Công nghệ 3G WCDMA UMTS

Chia sẻ: Xuan Duong Kien | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:130

3
1.847
lượt xem
1.385
download

Công nghệ 3G WCDMA UMTS

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cùng tham khảo tài liệu Công nghệ 3G WCDMA UMTS, bài giảng này gồm 4 chương nhằm giúp bạn nắm bắt xu hướng phát triển của hệ thống thông tin di động toàn cầu, nghiên cứu tổng quan công nghệ truy nhập WCDMA trong hệ thống UMTS, điều khiển công suất và điều khiển chuyển giao trong quản lý tài nguyên vô tuyến WCDMA, quy hoạch mạng vô tuyến.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Công nghệ 3G WCDMA UMTS

  1. 1
  2. M CL C L I M Đ U ............................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1. XU HƯ NG PHÁT TRI N H TH NG THÔNG TIN Đ NG TOÀN C U ........................................................................................................................... 8 1.1 Xu hư ng phát tri n h th ng thông tin di ng trên th gi i. .................................... 8 1.2 Các t ch c chu n hoá 2.5 G và 3G trên th gi i ......................................................... 10 1.2.1 Gi i thi u chung v các t ch c chu n hoá. ........................................................... 10 1.2.2 3GPP.......................................................................................................................... 11 1.2.3 3GPP2........................................................................................................................ 14 1.2.4 M i quan h gi a 3GPP và 3GPP2 và ITU ............................................................. 15 1.3 Tình hình chu n hoá 2,5G và 3G................................................................................... 17 1.3.1 M u ....................................................................................................................... 17 1.3.2 Chu n hoá công ngh truy nh p vô tuy n................................................................ 17 1.3.3 Phân tích hai nhánh công ngh chính ti n lên 3G .................................................. 19 1.3.3.1 Hư ng phát tri n lên 3G s d ng công ngh WCDMA ....................................... 19 1.3.3.2 Hư ng phát tri n lên 3G s d ng công ngh cdma2000. .................................... 21 1.3.4 T ng k t ...................................................................................................................... 23 CHƯƠNG 2. T NG QUAN CÔNG NGH WCDMA TRONG H TH NG UMTS... 24 2.1 Nguyên lý CDMA ............................................................................................................. 24 2.1.1 Nguyên lý tr i ph CDMA ....................................................................................... 24 2.1.2 K thu t tr i ph và gi i tr i ph ............................................................................ 25 2.1.3. K thu t a truy nh p CDMA ............................................................................... 25 2.2. M t s c trưng c a l p v t lý trong h th ng WCDMA. ........................................ 27 2.2.1. Các mã tr i ph . ....................................................................................................... 27 2.2.2. Phương th c song công............................................................................................ 28 2.2. 4. Phân t p a ư ng- B thu RAKE. ........................................................................ 29 2.2.5. Các kênh giao di n vô tuy n UTRA FDD. .............................................................. 30 2.2.6. Tr ng thái cell. .......................................................................................................... 30 2.2.7. C u trúc Cell. ............................................................................................................ 32 2.3. Ki n trúc m ng ............................................................................................................... 33 2.3.1 Ki n trúc h th ng UMTS ......................................................................................... 33 2.3.2. Ki n trúc m ng truy nh p vô tuy n UTRAN. .......................................................... 36 a. B i u khi n m ng vô tuy n ..................................................................................... 37 b. Nút B (Tr m g c) ........................................................................................................ 37 2.4. T ng k t v công ngh truy nh p vô tuy n WCDMA trong h th ng UMTS .......... 41 CHƯƠNG 3. ĐI U KHI N CÔNG SU T VÀ CHUY N GIAO TRONG QU N LÝ TÀI NGUYÊN VÔ TUY N. ...................................................................................... 44 3.1 Gi i thi u chung qu n lý tài nguyên vô tuy n trong h th ngWCDMA. ................... 44 3.1.1 M c ích chung c a qu n lý tài nguyên vô tuy n........................................................ 44 2
  3. 3.1.2. Các ch c năng c a qu n lý tài nguyên vô tuy n RRM. ........................................ 44 a. i u khi n công su t. .................................................................................................. 45 b. i u khi n chuy n giao. .............................................................................................. 45 c. i u khi n thu n p. ...................................................................................................... 45 d. i u khi n t i ( i u khi n ngh n). ............................................................................... 47 3.2 i u khi n công su t....................................................................................................... 48 3.2.1 Gi i thi u chung ....................................................................................................... 48 3.2.2 i u khi n công su t nhanh ..................................................................................... 50 3.2.2.1 l i c a i u khi n công su t nhanh ............................................................... 50 3.2.2.2 Phân t p và i u khi n công su t. ...................................................................... 51 3.2.2.3 i u khi n công su t trong chuy n giao m m. .................................................... 53 3.2.3 i u khi n công su t vòng ngoài. ................................................................................. 56 3.2.3.2 Tính toán ch t lư ng thu. .................................................................................... 57 3.2.3.3 Thu t toán i u khi n công su t vòng ngoài. ...................................................... 58 3.2.3.4 Các d ch v ch t lư ng cao ............................................................................... 58 3.2.3.5 .Gi i h n bi n ng i u khi n công su t . ......................................................... 59 3.2.3.6 a d ch v . ....................................................................................................... 59 3.3 Chuy n giao ...................................................................................................................... 60 3.3.1 Khái quát v chuy n giao trong các h th ng thông tin di ng. ........................... 60 3.3.1.1 Các ki u chuy n giao trong các h th ng WCDMA 3G. ..................................... 61 3.3.1.2 Các m c ích c a chuy n giao. ........................................................................... 62 3.3.1.3 Các th t c và phép o c chuy n giao. ............................................................ 63 3.3.2 Chuy n giao trong cùng t n s . ................................................................................ 64 3.3.2.1 Chuy n giao m m ................................................................................................ 64 a. Nguyên lý chuy n giao m m. .................................................................................... 64 b. Các thu t toán c a chuy n giao m m ...................................................................... 67 c. Các c i m c a chuy n giao m m. ........................................................................ 69 3.3.2.2 o c chuy n giao. ............................................................................................ 70 3.3.2.3 L i ích liên k t chuy n giao m m. ....................................................................... 73 3.3.2.4 T ng phí c a chuy n giao m m ........................................................................... 75 3.3.2.5 l i dung lư ng m ng c a chuy n giao m m. ................................................. 77 3.3.3 Chuy n giao gi a các h th ng WCDMA và GSM. ................................................. 78 3.3.4 Chuy n giao gi a các t n s trong WCDMA. .......................................................... 80 3.3.5 T ng k t chuy n giao................................................................................................. 81 3.4 T ng k t. ........................................................................................................................... 82 CHƯƠNG 4. QUY HO CH M NG VÔ TUY N WCDMA ....................................... 84 4.1 Gi i thi u chung ............................................................................................................... 84 4.2 nh c m ng. ................................................................................................................. 85 4.2.1 Phân tích vùng ph . .................................................................................................. 86 4.2.1.1 Tính toán qu ư ng truy n vô tuy n. ............................................................... 87 4.2.2 Phân tích dung lư ng. ............................................................................................ 95 4.2.2.1 Tính toán h s t i ............................................................................................. 95 a. H s t i ư ng lên. ................................................................................................... 95 3
  4. b. H s t i ư ng xu ng. .............................................................................................. 98 4.2.2.2 Hi u su t ph . ................................................................................................... 102 4.2.2.3 Dung lư ng m m. ............................................................................................ 103 a. Dung lư ng Erlang. ................................................................................................... 103 b. Các ví d v dung lư ng m m ư ng lên. ................................................................. 104 4.3 Quy ho ch vùng ph và dung lư ng chi ti t. ............................................................. 106 4.3.1 D oán vùng ph và dung lư ng l p. ................................................................... 106 4.3.2 Công c ho ch nh. ................................................................................................ 107 4.3.2.1 S l p l i trên ư ng lên và ư ng xu ng. ...................................................... 108 4.3.2.2 Mô hình hoá các ch tiêu m c liên k t. ............................................................. 108 4.4 Minh ho . ....................................................................................................................... 109 4.5 T i ưu m ng. .................................................................................................................. 115 4.6 T ng k t. ......................................................................................................................... 117 K T LU N ............................................................................................................. 118 PH L C A. CÁC T VI T T T.......................................................................... 120 PH L C B. CÁC KÊNH UTRA .......................................................................... 124 PH L C C. CÁC MÔ HÌNH TRUY N SÓNG. .................................................... 126 TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................... 130 4
  5. L IM U Ra i vào nh ng năm 40 c a th k XX, thông tin di ng ư c coi như là m t thành t u tiên ti n trong lĩnh v c thông tin vi n thông v i c i m các thi t b u cu i có th truy c p d ch v ngay khi ang di ng trong ph m vi vùng ph sóng. Thành công c a con ngư i trong lĩnh v c thông tin di ng không ch d ng l i trong vi c m r ng vùng ph sóng ph c v thuê bao kh p nơi trên toàn th gi i, các nhà cung d ch v , các t ch c nghiên c u phát tri n công ngh di ng ang n l c hư ng t i m t h th ng thông tin di ng hoàn h o, các d ch v a d ng, ch t lư ng d ch v cao. 3G - H th ng thông tin di ng th h 3 là cái ích trư c m t mà th gi i ang hư ng t i. T th p niên 1990, Liên minh Vi n thông Qu c t ã b t tay vào vi c phát tri n m t n n t ng chung cho các h th ng vi n thông di ng. K t qu là m t s n ph m ư c g i là Thông tin di ng toàn c u 2000 (IMT-2000). IMT-2000 không ch là m t b d ch v , nó áp ng ư c mơ liên l c t b t c nơi âu và vào b t c lúc nào. ư c như v y, IMT-2000 t o i u ki n tích h p các m ng m t t và/ho c v tinh. Hơn th n a, IMT-2000 cũng c p n Internet không dây, h i t các m ng c nh và di ng, qu n lý di ng (chuy n vùng), các tính năng a phương ti n di ng, ho t ng xuyên m ng và liên m ng.. Các h th ng thông tin di ng th h 2 ư c xây d ng theo tiêu chu n GSM, IS-95, PDC, IS-38 phát tri n r t nhanh vào nh ng năm 1990. Trong hơn m t t thuê bao i n tho i di ng trên th gi i, kho ng 863,6 tri u thuê bao s d ng công ngh GSM, 120 tri u dùng CDMA và 290 tri u còn l i dùng FDMA ho c TDMA. Khi chúng ta ti n t i 3G, các h th ng GSM và CDMA s ti p t c phát tri n trong khi TDMA và FDMA s chìm d n vào quên lãng. Con ư ng GSM s t i là CDMA băng thông r ng (WCDMA) trong khi CDMA s là cdma2000. T i Vi t Nam, th trư ng di ng trong nh ng năm g n ây cũng ang phát tri n v i t c tương i nhanh. Cùng v i hai nhà cung c p d ch v di ng l n nh t 5
  6. là Vinaphone và Mobifone, Công Ty Vi n thông Quân i (Vietel), S-fone và m i nh t là Công ty c ph n Vi n thông Hà N i và Vi n Thông i n L c tham gia vào th trư ng di ng ch c h n s t o ra m t s c nh tranh l n gi a các nhà cung c p d ch v , em l i m t s l a ch n phong phú cho ngư i s d ng. Vì v y, các nhà cung c p d ch v di ng Vi t Nam không ch s d ng các bi n pháp c nh tranh v giá c mà còn ph i n l c tăng cư ng s lư ng d ch v và nâng cao ch t lư ng d ch v chi m lĩnh th ph n trong nư c . i u ó có nghĩa r ng hư ng t i 3G không ph i là m t tương lai xa Vi t Nam. Trong s các nhà cung c p d ch v di ng Vi t Nam, ngoài hai nhà cung c p d ch v di ng l n nh t là Vinaphone và Mobifone, còn có Vietel ang áp d ng công ngh GSM và cung c p d ch v di ng cho ph n l n thuê bao di ng Vi t Nam. Vì v y khi ti n lên 3G, ch c ch n hư ng áp d ng công ngh truy nh p vô tuy n WCDMA xây d ng h th ng thông tin di ng th h 3 ph i ư c xem xét nghiên c u. Bai giang này không nghiên c u c th l trình phát tri n t m ng thông tin di ng th h 2 GSM ti n lên UMTS như th nào, mà nghiên c u nh ng khía c nh k thu t c a công ngh truy nh p vô tuy n WCDMA (ch FDD) trong h th ng UMTS. Bai giang g m có 4 chương: Chương 1. Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u: Chương này trình bày xu hư ng phát tri n lên 3G c u, các t ch c chu n hoá và quá trình chu n hóa các h th ng thông tin di ng toàn c u. Chương 2. Nghiên c u t ng quan công ngh truy nh p WCDMA trong h th ng UMTS: Chương này nghiên c u t nh ng v n lý thuy t liên quan n công ngh WCDMA n nh ng c trưng c a công ngh WCDMA, c a h th ng UMTS. Chương 3. i u khi n công su t và i u khi n chuy n giao trong qu n lý tài nguyên vô tuy n WCDMA: Chương này c p các thu t toán qu n lý tài nguyên vô tuy n trong h th ng WCDMA, trong ó trình bày c th v i u khi n công su t và i u khi n chuy n giao, 2 thu t toán quan tr ng và c trưng nh t trong h th ng WCDMA. 6
  7. Chương 4. Quy ho ch m ng vô tuy n: Chương này trình bày v m t bài toán quan tr ng khi thi t k và xây d ng h th ng thông tin di ng th h 3 s d ng công ngh truy nh p vô tuy n WCDMA v i nh ng c trưng riêng. Hà n i, ngày 15 tháng 8 năm 2009 7
  8. Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u Chương 1. XU HƯ NG PHÁT TRI N H TH NG THÔNG TIN NG TOÀN C U 1.1 Xu hư ng phát tri n h th ng thông tin di ng trên th gi i. H th ng thông tin di ng th h th nh t s d ng công ngh a truy nh p theo t n s (FDMA) là h th ng t bào tương t dung lư ng th p và ch có d ch v tho i, t n t i là các h th ng NMT (B c Âu), TACS (Anh), AMPS (M ). n nh ng năm 1980 ã tr nên quá t i khi nhu c u v s ngư i s d ng ngày càng tăng lên. Lúc này, các nhà phát tri n công ngh di ng trên th gi i nh n nh c n ph i xây d ng m t h th ng t bào th h 2 mà hoàn toàn s d ng công ngh s . ó ph i là các h th ng x lý tín hi u s cung c p ư c dung lư ng l n, ch t lư ng tho i ư c c i thi n, có th áp ng các d ch truy n s li u t c th p. Các h th ng 2G là GSM (Global System for Mobile Communication - Châu Âu), h th ng D-AMPS (M ) s d ng công ngh a truy nh p phân chia theo th i gian TDMA, và IS-95 M và Hàn Qu c s d ng công ngh a truy nh p phân chia theo mã CDMA băng h p. M c dù h th ng thông tin di ng 2G ư c coi là nh ng ti n b áng k nhưng v n g p ph i các h n ch sau: T c th p (GSM là 10kbps) và tài nguyên h n h p. Vì th c n thi t ph i chuy n i lên m ng thông tin di ng th h ti p theo c i thi n d ch v truy n s li u, nâng cao t c bit và tài nguyên ư c chia s … M ng thông tin di ng 2G ã r t thành công trong vi c cung c p d ch v t i ngư i s d ng trên toàn th gi i, nhưng s lư ng ngư i s d ng tăng nhanh hơn nhi u so v i d ki n ban u. Có th ưa ra các th ng kê v s tăng trư ng c a th trư ng di ng phân o n theo công ngh như hình 1-1. Căn c các s li u th ng kê trên ta th y GSM là m t chu n vô tuy n di ng 2G s lư ng thuê bao l n nh t trên toàn th gi i. Nhưng t c d li u b h n ch và s lư ng ngư i dùng tăng lên c bi t là ngư i s d ng a phương ti n có nguy cơ không áp ng nhu c u c a th trư ng. 8
  9. Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u Hình 1- 1 Th ng kê s tăng trư ng th trư ng di ng phân lo i theo công ngh M t khác, khi các h th ng thông tin di ng ngày càng phát tri n, không ch s lư ng ngư i s d ng i n tho i di ng tăng lên, m r ng th trư ng, mà ngư i s d ng còn òi h i các d ch v tiên ti n hơn không ch là các d ch v cu c g i tho i và d ch v s li u t c th p hi n có trong m ng 2G. Nhu c u c a th trư ng có th phân lo i thành các lĩnh v c sau: D ch v d li u máy tính(Computer Data): S li u máy tính (Computer Data) E-mail Truy n hình nh th i gian th c (Real time image transfer) a phương ti n (Multimedia) Tính toán di ng (Computing) D ch v vi n thông (Telecommunication) Di ng (Mobility) H i ngh truy n hình (Video conferencing) i n tho i hình (Video Telephony) Các d ch v s li u băng r ng (Wide band data services) Dich v n i dung âm thanh hình nh (Audio - video content) Hình nh theo yêu c u (Video on demand) Các d ch v tương tác hình nh (Interactive video services) Báo i n t (Electronic newspaper) Mua bán t xa (Teleshopping) Các d ch v internet giá tr gia tăng (Value added internet services D ch v phát thanh và truy n hình (TV& Radio contributions) 9
  10. Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u Nh ng lý do trên thúc y các t ch c nghiên c u phát tri n h th ng thông tin di ng trên th gi i ti n hành nghiên c u và ã áp d ng trong th c t chu n m i cho h th ng thông tin di ng: Thông tin di ng 2,5G và 3G 1.2 Các t ch c chu n hoá 2.5 G và 3G trên th gi i 1.2.1 Gi i thi u chung v các t ch c chu n hoá. Trong m i lĩnh v c, mu n áp d ng b t c công ngh nào trên ph m vi toàn th gi i u ph i xây d ng m t b tiêu chu n cho công ngh ó b t bu c các nhà cung c p d ch v , nhà s n xu t thi t b hay các nhà khai thác ph i tuân th nghiêm ng t b tiêu chu n c a công ngh ó. Vi c xây d ng b tiêu chu n cho m t công ngh thư ng do t ch c hay cơ quan có th m quy n nghiên c u ưa ra d th o xu t và nghiên c u ánh giá. Lĩnh v c thông tin di ng cũng không n m ngoài nguyên t c chung này. M tv n c n quan tâm trong lĩnh v c di ng là trên th gi i hi n nay ang t n t i nhi u công ngh di ng khác nhau ang cùng t n t i phát tri n và c nh tranh nhau chi m lĩnh th ph n. Nhu c u th ng nh t các công ngh này thành m t h th ng thông tin di ng ã xu t hi n t lâu, nhưng g p ph i nhi u khó khăntr ng i. Trên th c t các công ngh di ng khác nhau v n song song t n t i và phát tri n. i u này ng nghĩa v i vi c trên th gi i có nhi u t ch c và cơ quan chu n hoá khác nhau. Hi n nay trên th gi i, tham gia vào vi c chu n hoá cho h th ng thông tin di ng 2,5G và 3G có các t ch c sau: • ITU-T (T-Telecommunications) C th là nhóm SSG (Special Study Group) • ITU-R (R- Radio): C th là nhóm Working Group 8F –WG8F. • 3GPP: 3rd Global Partnership Project • 3GPP2: 3rd Global Partnership Project 2 • IETF: Internet Engineering Task Force • Các t ch c phát tri n tiêu chu n khu v c (SDO-Standard Development Oganization) Ngoài ra còn có các t ch c khác trong ó có s tham gia c a các nhà khai thác thích ng và làm hài hoà s n ph m trên cơ s các tiêu chu n chung. Các nhà khai thác tham gia nh m xây d ng và phát tri n h th ng thông tin di ng m t cách h p lý, phù h p v i th c t khai thác. Các t ch c ó là: • OHG – Operator’s Harmonisation Group • 3G.IP: c th là Working Group 8G- WG8G 10
  11. Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u • MWIF- Mobile Wireless Internet Forum Các t ch c trên tuy ho t ng theo hư ng khác nhau, d a trên n n t ng các công ngh khác nhau nhưng có c u trúc và nguyên t c ho t ng tương t nhau. T t c các t ch c này u hư ng t i m c tiêu chung là xây d ng m ng thông tin di ng 3G. ng th i các t ch c này u có m i quan h h p tác gi i quy t các v n k t n i liên m ng và chuy n vùng toàn c u. Hai t ch c OHG và MWIF ưa ra các chu n phát tri n kh năng roaming và ghép n i gi a các m ng lõi 2G: GSM-MAP và ANS41. M ng lõi ANSI-41 ư c s d ng b i các h th ng giao di n vô tuy n AMPS, IS-136 và IS-95. M ng lõi GSM-MAP ư c s d ng b i các h th ng giao di n vô tuy n GSM. C 2 m ng lõi này u s phát tri n lên 3G và luôn ư c liên k t ho t ng v i nhau. S xu t hi n c a 3 t ch c OHG , 3G.IP và MWIP cho th y n l c xây d ng m t m ng lõi chung IP m c dù i u ó ch tr thành hi n th c khi h th ng 3,5G và 4G ư c xây d ng. Công vi c chu n hoá và xây d ng tiêu chu n cho ANSI-41 ư c th c hi n b i U ban TR.45.2 c a TIA và quá trình phát tri n m ng này lên 3G ang ư c th c hi n trong các nhóm xây d ng tiêu chu n k thu t c a 3GPP2. M ng lõi d a trên ANSI-41 s ư c s d ng b i các m ng truy nh p vô tuy n d a trên cdma2000. Công vi c xây d ng tiêu chu n GSM ang ư c ti n hành b i các u ban SMG c a ETSI và ư c làm cho phù h p v i yêu c u c a M trong T1P1.5. M i quan h này v n gi nguyên i v i c vi c chu n hoá 3G. Phát tri n GSM lên 3G ư c th c hi n b i 3GPP và ư c làm hài hoà v i các yêu c u c a M trong T1P1. M ng lõi d a trên GSM-MAP s ư c s d ng b i m ng truy nh p vô tuy n d a trên UTRA. Như v y 2 t ch c ch u trách nhi m chính trong vi c xây d ng tiêu chu n cho h th ng thông tin di ng 3G là 3GPP và 3GPP2. Hai t ch c này có nhi m v hình thành và phát tri n các k thu t các lĩnh v c riêng nh m tho mãn các tiêu chu n k thu t c a h th ng thông tin di ng 3G th ng nh t. Ph n ti p theo s c pt i2t ch c này. 1.2.2 3GPP Năm 1998, các cơ quan phát tri n tiêu chu n SDO khu v c ã ng ý thành l p m t t ch c ch u trách nhi m tiêu chu n hoá UMTS, ư c t tên là 3GPP ( 3rd Generation Partnership Project). Các thành viên sáng l p nên 3GPP bao g m : • ETSI- European Telecommunication Standard Institute- c a Châu Âu • ARIB- Association of Radio Industry Board- c a Nh t B n • TTA- Telecommunication Technology Association- c a Hàn Qu c 11
  12. Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u • T1 c a B c M • TTC- Telecommunication Technology Committee- c a Nh t B n • CWTS- China Wireless Telecommunication Standard group - c a Trung Qu c. Ngoài ra còn có các i tác v tư v n th trư ng là: • 3G.IP c a M • GSA c a Anh • GSM Association c a Ireland • IPv6 Forum c a Anh • UMTS Forum c a M • 3G American c a M 3GPP còn có m t s quan sát viên là các t ch c phát tri n tiêu chu n khu v c có ti m năng tr thành thành viên chính th c trong tương lai. Các quan sát viên hi n t i là: • TIA – Telecommunications Industries Association -c a M • TSACC-Telecommunications Standards AdvisoryCouncil of Canada- c a Canada • ACIF- Australian Communication Industry Forum - c a Úc Các thành viên c a 3GPP ã th ng nh t r ng, công ngh truy nh p vô tuy n là hoàn toàn m i và d a trên WCDMA, các thành ph n c a m ng s ư c phát tri n trên n n t ng c a các m ng thông tin di ng th h 2 ã có v i nguyên t c t n d ng cao nh t có th . Vì m ng lõi d a trên mô hình GSM ã ch ng t ư c hi u qu trong s d ng th c t , các u cu i 3G cũng s mang m t card tháo l p ư c mang thông tin liên quan n thuê bao và các ch c năng c th c a nhà cung c p d ch v theo cách gi ng như GSM s d ng SIM. 3GPP ư c chia thành các nhóm tiêu chu n k thu t (TSG – Technical Specification Group) ch u trách nhi m v t ng lĩnh v c nh t nh như sau: • TSG-SA: v d ch v và ki n trúc • TSG-CN: v tiêu chu n hoá m ng lõi • TSG-T: v thi t b u cu i • TSG-GERAN: v m ng truy nh p cho GSM và 2,5G • TSG-RAN: v m ng truy nh p cho 3G Các nhóm k thu t trên ư c qu n lý b i m t nhóm ph i h p ho t ng d án PCG (Project Co-ordination Group). C u trúc ch c năng ư c trình bày trong hình 1-2 12
  13. Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u Hình 1- 2 C u trúc ch c năng c a PCG và TSG trong 3GPP B ng 1- 1 Các tham s cơ b n c a UTRA FDD và TDD, ARIB WCDMA FDD và TDD ETSI UTRA ARIB WCDMA [ Nhat ban ] FDD TDD FDD TDD Ph−¬ng ph¸p ®a WCDMA TD-CDMA WCDMA TD-CDMA truy nhËp 3,84 3,84 Tèc ®é chip Mcps 3,84 3,84 (1,024/7,68/15,36) (1,024/7,68/15,36) Kho¶ng c¸ch sãng 5 (1,25/10/20) 5MHz 5MHz 5(1,25/10/20)MHz mang MHz §é dµi khung 10ms 10ms 10ms 10ms Sè lÇn ®iÒu khiÓn c«ng suÊt trong 15 15 15 15 mét khe thêi gian Kho¶ng thêi gian Kh«ng tån t¹i 625µs Kh«ng tån t¹i 625µs mét khe thêi gian §iÒu chÕ sè liÖu QPSK QPSK QPSK/BPSK QPSK/BPSK (DL/UL) §iÒu chÕ tr¶i phæ QPSK QPSK QPSK/QPSK QPSK/QPSK (DL/UL*) HÖ sè tr¶i phæ 4-512 1,2,4,8,16 2-512 2-512 hµm cos n©ng hµm cos hµm cos n©ng hµm cos n©ng D¹ng xung r= 0,22 n©ng r= 0,22 r= 0,22 r= 0,22 *DL/UL - ®−êng xuèng/®−êng lªn Các tiêu chu n dành cho 3G mà 3GPP xây d ng ư c phát tri n d a trên giao di n vô tuy n GSM-MAP và UTRA WCDMA. Khái ni m UTRA bao g m c các ch ho t ng FDD và TDD h tr m t cách hi u qu các nhu c u d ch v UMTS 13
  14. Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u khác nhau v các d ch v i x ng và không i x ng. Trong quá trình ánh giá UTRA trong ETSI SMG2, vi c kh o sát ư c t p trung vào ch FDD. Khái ni m TD-CDMA ư c ch p thu n dùng cho ch TDD ch a ng hài hoà các tham s gi a FDD và TDD. Các tham s c a UTRA ư c trình bày trong b ng 1-1. xu t WCDMA c a ARIB bao g m c 2 ch ho t ng, FDD và TDD. Ch FDD c a xu t này khá gi ng v i ch FDD c a ETSI UTRA. Tuy nhiên, ch TDD ư c thi t k g n gi ng v i ch FDD, nhưng ch p nh n m t s c trưng riêng bi t như công ngh i u khi n công su t vòng m và phân t p phát. Sau quy t nh vào tháng 1 năm 1998 c a ETSI SMG, h th ng truy nh p ư c i tên là TD-CDMA thay cho tên WCDMA trư c ây, b i vì m t s nét c trưng c a TDMA ã ư c k t h p vào t n d ng nh ng ưu i m v công ngh c a TD-CDMA. 1.2.3 3GPP2 3GPP2 ư c thành l p vào cu i năm 1998, v i 5 thành viên chính th c là t ch c phát tri n sau tiêu chu n sau: • ARIB- Association of Radio Industry Board- c a Nh t B n • CWTS- China Wireless Telecommunication Standard - c a Trung Qu c • TIA- Telecommunication Industry Association – C a B c M • TTA- Telecommunication Technology Association- C a Hàn Qu c • TTC- Telecommunication Technology Council- c a Nh t B n Ngoài ra t ch c này còn có m t s các i tác tư v n th trư ng như: • CDG- The CDMA Development Group • MWIF- Mobile Wireless Internet Forum • IPv6 Forum Có th nh n th y r ng thành ph n tham gia 2 cơ quan chu n hoá 3GPP và 3GPP2 v cơ b n là gi ng nhau, ch khác i m 3GPP có s tham gia c a ETSI. Vì v y d dàng suy ra v cơ b n, c u trúc t ch c, nguyên lý ho t ng c a 2 cơ quan này g n gi ng nhau. S khác nhau ch y u c a 2 cơ quan này n m con ư ng phát tri n lên h th ng 3G. V c u trúc ch c năng, trư c h t 3GPP2 có m t ban ch o d án- PSC (Project Steering Commitee). PSC s qu n lý toàn b công tác tiêu chu n hoá theo các nhóm k thu t –TSG. 3GPP2 hi n nay có 4 nhóm TSG, bao g m: • TSG-A: nghiên c u v các h th ng giao di n m ng truy nh p • TSG-C: v CDMA2000 • TSG-S: v các khía c nh d ch v và h th ng 14
  15. Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u • TSG-X: v ho t ng liên k t các h th ng. Ta có th th y công vi c chính c a công vi c chính c a 3GPP2 chính là xây d ng tiêu chu n hoá CDMA2000. CDMA2000 cung c p m t con ư ng phát tri n lên 3G b ng cách s d ng các tiêu chu n TIA/EIA-95B hi n có, bao g m: • TIA/EIA-95B: các tiêu chu n tr m di ng và giao di n vô tuy n. • IS-707: tiêu chu n cho các d ch v s li u(d ng gói, không ng b và fax) • IS-127: tiêu chu n cho b mã hoá tho i t c 8,5Kbps EVRC • IS-733: tiêu chu n cho b mã hoá tho i t c 13kbps • IS-637: tiêu chu n cho d ch v nh n tin ng n (SMS) • IS-638: qu n lý các tham s và vi c kích ho t qua không gian (h tr vi c c u hình và kích ho t d ch v c a các tr m di ng qua giao di n vô tuy n). • IS-97 và IS-98: các tiêu chu n dành cho các ho t ng m c t i thi u • C u trúc kênh TIA/EIA-95 cơ b n. • Các tiêu chu n m r ng cho các c u trúc kênh TIA/EIA-95B cơ b n b tr , l p ghép kênh và báo hi u h tr các kênh phát qu ng bá (Kênh hoa tiêu , kênh tìm g i, kênh ng b ) • IS-634A: không ch u s thay i quan tr ng nào khi dùng cho CDMA2000; c u trúc phân l p c a CDMA2000 d n d n tích h p v i c u trúc thành ph n c a IS- 634A. • TIA/EIA-41D: không c n thay i nhi u khi s d ng cho CDMA2000; c u trúc phân t ng c a CDMA2000 t o ra kh năng d tích h p v i các d ch v giá tr gia tăng. Các tiêu chu n c a 3GPP2 ư c phát tri n theo các pha sau ây: • Pha 0: toàn b các tiêu chu n ã ư c các SDO hoàn thi n • Pha 1: ch y u là các ch tiêu k thu t cho Release 1 k th a toàn b ph n 2G IS-95A và IS-95B. Hoàn thi n vào năm 2000. • Pha 2: b t u t gi a năm 2001 nh m h tr kh năng IP Multimedia, phiên b n u tiên hoàn thi n trong năm 2002, các phiên b n sau trong năm 2003. • Pha 3: thêm các ch c năng theo hư ng m ng lõi IP. Hi n nay giai o n này ư c kh i ng. • Ngoài ra, hi n nay CDMA2000 1xEV c a 3GPP2 ã ư c ITU chính th c ch p thu n 3G. 1.2.4 M i quan h gi a 3GPP và 3GPP2 và ITU 3GPP và 3GPP2 h p tác l n u nh m gi i quy t v n k t n i liên m ng, chuy n vùng toàn c u, t p trung vào 3 khía c nh chính: 15
  16. Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u • Truy nh p vô tuy n • Thi t b u cu i • M ng lõi Ho t ng h p tác này ch y u thông qua OGH và các nhóm ad hoc có s tham gia c a c 2 bên 3GPP và 3GPP2. Hi n nay, IETF là m t trong các nhân t m i cùng v i 3GPP và gi i quy t hư ng m ng lõi chung toàn IP. M i ây, sau khi nghiên c u HSDPA (3GPP) và 1xEV-DO (3GPP2), c hai t ch c này ang ti p t c n l c theo hư ng m ng lõi IP chung qua các cu c h p năm 2002. ITU ch u trách nhi m ph i h p s ho t ng c a các t ch c tiêu chu n hoá, c th là 2 ơn v ch u trách nhi m tr c ti p: • ITU-T SSG- Special Study Group • ITU-R WP8F- Working Party 8F. Trong ó, ITU-T SSG có 3 nhóm làm vi c v i 7 v n , gi i quy t 90% công tác chu n hoá v m ng (Network Aspects), t p trung vào các m ng: • Giao di n NNI • Qu n lý di ng • Yêu c u giao th c • Phát tri n giao th c Ngư c l i, ITU-R WP8F có trách nhi m gi i quy t 90% công tác chu n hoá v giao di n vô tuy n t p trung vào các nhi m v : • Các ch tiêu toàn di n c a m t h th ng IMT-2000 • Ti p t c chu n hoá toàn c u b ng cách k t h p v i các cơ quan tiêu chu n SDO và các Project (3GPP và 3GPP2) • Xác nh m c tiêu sau IMT-2000:3,5G và 4G • Tâp trung vào ph n m ng m t t (tăng t c d li u, m ng theo hư ng IP) • Ph i h p v i ITU-R WP8P v v tinh, v i ITU-T và ITU-D v các v n liên quan. Vai trò c a t ng thành ph n trong m i quan h gi a các t ch c này có th rút g n như sau: • 3GPP và 3GPP2: m b o phát tri n công ngh và các ch tiêu giao di n vô tuy n cho toàn c u; • Các t ch c tiêu chu n khu v c –SDO: làm thích ng các tiêu chu n chung cho t ng khu v c. K t qu là s xu t hi n c a các tiêu chu n IMT-2000 trên cơ s ch tiêu k thu t c a 3GPP và 3GPP2. 16
  17. Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u • ITU-T và ITU-R: m b o kh năng tương thích và roaming toàn c u v i các ch tiêu. C th rõ vi c phân công và trách nhi m qua ITU-R.M 1457 và ITU-T Q.REF. Hi n nay, c 3GPP, 3GPP2, ITU và IETF ti p t c ph i h p ch t ch gi i quy t m ng lõi chung IP theo các công ngh 3,5G và 4G. 1.3 Tình hình chu n hoá 2,5G và 3G 1.3.1 M u Hi n nay, các b tiêu chu n công ngh 2,5G v cơ b n ã ư c hoàn thi n, c th như sau: • 3GPP ã hoàn thi n ch tiêu k thu t GPRS, t ó các t ch c chu n hoá khu v c ã có b tiêu chu n k thu t GPRS. M t s các nư c thu c nhóm công ngh này như Châu Âu, H ng Kông, Nh t B n ã biên so n ho c ch p nh n nguyên v n chu n cho phù h p v i i u ki n công ngh c a mình. • 3GPP2 ã hoàn thi n các ch tiêu k thu t CDMA2000 1xEV-DO. Các t ch c chu n hóa khu v c c a các nư c có công ngh IS-95A ho c IS-95B h u h t ã có tiêu chu n áp d ng nguyên v n công ngh 2,5G. V i công ngh 3G, tình hình chu n hoá ph c t p hơn v i 3 m ng chính sau: • Công ngh truy nh p vô tuy n • M ng lõi • Giao di n v i các h th ng khác. 1.3.2 Chu n hoá công ngh truy nh p vô tuy n Trên th gi i hi n ang t n t i nhi u công ngh thông tin di ng 2G khác nhau v i s v n u tư tương i l n. Vi c xây d ng m t h th ng thông tin di ng tiên ti n hơn luôn òi h i ph i chú ý t i v n l i nhu n kinh t , có nghĩa là các h th ng thông tin di ng m i ph i tương thích ngư c v i các h th ng 2G hi n có, t n d ng s u tư v cơ s h t ng c a các h th ng cũ. Như v y, m c tiêu phát tri n n m t tiêu chu n duy nh t cho IMT-2000 là không th t ư c. Trên th c t , ITU ã ch p nh n sư t n t i song song c a 5 h công ngh khác nhau: • IMT-MC (IMT-Multi Carrier): CDMA2000 • IMT-DS (IMT- Direct Sequence): WCDMA –FDD • IMT-TC: WCDMA-TDD • IMT-SC: TDMA m t sóng mang, còn g i là UWC-136 và EDGE • IMT-FT: DECT 17
  18. Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u Các h công ngh này có n n t ng công ngh khác nhau và ư c các cơ quan t ch c tiêu chu n hoá khác nhau th c hi n các vi c xây d ng chu n ư c trình bày trong hình 1-3 Hình 1- 3 Các h công ngh ư c ITU-R ch p nh n Trong năm 2002, ITU-R ã ch p thu n 7 lo i công ngh c th , mà th c ch t thu c 5 h công ngh trên: • CDMA a sóng mang (cdma2000) • CDMA1x-EV • CDMA TDD (UTRA) • CDMA TDD (TD-SCDMA) • W-CDMA (UTRA - FDD) • UWC-136 (FDD) • FDMA/TDMA: DECT. Các công ngh trên bao g m: - Hai tiêu chu n TDMA: SC-TDMA (UWC-136) và MC-TDMA (DECT) - Ba tiêu chu n CDMA : MC-CDMA (cdma2000 ), DS-CDMA (WCDMA) và CDMA-TDD (bao g m TD-SCDMA và UTRA-TDD). Ta xét các tiêu chu n TDD v i các c i m sau: - TDD có th s d ng các ngu n tài nguyên t n s khác nhau và không c n c p t n s . - TDD phù h p v i truy n d n b t i x ng v t c gi a ư ng lên và ư ng xu ng, c bi t v i các d ch v d li u d ng IP - TDD ho t ng cùng t n s cho ư ng lên và ư ng xu ng, phù h p cho vi c s d ng các k thu t m i như anten thông minh - Chi phí thi t b h th ng TDD th p hơn, có th th p hơn t 20 n 50% so v i các h th ng FDD. Tuy nhiên, h n ch chính c a h th ng TDD là t c di chuy n và di n tích ph sóng. Các h th ng TDD ch thích h p v i vi c tri n khai cho các d ch v a phương 18
  19. Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u ti n trong các khu v c m t cao và có yêu c u cao v dung lư ng tho i, d li u và các d ch v a phương ti n trong các khu v c t p trung thuê bao l n. TD-SCDMA là công ngh do Trung Qu c xu t, còn UTRA-TDD ư c xem là ph n b sung cho UTRA-FDD t i nh ng vùng có dung lư ng r t cao. Hơn n a các công ngh này chưa có s n ph m thương m i. Trên th c t ch có 2 tiêu chu n quan tr ng nh t ã có s n ph m thương m i và có kh năng ư c tri n khai r ng rãi trên toàn th gi i là WCDMA (FDD) và cdma2000. WCDMA ư c phát tri n trên cơ s tương thích v i giao th c c a m ng lõi GSM (GSM MAP), m t h th ng chi m t i 65% th trư ng th gi i. Còn cdma2000 nh m tương thích v i m ng lõi IS-41, hi n chi m 15% th trư ng. Quá trình phát tri n lên 3G cũng s t p trung vào 2 hư ng chính này, có th ư c tóm t t trong hình 1-4. Hình 1- 4 Quá trình phát tri n lên 3G c a 2 nhánh công ngh chính 1.3.3 Phân tích hai nhánh công ngh chính ti n lên 3G 1.3.3.1 Hư ng phát tri n lên 3G s d ng công ngh WCDMA WCDMA là m t tiêu chu n thông tin di ng 3G c a IMT-2000 ư c phát tri n ch y u Châu Âu v i m c ích cho phép các m ng cung c p kh năng chuy n vùng toàn c u và h tr nhi u d ch v tho i, d ch v a phương ti n. Các m ng WCDMA ư c xây d ng d a trên cơ s m ng GSM, t n d ng cơ s h t ng s n có 19
  20. Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u c a các nhà khai thác m ng GSM. Quá trình phát tri n t GSM lên CDMA qua các giai o n trung gian, có th ư c tóm t t trong sơ sau ây: Hình 1- 5 Quá trình phát tri n lên 3G theo nhánh s d ng công ngh WCDMA 1.3.3.1.1 GPRS GPRS là m t h th ng vô tuy n thu c giai o n trung gian, nhưng v n là h th ng 3G n u xét v m ng lõi. GPRS cung c p các k t n i s li u chuy n m ch gói v it c truy n lên t i 171,2Kbps (t c s li u nh) và h tr giao th c Internet TCP/IP và X25, nh v y tăng cư ng áng k các d ch v s li u c a GSM. Công vi c tích h p GPRS vào m ng GSM ang t n t i là m t quá trình ơn gi n. M t ph n các khe trên giao di n vô tuy n dành cho GPRS, cho phép ghép kênh s li u gói ư c l p l ch trình trư c i v i m t s tr m di ng. Phân h tr m g c ch c n nâng c p m t ph n nh liên quan n kh i i u khi n gói (PCU- Packet Control Unit) cung c p kh năng nh tuy n gói gi a các u cu i di ng các nút c ng (gateway). M t nâng c p nh v ph n m m cũng c n thi t h tr các h th ng mã hoá kênh khác nhau. M ng lõi GSM ư c t o thành t các k t n i chuy n m ch kênh ư c m r ng b ng cách thêm vào các nút chuy n m ch s li u và gateway m i, ư c g i là GGSN (Gateway GPRS Support Node) và SGSN (Serving GPRS Support Node). GPRS là m t gi i pháp ã ư c chu n hoá hoàn toàn v i các giao di n m r ng và có th chuy n th ng lên 3G v c u trúc m ng lõi. 1.3.3.1.2 EDGE EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) là m t k thu t truy n d n 3G ã ư c ch p nh n và có th tri n khai trong ph t n hi n có c a các nhà khai thác TDMA và GSM. EDGE tái s d ng băng t n sóng mang và c u trúc khe th i gian c a GSM, và ư c thi t k nh m tăng t c s li u c a ngư i s d ng trong m ng GPRS ho c HSCSD b ng cách s d ng các h th ng cao c p và công ngh tiên ti n khác. Vì v y, cơ s h t ng và thi t b u cu i hoàn toàn phù h p v i EDGE hoàn toàn tương thích v i GSM và GRPS. 1.3.3.1.3 WCDMA hay UMTS/FDD WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là m t công ngh truy nh p vô tuy n ư c phát tri n m nh Châu Âu. H th ng này ho t ng ch 20
Đồng bộ tài khoản