BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH KHOA: Điện Tử Viễn Thơng Ngành: Kỹ Thuật Điện Tử - Truyền Thông BÀI TẬP TIỂU LUẬN Môn: Mạng Truy Nhập & Các Công Nghệ Truy Nhập Đề Tài: Nghiên Cứu Về Mạng Đa Truy Cập Giáo Viên Hướng Dẫn : GV.Ths Thái Vũ Hiền SV nhóm 07 thực : Lương Văn Nghiệp (29)(Tr nhóm ) : Trần Xuân Bắc (5) : Võ Hòa (23) : Trần Công Thắng (38 ) :Công Thành Siêng (34 ) :Trần Việt Trung (43 ) Lớp : 11CQVT09 – N ( ĐTVT11) Khóa : 20011- 2013 Đà Nẵng,Tháng 10 năm 2012 Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Mơn: Mạng Truy LỜI NĨI ĐẦU Trong xã hội thơng tin ngày nay,mạng viễn thơng có nhiệm vụ biến đổi truyền đưa tin tức có vai trị quan trọng Có thể nói,mạng viến thơng làm thay đổi nhiều mặt đời sống xã hội,thay đổi cách ta làm việc, học tập, vui chơi bn bán Vì thế, nhiều quốc gia giới coi viễn thông ưu tiên hàng đầu, đặt kế hoạch cho phát triển cở sở hạ tầng mạng viễn thơng Mạng viễn thơng có hai hình thức truyền tin hữu tuyến (có dây) vơ tuyến(không dây) Trong thập niên gần đây, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, đặc biệt công nghệ vi điện tử kỹ thuật xử lý tín hiệu hai hình thức truyền thơng hữu tuyến vơ tuyến có bước tiến kỳ diệu sử dụng công nghệ analog gọi đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) để truyền kênh thoại sóng vơ tuyến đến th bao điện thoại di động Điện thoại di động đưa hoa kỳ vào năm 1946,nhưng đến năm 80, hệ thống thông tin di động thực phát triển nhanh chóng với đời hàng loạt tiêu chuẩn tổ ong hệ thứ như: NMT Bắc âu, AMPS Hoa kỳ, TACS Anh Đầu năm 90 đánh dấu phát triển hệ thống tổ ong hệ thứ hai sử dụng kỹ thuật số TDMA gồm GSM (Châu âu), IS- 95 ( hoa kỳ) , JCD ( nhật bản), sử dụng kỹ thuật CDMA IS – 95 ( hoa kỳ) Đến cuối thể kỷ 20 tiêu chuẩn hệ thống di động tổ ong hệ thứ sử dụng công nghệ TDMA cải tiến CDMA băng rộng ngiên cứu dần đưa vào ứng dụng thị trường.Nhóm chúng em chọn đề tài nghiên cứu mạng truy cập, trình nghiên cứu đề tài nhóm em cố gắng nhiều trình độ có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót nhóm chúng em mong nhận phê bình, hướng dẫn giúp đỡ, Cơ, bạn bè Nhóm em xin chân thành cảm ơn giúp đở tận tình Cơ Thái Vũ Hiền thời gian qua để nhóm chúng em hồn thành tốt đề tài nhóm Đà Nẵng, Ngày tháng 10 năm 2012 Nhóm 07 Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Mơn: Mạng Truy TỎNG QUANG VỀ MẠNG ĐA TRUY CẬP I/ GIỚI THIỆU CÁC THẾ HỆ THÔNG TIN ĐA TRUY CẬP ? Thế hệ 1: FDMA: Đa truy nhập phân chia theo tần số ? Thế hệ 2: TDMA: Đa truy nhập phân chia theo thời gian ? Thế hệ 3: CDMA: Đa truy nhập phân chia theo mã Đa truy cập gì?  Multi-Access: Kĩ thuật cho phép nhiều cặp thu–phát chia sẻ kênh vật lí chung VD: MS truy cập BTS, trạm mặt đất truy cập vệ tinh…  Các kĩ thuật đa truy cập bản:  FDMA: Đa truy nhập phân chia theo tần số I/ Đa truy cập theo phân chia tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access) Theo kỹ thật này, người sử dụng tế bào (cell) phân chia dải tần số (băng tần) định, băng tần người sử dụng khác không trùng (non-overlap) Người sử dụng gửi nhận tín hiệu băng tần phân chia tất người mạng gửi/nhận tín hiệu đồng thời Vì người sử dụng truyền nhận tín hiệu băng tần người sử dụng tế bào (cell) không gây nhiễu cho (lý tưởng) Tuy nhiên, yêu cầu cần có số lượng lớn người sử dụng mạng, băng tần sử dụng lại tế bào khác Chính có người sử dụng tế bào A gây nhiễu cho người sử dụng tế bào B gần hai người sử dụng dùng chung băng tần Nhiễu gọi nhiễu đồng kênh (co-channel interference) FDMA phương thức phân bổ đời sớm Một thuê bao muốn tạo gọi phải nhập số điện thoại cần gọi nhấn phím gửi Nếu dung lượng thoại cho tế bào, cặp kênh phân bổ cho trạm di động để phục vụ đàm thoại - kênh cho chiều thoại Xét sơ đồ phân bổ tế bào điển hình, số chiều thoại tối đa tế bào khoảng 60 Rõ ràng phục vụ hàng triệu người dùng với dung lượng hạn chế Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Mơn: Mạng Truy Đa truy nhập phân chia theo tần số  Chia băng thông thành băng khoảng bảo vệ  Mỗi user sử dụng hoàn toàn băng  Ứng dụng: hệ thống điện thoại không dây, thông tin vệ tinh TDMA: Đa truy nhập phân chia theo thời gian II/ Đa truy cập theo phân chia thời gian TDMA (Time Division Multiple Access) Trong cách truy cập này, người sử dụng phân chia khoảng thời gian, gọi khe thời gian (time-slot) định để truyền nhận thông tin Trong khe thời gian mà người sử dụng A truyền nhận tín hiệu tất người sử dụng khác tế bào khơng truyền nhận tín hiệu Như người sử dụng tế bào không gây nhiễu cho (lý tưởng) thời điểm cụ thể có người truyền nhận tín hiệu Tuy nhiên, thời điểm có người sử dụng tế bào bên cạnh truyền nhận tín hiệu cách truy cập có nhiễu đồng kênh Các hệ thống TDMA khắc phục vấn đề dung lượng kênh cách chia kênh vô tuyến đơn thành khe thời gian phân bổ khe thời gian cho thuê bao Ví dụ, hệ thống TDMA Hoa Kỳ có khe thời gian kênh hệ thống GSM có khe thời gian kênh Để sử dụng khe thời gian, tín hiệu thoại tương tự cần chuyển sang dạng số Một mã hoá thoại, gọi vocoder, thực công việc Dung lượng có ban đầu nhỏ song với việc dùng vocoder tốc độ bít thấp, số kênh thoại kênh vơ tuyến tăng lên đáng kể Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Mơn: Mạng Truy Đa truy nhập phân chia theo thời gian  Chia tín hiệu thành cụm ghép thành khung thời gian  Mỗi sóng mang mang cụm chiếm tồn băng thông => tiết kiệm tần số  Cần phải đảm bảo tính đồng nghiêm ngặt CDMA: Đa truy nhập phân chia theo mã III/ Đa truy cập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access) Đây cách truy cập khác hẳn hai cách Theo cách này, tất người sử dụng tế bào truyền/nhận thông tin lúc băng tần số Do vấn đề nhiễu lẫn người sử dụng tế bào, người sử dụng tế bào cạnh (do việc sử dụng lại tần số tế bào cạnh nhau) vấn đề lớn cách truy cập CDMA Để khắc phục vấn đề này, người sử dụng tế bào gán mã (code) đặc biệt khơng có hai người sử dụng tế bào có mã (có nghĩa người có mã riêng biệt) Máy thu vào mã người sử dụng để khử bớt (không thể khử hết) nhiễu người sử dụng khác tế bào khôi phục tín hiệu người Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Mơn: Mạng Truy Trong kỹ thật có nhiễu tế bào (intra-cell interference) nhiễu tế bào (inter-cell interference) Các hệ thống CDMA giải vấn đề dung lượng theo cách hồn tồn khác Nó dùng vocoder để số hố tín hiệu thoại khơng phân bổ khe thời gian mà gán cho chiều thoại mã trước đưa lên kênh vật lý Quá trình cịn gọi điều chế tạp âm tín hiệu đầu giống tạp âm Tất nhiên q trình có sở tốn học song việc quan sát thực tế phần lý giải khái niệm Hình dung bạn vừa hạ cánh xuống sân bay quốc tế quan trọng bạn vào sảnh chuyển tiếp để chuẩn bị chuyển sang chuyến bay Khi bạn vào khu đông người, trước hết bạn nghe thấy giọng nói Bạn nói tiếng Việt, bạn nghe mẩu hội thoại tiếng Việt Cũng thế, người Pháp nghe thấy giọng nói tiếng Pháp, người Anh nghe thấy giọng tiếng Anh, tương tự với tất thứ ngơn ngữ đời Bạn nghe hội thoại tạp âm tổng thể mức tối đa Điều có nghĩa số tối đa gọi hệ thống CDMA phương trình tạp âm cộng với tạp âm gọi tạo So sánh với TDMA, CDMA có dung lượng cao với chất lượng tốt Đa truy nhập phân chia theo mã  Các user mã hóa trực giao (Psurdorandom Noise) Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Mơn: Mạng Truy  Cho phép nhiều user phát đồng thời tồn băng thơng thời điểm (+) Kết hợp kỹ thuật ta có hệ thống khác như: TDCDMA, FD-CDMA, SD-CDMA Các ưu điểm bật CDMA so với FDMA TDMA:  Ưu điểm: - Dung lượng cao, - Chống nhiễu, bảo mật tốt (sử dụng quân đội) - Qui hoạch mạng đơn giản dùng chung tần số - Khi chuyển từ cell qua cell khác khả rớt gọi xảy - Và có lẽ ưu điểm bật tăng dung lượng người sử dụng (capacity)  Nhược điểm:  Yêu cầu cao đồng  Xử lí tín hiệu phức tạp Trong CDMA có khái niệm “giới hạn dung lượng mềm – soft capacity limit” trái ngược với hard capacity limit FDMA TDMA Có thể hiểu khái niệm sau: với FDMA, TDMA cell số lượng thuê bao – subcriber - liên lạc thời điểm cố định số lượng thuê bao liên lạc thời điểm cell CDMA khơng Tuy nhiên, số lượng thuê bao liên lạc tăng dẫn tới mức nhiễu tăng chất lượng liên lạc giảm, mốt quan hệ chất lượng dung lượng (quality service - capacity) CDMA Trong nhiều năm người ta thường dùng nhiều phương pháp khác để tăng dung lượng CDMA như: kĩ thuật tạo dãy mã giả ngẫu nhiên tối ưu, tạo lọc tốt, sử dụng máy thu tương quan kỹ thuật chưa sử dụng toàn ưu điểm CDMA Trong hệ thống CDMA, vấn đề lớn khử nhiễu MUI (hay gọi MAI Multiple Access Interference) Ngay cơng suất tín hiệu thu người sử dụng vấn đề khử MUI vơ khó khăn Thế nhưng, nhiều người sử dụng mong muốn lại có cơng suất tín hiệu nhỏ phía máy thu người sử dụng khác gây nhiễu cho người sử dụng mong muốn lại có cơng suất tín hiệu lớn Trong trường hợp này, nhiễu lớn tín hiệu mong muốn Điều xảy nào? Hãy tưởng tượng, người sử dụng mà ta muốn khơi phục tín hiệu xa BS người sử dụng khác lại gần BS, Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Mơn: Mạng Truy tín hiệu mong muốn nhỏ nhiễu người mà ta không mong muốn gần BS gây Hoặc, người sử dụng mà ta mong muốn khuất dãy nhà lớn vật cản khác người sử dụng khác lại khơng bị vậy, tín hiệu phát từ người sử dụng mà ta mong muốn bị suy giảm (fading) lớn Cái gọi hiệu ứng Xa-Gần Trong đó, cơng nghệ CDMA (Code Divison Multiple Access) lại đặt tên từ cách mà quản lý phương thức phát nhận sóng Phiên CDMA có tên gọi CDMA one đối trọng 2G GSM thời gian dài Công nghệ CDMA công ty Mỹ tiếng việc sản xuất chipset, vi xử lý di động Qualcomm mắt CDMA one cịn có tênmã IS-95 Cả mạng CDMA GSM mạng kỹ thuật số, đời để thay cho NMT mạng tương tự 1G hệ Hiện mạng CDMA chủ yếu phổ biến Mỹ, Nhật Hàn Quốc Tuy mắt muộn phiên nâng cấp CDMA lại đến nhanh, chí nhanh tương đương GSM Lấy ví dụ, mạng CDMA thương mại hóa từ 1995 đến năm 2000 có nhà mạng sử dụng CDMA 2000 (3G CDMA) 3G GSM UMTS phải đợi đến năm 2001 + Trên hệ Đa Truy Cập bản: Nhóm chúng em muốn tìm hiểu thêm CDMA2000 Giới Thiệu:  CDMA2000 chuẩn 3G quan trọng chuẩn 2G CDMA IS95 Có nhiều cơng nghệ truyền thơng khác sử dụng CDMA2000 bao gồm 1xRTT, CDMA2000 -1xEV-DO 1xEV-DV CDMA 2000 cung cấp tốc độ liệu từ 144 kbit/s tới Mbit/s Chuẩn chấp nhận ITU Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Mơn: Mạng Truy Các thơng số hệ thống CDMA 2000:  Công nghệ truy nhập : DS-CDMA,CDMA Multi-Carrier  Môi trường khai thác : Trong nhà /ngồi trời  Tốc độ chíp(Mcps) : 1,2288-3,6864-7,3728-11,0592  Băng thông kênh(MHz) :1,25-3,75-7,5-11,25-15  Chế độ song công : FDD TDD  Độ dài khung : 20 ms  Hệ số trải : Biến thiên từ tới 256  Hoạt động liên cell : FDD:đồng TDD:đồng  Điều khiển công suất : Vịng mở kín  Chuyển cell : chuyển cell mềm chuyển cell liên tần Cấu trúc mạng: Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Mơn: Mạng Truy Trạng thái truyền liệu gói mạng CDMA2000: Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Mơn: Mạng Truy  Tích cực /kết nối: trạng thái tồn kênh lưu lượng UE BS, số liệu gói phát thu hai chiều  Ngủ: trạng thái khơng có kênh lưu lượng vật lý, Nhưng đoạn nối PPP UE PDSN trì  Rỗng / khơng tích cực: khơng có kênh lưu lượng đoạn nối PPP Cấu trúc hệ thống CDMA2000 1xRTT: Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Mơn: Mạng Truy  Hệ thống 1xRTT sử dụng sơ đồ điều chế hiệu để tăng gấp đôi số lượng thuê bao thoại tạo kênh liệu lên tới 144kbit/s  Trong thực tế, tốc độ người dùng khoảng 50-60kbit/s Dữ liệu theo sơ đồ 1xRTT chuyển mạch gói Cấu trúc hệ thống CDMA2000 1x EV DO: Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Mơn: Mạng Truy  Tốc độ lên tới 2,4Mbit/s đạt cách triển khai 1xEV-DO tức dịch vụ có liệu - khơng có thoại kênh  Khi 1xEV-DV triển khai ta có kênh đa phương tiện thực Tổng Kết: Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Mơn: Mạng Truy  CDMA2000 cấu trúc theo cách phép nhiều mức dịch vụ 3G kênh IS-95 1,25MHz truyền thống Các dịch vụ CDMA2000 1xRTT (một thời gọi cơng nghệ truyền dẫn vơ tuyến kích thước kênh IS-95)  Với công suất 3G tối đa, CDMA2000 sử dụng kênh 3,75 MHz, lớn gấp lần kênh truyền thống, gọi 3xRTT Em cảm ơn Cơ quan tâm đến tập nhóm em, Chúc Cơ sức khỏe!!! Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 Môn: Mạng Truy GVHD.Ths Thái Vũ Hiền  ... Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Mơn: Mạng Truy Trạng thái truy? ??n liệu gói mạng CDMA2000: Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11... Cơ sức khỏe!!! Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm : Nhập Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 Môn: Mạng Truy GVHD.Ths Thái Vũ Hiền... CDMA2000 -1 xEV-DO 1xEV-DV CDMA 2000 cung cấp tốc độ liệu từ 144 kbit/s tới Mbit/s Chuẩn chấp nhận ITU Sinh Viên Nhóm 07 Thực Hiện - Lớp - ĐH ĐTVT11 GVHD.Ths Thái Vũ Hiền Bài Tập Tiểu Luận Nhóm :