép cả 2 trạm cùng giữ cuộc gọi cho đến khi chuyển giao hồn tồn, trạm mới hồn tồn cĩ khả năng điều khiển cuộc gọi, trạm cũ mới cắt điều khiển. Với kĩ thuật này, chuyển giao giữa các trạm luơn liền mạch.
10.3 Cầu trúc mạng của CDMA 2000 1X-RTT
CDMA2000 1X Network
Circuit Core Network
WIN/PPS SMSCỒĨ HLR/AUC BTS
Radio Access Network
BTS ` — KH < mtemet ) `Sc _ = z
PDSN(FA) ——
Packet Core Network
Hình 10.1 Sơ đồ cấu trúc mạng CDMA 2000-1XRTT (nguồn internet)
CDMA 2000 IX-RTT cịn cĩ các phân tử chuyển mạch gĩi dữ liệu để cung cấp gia tăng các dịch vụ mới như truyền file nhạc mp3, xem phim trực truyền định vị GPS. Các thành phần chính
RAN (Radio access network) mạng truy nhập vơ tuyến.
TRƯGGO NGỌ GGGH ỌGNGỌẸHDỌỌẸƠDDHOOOONNNợYYNNYNNSYYYYYYNợAợ-YYYY9Y9n9xYxYYnaAaABAaBaBABAAaờếẽYaAaơaAaaaanwơơơunnununn
CCN (Circuit Core network) mạng lõi chuyển mạch. PCN (Packet Core Network) mạng lõi gĩi đữ liệu . 10.3.1 RAN
Mạng truy nhập vơ tuyến cung cấp chức năng điều khiển cuộc gọi và truy nhập đến các thuê bao nằm trong vùng phủ sĩng của mạng. Mạng truy nhập vơ tuyến đảm bảo các kết nối gĩi dữ liệu tốc độ cao thơng qua mạng lõi gĩi dữ liệu PCN để ra mơi trường internet cũng như đảm bảo kết nối đến điện thoại bàn, mạng di động khác... Thơng qua mạng lõi chuyển mạch CCN. Mạng truy nhập vơ tuyến mang các đặc trưng về cơng nghệ cho hệ thống như kĩ thuật đa truy nhập và kĩ thuật xử lí tín hiệu: mã hĩa tiếng nĩi, mã hĩa kênh, mật mã hĩa, điều chế.
Mạng truy nhập vơ tuyến gồm: BTS, BSC, MS, các trạm này ngồi việc nhận và phát tín hiệu vơ tuyến cịn đảm nhận vai trị truyền dữ liệu gĩi tốc độ cao. Chức năng điều khiển gĩi dữ liệu (PCF packet control function hay CAN central ATM
network) định tuyến đữ liệu gĩi đên PCN hay cụ thể hơn đến nút phục vụ gĩi dữ liệu
(PDSN packet data serving node). PCF duy trì một trạng thái kết nối được giữa BTS
và trạm di động để đảm bảo một liên kết bên vững cho các gĩi tin, làm vùng đệm cho
các tin đến từ PDSN.
BSC: giao diện với BTS, cung cấp chức năng chuyển giao, điều khiển gọi, quản
lí và tổ chức ra BSS (hệ thống trạm gốc). Một BSC quản lí tất cả các BTS nối tới nĩ,
cụ thể BSC định tuyến gĩi tin từ BTS đến điểm phục vụ dữ liệu gĩi và ngược lại. BSC 'cũng định tuyến các lưu lượng TDM thơng thường (chuyển mạch kênh) đến phần chuyển mạch kênh như MSC và ngược lại. BSC cĩ nhiệm vụ cấp phát kênh vơ tuyến
cho MS trong quá trình thiết lập cuộc gọi.
e© _ Dung lượng: bộ chuyển ATM (5Gbps), 3840 bộ mã tiếng nĩi (8Kbps), 5760
bộ chọn (8Kps) 2880 (144Kbps), I BSM điều khiển 12 BSC, I BSC điều
khiển tối đa 48 BTS, link báo hiệu là 16 link/BSC.
e CAN: chuyển vùng mềm giữa các BSC, 12 BSC liên mạng, giao diện với PDSN và BSM (BS manager).
e BSM: tổ chức và quản lí và bảo dưỡng của BSC/BTS
——wsesseynaayỶẳeensasaờễỶỷsaễỶỶẳtễ=—=>———————=
Trang 90
—.---.---r---rrrr-r-r---.-r-.r.-sỶẳ-.tsễ-.-z..-w-t::nunn
BTS: điêu chê và giải điêu chê CDMA, điêu khiến cơng suất, giao diện với MS,
quản lí nguồn dự trữ, tạo ra vùng hoạt động cho các thuê bao di động.
