intTypePromotion=1

CÔNG NGHỆ VÀ QUY HOẠCH W - CDMA - 2

Chia sẻ: Cao Tt | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

0
91
lượt xem
19
download

CÔNG NGHỆ VÀ QUY HOẠCH W - CDMA - 2

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

Tổng quan về thông tin di động số 1.3 . Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2 Cùng với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao cả về số lượng và chất lượng, hệ thống thông tin di động thế hệ 2 được đưa ra để đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động dựa trên công nghệ số . Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng điều chế số .Và chúng sử dụng 2 phương pháp đa truy cập :  Đa truy cập phân chia theo...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: CÔNG NGHỆ VÀ QUY HOẠCH W - CDMA - 2

  1. Tổng quan về thông tin di động số 1 .3 . Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2 Cùng với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao cả về số lượng và ch ất lượng, hệ thống thông tin di động thế hệ 2 đư ợc đưa ra đ ể đáp ứng kịp th ời số lượng lớn các thu ê bao di động dựa trên công ngh ệ số . Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng điều chế số .Và chúng sử dụng 2 phương pháp đa truy cập :  Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access - TDMA).  Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access - CDMA). 1 .3.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA. Với phương pháp truy cập TDMA thì nhiều người sử dụng một sóng mang và trục thời gian được chia thành nhiều khoảng thời gian nhỏ để dành cho nhiều người sử dụng sao cho không có sự chồng chéo. Phổ quy định cho liên lạc di động được chia thành các dải tần liên lạc, mỗi dải tần liên lạc này dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc là một khe thời gian trong chu kỳ một khung. Các thuê bao khác dùng chung kênh nh ờ cài xen thời gian, mỗi thuê bao được cấp phát cho một khe thời gian trong cấu trúc khung . Đặc điểm : -Tín hiệu của thuê bao đư ợc truyền dẫn số. -Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau, trong đó một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến các máy d i động và một băng tần đư ợc sử dụng để truyền tín hiệu từ máy di động đến trạm gốc. Việc phân chia tần như vậy cho phép các máy thu và máy phát có th ể hoạt động cùng một lúc m à không sợ can nhiễu nhau. -Giảm số máy thu phát ở BTS. -Giảm nhiễu giao thoa. Hệ thống TDMA điển h ình là h ệ thống thông tin di động toàn cầu (Global System for Mobile Communications - GSM). Trang 12
  2. Tổng quan về thông tin di động số Máy điện thoại di động kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn kỹ thuật FDMA. Hệ thống xử lý số đối với tín hiệu trong MS tương tự có khả năng xử lý không quá 106 lệnh trong 01 giây, còn trong MS số TDMA phải có khả n ăng xử lý hơn 50x106 lệnh trên giây. 1 .3.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA. Với phương pháp đa truy cập CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi m à không sợ gây nhiễu lẫn nhau. Những người sử dụng nói trên được phân biệt với nhau nhờ dùng một mã đặc trưng không trùng với b ất kỳ ai. Kênh vô tuyến CDMA đư ợc dùng lại mỗi cell trong toàn m ạng, và những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ m ã trải phổ giả ngẫu nhiên (Pseudo Noise - PN). Đặc điểm của CDMA: -Dải tần tín hiệu rộng h àng MHz. -Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp. -Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường rất nhỏ và chống fading hiệu quả hơn FDMA, TDMA. . -Việc các thuê bao MS trong cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số không còn vấn đ ề, chuyển giao trở th ành m ềm, điều khiển dung lượng cell rất linh hoạt. 1 .4 Hệ thống thông tin di động thế hệ ba. Công nghệ thông tin di động số thế hệ ba. Công nghệ này liên quan đến những cải tiến đang đ ược thực hiện trong lĩnh vực truyền thông không dây cho điện tho ại và dữ liệu thông qua bất kỳ chuẩn n ào trong những chuẩn hiện nay. Đầu tiên là tăng tốc độ bit truyền từ 9.5Kbps lên 2Mbps. Khi số lượng thiết bị cầm tay được thiết kế để truy cập Internet gia tăng, yêu cầu đặt ra là phải có được công nghệ truyền thông không dây nhanh hơn và ch ất lượng hơn. Công nghệ này sẽ nâng cao chất lượng thoại, và d ịch vụ dữ liệu sẽ hỗ trợ việc gửi nội dung video và multimedia Trang 13
  3. Tổng quan về thông tin di động số đ ến các thiết bị cầm tay và điện thoại di động. Các hệ thống thông tin di động số hiện nay đang ở giai đoạn chuyển từ thế hệ 2 .5G sang th ế hệ 3 (3 - Generation). Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và các dịch vụ thông tin di động, ngay từ đầu những năm đầu của thập kỷ 90 người ta đ ã tiến h ành nghiên cứu hoạch định hệ thống thông tin di động thế hệ ba. ITU-R đang tiến h ành công tác tiêu chu ẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000. Ở châu Âu ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hóa phiên bản n ày với tên gọi là UMTS (Universal Mobile Telecommunnication System). Hệ thống mới này sẽ làm việc ở d ải tần 2 GHz. Nó sẽ cung cấp nhiều loại hình d ịch vụ bao gồm các dịch vụ thoại và số liệu tốc độ cao, video và truyền thanh. Tốc độ cực đại của người sử dụng có thể lên đ ến 2Mbps. Người ta cũng đang tiến hành nghiên cứu các hệ thống vô tuyến thế h ệ thứ tư có tốc độ lên đ ến 32Mbps. Hệ thống thông tin di động thế hệ ba được xây dựng trên cơ sở IMT – 2000 với các tiêu chí sau : - Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz với đường lên có dải tần 1885- 2025MHz và đường xuống có dải tần 2110 -2200MHz. - Là h ệ thống thông tin di động to àn cầu cho các loại h ình thông tin vô tuyến, tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến, đồng thời tương tác với mọi lo ại dịch vụ viễn thông. - Hệ thống thông tin di động 3G sử dụng các môi trường khai thác khác nhau. - Có thể hỗ trợ các dịch vụ như : Môi trường thông tin nhà ảo (VHE – Vitual Home Environment) trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạch toàn cầu; Đảm bảo chuyển mạng quốc tế; Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng th ời cho thoại, số liệu chuyển mạch theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói. - Dể d àng hỗ trợ các dich vụ mới xuất hiện. Các hệ thống thông tin di động thế hệ hai phát triển thông dụng nhất hiện nay là : GSM, cdmaOne (IS-95), TDMA (IS-136), PDC. Trong quá trình thiết kế hệ thống thông tin di động thế hệ ba, các hệ thống thế hệ hai được cơ quan chuẩn hóa của từng vùng xem xét để đưa ra các đề xuất tương ứng thích hợp với mỗi vùng. Trang 14
  4. Tổng quan về thông tin di động số 1 .3 Kết luận chương Chương này đã giới thiệu tổng quan về quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động. Với nhu cầu không ngừng tăng lên của người sử dụng cả về chất lượng và số lượng, nhu cầu trao đổi thông tin ở trình độ cao và đa dạng sự phát triển ấy là tất yếu.Hiện nay công nghệ 3G đang được ứng dụng một cách mạnh mẽ ở các nước trên th ế giới với các dịch vụ tiện ích như điện thoại truyền hình, truy nhập internet, … Trang 15
  5. Giới thiệu hệ thống thông tin di động GSM Chương 2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 2 .1 Giới thiệu chương. Chương này sẽ giới thiệu về sự h ình thành và phát triển của hệ thống thông tin d i động GSM, kiến trúc mạng GSM , phương pháp đa truy cập trong GSM , các thủ tục thông tin của thuê bao sử dụng trong mạng và sự cần thiết phải nâng cấp mạng GSM lên thế hệ 3G. Lịch sử hình thành GSM b ắt đầu từ một đề xuất vào năm 1982 của Nordic Telecom và Netherlands tại CEPT (Conference of European Post and Telecommunication) để phát triển một chuẩn tế b ào số mới đ áp ứng với nhu cầu n gày càng tăng của mạng di động Châu Âu. Ủy ban Châu Âu (EC) đưa ra lời hư ớng dẫn yêu cầu các quốc gia th ành viên sử dụng GSM cho phép liên lạc di động trong băng tần 900MHz. Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) định nghĩa GSM khi quốc tế chấp nhận tiêu chu ẩn hệ thống điện thoại tế bào số. Lời đề xuất có kết quả vào tháng 9 năm 1987, khi 13 nhà điều hành và qu ản lý của nhóm cố vấn CEPT GSM thỏa thuận ký hiệp định GSM MoU “Club”, với ngày khởi đầu là 1 tháng 7 năm 1991. GSM là từ viết tắt của Global System for Mobile Communications (hệ thống thông tin di động to àn cầu), trước đây có tên là Groupe Spécial Mobile. Hệ thống thông tin di động to àn cầu GSM là hệ thống thông tin tế bào số tích h ợp và toàn diện, được phát triển đầu tiên ở Châu Âu và đã nhanh chóng phát triển trên toàn thế giới. Mạng đư ợc thiết kế phù hợp với hệ thống ISDN và các d ịch vụ m à GSM cung cấp là một hệ thống con của dịch vụ ISDN chuẩn. Trang 16
  6. Giới thiệu hệ thống thông tin di động GSM Hình 2.1 GSM đ ầu tiên được thiết kế hoạt động ở dải tần 890-915 MHz và 935-960 MHz, hiện nay là 1.8GHz. Một vài tiêu chu ẩn chính được đề nghị cho hệ thống : • Chất lượng âm thoại chính thực sự tốt. • Giá dịch vụ và thuê bao giảm. Hỗ trợ liên lạc di động quốc tế. • Khả năng hỗ trợ thiết bị đầu cuối trao tay. • Hỗ trợ các phương tiện thuận lợi và dịch vụ mới. • Năng suất quang phổ. • Khả năng tương thích ISDN. • Tiêu chu ẩn được ban hành vào tháng giêng năm 1990 và những hệ thống thương mại đầu tiên được khởi đầu vào giữa năm 1992. Tổ chức MoU (Memorandum of Understanding) thành lập bởi nhà điều hành và qu ản lý GSM được cấp ph ép đầu tiên, lúc đó có 13 hiệp định đư ợc ký kết và đến nay đã có 191 thành viên ở khắp thế giới. Tổ chức MoU có quyền lực tối đa, đư ợc quyền định chuẩn GSM. 2.2. Cấu trúc mạng GSM Mạng GSM gồm nhiều khối chức năng khác nhau. Hình dưới cho thấy cách bố trí của mạng GSM tổng quát. Mạng GSM có thể chia thành ba ph ần chính. Trạm di động (Mobile Station_MS) do thuê bao giữ. Hệ thống con trạm gốc (Base Station Subsystem_BSS) điều khiển liên kết với trạm di động. Hệ thống mạng con (Network Subsystem_NS) là phần chính của trung tâm chuyển mạch dịch vụ di Trang 17
  7. Giới thiệu hệ thống thông tin di động GSM động MSC (Mobile services Switching Center), thực hiện chuyển mạch cuộc gọi giữa những ngư ời sử dụng điện thoại di động, và giữa di động với thuê bao mạng cố đ ịnh. MSC xử lý các hoạt động quản lý di động. Trong hình không có trình bày trung tâm duy trì và điều hành (Operations and Maintenance Center_OMS), giám sát điều hành và cơ cấu của mạng. Trạm di động và hệ thống con trạm gốc thông tin dùng giao tiếp Um, còn được gọi là giao tiếp không trung hay liên kết vô tuyến. Hệ thống con trạm gốc liên lạc với trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động dùng giao tiếp A. Hình 2 .2 :Mô hình hệ thống thông tin di động tế bào 2 .2.1 Trạm di động Trạm di động (Mobile Station_MS) gồm có thiết bị di động (đầu cuối) và một card thông minh gọi là module nhận dạng thu ê bao (Subscriber Identity Module_SIM). SIM cung cấp thông tin cá nhân di động, vì thế ngư ời sử dụng truy cập vào các dịch vụ thuê bao không phụ thuộc vào lo ại thiết bị đầu cuối. Bằng cách gắn SIM vào đầu cuối GSM, người sử dụng có thể nhận, gọi và nh ận các dịch vụ thuê bao khác trên thiết bị đầu cuối này. Trang 18
  8. Giới thiệu hệ thống thông tin di động GSM Thiết bị di động được nhận dạng duy nhất bằng số nhận dạng thiết bị di động quốc tế (International Mobile Equipment Identity_IMEI). SIM card chứa số nhận d ạng thu ê bao di động quốc tế (International Mobile Subscriber Identity_IMSI) sử dụng để nhận dạng thu ê bao trong hệ thống, dùng để xác định chủ quyền và thông tin khác. Số IMEI và IMSI độc lập nhau. SIM card có thể được bảo vệ chống lại việc sử dụng trái phép bằng password hoặc số nhận dạng cá nhân. 2 .2.2. Hệ thống con trạm gốc. Hệ thống con trạm gốc gồm hai phần: trạm gốc thu phát (BTS) và trạm gốc điều khiển (BSC). Hai hệ thống này liên kết dùng giao tiếp Abis chuẩn hoá, cho phép điều hành các bộ phận cung cấp bởi các nhà sản xuất khác nhau. Trạm thu phát gốc là nơi máy thu phát vô tuyến phủ một cell và điều khiển các giao thức liên kết vô tuyến với trạm di động. Trong một th ành phố lớn, có nhiều khả năng triển khai nhiều BTS, do đó yêu cầu BTS phải chính xác, tin cậy, di chuyển đư ợc và giá thành thấp. Trạm gốc điều khiển tài nguyên vô tuyến của một hoặc nhiều BTS. Trạm điều khiển cách thiết lập kênh truyền vô tuyến, nhảy tần và trao tay. BSC là kết nối g iữa trạm di động và tổng đài di động (MSC). 2 .2.3. Hệ thống mạng con. Thành phần chính của hệ thống mạng con là tổng đ ài di động, hoạt động như một nút chuyển mạch bình thư ờng của PSTN hoặc ISDN, và cung cấp tất cả các chức năng cần có để điều khiển một thuê bao di động, nh ư đăng ký, xác nh ận, cập nhật tọa độ, trao tay, và định tuyến cuộc gọi cho một thuê bao liên lạc di động. Những dịch vụ này đư ợc cung cấp chung với nhiều bộ phận chức năng khác, tạo n ên hệ thống mạng con. MSC cung cấp kết nối đến mạng cố định (như PSTN hoặc ISDN). Báo hiệu giữa các bộ phận chức năng trong hệ thống mạng con là hệ thống b áo hiệu số 7 (SS7) sử dụng cho báo hiệu trung kế trong mạng ISDN và m ở rộng sử dụng trong mạng công cộng hiện tại. Trang 19
  9. Giới thiệu hệ thống thông tin di động GSM Bộ ghi định vị thường trú (HLR) và bộ ghi định vị tạm trú (VLR) cùng với MSC cung cấp định tuyến cuộc gọi và khả năng liên lạc di động của GSM. HLR chứa tất cả thông tin quản trị của mỗi thuê bao đ ã đ ăng ký trong m ạng GSM tương ứng, cùng với vị trí hiện tại của di động. Vị trí của di động th ường ở dưới dạng địa chỉ báo hiệu của VLR chứa trạm di động. Bộ ghi định vị tạm trú (VLR) chứa thông tin quản trị được chọn từ HLR, cần thiết cho điều khiển cuộc gọi và cung cấp các dịch vụ thu ê bao, cho mỗi thuê bao h iện tại nằm trong vùng đ ịa lý điều khiển bởi VLR. Mặc dù mỗi bộ phận chức năng chung có th ể được thực hiện độc lập nhưng tất cả các nh à sản xuất thiết bị chuyển m ạch cho đến nay đều sản xuất VLR với MSC, vì th ế vùng đ ịa lý điều khiển bởi MSC sẽ tương ứng với điều khiển bởi VLR đó, do đó đơn giản hóa báo hiệu cần thiết. Lưu ý rằng MSC không chứa thông tin các trạm di động – thông tin này lưu trữ trong các thanh ghi vị trí. Có hai bộ ghi khác sử dụng cho mục đích xác nhận và bảo mật. Bộ ghi nhận thực thiết bị (EIR) là một cơ sở dữ liệu chứa một danh sách tất cả các thiết bị di động hợp lệ trên mạng, mỗi trạm di động đư ợc xác nhận bằng số nhận dạng thiết bị d i động quốc tế (IMEI). Số IMEI bị đánh dấu là không hợp lệ nếu đư ợc thông báo m ất cắp hoặc không được chấp thuận. Trung tâm nhận thực AuC là cơ sở dữ liệu được bảo vệ chứa bản sao khóa m ã trong SIM card của thuê bao, sử dụng để nhận thực và mã hóa trên kênh vô tuyến. 2 .2.4 Đa truy cập trong GSM. Mạng GSM kết hợp hai phương pháp đa truy cập là FDMA và TDMA. Dải tần 935 – 960MHz được sử dụng cho đường lên và 890 – 915MHz cho đường xuống (GSM 900). Dải b ăng thông tần một kênh là 200KHz, d ải tần bảo vệ ở biên cũng rộng 200KHz n ên ta có tổng số kênh trong FDMA là 124. Một dải thông TDMA là một khung có tám khe thời gian, một khung kéo dài trong 4.616ms. Khung đường lên trễ 3 khe thời gian so với khung đư ờng xuống, nhờ trễ này mà MS có có th ể sử Trang 20
  10. Giới thiệu hệ thống thông tin di động GSM dụng một khe thời gian có cùng số thứ tự ở cả đường lên lẫn đường xuống để truyền tin bán song công. Các kênh tần số được sử dụng ở GSM nằm trong dãy tần số quy định 900Mhz xác định theo công thức sau: FL = 890,2 + 0,2.(n-1) MHz FU = FL(n) + 45 MHz 1  n  124 Từ công thức trên FL là tần số ở nửa băng thấp, FU là tần số ở nửa băng cao, 0 ,2MHz là kho ảng cách giữa các kênh lân cận, 45Mhz là khoảng cách thu phát, n số kênh tần vô tuyến. Ta thấy tổng số kênh tần số có thể tổ chức cho mạng GSM là 124 kênh. Để cho các kênh lân cận không gây nhiễu cho nhau mỗi BTS phủ một ô của mạng phải sử dụng các tần số cách xa nhau và các ô ch ỉ được sử dụng lại tần số ở khoảng cách cho phép. Truyền dẫn vô tuyến ở GSM được chia thành các cụm (BURST) chứa hàng trăm bit đã được điều chế. Mỗi cụm được phát đi trong một khe thời gian 577µs ở trong một kênh tần số có độ rộng 200 Khz nói trên. Mỗi một kênh tần số cho phép tổ chức các khung thâm nh ập theo thời gian, mỗi khung bao gồm 8 khe thời gian từ 0 – 7 (TS0, TS1,...TS7). 2 .2.5 Các thủ tục thông tin. 2 .2.5 .1 Đăng nhập thiết bị vào mạng. Khi một thuê bao không ở trạng thái gọi, nó sẽ quét 21 kênh thiết lập trên tổng số 416 kênh. Sau đó nó chọn một kênh m ạnh nhất và khóa ở kênh này. Sau 60s qúa trình tự định vị được lặp lại. Khi thuê bao bật lên, thiết bị dò tần số GSM để tìm kênh điều khiển. Sau đó, thiết bị đo cường độ của tín hiệu từ các kênh và ghi lại. Cuối cùng chuyển sang kết nối với kênh có tín hiệu mạnh nhất. 2 .2.5 .2 Chuy ển vùng. Trang 21
  11. Giới thiệu hệ thống thông tin di động GSM Vì GSM là m ột chuẩn chung n ên thuê bao có th ể dùng điện thoại hệ GSM tại h ầu hết các mạng GSM trên thế giới. Trong khi di chuyển thiết bị liên tục dò kênh đ ể luôn duy trì tín hiệu với trạm là mạnh nhất. Khi tìm th ấy trạm có tín hiệu mạnh h ơn, thiết bị sẽ tự động chuyển sang trạm mới, nếu trạm mới n ằm trong vùng phủ khác thiết bị sẽ báo cho mạng biết vị trí mới của mình. Riêng trong chế độ chuyển vùng quốc tế hoặc chuyển vùng giữa mạng của hai nhà khai thác dịch vụ khác nhau thì quá trình cập nhật vị trí đòi hỏi phải có sự chấp thuận và hổ trợ từ cấp nh à khai thác dịch vụ. 2 .2.5 .3 Thực hiện cuộc gọi. 2 .2.5 .3.1 Cuộc gọi từ thiết bị di động vào điện thoại cố định. Trình tự thiết lập cuộc gọi từ thiết bị di động vào điện thoại cố định như sau : 1. Thiết bị gửi yêu cầu một kênh báo hiệu. 2. BSC/TRC sẽ chỉ định kênh báo hiệu. 3. Thiết bị gửi yêu cầu cuộc gọi cho MSC/VLR. Thao tác đăng ký trạng thái tích cực cho thiết bị vào VLR, xác thực, mã hóa, nh ận dạng thiết bị, gửi số đư ợc gọi cho mạng, kiểm tra xem thu ê bao có đăng ký dịch vụ cấm gọi ra đều được thực hiện trong bước này. 4. Nếu hợp lệ MSC/VLR báo cho BSC/TRC một kênh đang rỗi. 5. MSC/VLR chuyển tiếp số đư ợc gọi cho mạng PSTN. 6. Nếu máy đư ợc gọi trả lời, kết nối sẽ thiết lập. Trang 22
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản