Quy hoạch mạng thông tin di động thế hệ 3W - CDMA

- TẠ MINH ĐỨC QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3W - CDMA LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Hà Nội – 2004 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- TẠ MINH ĐỨC QUY HOẠCH MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3W - CDMA LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:TS.
- TRẦN VĂN CÚC Hà Nội – 2004 1Lời nói đầu Hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA được đánh giá là lựa chọn tối ưu cho hệ thống truy nhập vô tuyến IMT-2000.
- Giao diện vô tuyến trên cơ sở CDMA băng rộng tạo cơ hội thiết kế hệ thống có những đặc tính đáp ứng yêu cầu của hệ thống di động thế hệ ba.
- Những đặc tính chủ yếu trong W-CDMA là: 9 Cải thiện những hệ thống di động thế hệ hai: cải thiện dung lượng, cải thiện vùng phủ sóng.
- Sử dụng kỹ thuật tiến bộ chẳng hạn như sử dụng kỹ thuật anten thông minh.
- Trong phạm vi luận văn này, chúng ta sẽ xét một số vấn đề cơ bản của hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA như: cấu trúc mạng, các loại kênh , điều khiển công suất, chuyển giao và thủ tục thiết lập một cuộc gọi.
- Tuy nhiên, trước khi xét hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA chúng ta sẽ điểm qua các yêu cầu cơ bản của hệ thống thông tin di động thế hệ ba IMT-2000, xem xét sự phân bố phổ tần cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba IMT-2000 và quá trình phát triển từ hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất đến hệ thống thông tin di động thế hệ ba.
- Tổng quan mạng thông tin di động thế hệ ba W-CDMA 1.1.
- Lịch sử và xu thế phát triển của thông tin di động .
- Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3……4 1.3.
- Lộ trình phát triển từ hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sang hệ thống thông tin di động thế hệ .
- Hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA…………………….9 Chưong 2 Cấu trúc hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA 2.1 Cấu trúc tổng quát của hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA Chức năng của các phần tử trong hệ thống W-CDMA……….12 2.3 Giao diện giữa các phần tử trong hệ thống W- CDMA Giao diện vô tuyến của W-CDMA Điều khiển công suất và chuyển giao trong W-CDMA…………33 2.6 Thiết lập một cuộc gọi trong hệ thống W-CDMA………………36 Chương 3.
- Quy Hoạch Mạng vô tuyến 1.
- Phân tích vùng phủ vô tuyến .
- Phân tích dung lượng vô tuyến .
- Quy hoạch mạng truy nhập vô tuyến .
- Nhiễu giữa các nhà khai thác Chương 1: Tổng quan về mạng thông tin di động thế hệ ba W-CDMA 1.
- Khái quát về hệ thống thông tin di động thế hệ ba 1.1.
- Lịch sử và xu thế phát triển của thông tin di động Thông tin di động luôn không ngừng phát triển và ngày càng đòi hỏi các kỹ thuật tiên tiến và công nghệ cao.
- Việc sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông tin diễn ra lần đầu tiên vào cuối thế kỷ 19.
- Kể từ đó nó 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.
- 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 di động băng rộng thế hệ thứ ba đang được triển khai trên phạm vi toàn cầu và hệ thống thông tin di động đa phương tiện thế hệ thứ tư đang được nghiên cứu tại một số nước.
- Dịch vụ chủ yếu của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất và thứ hai là thoại còn dịch vụ thế hệ ba và thứ tư phát triển về dịch vụ dữ liệu, thị tần và đa phương tiện.
- Để đáp ứng các 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 đang tiến hành công tác tiêu chuẩn hoá cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000.
- ở Châu Âu, ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hoá phiên bản của hệ thống này với tên gọi là UMTS.
- Hệ thống mới này làm việc ở dải tần 2 MHz 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 ô pico trong nhà, còn các dịch vụ với tốc độ 14,4 Kbps sẽ được đảm bảo cho thông tin di động thông thường ở các ô macro.
- Người ta cũng đang nghiên cứu các hệ thống thông tin di động tự thế hệ thứ tư có tốc độ cho người sử dụng lớn hơn 2 Mbps.
- 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 đến STM-1.
- 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.
- Sau đó, vào tháng 3/1993, mạng điện thoại di động MobiFone sử dụng kỹ thuật số GSM đã được triển khai và chính thức đưa vào hoạt động ở Việt Nam với các thiết bị của hãng ALCATEL.
- Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3 1.2.1.
- Những mục tiêu chưa thực hiện được của hệ thống thông tin di động thế hệ 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 sử 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 và 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 thứ hai chưa đạt được: 9 Chưa hình thành hệ thống tiêu chuẩn thống nhất toàn cầu.
- 9 Dung lượng thông tin không đủ.
- Các yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3 Sự phát triển của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba ngoài việc giải quyết những vấn đề mà hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai chưa thực hiện được còn phải có khả năng đáp ứng các yêu cầu ngày càng tăng của con người đối với khả năng truyền số liệu.
- Vì vậy, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba phải thực hiện được những mục tiêu cơ bản sau: a) Tiêu chuẩn thống nhất toàn cầu b) Có khả năng truyền tải đa phương tiện Hệ thống thông tin di động trong tương lai có thể thực hiện truyền tải dịch vụ hình ảnh tốc độ thấp cho đến tốc độ cao nhất là 2Mbps.
- c) Tăng dịch vụ chuyển mạch gói Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai chỉ có phương thức chuyển mạch kênh truyền thống, hiệu suất kênh tương đối thấp.
- Trong khi đó, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba tồn tại đồng thời cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói.
- Trong khi đó, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai chỉ hỗ trợ dịch vụ đối xứng.
- e) Khả năng tăng cường số liệu 6 Hệ thống thông tin di động trong tương lai sẽ nâng cao hơn về phương diện WWW và khả năng truyền số liệu so với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai.
- f) Chất lượng truyền và chất lượng dịch vụ không thua kém mạng cố định Hệ thống thông tin di động trong tương lai làm cho chất lượng truyền tải đạt đến hoặc gần đến chất lượng của hệ thống hữu tuyến, có thể cung cấp tốc độ truyền là 144Kbps cho người đi xe, 384Kbps cho người đi bộ và 2 Mbps cho người sử dụng trong nhà.
- g) Nâng cao tuổi thọ của acquy Công nghệ tích hợp tiêu hao công suất thấp đang được nghiên cứu và hi vọng có thể được ứng dụng trong hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo.
- Kỹ thuật tích hợp silic xạ tần là hướng phát triển quan trọng khác có thể giảm thể tích, trọng lượng và sự tổn hao năng lượng của hệ thống.
- h) Hiệu suất tần phổ cao hơn Qua việc ứng dụng những kỹ thuật mới như: điều khiển công suất nhanh, chuyển giao mềm, hệ thống anten thông minh… đã nâng cao hiệu suất phổ của hệ thống mới một cách hiệu quả.
- Châu Âu sử dụng hệ thống thế hệ hai là DCS 1800 ở băng tần 1710-1755 MHz cho đường lên và 1805-1850 cho đường xuống.
- ở châu Âu và hầu hết các nước ở châu á băng tần IMT-2000 là 2x60 MHz MHz cộng với 2110-2170 MHz) có thể sử dụng cho W-CDMA FDD.
- Băng tần sử dụng TDD ở châu Âu thay đổi, băng tần được cấp phép theo giấy phép có thể là 25 MHz cho sử 7dụng TDD ở 1900-1920 và 2020-2025 MHz.
- Các hệ thống FDD sử dụng các băng tần khác nhau cho đường lên và đường xuống, còn hệ thống TDD sử dụng cùng tần số cho cả đường lên và đường xuống.
- Nhật sử dụng hệ thống thế hệ hai là PDC, còn Hàn Quốc sử dụng hệ thống thế hệ hai là IS-95 cho cả khai thác tổ ong lẫn PCS.
- ấn định phổ PCS của Hàn Quốc khác với ấn định phổ PCS của Mỹ nên Hàn Quốc có thể sử dụng toàn bộ phổ tần quy định của IMT-2000.
- ở Nhật một phần phổ tần của IMT-2000 TDD đã được sử dụng cho PHS.
- Ở Mỹ không còn phổ tần mới cho các hệ thống thông tin di động thế hệ ba.
- Các dịch vụ của hệ thống thế hệ ba sẽ được thực hiện trên cơ sở thay thế phổ tần của hệ thống thế hệ ba bằng phổ tần của hệ thống PCS thế hệ hai hiện tại.
- Ph©n bæ tÇn sè cho hÖ thèng th«ng tin di ®éng IMT-2000 :TÇn phæ cho IMT-2000 Một số nước đã cấp phép cho sử dụng phổ tần của IMT-2000.
- Lộ trình phát triển từ hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sang hệ thống thông tin di động thế hệ 3 Nhu cầu về truyền số liệu trong tương lai sẽ đòi hỏi các nhà khai thác mạng cung cấp rất nhiều tính năng mới cho mạng và các dịch vụ giá trị gia tăng trên cơ sở khai thác mạng hiện có và triển khai các thế hệ tương lai.
- Cùng với Internet, Intranet đang trở thành một trong những hoạt động kinh doanh ngày càng quan trọng, một trong các hoạt động này là xây dựng các công sở vô tuyến để kết nối các cán bộ “di động” với xí nghiệp hoặc công sở của họ.
- Ngoài ra, tiềm năng to lớn đối với các công nghệ mới là cung cấp trực tiếp tin tức và các thông tin khác cho các thiết bị vô tuyến sẽ tạo ra các nguồn lợi nhuận mới cho nhà khai thác.
- Do vậy, để đáp ứng được các dịch vụ mới về truyền thông máy tính và hình ảnh, đồng thời đảm bảo tính kinh tế thì hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (GSM, PDC, IS-136 và cdmaOne) sẽ từng bước chuyển đổi sang hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba tuỳ theo điều kiện sẵn có của từng quốc gia.
- Hình 1.2 sẽ tổng kết quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động từ thế hệ thứ nhất đến thế hệ thứ ba.
- Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn tõ hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø nhÊt sang hÖ thèng th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø ba GSM(1800) TACS GSM (900) GSM(1900) SMR AMPS NMT (900) IS-136(1900) IS-95(1900) IS-136 TDMA(800) IS-95 CDMA(800) IDEN (800) WCDMA Cdma2000 MX Cdma2000 1X GPRSEDGE 1G 2G2.5G3GGPRS 1.5.
- Hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA: W-CDMA/UMTS có hai đề suất cho giao diện vô tuyến được đệ trình lên ITU như các giải pháp để đáp ứng được các yêu cầu của IMT-2000.
- Cả hai giải pháp này đều sử dụng DS-W-CDMA.
- Một giải pháp sử dụng FDD và giải pháp còn lại sử dụng TDD.
- 10Trong chế độ FDD, cặp sóng mang 5 MHz được sử dụng cho đường lên và đường xuống như sau: đường lên sử dụng dải tần từ 1920 MHz đến 1980 MHz.
- Đường xuống sử dụng dải tần từ 2110 MHz đến 2170 MHz.
- Mặc dù sóng mang 5 MHz là sóng mang danh định nhưng chúng ta có thể sử dụng sóng mang từ 4,4 MHz đến 5 MHz để sử dụng từng bước sóng mang 200 kHz.
- Một sóng mang cho trước được sử dụng cho cả đường lên và đường xuống.
- Các thông số giao diện vô tuyến của W-CDMA được cho trong bảng 1.1.
- Các thông số giao diện vô tuyến của W-CDMA Sơ đồ đa thâm nhập DS-CDMA băng rộng Độ rộng băng tần (MHz Tốc độ chip (Mcps Độ dài khung (ms) 10 Đồng bộ giữa các BTS Dị bộ/Đồng bộ Điều chế đường lên/đường xuống QPSK/BPSK Trải phổ đường lên/đường xuống QPSK/OCQPSK Vocoder CS-ACELP/(AMR) Tổ chức tiêu chuẩn 3GPP/ETSI/ARIB 11 Chương 2.
- Cấu trúc hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA 2.1.
- Cấu trúc tổng quát của hệ thống thông tin di động thế hệ ba W-CDMA Sơ đồ khối tổng quát của mạng thông tin di động thế hệ ba W-CDMA được thể hiện trên hình 1.3.
- Từ sơ đồ khối tổng quát ta có thể thấy mạng thông tin di động thế hệ ba W-CDMA gồm hai mạng con: mạng lõi và mạng thâm nhập vô tuyến.
- Các kênh thoại và kênh truyền số liệu được kết nối với các mạng ngoài thông qua các trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động cổng (GMSC) và nút chuyển mạch gói cổng (GGSN).
- Ngoài các trung tâm chuyển mạch kênh và các nút hỗ trợ chuyển mạch gói, mạng lõi còn có các cơ sở dữ liệu cần thiết cho mạng thông tin di động như: HLR, AUC và EIR.
- Mạng thâm nhập vô tuyến gồm các phần tử sau: 9 RNC: bộ điều khiển mạng vô tuyến - Đóng vai trò như BSC ở mạng GSM.
- 9 MS: trạm di động.
- Chức năng của các phần tử trong hệ thống W-CDMA: Cấu trúc hệ thống W-CDMA được xây dựng dựa trên cơ sở của cấu trúc hệ thống UMTS.
- Hệ thống UMTS bao gồm các phần tử mạng logic và các giao diện.
- 13 Về mặt chức năng, các phần tử mạng được nhóm thành mạng thâm nhập vô tuyến (RAN) và mạng lõi (CN).
- Trong đó, mạng thâm nhập vô tuyến thực hiện các chức năng liên quan đến vô tuyến và mạng lõi thực hiện các chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi và kết nối số liệu.
- Ngoài hai mạng này thì để hoàn thiện hệ thống cần phải có thiết bị người sử dụng (UE).
- UE thực hiện giao diện giữa người sử dụng với hệ thống.
- ở khía cạnh này, hệ thống UMTS được thiết kế theo modul nên có thể có nhiều phần tử mạng cho cùng một kiểu.
- Khả năng có nhiều phần tử của cùng một kiểu cho phép chia hệ thống thành các mạng con hoạt động hoặc độc lập hoặc cùng với các mạng con khác và các mạng con này được phân biệt bởi các nhận dạng duy nhất.
- Mạng thâm nhập vô tuyến (UTRAN) Cấu trúc mạng thâm nhập vô tuyến UTRAN được cho trong hình 1.4.
- UTRAN bao gồm một hay nhiều hệ thống con mạng vô tuyến (RNS).
- Một RNS gồm một bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) và một hay nhiều Nút B (Node B).
- Nót B Nót B RNC Nót B Nót B RNCMSC/VLR SGSN HLR GGSN GMSC X.25, Internet Sau đây ta xem xét chức năng của các phần tử trong bộ điều khiển mạng vô tuyến.
- Ngoài ra, nút B còn tham gia khai thác và quản lý tài nguyên vô tuyến.
- 9 Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC): là phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển các tài nguyên vô tuyến của UTRAN.
- RNC giao diện với mạng lõi và kết cuối giao thức điều khiển tài nguyên vô tuyến (giao thức này định nghĩa các bản tin và các thủ tục giữa UE và UTRAN).
- Khi một kết nối UE-UTRAN sử dụng nhiều tài nguyên từ nhiều RNC thì các RNC tham dự vào kết nối này sẽ có hai vai trò logic riêng biệt.
- RNC phục vụ (SRNC): đối với một UE thì SRNC thực hiện kết cuối cả đường nối Iu để truyền số liệu người sử dụng và cả báo hiệu RANAP tương ứng từ/tới mạng lõi

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