CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Các đặc tính mạng 2G Mạng thông tin di động 2G là thế hệ kết nối thông tin di động mang tính cải cách cũng như khác hoàn toàn so với thế hệ đầu tiên. Nó sử dụng các tín hiệu kỹ thuật số thay cho tín hiệu tương tự của thế hệ 1G và được áp dụng lần đầu tiên tại Phần Lan bởi Radiolinja (hiện là nhà cung cấp mạng con của tập đoàn Elisa Oyj) trong năm 1991. Mạng 2G mang tới cho người sử dụng di động 3 lợi ích tiến bộ trong suốt một thời gian dài: mã hoá dữ liệu theo dạng kỹ thuật số, phạm vi kết nối rộng hơn 1G và đặc biệt là sự xuất hiện của tin nhắn dạng văn bản đơn giản – SMS. Theo đó, các tin hiệu thoại khi được thu nhận sẽ đuợc mã hoá thành tín hiệu số dưới nhiều dạng mã hiệu (codecs), cho phép nhiều gói mã thoại được lưu chuyển trên cùng một băng thông, tiết kiệm thời gian và chi phí.
Song song đó, tín hiệu số truyền nhận trong thế hệ 2G tạo ra nguồn năng lượng sóng ít hơn và sử dụng các linh kiện thu phát nhỏ hơn, tiết kiệm diện tích bên trong thiết bị hơn… + Đặc điểm: - Dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế cho truyền thông di động đồng nhất - Chuyển vùng quốc tế - Mã hóa số - Các dịch vụ tăng cường (Dữ liệu + Thoại) - Tiêu thụ công suất thấp - Thiết bị đầu cuối có kích thước nhỏ gọn, tiện lợi và nhẹ - Công nghệ truyền dẫn TDMA/CDMA - Dung lượng lớn Mạng 2G dựa trên 2 kĩ thuật chính tùy theo từng nước sử dụng. + GSM: Các mạng di động GSM hoạt động trên 4 tần số. Hầu hết thì hoạt động ở tần số 900 MHz và 1800 MHz. Vài nước ở Châu Mỹ thì sử dụng tần số 850 MHz và 1900 MHz do tần số 900 MHz và 1800 MHz ở nơi này đã bị sử dụng trước.
Và cực kỳ hiếm có mạng nào sử dụng tần số 400 MHz hay 450 MHz chỉ có 2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ở Scandinavia sử dụng do các băng tần khác đã bị cấp phát cho việc khác. Các mạng sử dụng tần số 900 MHz thì đường lên (từ thuê bao di động đến trạm truyền dẫn) sử dụng tần số trong dải 890–915 MHz và đường xuống sử dụng tần số trong dải 935–960 MHz. Các băng tần này được chia thành 124 kênh với độ rộng băng thông 25 MHz, mỗi kênh cách nhau 1 khoảng 200 kHz. Trong hệ thống GSM, phương pháp GMSK (Gausian Minimum Shift Keying) được sử dụng để điều chế tín hiệu.
GSM sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (time division multiplexing), cho phép truyền 8 kênh thoại trên 1 kênh vô tuyến. Có 8 khe thời gian gộp lại gọi là một khung TDMA. Tốc độ dữ liệu cho cả tám kênh là 270. + CDMA 2000: là một tiêu chuẩn công nghệ di động họ 3G[1], tiêu chuẩn này sử dụng kỹ thuật truy cập kênh đa sóng mang CDMA, để gửi thoại, dữ liệu và dữ liệu báo hiệu giữa các điện thoại di động và trạm gốc, hỗ trợ tốc độ dữ liệu gói lên tới 153 kbps với truyền dẫn dữ liệu thực trung bình đạt 60–100 kbps trong hầu hết các ứng dụng thương mại trên thế giới.
Tiêu chuẩn CDMA2000 được thiết kế vận hành với băng thông 1,25MHz. Trong kỹ thuật này, nhiều sóng CDMA2000 trải phổ trực tiếp (sóng mang 1,25MHz) được kết hợp lại để tạo thành tín hiệu CDMA dải rộng hỗn hợp (5MHz). Tốc độ chip của CDMA2000 được chọn là 1,2288 Mchip/s [1].2 Các đặc tính mạng 3G Mạng 3G (Third-generation technology) là mạng di động thế hệ thứ ba theo chuẩn công nghệ điện thoại di động, cho phép truyền cả thoại số và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh. Mạng thông tin di động 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 không hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay [2]. 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 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 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;. + Đặc điểm: - Kênh có băng thông rộng hon nhiều so với 2G - Công nghệ truyền dẫn W-CDMA.
Hiệu suất phổ cao hơn (~2 b/s/Hz) - Tốc độ bit cao + Các thông số kĩ thuật chính Các tiêu chuẩn chung sau đây tuân thủ tiêu chuẩn IMT2000 / 3G:W- CDMA là triển khai phổ biến nhất, thường hoạt động trên băng tần 2,100 MHz. Một số khác sử dụng các băng tần 850, 900 và 1,900 MHz.HSPA là một sự pha trộn của một số nâng cấp lên chuẩn W-CDMA ban đầu và cung cấp tốc độ 14,4 Mbit / s và 5,76 Mbit / s. Tốc độ chip của WCDMA được chọn là 3,84 Mchip/s. WCDMA truyền nhiều kênh cùng một lúc với các mã trực giao khác nhau, những kênh mã này có thể gây nhiễu với nhau khi giao thoa “pha” nhận được bởi một trạm gốc không được lý tưởng.3 Các đặc tính mạng 4G 4G mạng thông tin đi động thế hệ thứ 4.
Dự án hợp tác thế hệ 3 (3GPP) chuẩn hoá. Hệ thống thông tin di động 4G cải thiện các mạng truyền thông hiện hành bằng cách đưa ra một giải pháp hoàn chỉnh và đáng tin cậy dựa trên IP. Các tiện ích như thoại, dữ liệu và đa phương tiện sẽ được truyền tải tới người đăng ký ở mọi thời điểm và ở mọi nơi với tốc độ dữ liệu khá cao liên quan đến các thế hệ trước đó. Các ứng dụng đang được thực hiện để sử dụng mạng 4G là: Dịch vụ Nhắn tin Đa phương tiện (MMS), Video kỹ thuật số (DVB) và trò chuyện video, nội dung Tivi có độ nét cao và TV di động.
+ Đặc điểm: - Kênh có băng thông rất rộng, - Công nghệ truyền dẫn hợp kênh phân chia tần số trực giao. - Hiệu suất phổ cao hơn nhiều so với 3G (~ 8 b/s/Hz) - Sử dụng các kĩ thuật phân tập (Thời gian, tần số, không gian) - Tốc độ bít rất cao 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com + Các kĩ thuật chính Mạng 4G hiện hoạt động trên băng tần LTE. Tiêu chuẩn LTE có thể được dùng với nhiều băng tần khác nhau. Ở Bắc Mỹ, dải tần 700/ 800 và 1700/ 1900 MHz được quy hoạch cho LTE; 800, 1800, 2600 MHz ở châu Âu; 1800 và 2600 MHz ở châu Á; và 1800 MHz ở Australia.
Đặc tả kỹ thuật LTE chỉ ra tốc độ tải xuống đỉnh đạt 300 Mbit/s, tốc độ tải lên đỉnh đạt 75 Mbit/s và QoS quy định cho phép trễ truyền dẫn tổng thể nhỏ hơn 5 ms trong mạng truy nhập vô tuyến. LTE có khả năng quản lý các thiết bị di động chuyển động nhanh và hỗ trợ các luồng dữ liệu quảng bá và đa điểm. LTE hỗ trợ băng thông linh hoạt, từ 1,25 MHz tới 20 MHz và hỗ trợ cả song công phân chia theo tần số (FDD) và song công phân chia theo thời gian (TDD). Phần lớn tiêu chuẩn LTE hướng đến việc nâng cấp 3G UMTS để cuối cùng có thể thực sự trở thành công nghệ truyền thông di động 4G.
Một lượng lớn công việc là nhằm mục đích đơn giản hóa kiến trúc hệ thống, vì nó chuyển từ mạng UMTE sử dụng kết hợp chuyển mạch kênh + chuyển mạch gói sang hệ thống kiến trúc phẳng toàn IP. E-UTRA là giao diện vô tuyến của LTE. Nó có các tính năng chính sau [3]: + Tốc độ tải xuống đỉnh lên tới 299.6 Mbit/s và tốc độ tải lên đạt 75.4 Mbit/s phụ thuộc vào kiểu thiết bị người dùng (với 4x4 anten sử dụng độ rộng băng thông là 20 MHz). 5 kiểu thiết bị đầu cuối khác nhau đã được xác định từ một kiểu tập trung vào giọng nói tới kiểu thiết bị đầu cuối cao cấp hỗ trợ các tốc độ dữ liệu đỉnh.
Tất cả các thiết bị đầu cuối đều có thể xử lý băng thông rộng 20 MHz. + OFDMA được dùng cho đường xuống, SC-FDMA dùng cho đường lên để tiết kiệm công suất. + Tăng tính linh hoạt phổ tần: độ rộng phổ tần 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz và 20 MHz được chuẩn hóa (W-CDMA yêu cầu độ rộng băng thông là 5 MHz, dẫn tới một số vấn đề với việc đưa vào sử dụng công nghệ mới tại các quốc gia mà băng thông 5 MHz thương được ấn định cho nhiều mạng, và thường xuyên được sử dụng bởi các mạng như 2G GSM và cdmaOne). + Hỗ trợ kích thước tế bào từ bán kính hàng chục m (femto và picocell) lên tới các macrocell bán kính 100 km.
Trong dải tần thấp hơn dùng cho các khu vực 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com nông thôn, kích thước tế bào tối ưu là 5 km, hiệu quả hoạt động hợp lý vẫn đạt được ở 30 km, và khi lên tới 100 km thì hiệu suất hoạt động của tế bào vẫn có thể chấp nhận được. Trong khu vực thành phố và đô thị, băng tần cao hơn (như 2,6 GHz ở châu Âu) được dùng để hỗ trợ băng thông di động tốc độ cao. Trong trường hợp này, kích thước tê bào có thể chỉ còn 1 km hoặc thậm chí ít hơn. + Hỗ trợ ít nhất 200 đầu cuối dữ liệu hoạt động trong mỗi tế bào có băng thông 5 MHz.
+ Giao diện vô tuyến chuyển mạch gói.2 MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G Kể từ khi hệ thống 1G được Nordic Mobile Telephone giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1981, cứ khoảng 10 năm lại xuất hiện một thế hệ điện thoại di động mới. Các hệ thống 2G đầu tiên bắt đầu tung ra vào năm 1991, các hệ thống 3G đầu tiên xuất hiện lần đầu vào năm 2001 và hệ thống 4G hoàn toàn tuân thủ các tiêu chuẩn "IMT nâng cao" đã được chuẩn hóa vào năm 2012. Sự phát triển các hệ thống tiêu chuẩn của các mạng 2G (GSM) và 3G (IMT-2000 và UMTS) mất khoảng 10 năm kể từ khi các dự án R & D chính thức bắt đầu, và quá trình phát triển hệ thống 4G đã được bắt đầu từ năm 2001 hoặc 2002.