© Dung lượng: bộ chuyển ATM (5Gbps), đường trung kế tối đa là 48, 64 kênh trên một card.
e Cấu trúc bên trong BTS.
Hình 10.2 Cấu trúc bên trong BTS
e Khơi sĩng vơ tuyên
RCCB: điều khiển lên và xuống LPAB: khuyếch đại
CFEEB: bộ lọc sĩng
RISB: định hướng sĩng vơ tuyến BOIB: đài rada, dẫn đường.
BSTB: kiểm tra
e Khối điều khiến và số
BANB: giao diện và định tuyến. BSPB: điều khiển gọi và tín hiệu
DBPB: modem kênh băng thơng CDMA. e© Khối định thời
—mnaọannnơơợợgợnngợgơzơơnơơananơggguuzugzzzơuơờửớờgợzzợ‹zzợzợợzzzơơnơờơớn
BTGB: nhận tín hiệu GPS và phân bố
PCF: bố sung vào mạng 1X, cung cấp thuê bao dẫn đường đến PCN.
Định tuyến dữ liệu gĩi IP giữa trạm di động trong phạm vi các ơ phủ sĩng và PSDN. Trong thời gian các phiên đữ liệu gĩi tin, PCF sẽ phân bố các kênh phụ sẵn cĩ
nếu thấy cần để đáp ứng các địi hỏi về địch vụ được yêu cầu bởi thiết bị di động và trả
trước từ các thuê bao.
MS: Trong mạng CDMA 2000 1X trạm di động MS chính là máy thu phát của
thuê bao hay thiết bị di động mạng CDMA, hoạt động như một client IP di động.
10.3.2 CCN
Mạng lõi mạch kênh cĩ chức năng chính là thiết lập kết nối thơng qua mạng CDMA 2000 theo kiểu chuyển mạch kênh. Ngồi ra cịn bố sung thêm chuyển mạch
gĩi và thực hiện kết nối thuê bao của mạng CDMA 2000 đến các mạng điện thoại
chuyển mạch cơng cộng (PSTN) hay mạng liên kết số đa dịch vụ (SDN).
SMSC: trung tâm bản tin ngắn dịch vụ, quản lí 1 triệu thuê bao 255byte/bản tin, 2GB/ngày
WIN/PPS: mạng thơng mỉnh khơng dây, hệ thống dịch vụ sữa chữa, bao gồm
SCP điểm báo hiệu và IP điều khiển và cung cấp dịch vụ cơ bản WIN.
VMS: hệ thống thư thoại.
MSC: giao diện với PSTN và PLMN, PSDN, số kết nối tới BSC là 12, số thuê bao 5 triệu 18 đường trung kế, 32 link tín hiệu/hệ thống thuê bao
e© SS: hệ thống thuê bao chuyên mạch.
SSP xử lí gọi, SS-T giao diện trung kế.
SS-M (BSC), SS-F (IWF), SS-V (VMS), SS-ST(TEST). e IS: hệ thống thuê bao liên mạng.
Liên mạng giữa SS.
e CS: điều khiến hệ thống thuê bao
Quản lí và bảo dưỡng của MSC, điều khiển LO.
HLR: hoạt động như một cơ sở dữ liệu chính cung cấp các thơng tin liên quan đến các thuê bao đã đăng kí trong hệ thống. Trong CDMA 2000 1X ngồi việc chứa
GVHD: ThS. TRÀN DUY CƯỜNG
Trang 92
HƯU GỌ GỌ GD H-»SNUỌỌYYNGYYYYNGặNYợYợnxợxYợYợxxợợxzợ2anaaranararnnnn
thơng tin của thuê bao chủ yếu dành cho hoạt động thoại như CDMAOne, HLR cịn chứa thơng tin về dịch vụ gĩi, khả năng đầu cuối của thuê bao.
10.3.3 PCN
Mạng lõi gĩi dữ liệu là phần chịu trách nhiệm cho việc định tuyến các gĩi dữ
liệu trong dịch vụ dữ liệu gĩi. PCN thực hiện kết nối trạm di động với các mạng
chuyển mạch gĩi bên ngồi dựa trên nền giao thức internet (P internet protocol). Các phần tử chính của PCN gồm cĩ: nút phục vụ gĩi dữ liệu (PDSN), server nhận thực —
cấp phép thanh tốn (AAA), bộ theo dõi (HA).
PDSN: nút phục vụ gĩi dữ liệu là thành phần trung tâm của các dịch vụ số liệu gĩi trong mạng CDMA2000. PDSN là phần tử mới của CDMA2000 so với CDMAOne, chức năng chính của PDSN là hễ trợ các dịch vụ gĩi. PDSN cĩ thể kết nối đến một hay nhiều BSC và kết nối đến một hay nhiều mạng gĩi khác thơng qua ỊP.
