Lời mở đầu 1 Chương 1: Sự phát triển của các hệ thống thông tin di động 3



tải về 0.73 Mb.
trang2/10
Chuyển đổi dữ liệu07.07.2016
Kích0.73 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

D

DCCH Dedicated Control Channel

Kênh điều khiển dành riêng.



DCH Dedicate channel

Kênh truyền tải riêng



DPCCH Dedicated Physical Control Chanel

Kênh điều khiển vật lý riêng



DPCH Dedicated Physical Chanel

Kênh vật lý riêng.



DPDCH Dedicated Physical Data Chanel

Kênh số liệu vật lý riêng.



DRNS Drift RNS

RNS trôi


DSCH Downlink Shared Chanel

Kênh dùng chung đường xuống



DSS Dynamic Step-Size

Bước điều khiển công suất



DSSPC Dynamic Step-Size power control

Điều khiển công suất theo bước động

DSSS Direct Sequence Spreading Spectrum

Trải phổ dãy trực tiếp



DTCH Dedicated Traffic Chanel

Kênh lưu lượng riêng



DTX Discontinuous Transmission

Phát không liên tục



E
EMI Electromagnetic interference

Sự nhiễu điện từ



F

FACH Forward Access Channel

Kênh thâm nhập đường xuống



FBI Feedback Information

Thông tin hồi tiếp

FDD Frequency Division Duplex

Ghép song công phân chia theo tần



FDMA Frequency Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chi theo tần số



FER Forward Error Rate

Tỉ lệ lỗi khung



G

FHSS Frequency Hopping Spreading Spectrum

Trải phổ nhảy tần



GGSN Gateway GPRS Support Node

Nút hỗ trợ cổng vào GPRS



GMSC Gateway MSC

Cổng vào MSC



GOS Grade Of Service

Cấp độ phục vụ



GPRS General Packet Radio System General

Packet Radio System



GPRS General Packet Radio System

Hệ thống vô tuyến gói chung



GPS Global Positioning System

Hệ thống định vị toàn cầu



GSM Global System for Mobile Communication

Thông tin di động toàn cầu



H

HARQ Hybrid Automatic Repeat Request

Yêu cầu gửi tự động phối hợp



HDLA History Data Analyzer Logic

Bộ phân tích dữ liệu gốc



HLR Home Location Register

Đăng ký khu vực thường trú



HSDPA High-Speed Downlink Packet Access

Công nghệ truy nhập gói đường xuống tốc độ cao



HS-DPCCH HS-Physical Control Channel

Kênh điều khiển vật lý tốc độ cao



HS-DSCH HS-Downlink Shared Channel

Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao



HS-PDSCH High Speed Physical Downlink Shared Channel

Kênh vật lý chia sẻ đường xuống tốc độ cao



HS-SCCH HS-Shared Control Channel

Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao



I
IMT-2000 International Mobile Telecommunication – 2000

Thông tin di động toàn cầu-2000



IR Incremental Redundancy

Tăng độ dư

M

MAC Medium Access Control

Điều khiển thâm nhập môi trường



MAC-hs Medium Access Control high speed

Điều khiển thâm nhập môi trường



ME Mobile Equipment

Thiết bị di động



MS Mobile Station

Trạm di động



MSC Mobile Services Switching Center

Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động



MAI Multi Access Interference

Nhiễu đa truy nhập



O

OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor

Mã trực giao độ dài khả biến



P

PCB Power control Bit

Bít điều chỉnh công suất



PCCH Paging Control Channel

Kênh điều khiển tìm gọi



P-CCPCH Primary Common Control Physical Channel

Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp



PCH Paging Channel

Kênh tìm gọi



PCPCH Physical Common Packet Channel

Kênh gói chung vật lý



PDSCH Physical Downlink Shared Channel

Kênh vật lý chia sẻ đường xuống



PICH Paging Indication Channel

Kênh chỉ thị tìm gọi



PMRM Power Measument Report

Bản tin báo cáo phép đo công suất

PN Pseudo Noise

Nhiễu giả ngẫu nhiên



PRACH Physical Random Access Channel

Kênh thâm nhập ngẫu nhiên vật lý



PS Packet Scheduler

Lập biểu gói



R

RACH Random Access Channel

Kênh thâm nhập ngẫu nhiên



RANAP Radio Access Network Application Part

Phần ứng dụng mạng thâm nhập vô tuyến



RLC Radio Link Control

Điều khiển đoạn nối vô tuyến



RNC Radio Network Controller

Bộ điều khiển mạng vô tuyến



RNS Radio Network Subsystem

Hệ thống con mạng vô tuyến



S

S-CCPCH Secondary Common control physical channel

Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp

SCH Synchro channel

Kênh đồng bộ

SF Spreading Factor

Hệ số trải phổ



SGSN Serving GPRS

Dịch vụ GPRS



SS Spread Spectrum

Trải phổ

T
TCP Transmit Control Power

Điều khiển công suất truyền dẫn

TDD Time Division Duplex

Ghép song công phân chia theo thời gian



TDMA Time division multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo thời gian



TFCI Transport Format Combination Indicator

Chỉ thị tổ hợp khuân dạng truyền tải

TFI Transport Format Indicator

Nhận dạng khuân dạng truyền tải



THSS Time Hopping Spreading Spectrum

Trải phổ nhảy thời gian

TTI Transmission Time Interval

Khoảng thời gian truyền



U

UE User Equipment

Thiết bị người sử dụng



USIM UMTS Subcriber Identity Module

Modun nhận dạng thuê bao UMTS



UMTS Universal Mobile Telecommunications System

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu



UTRAN UMTS Terrestrial Radio Acces Network

Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS



V

VLR Visitor Location Register

Đăng ký khu vực thường trú



W
WCDMA Wideband Code Division Multiple Access

Đa thâm nhập vô tuyến phân chia theo mã băng rộng




T

LỜI MỞ ĐẦU

---o00o---

hông tin di động đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới với những ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin, trong dịch vụ và trong cuộc sống hằng ngày. Máy di động ngày nay đã trở thành một vật dụng không thể thiếu với mỗi người, nó đáp ứng những nhu cầu liên lạc của người dùng.

Tuy nhiên nhu cầu con người luôn luôn được nâng cao và công nghệ di động phổ biến nhất hiện giờ là GSM không đáp ứng được những nhu cầu mới như nhu cầu truy cập thông tin với tốc độ cao và đặc biệt nhu cầu sử dụng các ứng dụng đa phương tiện như: Điện hoại thấy hình, Video trực tuyến, E-mail, World wide web... đòi hỏi tốc độ truyền số liệu phải cao và băng thông lớn. Vì thế công nghệ 3G ra đời như một bước đột phá công nghệ di dộng, nó cung cấp băng thông rộng hơn cho mỗi người sử dụng qua đó đáp ứng được những nhu cầu mới của người sử dụng.

Hiện nay công nghệ 3G đang được ứng dụng một cách mạnh mẽ ở các nước trên thế giới và đặc biệt cũng đang được triển khai và ứng dụng ở nước ta. Các công ty viễn thông sẽ đươc triển khai công nghệ 3G trên băng tần 1900-2100 MHz dựa trên công nghệ WCDMA.

Công nghệ WCDMA tuy nâng cao được tốc độ cũng như dung lượng đường truyền nhưng nó vẫn còn một số hạn chế không tận dụng các ưu thế của dữ liệu gói vốn rất phổ biến đối với đường trục hữu tuyến. Thiết kế dịch vụ 2Mbps hiện nay là không hiệu quả và cũng chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng dịch vụ số liệu vì thế công nghệ HSDPA đã ra đời dựa trên nền tảng là công nghệ WCDMA nâng lên 14.4 Mbps.

Xuất phát từ ý tưởng tìm hiểu về các công nghệ sử dụng trong WCDMA và HSDPA và đặc biệt được sự hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của cô Đặng Thị Từ Mỹ em đã hoàn thành đồ án với đề tài :

Các giải pháp kỹ thuật sử dụng trong WCDMA –HSDPA”

Đồ án này em xin trình bày 5 chương :


  • Chương 1 : Sự phát triển của các hệ thống thông tin di động

  • Chương 2: Công nghệ di động thế hệ 3 WCDMA

  • Chương 3: Các giải pháp kỹ thuật trong WCDMA

  • Chương 4: Mô phỏng quá trình chuyển giao và thủ tục thực hiện cuộc gọi trong WCDMA

  • Chương 5: Công nghệ HSDPA

Trong đồ án này em có viết một phần mềm được viết bằng ngôn ngữ Visual Basic 6.0 , được em trình bày ở chương 4. Phần mềm này sẽ mô phỏng cấu trúc mạng, quá trình chuyển giao mềm và quá trình thực hiện cuộc gọi được sử dụng trong WCDMA đồng thời đưa ra con đường tiến lên 3G.

Trong quá trình làm đồ án khó tránh khỏi sai sót, em rất mong sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo và sự góp ý của các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ những người đã giúp đỡ em trong thời gian qua. Xin cảm ơn cô Đặng Thị Từ Mỹ đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Em xin chân thành cảm ơn!

Quy Nhơn, ngày…tháng…năm 2010

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hải Quân


CHƯƠNG 1 : SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

----o00o----


    1. Giới thiệu chung

Ra đời đầu tiên vào cuối năm 1940, đến nay thông tin di động đã trải qua nhiều thế hệ. Thế hệ không dây thứ 1G là thế hệ thông tin tương tự sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia phân chia theo tần số (FDMA). Thế hệ thứ 2G sử dụng kỹ thuật số với công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA). Thế hệ thứ 3G-3,5G ra đời đánh giá sự nhảy vọt nhanh chóng về cả dung lượng và ứng dụng so với các thế hệ trước đó, và có khả năng cung cấp các dịch vụ đa phương tiện gói là thế hệ đang được triển khai ở một số quốc gia trên thế giới.

