Nghiên cứu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng Mobifone

- NGUYỄN VĂN TUẤT NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HSDPA VÀ ỨNG DỤNG VÀO MẠNG MOBIFONE LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS.
- GIỚI THIỆU XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG 3G VÀ SAU 3G Lịch sử phát triển của thông tin di động và giới thiệu hệ thống thông tin IMT Lịch sử phát triển Hệ thống thông tin di động 3G theo IMT Nâng cấp từ CDMA IS-95 (cdmaOne) lên 3G Hướng phát triển theo nhánh WCDMA từ GSM GPRS EDGE WCDMA Hướng phát triển tiếp theo của WCDMA HSDPA HSUPA HSPA G-LTE CHƯƠNG 2.
- NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HSDPA Giới thiệu công nghệ truy nhập gói đường xuống tốc độ cao Nguyên lý Những cải tiến quan trọng của HSDPA so với WCDMA Cấu trúc phân lớp HSDPA Giao diện vô tuyến của kênh truyền tải HS-DSCH Cấu trúc kênh mới trong HSDPA Các tính năng tiên tiến trong công nghệ HSDPA Kỹ thuật điều chế và mã hoá thích ứng AMC Định trình nhanh Phát lại nhanh HARQ Thích ứng liên kết nhanh Cấu trúc lớp vật lý HSDPA Kênh chung đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH Điều chế HS-DSCH Mã hoá kênh HS-DSCH HS-DSCH so với các dạng kênh đường xuống khác đối với dữ liệu gói 49 2.3.2 Kênh điều khiển chung tốc độ cao (HS-SCCH Kênh điều khiển lớp vật lý dành riêng tốc độ cao hướng lên Thủ tục hoạt động lớp vật lý HSDPA Dung lượng đầu cuối HSDPA và các tốc độ dữ liệu đạt được Di động với HSDPA Phép đo Tế bào HS-DSCH tốt nhất Chuyển giao từ HS-DSCH tới HS-DSCH Node B Chuyển giao HS-DSCH tới HS-DSCH liên Node B (Inter-Node B Chuyển giao HS-DSCH tới DCH CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HSDPA VÀO MẠNG WCDMA MOBIFONE .64 3.1 Lợi ích đối với nhà khai thác và người sử dụng Lợi ích Đối với nhà khai thác Lợi ích Đối với người sử dụng Tình hình triển khai công nghệ HSDPA và thiết bị đầu cuối di động HSDPA trên thế giới .
- 4 Bài học kinh nghiệm trong việc triển khai /thử nghiệm công nghệ HSDPA....67 3.2 Khảo sát đánh giá hiện trạng mạng MobiFone Cấu trúc mạng thông tin di động VMS-Mobifone Đánh giá hiện trạng mạng Mobifone Đánh giá tình hình phát triển thuê bao Đánh giá cấu trúc mạng Đánh giá về năng lực mạng Phương án ứng dụng công nghệ HSDPA vào mạng WCDMA MobiFone Các bước chuẩn bị cho triển khai 3G WCDMA mạng Mobifone Phương án triển khai mạng truy nhập WCDMA áp dụng công nghệ HSDPA tại mạng Mobifone Các cơ sở cho việc tính toán triển khai mạng HSDPA Một số ứng dụng công nghệ HSDPA vào mạng WCDMA MobiFone đã được triển khai và cung cấp dịch vụ Dịch vụ Mobile TV Dịch vụ Mobile Interner (Fast connect KẾT LUẬN.
