intTypePromotion=1
ADSENSE

Đồ án Tốt nghiệp: Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3

Chia sẻ: Trạc Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:51

11
lượt xem
2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án trình bày trước hết sơ lược vài nét về lịch sử di động đến thế hệ 3.5G HSDPA, khái quát về nền tảng 3G WCDMA UMTS, chương tiếp theo giới thiệu một số tính năng kỹ thuật tiên tiến của công nghệ HSDPA về khả năng hỗ trợ tốc độ dữ liệu và tính di động và cuối cùng là đi vào tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3G.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án Tốt nghiệp: Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3

  1. LỜI CÁM ƠN Trước hết, em xin chân thành cám ơn Thầy Dương Hữu Ái, dưới sự chỉ bảo tận tình cùng những tài liệu quí báu của Thầy đã giúp em hoàn thành luận văn này. Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các Thầy, Cô giáo trong trường CĐ CNTT hữu nghị Việt - Hàn đã tạo mọi điều kiện học tập và nghiên cứư cho em trong suốt bốn năm học vừa qua. Xin cám ơn các bạn học và những người thân đã luôn giúp đỡ, động viên và chia sẻ những lúc tôi khó khăn trong thời gian thực hiện luận văn này. Do thời gian hạn hẹp và cũng chịu nhiều yếu tố tác động nên khoá luận sẽ không tránh khỏi sai sót. Em rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp xây dựng của Thầy, Cô và các bạn để có thể tiếp tục phát triển hướng nghiên cứu của mình. Em xin chân thành cảm ơn!!! i
  2. MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN ................................................................................................................ i MỤC LỤC ..................................................................................................................... ii MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................................ iv DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... vi DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... vii LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3G ....................................................................................................................................2 1.1 MỞ ĐẦU ...............................................................................................................2 1.2 CÁC TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG MẠNG 3G ..................................................5 1.3 CÁC THAM SỐ CHÍNH CỦA W-CDMA ........................................................7 1.4 CÁC KÊNH CƠ BẢN CỦA W-CDMA .............................................................8 1.5 CÁC BƯỚC CẢI TIẾN CỦA CÔNG NGHỆ W-CDMA ................................9 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ HSDPA ........................................12 2.1 TỔNG QUAN VỀ HSDPA ................................................................................12 2.2 NHỮNG CẢI TIẾN QUAN TRỌNG CỦA HSDPA SO VỚI W-CDMA.....14 2.3 CÔNG NGHỆ HSDPA ......................................................................................15 2.4 CẤU TRÚC HSDPA ..........................................................................................16 2.5 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA HSDPA .....................................................20 2.5.1 Truyền dẫn kênh chia sẻ .............................................................................21 2.5.2 Điều chế và mã hoá thích ứng-Kỹ thuật truyền dẫn đa mã ....................22 2.5.3 Kỹ thuật H-ARQ với kết hợp mềm ...........................................................24 2.5.4 Lập biểu nhanh phụ thuộc kênh ................................................................27 2.5.5 Chuyển giao trong HSDPA ........................................................................28 CHƯƠNG 3: LỚP VẬT LÝ TRONG HSDPA .........................................................31 3.1 CẤU TRÚC LỚP VẬT LÝ CỦA HSDPA ......................................................31 3.1.1 Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH) ..................................31 3.1.2 Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao (HS-SCCH) ......................................32 3.1.3 Kênh điều khiển vật lý dành riêng tốc độ cao (HS-DPCCH)..................34 3.2 TRÌNH TỰ HOẠT ĐỘNG LỚP VẬT LÝ CỦA HSDPA ..............................35 CHƯƠNG 4 : ỨNG DỤNG TRÊN HSDPA ..............................................................38 ii
  3. 4.1 VOIP SONG CÔNG TOÀN PHẦN VÀ THÚC ĐẨY TRÒ CHUYỆN ........38 4.2 TRÒ CHƠI VỚI THỜI GIAN THỰC .............................................................38 4.3 LUỒNG TV- DI ĐỘNG ...................................................................................39 4.4 EMAIL ..............................................................................................................40 KẾT LUẬN ..................................................................................................................42 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................43 NHÂN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ..............................................................44 iii
  4. MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 3GPP Dự án đối tác thế hệ thứ 3 16QAM Điều chế biên độ cầu phương 16 trạng thái 1xEV-DO Cải tiến tối ưu hóa dữ liệu 1xEV-DV Cải tiến dữ liệu/thoại AMC Điều chế và mã hóa thích ứng ARQ Yêu cầu lặp lại tự động BER Tỉ lệ lỗi bit BLER Tỉ lệ lỗi khối BTS Trạm thu phát gốc CDMA Đa truy nhập phân chia theo mã DPCCH Kênh điều khiển vật lý dành riêng DPCH Kênh vật lý dành riêng DRNC RNC trôi DS-CDMA CDMA trải phổ trực tiếp DSCH Kênh chia sẻ đường xuống EDGE Tốc độ dữ liệu cải tiến cho sự phát triển toàn cầu EGPRS GPRS cải tiến FOMA Tự do truy nhập đa phương tiện di động GPRS Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp GPS Hệ thống định vị toàn cầu GSM Hệ thống toàn cầu cho di động HARQ Yêu cầu phát lại tự động lai ghép HSDPA Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HS-DPCCH Kênh điều khiển vật lý dành riêng tốc độ cao HS-DSCH Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao HSPA Truy nhập gói tốc độ cao HS-PDSCH Kênh chia sẻ đường xuống vật lý tốc độ cao HS-SCCH Kênh điều khiển chia sẻ cho HS-DSCH MAC Điều khiển truy nhập môi trường MAC-hs Lớp MAC cho HSDPA Mbps Megabit trên giây iv
  5. QoS Quản lý chất lượng QPSK Khóa dịch pha cầu phương R5 Bản phát hành 5 R99 Bản phát hành 99 RLC Điều khiển liên kết vô tuyến RNC Bộ điều khiển mạng vô tuyến RRC Điều khiển tài nguyên vô tuyến SAW Dừng và đợi TDMA Đa truy nhập phân chia theo thời gian TD-SCDMA CDMA đồng bộ phân chia theo thời gian TTI Khoảng thời gian truyền dẫn UE Trang thiết bị người sử dụng UMTS Hệ thống viễn thông di động toàn cầu UTRA Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS UTRAN Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất v
  6. DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Bảng so sánh các công nghệ di động và tốc độ truyền dữ liệu ......................4 Bảng 1.2: Các thông số chính của WCDMA ...................................................................8 Bảng 2.2: Tốc độ bit tối đa khả dụng ............................................................................24 vi
  7. DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Các bước tiến hóa của mạng thông tin di động ..............................................3 Hình 1.2: Cấu trúc kênh của WCDMA ............................................................................8 Hình 2.1: Biểu đồ cột so sánh thời gian download của các công nghệ ........................13 Hình 2.2: Các tính năng cơ bản của HSDPA khi so sánh với WCDMA .......................14 Hình 2.3: Cấu trúc giao diện vô tuyến HSDPA cho số liệu người sử dụng ..................17 Hình 2.4: Các chức năng mới trong các phần tử của WCDMA khi lên HSDPA ..........17 Hình 2.5. Cấu trúc HSDPA ...........................................................................................18 Hình 2.6. Cấu trúc kênh HSDPA kết hợp WCDMA ......................................................19 Hình 2.7. Nguyên lý hoạt động cơ bản của HSDPA ....................................................20 Hình 2.8. Cấu trúc thời gian-mã của HS-DSCH ...........................................................22 Hình 2.9: Hoạt động của giao thức SAW 4 kênh ..........................................................27 Hình 2.10: Quá trình xác định ô (đoạn ô) tốt nhất và chuyển giao ..............................28 Hình 2.11: Chuyển giao HS-DSCH giữa hai đoạn ô thuộc cùng một nút B .................29 Hình 2.12: Chuyển giao HS-DSCH giữa các đoạn ô thuộc hai RNC khác nhau. ........30 Hình 2.13. Chuyển giao HS-DSCH từ NodeB có HS-DSCH sang NodeB có DCH......30 Hình 3.1: Ví dụ đa mã với hai người sử dụng ...............................................................32 Hình 3.2: Mối quan hệ thời gian giữa HS-SCCH và HS-DSCH ...................................33 Hình 3.3: Cấu trúc HS-DPCCH ....................................................................................34 Hình 3.4: Thời gian của thiết bị đầu cuối đối với tiến trình HARQ..............................36 Hình 3.5: Mối quan hệ thời gian DPCH và HS-SCCH .................................................37 Hình 4.1: Ước lượng tiêu thụ công suất của điện thoại di động ..................................40 Hình 4.2: Truy cập email từ mobile sử dụng pin 1000-mAh .........................................41 vii
  8. Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, thông tin di động đã trở thành một ngành công nghiệp viến thông phát triển nhanh nhất và phục vụ con người hữu hiệu nhất. Để đáp ứng nhu cầu về chất lượng và dịch vụ ngày càng nâng cao, thông tin di động càng không ngừng được cải tiến. Cuộc cách mạng của thị trường thông tin di động đưa ra các yêu cầu nâng cấp cải tiến về cả dung lượng hệ thống lẫn tốc độ truyền dẫn dữ liệu. Để tăng khả năng hỗ trợ cho các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói, tổ chức 3GPP đã phát triền và chuẩn hóa trong phiên bản Release 5 một công nghệ mới, HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), cho phép cải thiện tốc độ truyền dẫn dữ liệu đường xuống và được xem như là sự phát triển mang tính cách mạng của mạng truy nhập vô tuyến WCDMA. Luận văn này trình bày trước hết sơ lược vài nét về lịch sử di động đến thế hệ 3.5G HSDPA, khái quát về nền tảng 3G WCDMA UMTS, chương tiếp theo giới thiệu một số tính năng kỹ thuật tiên tiến của công nghệ HSDPA về khả năng hỗ trợ tốc độ dữ liệu và tính di động và cuối cùng là đi vào tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3G. Gồm 4 chương: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ HSDPA CHƯƠNG 3: LỚP VẬT LÝ TRONG HSDPA CHƯƠNG 4 : ỨNG DỤNG TRÊN HSDPA Trong đồ án không thể tránh được những sai sót, rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn chỉnh hơn. Trần Văn Tuấn - Lớp CCVT03B 1
  9. Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3G 1.1 MỞ ĐẦU Thế hệ điện thoại di động đầu tiên (1G) ra đời trên thị trường vào những năm 70/80. Đấy là những điện thoại anolog sử dụng kỹ thuật điều chế radio gần giống như kỹ thuật dùng trong radio FM. Trong thế hệ điện thoại này, các cuộc thoại không được bảo mật. Thế hệ 1G này còn thường được nhắc đến với "Analog Mobile Phone System (AMPS)". Mốc thời gian đánh dấu sự ra đời của 2G, điện thoại kỹ thuật số (digital) là đầu những năm 90. Chuẩn kỹ thuật số đầu tiên là D-AMPS sử dụng TDMA (Time division Mutiple Access). Tiếp theo sau là điện thoại 2G dựa trên công nghệ CDMA ra đời. Sau đó Châu Âu chuẩn hóa GSM dựa trên TDMA. Cái tên GSM ban đầu xuất phát từ "Groupe Speciale Mobile" (tiếng Pháp), một nhóm được thành lập bởi CEPT, một tổ chức chuẩn hóa của Châu Âu, vào năm 1982. Nhóm này có nhiệm vụ là chuẩn hóa kỹ thuật truyền thông di động ở bãng tầng 