Chức năng chính của nĩ:
e Thiết lập duy trì và kết thúc các kết nối theo giao thức điểm-điểm
(PPP point to point protocol) đến trạm đi động.
e©_ Hỗ trợ cả hai dịch vụ gĩi IP đơn giản và di động.
e_ Thiết lập duy trì và kết thúc các liên kết logic đến mạng RAN xuyên qua giao diện gĩi — vơ tuyến (RP radio-packet interface).
e_ Khởi động quá trình nhận thực, cấp phép và thanh tốn.
e Nhận các thơng số về dịch vụ dữ liệu lưu trữ trong hệ thống.
e©_ Định tuyến các gĩi tin giữa mạng gĩi bên ngồi và trạm di động. AAA: Server nhận thực cấp phép thanh tốn cũng là phần tử mới của mạng. AAA thực hiện các chức năng nhận thực cấp phép thanh tốn cho các thuê bao sử
dụng dịch vụ gĩi. AAA chứa các thơng số về dịch vụ số liệu của mỗi thuê bao, các
khoản bảo mật và thực hiện các chức năng quản lí dịch vụ số liệu. AAA được nối đến PDSN thơng qua mạng IP.
HA: bộ theo dõi HA cũng là một phần tử quan trọng của mạng lõi chuyển mạch gĩi trong CDMA 2000 1X. HA thực hiện rất nhiều chức năng và một trong các chức năng đĩ là theo dõi vị trí của thuê bao Mobile IP khi thuê bao này di chuyển từ vị trí
———-.=————ee=e=—===—=
Trang 93
_——.-.-.-.---r---rissaia-.nin-.-.-.ntẵïẳïẳờờơờơơơơơợơợợơờzơợợgzơn
này đến vị trí khác. Trong khi theo dõi vị trí của thuê bao, HA bảo đảm rằng các gĩi dữ liệu luơn đến đúng máy di động.
Chức năng chính của nĩ:
Nhận thực thuê bao di động đối với dịch vụ Mobile IP.
Chuyển hướng các gĩi tin từ PDSN đến đúng vị trí của MS và ngược
lại.
Thiết lập, duy trì và kết thúc các kết nối an tồn đến PDSN. Nhận và lưu trữ thơng tin về vị trí của thuê bao từ AAA.
Gán cho thuê bao một địa chỉ IP cố định.
Ngồi ra PSDN cịn bao gồm nhiều phần tử khác như: router (dùng để định tuyên các gĩi tin giữa các phần tử khác trong CDMA2000 cũng như bên ngồi), firewall (dùng để đảm bảo duy trì tính an tồn của mạng đối với các mạng bên ngồi), hệ thống thư thoại VMS (voice mail system), điểm phục vụ dành cho ứng dụng WLAN (WSN -WLAN serving node...)
10.4 Các đặc điểm của CDMA 2000-1X
Hệ thống di động CDMA 2000 được xây dựng trên cơ sở IS-2000 cĩ 3 lớp.
Báo |Báo |Báo | Dịch | Các | Dịch hiệu | hiệu | hiệu | vụ dịch | vụ số lớp |lớp |lớp | số vụ liệu 3IS- | cao Cao liệu | tiêng | theo
95 CD | khác | gĩi kênh
MA
2000
Lớp 2: LAC (signaling link access control) điều khiển truy nhập kết nối
MAC (media access control) điều khiển truy nhập phương tiện truyên thơng
Lớp l: lớp vật lí (physical logic)
Lớp 1: lớp vật lí.
Lớp 2: lớp đoạn nối gồm 2 lớp phụ là lớp điều khiển truy nhập báo hiệu
kêt nơi và điêu khiến truy nhập phương tiện truyền thơng.
Trang 94
Lớp 3: các lớp trên (upper layer). 10.4.1 Lớp vật lí
Truyền đi và nhận về những bit thơng tin (được ấn định trong các khung) qua mơi trường vật lí. Lớp vật lí cĩ chức năng tạo mã để cĩ thể sửa lỗi, phát hiện bit và những mức khung (khung lưu lượng, khung dị tìm, khung truy nhập...). Ngồi ra lớp vật lí phải chuyển đổi những sĩng mang thơng tin thành những bit tin tức thí dụ điều chế và truyền đi. Ở lớp 1 này của cầu trúc CDMA 2000 mang lớp vật lí gồm 2 đường lên và xuống để đảm bảo việc truyền và nhận thơng tin giữa trạm gốc và trạm di động