Chương I: Tổng quan về hệ thống di động không dây. Chương II: Kỹ thuật ghép kênh đa sóng mang trực giao và kênh vô tuyến trong mạng thông tin di động 4G. Chương III: Đánh giá hiệu quả của hệ thống thông tin di động 4G. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hữu Công cùng toàn thể các Thầy, Cô trong bộ môn.
Kính chúc các Thầy, Cô mạnh khoẻ và Hạnh phúc! Tác giả Nguyễn Văn Thắng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3 CHƢƠNG I - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DI ĐỘNG KHÔNG DÂY 1.Lịch sử và phát triển của thông tin di động 1.1 Toàn cảnh hệ thống thông tin di động Thông tin di động luôn không ngừng phát triển và ngày càng đòi những công nghệ cao kỹ thuật tiên tiến. Ý nghĩa về một sự liên lạc thức thời mà không nghĩ đến khoảng cách là một trong những giấc mơ lâu nhất của nhân loại và giấc mơ đó đã và đang trở thành hiện thực.Việc sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông tin được phát minh vào cuối thế kỷ 19. Kể từ đó đến nay nó trở thành một công nghệ được ứng dụng rộng rãi nhất và không thể thiếu trong đời sống nhu cầu hàng ngày của con người. Sau nhiều năm phát triển, thông tin di động đã trải quả nhiều giai đoạn phát triển khác nhau.
Từ thế hệ thông tin di động tương tự thế hệ thứ nhất (1G) đến hệ thống di động thông tin số thế hệ thứ hai (2G) , hệ thống thông tin di động băng rộng thế hệ thứ ba (3G) đang được triển khai trên phạm vi toàn cầu và hệ thống di động siêu băng rộng thế hệ thứ tư (4G) đã và đang được triển khai tại một số nước trên thế giới. Thông tin mà hệ thống thông tin di động thứ nhất, thứ hai truyền đi chủ yếu là thoại, còn thông tin được truyền đi trong hệ thống thông tin di động thứ ba, thứ tư là ngoài các dịch vụ của thế hệ thứ nhất và hai truyền thêm dữ liệu dịch vụ và đa phương tiện. Các hệ thống thông tin di động tế bào số hiện nay đang ở giai đoạn thế hệ thứ hai cộng (2,5G & 2,75G), thế hệ thứ ba và thế hệ thứ ba cộng (3,5G), tiếp đến là thế hệ thứ tư (4G – LTE). Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ và tiện ích của thông tin di động mang lại ngay từ đầu những năm 90 của thế kỷ 20 người ta đã tiến hành nghiên cứu hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba.
Liên hiệp Viễn thông Quốc tế bộ phận Vô tuyến (ITU-R) đã thực hiện tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000. Ở Châu Âu, Viện tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) đã thực hiện tiêu chuẩn hóa phiên bản của hệ thống này với tên gọi tắt là UMTS (Universal Mobile Telecommunication System: Hệ thống viễn thông di động toàn cầu). Hệ thống di động này mới làm việc ở dải tần 2GHz và cung cấp nhiều loại LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 dịch vụ bao gồm các dịch vụ thoại, truyền số liệu tốc độ thấp. Tốc độ cực đại của người sử dụng có thể lên tới 2Mbps.
Tốc độ cực đại này chỉ có ở các ô pico trong nhà, còn các dịch vụ tốc độ 14,4Kbps sẽ đảm bảo cho thông tin di động thông thường ở các ô macro. Người ta cũng đang và đã nghiên cứu và phát triển hệ thống thông tin di động thứ tư có tốc độc cho người dùng khoảng 2Gbps. Ở hệ thống di động băng rộng (MBS) thì các sóng mang được sử dụng ở các bước sóng mm, độ rộng băng tần là 64MHz và tốc độ truyền dẫn của người sử dụng khoảng 100Mbps. Hiện nay, tại hầu hết các quốc gia trên thế giới đã triển khai hệ thống thông tin di động 3G.
Tuy nhiên, theo số liệu thống kê của Hiệp hội GSA, tính đến 21/7/2015, LTE đã được 638 nhà mạng cam kết triển khai tại 176 quốc gia. Ngoài ra còn có 39 nhà mạng đang triển khai các công việc tiền cam kết, thử nghiệm tại 5 quốc gia khác.Tính tổng lại thì LTE đã được 677 nhà mạng quan tâm, đầu tư tại 181 quốc gia. Về số mạng thương mại, từ chỉ có 2 mạng thương mại tại Thụy Điển và Na Uy vào năm 2009 đến nay LTE đã có 422 mạng thương mại tại 143 quốc gia. Con số này được dự báo sẽ tăng lên thành ít nhất là 460 mạng vào cuối năm nay và 600 mạng vào năm 2019.
Bắc Mỹ (Mỹ và Canada) tiếp tục dẫn đầu thế giới về ứng dụng LTE với 68 mạng thương mại và 198 triệu thuê bao, chiếm 47,5% thuê bao di động của khu vực này và chiếm 26% trong tổng số 755 triệu thuê bao LTE toàn cầu. Trong khi đó, với lợi thế về dân số đông, khu vực Đông Á, Đông Nam Á và châu Đại Dương chiếm tới 51% thuê bao LTE toàn cầu với 385 triệu. Phần lớn thuê bao đến từ các thị trường di động phát triển như Hàn Quốc, Nhật Bản và cả thị trường đang phát triển. Tại Việt Nam với sự phát triển mạnh mẽ của thông tin liên lạc nói chung và những năm gần đây thông tin di động ra đời và phát triển như một xu thế tất yếu khách quan nhằm đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng cao trong thời kỳ đổi mới của đất nước.
Vào thời kỳ ban đầu, xuất hiện một số nhà mạng như mạng nhắn tin ABC, mạng nhắn tin toàn quốc … chỉ mang tính chất thử nghiệm cho công nghệ thông tin di động ở Việt Nam. Sau đó, tại thời điểm tháng 03/1993 mạng điện thoại di động MobileFone sử dụng kỹ thuật số GMS đã được triển khai và chính thức đưa vào hoạt động ở Việt Nam với thiết bị của hãng ALCATEL.Tháng 06/1996, mang Vinaphone ra đời và cùng tồn tại song song với VMS.Năm 2003, mạng S-Phone sử LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 dụng công nghệ CDMA của Saigon Postel đưa vào khai thác.Đến năm 2004, mạng GMS của Viettel cũng chính thức đưa vào hoạt động.Và đến năm 2007 EVN Telecom, Hà Nội Telecom cũng đưa vào khai thác mạng di động thế hệ thứ ba.Dự kiến đến quý IV/2015 các nhà mạng Viettel, Vinaphone và Mobilephone cũng đồng loạt triển khai mạng di động thế hệ thứ 4 trên các thành phố lớn của cả nước.2 Lộ trình phát triển của thông tin di động Thời kỳ đầu, khi mới triển khai hệ thống thông tin di động thứ nhất mới chỉ cung cấp cho người dùng sử dụng dịch vụ thoại nhưng do nhu cầu về truyền số liệu tăng lên đòi hỏi các nhà khai thác mạng phải nâng cấp rất nhiều tính năng mới cho mạng và cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng trên cơ sở khai thác hạ tầng mạng viễn thông hiện có. Từ đó các nhà khai thác, cung cấp dịch vụ đã nghiên cứu và triển khai các hệ thống di động thứ hai, hai cộng (2G, 2,75G) để cung cấp dịch vụ truyền số liệu cao hơn. Cùng với internet đang trở thành một trong những hoạt động kinh doanh ngày càng quan trọng, một trong những hoạt động này là xây dựng các công sở vô tuyến để kết nối người dùng với cơ quan hay gia đình của họ.Ngoài ra, tiềm năng to lớn đối với công nghệ mới là cung cấp trực tiếp các thông tin khác cho các thiết bị vô tuyến sẽ tạo ra các nguồn lợi mới cho các nhà khai thác viễn thông.
Do đó, để đáp ứng được các dịch vụ truyền thống và các dịch vụ mới như hình ảnh, video, truyền thông máy tính đồng thời đảm bảo tính kinh tế hiệu quả thì hệ thống thông tin di động thứ hai (GSM, PDC, IS-136, và CDMAONE) đã chuyển sang hệ thống thông tin di động thứ ba. Khi mà nhu cầu về truyền số liệu đa phương tiện tăng cao nhanh chóng, mà tốc độ hiện tại của hệ thống di động thứ ba không đáp ứng được thì các tổ chức viễn thông trên thế giới đã nghiên cứu, phát triển và chuẩn hóa hệ thống thông tin di động thứ tư. Lộ trình phát triển của thông tin di động từ thế hệ thứ nhất đến thế hệ thứ tư được thể hiện qua hình 1. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1: Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động Trong đó: - TACS (Total Access Comimunication System): Hệ thống thông tin truy nhập tổng thể.
- NMT900 (Noric Mobile Phone 900): Hệ thống di động Bắc Âu băng tần 900MHz. - AMPS (Advanced Mobile Phone Service): Dịch vụ điện thoại di động. - SMR (Specialized Mobile Radio): Vô tuyến di động chuyên dụng. - GSM(900) (Global System for Mobile): Hệ thống thông tin di động toàn cầu băng tần 900MHz.
- GSM(1800): Hệ thống GSM băng tần 1800MHz. - GSM(1900): Hệ thống GSM băng tần 1900MHz. - IS -136 (Interim Standard – 136): Tiêu chuẩn di động TDMA cải tiến do AT&T sản xuất. - GPRS (Genneral Paket Radio System): Hệ thống vô tuyến gói chung.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 - EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution): Những tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM. - Cdma2000 1x: Hệ thống cdma2000 giai đoạn 1. - WCDMA (Wideband CDMA): Hệ thống CDMA băng rộng. - Cdma200 Mx: Hệ thống cdma2000 giai đoạn 2.
- HSPA (High Speed Packet Access): Hệ thống di động truy nhập gói tốc độ cao. Hệ thống HSPA được chia thành 3 cộng nghệ sau: +) HSDPA (High Speed Dowlink Packet Access): Hệ thống truy nhập gói đường xuống tốc độ cao. +) HSUPA (High Speed Uplink Packet Access): Hệ thống truy nhập gói đường lên tốc độ cao. +) HSODPA (High Speed OFDM Packet Access): Hệ thống truy nhập gói OFDM tốc độ cao.
- Pre – 4G: Các hệ thống tiền 4G, gồm có Wimax và Wibro (Mobile Wimax). - Wimax: Worldwide Interoperability for Microwave Access. - Wibromax (Wireless Broadband System): Hệ thống băng rộng không dây.3 Tổng kết các hệ thống thông tin di động Bảng 1.1 Trình bày một số nét chính của các công nghệ thông tin di động từ 1G đến 4G.1 Tổng kết các hệ thống thông tin di động Thế hệ thông tin di Hệ thống Dịch vụ chung Chú thích động AMPS, TACS, Thế hệ thứ nhất 1G Thoại FDMA, tương tự NMT Chủ yếu thoại kết TDMA, CDMA công Thế hệ thứ hai 2G GSM, IS-136, IS-95 hợp với dịch vụ bản nghệ, số băng hẹp (8-13 tin ngắn Kbps) TDMA (kết hợp nhiều Chủ yếu vẫn là khe thời gian hoặc tần Thế hệ thứ 2 + GPRS, EDGE, thoại, dịch vụ số số) hoặc CDMA, sử (2,5G; 2,75G) cdma2000 1x liệu gói tốc độ thấp dụng phổ chồng lên phổ và trung bình tần của hệ thống 2G, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 tăng cường truyền số liệu gói. Tốc độ tối đa đạt 144Kbps.