Hệ thống thông tin di động W-CDMA và hành trình từ GSM lên 3G

- LÊ KHÁNH HƯNG TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG W-CDMA VÀ HÀNH TRÌNH TỪ GSM LÊN 3G Chuyên ngành : Điện Tử Viễn Thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS.
- 10 1.1 LỊCH SỬ VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN CỦA THÔNG TIN DI ĐỘNG.
- 10 1.2 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3.
- 12 1.2.1 Những mục tiêu cơ bản chưa thực hiện được của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai.
- 12 1.2.2 Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3.
- 12 Chương 2 HỆ THỐNG W-CDMA.
- 16 2.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG W-CDMA.
- 16 2.2 CẤU TRÚC HỆ THỐNG W-CDMA.
- 17 2.2.1 Cấu trúc tổng quát hệ thống UMTS.
- 17 2.2.2 Mạng truy nhập vô tuyến điện UTRAN.
- 25 2.3 NGUYÊN TẮC PHÂN LỚP TRONG HỆ THỐNG CDMA.
- 26 2.3.1 Nguyên tắc phân lớp trong hệ thống CDMA.
- 27 2.4 CÁC KÊNH TRONG W-CDMA.
- 29 2.4.1 Các kênh truyền tải.
- 32 2.4.2 Các kênh vật lý.
- 33 2.4.2.1 Các kênh vật lý đường lên.
- 33 2.4.2.2 Kênh vật lý đường xuống.
- 39 2.4.3 Các kênh logic.
- 47 2.5.1 Định kênh và ngẫu nhiên hoá các kênh vật lý.
- 47 2.5.1.1 Các mã định kênh.
- 48 2.5.2 Định kênh và trải phổ kênh vật lý đường lên.
- 49 2.5.2.1 Các kênh vật lý riêng đường lên (DPCCH/DPDCH.
- 51 2.5.3 Ngẫu nhiên hoá kênh vật lý đường lên.
- 56 2.5.5 Định kênh và trải phổ kênh vật lý đường xuống.
- 56 2.5.5.1 Định kênh và trải phổ cho các kênh vật lý đường xuống.
- 57 2.5.6 Ngẫu nhiên hoá kênh vật lý đường xuống.
- 58 2.5.7 Sơ đồ khối tổng quát cho hệ thống thông tin trải phổ và điều chế kênh vật lý đường xuống.
- 60 2.6.2 Chuyển giao trong hệ thống W-CDMA.
- 65 3.2.1 Hệ thống GSM.
- 95 4.1.2 Phân tích quỹ năng lượng đường truyền vô tuyến.
- 119 Kết Luận Tài Liệu Tham Khảo Lời Cam Đoan Tôi là Lê Khánh Hưng - tác giả của luận văn “HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG W-CDMA VÀ HÀNH TRÌNH TỪ GSM LÊN 3G”.
- 2 Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 2G 2nd Generation - thế hệ thứ 2 3G 3rd Generation -thế hệ thứ 3 3GPP 3rd Generation Partnership - thành viên tham gia thế hệ thứ 3 136HS 8-Phase Shift Keying – Khóa chuyển 8 pha p/4-DQPSK p/4-Differantial Quadrature Phase Shift Keying- Khóa chuyển pha p/4A-BIS BSC – BTS Interface - giao diện giữa BTS - BSC ADM Add / Drop Multiplexer - bộ ghép kênh nhập / tách AMPS Advanced Mobile Phones Service- dịch vụ điện thoại di động tiên tiếnARIB Association for Radio Industry and Business - Hiệp hội thương mại và công nghiệp vô tuyến.
- ATM Asynchronous Transfer Mode - phương thức truyền không đồng bộ BSC Base Station Controller - bộ diều khiển trạm gốc BSS Base Station Subsystems - phân hệ trạm gốc BTS Base Tranceiver Station - trạm thu phát gốc CDMA Code Division Multiplex Access - đa truy nhập phân chia theo mã DCCH Digital Control Channel - Kênh điều khiển số DCS 1800 Digital Cellular Systems, GSM based system on 1800 MHz band - Hệ thống truyền thông số GSM họat động trên băng tần 1800 MHz DTCH Digital Traffic Channel – Kênh lưu lượng số.
- GPRS General Packet Radio Service - Dịch vụ vô tuyến gói chung GPS Global Positioning System – Hệ thống định vị toàn cầu.