Hình 1.1 Hệ thống điện thoại di động

1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ I

Phương pháp đơn giản nhất về truy nhập kênh là đa truy nhập phân chia tần số. Hệ thống di động thế hệ I sử dụng phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) và chỉ hỗ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử dụng kỹ thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người sử dụng.Với FDMA, khách hàng được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh trong lĩnh vực tần số. Sơ đồ báo hiệu của hệ thống FDMA khá phức tạp, khi MS bật nguồn để hoạt động thì nó dò sóng tìm đến kênh điều khiển dành riêng cho nó. Nhờ kênh này, MS nhận được dữ liệu báo hiệu gồm các lệnh về kênh tần số dành riêng cho lưu lượng người dùng. Trong trường hợp nếu số thuê bao nhiều hơn so với các kênh tần số có thể, thì một số người bị chặn lại không được truy cập.

Đa truy nhập phân chia theo tần số nghĩa là nhiều khách hàng có thể sử dụng được dãi tần đã gán cho họ mà không bị trùng nhờ việc chia phổ tần ra thành nhiều đoạn. Phổ tần số quy định cho liên lạc di động được chia thành 2N dải tần số kế tiếp, và được cách nhau bằng một dải tần phòng vệ. Mỗi dải tần số được gán cho một kênh liên lạc. N dải kế tiếp dành cho liên lạc hướng lên, sau một dải tần phân cách là N dải kế tiếp dành riêng cho liên lạc hướng xuống .



Đặc điểm :

- Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến

- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể .

- BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS .

Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di dộng tiên tiến (Advanced Mobile phone System - AMPS).

Hệ thống thông tin di động thế hệ I sử dụng phương pháp đa truy nhập đơn giản. Tuy nhiên hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng về cả dung lượng và tốc độ. Vì các khuyết điểm trên mà người ta đưa ra hệ thống thông tin di động thế hệ 2 ưu điểm hơn thế hệ 1 về cả dung lượng và các dịch vụ được cung cấp.


Hình 1.2 mô tả phương pháp đa truy cập FDMA với 5 người dùng. Hình 1.2(a) là phổ của hệ thống FDMA. Ở đây, băng thông của hệ thống được chia thành các băng có độ rộng W. Giữa các kênh kề nhau có một khoảng bảo vệ để tránh chồng phổ do sự không ổn định của tần số sóng mang. Khi một người dùng gởi yêu cầu tới BS, BS sẽ ấn định một trong các kênh chưa sử dụng và giành riêng cho người dùng đó trong suốt cuộc gọi. Tuy nhiên, ngay khi cuộc gọi kết thúc, kênh được ấn định lại cho người khác. Khi có năm người dùng xác định và duy trì cuộc gọi như hình 1.2(b), có thể ấn định kênh như trên hình 1.2(c).



1.3 Hệ thống thông tin di động thế hệ II

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao cả về số lượng và chất lượng, hệ thống thông tin di động thế hệ II được đưa ra để đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công nghệ số.

Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ II sử dụng điều chế số. Và chúng sử dụng 2 phương pháp đa truy nhập :

● Đa truy nhập phân chia theo thời gian (Time Divison Munltip Acess_TDMA)

● Đa truy nhập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access -CDMA).

1.3.1 Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA

Phổ quy định cho liên lạc di động được chia thành các dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian trong chu kỳ một khung. Các thuê bao khác dùng chung kênh nhờ cài xen thời gian, mỗi thuê bao được cấp phát cho một khe thời gian trong cấu trúc khung. Hình 1.3 cho thấy quá trình truy cập của một hệ thống TDMA 3 kênh với 5 người dùng.





Đặc điểm :

- Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số.

- Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau, trong đó một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến các máy di động và một băng tần được sử dụng để truyền tuyến hiệu từ máy di động đến trạm gốc. Việc phân chia tần như vậy cho phép các máy thu và máy phát có thể hoạt động cùng một lúc mà không sợ can nhiễu nhau.

- Giảm số máy thu phát ở BTS.

- Giảm nhiễu giao thoa.

Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống thông tin di động toàn cầu (Global System for Mobile - GSM).

Máy điện thoại di động kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn kỹ thuật FDMA. Hệ thống xử lý số đối với tín hiệu trong MS tương tự có khả năng xử lý không quá 106 lệnh trong một giây, còn trong MS số TDMA phải có khả năng xử lý hơn 50x106 lệnh trên giây.

