intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS

Chia sẻ: Nguyen Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

Thêm vào BST
Báo xấu
252
lượt xem 85
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

với sự pht triển mạnh mẽ của cơng nghệ thơng tin, để đáp ứng nhu cầu ngy cng cao về cc dịch vụ của hệ thống thơng tin di động, nhất l cc dịch vụ truyền số liệu địi hỏi cc nh khai thc phải đưa ra hệ thống thơng tin di động mới. Trước bối cảnh đó hiệp hội viễn thơng quốc tế ITU đ đưa ra đề n tiu chuẩn hố để xy dựng hệ thống thơng tin di động thế hệ ba với với tn gọi l IMT- 2000 Đồng thời cc cơ quan về tiu chuẩn...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS

  1. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS Luận văn Hệ thống thơng tin di động thế hệ ba UMTS 3
  2. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS CHƯƠNG 1 HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 UMTS 1.1 Giới thiệu chương Cng với sự pht triển mạnh mẽ của cơng nghệ thơng tin, để đáp ứng nhu cầu ngy cng cao về cc dịch vụ của hệ thống thơng tin di động, nhất l cc dịch vụ truyền số liệu địi hỏi cc nh khai thc phải đưa ra hệ thống thơng tin di động mới. Trước bối cảnh đó hiệp hội viễn thơng quốc tế ITU đ đưa ra đề n tiu chuẩn hố để xy dựng hệ thống thơng tin di động thế hệ ba với với tn gọi l IMT- 2000 Đồng thời cc cơ quan về tiu chuẩn hố xc tiến việc xy dựng một tiu chuẩn hố p dụng cho IMT- 2000 thơng qua dự n 3GPP (Third Generation Partnership Project). Hệ thống thơng tin di động thế hệ ba được ra đời từ dự n 3GPP được gọi l hệ thống thơng tin di động UMTS/WCDMA. Trong chương ny sẽ trình by tổng quan về hệ thống thơng tin di động thế hệ ba v một bộ phận quan trọng của nĩ l hệ thống UMTS thơng qua tìm hiểu cấu trc mạng. 1.2 Hệ thống thơng tin di động thế hệ 3 IMT-2000 Hệ thống thơng tin di động thế hệ ba xy dựng trn cơ sở tiu chuẩn chung IMT- 2000 (Internaltional Mobile Telecommunications 2000–Viễn thơng di động quốc tế 2000). Cc tiu chí chung để xy dựng IMT- 2000 như sau : - Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 GHz như sau : + Đường ln : 1885 – 2025 MHz + Đường xuống : 2110 – 2200 MHz - L hệ thống thơng tin di động tồn cầu cho cc hình loại thơng tin vơ tuyến: + Tích hợp cc mạng thơng tin hữu tuyến v vơ tuyến + Tương tc cho mọi loại dịch vụ viễn thơng 4
  3. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS - Sử dụng cc mơi trường khai thc khc nhau như : + Trong cơng sở + Ngồi đường + Trn xe + Vệ tinh - Đảm bảo cc dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển mạch knh v số liệu chuyển mạch gĩi. - Dễ dng hỗ trợ cc dịch vụ mới xuất hiện. - Cung cấp hai mơ hình truyền dữ liệu đồng bộ v khơng đồng bộ. - Cĩ khả năng chuyển vng tồn cầu. - Cĩ khả năng sử dụng giao thức Internet. - Hiệu quả sử dụng phổ tần cao hơn cc hệ thống đ cĩ. Mơi trường hoạt động của IMT- 2000 được chia thnh bốn vng với tốc độ bit Rb phục vụ như sau : - Vng 1 : trong nh, ơ pico, RbĠ 2 Mbps - Vng 2 : thnh phố, ơ micro, RbĠ 384 Mbps - Vng 3 : ngoại ơ, ơ macro, RbĠ 144 Kbps - Vng 4 : tồn cầu, Rb = 9,6 Kbps Hiện nay hai tiu chuẩn đ được chấp thuận cho IMT- 2000 l : - WCDMA được xy dựng trn cơ sở cộng tc của Chu u v Nhật Bản - Cdma2000 do Mỹ xy dựng 1.3 Cơng nghệ WCDMA WCDMA (Wideband CDMA) l cơng nghệ thơng tin di động thế hệ ba gip tăng tốc độ truyền nhận dữ liệu cho hệ thống GSM bằng cch dng kỹ thuật CDMA hoạt động ở băng tần rộng thay thế cho TDMA. Trong cc cơng nghệ thơng tin di động thế hệ ba thì WCDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất nhờ vo tính linh hoạt của lớp vật lý trong việc hỗ trợ cc kiểu dịch vụ khc nhau đặc biệt l dịch vụ tốc độ bit thấp v trung bình. 5
  4. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS WCDMA cĩ cc đặc điểm cơ bản sau : - L hệ thống đa truy cập phn chia theo m trải phổ trực tiếp, cĩ tốc độ bit ln cao (ln đến 2 Mbps). - Tốc độ chip 3,84 Mcps với độ rộng sĩng mang 5 MHz, do đó hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao đem lại nhiều lợi ích như độ lợi đa phn tập. - Hỗ trợ tốc độ người sử dụng thay đổi lin tục. Mỗi người sử dụng cung cấp một khung, trong khung đó tốc độ dữ liệu giữ cố định nhưng tốc độ cĩ thể thay đổi từ khung ny đến khung khc. - Hỗ trợ hai mơ hình vơ tuyến FDD v TDD. Trong mơ hình FDD sĩng mang 5 MHz sử dụng cho đường ln v đường xuống, cịn trong mơ hình TDD sĩng mang 5 MHz chia xẻ theo thời gian giữa đường ln v đường xuống. - WCDMA hỗ trợ hoạt động khơng đồng bộ của cc trạm gốc, do đó dễ dng pht triển cc trạm gốc vừa v nhỏ. - WCDMA sử dụng tch sĩng cĩ tham chiếu đến sĩng mang dựa trn knh hoa tiu, do đó cĩ thể nng cao dung lượng v vng phủ. - WCDMA được thiết kế dễ dng nng cấp hơn cc hệ thống CDMA như tch sĩng đa người sử dụng, sử dụng anten thơng minh để nng cao dung lượng v vng phủ. - WCDMA được thiết kế tương thích với GSM để mở rộng vng phủ sĩng v dung lượng của mạng. - Lớp vật lý mềm dẻo dễ thích hợp được tất cả thơng tin trn một sĩng mang. - Hệ số ti sử dụng tần số bằng 1 - Hỗ trợ phn tập pht v cc cấu trc thu tin tiến. Nhược điểm chính của W_CDMA l hệ thống khơng cho php trong băng TDD pht lin tục cũng như khơng tạo điều kiện cho cc kỹ thuật chống nhiễu cc mơi trường lm việc khc nhau. 6
  5. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS Hệ thống thơng tin di động thế hệ ba WCDMA cĩ thể cung cấp cc dịch vụ với tốc độ bit ln đến 2 Mbps. Bao gồm nhiều kiểu truyền dẫn như truyền dẫn đối xứng v khơng đối xứng, thơng tin điểm đến điểm v thơng tin đa điểm. Với khả năng đó, cc hệ thống thơng tin di động thế hệ ba cĩ thể cung cấp dễ dng cc dịch vụ mới như: điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh, ngồi ra nĩ cịn cung cấp cc dịch vụ đa phương tiện khc. 1.4 Hệ thống UMTS 1.4.1 Tổng quan Hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ 3 được xy dựng với mục đích cung cấp cho một mạng di động tồn cầu với cc dịch vụ phong ph bao gồm thoại, nhắn tin, Internet v dữ liệu băng rộng. Tại Chu u hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ 3 đ được tiu chuẩn hố bởi học viện tiu chuẩn viễn thơng Chu u (ETSI: European Telecommunications Standard Institute) ph hợp với tiu chuẩn IMT- 2000 của ITU (International Telecommunication Union). Hệ thống cĩ tn l UMTS (hệ thống di động viễn thơng tồn cầu). UMTS được xem l hệ thống kế thừa của hệ thống 2G GSM (Global System for Mobile Communication), nhằm đáp ứng cc yu cầu pht triển của cc dịch vụ di động v ứng dụng Internet với tốc độ truyền dẫn ln tới 2 Mbps v cung cấp một tiu chuẩn chuyển vng tồn cầu. UMTS được pht triển bởi Third Generation Partnership Project (3GPP) l dự n pht triển chung của nhiều cơ quan tiu chuẩn hố (SDO) như : ETSI (Chu u), ARIB/TCC (Nhật Bản), ANSI (Mỹ), TTA (Hn Quốc) v CWTS (Trung Quốc). Hội nghị vơ tuyến thế giới năm 1992 đ đưa ra cc phổ tần số dng cho hệ thống UMTS:  1920 ÷ 1980 MHz v 2110 ÷ 2170 MHz dnh cho cc ứng dụng FDD (Frequency Division Duplex: ghp knh theo tần số) đường ln v đường xuống, khoảng cch knh l 5 MHz. 7
  6. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS Hình 1.1: Cc phổ tần dng cho hệ thống UMTS  1900 MHz ÷ 1902 MHz v 2010 ÷ 2025 MHz dnh cho cc ứng dụng TDD – TD/CMDA, khoảng cch knh l 5 MHz.  1980 MHz ÷ 2010 MHz v 2170 MHz ÷ 2200 MHz dnh cho đường xuống v đường ln vệ tinh. Năm 1998 3GPP đ đưa ra 4 tiu chuẩn chính của UMTS: - Dịch vụ - Mạng li - Mạng truy nhập vơ tuyến - Thiết bị đầu cuối - Cấu trc hệ thống 1.4.2 Dịch vụ của hệ thống UMTS 3 GPP đ xy dựng tiu chuẩn cho cc dịch vụ của hệ thống UMTS nhằm đáp ứng : - Định nghĩa v cc đặc điểm yu cầu của dịch vụ 8
  7. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS - Pht triển dung lượng v cấu trc dịch vụ cho cc ứng dụng mạng tổ ong, mạng cố định v mạng di động - Thu bao v tính cước UMTS cung cấp cc loại dịch vụ xa (teleservices) như thoại hoặc bản tin ngắn (SMS) v cc loại dịch vụ mang (bearer services: một dịch vụ viễn thơng cung cấp khả năng truyền tín hiệu giữa hai giao diện người sử dụng–mạng). Cc mạng cĩ cc tham số Q0S (Quality of Service: chất lượng dịch vụ) khc nhau cho độ trễ truyền dẫn tối đa, độ trễ truyền biến thin v tỉ lệ lỗi bit (BER). Những tốc độ dữ liệu được yu cầu l : ( 144 Kbps cho mơi trường vệ tinh v nơng thơn ( 384 Kbps cho mơi trường thnh phố (ngồi trời) ( 2084 Kbps cho mơi trường trong nh v ngồi trời với khoảng cch gần Hệ thống UMTS cĩ 4 loại Q0S sau:  Loại hội thoại (thoại, thoại thấy hình, trị chơi)  Loại luồng (đa phương tiện, video theo yu cầu…)  Loại tương tc (duyệt web, trị chơi qua mạng, truy nhập cơ sở dữ liệu)  Loại cơ bản (thư điện tử, SMS, tải dữ liệu xuống) Yếu tố chủ yếu để phn biệt cc loại ny l độ nhạy cảm với trễ, ví dụ như hội thoại rất nhạy với trễ cịn loại cơ bản thì ít nhạy cảm với trễ nhất. Cc loại Q0S của UMTS được tổng kết ở bảng (1.1) Bảng 1.1 Cc loại Q0S của hệ thống UMTS Loại lưu Loại hội thoại Loại luồng Loại tương tc Loại cơ bản lượng Cc đặc tính cơ Dnh trước Dnh trước Yu cầu mẫu Nơi nhận bản quan hệ thời quan hệ thời trả lời trước khơng đợi số gian giữa cc gian giữa cc Dnh trước số liệu trong thực thể thơng thực thể thơng liệu tồn vẹn khoảng thời tin của luồng . tin của luồng gian nhất định Mẫu hội thoại Dnh trước số (chặt chẽ v độ liệu tồn vẹn trễ nhỏ) 9
  8. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS Thí dụ về ứng - Thoại Luồng đa - Duyệt Web - Tải dữ liệu dụng - Thoại thấy phương tiện -Cc trị chơi xuống hình qua mạng - Email 1.4.3 Cấu trc của hệ thống UMTS Phần ny ta sẽ xt tổng quan cấu trc hệ thống UMTS. Cấu trc bao gồm cc phần tử mạng logic v cc giao diện. H? th?ng UMTS s? d?ng cng c?u trc như hệ thống thế hệ 2, thậm chí một phần cấu trc của hệ thống thế hệ 1. Mỗi phần tử mạng logic cĩ một chức năng xc định. Trong tiu chuẩn cc phần tử mạng được định nghĩa cũng thường được thực hiện ở dạng vật lí tương tự, nhất l cĩ một số giao diện mở (giao diện sao cho ở mức chi tiết cĩ thể sử dụng được thiết bị của hai nh sản xuất khc nhau ở cc điểm cuối). Cĩ thể nhĩm cc phần tử mạng theo cc chức năng giống nhau hay theo mạng con m chng trực thuộc. Hình 1.2 Cấu trc củ a hệ thống UMTS Về mặt chức năng cĩ 2 nhĩm phần tử mạng:  Mạng truy nhập vơ tuyến (RAN: Random Access Network hay UTRAN : UMTS Terrestrial RAN) thực hiện chức năng lin quan đến vơ tuyến .  Mạng li (CN: Core Network) thực hiện chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi v kết nối số liệu. 10
  9. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS Để hồn thiện, hệ thống cịn cĩ thiết bị người sử dụng (UE :User Equipment) để thực hiện giao diện người sử dụng với hệ thống v cần định nghĩa giao diện vơ tuyến. Cấu trc hệ thống mức cao được thể hiện trong hình (1.2) . Từ quan điểm chuẩn hố, cả UE v UTRAN đều bao gồm cc giao thức mới. Việc thiết kế cc giao thức ny dựa trn những nhu cầu của cơng nghệ vơ tuyến WCDMA mới. Tri lại, việc định nghĩa CN dựa trn GSM. Điều ny cho php hệ thống với cơng nghệ vơ tuyến mới mang tính tồn cầu dựa trn cơng nghệ CN đ biết v đ pht triển. Một phương php chia nhĩm khc cho mạng UMTS l chia chng thnh cc mạng con. Trn khía cạnh ny, hệ thống UMTS được thiết kế theo Modun. Vì thế, cĩ thể cĩ nhiều phần tử mạng cho cng một kiểu. Khả năng cĩ nhiều phần tử của cng một kiểu cho php chia hệ thống UMTS thnh cc mạng con hoạt động hoặc độc lập hoặc cng với cc mạng con khc. Cc mạng con ny được phn biệt bởi cc nhận dạng duy nhất. Một mạng con như vậy được gọi l mạng di động mặt đất cơng cộng UMTS (UMTS PLMN:UMTS Public Land Mobite Network). Thơng thường, mỗi PLMN được khai thc duy nhất, v nĩ được nối đến cc PLMN khc như ISDN, PSTN, Internet.. Cc tiu chuẩn UMTS được cấu trc sao cho khơng định nghĩa chi tiết chức năng bn trong của cc phần tử mạng nhưng định nghĩa giao diện giữa cc phần tử mạng logic. Cc giao diện mở chính l:  Giao diện Cu: l giao diện thẻ thơng minh USIM v ME. Giao diện ny tun theo một khuơn dạng tiu chuẩn cho cc thẻ thơng minh.  Giao diện Uu: l giao diện vơ tuyến của WCDMA, giao diện giữa UE v Node B . Đây l giao diện m qua đó UE truy cập cc phần tử cố định của hệ thống vì thế nĩ l giao diện mở quan trọng nhất ở UMTS .  Giao diện Iu nối UTRAN với CN. Nĩ cung cấp cho cc nh khai thc khả năng trang bị UTRAN v CN từ cc nh sản xuất khc nhau. - Iu- CS dnh cho dữ liệu chuyển mạch knh - Iu- PS dnh cho dữ liệu chuyển mạch gĩi  Giao diện Iur: giao diện giữa hai RNC. Đây l giao diện mở, cho php chuyển giao mềm giữa cc RNC từ cc nh sản xuất khc nhau. 11
  10. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS  Giao diện Iub: kết nối một nt B với một RNC. Nĩ cho php hỗ trợ sự cạnh tranh giữa cc nh sản xuất trong lĩnh vực ny. UMTS l hệ thống điện thoại di động đầu tin cĩ Iub được tiu chuẩn hố như một giao diện mở hồn tồn. 1.4.4 Mạng li CN (Core Network) Những chức năng chính của việc nghin cứu mạng li UMTS l:  Quản lí di động, điều khiển bo hiệu thiết lập cuộc gọi giữa UE v mạng li  Bo hiệu giữa cc nt trong mạng li  Định nghĩa cc chức năng giữa mạng li v cc mạng bn ngồi  Những vấn đề lin quan đến truy nhập gĩi  Giao diện Iu v cc yu cầu quản lí v điều hnh mạng Mạng li UMTS cĩ thể chia thnh 2 phần: chuyển mạch knh v chuyển mạch gĩi. Thnh phần chuyển mạch knh gồm: MSC, VLR v cổng MSC. Thnh phần chuyển mạch gĩi gồm nt hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN: Serving GPRS Support Node) v cổng nt hỗ trợ GPRS (GGSN: Gateway GPRS Support Node). Một số thnh phần của mạng như HLR v AUC được chia sẽ cho cả hai phần. Cấu trc của mạng li cĩ thể được thay đổi khi cc dịch vụ mới v cc đặc điểm mới của hệ thống được đưa ra. Cc phần tử chính của mạng li như sau :  HLR (Home Location Register: Thanh ghi định vị thường tr) l một cơ sở dữ liệu được đặt tại hệ thống chủ nh của người sử dụng để lưu trữ thơng tin chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng, bao gồm thơng tin về cc dịch vụ bổ sung như trạng thi chuyển hướng cuộc gọi, số lần chuyển hướng cuộc gọi.  MSC/VLR (Mobile Service Switching Center: Trung tm chuyển mạch dịch vụ di động) l tổng đài (MSC) v cơ sở dữ liệu (VLR) để cung cấp cc dịch vụ chuyển mạch knh cho UE tại vị trí hiện thời của nĩ. Nhiệm vụ của MSC l sử dụng cc giao dịch chuyển mạch knh. VLR lm nhiệm vụ giữ bản sao về lý lịch của người sử dụng cũng như vị trí chính xc hơn của UE trong hệ thống đang phục vụ. CS l phần mạng đựơc truy nhập qua MSC/VLR.  GMSC (Gateway MSC) l chuyển mạch tại điểm kết nối UMTS PLMN với mạng CS bn ngồi. 12
  11. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS  SGSN (Serving GPRS: General Packet Radio Network Service Node) cĩ chức năng giống như MSC/VLR nhưng được sử dụng cho cc dịch vụ chuyển mạch gĩi PS (Packet Switch). Vng PS l phần mạng được truy nhập qua SGSN.  GGSN (Gateway GPRS Support Node) cĩ chức năng giống như cc dịch vụ điện thoại, ví dụ như ISDN hoặc PSTN.  Cc mạng PS đảm bảo cc kết nối cho những dịch vụ chuyển mạch gĩi, ví dụ như Internet. 1.4.4 Truy nhập vơ tuyến mặt đất UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Acess Network) Hình 1.3 Cấu trc của UTRAN UTRAN bao gồm một hay nhiều hệ thống con mạng vơ tuyến RNS (Radio Network Subsystem). Một RNS l một mạng con trong UTRAN v gồm một bộ điều khiển mạng vơ tuyến RNC (Radio Network Controller) v một hay nhiều Node B. Cc RNC v cc Node B được kết nối với nhau bằng giao diện Iub. Cc đặc tính chính của UTRAN :  Hỗ trợ UTRAN v tất cả cc chức năng lin quan. Đặc biệt l cc ảnh hưởng chính ln việc thiết kế l yu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm (một đầu cuối kết nối qua hai hay nhiều ơ tích cực) v cc thuật tốn quản lý ti nguyn đặc th WCDMA.  Đảm bảo tính chung nhất cho việc xử lý số liệu chuyển mạch knh v chuyển mạch gĩi bằng một ngăn xếp giao thức giao diện vơ tuyến duy nhất v bằng 13
  12. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS cch sử dụng cng một giao diện để kết nối từ UTRAN đến cả hai vng PS v CS của mạng li.  Đảm bảo tính chung nhất với GSM khi cần thiết.  Sử dụng truyền tải ATM l cơ chế truyền tải chính ở UTRAN. Hai thnh phần trong UTRAN: bộ điều khiển mạng vơ tuyến (RNC) v node B. Bộ điều khiển mạng vơ tuyến RNC RNC l phần tử mạng chịu trch nhiệm điều khiển cc ti nguyn vơ tuyến của UTRAN. Nĩ giao diện với CN (thơng thường với một MSC v một SGSN) v kết cuối giao thức điều khiển ti nguyn vơ tuyến RRC (Radio Resource Control), giao thức ny định nghĩa cc bản tin v cc thủ tục giữa MS v UTRAN. Nĩ đóng vai trị như BSC. Cc chức năng chính của RNC : - Điều khiển ti nguyn vơ tuyến - Cấp pht knh - Thiết lập điều khiển cơng suất - Điều khiển chuyển giao - Phn tập Macro - Mật m hĩa - Bo hiệu quảng b - Điều khiển cơng suất vịng hở Node B (trạm gốc) Chức năng chính của Node B l thực hiện xử lý L1 của giao diện vơ tuyến (m hố knh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ,…). Nĩ cũng thực hiện một phần khai thc quản lý ti nguyn vơ tuyến như điều khiển cơng suất vịng trong. Về phần chức năng nĩ giống như trạm gốc ở GSM. Lc đầu Node B được sử dụng như l một thuật ngữ tạm thời trong qu trình chuẩn hố nhưng sau đó nĩ khơng bị thay đổi. 1.4.6 Thiết bị người sử dụng UE (User Equipment) UE l sự kết hợp giữa thiết bị di động v module nhận dạng thu bao USIM (UMTS subscriber identity). Giống như SIM trong mạng GSM/GPRS, USIM l thẻ cĩ thể gắn vo my di động v nhận dạng thu bao trong mạng li. 14
  13. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS  Thiết bị di động (ME: Mobile Equipment) l đầu cuối vơ tuyến được sử dụng cho thơng tin vơ tuyến giao diện Uu.  Modun nhận dạng thu bao UMTS (USIM: UMTS Subscriber Identity Modulo) l một thẻ thơng minh chứa thơng tin nhận dạng thu bao, thực hiện cc thuật tốn nhận thực v lưu giữ cc khố nhận thực cng một số thơng tin thu bao cần thiết cho đầu cuối. 1.5 Chuyển giao 1.5.1 Tổng quan về chuyển giao trong mạng di động Chuyển giao l một khi niệm cơ bản của sự di chuyển trong cấu trc cell. Trong hệ thống UMTS cĩ nhiều loại chuyển giao khc nhau để ph hợp với cc yu cầu khc như: điều khiển tải, cung cấp vng phủ sĩng v thoả mn chất lượng dịch vụ . Mục tiu của chuyển giao l cung cấp sự lin tục của dịch vụ di động khi người sử dụng di chuyển qua vng bin của cc cell trong kiến trc cell. Để người sử dụng cĩ thể tiếp tục thơng tin v băng qua bin của cell thì cần cung cấp ti nguyn vơ tuyến mới cho người sử dụng ở cell mới, hay cịn gọi l cell đích. Bởi vì cường độ tín hiệu thu được xấu hơn cell đích m người sử dụng chuyển qua. Qu trình xử lý đường xuống cịn tồn tại kết nối trong cell hiện tại v thiết lập kết nối mới trong cell ln cận gọi l chuyển giao. Tính năng của mạng tế bo thể hiện qua chuyển giao l chủ yếu nhằm cung cấp dịch vụ hấp dẫn như cc ứng dụng thời gian thực hay luồng đa phương tiện như cc dự n trong mạng di động thế hệ 3 ba đưa ra. Số lượng chuyển giao khơng thnh cơng thể hiện thủ tục chuyển giao khơng hồn thnh. 1.5.2 Cc loại chuyển giao trong hệ thống 3G WCDMA Chuyển giao trong mạng WCDMA cĩ thể được phn loại theo nhiều cch khc nhau. Cĩ thể phn thnh: chuyển giao cng tần số, chuyển giao khc tần số v chuyển giao giữa cc mạng khc nhau WCDMS với GSM. Trong phần ny, ta lại chia chuyển giao trong WCDMA thnh bốn loại: chuyển giao trong cng hệ thống, chuyển giao ngồi hệ thống, chuyển giao cứng, chuyển giao mềm v mềm hơn. 15
  14. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS Hình 1.4: cc loại chuyển giao trong hệ thống 3G  Chuyển giao trong cng hệ thống Chuyển giao trong cng hệ thống cĩ thể được chia thnh chuyển giao cng tần số v chuyển giao khc tần số. Chuyển giao cng tần số xuất hiện giữa cc cell cng sĩng mang WCDMA. Chuyển giao khc tần số xuất hiện giữa cc cell hoạt động trn cc tần số sĩng mang khc nhau.  Chuyển giao ngồi hệ thống Chuyển giao ngồi hệ thống xuất hiện giữa cc cell thuộc hai kỹ thuật truy nhập vơ tuyến khc nhau RAT (RAT: Radio Access Technology) hoặc giữa hai node UTRAN FDD v UTRAN TDD.  Chuyển giao cứng l loại chuyển giao m kết nối cũ bị ph vỡ trước khi cĩ kết nối vơ tuyến mới được thiết lập giữa thiết bị người sử dụng v mạng truy nhập vơ tuyến. Loại chuyển giao ny sử dụng trong mạng GSM để gn cc knh tần số khc nhau cho cc cell. Người sử dụng đi vo cell mới sẽ huỷ bỏ kết nối cũ v thiết lập kết nối mới với tần số mới. Chuyển giao cứng trong mạng UMTS sử dụng để thay đổi knh tần số của UE v UTRAN. Trong suốt qu trình bố trí tần số của UTRAN, nĩ sẽ xc định rằng mỗi hoạt động UTRAN l dễ dng để yu cầu thm vo phổ tần để đạt được dung lượng khi 16
  15. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS cc cấp độ sử dụng hiện tại đ hết. Trong trường hợp ny vi băng tần xấp xỉ 5 MHz được sử dụng bởi một người v cần chuyển giao giữa chng. Chuyển giao cứng cịn p dụng để thay đổi cell trn cng tần số khi mạng khơng hỗ trợ tính đa dạng lớn. Trong trường hợp khc l khi knh truyền đ được xc định trong khi người sử dụng đi vo cell mới thì chuyển giao cứng sẽ thực hiện nếu chuyển giao mềm v mềm hơn khơng thực hiện được . Thơng thường chuyển giao cứng chỉ dng cho vng phủ v tải, cịn chuyển giao mềm v mềm hơn l yếu tố chính hỗ trợ di động. Chuyển giao giữa hai mode UTRAN FDD v UTRAN TDD cũng thuộc loại chuyển giao cứng.  Chuyển giao mềm v mềm hơn Chuyển giao mềm Chuyển giao mềm hơn Hình 1.4. Chuyển giao mềm v mềm hơn Chuyển giao mềm l chuyển giao giữa hai BS khc nhau, cịn chuyển giao mềm hơn l chuyển giao giữa ít nhất 2 sector của cng một BS. Trong suốt qu trình chuyển giao mềm, MS giao tiếp một cch tức thì với hai (chuyển giao hai đường) hoặc nhiều cell của cc BS khc nhau thuộc cng RNC (Intra-RNC) hoặc cc RNC khc nhau (Inter- RNC). Trn đường xuống my di động nhận hai tín hiệu với tỉ số kết hợp lớn nhất; ở đường xuống, my di động m hố knh được tch bởi cng hai BS (chuyển giao hai đường), v được gởi đến RNC cho việc lựa chọn kết hợp. Hai hoạt động điều khiển cơng suất vịng đặc biệt trong chuyển giao mềm cho một BS. Trong trường hợp chuyển giao mềm hơn, MS được điều khiển ít nhất bởi hai sector của cng BS, do đó chỉ cĩ một hoạt động điều khiển cơng suất vịng. Chuyển giao mềm v mềm hơn chỉ sử dụng một sĩng mang, do đó đây l chuyển giao trong cng hệ thống. Hình (1.5) thể hiện cc loại chuyển giao khc nhau. ÔB ÔA   17        
  16. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS Hình 1.5 Cc loại chuyển giao khc nhau trong mạng WCDMA  chuyển giao hai đường l chuyển giao m ở đĩ MS thơng tin với hai đoạn của hai ơ khc nhau  chuyển giao ba đường l chuyển giao m ở đĩ MS thơng tin với ba đoạn của hai ơ khc nhau BS điều khiển trực tiếp qu trình xử lý cuộc gọi trong qu trình chuyển giao mềm được gọi l BS sơ cấp.BS sơ cấp cĩ thể khởi đầu bản tin điều khiển đường xuống, cc BS khc khơng xử lý cuộc gọi gọi l BS thứ cấp.Chuyển giao mềm kết thc khi hoặc BS sơ cấp hoặc BS thứ cấp bị loại bỏ. 1.6 Kết luận chương Hệ thống thơng tin di động thế hệ 3 cịn gọi l IMT- 2000 đ được cc tổ chức quốc tế đưa ra cc tiu chuẩn về kỹ thuật nhằm đáp ứng kịp thời cho việc triển khai hệ thống vo thực tế. Trong đó UMTS l một hệ thống thơng tin di động cĩ nhiều ưu điểm nổi trội hơn cc hệ thống 2G. Tuy nhin nĩ pht triển dựa trn cc thế hệ trước. Chương ny đ trình by cc vấn đề cơ bản về cấu trc mạng truy nhập vơ tuyến UMTS, sơ lược về những dịch vụ v ứng dụng của nĩ trong hệ thống thơng tin di động thế hệ ba. Trong chương 2, ta sẽ tiếp tục tìm hiểu về cc kỹ thuật điều khiển cơng suất trong hệ thống thơng tin di động thế hệ ba. 18
  17. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS CHƯƠNG 2 CC KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN CƠNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 UMTS 2.1 Giới thiệu chương Vì trong một mạng WCDMA rất nhiều người sử dụng cng hoạt động trn cng một tần số, nn nhiễu đồng knh l một vấn đề nghim trọng, PC chịu trch nhiệm điều chỉnh cơng suất trn đường ln v đường xuống để giảm thiểu mức nhiễu ny nhằm đảm bảo QoS yu cầu. Trong chương ny chng ta đi su vo phn tích một số kỹ thuật điều khiển cơng suất trong hệ thống thơng tin di động thế hệ ba UMTS. 2.2 Ý nghĩa của điều khiển cơng suất Để minh hoạ việc điều khiển cơng suất cần thiết như thế no trong hệ thống WCDMA, chng ta xem xt một ơ đơn lẻ cĩ hai thu bao giả định. Thu bao 1 gần trạm gốc hơn thu bao 2. Nếu khơng cĩ điều khiển cơng suất, cả hai thu bao sẽ pht một mức cơng suất cố định p, tuy nhin do sự khc nhau về khoảng cch nn cơng suất thu từ thu bao 1 l pr1 sẽ lớn hơn thu bao 2 l pr2. Giả sử rằng vì độ lệch về khoảng cch như vậy m pr1 lớn gấp 10 lần pr2 thì thu bao 2 sẽ chịu một sự bất lợi lớn. Nếu tỷ số SNR yu cầu l (1/10) thì chng ta cĩ thể nhận ra sự chnh lệch giữa cc SNR của hai thu bao. Hình (2.1) minh hoạ điều ny. Nếu chng ta bỏ qua tạp m nhiệt thì SNR của thu bao 1 sẽ l 10 v SNR của thu bao 2 sẽ l (1/10). Thu bao 1 cĩ một SNR cao hơn nhiều v như vậy nĩ sẽ cĩ được một chất lượng rất tốt, nhưng SNR của thu bao 2 chỉ vừa đủ so với yu cầu. Sự khơng cn bằng ny được xem l bi tốn “xa- gần” kinh điển trong một hệ thống đa truy cập trải phổ. Hệ thống nĩi trn được coi như đ đạt tới dung lượng của nĩ. Lý do l nếu chng ta thử đưa thm một thu bao thứ 3 pht cng mức cơng suất p vo bất cứ chỗ no trong ơ thì SNR của thu bao thứ 3 đó sẽ khơng thể đạt được gi trị yu cầu. Hơn nữa, nếu chng ta cố đưa thm thu bao thứ 3 vo hệ thống thì thu bao thứ 3 đó sẽ khơng những 19
  18. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS khơng đạt được SNR yu cầu m cịn lm cho SNR của thu bao 2 bị giảm xuống dưới mức SNR yu cầu. P Thu bao 2 cĩ S/N = 1/10 Thu bao 1 cĩ S/N =1 f Hình 2.1. Cơng suất thu từ 2 thu bao tại trạm gốc Việc điều khiển cơng suất được đưa vo để giải quyết vấn đề “xa–gần” v để tăng tối đa dung lượng hệ thống. Điều khiển cơng suất l điều khiển cơng suất pht từ mỗi thu bao sao cho cơng suất thu của mỗi thu bao ở trạm gốc l bằng nhau. Trong một ơ, nếu cơng suất pht của mỗi thu bao được điều khiển để cơng suất thu của mỗi thu bao ở trạm gốc l bằng với Pr thì nhiều thu bao hơn cĩ thể sử dụng trong hệ thống. Ví dụ trn, nếu SNR yu cầu vẫn l (1/10) thì tổng cộng cĩ thể cĩ 11 thu bao được sử dụng trong ơ (hình 2.1). Dung lượng được tăng tối đa khi sử dụng điều khiển cơng suất. Điều khiển cơng suất nhằm mục đích để chống lại hiệu ứng Fading Rayleigh trn tín hiệu truyền đi bởi việc b cho Fading nhanh của knh truyền. Ngồi ra việc điều khiển cơng suất cịn cĩ tc dụng giảm nhiễu đa đường. Vì cơng suất pht của my di động thấp nn lm tăng tuổi thọ của pin. 2.3 Phn loại điều khiển cơng suất Cĩ nhiều phương php điều khiển cơng suất trong hệ thống thơng tin tế bo. Khi xt đến một hệ thống điều khiển cơng suất thực tế, cần xem xt những mặt sau: - Tiu chuẩn chất lượng: tiu chuẩn chất lượng được đánh gi thơng qua tỉ số SIR (Signal to Interference) v BER (Bit Error Rate). Nếu cường độ tín hiệu v nhiễu khơng đổi SIR v BER bao gồm cc thơng tin tương đương về chất lượng . 20
  19. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS - Những php đo: thơng thường những php đo được đưa ra trong bo co bao gồm cc chỉ số chất lượng QI (Quality Indicator) phản nh chất lượng v chỉ số cường độ tín hiệu nhận được RRSI (received signal strength indicator) phản nh cường độ tín hiệu thu được của my thu. Những gi trị ny được lượng tử hố thơ để sử dụng ít mẫu. - Thời gian trễ : tín hiệu đo lường v điều khiển cần thời gian dẫn đến lm xuất hiện thời gian trễ trong mạng. 2.3.1 Điều khiển cơng suất cho đường xuống v đường ln Điều khiển cơng suất cho đường ln (từ MS đến BS) DS-CDMA l một yu cầu hệ thống rất quan trọng vì hiệu ứng gần-xa. Trong trường hợp ny, cần cĩ một dải động để điều khiển khoảng chừng 80 dB. Ở đường xuống, khơng yu cầu điều khiển cơng suất trong hệ thống đơn tế bo, từ đó cc tín hiệu được truyền cng nhau v thay đổi cng nhau. Tuy nhin trong hệ thống đa tế bo, nhiễu giao thoa từ cc ơ bn cạnh lm giảm sự độc lập từ vị trí cc ơ đ cho v do đó lm giảm hiệu suất. Như vậy, phải sử dụng điều khiển cơng suất trong trường hợp ny để lm giảm sự giao thoa giữa cc ơ . 2.3.2 Điều khiển cơng suất phn tn v tập trung Một bộ điều khiển tập trung cĩ tất cả cc thơng tin về cc kết nối được thiết lập v độ lợi knh, v điều khiển tất cả cc mức cơng suất trong mạng hay một phần của mạng. Điều khiển cơng suất tập trung theo yu cầu tín hiệu điều khiển phạm vi rộng trong mạng v khơng thể ứng dụng trong thực tế. Chng cĩ thể sử dụng để đưa ra giới hạn về hiệu suất của thuật tốn phn tn. Bộ điều khiển phn tn chỉ điều khiển cơng suất của một trạm pht đơn v thuật tốn chỉ phụ thuộc vo nội bộ, như SIR hay độ lợi knh của người sử dụng đặc biệt. Những thuật tốn ny thực hiện tốt trong trường hợp lý tưởng, nhưng trong cc hệ thống thực tế cĩ một số hiệu ứng khơng thích hợp như : - Tín hiệu đo v điều khiển lm mất thời gian dẫn đến thời gian trễ trong hệ thống - Cơng suất pht hợp lý của my pht bị hạn chế bởi giới hạn vật lý v sự lượng tử hĩa. Những hạn chế bn ngồi khc như cơng suất pht cực đại trn một knh đặc biệt tc động đến cơng suất ra. 21
  20. Chương 1: Hệ thống thông tin di động thế hệ ba UMTS - Chất lượng l một sự đo đạc chủ quan v cần phải tận dụng sự đo đạc khch quan hợp lý. Hình 2.2. Phn loại kỹ thuật điều khiển cơng suất cơng suất 2.3.3 Phn loại điều khiển cơng suất theo phương php đo Theo phương php đo, kỹ thuật điều khiển cơng suất được phn thnh 3 loại: - Trn cơ sở cường độ - Trn cơ sở SIR - Trn cơ sở BER Trn cơ sở cường độ, cường độ một tín hiệu đến BS từ MS được đánh gi để xc định l nĩ cao hơn hay thấp hơn cường độ mong muốn. Sau đó BS sẽ gởi lệnh để điều khiển cơng suất cao hơn hay thấp hơn thích hợp. Trn cơ sở SIR, phương php đo l SIR khi m tín hiệu bao gồm nhiễu knh v nhiễu giữa cc người sử dụng. Điều khiển cơng suất dựa vo cường độ dễ thực hiện hơn điều khiển cơng suất dựa vo SIR, nĩ phản nh hiệu suất sử dụng hệ thống tốt hơn như: QoS v dung lượng. Một vấn đề quan trọng gắn với điều khiển cơng suất dựa vo SIR l cĩ khả năng gy hồi tiếp dương lm nguy hiểm đến sự vững vng của hệ thống. Hồi tiếp dương xuất hiện trong trừơng hợp khi một MS dưới sự chỉ dẫn của BS đ tăng cơng suất của nĩ v điều đó lặp lại với cc MS khc. Trong trường hợp cĩ N- MS trong hệ thống, điều ny lm t liệt cả N-MS. Trong điều khiển cơng suất dựa vo BER, BER được định nghĩa l một số lượng trung bình của cc bit lỗi so với chuỗi bit chuẩn. Nếu cơng suất tín hiệu v 22
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.26: Bộ 320 Luận Văn Thạc Sĩ Y Học
320 tài liệu
1253 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
5=>2