- 4 - DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT A AAL2 ATM Adaptation Layer type 2 Lớp thích ứng ATM loại 2 ACK Acknowledgement Xác nhận thành công AMR Adaptive multirate (speech codec) Đa tốc độ thích ứng (mã hoá thoại) ARQ Automatic repeat request Yêu cầu phát lại tự động ATM Asynchronous transfer mode Chế độ truyền không đồng bộ B BCCH Broadcast channel (logical channel) Kênh quảng bá (Kênh logic) BCH Broadcast channel (transport channel) Kênh quảng bá (Kênh truyền tải) BER Bit error rate Tỉ lệ lỗi Bit BSS Base station subsystem Hệ thống con trạm gốc BSC Base station controller Bộ điều khiển trạm gốc C CCH Common transport channel Kênh truyền tải chung CCH Control channel Kênh điều khiển CDMA Code division multiple access Đa truy nhập chia theo mã CFN Connection frame number Số khung kết nối CIR Carrier to interference ratio Tỉ lệ sóng mang trên nhiễu CN Core network Mạng lõi CPCH Common packet channel Kênh gói chung CPICH Common pilot channel Kênh hoa tiêu chung CQI Channel quality indicator Bộ chỉ thị chất lượng kênh CRC Cyclic redundancy check Mã kiểm tra lỗi CRC CRNC Controlling RNC RNC điều khiển CS Circuit Switched Chuyển mạch kênh CTCH Common traffic channel Kênh lưu lượng chung D DCA Dynamic channel allocation Cấp phát kênh động DCCH Dedicated control channel (logical channel) Kênh điều khiển dành riêng (kênh logic) DCH Dedicated channel (transport channel) Kênh dành riêng (kênh truyền tải) DPCCH Dedicated physical control channel Kênh điều khiển vật lý dành riêng DPDCH Dedicated physical data channel Kênh dữ liệu vật lý dành riêng DSCH Downlink shared channel Kênh chia sẻ đường xuống DTCH Dedicated traffic channel Kênh lưu lượng dành riêng E EDGE Enhanced data rates for GSM Hệ thống EDGE - 5 - evolution EGSM Extended GSM Hệ thống GSM mở rộng F FCS Fast cell selection Lựa chọn Cell nhanh FDMA Frequency division multiple access Đa truy nhập chia theo tần số FTP File transfer protocol Giao thức truyền file G GERAN GSM/EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến GSM/EDGE GGSN Gateway GPRS support node Node hỗ trợ GPRS GMSC Gateway MSC MSC cổng 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 communications Hệ thống thông tin di động GSM H HARQ Hybrid automatic repeat request Yêu cầu phát lại tự động kiểu Hybrid HSDPA High speed downlink packet access Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HS-DPCCH Uplink high speed dedicated physical control channel Kênh điều khiển vật lý dành riêng tốc độ cao đường lên HS-DSCH High speed downlink shared channel Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao HS-SCCH High speed shared control channel Kênh điều khiển chia sẻ đường xuống tốc độ cao HSUPA High speed uplink packet access Truy nhập goi đường lên tốc độ cao I IMSI International mobile subscriber identity Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu IS-95 cdmaOne, one of the 2nd generation systems, mainly in Americas and in Korea Tiêu chuẩn mạng 2G-CDMA, chủ yếu phát triển ở Mỹ và Hàn Quốc ITU International telecommunications union Tổ chức tiêu chuẩn viễn thông quốc tế ITU L LAI Location area identity Nhận dạng vị trí M MAC Medium access control Điều khiển truy nhập môi trường MCS Modulation and coding scheme Khuôn dạng điều chế và mã hoá MGW Media gateway Gateway phương tiện MIMO Multiple input multiple output Hệ thống nhiều đầu vào nhiều - 6 - đầu ra MS Mobile station Máy di động MSC/VLR Mobile services switching centre/visitor location register Tổng đài MSC/bộ đăng ký tạm trú N NBAP Node B application part Phần ứng dụng Node B NRT Non-real time Dịch vụ phi thời gian thực O OFDMA Orthogonal frequency division multiple access Đa truy nhập chia theo tần số trực giao P PCCCH Physical common control channel Kênh vật lý điều khiển chung PCCH Paging channel (logical channel) Kênh tìm gọi (kênh logic) PCCPCH Primary common control physical channel Kênh vật lý điều khiển chung cơ bản PCH Paging channel (transport channel) Kênh tìm gọi (kênh truyền tải) PLMN Public land mobile network Mạng di động mặt đất công cộng PSTN Public switched telephone network Mạng điện thoại chuyển mạch kênh công cộng Q QAM Quadrature amplitude modulation Điều chế biên độ cầu phương QPSK Quadrature phase shift keying Điều chế QPSK R RAN Radio access network Mạng truy nhập vô tuyến RANAP RAN application part Phần ứng dụng RAN RNC Radio network controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến S SCH Synchronisation channel Kênh đồng bộ SGSN Serving GPRS support node Node hỗ trợ GPRS phục vụ SNR Signal to noise ratio Tỉ số tín hiệu trên nhiễu SS7 Signalling System #7 Hệ thống báo hiệu số 7 T TCH Traffic channel Kênh lưu lượng TDMA Time division multiple access Đa truy nhâp chia theo thời gian TTI Transmission time interval Khoảng thời gian phát U UMTS Universal mobile telecommunication services Hệ thống 3G, UMTS USCH Uplink shared channel Kênh chia sẻ đường lên - 7 - DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.
- Quá trình phát triển lên 3G của 2 nhánh công nghệ chính.
- Tuỳ chọn các phương án chuyển đổi từ GSM và CDMA IS-95.
- Kế hoạch triển khai phát triển mạng cdmaOne Hình 4.
- Triển khai GPRS trên nền mạng GSM Hình 5.
- Triển khai EDGE Hình 6.
- Minh hoạ cấu trúc mạng UMTS R99.
- Lộ trình phát triển cho các hệ thống của 3GPP Hình 8.
- Độ trễ tín hiệu trên đường truyền đối với các công nghệ khác nhau Hình 11.
- Kiến trúc giao thức giao diện vô tuyến của kênh truyền tải HS-DSCH Hình 14.
- Cấu trúc lớp vật lý đường xuống và đường lên của HSDPA Hình 17.
- Gói dữ liệu thu Hình 21.
- Phát lại gói dữ liệu Hình 22.
- Năng lượng bit tín hiệu nhận được trên mật độ phổ tạp âm so với tỉ lệ dữ liệu đỉnh (PDR-Peak Data Rate) trên mã.
- Hình vẽ bao gồm dung lượng Shannon lý thuyết và dung lượng theo kết quả mô phỏng mức liên kết tại BLER=10%, người dùng đi bộ với tốc độ 3km/h Hình 23.
- Giả thiết chất lượng kênh lý tưởng, người dùng đi bộ, tốc độ 3km/h.
- Ví dụ ghép mã hai đối tượng sử dụng Hình 25.
- Chuỗi mã kênh HS-DSCH Hình 27.
- Mỗi quan hệ định thời giữa HS-DSCH và HSSCCH Hình 29.
- Cấu trúc HS-DPCCH Hình 30.
- Phép đo tế bào HS-DSCH Hình 33.
- Ví dụ của chuyển giao từ HS-DSCH tới HS-DSCH Node B.
- Chuyển giao HS-DSCH tới HS-DSCH liên Node B Hình 35.
- Chuyển giao HS-DSCH tới DCH Hình 36.
- Sự phát triển các dịch vụ theo các công nghệ Hình 38.
- Sử dụng công suất không có và có sử dụng HSDPA.
- LỜI MỞ ĐẦU Nếu như thập kỷ 90 của thế kỷ trước được xem là thành công của hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM, thì bước sang những năm đầu của thế kỷ 21, các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G), hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 (4G) bắt đầu được phát triển và ứng dụng thương mại một cách mạnh mẽ.
- Sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu nhằm đáp ứng ngày càng tăng nhu cầu của người sử dụng là một tất yếu.
- Chính vì vậy các hệ thống thông tin di động tiếp theo như 3G, 3.5G, 4G.
- được nghiên cứu và ứng dụng thương mại một cách sâu rộng không ngoài đáp ứng mục tiêu đó.
- Năm 2002, lần đầu tiên hệ thống truyền thông di động toàn cầu UMTS (WCDMA) được giới thiệu và dần được thương mại hóa.
- Tốc độ lý thuyết của UMTS tối đa đạt được là 2Mbps.
- Thực tế, hệ thống này chỉ cung cấp được các dịch vụ dữ liệu với chất lượng cao ở tốc độ 384kbps.
- Chính vì vậy, để đáp ứng các yêu cầu về băng thông và chất lượng ngày càng cao của con người, các hệ thống thông tin di động tiếp theo lần lượt được nghiên cứu và ứng dụng thương mại.
- Các tổ chức viễn thông quốc tế cũng như một số nhà khai thác thông tin di động hàng đầu trên thế giới tiếp tục nghiên cứu, đề xuất và thử nghiệm các công nghệ của mình.
- Điển hình là công nghệ truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA).
- công nghệ này cho phép nâng cao tốc độ truyền dẫn dữ liệu của hệ thống UMTS.
- HSDPA được nhóm hợp tác thế hệ thứ ba (3GPP) phát triển trong phiên bản Rel’5, có thể nâng cao tốc độ dữ liệu đường xuống lên tới 14,4 Mbps (lý thuyết) cũng như gia tăng dung lượng của hệ thống.
- Công nghệ HSDPA là bước phát triển đầu tiên của WCDMA và là một phần của hướng phát triển cải tiến 3G trong họ công nghệ GSM.
- Ưu điểm cơ bản của công nghệ này là chất luợng người sử dụng đầu cuối sẽ được nâng lên cho tất cả các dịch vụ hiện nay và cũng dễ dàng đáp ứng được các dịch vụ mới được triển khai.
- Ở Việt Nam, một số nhà khai thác đã thử nghiệm thành công và trong giai đoạn đầu triển khai các hệ thống 2,75G (EDGE) hay 3G (cdma2000 EV-DO, WCDMA).
- Tuy vậy, việc nghiên cứu các công nghệ HSDPA cho các hệ thống di động tiếp theo là vấn đề cần làm.
- Trong khuôn khổ luận văn, tác giả muốn trình bày những khái niệm cơ bản cũng như một số kỹ thuật chính của công nghệ HSDPA.
- Cấu trúc của luận văn gồm 3 chương.
- 10 - Chương 1: Giới thiệu xu hướng phát triển của mạng 3G và sau 3G.
- Chương 2: Nghiên cứu tổng quan về công nghệ HSDPA.
- Chương 3: Giới thiệu ứng dụng công nghệ HSDPA vào mạng MobiFone.
- And the last one is the mobility in HSDPA, this section will discus about cell HS-DSCH, handover from HS-DSCH to HS-DSCH in NodeB, handover from HS-DSCH to HS-DSCH inter NodeB, and handover from HS-DSCH to HS-DCH.
- GIỚI THIỆU XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG 3G VÀ SAU 3G 1.1 Lịch sử phát triển của thông tin di động và giới thiệu hệ thống thông tin IMT Lịch sử phát triển Ngày nay, khi nói đến thông tin di động mọi người đều biết đến 3 thế hệ thông tin di động.
- Thế hệ thứ nhất, 1G là hệ thống di động tương tự hoặc bán tương tự (đường vô tuyến là tương tự, và sử dụng hệ thống chuyển mạch số).
- Hệ thống này được xây dựng vào những năm 80, ví dụ như hệ thống NMT (Nordic Mobile Telephone) và AMPS (American Mobile Phone System).
- Những hệ thống thông tin di động 1G cung cấp các dịch vụ cơ bản chủ yếu là thoại và các dịch vụ liên quan đến thoại.
- Các hệ thống di động thế hệ thứ nhất được phát triển trong phạm vi quốc gia, những yêu cầu kỹ thuật của các hệ thống này chủ yếu được xây dựng trên cơ sở thoả thuận giữa các nhà điều hành viễn thông của chính phủ với các công ty cung cấp dịch vụ viễn thông mà không có hệ tiêu chuẩn phổ biến rộng rãi.
- Do vậy, các hệ thống thông tin di động 1G không có khả năng tương thích lẫn nhau.
- Do yêu cầu thông tin di động ngày càng tăng đặc biệt là nhu cầu cần có một hệ thống di động toàn cầu.
- Các tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế bắt đầu xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai - 2G.
- Mục tiêu chủ yếu của hệ thống 2G là khả năng tương thích và đồng nhất trong môi trường quốc tế.
- Hệ thống phải có khả năng phục vụ trong một khu vực (ví dụ khu vực châu Âu), mọi người sử dụng phải có khả năng truy nhập hệ thống ở bất kỳ nơi nào trong khu vực đó.
- Theo quan điểm người sử dụng, hệ thống 2G hấp dẫn hơn hệ thống 1G bởi vì ngoài dịch vụ thoại truyền thống, hệ thống này còn có khả năng cung cấp một số dịch vụ truyền dữ liệu và các dịch vụ bổ xung khác.
- Do các tiêu chuẩn chỉ thực hiện được trong phạm vi khu vực, khái niệm thông tin di động toàn cầu không thể thực hiện được và trên thị trường tồn tại một số hệ thống di động 2 G, tiêu biểu như: GSM, IS 95 và PDC.
- Trong số đó hệ thống GSM dược phổ biến rộng rãi nhất.
- 13 - Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba, 3G ra đời với mục tiêu là thực hiện một hệ thống thông tin di động duy nhất trên toàn thế giới.
- Khác với các dịch vụ được cung cấp bởi những hệ thống thông tin di động hiện nay chủ yếu là thoại (công nghệ tương tự là đặc trưng hệ thống thế hệ thứ nhất, công nghệ số là đặc trưng của hệ thống thế hệ thứ 2), hệ thống 3G nhằm vào các dịch vụ băng rộng như truy nhập Internet tốc độ cao, truyền hình và ảnh chất lượng cao tương đương mạng hữu tuyến.
- Trước tiên, các yêu cầu về dịch vụ và chất lượng được đưa ra, sau đó các tổ chức chuẩn hoá và các nhà công nghiệp, khai thác sẽ tiến tới thiết kế mạng đáp ứng các yêu cầu này.
- 1.1.2 Hệ thống thông tin di động 3G theo IMT-2000 Một số yêu cầu chính về IMT-2000 được ITU đề ra như sau.
- Tốc độ truyền dữ liệu cao 144kbps hoặc 384kbps cho vùng phủ rộng ngoài trời và 2Mbps cho vùng phủ hẹp trong nhà.
- Hỗ trợ cả dịch vụ chuyển mạch kênh và gói, truyền dữ liệu không đối xứng.
- Có thể cung cấp cả dịch vụ di động và cố định.
- Có khả năng chuyển vùng quốc gia và quốc tế, hỗ trợ cấu trúc cell nhiều lớp.
- ITU-R đã phát triển bộ chỉ tiêu kỹ thuật IMT-2000.
- IMT-2000 được tạo ra nhằm thoả mãn việc phát triển các tiêu chuẩn cho phép thiết lập một cơ sở hạ tầng thông tin vô tuyến toàn cầu bao gồm các hệ thống mặt đất và vệ tinh và các truy nhập cố định và di động cho các mạng công cộng và cá nhân.
- Để có thể hiểu thấu đáo quá trình chuẩn hóa của các công nghệ thông tin di động 3G và sau 3G, điều kiện tiên quyết là nắm được quá trình phát triển của các công nghệ theo từng giai đoạn.
- Phần tiếp theo sẽ tập trung vào quá trình phát triển từ 2G lên 3G và sau 3G theo hai nhánh chính: hướng tới cdma2000 và hướng tới WCDMA.
- Hình 1 tóm tắt quá trình phát triển lên 3G của 2 nhánh công nghệ chính này.
- Sau đây, chúng tôi trình bày chi tiết hai phương án chuyển đổi được quan tâm nhất là từ GSM và CDMA IS-95.
- Các phương án chuyển đổi từ hai mạng GSM và CDMA IS-95 được tóm tắt trong Hình 1 và được chi tiết hóa trong Hình 2 sau đây.
- 15 - 1.2 Nâng cấp từ CDMA IS-95 (cdmaOne) lên 3G Cấu trúc của hệ thống CDMA IS-95 này cũng giống như các hệ thống cellular khác, nghĩa là giống cấu trúc GSM đã trình bày ở trên.
- Hệ thống CDMA IS-95 có những đặc điểm chính sau đây: CDMA IS-95 được tối ưu hoá cho việc triển khai ở Mỹ để khắc phục những nhược điểm của hệ thống tương tự AMPS thế hệ thứ nhất.
- Hệ thống hoạt động ở cùng băng tần với hệ thống AMPS dùng song công phân tần FDD, độ rộng kênh 25kHz.
- Máy di động hỗ trợ hoạt động CDMA trên các kênh AMPS từ 1013 đến 1023, 1 tới 311, 356 tới 644, 689 tới 694 và 739 tới 777.
- Đặc tính điều chế và mã hóa của IS-95 CDMA §iÒu chÕ QPSK Tèc ®é chÝp Tèc ®é d÷ liÖu chuÈn B¨ng th«ng M· ho¸ §an xen 1,2288Mcps 9,600 bps tèc ®é ®ñ víi RS1 1,25MHz ChËp víi m· Viterbi 20-ms Chi tiết về mã hoá và điều chế một kênh đường xuống và đường lên khác nhau.
- Tín hiệu hoa tiêu được phát trong mỗi cell để giúp máy thu phát vô tuyến di động thâm nhập và bám tín hiệu đường xuống từ cell.
- Các nhà khai thác mạng cdmaOne muốn có được các khả năng mạng mới cho xử lý dữ liệu để cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng có thể khai thác tốt các thế hệ công nghệ hiện tại cũng như tương lai.
- Với sự phát triển mạnh công nghệ những năm gần đây, Internet và Intranet đã trở thành các công cụ thiết yếu của hoạt động kinh doanh hàng ngày

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