1.3.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA

Thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi, mà không sợ gây nhiễu lẫn nhau. Những người sử dụng nói trên được phân biệt với nhau nhờ dùng một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai. Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi ô (cell) trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên (Pseudo Noise - PN).



Đặc điểm:

- Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz.

- Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp.

- Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường hiệu quả hơn FDMA, TDMA.

- Việc các thuê bao MS trong ô dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số không còn vấn đề, chuyển giao trở thành mềm, điều khiển dung lượng ô rất linh hoạt.



1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ III

Công nghệ thông tin di động số thế hệ III. Công nghệ này liên quan đến những cải tiến đang được thực hiện trong lĩnh vực truyền thông không dây cho điện thoại và dữ liệu thông qua bất kỳ chuẩn nào trong những chuẩn hiện nay. Đầu tiên là tăng tốc độ bit truyền từ 9.5Kbps lên 2Mbps. Khi số lượng thiết bị cầm tay được thiết kế để truy cập Internet gia tăng, yêu cầu đặt ra là phải có được công nghệ truyền thông không dây nhanh hơn và chất lượng hơn. Công nghệ này sẽ nâng cao chất lượng thoại, và dịch vụ dữ liệu sẽ hỗ trợ việc gửi nội dung video và multimedia đến các thiết bị cầm tay và điện thoại di động.





Hình 1.5 Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động lên 3G

Có 2 hướng chính để phát triển lên 3G:


YÊU

CẦU THIẾT TRUYỀN



GSMCSD




GPRS




EDGE



WCDMA

Các máy di động cầm tay.

Các máy di động đơn mốt

(một chế hoạt động)

không có khả năng xử lý gói.


Các máy di động cầm tay mới.

Các máy di động cầm tay GPRS cho phép làm việc trên mạng GPRS và trên mạng GSM tốc độ số liệu 9,6Kbit/s,đây là các máy CSD 2 chế độ họat động.



Các máy di động cầm tay mới.

Các máy cầm tay EDGE họat động ở tốc độ 384Kbit/s trên mạng EDGE và 9.6 Kbit trên mạng GSM-đây là cá máy CSD 3 chế độ họat động



Các máy di động cầm tay mới.

Các máy cầm tay CDMADS sẽ làm việc với tốc độ lên tới 2Mbit/s đối với mạng 3G

Đây là các máy CSD 4 chế độ họat động

Cơ sở thiết bị hạ tầng



Không có khả năng xử lý số hiệu gói

Cần lắp thêm các modum số hiệu gói trên nền mạng chuyển mạch kênh

Cần thay đổi cơ sở hạ tầng mạng nhiều hơn

Cơ sở hạ tầng mới kết nối với mạng hiện có

Nền tảng công nghệ

Công nghệ GSM TDMA hiện có

Công nghệ GSM TDMA có bổ phần xử lý gói số liệu

Cần thay đổi nền tảng GSM TDMA

Cơ sở hạ tầng CDMA mới
Bảng 1.1 Từ GSM lên 3G

*Tốc độ cao nhất trên lý thuyết với GPRS là 171,2Kbit/s tuy nhiên thực tế đạt tốc độ trên dưới 50Kbit/s.

*Tốc độ cao nhất trên lý thuyết với EDGE là 384Kbit/s tuy nhiên thực tế đạt tốc độ tối đa là 144 Kbit/s.

*Tốc độ cao nhất trên lý thuyết với WCDMA là 2M tuy nhiên trong thực tế chỉ đạt được tốc độ 384Kbit/s.



Bảng 1.2:Từ CDMAONE lên 3G

YÊU CẦU THIẾT TRUYỀN


CDMAOne-IS95A


CDMAOne-IS95B


CDMA đa sóng mang 1X


CDMA đa sóng mang 3X

Các máy di động cầm tay



Các máy di động chuẩn IS95A sẽ làm việc trên tất cả các mạng tương lai.

Đây là các máy làm việc ở 1 chế độ



Các máy di động chuẩn IS95A làm việc trên IS95 B và cá mạng tương lai.

Đây là các máy làm việc ở 1 chế độ



Làm việc trên cả IS95A-IS95B,trên mạng 1X và 3X lên tới 307Kbit/s.

Đây là các máy làm việc ở 1 chế độ



Làm việc trên cả IS95A-IS95B,trên mạng 1X lên tới 307Kbit/s.3X lên 2Mbit/s.

Đây là các máy làm việc ở 1 chế độ



Cơ sở hạ tầng thiết bị


Tiêu chuẩn



Đưa thêm phần mềm mới vào BSC

1X yêu cầu phần mềm mới trong mạng chính và các card kênh mới tại trạm gốc

Cần sửa đổi cấu trúc mạng chính và các card kênh mới tại trạm gốc

Nền tảng công nghệ



CDMA


CDMA

CDMA

CDMA

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2016
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương