HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: “ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HSPA VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HSPA TRÊN MẠNG DI ĐỘNG 3G VMS” Giảng viên hướng dẫn : Ths. NGUYỄN VIỆT THẮNG Sinh viên thực hiện: TRẦN VĂN HIẾU Lớp : D07VT2 Khoá : 2007 (2007-2012) Hệ : CHÍNH QUY Hà Nội, tháng 12 /2011 NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC BẢNG KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN Chương I 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1 1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) 1 1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 (2G) 2 1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G) 4 1.4. Công nghệ tiền 4G 6 1.5. Tổng quan về HSPA 7 1.5.1. Truy nhập gói tốc độ cao đường xuống (HSDPA) 9 1.5.2. Truy nhập gói tốc độ cao đường lên (HSUPA) 10 1.6. Kết luận chương I 12 Chương II 13 CÔNG NGHỆ HSPA 13 2.1. Kiến trúc mạng 13 2.1.1. Kiến trúc WCDMA/UMTS R3 13 2.1.2. Kiến trúc WCDMA/UMTS R4 14 2.1.3. Kiến trúc HSPA/WCDMA R5 và R6 15 2.1.4. Kiến trúc HSPA/WCDMA R7 17 2.2. Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao (HSDPA) 18 2.2.1. Nguyên lý hoạt động của HSDPA 18 2.2.2. Giao diện vô tuyến của HSDPA 24 2.2.2.1. Kiến trúc giao thức của HSDPA 24 2.2.2.2. Cấu trúc kênh HSDPA 29 2.2.2.2.1. Kênh HS-SCCH 29 2.2.2.2.2. Kênh điều khiển vật lý dành riêng tốc độ cao (HS-DPCCH) 33 2.2.2.2.3. Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao HS-DSCH 36 2.2.3. Các kỹ thuật sử dụng trong HSDPA 40 2.2.3.1. Lập biểu phụ thuộc kênh 40 2.2.4. Điều chế và mã hóa thích ứng AMC 47 2.2.5. HARQ với kết hợp mềm 50 2.3. Truy nhập gói tốc độ cao đường lên (HSUPA) 55 2.3.1. Các kênh vật lý và kênh truyền tải E-DCH 55 2.3.1.1. Kênh dữ liệu vật lý dành riêng E-DCH (E-DPDCH) 56 2.3.1.2. Kênh điều khiển vật lý dành riêng E-DCH (E-DPCCH) 58 2.3.1.3. Kênh chỉ thị HARQ E-DCH (E-HICH) 60 2.3.1.4. Kênh cho phép tương đối E-DCH (E-RGCH) 61 2.3.1.5. Kênh cho phép tuyệt đối E-DCH (E-AGCH) 63 2.3.2. Các kỹ thuật sử dụng trong HSUPA 64 2.3.2.1. MAC-e và xử lý lớp vật lý 64 2.3.2.2. Lập biểu 67 2.3.2.2.1. Chương trình khung lập biểu 68 2.3.2.2.2. Thông tin lập biểu 72 2.3.2.3. HARQ với kết hợp mềm 73 2.3.3. Kết luận chương II 78 Chương III 79 TRIỂN KHAI HSPA TẠI VMS 79 3.1. Hiện trạng triển khai HSPA tại Việt Nam 79 3.2. Tình hình triển khai HSPA tại VMS MobiFone 81 3.2.1. Cấu trúc mạng thông tin di động VMS-MobiFone 81 3.2.2. Phương án triển khai HSPA áp dụng công nghệ HSDPA tại VMS- MobiFone 83 3.2.3. Cơ sở triển khai mạng HSDPA tại MobiFone 84 3.2.4. Quá trình áp dụng công nghệ HSPA tại VMS 85 3.2.4.1. Giai đoạn thử nghiệm ban đầu 85 3.2.4.2. Tình hình triển khai HSPA sau thử nghiệm tại VMS 90 3.2.4.2.1. Thiết bị 90 3.2.4.2.2. Các dịch vụ 91 3.3. Kết luận chương III 93 KẾT LUẬN CHUNG 94 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Tiến trình phát triển của hệ thống thông tin di động 1 Hình 1.2 Lộ trình phát triển của HSPA theo 3GPP 8 Hình 1.3 Triển khai HSPA với sóng mang riêng (f2) hoặc chung sóng mang với WCDMA (f1) 9 Hình 1.4 Tốc độ số liệu khác nhau trên các giao diện khác nhau 9 Hình 1.5 Kiến trúc HSDPA. 10 Hình 1.6 Kiến trúc HSUPA được lập cấu hình E-DCH 12 Hình 2.1 Kiến trúc WCDMA/UMTS R3 13 Hình 2.2 Kiến trúc WCDMA/UMTS R4 15 Hình 2.3 Kiến trúc HSPA/WCDMA R5 và R6 17 Hình 2.4 Kiến trúc HSPA/WCDMA với 1 đường hầm trực tiếp 18 Hình 2.5. Các kênh cần cho hoạt động HSDPA trong R5 19 Hình 2.6 Cấu trúc thời gian và mã HS-DSCH 20 Hình 2.7 Nguyên lý phân tập đa người dùng trong HSDPA 21 Hình 2.8 Các gói tin HS-DPCCH được gửi định kỳ về Node B 22 Hình 2.9 Quan hệ thời gian giữa các gói tin 23 Hình 2.10 Kiến trúc giao thức giao tiếp phiên bản R99 25 Hình 2.11 Kiến trúc giao diện vô tuyến HSDPA và HSUPA cho dữ liệu người dùng 26 Hình 2.12 Kiến trúc giao thức người dùng trong HSDPA 27 Hình 2.13 MAC-hs và quá trình xử lý lớp vật lý 28 Hình 2.14 Cấu trúc khung con HS-SCCH 30 Hình 2.15 Điều khiển công suất phát kênhHS-SCCH 32 Hình 2.16 Sơ đồ giải thuật điều khiển công suất kênh HS-SCCH 33 Hình 2.17 Cấu trúc khung HS-DPCCH 34 Hình 2.18 Định thời kênh HS-DPCCH 35 Hình 2.19 Quá trình mã hóa kênh HS-DPCCH 36 Hình 2.20 Cấu trúc khung kênh HS-DSCH 37 Hình 2.21 Quá trình mã hóa kênh HS-DSCH 38 Hình 2.22 Bộ mã hóa Turbo và đục lỗ 39 Hình 2.23 Điều chế QPSK và 16 QAM 40 Hình 2.24 Lập biểu phụ thuộc kênh cho HSDPA 41 Hình 2.25 Nguyên lý lập biểu phụ thuộc kênh 42 Hình 2.26 Nguyên lý thích ứng kênh truyền 49 Hình 2.27 Cơ chế phát lại của R99 và HSDPA 51 Hình 2.28 Điều khiển luồng giữa RNC và Node B 52 Hình 2.29 Cơ chế Stop And Wait của HSDPA 53 Hình 2.30 Kết hợp kiểu Chase 54 Hình 2.31 Kết hợp kiểu tăng phần dư 55 Hình 2.32 So sánh quá trình xử lý kênh truyền tải của HSUPA và R3DCH 56 Hình 2.33 Cấu trúc khung E-DPDCH 58 Hình 2.34 Cấu trúc khung E-DPCCH 59 Hình 2.35 Mã hóa E-DPCCH 60 Hình 2.36 Cấu trúc khung E-HICH/E-RGCH 61 Hình 2.37 Ghép các kênh E-HICH và E-RGCH 63 Hình 2.38 Cấu trúc mã hóa E-AGCH 64 Hình 2.38 Cấu trúc khung vô tuyến E-AGCH 64 Hình 2.39 MAC-e và xử lý lớp vật lý 66 Hình 2.40 Chương trình khung lập biểu 68 Hình 2.41 Tổng quan hoạt động lập biểu 70 Hình 2.42 Quan hệ giữa cho phép tuyệt đối , cho phép tương đối và cho phép phục vụ 71 Hình 2.43 Mô tả sử dụng cho phép tương đối 72 Hình 2.44 HARQ đồng bộ và HARQ không đồng bộ 75 Hình 2.45 Nhiều xử lý HARQ cho HSUPA 76 Hình 2.46 Ví dụ về các phát lại trong chuyển giao mềm 77 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Mã hóa các bản tin báo nhận ACK/NACK 35 Bảng 2.2 Phân loại thiết bị đầu cuối HSPDA 43 Bảng 2.3 Định dạng kết hợp truyền tải 48 Bảng 2.4 Các giá trị CQI cho UE loại 10 49 Bảng 2.4 Nấc tốc độ bit kênh vật lý cho DPDCH và E-DPDCH 57 Bảng 2.5 So sánh các đặc tính giữa DPDCH và E-DPDCH 57 Bảng 2.6 Định dạng khe của E-DPCCH 58 Bảng 2.7 Chuyển đổi ACK/NAK vào giá trị kênh 60 Bảng 2.8 Chuyển đổi bản tin điều khiển công suất tương đối vào giá trị truyền dẫn E- RGCH 62 Bảng 3.1 Phân vùng hình thái phủ sóng 84 Bảng 3.2 Tỷ lệ thuê bao 3G và HSDPA dự kiến 85 Bảng 3.3 Các thông số tiêu chuẩn cho thử nghiệm cho chuẩn giao tiếp WCDMA FDD . 86 Bảng 3.4 Các thông số tiêu chuẩn cho thử nghiệm cho chuẩn giao tiếp WCDMA TDD . 86 Bảng 3.5 So sánh giải pháp mà Alcatel và Ericsson đưa ra 87 Bảng 3.6 Cấu hình hệ thống cho 5 trung tâm chính 90 KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT 2G Second Generation Thế hệ thứ 2 3G Third Generation Thế hệ thứ ba 3GPP 3rd Genaration Partnership Project Đề án các đối tác thế hệ thứ ba 3GPP2 3rd Generation Patnership Project 2 Đề án đối tác thế hệ thứ ba 2 ACK Acknowledge Báo nhận AICH Acquisition Indication Channel Kênh chỉ thị bắt AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa và điều chế thích ứng AMPS Analog Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động analog AMR Adaptive MultiRate Đa tốc độ thích ứng AP- AICH Access Preamble Acquisition Indicator Channel Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập ARQ Automatic Repeat-Request Yêu cầu phát lại tự động ASN Access Service Network Mạng dịch vụ truy nhập ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dị bộ BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit BLER Khối Error Rate Tỷ số lỗi khối BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa chuyển pha hai trạng thái BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc CC Convolutional Code Mã xoắn CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã [...]... thống 3GPP LTE, là bước tiếp theo cần hướng tới của hệ thống mạng không dây 3G dựa trên công nghệ di động GSM/UMTS, và là một trong những công nghệ tiềm năng nhất cho truyền thông 4G Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) đã định nghĩa truyền thông di động thế hệ thứ 4 là IMT Advanced và chia thành hai hệ thống dùng cho di động tốc độ cao và di động tốc độ thấp 3 GPP LTE là hệ thống dùng cho di động tốc... còn là công nghệ hệ thống tích hợp đầu tiên trên thế giới ứng dụng cả chuẩn 3GPP LTE và các chuẩn dịch vụ ứng dụng khác, do đó người sử có thể dễ dàng thực hiện cuộc gọi hoặc truyền dữ liệu giữa các mạng LTE và các mạng GSM/GPRS hoặc UMTS dựa trên WCDMA 3GPP LTE có khả năng cấp phát phổ tần linh động và hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện với tốc độ trên 100Mb/s khi di chuyển ở tốc độ 3km/h, và khi di chuyển... góp xây dựng của Thầy, Cô và các bạn để có thể tiếp tục phát triển hướng nghiên cứu của mình Đồ án tốt nghiệp Chương I Tổng quan về các hệ thống thông tin di động Chương I TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) Công nghệ di động đầu tiên là công nghệ tương tự, là hệ thống truyền tín hiệu tương tự, là mạng điện thoại di động đầu tiên của nhân loại,... điện thoại di động trong đó các máy điện thoại di động kết nối với mạng bằng cách tìm kiếm, kết nối với các cell gần nó nhất Các mạng di động GSM hoạt động trên 4 băng tần: 850, 900, 1800 và 1900 Mhz Hầu hết thì hoạt động ở băng 900 Mhz và 1800 Mhz, chỉ có vài nước ở Châu Mỹ là sử dụng băng 850 Mhz và 1900 Mhz do băng 900 Mhz và 1800 Mhz ở nơi này đã bị sử dụng trước Hệ thống GSM 900 làm việc trong một... - Dung lượng truyền trên kênh đường xuống có thể đạt 100 Mbps và trên kênh đường lên có thể đạt 50 Mbps Tăng tốc độ truyền trên cả người sử dụng và các mặt phẳng điều khiển Sẽ không còn chuyển mạch kênh Tất cả sẽ dựa trên IP VoIP sẽ dùng cho dich vụ thoại Kiến trúc mạng sẽ đơn giản hơn so với mạng 3G hiện thời Tuy nhiên mạng 3G LTE vẫn có thể tích hợp một cách dễ dàng với mạng 3G và 2G hiện tại Điều... thành thị và khoảng 10 km cho các khu vực nông thôn 1.5 Tổng quan về HSPA HSPA là công nghệ được phát triển trên cơ sở của mạng 3G hay còn gọi là 3G+ Quá trình phát triển HSPA thể hiện qua quá trình phát triển các phiên bản hệ thống 3GP như ở Hình 1.2 Trần Văn Hiếu – D07VT2 7 Đồ án tốt nghiệp Chương I Tổng quan về các hệ thống thông tin di động Hình 1.2 Lộ trình phát triển của HSPA theo 3GPP HSPA (High... (còn gọi là WiMAX II): Đang trong giai đoạn hoàn thiện và chuẩn hóa, được phát triển từ chuẩn IEEE 802.16e, là công nghệ duy nhất trong các công nghệ tiền 4G được xây dựng hoàn toàn dựa trên công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA Công nghệ WiMAX II hứa hẹn sẽ hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên tới 100 Mb/s cho các ứng dụng di động và có thể lên tới 1Gb/s cho các người dùng tĩnh Khoảng... Miền PS đáp ứng các dịch vụ số liệu cho người sử dụng bằng các kết nối đến Internet và các mạng số liệu khác và miền CS đáp ứng các dịch vụ điện thoại đến các mạng khác bằng các kết nối TDM Các Node B trong CN được kết nối với nhau bằng đường trục của nhà khai thác, thường sử dụng các công nghệ mạng tốc độ cao như ATM và IP Mạng đường trục trong miền CS sử dụng TDM còn trong miền PS sử dụng IP 2.1.2... tin di động, sơ lược lịch sử ra đời và phát triển cũng như điểm qua những đặc tính kỹ thuật đặc trưng trong kiến trúc hệ thống để có cái nhìn toàn di n về các hệ thống, đồng thời cũng giới thiệu một cách tổng quan về công nghệ HSPA, tạo điều kiện để tiếp tục đi sâu vào nghiên cứu chi tiết các đặc điểm kỹ thuật của công nghệ HSPA trong chương II Trần Văn Hiếu – D07VT2 12 Đồ án tốt nghiệp Chương II Công. .. Protocol) trên giao thức Internet (IP) Từ hình 2.2 ta thấy lưu lượng số liệu gói từ RNC đi qua SGSN và từ SGSN đến GGSN trên mạng đường trục IP Cả số liệu và tiếng đều có thể sử dụng truyền tải IP bên trong mạng lõi Rất nhiều giao thức được sử dụng bên trong mạng lõi là các giao thức trên cơ sở gói sử dụng hoặc IP hoặc ATM Trần Văn Hiếu – D07VT2 14 Đồ án tốt nghiệp Chương II Công nghệ HSDPA Tuy nhiên mạng . HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: “ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HSPA VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HSPA TRÊN MẠNG DI ĐỘNG 3G VMS Giảng. em đi sâu vào nghiên cứu cấu trúc của công nghệ HSPA và triển khai HSPA tại VMS. Đồ án gồm 3 chương: - Chương I: Tổng quan về các hệ thống thông tin di động - Chương II: Công nghệ HSPA - Chương. TIN DI ĐỘNG 1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) Công nghệ di động đầu tiên là công nghệ tương tự, là hệ thống truyền tín hiệu tương tự, là mạng điện thoại di động đầu tiên của