Đang tải... (xem toàn văn)
Tiểu luận môn Thông tin di động : CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG TRONG 3G VÀ 3,5G Thông tin di động số đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới với những ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin, trong dịch vụ và trong cuộc sống hằng ngày. Các kĩ thuật không ngừng được hoàn thiện đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Công nghệ điện thoại di động phổ biến nhất thế giới GSM đang gặp nhiều cản trở và sẽ sớm bị thay thế bằng những công nghệ tiên tiến hơn, hỗ trợ tối đa các dịch vụ như Internet, truyền hình...
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CNTT HỮU NGHỊ VIỆT – HÀN KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ỨNG DỤNG ` MÔN : THÔNG TIN DI ĐỘNG ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG TRONG 3G VÀ 3,5G Sinh viên thực hiện : Nguyễn Quốc Vinh Đà Nẵng, tháng 4 năm 2011 Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 1 LỜI NÓI ĐẦU Thông tin di động số đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới với những ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin, trong dịch vụ và trong cuộc sống hằng ngày. Các kĩ thuật không ngừng được hoàn thiện đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Công nghệ điện thoại di động phổ biến nhất thế giới GSM đang gặp nhiều cản trở và sẽ sớm bị thay thế bằng những công nghệ tiên tiến hơn, hỗ trợ tối đa các dịch vụ như Internet, truyền hình Hệ thống viễn thông di động thế hệ hai là GSM và IS 95. Những công nghệ này ban đầu được thiết kế để truyền tải giọng nói và nhắn tin. Để tận dụng được tính năng của hệ thống 2G khi chuyển hướng sang 3G cần thiết có một giải pháp trung chuyển. Các nhà khai thác mạng GSM có thể bắt đầu chuyển từ GSM sang 3G bằng cách nâng cấp hệ thống mạng lên GPRS (Dịch vụ vô tuyến chuyển mạch gói), tiếp theo là EDGE (tiêu chuẩn 3G trên băng tần GSM và hỗ trợ dữ liệu lên tới 384kbit) và UMTS (công nghệ băng thông hẹp GSM sử dụng truyền dẫn CDMA), và WCDMA. 3G là một bước đột phá của ngành di động, bởi vì nó cung cấp băng thông rộng hơn cho người sử dụng. Điều đó có nghĩa sẽ có các dịch vụ mới và nhiều thuận tiện hơn trong dịch vụ thoại và sử dụng các ứng dụng dữ liệu như truyền thông hữu ích như điện thoại truyền hình, định vị và tìm kiếm thông tin, truy cập Internet, truyền tải dữ liệu dung lượng lớn, nghe nhạc và xem video chất lượng cao,… Truyền thông di động ngày nay đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống. Việc vẫn có thể giữ liên lạc với mọi người trong khi di chuyển đã làm thay đổi cuộc sống riêng tư và công việc của chúng ta. Để có thể nắm vững các kỹ thuật 3G cũng như tìm hiểu về công nghệ W- CDMA và HSDPA, em đã chọn đề tài “Công nghệ di động trong 3G và 3,5G” . Nội dung trình bày trong bản đồ án: Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin di động 3G Chương 2: Công nghệ di động thế hệ ba W-CDMA Chương 3: Giới thiệu công nghệ HSDPA Chương 4: Ứng dụng trên HSDPA. Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 2 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT - 1G : First Generation - 2G : Second Generation - 3G : Third Generation - 3GPP: 3 rd Generation Partnership Project - 16QAM : 16 Quadrature Amplitude Modulation - 64QAM: 64 Quadrature Amplitude Modulation - AMC: Adaptive Modulation and Coding - ARQ: Automatic Repeat request - BCCH: BroadCast Control CHannel (logic channel) - BCH: BroadCast CHannel (transport channel) - BER: Bit Error Rate - CCTRCH: Coded Composite Transport Channel - DCCH: Dedicated Control CHannel (logical channel) - DPCCH: Dedicated Physical Control CHannel - DPCH: Dedicated Physical Channel - DPDCH: Dedicated Physical Data Channel - DTCH: Dedicated Traffic CHannel - EDGE: Enhanced Data Rates for GSM Evolution - FDD: Frequency Division Multiple Access - GSM: Global System for Mobile Communications - HS-DPCCH: Uplink High-Speed Dedicated Physical Control CHannel - HS-DSCH: High-Speed Downlink Shared Channel - HS-PDSCH: High-Speed Physical Downlink Shared Channel - HS-SCCH: High-speed Shared Control Channel Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 3 - HSDPA: High-speed Downlink Packet Access - Node B: Base Station - SAW: Stop And Wait - TTI: Transmission Time Interval - UMTS: Universal Mobile Telecommunication System - WCDMA: Wideband CDMA Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các bước phát triển mạng thông tin di động. Hình 1.2 Mô hình mạng IMT-2000. Hình 2.1 Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ thống thông tin di động thế hệ 3 Hình 2.2 Cấu trúc của UMTS Hình 2.3 Cấu trúc kênh của WCDMA Hình 2.4 Cấu trúc kênh logic Hình 3.1 Biểu đồ cột so sánh thời gian download của các công nghệ Hình 3.2 Các tính năng cơ bản của HSDPA khi so sánh với WCDMA Hình 3.3 Nguyên lý hoạt động cơ bản của HSDPA Hình 3.4 Giao diện vô tuyến của HSDPA Hình 3.5 Thời gian và bộ mã được chia sẻ trong HS-DSCH Hình 3.6 Trạng thái kênh của các user Hình 3.7 Cấu trúc kênh HS-DPCCH Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 3G 1.1Lộ trình phát triển của mạng 3G Thế hệ điện thoại di động đầu tiên (1G) ra đời trên thị trường vào những năm 70/80. Đấy là những điện thoại anolog sử dụng kỹ thuật điều chế radio gần giống như kỹ thuật dùng trong radio FM. Trong thế hệ điện thoại này, các cuộc thoại không được bảo mật. Thế hệ 1G này còn thường được nhắc đến với "Analog Mobile Phone System (AMPS)". Mốc thời gian đánh dấu sự ra đời của 2G, điện thoại kỹ thuật số (digital) là đầu những năm 90. Chuẩn kỹ thuật số đầu tiên là D-AMPS sử dụng TDMA (Time division Mutiple Access). Tiếp theo sau là điện thoại 2G dựa trên công nghệ CDMA ra đời. Sau đó Châu Âu chuẩn hóa GSM dựa trên TDMA. Cái tên GSM ban đầu xuất phát từ "Groupe Speciale Mobile" (tiếng Pháp), một nhóm được thành lập bởi CEPT, một tổ chức chuẩn hóa của Châu Âu, vào năm 1982. Nhóm này có nhiệm vụ là chuẩn hóa kỹ thuật truyền thông di động ở bãng tầng 900MHz. Sau đó,GSM được chuyển thành Global System for Mobile Communication vào năm 1991 như là một tên tắt của công nghệ nói trên. Sau nhiều năm phát triển, thông tin di động đã trải qua những giai đoạn phát triển quan trọng. Từ hệ thống thông tin di động tương tự thế hệ thứ nhất đến hệ thống quy hoạch mạng thông tin di động thế hệ thứ hai, và sau đó hệ thống thông tin di động thứ ba đang được phát triển trên phạm vi toàn cầu và hệ thống thông tin di động đa phương tiện thế hệ thứ tư đang được nghiên cứu tại một số nước. Dịch vụ chủ yếu của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất và thứ hai là thoại, còn thế hệ thứ ba và thứ tư phát triển về dịch vụ dữ liệu, thị tần và đa phương tiện. Hình 1.1 : Các bước phát triển mạng thông tin di động Năm 2001, để tăng thông lường truyền để phục vụ nhu cầu truyền thông tin (không phải thoại) trên mạng di động, GPRS đã ra đời. GPRS đôi khi được xem như là 2.5G. Tốc độ truyền data rate của GSM chỉ =9.6Kbps. GPRS đã cải tiến tốc độ truyền tăng lên gấp 3 lần so vớii GSM, tức là 20-30Kbps. GPRS cho phép phát triển dịch vụ WAP và internet (email) tốc độ thấp. Tiếp theo sau, 2003, EDGE đã ra đời với khả năng cung ứng tốc độ lên được 250 Kbps (trên lý thuyết). EDGE còn được biết đến như là 2.75G (trên đường tiến tới 3G) Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 6 Cụm từ điện thoại di động 3G ngày nay đã trở nên quen thuộc với người dùng di động. 3G là viết tắt của third-generation technology là chuẩn và công nghệ truyền thông thế hệ thứ ba, cho phép truyền ngoài dữ liệu chuẩn là đàm thoại còn có thể truyền dữ liệu phi thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh, nhạc, internet ). Công nghệ 3G vừa cho phép triển khai những dịch vụ cao cấp vừa làm tăng dung lượng của mạng điện thoại nhờ vào việc sử dụng hiệu quả hiệu suất phổ. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 được đánh giá là một ứng cử viên cho hệ thống truy nhập vô tuyến IMT-2000. Giao diện vô tuyến trên cơ sở băng thông rộng, đáp ứng các yêu cầu của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3. Những ưu điểm chủ yếu của mạng 3G: - Cải thiện hệ thống thông tin di động thế hệ 2, cải thiện dung lượng, chất lượng, vùng phủ song. - Tính linh hoạt cao của dịch vụ. - Thực hiện truy nhập gói tin hiệu quả và tin cậy. - Tính linh hoạt cao trong vận hành, hỗ trợ hoạt động không đồng bộ giữa các trạn gốc nên triển khai thuận lợi trong nhiều môi trường, sử dụng các kỹ thuật tiên tiến như anten thông minh. Bảng 1.1: Bảng so sánh các công nghệ di động và tốc độ truyền dữ liệu Công nghệ Tốc độ Tính năng 1G AMPS Không có Analog (chỉ có chức năng thoại) 2G - GSM - CDMA Nhỏ hơn 20 Kbps - Thoại - SMS - Gọi hội nghị - Caller ID 2.5G - GPRS - EDGE Từ 30Kbps 90Kbps - MSM - Trình duyệt Web - Audio/ Video clip - Game - Tải các ứng dụng và nhạc chuông 3G - UMTS Từ 144Kbps 2Mbps - Video chất lượng cao - Game 3D - Lướt web tốc độ cao 3.5G - HSDPA Từ 384Kbps 14.4Mbps - Video theo yêu cầu (VOD) - Video hội họp Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 7 1.2 Yêu cầu đối với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba Thông tin di động thế hệ ba phải là hệ thống thông tin di động cho các dịch vụ di động truyền thông cá nhân đa phương tiện. Hộp thư thoại sẽ đựợc thay thế bằng bưu thiếp điện tử được lồng ghép với hình ảnh và các cuộc thoại thông thường trước đây sẽ được bổ xung các hình ảnh để trở thành thoại có hình. Yêu cầu đối với thông tin di động thế hệ thứ ba: - Mạng phải là băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện, nghĩa là mạng phải đảm bảo tốc độ bít lên tới 2Mbs phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của máy đầu cuối, 2Mbps dự kiến cho các dịch vụ cố định, 384kbps khi đi bộ và 144kbps khi đang di chuyển tốc độ cao. - Mạng phải có khả năng cung cấp độ rộng băng tần, dung lựợng theo yêu cầu. Điều này xuất phát từ việc thay đổi tốc độ bit của các dịch vụ khác nhau. Ngoài ra cần đảm bảo đường tuyền vô tuyến không đối xứng, chẳng hạn với tốc độ bit cao ở đường xuống và tốc độ bit thấp ở đường lên hoặc ngược lại. - Mạng phải cung cấp thời gian truyền dẫn theo yêu cầu, nghĩa là phải đảm bảo các kết nối chuyển mạch cho thoại, các dịch vụ Video và các khả năng số liệu gói cho các dịch vụ số liệu. - Chất lượng dịch vụ phải không thua kém chất lượng dịch vụ cố định, nhất là đối với thoại. - Mạng phải có khả năng sử dụng toàn cầu, nghĩa là bao gồm cả thông tin vệ tinh. Bộ phận tiêu chuẩn của ITU-R đã xây dựng các tiêu chuẩn cho IMT-2000 Thông tin di động thế hệ thứ ba xây dựng trên cơ sở IMT-2000 đã được đưa vào hoạt động từ năm 2001. Các hệ thống 3G cung cấp rất nhiều dịch vụ viễn thông bao gồm: thoại, số liệu tốc độ bit thấp và bit cao, đa phương tiện, video cho người sử dụng làm việc cả ở môi trường công cộng lẫn tư nhân, vùng cơ sở, vùng dân cư, phương tiện vận tải… Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 8 Hình 1.2 : Mô hình mạng IMT-2000. Ký hiệu: - TE (Terminal Equipment) : Thiết bị đầu cuối. - UI ( User Interface) : Giao diện người sử dụng. 1.3. Các tiêu chí chung để xây dựng IMT-2000 Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2Ghz: - Đường lên: (1885 – 2025) Mhz. - Đường xuống: (2110 – 2200) Mhz. Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình vô tuyến: - Tích hợp các mạng thông tin hữ tuyến và vô tuyến. - Tương tác với mọi dịch vụ viễn thông. Sử dụng các môi trương khai thác khác nhau: - Trong công sở. - Ngoài đường. - Trên xe. - Vệ tinh. Có thể hỗ trợ các dịch vụ như: - Môi trường thương chú ảo (VHE) trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạch toàn cầu. - Đảm bảo chuyển mạch quốc tế. Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 9 - Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho thoại, số liệu chuyển mạch theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói. - Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện. Môi trường hoạt động của IMT-2000 đựoc chia thành bốn vùng với các tốc độ bit Rb phục vụ như sau: - Vùng 1: Trong nhà, picocell, Rb ≤ 2Mbps. - Vùng 2: Thành phố, microcell, Rb ≤ 384Kbps. - Vùng 3: Ngoại ô, macrocell, Rb ≤ 144Kbps. - Vùng 4: Toàn cầu, Rb = 9.6Kbps. Có thể tổng kết các dịch vụ do IMT-2000 cung cấp ở bảng dưới đây: Bảng 1.2 Phân loại các dịch vụ ở IMT-2000 Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết Dịch vụ di động. Dịch vụ di động. Di động đầu cuối di động cá nhân/ di động dịch vụ. Dịch vụ thông tin định vị. Theo dõi di động/ theo dõi di động thông minh. Dịch vụ viễn thông. Dịch vụ âm thanh. - Dịch vụ âm thannh chất lượng cao (16 - 64 Kbps). - Dịch vụ truyền thanh AM (32 - 64 kbps) - Dịch vụ truyền hình FM (64 - 144 kbps) Dịch vụ số liệu. - Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình (64 - 144 kbps) - Dịch vụ số liệu tốc độ tương đối cao (144 kbps – 2Mbps) - Dịch vụ số liệu tốc độ cao (≥ 2 Mbps) Dịch vụ đa phương tiện. - Dịch vụ Video (384 kbps) - Dịch vụ ảnh động (384 kbps - 2 Mbps) - Dịch vụ ảnh động thời gian thực ( ≥ 2Mbps) Dịch vụ Internet. Dich vụ Internet đơn giản. Dịch vụ truy nhập Web (384 kbps - 2 Mbps) Dich vụ Internet thời gian thực. Dịch vụ Internet (384 kbps - 2Mbps) Dịch vụ Internet đa phương tiện. Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian thực (≥ 2Mbps) Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 10 [...]... thống thông tin di động thế hệ thứ hai sử dụng công nghệ CDMA: IS-95 Trong đó, chuẩn W-CDMA có hai chuẩn con thành phần là : • UMTS • FOMA W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access ): là chuẩn liên lạc di động 3G song hành với cùng với chuẩn GSM W-CDMA là công nghệ nền tảng cho các công nghệ 3G khác như UMTS và FOMA W-CDMA được tập đoàn ETSI NTT DoCoMo (Nhật Bản) phát triển riêng cho mạng 3G FOMA... Mbps Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 12 CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ BA W-CDMA 2.1 Giới thiệu công nghệ W-CDMA Chương này sẽ giới thiệu về công nghệ W-CDMA, cấu trúc mạng W-CDMA, mạng truy nhập vô tuyến UTRAN, các giao di n vô tuyến và đặc trưng riêng của chúng, ta sẽ có cái nhìn tổng quan về mạng W-CDMA 3G WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - truy cập đa phân mã băng rộng) là công nghệ. .. chuẩn cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba, các tổ chức quốc tế sau đây được hình thành dưới sự điều hành chung của ITU: 3GPP: bao gồm các thành viên sau: - ESTI: Châu Âu - TTA: Hàn Quốc - ARIB, TTC: Nhật - T1P 1: Mỹ 3GPP 2: bao gồm các thành viên sau: - TIA, T1P 1: Mỹ - TTA: Hàn Quốc - ARIB, TTC: Nhật Hiện nay hai tiêu chuẩn đã được chấp thuận cho IMT-2000 l : - WCDMA được xây dựng từ 3GPP - Cdma2000... xuống - Kênh đồng bộ SCH: là một tín hiệu đường xuống sử dụng trong quá trình dò tìm khe, nó bao gồm 2 kênh con: SCH sơ cấp và SCH thứ cấp Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 21 CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ HSDPA 3.1 Tổng quan về HSDPA Mặc dù công nghệ 3G WCDMA hiện nay cho phép tốc độ dữ liệu gói lên đến 2Mbps Tuy nhiên, các tiêu chuẩn thiết kế hệ thống WCDMA có một số hạn chế nh : • Không tận dụng các... Cdma2000 được xây dựng từ 3GPP2 Hai hệ thống này đã bắt đầu đựợc đưa vào hoạt động trong những năm đầu của thập kỷ 2000 Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ CDMA, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn toàn thế giới cho giao di n vô tuyến của hệ thống thông tin di động thế hệ ba WCDMA là sự phát triển tiếp theo của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai sử dụng công nghệ TDMA như GSM, PDC, IS-136... RNC: Có chức năng sở hữu và điều khiển các tài Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 16 nguyên vô tuyến ở trong vùng (các nút B được kết nối với nó) RNC còn là điểm truy cập tất cả các dịch vụ do UTRAN cung cấp cho mạng lõi CN CN (Core Network ): Mạng lõi - HLR (Home Location Register ): Là thanh ghi định vị thường trú lưu giữ thông tin chính về lý lịch dịch vụ của người sử dụng Các thông tin này bao gồm :. .. giao di n vô tuyến - Giao di n CU : Là giao di n giữa thẻ thông minh USIM và ME Giao di n này tuân theo một khuôn dạng chuẩn cho các thẻ thông minh - Giao di n UU : Là giao di n mà qua đó UE truy cập các phần tử cố định của hệ thống và vì thế mà nó là giao di n mở quan trọng nhất của UMTS - Giao di n IU : Giao di n này nối UTRAN với CN, nó cung cấp cho các nhà khai thác khả năng trang bị UTRAN và CN... chuẩn mạng di động như GSM, GPRS và EDGE Sự phát triển liên tục các tiêu chuẩn kỹ thuật trên được thể hiện bằng 4 mô thức về tiêu chuẩn UMTS của tổ chức 3GPP l : R99, R4, R5 và R6, tạo thành một bộ tiêu chuẩn đồ sộ nhưng trong nó lại gồm những hệ tiêu chuẩn Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 11 tương đối độc lập WCDMA là một tiêu chuẩn về giao di n không gian đầu tiên, sớm nhất và hoàn thiện nhất trong các... nhau - Giao di n IUr : Cho phép chuyển giao mềm giữa các RNC từ các nhà sản xuất khác nhau - Giao di n IUb : Giao di n cho phép kết nối một nút B với một RNC I Ub được tiêu chuẩn hóa như là một giao di n mở hoàn toàn 2.4 Các kênh cơ bản của W-CDMA Các kênh được sử dụng trong WCDMA gồm 3 kênh cơ bản: - Kênh logic - Kênh truyền tải - Kênh vật lý Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 17 Hình 2. 3: Cấu trúc kênh... trên một Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 20 liên kết vô tuyến thì có một vài kênh DPDCH song song sử dụng các mã kênh khác nhau có thể được truyền theo phương thức đa mã trên các kênh vật lý dành riêng đường lên - Các kênh vật lý chung đường lên: được chia thành hai loại: + Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý PCH: mang thông tin của kênh giao vận RACH + Kênh gói chung vật lý PCPCH: mang thông tin của kênh . như là 2.75G (trên đường tiến tới 3G) Tiểu luận môn Thông Tin Di Động 6 Cụm từ điện thoại di động 3G ngày nay đã trở nên quen thuộc với người dùng di động. 3G là viết tắt của third-generation. động 3G song hành với cùng với chuẩn GSM. W-CDMA là công nghệ nền tảng cho các công nghệ 3G khác như UMTS và FOMA. W-CDMA được tập đoàn ETSI NTT DoCoMo (Nhật Bản) phát triển riêng cho mạng 3G. việc của chúng ta. Để có thể nắm vững các kỹ thuật 3G cũng như tìm hiểu về công nghệ W- CDMA và HSDPA, em đã chọn đề tài “Công nghệ di động trong 3G và 3,5G” . Nội dung trình bày trong bản đồ án: Chương