900MHz. Sau đó,GSM được chuyển thành Global System for Mobile Communication vào năm 1991 như là một tên tắt của công nghệ nói trên. Năm 2001, để tăng thông lượng truyền để phục vụ nhu cầu truyền thông tin (không phải thoại) trên mạng di động, GPRS đã ra đời. GPRS đôi khi được xem như là 2.5G. Tốc độ truyền data rate của GSM chỉ = 9.6Kbps. GPRS đã cải tiến tốc độ truyền tăng lên gấp 3 lần so với GSM, tức là 20 - 30Kbps. GPRS cho phép phát triển dịch vụ WAP và internet (email) tốc độ thấp. Tiếp theo sau 2003, EDGE đã ra đời với khả năng cung ứng tốc độ lên được 250 Kbps. EDGE còn được biết đến như là 2.75G (trên đường tiến tới 3G). Cụm từ điện thoại di động 3G ngày nay đã trở nên quen thuộc với người dùng di động. 3G là viết tắt của third-generation technology là chuẩn và công nghệ truyền thông thế hệ thứ ba, cho phép truyền ngoài dữ liệu chuẩn là đàm thoại còn có thể truyền dữ liệu phi thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh, nhạc, internet...). Công nghệ 3G vừa cho phép triển khai những dịch vụ cao cấp vừa làm tăng dung lượng của mạng điện thoại nhờ vào việc sử dụng hiệu quả hiệu suất phổ. Trần Văn Tuấn - Lớp CCVT03B 2
  10. Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3 Hình 1.1: Các bước tiến hóa của mạng thông tin di động Trong số các dịch vụ của 3G, điện thoại video hoặc khả năng truy nhập internet thường được xem là một ví dụ tiêu biểu về dịch vụ cao cấp mà các nhà cung cấp dịch vụ muốn cung cấp cho khách hàng. Tuy nhiên tần số vô tuyến nói chung là một tài nguyên đắt đỏ, giá tần số cho công nghệ 3G rất đắt tại nhiều nước, nơi mà các cuộc bán đầu giá tần số mang lại hàng tỷ euro cho chính phủ. Bởi vì chi phí cho bản quyền về các tần số phải trang trải trong nhiều năm trước khi các thu nhập từ mạng 3G đem lại, nên một khối lượng đầu tư khổng lồ là cần thiết để xây dựng mạng 3G. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã rơi vào khó khăn về tài chính và điều này đã làm chậm trễ việc triển khai mạng 3G tại nhiều nước ngoại trừ Nhật Bản và Hàn Quốc, nơi yêu cầu về bản quyền tần số được bỏ qua do phát triển hạ tầng cơ sở IT quốc gia được đặt ưu tiên cao. Nước đầu tiên đưa 3G vào khai thác thương mại một cách rộng rãi là Nhật Bản. Năm 2005, khoảng 40% các thuê bao tại Nhật Bản là thuê bao 3G, mạng 2G đang dần biến mất tại Nhật Bản. Với 3G, chúng ta sẽ có một số tên gọi liên quan như: công nghệ (nền tảng) 3G, mạng 3G, chuẩn 3G. Công nghệ 3G và chuẩn 3G có thể coi là một, trong khi mạng 3G Trần Văn Tuấn - Lớp CCVT03B 3
  11. Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3 là mạng di động ứng dụng những công nghệ 3G. Trước đây, chuẩn 3G là một chuẩn đơn lẻ, duy nhất và được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Tuy nhiên, càng về sau này, 3G càng được phân chia thành nhiều chuẩn khác nhau, tuỳ thuộc vào khả năng nghiên cứu của các nhà cung cấp dịch vụ. Trong tương lai không xa, có thể là một hoặc hai ba năm nữa, mạng di động sẽ trở thành một mạng truyền dữ liệu tốc độ cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dùng. Để có thể thực hiện được các khả năng này, mạng di động phải dựa vào những nền tảng công nghệ mới – 3G, 3,5G và 4G – hay còn gọi là các nền tảng công nghệ di động tương lai. Bảng 1.1: Bảng so sánh các công nghệ di động và tốc độ truyền dữ liệu Thế hệ Công nghệ Tốc độ Tính năng Analog (chỉ có chức năng 1G AMPS Không có thoại) Thoại GSM SMS 2G CDMA Nhỏ hơn 20 Kbps Gọi hội nghị iDen Call ID Push – to – talk MSM Ảnh GPRS Trình duyệt web 2.5G 1xRTT Từ 30  90 Kbps Audio/Video clip EDGE Game Tải các ứng dụng và nhạc chuông Video chất lượng cao UMTS Nhạc “streaming” 3G Từ 144Kbps2 Mbps 1xEV – DO Game 3D Lướt web nhanh HSDPA Từ Video theo yêu cầu (VOD) 3.5G 1xEV - DV 384Kbps14,4Mbps Video hội họp Trần Văn Tuấn - Lớp CCVT03B 4
  12. Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3 1.2 CÁC TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG MẠNG 3G Mạng 3G (Third-generation technology) là thế hệ thứ ba của chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh...). 3G cung cấp cả hai hệ thống là chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh. Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay. Điểm mạnh của công nghệ này so với công nghệ 2G và 2,5G là cho phép truyền, nhận các dữ liệu, âm thanh, hình ảnh chất lượng cao cho cả thuê bao cố định và thuê bao đang di chuyển ở các tốc độ khác nhau. Với công nghệ 3G, các nhà cung cấp có thể mang đến cho khách hàng các dịch vụ đa phương tiện, như âm nhạc chất lượng cao; hình ảnh video chất lượng và truyền hình số; Các dịch vụ định vị toàn cầu (GPS); E-mail; video streaming; High-ends games;... 3G bao gồm 4 chuẩn chính là : • W-CDMA • CDMA2000 • TDCDMA • TDSCDMA. Trong đó, chuẩn W-CDMA có hai chuẩn con thành phần là : • UMTS • FOMA. + WCDMA Tiêu chuẩn WCDMA là nền tảng của chuẩn UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), dựa trên kỹ thuật CDMA trải phổ dãy trực tiếp, trước đây gọi là UTRA FDD, được xem như là giải pháp thích hợp với các nhà khai thác dịch vụ di động (Mobile network operator) sử dụng GSM, tập trung chủ yếu ở châu Âu và một phần châu Á (trong đó có Việt Nam). UMTS được tiêu chuẩn hóa bởi tổ chức 3GPP, cũng là tổ chức chịu trách nhiệm định nghĩa chuẩn cho GSM, GPRS và EDGE. FOMA, thực hiện bởi công ty viễn thông NTT DoCoMo Nhật Bản năm 2001, được coi như là một dịch vụ thương mại 3G đầu tiên. Tuy nhiên, tuy là dựa trên công nghệ WCDMA, công nghệ này vẫn không tương thích với UMTS (mặc dù có các bước tiếp hiện thời để thay đổi lại tình thế này). Trần Văn Tuấn - Lớp CCVT03B 5
  13. Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3 + CDMA 2000 Một chuẩn 3G quan trọng khác là CDMA2000, là thế hệ kế tiếp của các chuẩn 2G CDMA và IS-95. Các đề xuất của CDMA2000 nằm bên ngoài khuôn khổ GSM tại Mỹ, Nhật Bản và Hàn Quốc. CDMA2000 được quản lý bởi 3GPP2, là tổ chức độc lập với 3GPP. Có nhiều công nghệ truyền thông khác nhau được sử dụng trong CDMA2000 bao gồm 1xRTT, CDMA2000-1xEV-DO và 1xEV-DV. CDMA 2000 cung cấp tốc độ dữ liêu từ 144 Kbps tới trên 3 Mbps. Chuẩn này đã được chấp nhận bởi ITU. Người ta cho rằng sự ra đời thành công nhất của mạng CDMA-2000 là tại KDDI của Nhật Bản, dưới thương hiệu AU với hơn 20 triệu thuê bao 3G. Kể từ năm 2003, KDDI đã nâng cấp từ mạng CDMA2000-1x lên mạng CDMA2000-1xEV-DO (EV- DO) với tốc độ dữ liệu tới 2,4 Mbps. Năm 2006, AU dự kiến nâng cấp mạng lên tốc độ Mbps. SK Telecom của Hàn Quốc đã đưa ra dịch vụ CDMA2000-1x đầu tiên năm 2000, và sau đó là mạng 1xEV-DO vào tháng 2 năm 2002. + TD-CDMA Chuẩn TD-CDMA, viết tắt từ Time-division-CDMA, trước đây gọi là UTRA TDD, là một chuẩn dựa trên kỹ thuật song công phân chia theo thời gian (Time- division duplex). Đây là một chuẩn thương mại áp dụng hỗn hợp của TDMA và CDMA nhằm cung cấp chất lượng dịch vụ tốt hơn cho truyền thông đa phương tiện trong cả truyền dữ liệu lẫn âm thanh, hình ảnh. Chuẩn TD-CDMA và W-CMDA đều là những nền tảng của UMTS, tiêu chuẩn hóa bởi 3GPP, vì vậy chúng có thể cung cấp cùng loại của các kênh khi có thể. Các giao thức của UMTS là HSDPA/HSUPA cải tiến cũng được thực hiện theo chuẩn TD- CDMA. + TD-SCDMA Chuẩn được ít biết đến hơn là TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access) đang được phát triển tại Trung Quốc bởi các công ty Datang và Siemens, nhằm mục đích như là một giải pháp thay thế cho W-CDMA. Nó thường xuyên bị nhầm lẫn với chuẩn TD-CDMA. Cũng giống như TD-CDMA, chuẩn này dựa trên nền tảng UMTS-TDD hoặc IMT 2000 Time-Division (IMT-TD). Tuy nhiên, nếu như TD-CDMA hình thành từ giao thức mang cũng mang tên TD-CDMA, thì TD-SCDMA phát triển dựa trên giao thức của S-CDMA. Trần Văn Tuấn - Lớp CCVT03B 6
  14. Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3 1.3 CÁC THAM SỐ CHÍNH CỦA W-CDMA - WCDMA là hệ thống sử dụng chuỗi trải phổ trực tiếp. Nghĩa là luồng thông tin được trải trên một băng thông rộng bằng việc nhân luồng dữ liệu này với một chuỗi trải phổ giả ngẫu nhiên PN. Để có thể hỗ trợ việc truyền dữ liệu ở tốc độ cao, hệ số trải phổ (SF) thay đổi và kết nối dựa trên nhiều mã trải phổ được hỗ trợ trong WCDMA. - Tốc độ chip sử dụng trong WCDMA có tốc độ 3.84 Mps tương ứng với băng tần truyền dẫn WCDMA là 5 MHz (đối với CDMA2000 băng tần truyền dẫn có thể là 3x1.25 Mhz hoặc 3.75 MHz). Băng thông truyền dẫn lớn của WCDMA ngoài việc nhằm hỗ trợ truyền dẫn tốc độ cao còn mang lại một vài ưu điểm khác như: tăng hệ số phân tập đa đường. - WCDMA hỗ trợ truyền dẫn tốc độ thay đổi, hay nói cách khác là khái niệm sử dụng băng thông theo nhu cầu có thể được thực hiện. Trong một khung truyền dẫn thì tốc độ dữ liệu là cố định. Tuy nhiên tốc độ dữ liệu giữa các khung truyền dẫn khác nhau có thể giống nhau hoặc khác nhau. - WCDMA có hai chế độ hoạt đông đó là FDD và TDD. Đối với FDD thì các cặp tần số sóng mang với độ rộng 5 MHz được sử dụng cho kênh truyền dẫn hướng lên và hướng xuống một cách tương ứng. Trong khi đó ở chế độ TDD thì chỉ có một sóng mang độ rộng 5 MHz được sử dụng cho cả đường lên và đường xuống theo kiểu phân chia theo thời gian. TDD được sử dụng ở giải băng tần không chia cặp được. - Các BTS trong WCDMA (Node B) hoạt động ở chế độ không đồng bộ. Do đó không cần cung cấp một nguồn đồng hồ đồng bộ cho tất cả các BTS trong mạng ví dụ như sử dụng GPS. Chế độ làm việc không đồng bộ này giúp cho WCDMA trở nên dễ triển khai ở cấu hình indoor và micro cell. - WCDMA sử dụng tách sóng nhất quán trên cả hai hướng lên và xuống sử dụng các ký hiệu dẫn đường. Chế độ tách sóng này đã được sử dụng trên đường xuống đối với mạng 2G IS-95. - Giao diện vô tuyến của WCDMA được thiết kế để nhà vận hành có thể lựa chọn sử dụng các công nghệ máy thu hiện đại như: MUD, hệ thống ănten thích ứng nhằm tăng dung lượng của mạng cũng như vùng phủ sóng của các trạm thu phát. - WCDMA được thiết kế để có thể triển khai bên cạnh hệ thống GSM thế hệ 2. Nghĩa là WCDMA có thể hỗ trợ chuyển giao giữa hai hệ thống WCDMA và GSM nhằm đảm bảo có một sự dịch chuyển mềm dẻo khi triển khai mạng 3G-WCDMA. Trần Văn Tuấn - Lớp CCVT03B 7
  15. Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3 Bảng 1.2: Các thông số chính của WCDMA Băng tần kênh 1.25Mhz; 5Mhz; 10Mhz; 20Mhz Cấu trúc kênh hướng xuống Trải phổ trực tiếp Tốc độ chip (1,024)a/4,096/8,192/16,384 Lặp 0,22 Độ dài khung 10 ms/ 20 ms Điều chế trải phổ QPSK cân bằng (hướng xuống) QPSK kép (hướng lên) Mạch truyền phức hợp Điều chế dữ liệu QPSK (hướng xuống) BPSK (hướng lên) Kênh pilot ghép thời gian (hướng lên và hướng xuống) Phát hiện kết nối Không có kênh pilot chung hướng xuống Ghép kênh hướng lên Kênh điều khiển, kênh pilot ghép thời gian. Ghép kênh I&Q cho kênh dữ liệu và kênh điều khiển. Đa tốc độ Trải phổ biến đổi và đa mã Hệ số trải phổ 4 – 256 Điều khiển công suất Vòng hở và vòng khép kín (tốc độ 1,6KHz) Trải phổ (hướng lên) Mã trực giao dài để phân biệt kênh, mã Gold 218 Trải phổ (hướng xuống) Mã trực giao dài để phân biệt kênh, mã Gold 241 Chuyển giao Chuyển giao mềm (Soft handoff) Chuyển giao khác tần số 1.4 CÁC KÊNH CƠ BẢN CỦA W-CDMA Hình 1.2: Cấu trúc kênh của WCDMA Trần Văn Tuấn - Lớp CCVT03B 8
  16. Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3 + Từ hình 2 cho ta cái nhìn tổng quan về các kênh được sử dụng trong WCDMA gồm 3 kênh cơ bản: - Kênh logic. - Kênh truyền tải. - Kênh vật lý.  Kênh logic: Kênh logic định nghĩa loại số liệu được truyền đi, bao gồm 2 loại kênh: kênh điều khiển và kênh lưu lượng.  Kênh truyền tải: mang các thông số, đặc tính cần thiết để truyền tải các thông tin dữ liệu qua mạng. Các kênh truyền tải được hình thành nhờ việc sắp xếp các kênh logic. Có 2 loại kênh truyền tải : - Kênh truyền tải riêng DCH: mang thông tin điều khiển cho riêng một MS với mang DCH-UL, DCH-DL. - Kênh truyền tải chung CCH : dùng chung cho tất cả các MS.  Kênh vật lý: chính là kênh hiện hữu truyền tải thông tin đi. Việc phân ra các loại kênh khác nhau là giống việc phân lớp trong mạng, giúp cho dễ quản lý và điều khiển. Cứ ứng với mỗi loại thông tin kèm theo những đặc trưng của nó, mạng sẽ tự động truy cập vào các kênh tương ứng để gửi thông tin đi một cách hiệu quả nhất. Các kênh truyền tải được xử lý tiếp theo bằng cách ghép vào các kênh vật lý. Kênh vật lý được quản lý và xử lý tại lớp vật lý. Việc xử lý ở đây thực hiện những kỹ thuật biến đổi cần thiết nhằm tương thích đặc tính truyền dẫn vô tuyến và đảm bảo chất lượng tín hiệu cao nhất. 1.5 CÁC BƯỚC CẢI TIẾN CỦA CÔNG NGHỆ W-CDMA Các dịch vụ di động 3G giúp người tiêu dùng và các nhà chuyên nghiệp trải nghiệm chất lượng thoại ưu hạng, cùng với rất nhiều dịch vụ dữ liệu hấp dẫn như: • Kết nối Internet di động • Email di động • Các dịch vụ đa phương tiện, như ảnh kỹ thuật số và phim được thu và chia sẻ qua các thiết bị cầm tay di động. • Download các ứng dụng di động • Video-theo-yêu cầu • Chơi game online Trần Văn Tuấn - Lớp CCVT03B 9
  17. Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3 • Các dịch vụ khẩn cấp và định vị nâng cao • Các dịch vụ nhắn tin bấm-để-nói và bấm-để-xem video có thời gian chờ thấp. Hệ thống thông tin di động 3G sử dụng công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA và CDMA2000 đang được triển khai rộng khắp trên toàn thế giới. Tính đến thời điểm tháng 12 năm 2005 đã có hơn 160 hệ thống 3G được đưa vào sử dụng trên phạm vi 75 quốc gia với tổng số thuê bao lên đến 230 triệu. Tuy ở phiên bản đầu tiên R99, dung lượng và tốc độ truyền dẫn dữ liệu được cải thiện đáng kể. Luồng tốc số liệu có thể đạt đến tốc độ 2 Mbps. Nhưng khi các dịch vụ số liệu được đưa vào triển khai trên các mạng thương mại thì dung lượng, tốc độ vẫn là những đòi hỏi cần phải được giải quyết. Do đó, bước cải tiến đầu tiên đối với WCDMA được đánh dấu bởi sự ra đời của kênh truyền tải mới HS-DSCH ở R5 được hoàn thành vào đầu năm 2002. Những cải tiến trong R5 này thường được nhắc đến với một tên gọi "HSDPA- Kênh truy nhập gói đường xuống tốc độ cao". Sự ra đời của HSDPA nhằm hỗ trợ mạnh mẽ các dịch vụ số liệu yêu cầu tốc độc truyền dẫn lớn như các dịch vụ tương tác, dịch vụ nền, dịch vụ streaming. Truy nhập dữ liệu kênh đường xuống tốc độ cao HSDPA có khả năng cung cấp dung lượng cao hơn 50% so với kênh DCH/DSCH trong R99 với trường hợp Marcrocell và 100% đối với Microcell, tốc độ truyền dẫn tối đa có thể lên đến 14 Mbps. Qua thực tế triển khai các mạng di động 3G cho thấy có rất nhiều dịch vụ số liệu phổ biến yêu cầu tốc độ truyền dẫn trên hai hướng từ MS đến Node B và ngược lại có tốc độ tương đương nhau như các dịch vụ real-time gaming và các dịch vụ trên nền TCP/IP. Trong khi đó, R5 mới chỉ đưa ra giải pháp để hỗ trợ mạnh mẽ việc truyền dẫn bất đối xứng với tốc độ truyền dẫn trên kênh đường xuống cao hơn rất nhiều so với kênh đường lên. Nhược điểm này của R5 được khắc phục trong R6 được hoàn thành vào đầu năm 2005 với tên gọi cải tiến kênh đường lên và là bước cải tiến thứ 2 đối với chuẩn mạng truy nhập vô tuyến WCDMA. Những cải tiến trong R6 đã nâng tốc độ truyền dẫn trên kênh đường lên đạt đến tốc độ 5.76 Mbps dung lượng kênh tăng lên gấp 2 lần so với kênh truyền tải đường lên trong R99. Ba mục tiêu chính của hai bước cải tiến trong R5 và R6 đó là: - Nâng cao tốc độ truyền dẫn trên cả hai hướng. - Tăng dung lượng của mạng trên một đơn vị tài nguyên vô tuyến định trước. - Giảm trễ truyền dẫn cho cả hai hướng. Trần Văn Tuấn - Lớp CCVT03B 10
  18. Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3 Mục tiêu thứ 3 được thực hiện thông qua việc đưa một số chức năng lớp MAC đến gần hơn với giao diện vô tuyến. Ví dụ như chuyển chức năng truyền dẫn lại từ RNC đến Node B. Hơn thế nữa giảm thời gian của khung truyền dẫn cũng là một giải pháp để giảm trễ. Cụ thể khung thời gian truyền dẫn TTI của kênh DCH trong R99 là từ 10- 80 ms trong khi đó khoảng thời gian này được giảm xuống còn 2 ms trong HS-DSCH của R5. Hoặc như với kênh đường lên cải tiến trong R6, ngoài hỗ trợ khung truyền dẫn 10 ms ở phiên bản trước, khung truyền dẫn 2 ms cũng được sử dụng trong phiên bản này nhằm đạt được mục tiêu thứ 3 nêu trên. Trần Văn Tuấn - Lớp CCVT03B 11
  19. Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ HSDPA 2.1 TỔNG QUAN VỀ HSDPA Tốc độ dữ liệu tối đa hiện tại ở mạng WCDMA đạt được trong điều kiện lý tưởng bị giới hạn ở mức 2Mbps (thực tế chỉ 384 Kbps). Nhu cầu to lớn về dữ liệu tốc độ cao của người sử dụng đã thúc đẩy tìm ra một con đường mới để đạt được tốc độ vượt qua ngưỡng 2 Mbps. Cuộc cách mạng của thị trường thông tin di động đưa ra các yêu cầu nâng cấp cải tiến về cả dung lượng hệ thống lẫn tốc độ truyền dẫn dữ liệu. Để tăng khả năng hỗ trợ cho các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói, 3GPP đã phát triển và chuẩn hóa trong phiên bản R5 một công nghệ mới, HSDPA, cho phép cải thiện tốc độ truyền dẫn dữ liệu đường xuống và được xem như là sự phát triển mang tính cách mạng của mạng truy nhập vô tuyến WCDMA. Công nghệ truy nhập gói đường xuống HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) là bước đi đầu tiên trong quá trình phát triển mạng WCDMA (UMTS), kế tiếp sẽ là nâng cao tốc độ dữ liệu trên đường lên (uplink). HSDPA sẽ tăng tốc độ dữ liệu truyền tối đa và nâng cao chất lượng dịch vụ QoS, và nói chung là cải tiến hiệu quả phổ tần đường xuống không đối xứng và đáp ứng nhu cầu bùng nổ các dịch vụ dữ liệu gói. Khi HSDPA được thực hiện, nó có thể cùng tồn tại trên cùng hệ thống truyền dẫn như Phiên bản 99 WCDMA hiện tại. Điều này cho phép đưa HSDPA vào mạng WCDMA hiện tại một cách dễ dàng và hiệu quả về chi phí. HSDPA được thiết kế cho những ứng dụng dịch vụ dữ liệu như: dịch vụ cơ bản : tải tệp, phân phối email; dịch vụ tương tác : trình duyệt web, truy nhập server, truy tìm và phục hồi cơ sở dữ liệu; dịch vụ Streaming : dịch vụ audio/video… Tốc độ số liệu đỉnh của HSDPA lúc đầu là 1,8Mbps và tăng đến 3,6 Mbps và 7,2Mbps vào năm 2006 và 2007 và đạt đến trên 14,4Mbps năm 2008 và tốc độ có thể tăng lên gấp nhiều lần trong tương lai. HSDPA chia sẻ chung hạ tầng mạng với WCDMA. Để nâng cấp WCDMA lên HSPA chỉ cần bổ sung phần mềm và một vài phần cứng nút B và RNC. Trần Văn Tuấn - Lớp CCVT03B 12
  20. Tìm hiểu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng di động thế hệ thứ 3 Hình 2.1: Biểu đồ cột so sánh thời gian download của các công nghệ Với kênh truyền tải mới này, hai tính năng quan trọng nhất của công nghệ CDMA như điều khiển công suất vòng kín và hệ số trải phổ biến thiên không còn được sử dụng. Trong WCDMA, điều khiển công suất nhằm giữ ổn định chất lượng tín hiệu nhận được (Eb/No). Điều này sẽ tạo ra các giá trị đỉnh trong công suất phát và tăng nền nhiễu đa truy cập, do đó sẽ làm giảm dung lượng của toàn mạng. Hơn thế nữa, sự hoạt động của điều khiển công suất yêu cầu luôn luôn phải đảm bảo một mức dự trữ nhất định trong tổng công suất phát của Node B để thích ứng với các biến đổi của nó. Loại bỏ được điều khiển công suất sẽ tránh được các hiệu ứng tăng công suất kể trên cũng như không cần tới dự trữ công suất phát của tế bào. Tuy nhiên, do không sử dụng điều khiển công suất, HSDPA yêu cầu các kỹ thuật khác để thích ứng các tham số tín hiệu phát nhằm liên tục bám theo các biến thiên của kênh truyền vô tuyến. Với kỹ thuật AMC, điều chế và tỉ lệ mã hoá được thích ứng một cách liên tục với chất lượng kênh thay cho việc điều khiển công suất. Truyền dẫn sử dụng nhiều mã Walsh cũng được sử dụng trong quá trình thích ứng liên kết. Sự kết hợp của hai kỹ thuật thích ứng liên kết trên đã thay thế hoàn toàn kỹ thuật hệ số trải phổ biến thiên trong WCDMA do khả năng thích ứng chậm đối với sự biến thiên của truyền dẫn vô tuyến tốc độ cao. Do HSDPA không còn sử dụng điều khiển công suất, phải tối thiểu hoá sự thay đổi của chất lượng kênh vô tuyến trong mỗi khoảng thời gian TTI, vấn đề này được thực hiện nhờ việc giảm độ rộng của TTI từ 10 ms ở WCDMA xuống còn 2ms ở HSDPA. Trần Văn Tuấn - Lớp CCVT03B 13
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2