Bài giảng Thông tin di động: Phần 1 – ThS. Hà Duy Hưng

Chia sẻ: Sơn Tùng | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:60

Thêm vào BST

Báo xấu

178
lượt xem 40
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Thông tin di động" cung cấp cho người học các kiến thức: Quá trình phát triển trong lĩnh vực di động, các kiến thức cơ bản trong mạng di động tế bào, các ảnh hưởng chính cũng như các kỹ thuật được áp dụng cho mạng,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thông tin di động: Phần 1 – ThS. Hà Duy Hưng

THÔNG TIN DI ĐỘNG ThS. Hà Duy Hưng Mobile: (090)988.8605 Email: haduyhung@tdt.edu.vn haduyhungtdt@yahoo.com 1
Mục đích: Mobile  anywhere, anytime, anyone, any device, any service Hệ thống thông tin di động là một trong những hệ thống thông tin đang đựơc phát triển cũng như triển khai nhanh trong lĩnh vực viễn thông hiện nay ở nước ta  hiểu được các kiến thức liên quan, các kỹ thuật được sử dụng cũng như kiến trúc mạng là một trong những yêu cầu cho tất cả sinh viên của nghành viễn thông. Nội Dung: Quá trình phát triển trong lĩnh vực di động Các kiến thức cơ bản trong mạng di động tế bào Các ảnh hưởng chính cũng như các kỹ thuật được áp dụng cho mạng Kiến trúc mạng GSM, CDMA2000, WCDMA 2
Tài liệu tham khảo: [1] Mobile Radio Networks, 2nd Edition 2002, Bernhard H. Walke [2] Mobile Fading Channels, 2002, Matthias Pätzold [3] Mobile Communications Design Fundamentals, 1993 2nd Edition, William C. Y. Lee [4] Mobile Channel Characteristics, 2000, James K. Cavers [5] Wireless Communications, 1996, Theodore S. Rappaport [6] The Mobile Radio Propagation Channel, 2000 2nd Edition, J. D. Parsons [7] Mobile Radio Communications, 1992, R. Steele [8] Microwave Mobile Communications, 1974, W. C. Jakes, Jr. 3
Vấn đề thi cử: + Thi Viết (90 phút) + Nhiều đề (được xem tất cả các loại tài liệu) + Tuyệt đối không được trao đổi khi thi (2đ/lần) + Điều kiện được thi: phải làm đủ bài tập về nhà và tham gia giải bài tập tại lớp + Không thi lần 3, đề thi lần 2 ở mức độ bằng hoặc khó hơn đề thi lần 1 + Mọi thắc mắc trao đổi trực tiếp qua email 4
1. Lịch sử Thông Tin Vô Tuyến • Hệ thống thông tin vô tuyến đầu tiên là LOS (Light Of Sight ) Dùng khói (smoke), dùng lửa (flare), dùng gương (mirror) và semaphore • Truyền dẫn sóng điện từ đầu tiên (1895) Được thí nghiệm thành công ở Anh của hảng Macroni • Hệ thống vô tuyến truyền thoại đầu tiên 1915 được sử dụng ở Mỹ • Dịch vụ điện thoại di động đầu tiên được sử dụng tại 25 thành phố của Mỹ 1946 (hạn chế về dung lượng và hiệu quả sử dụng phổ tần số) • Thế hệ thứ I (1G) của Hệ thống thông tin di độ5ng tế bào (cellular mobile communication nerworks) 1983 do At&T dùng kỹ thuật
Một số hệ thống đầu tiên: Narrowband AMPS (NAMPS). Total Access Cellular System (TACS). Extended Total Access Communication System (ETACS). Nordic Mobile Telephone System (NMT900). Nippon Telephone and Telephone (NTT). Một số đặc điểm: Phân bổ tần số hạn chế. Dung lượng thấp. Nhiễu xảy ra khi máy di động di chuyển trong môi trường fading nhiều tia. Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi. 6 Không tương thích giữa các hệ thống với nhau
• Thế hệ thứ II (2G) của Hệ thống thông tin di động tế bào 1987 ở Châu Âu dùng kỹ thuật TDMA, CDMA kết hợp FDMA là hệ thống thông tin số có thể truyền dữ liệu tốc độ 19.2 kbps Một số hệ thống tiêu biểu: United States Digital Cellular (USDC) standards IS54, IS136, IS95. Global System for Mobile communications (GSM). Pacific Digital Cellular (PDC). CdmaOne. Ưu điểm của thế hệ này hiệu quả sử dụng tần số cao hơn, bảo mật tốt hơn, dung lượng và chất lượng cũng cao hơn thế hệ 1, kết hợp nhiều loại hình dịch vụ, dùng mạch tích hợp (số), mã sữa lỗi, bộ cân bằng, tương thích mạng khác dễ dàng. 7
• Thế hệ thứ III (3G) của Hệ thống thông tin di động tế bào được đề xuất vào năm 2000 còn được gọi là IMT2000 (International Mobile Telecommunications) s ử dụng kỹ thuật TDMA, CDMA kết hợp FDMA với các yêu cầu: Tốc độ 144 kbps cho thuê bao di động chuyển động tốc độ cao Tốc độ 384 kbps cho thuê bao di động chuyển động tốc độ thấp Tốc độ 2 Mbps cho thuê bao di động không chuyển động Chất lượng dịch vụ phải không thua kém chất lượng dịch vụ mạng cố định nhất là đối với thoại. Mạng phải có khả năng sử dụng toàn cầu, nghĩa là bao gồm cả thông tin vệ tinh Có 3 hệ thống được đề xuất: WCDMA (Wideband –CDMA) CDMA – 2000 8 ược phát triển từ UMTS (Universal Mobile Telecommunication system) đ GSM
Hệ thống thế hệ 2.5G phát triển từ GSM GPRS – General Packet Radio Services HSCSD – High Speed Circuit Switch Data • Xu hướng phát triển 9
Macrocell Microcell Picocell >600 m 60 to 600 m 6 to 60 m Packet Interactive Cable Video Fixed Wireless(802.16) /LAN(802.11) Visual Video Conference Video phone Medical Imaging Networked Image Computing Fax 3G Mobile Interactive Games Email PDA Data Cellullar/PCS ComputerComputer WAN Voice Messaging Voice Voice Circuit Narrowband Wideband Broadband (Copper) (Copper/Fiber) (Fiber) 64 Kbps 64 Kbps~1.5Mbps 45Mbps 10
• Thế hệ 4G (dự kiến) Indoor Cellular W-LAN W-PAN Satellite 4G Communica tions Radio Broadcasting TV Broadcasting 11
• Thế hệ 4G (vision 2010???) 12
• Thế hệ 4G: nguyên lý 13
• Thế hệ 4G: tốc độ dữ liệu và tính di động Vehicle Outdoor Walk 4G 2G 3G Ce Fixed Ce llu llu la r lar Walk Indoor Fixed/ desktop 14
• Thế hệ 4G: công nghệ sử dụng 1k 3G Cellular 100 802.11b MIMO 10 Bluetooth 802.11a UW B ) sr ete m( e g na R 1 1M 10M 100M 1G 10G 15 Peak Data Rate
2. Nguyên lý mạng Di Động Tế Bào (Cellular Mobile Nertwork) • Mạng di động ban đầu dựa trên trạm thu phát đặt cao với công suất lớn phủ một vùng với diện tích rộng: Không sử dụng lại tần số Dung lượng bị hạn chế Máy cấm tay có kích thước lớn 1970s thay thế các trạm thu phát công suất lớn bằng các trạm thu phát với công suất bé phủ một vùng diện tích vừa đủ để có thể sử dụng lại phổ tần  mạng di động tế bào (cell) Cell là vùng phủ sóng của một trạm thu phát (BTS) thể hiện là hình lục giác Sử dụng lại tần số là dùng lại kênh tần số cho một cell khác Dung lượng tăng, thiết bị cầm tay bé, và độ phức t16ạp tăng (handover, roaming, signaling and mornitoring)
• Cell được thể hiện bằng một cặp số nguyên (i,j). Trong đó i là B số cell khi di chuyển vuông góc với G C A một cạnh của lục giác, j là số cell j F D khi đổi hướng 600 ngược chiều B E kim đồng hồ (như hình bên). Giả G C B thiết khoảng cách giữa tâm 2 cell i kề nhau được chuẩn hoá bằng một A G 1 C F D A • Định lý: khoảng cách giữa 2 E F D điểm có toạ độ (u1,v1) và (u2,v2) là E d u u u u v v v v 2 2 12 2 1 2 1 2 1 2 1 17
P u* v v* 3 2 u a=60o u * ,v * : c o o r d in a te s 1 3 o f p o in t P 2 a 1 0 -1 -1 Trục toạ độ (u,v) có chiều dài đơn vị theo mỗi trục 3R là Tâm mỗi cell thể hiện bằng một cặp số nguyên 18
v ( u 2 , v 2 ) v v ( u 2 , v 2 ) d 12 y y ( u 1 , v 1 ) ( u 1 , v 1 ) v2 x u u ( u 2 , 0 ) u v1 o ( u 2 u 1 ) s i n 3 0 ( u 1 , 0 ) 3 0 o o x = ( u 2 u 1 ) c o s 3 0 o o 30 30 0 0 0 2 d 12 x 2 y 2 x u 2 u cos 30 1 y v 2 u 2 u sin 30 1 v 1 2 d u u cos 30 v v u u sin 30 2 2 2 2 2 12 2 1 2 1 2 1 2u 2 u 1 v 2 v sin 30 1 u u v v u u v 19 v 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1
R R R • Bán kính cell 1 • Số lượng cell trong một cụm R 3 là 2 D N= • Khoảng cách giữa 2 3R 2 cell (0,0) và cell (i,j) • Khoảng cách giữa 2 cell đồng kênh là 2 2 D D i ij j D = R 3N Q= R = 3N • Cụm cell (nhóm cell – cluster) là một nhóm các cell được gán bởi một bộ tần sao cho không gây nhiễu lẫn nhau. Bán kính của cụm là (xem D là khoảng cách giữa 2 cell lớn – 2 cụm) D Rc 20 3