Chương 1 Giới thiệu chung Thông tin di động đã được đưa vào sử dụng đầu tiên ở Mỹ năm 1946, khi đó nó chỉ được sử dụng ở phạm vi thành phố, hệ thống này có 6 kênh sử dụng cấu trúc ô rộng với tần số 150 MHz. Mặc dù các khái niệm tế bào, các khái niệm trải phổ, điều chế số và các công nghệ hiện đại khác được biết đến hơn 50 năm trước đây, nhưng cho đến đầu những năm 1960 dịch vụ điện thoại di động tế bào mới xuất hiện trong các dạng ứng dụng. Các hệ thống di động đầu tiên này có ít tiện ích và có dung lượng rất thấp.Vào những năm 1980, hệ thống điện thoại di động tế bào điều tần song công sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số xuất hiện, đây là hệ thống tương tự hay còn gọi là hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G). Các hệ thống thông tin di động tế bào tương tự nổi tiếng nhất là: hệ thống di động tiên tiến (AMPS), hệ thống di động tiên tiến băng hẹp (NAMPS), hệ thống thông tin truy nhập toàn diện (TACS) và Hệ thống NTT.
Hạn chế của các hệ thống này là: phân bố tần số hạn chế, dung lượng thấp, tiếng ồn khó chịu, không đáp ứng được các dịch vụ mới hấp dẫn với khách hàng v. Giải pháp để loại bỏ các hạn chế trên là chuyển sang sử dụng kỹ thuật thông tin số sử dụng các dịch vụ đa truy nhập mới. Hệ thống đa truy nhập TDMA đầu tiên ra đời trên thế giới là GSM. GSM được phát triển từ năm 1982, CEPT quy định việc ấn định tần số dịch vụ viễn thông Châu âu ở băng tần 900MHz.
Song song với sự phát triển của các hệ thống thông tin di động tế bào nói trên, các hệ thống thông tin di động hạn chế cho mạng nội hạt sử dụng máy cầm tay không dây số cũng được nghiên cứu phát triển. Hai hệ thống điển hình cho loại thông tin này là: DECT (Digital Enhanced cordless Telecoms) của châu Âu và PHS của Nhật cũng đã được đưa vào khai thác. Ngoài kỹ thuật TDMA, đến năm 1995, CDMA được đưa vào sử dụng ở một số nước. Các hệ thống thông tin di động kỹ thuật số nói trên, sử dụng phương pháp truy nhập TDMA như GSM (Châu Âu), PDC (Nhật) hoặc phương Nguyễn Đình Tuấn Cao học ĐTVT 2007-2009 14 Luận văn thạc sỹ pháp truy nhập CDMA theo chuNn năm 1995 ( CDMA-IS95) đều thuộc hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 (2G).
Các hệ thống thông tin tế bào số có nhiều điểm nổi bật như chất lượng thông tin được cải tiến nhờ các công nghệ xử lý tín hiệu số khác nhau, nhiều dịch vụ mới (VD: các dịch vụ phi thoại), kỹ thuật mã hóa được cải tiến, tương thích tốt hơn với các mạng số và phát huy hiệu quả dải phổ vô tuyến. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba IMT 2000 đã được nghiên cứu sử dụng. Khác với các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (tương tự) và thứ 2 (số), hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) có xu thế chuNn hoá toàn cầu và khả năng cung cấp các dịch vụ cao, hỗ trợ sử dụng truy cập Internet, truyền hình và thêm nhiều dịch vụ mới khác. Để phân biệt với hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 còn được gọi là hệ thống thông tin di động băng rộng.
Trên thế giới hiện có hai xu hướng phát triển lên 3G chính: Một hướng phát triển đi từ CDMA IS-95 lên CDMA 2000 3G-1x rồi đến CDMA 2000 1xEV-DO, 1x EV- DV, hướng phát triển còn lại xuất phát từ mạng GSM, có thể đi qua giai đoạn EDGE, sau đó phát triển lên 3G sử dụng công nghệ WCDMA.1: Lộ trình phát triển của các hệ thống thông tin di động lên 3G Nguyễn Đình Tuấn Cao học ĐTVT 2007-2009 15 Luận văn thạc sỹ Các bảng dưới đây giới thiệu tổng quan về các hệ thống ở thế hệ 2,5G và 3G và những đặc điểm khi phát triển lên 3G theo hai hướng chính trong IMT-2000: Từ GSM lên 3G và từ cdmaOne lên 3G. Yêu cầu GSM CSD GPRS (Dịch vụ EDGE (Các tốc IMT-2000 thiết bị (GSM số liệu vô tuyến gói độ số liệu bậc W-CDMA truyền chuyển mạch chung) cao để phát triển số liệu kênh) GSM ) gói Các máy Các máy di Các máy di động Các máy di động Các máy di di động động đơn mốt cầm tay mới Các cầm tay mới Các động cầm tay cầm tay (một chế độ máy di động cầm máy cầm tay mới. Các hoạt động) tay GPRS cho EDGE sẽ làm máy cầm tay không có khả phép làm việc việc ở tốc độ lên CDMA DS năng xử lý số trên mạng tới 384 Kbit/s** sẽ làm việc ở liệu gói GPRS* và trên trên các mạng tốc độ lên tới mạng GSM ở tốc EDGE và GPRS 2Mbit/s*** độ số liệu 9,6 và ở tốc độ 9,6 trên các Kbit/s, đây là các Kbit/s trên mạng mạng 3G. máy CSD hai chế GSM-đây là các Các máy này độ hoạt động.
máy CSD ba chế có bốn chế độ độ hoạt động. hoạt động Cơ sở Không có khả Cần lắp thêm các Cần thay đổi cơ Cơ sở hạ tầng hạ tầng năng xử lý số mô đun xử lý số sở hạ tầng mạng mới kết nối thiết bị liệu gói liệu gói mới trên nhiều hơn với mạng nền mạng chuyển hiện có mạch kênh N ền Công nghệ N ền GSM Cần sửa đổi nền Cơ sở hạ tầng tảng GSM TDMA TDMA bổ xung tảng GSM TDMA WCDMA công hiện có phần xử lý số mới nghệ liệu gói.1: Các đặc điểm kỹ thuật của GSM so với WCDMA *: Tốc độ cao nhất trên lý thuyết đối với GPRS là 171,2 Kbit/s, tuy nhiên, trên thực tế hiện nay chưa đạt được tốc độ này mà điển hình chỉ đạt tốc độ trên dưới 50Kbit/s **: Tốc độ cao nhất trên lý thuyết đối với EDGE là 384 Kbit/s, tuy nhiên, trên thực tế hiện nay chỉ đạt được tốc độ tối đa là 144 Kbit/s. Nguyễn Đình Tuấn Cao học ĐTVT 2007-2009 16 Luận văn thạc sỹ ***: Tốc độ cao nhất trên lý thuyết đối với W-CDMA là 2Mbit/s, tuy nhiên, trên thực tế hiện nay chỉ đạt được tốc độ tối đa là 384 Kbit/s. Yêu cầu cdmaOne IS- cdmaOne IS- IMT-2000 IMT-2000 thiết bị 95 A 95 B CDMA đa sóng CDMA đa sóng truyền mang 1X (MC mang 3X (MC số liệu 1X) 3X) gói Các máy Tiêu chuNn Các máy di Các máy di Các máy di di động Các máy di động theo động theo chuNn động cầm tay cầm tay động cầm tay chuNn năm 1X năm 2001 mới.
Các máy di theo chuNn IS- 1999 Các máy Các máy di động cầm tay 95A sẽ làm di động cầm tay động cầm tay 3X sẽ làm việc việc trên tất cả theo chuNn IS- 1X sẽ làm việc trên mạng IS- các mạng 95B sẽ làm việc trên mạng IS- 95A ở tốc độ tương lai: IS- trên mạng IS- 95A ở tốc độ 14,4Kbit/s, trên 95B, 1X và 95A ở tốc độ 14,4Kbit/s, trên mạng IS-95B ở 3X ở tốc độ 14,4Kbit/s và mạng IS-95B ở tốc độ lên tới 14,4 Kbit/s- trên các mạng tốc độ lên tới 114 Kbit/s, trên đây là các máy IS-95B, 1X và 114 Kbit/s, trên mạng 1X ở tốc một chế độ 3X ở tốc độ lên mạng 1X và 3X độ lên tới 307 hoạt động. tới 114 kbit/s* - ở tốc độ lên tới kbit/s và trên đây là các máy 307 kbit/s**- mạng 3X ở tốc một chế độ hoạt đây là các máy độ lên tới 2 động. một chế độ hoạt Mbit/s*** -đây động. là các máy một chế độ hoạt động.
Cơ sở hạ Tiêu chuNn Đưa thêm phần 1X yêu cầu phần Cần sửa đổi cấu tầng mềm mới vào mềm mới trong trúc mạng chính thiết bị BSC mạng chính và và bổ xung các các card kênh card kênh mới mới tại trạm tại trạm gốc gốc. N ền CDMA CDMA CDMA CDMA tảng công nghệ Bảng 1.2: Các đặc điểm kỹ thuật của cdmaOne so với 3G CDMA IMT- 2000 Nguyễn Đình Tuấn Cao học ĐTVT 2007-2009 17 Luận văn thạc sỹ *: Tốc độ cao nhất trên lý thuyết đối với IS-95B là 114 Kbit/s, tuy nhiên, trên thực tế hiện nay mới đạt tốc độ 64 Kbit/s. **: Tốc độ cao nhất trên lý thuyết đối với cdma2000 1X là 307 Kbit/s, tuy nhiên, trên thực tế hiện nay chỉ đạt được tốc độ tối đa là 144 Kbit/s. ***: Cdma2000 3X bao gồm cdma2000 1xEV-DO và cdma2000 1xEV-DV.
Trong đó, cdma2000 1xEV-DO có tốc độ cao nhất trên lý thuyết lên tới 2,4 Mbit/s trên một sóng mang 1,25 MHz riêng biệt và cdma2000 1xEV-DV tích hợp thoại và số liệu trên cùng một sóng mang 1,25 MHz có tốc độ cao nhất trên lý thuyết lên tới 4,8 Mbit/s. Nguyễn Đình Tuấn Cao học ĐTVT 2007-2009 18 Luận văn thạc sỹ Chương 2 Tổng quan về hệ thống mạng WCDMA 2.1 Giới thiệu chung Hệ thống UMTS được xây dựng dựa trên cơ sở công nghệ WCDMA. UMTS là hệ thống 3G của Châu Âu và sẽ là một thành phần trong họ của các giao diện sóng vô tuyến hình thành nên chuNn IMT-2000. Kiến trúc của hệ thống thông tin di động UMTS được xây dựng dựa theo các tiêu chuNn kiến trúc cơ sở 3GPP.
N ói chung, UMTS phải đảm bảo: - Hỗ trợ tất cả các dịch vụ, các ứng dụng hiện được cung cấp bở i các hệ thống 2G đang tồn tại và phát triển thêm càng nhiều các dịch vụ gia tăng càng tốt, đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) tương đương với mạng cố định. - Cung cấp một loạt các dịch vụ kiểu đa phương tiện băng rộng. N hững dịch vụ này sẽ có mặt phổ biến với tốc độ bit trong khoảng từ 64 đến 2048 Kb/s, cung cấp việc truyền hình ảnh, truy nhập cơ sở dữ liệu từ xa, truyền fax độ nhậy cao, video phân giải thấp, truy nhập Web… Cả hai loại dịch vụ chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói sẽ được hỗ trợ bởi UMTS. Một số dịch vụ sẽ bắt buộc phải có nhu cầu về băng thông theo yêu cầu, đó là phân cấp băng thông động tới người sử dụng phía cuối khi cần thiết.2 Cấu trúc hệ thống của WCDMA Hệ thống UMTS gồm một số các phần tử mạng logic, mỗi phần tử có một chức năng xác định.
Mặc dù mạng được định nghĩa ở mức logic, nhưng cũng thường được thực hiện ở dạng vật lý.