- GSM Global System for Mobile Communication - hệ thống thông tin di động toàn cầu HDR High Data Rate – Dữ liệu tốc độ cao HLR Home Location Register - bộ đăng ký thường trú HSCSD High Speed Circuit Switched Data - dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao IMT International Mobile Telecommunication - thông tin di động quốc tế IMT 2000 IMT 2000 - Tiêu chuẩn thông tin di động quốc tế IP Internet Protocol - giao thức Internet ITU International telecommunications Union - Liên minh viễn thông quốc tế ISDN Intergrated Services Digital Network - mạng số liên kết đa dịch vụ IPv6 IP version 6 - IP phiên bản 6 IWF Inter – working Function - chức năng phối hợp LLC Location Link Control layer - lớp điều khiển liên kết logic MAP Mobile Application Part - phần ứng dụng di động MS Mobile Station - trạm di động MSC Mobile Services Switching Centre - trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động MTF Mobile Terminal other Functionality – Khối chức năng đầu cuối di động khác.
- PDCH Packet Data Channel - Kênh số liệu gói PDN Packet Data Network: mạng số liệu gói PDP Packet Data Protocol: giao thức số liệu gói PDTCH Packet Data Traffic Control Channel - kênh điều khiển lưu lượng gói PLMN Public Land Mobile Network - mạng di động mặt đất công cộng PRACH Packet Random Access Channel - kênh truy nhập gói ngẫu nhiên PSTN Public Switched Telephone Network - mạng điện thoại chuyển mạch công cộng QoS Quality of Service - chất lượng dịch vụ.
- RACH Random Access Channel - kênh truy nhập ngẫu nhiên RAN Radio Access Network – Mạng truy nhập vô tuyến/ RLC Radio Link Control - điều khiển liên kết vô tuyến SACCH Slow Associated Control Channel - kênh điều khiển liên kết chậm SCH Synchronizzation Channel - kênh đồng bộ SDCCH Stand alone Dedicated Control Channel - kênh điều khiển dành riêng SGSN Serving GSN - nút hỗ trợ dịch vụ GPRS.
- SIR Signal to Interference Ratio – Tỉ số nén tín hiệu trên nhiễu SMS Short Message Service - dịch vụ bản tin nhắn ngắn TCH Traffic Channel - kênh lưu lượng TCP Transmission Control Protocol - giao thức điều khiển truyền TDMA Time Division Multiplex Access -đa truy cập phân chia theo thời gian TE Terminal Equipment - thiết bị đầu cuối TIA Telecommunications Industry Association – Hiệp hội công nghệ viễn thông UMTS Universal Mobile Telecommunication System – Hệ thống thông tin di động UTMS UTRA Universal Terrestrial Radio Access - Truy nhập vô tuyến mặt đất của UMTS.
- 5 VLR Visitor Location Register: thanh ghi định vị tạm trú VMS Vietnam Mobile Telecom Services Công ty thông tin di động VMS PN Virtual Private Network – Mạng riêng ảo.
- WAP Wireless Application Protocol – Giao thức ứng dụng vô tuyến WCDMA Wideband Code Division Multiple Access – Đa truy nhập phân mã băng rộng 6 Danh mục các hình vẽ, đồ thị Hình 1-1Quá trình phát triển từ hệ thống thông tin di động thứ nhất sang hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3.
- 17 Hình 2-2 Cấu trúc hệ thống W-CDMA.
- 19 Hình 2-3 Phân lớp hệ thống CDMA tổng quát.
- 32 Hình 2-6 Cấu trúc khung vô tuyến cho kênh DPDCH/DPCCH đường lên.
- 36 Hình 2-8 Cấu trúc phát truy nhập ngẫu nhiên.
- 36 Hình 2-9 Cấu trúc khung vô tuyến phần bản tin của RACH.
- 37 Hình 2-10 Cấu trúc khung vô tuyến cho kênh DPCH đường xuống.
- 40 Hình 2-11 Cấu trúc khung vô tuyến của CPICH.
- 41 Hình 2-13 Cấu trúc khung vô tuyến cho kênh S-CCPCH.
- 43 Hình 2-15 Cấu trúc khung vô tuyến của PDSCH.
- 43 Hình 2-16 Cấu trúc khung vô tuyến cho AICH.
- 53 Hình 2-26 Điều chế kênh vật lý đường lên.
- 59 Hình 2-29 Sơ đồ ghép kênh vật lý đường xuống.
- 60 Hình 3-1Lộ trình tiến liên 3G từ hệ thống GSM.
- 64 Hình 3-2 Cấu trúc hệ thống GSM.
- 66 Hình 3-3Phần cứng dịch vụ giá trị gia tăng.
- 95 Hình 4-3 Lược đồ quá trình định cỡ mạng vô tuyến WCDMA.
- 97 Hình 4-5 Các thành phần nhiễu tại thuê bao di động.
- 115 8 PHẦN MỞ ĐẦU Thông tin di động số 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.
- Công nghệ điện thoại di động phổ biến nhất thế giới GSM đang gặp nhiều cản trở và sẽ sớm bị thay thế bằng những công nghệ tiên tiến hơn, hỗ trợ tối đa các dịch vụ như Internet, truyền hình.
- Hệ thống viễn thông di động thế hệ hai là GSM và IS 95.
- Để tận dụng được tính năng của hệ thống 2G khi chuyển hướng sang 3G cần thiết có một giải pháp trung chuyển.
- Các nhà khai thác mạng GSM có thể bắt đầu chuyển từ GSM sang 3G bằng cách nâng cấp hệ thống mạng lên GPRS (Dịch vụ vô tuyến chuyển mạch gói), tiếp theo là EDGE (tiêu chuẩn 3G trên băng tần GSM và hỗ trợ dữ liệu lên tới 384kbit) và UMTS (công nghệ băng thông hẹp GSM sử dụng truyền dẫn CDMA), và WCDMA.
- Điều đó có nghĩa sẽ có các dịch vụ mới và nhiều thuận tiện hơn trong dịch vụ thoại và sử dụng các ứng dụng dữ liệu như truyền thông hữu ích như điện thoại truyền hình, định vị và tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao,… Truyền thông di động ngày nay đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống.Việc vẫn có thể giữ liên lạc với mọi người trong khi di chuyển đã làm thay đổi cuộc sống riêng tư và công việc của chúng ta.
- Thế giới đang có 2 hệ thống 3G được chuẩn hóa song song tồn tại, một dựa trên công nghệ CDMA còn gọi là CDMA 2000, chuẩn còn lại do dự án 3rd Generation Partnership Project (3GPP) thực hiện.
- 9 “Ngày Bộ BCVT đã tiến hành nghiệm thu đề tài xây dựng tiêu chuẩn thiết bị đầu cuối thông tin di động WCDMA (UTRA-FDD) mã số 49-04-KTKT-TC dành cho công nghệ 3G.
- Theo đánh giá của các thành viên phản biện, việc xây dựng và hoàn thành công trình là một việc làm cần thiết, có ý nghĩa và đặc biệt là độ khả thi trong giai đoạn hiện nay, khi nhu cầu phát triển lên 3G là một xu hướng tất yếu ở Việt Nam, nhất là các nhà di động mạng GSM” (Theo báo điện tử VietNamNet).
- Xuất phát từ ý tưởng muốn tìm hiểu công nghệ W-CDMA và mạng W-CDMA em đã thực hiện đồ án: “HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG W-CDMA VÀ HÀNH TRÌNH TỪ GSM LÊN 3G”.
- Trong khuôn khổ bản đồ án này em sẽ tập trung trình bày một cách cơ bản nhất về hệ thống W-CDMA,các bước quy hoạch và tối ưu hóa mạng W-CDMA và hành trình từ hệ thống GSM tiến lên thế hệ di động 3G.
- Chương 2: Hệ thống W-CDMA.
- 10 Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 LỊCH SỬ VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN CỦA THÔNG TIN DI ĐỘNG.
- Việc sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông tin đã diễn ra lần đầu tiên vào cuối thế kỷ 19.
- Kể từ đó đến nay, nó đã trở thành một công nghệ được ứng dụng rộng rãi trong thông tin quân đội và sau này là thông tin vô tuyến công cộng.
- Thông tin di động trong sự phát triển không của mình ngày càng đòi hỏi các kỹ thuật tiên tiến và công nghệ cao.
- Sau nhiều năm phát triển, thông tin di động đã trải qua những giai đoạn phát triển quan trọng.
- Từ hệ thống thông tin di động tương tự thế hệ thứ nhất đến hệ thống thông tin di động số thế hệ thứ hai, hệ thống thông tin băng rộng thế hệ thứ ba đã và đang tiếp tục được triển khai trên phạm vi toàn cầu và hệ thống thông tin di động đa phương tiện thứ tư đang được nghiên cứu tại một số nước .
- Dịch vụ chủ yếu của hệ thống thông tin di động thứ nhất và thứ hai là thoại, còn dịch vụ thế hệ thứ ba và thứ tư là phát triển về dịch vụ dữ liệu, thị tần và đa phương tiện.
- Các hệ thống thông tin di động tổ ong hiện nay ở giai đoạn thế hệ thứ hai cộng.
- Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ thông tin di động nên ngay từ đầu những năm 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba.
- ITU-R đã tiến hành công tác tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000 và ở Châu Âu thì đã tiêu chuẩn hóa phiên bản của hệ thống này với tên gọi UMTS.
- Hệ thống mới này làm việc ở dải tần 2GHz và cung cấp nhiều loại dịch vụ bao gồm từ các dịch vụ thoại, số liệu tốc độ thấp hiện có đến các dịch vụ số liệu tốc độ cao, video và truyền thanh.
- Tốc độ cực đại này chỉ có ở các pico trong nhà, còn các dịch vụ với tốc độ 14,4 Kbps sẽ được đảm bảo cho thông tin di động thường ở các macro.
- Người ta cũng đã và đang tiếp tục nghiên cứu các hệ thống thông tin di 11 động thế hệ thứ tư có tốc độ cho người sử dụng lớn hơn 2Mbps.
- Ở hệ thống di động băng rộng ( MBS ) thì các sóng mang được sử dụng ở các bước sóng mm, độ rộng băng tần 64GHz và dự kiến sẽ nâng tốc độ của người sử dụng lên STM-1.
- Các nghiên cứu hiện đang nhằm vào những đòi hỏi phải có sự ra đời của mạng di động thế hệ thứ tư ( 4G).
- Tốc độ dữ liệu di động trên 2Mbps, và có khả năng lên tới 155 Mbps trong một số môi trường nhất định, sẽ tiếp tục mở rộng các dịch vụ và ứng dụng.
- Ở nước ta, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của thông tin liên lạc nói chung trong những năm gần đây thông tin di động ra đời như một tất yếu khách quan nhằm đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin trong thời kỳ đổi mới của đất nước.
- Vào thời kỳ ban đầu, xuất hiện một số mạng thông tin di động như mạng nhắn tin ABC, mạng nhắn tin toàn quốc … có tính chất thử nghiệm cho công nghệ thông tin di động ở Việt Nam.
- Hiện nay, có nhiều công nghệ để xây dựng một hệ thống hạ tầng viễn thông đạt chuẩn 3G như : WCDMA ( Wideband Code Division Multiple Access.
- nhưng ở Việt Nam cho đến thời điểm hiện nay thì chỉ có 2 nhà cung cấp dịch vụ viễn thông chọn công nghệ CDMA 2000 1x EV-DO để xây dựng hệ thống mạng 3G là: S-Fone-095, EVN-Telecom- 096.
- 12 Hiện tại hai mạng S-Fone và EVN-Telecom đã chính thức triển khai một số dịch vụ 3G.
- Cả 2 đều triển khai gói dịch vụ Mobile Internet trên ĐTDĐ CDMA, nhưng S-Fone có lợi thế hơn vì ngoài Mobile Internet, S-Fone còn có 2 gói dịch vụ 3G “ lần đầu tiên có ở Việt Nam” là VOD ( Video On Demand ) và MOD (Music On Demand ) với sự vượt trội hơn về cả công nghệ lẫn những tiện ích mang lại cho khách hàng.
- 1.2 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3.
- 1.2.1 Những mục tiêu cơ bản chưa thực hiện được của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai.
- Hệ thống thông tin di động thế hệ hai vẫn chưa thực hiện được các mục tiêu ban đầu đề ra, không thể đáp ứng được nhu cầu truyền tải tốc độ cao của một số người dụng, không thể thực hiện hiệu quả một số kỹ thuật mới như IP… Những nhu cầu này chính là động lực để phát triển hệ thống thông tin di động tốc độ cao.
- Do vậy những hệ thống mới bắt đầu xuất hiện và trở thành kỹ thuật trung gian quá độ sang hệ thống thông tin di động thế hệ ba.
- Sau đây là những mục tiêu chính mà hệ thống thông tin di động thế hệ hai chưa đạt được.
- Chưa hình thành hệ thống tiêu chuẩn thống nhất toàn cầu.
- Dịch vụ đơn nhất (chủ yếu là dịch vụ thoại, chỉ có thể truyền tải những thông tin ngắn và đơn giản.
- Dung lượng thông tin không đủ.
- 1.2.2 Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3 ITU ( International Telecommunication Union Radio Sector – Bộ Phận Liên Minh Viễn Thông Quốc Tế ) đang tiến hành công tác tiêu chuẩn hóa cho các hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt