Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS, Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS, Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS, Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS, Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS, Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS, Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS, Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS, Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS, Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS, Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS, Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS, Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS, Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS, Đồ án môn học HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS
Chương HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS 1.1 Tổng quan UMTS hệ thống 3G châu Âu thành phần họ giao diện sóng radio hình thành nên IMT-2000, hoạt động dựa băng tần phân cấp cho FPLMTS WARC 92 cho IMT-2000 WRC 2000 Hệ thống thông tin di động hệ thứ xây dựng với mục đích cung cấp cho mạng di động toàn cầu với dịch vụ phong phú bao gồm thoại, nhắn tin, Internet liệu băng rộng Tại châu Âu hệ thống thông tin di động hệ thứ tiêu chuẩn hóa học viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu(ETSI), hệ thống có tên UMTS( hệ thống di động toàn cầu) UMTS xem hệ thống kế thừa hệ thống 2G/GSM nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển dịch vụ di động ứng dụng internet với tốc độ truyền dẫn lên đến 2Mps cung cấp tiêu chuẩn chuyển vùng toàn cầu UMTS phát triển 3GPP dự án phát triển chung nhiều quan tiêu chuẩn hóa (SDO) ETSI, ARIB/TCC (Nhật bản), ANSI (Mỹ),TTA( Hàn Quốc) CWTS( Trung Quốc) Hội nghị vô tuyến giới năm 1992 dã đưa phổ tần dùng cho hệ thống UMTS - 1920 - 1980MHz Và 2110 - 2170 MHz dành cho ứng dụng FDD đường lên đường xuống, khoảng cách kênh 5MHz - 1900 - 1902 MHz 2010 - 2025 MHz dành cho ứng dụng TDDTD/CDMA đường lên đường xuống, khoảng cách kênh 5MHz - 1980 - 2010 MHz 2170 - 2200 dành cho đường xuống đường lên hệ thống di động vệ tinh Phổ tần UMTS thể hình 1.1 Hình 1.1 Phổ tần dùng cho UMTS Năm 1998 3GPP đưa tiêu chuẩn UMTS: - Dịch vụ - Mạng lõi - Mạng truy nhập vô tuyến - Thiết bị đầu cuối - Cấu trúc hệ thống 1.2 Cấu trúc hệ thống UMTS Trong mục ta xét tổng quan cấu trúc UMTS Cấu trúc bao gồm phần tử mạng logic giao diện Hệ thống UMTS dùng cấu trúc hệ thống hệ 2, chí phần cấu trúc hệ thống hệ Mỗi phần tử mạng logic có chức xác định, tiêu chuẩn phần tử mạng định nghĩa thường thực dang vật lí tương tự, có số giao diện mở Về mặt chức có nhóm phần tử mạng: - Mạng truy nhập vô tuyến (RAN) thực chức liên quan đến vô tuyến - Mạng lõi (CN) thực chuyển mạch, định tuyến gọi kết nói số liệu Để hoàn thiện hệ thống có thiết bị người sử dụng ( UE : User Equipment) để thực giao diện người sử dụng vứi giao diện vô tuyến Cấu trúc hệ thống mức cao thể hình 1.2 Cả UE UTRAN bao gồm giao thức Việc thiết kế giao thức dựa nhu cầu công nghệ vô tuyến WCDMA việc định nghĩa CN dựa GSM Điều cho phép hệ thống với công nghệ vô tuyến mạng tính toàn cầu dựa công nghệ CN biết phát triển Hình 1.2 Cấu trúc hệ thống UMTS Một phương pháp khác để chia nhóm cho mạng UMTS chia chúng thành mạng Với cách này, hệ thống UMTS thiết kế theo modul có nhiều phần tử mạng cho kiểu việc có nhiều phần tử kiểu cho phép chia hệ thống UMTS thành mạng hoạt động độc lập với mạng khác Các mạng phân biệt nhận dạng nhất, mạng gọi mạng di động mặt đất công cộng UMTS Các tiêu chuẩn UMTS cấu trúc cho không định nghĩa chi tiết chức bên phần tử mạng định nghĩa giao diện phần tử mạng logic Các giao diện mở như: Giao diện CU: giao diện thẻ thông minh USIM ME Giao diện tuân theo khuôn dạng tiêu chuẩn cho thẻ thông minh Giao diện Uu : giao diện vô tuyến WCDMA UE nodeB UMTS, giao diện mà qua UE truy nhập vào phần cố định mạng Giao diện Iu: Kết nối UTRAN CN, gồm phần, IuPS cho miền chuyển mạch gói, IuCS cho miền chuyển mạch kênh CN kết nối đến nhiều UTRAN cho giao diện IuCS IuPS UTRAN có kết nối đến điểm truy nhập CN Giao diện Iur: Đây giao diên RNC-RNC, ban đầu thiếu kế để đám bảo chuyển giao mền RNC, trình phát triển nhiều tính bổ xung.Giao diện đảm bảo bốn tính bật sau : Di động RNC Lưu thông kênh riêng Lưu thông kênh chung Quản lý tài nghuyên toàn cục Giao diện Iub: Nối nút B RNC, khác với GSM giao diện mở 1.3 Mạng lõi CN (core Network) Chức mạng lỡi UMTS: - Quản lý di động, điều khiển báo hiệu thiết lập gọi UE mạng lõi - Báo hiệu nút mạng lõi -Định nghĩa chức mạng lõi mạng bên - Các vấn đề liên quan đến truy nhập gói - Giao diện Iu yêu cầu quản lý điều hành mạng Mạng lõi UMTS chia thành phần: Chuyển mạch kênh chuyển mạch gói Thành phần chuyển mạch kênh gồm MSC, VLR cổng MSC, Thành phần chuyển mạch gói gồm nút hỗ trợ dịch vụGPRS (SGSN: Serving GPRS Support Node) cổng nút hỗ trợ GPRS (GGSN : Gateway GPRS Support Node) Một số thành phần mạng HLR AUC chia sẻ cho hai phần Cấu trúc mạng logic thay đổi dịch vụ đặc điểm hệ thống đưa Các phần tử mạng lõi sau: - HLR: ghi định vị thường sở liệu đặt hệ thống chủ nhà người sử dụng để lưu trữ thông tin lý lịch dịch vụ người sử dụng, bao gồm thông tin dịch vụ bổ xung trạng thái chuyển hướng gọi , số lần chuyển hướng gọi - MSC/VLR: Trung tâm chuyển mạch tỏng đài (MSC) ghi định vị tạm trú (VLR) để cung cấp dịch vụ chuyển mạch kênh cho UE vị trí thời Nhiệm vụ MSC sử dụng giao diện chuyển mạch kênh VLR làm nhiệm vụ giữ lý lịch người sử dụng vị trí xác UE hệ thống phục vụ, CS phần mạng truy cập qua MSC/VLR - GMSC ( Gateway MSC) : Là chuyển mạch điểm kết nói UMTS PLMN với mạng CS bên - SGSN ( Serving GPRS : General Packet Radio Network Service Node): Có chức giống MSC/VLR sử dụng cho dịch vị chuyển mạch gói PS ( Packet Switch) Vùng PS phần mạng truy nhập qua SGSN - GGSN ( Gateway GPRS Support Node): Có chức giống dịch vụ thoại Các mạng PS đảm bảo kết nối cho dịch vụ chuyển mạch gói 1.4 Truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN UTRAN bao gồm hay nhiều hệ thống mạng vô tuyến RNS ( Radio Network Subsytem) Một RNS mạng UTRAN, bao gồm điều khiển mạng vô tuyến RNC ( Radio Network Controller) hay nhiều Node B Các RNC Node B kết nối với giao diện Iub Đặc tính UTRAN: - Hỗ trợ UTRAN tất chức liên quan, đặc biệt ảnh hưởng lên việc thiết kế yêu cầu hỗ trợ chuyển giao mềm thuật toán quản lý tài nghuyên đặc thù WCDMA - Đảm bảo chung cho việc xử lý số liệu chuyển mạch kênh chuyển mạch gói ngăn xếp giao thức giao diện vô tuyến băng cách sử dụng giao diện để kết nối từ UTRAN đến hai PS CS mạng lõi - Đảm bào tính chung với GSM cần thiết - Sử dụng chuyền tải ATM chế truyền tải UTRAN UTRAN có hai thành phần : diều khiển mạng vô tuyến ( RNC) NodeB Như hình 1.3 Hình 1.3 khối UTRAN Bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC: RNC phần tử mạng chịu trách nhiệm điều khiển tài nguyên vô tuyến củ UTRAN Nó giao diện với CN( thông thường Với MSC SGSN) kết cuối giao thức điều khiển tài nguên vô tuyến RRC( Radio Resource UTRAN, đóng trò BSC Các chức chủa RNC: - Điều khiển tài nguyên vô tuyến - Cấp phát kênh - Thiết lập điều khiển công suất - Điều khiển chuyển giao - Phân tập Macro - Mật mã hóa - Báo hiệu quảng bá - ĐIều khiển công suất vòng hở NodeB( TRạm gốc): Chức NodeB thực xử lý L1của giao diện vô tuyến( mã hóa kênh, đan xen, thích ứng tốc độ, trải phổ…), thực phần khai thác quản lý tài nguyên vô tuyến điều khiển công suất vòng Về phần chức giống trạm gốc GSM 1.5 Thiết bị người dùng UE UE kết hợn thiết bị di động modul nhận dạng thuê bao USIM(UMTS subscriber indentity) Giống SIM mạng GSM/GPRS, USIM thẻ gna vào máy di động nhận dạng thuê bao mạng lõi Hệ thống GSM, Sim card lưu giữ thông tin cá nhân cài cứng card trng UMTS, modul nhận dạng thuê bao UMTS cài ứng dụng UICC( card thông minh), khac biệt nayfcho phép lưu nhiều ứng dụng nhiều chữ ký (khóa)điện tử với USIM cho mục đích khác Ngoài có nhiều USIM UICC để hỗ trợ truy nhập đến nhiều mạng Thiết bị di động đầu cuối vô tuyến sử dụng cho thông tin vo tuyến giao diện Uu Modul nhận dạng thuê bao UMTS thẻ thông minh chứa thông tin nhận dạng thuê bao, thực cá thuật toán nhận thực lưu giữ khóa nhận thực số thông tin thuê bao cần thiết cho đầu cuối.Người sử dụng phải tự nhận thực USIM cách nhập mã PIN, đảm bảo thiết bị đầu cuối thuộc sở hữu người sử dụng truy nhập mạng UMTS 1.6 Các dịch vụ phổ biến mạng 3G - UMTS Hệ thống thông tin di động hệ cung cấp dịch vụ tốc độ bit cao lên đến 2Mbit/s Các dịch vụ tốc độ cao điện thoại hình ảnh, liệu đường xuống nhanh, dịch vụ đa phương tiện truyền hình số mặt đất….Các dịch vụ chia làm loại: - Dịch vụ di động - Dịch vụ viễn thông - Dịch vụ Internet Dịch vụ di động bao gồm dịch vụ di động dịch vụ thông tin định vị Chi tiết dịch vụ di động bao gồm di động đầu cuối, di động cá nhân di động dịch vụ.Dịch vụ thông tin định vị thực theo vết di động theo vết di động thông minh Dịch vụ viễn thông bao gồm dịch vụ Audio, dịch vụ số liệu, dịch vụ đa phương tiện.Tương ứng với loại dịch vụ tốc độ liệu truyền khác với yêu cầu độ xác độ trễ truyền dẫn khac Thí dụ dịch vụ Audio chất lượng cao yêu cầu tốc độ 16~64kbit/s dịch vụ Audio FM lại yêu cầu tốc độ 64~384Kbit/s Tuong tự với dịch vụ đa ohuowng tiện có dịch vụ số liệu tốc độ trung bình thấp nên yêu cầu tốc độ 64~ 144kbit/snhuwng dịch vụ video chuyển động thời gian thực yêu cầu tốc độ siêu cao >= 2Mbit/s Dịch vụ internet có loại dịch vụ tốc độ bit tương ứng cho loại như: Truy nhập Web yêu cầu tốc độ bit ~38kbit/s, dịch vụ inter netyeue cầu 382~2Mbit/s Riêng dịch vụ Web đa phương tiện thời gian thực yêu cầu độ trễ nhỏ UMTS cho phép người sử dụng lựa chọn đặc tính mạng phù hợp cho việc mang thông tin Ngoài thay đổi đặc tính mạng thông qua thủ tục đàm phán lại trình kết nối tích cực 3GPP xây dựng tiêu chuẩn cho dịch vu hệ thống UMTS nhằm đáp ứng: - Định nghĩa đặc điểm yêu cầu dịch vụ - Phát triển dung lượng cấu trúc dịch vụ cho ứng dụng mạng tổ ong, mạng cố định, mạng di động -Thuê bao tính cước UMTS cung cấp loại dịch vụ xa thoại qua tin ngắn loại dịch vụ mạng Các mạng có tham số QoS khác cho độ trễ truyền dẫn tối đa độ trễ truyền biến thiên tỉ lệ lỗi bít (BER) Những tốc đọ liệu yêu cầu : - 144 Kbqs cho môi trường tinh nông thôn - 384 Kbqs cho môi trường thành phố ( trời) - 2048 Kbqs cho môi trường nhà trời với khoảng cách ngắn Cấu trúc phân lớp dịch vụ mạng UMTS thể hình 1.4 Mỗi mạng lớp đặc thù cung cấp dịch vụ riêng sử dụng dịch vụ lớp cung cấp Dịch cụ mạng UMTS đóng vai trò việc đảm bảo dịch vụ đầu cuối Hình 1.4 Cấu trúc dịch vụ mạng UMTS Hệ thống UMTS có loại QoS , yếu tố chủ yếu để phân biệt loại độ nhạy cảm với trễ Mỗi loại có độ nhạy cảm riêng, chẳng hạn loại hội thoại nhạy cảm với trễ ngược lại loại có độ nhạy trễ thấp Các loại QoS UMTS tổng kết bảng 1.1 Loại lưu Loại lượng thoại Các đặc tính Dành hội Loại Luồng trước Dành Loại tương Cơ tác trước Yêu cầu mẫu Nơi quan hệ thời quan hệ thời trả lời nhận không đợi số gian gian Dành trước số liệu thực thể thông thực thể thông liệu trọn vẹn khoảng thời tin luồng tin luồng gian Mẫu hội thoại định ( chặt chẽ trễ nhỏ) Dành trước số liệu toàn vẹn Thí dụ ứng Thoại dụng Điện Luồng thoại phương tiện đa Trình duyệt web thấy hình Các trò chơi Các trò chơi mạng Tải xuống mail thoại 1.6.1 Loại hội thoại Ứng dụng nhiều người biết loại dịch vụ thoại vật mạng chuyển mạch kênh Cùng với Internet đa phương tiện số ứng dụng đòi hỏi loại này, thoai IP điện thoại thấy hình Hội thoại thời gian thực thực người đồng cấp Đây kiểu bốn kiểu có đặc tính yêu cầu liên quan chặt chẽ đến nhận biết người Tham số đặc trưng hội thoại thời gian thực độ trễ đâu cuối nhỏ lưu lượng đối xứng Dựa vào cảm thụ người hội thoại video người ta đánh giá chủ quan trễ đầu cuối phải nhỏ 400ms 1.6.2 Loại luồng Luồng hiểu khả ứng dụng phát môi trường đồng luồng âm thanh, hình ảnh cách liên tục mà luồng lại đến khách hàng mạng số liệu Các loại ứng dụng xây dựng dịch vụ luồng phân loại thành dịch vụ truyền tin theo yêu cầu trực tiếp truyền tin tức yêu cầu, truyền hình trực tiếp.Mạng 3G dịch vụ PSS (Packet Streaming Service ) bổ xung dịch vụ truyền tin đa đường hệ dịch vụ hội thoại PSS có thẻ thực ứng dụng luồng di động có phức tạp giao thức đầu cuối thấp dịch vụ thoại 1.6.3 Loại 10 với thông tin đầu Không kể đến nguyên lý định vị NodeB tọa độ hình học gán trước Hình 3.4 mô tả ảnh hưởng BSs Pes Hình 3.4 Ảnh hưởng BSs PEs Tính xác OTDOA với hỗ trợ thời gian rỗi coa thể đáp ứng hầu hết ứng dụng Tuy nhiên, thực phương pháp yêu cầu có thay đổi đáng kể hạ tầng( thêm khối LMU, SMLC thay đổi phần mềm), thiets bị đầu cuối Điều đòi hỏi có tăng chi phí đầu tư Do việc lựa chọn kỹ thuật cần có tính toán chi tiết nhà thiết kế việc ứng dụng kỹ thuật thấp 3.2.2 Phương pháp A - GPS 3.2.2.1 giới thiệu Hệ thống định vị toàn cầu GPS sử dụng hệ thống vệ tinh có khả xác định vị trí toàn cầu với độ xác cao Tuy nhiên GPS có nhiều hạnh chế mức độ tiêu thụ lượng đầu cuối cao, thời gian thực định vị lâu(TTFF) khả xuyên sâu sóng GPS không tốt nên khả phục vụ nhà Bên cạnh hệ thống GPS thường kèm với thiết bị GPS chạy độc lập Nó không cung cấp cho tính truyền thông việc sử dụng bị giới hạn tới ứng dụng cài đặt cục bọ thu GPS Để khắc phục cải thiện hạn chế hệ thống GPS tích hợp vào mạng di động thành A - GPS 43 Chính phương pháp định vị sử dụng GPS hõ trợ trạm tham chiếu (DGPS), bổ sung vào hạ tầng di động thủ tục báo hiệu mạng đầu cuối gọi phương pháp định vị sử dụng cho mạng thông tin di động hỗ trợ từ GPS gọi A - GPS A - GPS sử dụng mạng GSM, GPRS WCDMA, đặc biệt mạng thông tin di động toàn cầu UMTS, A - GPS xác định phương pháp định vị sử dụng độc lập riêng biệt cho mạng A - GPS thực tốt đáng kể so với GPS chế độ độc lập, thời gian mua lại vệ tinh nhanh hơn, dịch vụ cải thiện môi trường truyền sóng thiết bị đầu cuối giảm phức tạp Thông thường, nhà khai thác phải lựa chọn chi phí triển khai thực cung cấp dịch vụ Hiện kỹ thuật hỗ trợ định vị A - GPS bao gôm ID di động đơn giản + TA cho GSM ID di động + RTT cho UMTS phương pháp dựa phép đo cường độ tín hiệu thường cung cấp độ cính xác tương đối thấp A - GPS có ưu điểm so với GPS đơn : - Tăng độ xác - Giảm thời gian định vị - Mức độ tiêu thụ lương giảm - Tăng độ nhạy thiết bị nhận 3.2.2.2 Nguyên lý A - GPS Để sử dụng hệ thống A - GPS, đầu cuối phải trang bị với mọt thành phần hỗ trợ GPS để nhận tín hiệu thông tin hỗ trợ từ vệ tinh Bên cạnh đó, thành phần GPS đầu cuối hỗ trợ hệ thống di động UMTS A - GPS có sử dụng làm điểm tham chiếu để xác định vị trí Nguyên lý hoạt động A - GPS thể hình 3.5 44 Hình 3.5 Nguyên lý hoạt động A - GPS Bằng cách đo xác khoảng cách tới ba vệ tinh từ máy thu xác đinh vị trí nơi đất Máy thu đo khoảng cách cách đo thời gian mà tín hiệu từ máy thu đến vệ tinh từ vệ tinh tới máy thu, yêu cầu xác thông tin thời gian thời gian xác có thẻ nhận tín hiệu tinh nhiên trình để nhận thông tin lâu khó tín hiệu từ vệ tinh yếu Để giải vấn đề người ta sử dụng server cung cấp thông tin liên qua đên tinh cho máy thu Máy thu hoạt động hai dạng : Dựa MS hỗ trợ từ MS Ở dạng hỗ trợ từ MS, máy thu A - GPS MS nhận thông tin từ Server A - GPS LS tính khoảng cách đến vệ tinh, thong tin MS gửi lại server để server xác định vị trí MS Ở dạng dựa MS, MS xác dịnh vị trí nhờ thông tin hỗ trợ từ server Những thông tin hỗ trợ từ server giúp máy thu giảm thời gian xác định vị trí cho phép máy thu A - GPS hoạt động môi trường khác Người ta chia môi trường thành hai khu vực chính, mạng lưới đô thị mạng lưới nông thôn Với mạng đô thị phương pháp đề xuật hỗ trợ A - GPS mạng UMTS đô thị sử dụng sở liệu ban đầu đề xuất cho GSM Sử dụng phép đo phương thức chuẩn thiết bị đầu cuối PCM dựa vào 45 điều chỉnh phần cứng phần mềm, mà phương pháp định vị khác thường yêu cầu Trong PCM, vị trí ước tính máy di động MS gửi với liệu hỗ trợ A - GPS khác điều khiển đo lường đầy đủ , cho phép thu nhận vệ tinh thời gian tính toán định vị nhanh PCM có ưu điểm thông tin truy nhập điều khiển mạng vô tuyến phục vụ (SRNC) có chứa phép đo MS luowngjtins hiệu thu ( RSCP) gần kênh hoa tiêu chung CPICHs nhìn thấy Nếu MS trạng thái CellDCH/Cell FACH, cá thông tin yêu cầu cập nhật liên tục SRNC mạng hoạt động bình thường Tùy thuộc vào cấu hình mạng thông tin thực định theo thay đổi điều khiển (pilot) Trong lớp điều khiển tài nguyên vô tuyến ( RRC), MS buộc phải Cell FACH thông qua thủ tục cần thiết để nhận thông báo phép đo (Measurement Report) Thủ tục tương tự thực lớp RRC MS, thông tin yêu cầu cần cập nhật SRNC nhận thông báo từ yêu cầu vị trí, vectơ phép đo RSCP có từ thông tin phép đo gần truyền đến mày chủ vị trí, để so sánh với mẫu lưu trữ sở liệu Độ lệch mẫu đo mẫu lưu trữ tính phương pháp hình vuông nhỏ Tương ứng với tương quan cao đặc điểm mẫu lưu trữ với mẫu đo gửi MS, ước tính khu vực định vị Việc ước tính khu vực định vị chọn đẻ tối đa hóa độ xác phương pháp Hơn nữa, độ sai số phép gán định vị MS khu vực định vị có xác suất cao, có lợi để xác minh mức độ tương quan thực ngưỡng giới hạn quy định Trong trường hợp , không đạt ngưỡng, vectơ liệu RSPC có từ mức trung bình ba phép đo RSCP gần thu thông tin phép đo gửi đến SRNC Cơ sở liệu cho thủ tục định vị bao gồm trạng thái CPICHs nhìn thấy cho khu vực định vị Dĩ nhiên, kích thước khu vực định vị giới hạn độ xác tính toán, kích thước thu nhỏ theo độ xác 46 yêu cầu việc hỗ trợ Tương ứng, PCM dự kiến triển khai kỹ thuật độc lập, kích thước khu vực định vị cần điều chỉnh theo độ xác cần thiết cho dịch vụ LBS Để liên kết trình tìm kiếm sở liệu, sở liệu phân thành phần phụ thuộc vào mã xáo trộn tín hiệu hoa tiêu điều khiển (pilot) Cơ sở liệu cần thiết cho PCM tạo cách tự động từ tập tin đăng nhập công cụ phép đo Vì vậy, không cần bổ sung liên quan đến việc thực sở liệu, chức giao diện vô tuyến phải đo trình triển khai tối ưu hóa mạng Cơ sở liệu tạo từ đầu với độ tin cậy cao Khi MS tập trung việc cung cấp hỗ trợ thời gian cho thủ tục A-GPS, đủ để tiến hành phép đo RTT riêng từ BS phục vụ Hiệu suất phép đo RTT đơn thu hẹp sổ dò tìm mã C/A(coarse/acquisition code): Bộ giải mã chuẩn sử dụng cho thiết bị thu GPS) cách bù độ trễ truyền sóng MS BS Đối với mạng lưới khu vực nông thôn phương pháp hỗ trợ đề xuất chủ yếu nhằm cho loại môi trường truyền sóng Phương pháp định vị triển khai thay đổi mạng Phương pháp sử dụng phép đo cường độ tín hiệu trễ lan truyền từ hai trạm Các tế bào mạng lưới có phủ chồng lớn đảm bảo tốt khả bắt tín hiệu hai BS Giả sử tọa độ BS lân cận bao gồm độ cao với công suất phát BS đường xuống truyền tới MS thông báo hỗ trợ AGPS Mất đường đến trạm lân cận thường phép đo cường độ tín hiệu nhận từ hai trạm khác Ánh xạ đường (l) với khoảng cách (dss) dựa mô hình lan truyền COST- 231- Hata đơn giản thể qua biểu thức 3.8 (3.8) 47 biểu thức 3.8, A B số Thu khoảng cách MS-BS từ phép đo DS thực ứng dụng mô hình lan truyền trễ cho hệ thống tế bào băng hẹp : (3.9) Trong 3.9 TRMS bậc quân phương DS tín hiệu truyền trạm BS thứ i, T1 giá trị trung bình khoảng cách Km từ trạm BS phục vụ số mũ, môi trường đô thị, ngoại ô nông thôn 0,5 Nhiều thử nghiệm phép đo cung cấp giá trị hợp lý cho môi trường đa dạng thay đổi từ 0.076 môi trường nông thôn đến 0.28 môi trường ngoại ô băng 0,94 môi trường đô thị dày đặc Khoảng cách dự đoán xử lý thuật toán lai dự kiến phương pháp dựa phép tính bình phương trung bình tối thiểu( LMS : least Mean Square) Cuối cùng, việc định vị MS ước tính từ phạm vi thu ( với i=1,2 ) với trọng lượng tương ứng cách sử dụng thuật toán LMS Mặt khác, phương pháp dựa di động nhằm mục đích cung cấp hỗ trợ thời gian A-GPS, định vị biến thành phép đo RSPC đơn giản pilot tính toán khoảng cách tích hợp dựa mô hình dự đoán đường thực Theo thời gian lan truyền, tương ứng với phạm vi ước tính, thời gian hỗ trợ A-GPS tiêu chuẩn cung cấp từ BS sửa sổ tìm kiếm mã C/A thu hẹp đáng kể Để sử dụng A-GPS, đầu cuối phải trang bị modul GPS để thu tín hiệu hoa tiêu liệu hỗ trợ từ vệ tinh Modul hỗ trợ thông tin điều khiển liệu hỗ trợ bổ xung từ mạng di động Bên cạnh phảo có trạm tham chiếu bên hạ tầng mạng di động, cho việc tính toán liệu dịch liệu thô thành liệu hỗ trợ Trạm tham chiếu 48 kết nối tới trung tâm phục vụ định vị thuê bao di động (SMLC) (độc lập với BSC/RNC) Hình 3.6 mô tả khái quát kiến trúc A-GPS báo hiệu thành phần Hình 3.6: Cơ sở hạ tầng A-GPS A-GPS cho độ xác cao so với cell-ID, E-OTD hoạt động mạng đồng không đồng mà không cần lắp thêm LMU Việc thực A-GPS không ảnh hưởng nhiều đến hạ tầng mạng hỗ trợ tốt cho việc cho việc roaming, nhiên với MS yêu cầu phải có thêm phần mạch A-GPS Các đặc tính A-GPS tổng kết Bảng 3.1 Đánh giá kỹ thuật định vị A-GPS Chỉ tiêu Độ ổn định Độ xác TTFF(Time to Fix) Đầu cuối Roaming Hiệu suất Khả mở rộng Tính tương thích Đánh giá Tốt Tốt First Tốt thích Độ xác cao vị trí địa lý từ đến 50m Khoảng đến 10 giây Kém Yêu cầu thay đổi phần cứng , phần Tốt mềm Yêu cầu phải có A- GPS LS mạng Tốt khách Sử dụng băng thông dung lượng Tốt Tốt mạng Rất dễ dàng mở rộng Hỗ trợ mạng GSM, GPRS 49 WCDMA 3.2.3 Các phương pháp dựa tế bào ( dựa vùng phủ sóng) CellID + RTT 3.2.3.1 Giới thiệu Giống phương pháp Cell-ID GSM, phương pháp dựa vùng phủ sóng UMTS dựa vị trí tọa độ trạm gốc dang phục vụ thiết bị Vị trí thiết bị người dùng xác định thông qua tham chiếu số nhận dạng vùng phủ sóng với tọa độ trạm gốc Để tăng độ xác phương pháp dựa sai khác khoảng cách trạm gốc đến thiết bị góc đến tín hiệu từ nhiều trạm khác đưa vị trí đầu cuối từ tọa độ trạm gố phục vụ Vị trí ánh xạ số định danh cell sang tọa độ trạm gốc phục vụ Hình 3.7 minh họa tổng quan lựa chọn khác cho phương pháp định vị dựa cell Hình 3.7 Phương pháp định vị dựa tế bào Với phương pháp này, đầu cuối có nhiều nhánh tín hiệu với sector trạm gốc tới vài trạm gốc đồng thời Vì cần chọn trạm gốc tham chiếu thích hợp với vị trí thiết bị đầu cuối Các tiêu chuẩn mà mọt trạm gốc đảm bảo: - Các tham số chất lượng tín hiệu cường độ tín hiệu, tốc độ lỗi trạm gốc 50 - Trạm gốc sử dụng trình thiết lập kết nối với đầu cuối trạm gốc mà đầu cuối kết hợp thời điểm gần nhất, trạm gốc với khoảng thời gian ngắn tới dầu cuối, trạm gốc mà đầu cuối có kết nối thời điểm yêu cầu định vị tới RNC phục vụ( SRNC) 3.2.3.2 Nguyên lý Cell ID + RTT Về nguyên tắc Cell ID + RTT thực hoàn toàn dựa vào cấu hình sẵn có mạng lưới không yêu cầu thay đổi từ thiết bị đầu cuối Độ xác phương pháp đơn phụ thuộc vào khoảng cách định vị tức kích thước khu vực phục vụ người sử dụng UE thực chuyển giao mềm Để cải thiện độ xác điều khiển mạng vô tuyến phục vụ (SRNC) yêu cầu khoảng thời gian mà gói tin gửi nhận ACK (RTT: Requests Round Trip Time) đo từ node B tương ứng, thực từ khối đo đạc vị trí (LMU: Location Measurement Unit) RTT tạo nên khác biệt thời gian đầu cuối việc truyền tải kênh khung vật lý (DPCH) dành riêng cho đường xuống tiếp nhận khung đường lên tương ứng Căn vào thời điểm truyền tải, khoange cách UE từ node B tương úng ước tính Phuong pháp có phép RTT sử dụng chíp có độ phân giải 1/16 độ xác tươngứng 5m Nếu UE SHO bao gồm hoạt động NodeB thiết lập thực phép đo RTT góp phần cải thiện độ xác mà không cần đồng hóa mạng Vùng phủ sóng Cell ID + RTT chia thành ba khu vực dựa vào mức độ xác đạt Các kích thước khu vực vùng phủ sóng phụ thuộc chặt ché vào khoảng cách tế bào Đây vùng phủ sóng khu vực đơn( báo cáo RTT đơn), chuyển giao mềm (hai khu vực ID báo cáo RTT đơn), Và SHO( hai nhiều báo cáo CELL ID RTT) Khu vực phủ sóng đơn giới hạn không chuyển giao mềm mà chuyển giao mềm vài tình xảy 51 khu vực Hiện tượng có kết nối chuyển giao mềm khu vực lân cận tế bào Macro( macrocellular) dày đặc anten hẹp chiều ngang triển khai NdeB,(như anten 330 ) cung cấp tín hiệu tương đối yếu hướng búp sóng Nó minh họa hình 3.8c kết nối SHO khu vực cấu trúc liên kết 6-sector/330 với khoảng cách tế bào 2km cell spacing hình 3.8d Thay vào đó, anten mở rộng sử dung cấu trúc 6sector/650 hình 3.8b, khu vực phủ sóng khu vực xác định chuyển vùng mềm với biểu đồ khu vực Độ xác ( Accuracy) Cell ID + RTT khu vực phủ sóng sector đơn đánh giá từ phương trình 3.1 Accuracy = d khoảng cách từ NodeB phục vụ anpha góc khu vực phủ sóng sector a) b) c) d) Hình 3.8 khu vực chuyển giao mềm xám tối mềm xám sáng sector 52 a) Khoảng cách tế bào 1km 3-sector/650 b) Khoảng cách tế bào 1km 6-sector/650 c) Khoảng cách tế bào 1km 6-sector/330 d)Khoảng cách tế bào 1km 6-sector/330 Giá trị định nghĩa theo phương trình 3.2 với va góc mở tương ứng chuyển vùng mềm mềm Hình 3.9 mô tả khả xuất sector trường hợp Hình 3.9 Cell ID + RTT đơn Khu vực phủ sóng sector đơn () cấu trúc 6-sector thực phương trình tuyến tính đơn giản với độ sai ( - ) (3.3) 3.3 BW độ rộng búp sóng anten cell_sp khoảng cách tế bào 53 Trong chuyển giao mềm hơn, độ xác đạt tốt khu vực phủ sóng sector đơn, có từ góc beta khu vực chuyển giao mềm nhỏ góc khu vực phủ sóng sector đơn Biểu thức 3.4 xác định độ xác: Accuracy = (3.4) Trong SHO, độ xác Cell ID kết hợp RTT mức cao Ở trạng thái này, độ xác phụ thuộc vào hình dạng cảu mạng kích thước AS Với kích thước AS cao , độ xác đạt tốt Cấu hình với hai chiều SHO tốt đạt ranh giới UE NodeB AS giao khác góc vuông ( = ) Trong trường hợp bi quan = có nghĩa UE NodeB tương ứng đặt đường thẳng Độ xác thực biểu thức (3.5) Accuracy= biểu diễn 3.6 (3.6) Độ xác đạt tóm tắt bảng 3.2 cho 3- sector/, 6sector/, sector/, với khảng cách tế bào 0.75,1.0 1.5km, với giả định UE đặt khu vực tế bào Bảng 3.2: độ xác lý thuyết cấu trúc liên kết khác Cấu trúc 3sector/65 Loại khu Độ xác Độ xác Độ xác vực Cell_sp=750m Cell_sp=1000m Cell ID + 229m 440m Cell_sp=1500m 720m RTT đơn Chuyển 33m 43m 65m 16m-99m 16m-99m 16m-99m mềm SHO 54 6sector/650 Cell ID + 82m 165m 248m RTT đơn Chuyển 96m 144m SHO 16m-99m Cell ID + 147m 16m-99m 160m 16m-99m 360m RTT đơn Chuyển 13m 17m 26m 16m-99m 16m-99m 16m-99m 72m mềm 6sector/33 mềm SHO 3.2.4 Phương pháp kết hợp Với mạng WCDMA thông dụng sử dụng kết hợp A-GPS với Cell- ID Việc kết hợp hai giải pháp làm tăng vùng dịch vụ cho A-GPS cải thiện độ xác A-GPS trường hợp Độ xác vùng phủ A-GPS tốt địa điểm mà thuê bao tới, làm giảm mạnh thuê bao tòa nhà hặc vùng mật độ đông đúc Những nơi thường mật độ cell cao phương pháp Cell ID lại có khả xác định vị trí xác cho dù không A-GPS Kết hợp hai phương pháp làm tăng khả nưng roaming cho thuê bao hỗ trợ cho nhiều MS có mạng Phương pháp kết hợp đánh giá thông qua bảng 3.3 Bảng 3.3 Bảng đánh giá kỹ thuật định vị Cell ID kết hợp A- GPS tiêu Độ ổn định Độ xác Đánh giá Tốt Tốt Chú thích Độ xác cao vị trí địa lý từ đến 50m sử dụng A-GPS có 55 thể định vị chiều Tuy nhiên TTFF Đầu cuối Tốt Trung phụ thuộc vào phương án kết hợp khoảng đến 10s Yêu cầu thay đổi phàn cứng phần Roaming bình Tốt mềm Yêu cầu phải có A-GPS LS mạng khách Tuy nhiên hạn chế kết Hiệu suất Khả mở rộng Tính tương thích Tốt hợpA-GPS với E-OTD Sử dụng băng thông dung lượng Tốt Tốt mạng Rất dễ dàng mở rộng phương án sử dụng cho tất mạng Ngoài phương pháp kết hợp A-GPS với Cell ID người ta kết hợp A_GPS với E-OTD Với phương án A-GPS sử dụng phần lớn mạng E-OTD triển khai dạng ốc đảo Bằng cách người ta làm tăng độ xác định vị giúp nhà khai thác cung cấp đa dạng dịch vụ dựa vị trí Bên cạnh nguyên lý kỹ thuật định vị nhiều khía cạnh khác tính riêng tư lợi ích khách hàng, chi phí để triển khai cung khả hoàn vốn A-GPS cho phép khách hàng chủ động đóng mở chức định vị MS tính riêng tư độ tiện lợi tốt so với Cell-ID EOTD Chi phí triển khai Cell-ID thấp chi phí để triển khai E-OTD cao nhất( cần nhiều LMU) lớn khoảng 2.5 lần so với A-GPS Tuy nhiên, với A-GPS cho phép cung cấp nhiều loại dịch vụ so với E-OTD, khả hoàn vốn A-GPS cao Cell-ID thấp Mỗi kỹ thuật có ưu nhược điểm riêng nó, tổng kết đặc tính loại kỹ thuật định vị phân tích bảng 3.4 Bảng 3.4 Bảng tổng hợp đặc tính kỹ thuật định vị 56 Chỉ tiêu Cell_ID OTDOA-IPL A-GPS Kết hợp Độ ỏn định Độ xác +RTT Kém Kém Trung bình Trung bình Tốt Tốt Tốt Tốt (100-500m) Tốt(5s) Khá tốt Kém Trung bình Kém Tốt(5-10s) Tốt Khá tốt Tốt Tốt(5-10s) Trung bình Tốt Khá tốt Tốt Kém Tốt Tốt Kém Trung bình Khá tốt Khá Khá tốt Tốt TTFF Đầu cuối Roaming Hiệu suất Khả rộng Tính (100m-2Km) Tốt (1s) Tốt Tốt Tốt mở Tốt tương Tốt thích Tổng chi phí Tổng kết Tốt Trung bình 3.4 Kết luận Với phương pháp nghiên cứu chương 3, nhà khai thác hệ thống thông tin di động UMTS có nhiều lựa chọn cho mạng lưới Với phương pháp dựa tế bào( dựa vùng phủ sóng) Cell_ID+RTT độ xác cải thiện số lượng dịch vụ hạn chế Vì số lượng thuê bao tăng, đồng thời yêu cầu cung cấp nhiều dịch vụ kỹ thuật định vị có độ xác cao xem xét Với OTDOA tương tự mạng 2G phương pháp cần khoản chi phí ban đầu lớn 57 [...]... yêu cầu cao đối với trễ cho phép cực đại đầu cuối - đầu cuối Tóm lại : Nội dung chương 1 của đồ án đã nghiên cứu tổng quan về hệ thống thông tin di động UMTS, các phổ tần số, cấu trúc và các giao di n của hệ thống 3G - UMTS Dựa trên cơ sở cấu trúc của hệ thống này tìm hiểu các loại dịch vụ của hệ thống 3G - UMTS Có bốn loại hình dịch vụ tiêu biểu là : loại hội thoại, loại luồng, loại cơ bản và loại... phương pháp định vị trong thông tin di động 2.1 Giới thiệu Việc nghiên cứu về kỹ thuật định vị và các ứng dụng của nó trong thông tin di động nói riêng và trong các nghành công nghệ khác nói chung đang nhận được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên toàn thế giới Ngày nay nờ sự tiến bộ của khoa học mà ý tưởng về các phương pháp định vị được phát triển từ đó cho ra đời các hệ thống định vị khác nhau,... thời gian tới ( Time of Arrial TOA) Hệ thống định vị GPS là một ví dụ phổ biến nhất sử dụng phương pháp này một bộ thu GPS xác định khoảng cách giả tới ít nhất ba vệ tinh và dựa vào đó để tính toán các khoảng cách Để đồng bộ và tăng độ chính xác giữa bộ phát và bộ thu phải sử dụng tín hiệu từ về tinh thứ 4 Các đại lượng đo lường nội tại của hệ thống thông tin di động toàn cầu là khoảng định thời sớm... vệ tinh để đưa ra được thông tin chính xác về vị trí trong môi trường 3D và tốc độ của đối tượng Hình 2.13 Quỹ đạo của các vệ tinh GPS Cấu trúc hệ thống GPS Hệ thống GPS bao gồm 3 mảng (xem hình 2.14) - Mảng người dùng: gồm người sử dụng và thiết bị thu GPS - Mảng kiểm soát: các trạm điều khiển trên mặt đất, bao gồm trạm trung tâm và các trạm con Các trạm con vận hành tự động, nhận thông tin từ vệ tinh,... hàng hải, thám hiểm… trong đó thông tin di động được ứng dụng như mọt ngành công nghệ tiên tiến Trong các mạng thông tin di động xác định vị trí của các thuê bao trong mạng này là một yêu cầu cấp thiết Định vị được vị trí của thuê bao nhà điều hành mạng có thế xác định được vị trí của các thuê bao đang sử dụng một cách nhanh chóng và chính xác từ đó thực hiện các dịch vụ di động, có thể quản lý các nguồn... gửi tới cho trạm trung tâm Sau đó các trạm con gửi thông tin đã được hiệu chỉnh trở lại vệ tinh để các vệ tinh biết được vị trí của chúng trên quỹ đạo và thời gian truyền tín hiệu Nhờ vậy, các vệ tinh có thể đảm bảo cung cấp thông tin chính xác tuyệt đối vào bất kỳ thời điểm nào 33 Hình 2.14 Cấu trúc hệ thống GPS - Mảng không gian: gồm các vệ tinh hoạt động bằng năng lượng mặt trời và bay trên quỹ đạo... L1 Mã C/A được sử dụng cho mục đích dân sự, mỗi vệ tinh được gán 1 mã C/A riêng biệt Hoạt động của hệ thống GPS Tần số L1 chứa đựng hai tín hiệu số, được gọi là mã P và mã C/A Mã P nhằm bảo vệ thông tin khỏi những sự truy cập trái phép Tuy nhiên, mục đích chính của các tín hiệu mã hóa là nhằm tính toán thời gian cần thiết để thông tin truyền từ vệ tinh tới một thiết bị thu trên mặt đất Sau đó, khoảng... xung đồng hồ của MS và LMU Như vậy ri= c(ti,MS_ t,LMU+denta)+ri,LMU (2.16) khi đó các tham số đều đo được kể cả denta như vậy có thể tính được ri Các tính toán thời gian ở LMU được gọi là tính toán thời gian kênh vô tuyến RIT Tính toán thời gian vô tuyến tại LMU Thời gian vô tuyến tại LMU được tính theo sở đồ 2.11 30 Hình 2.11 Sơ đồ tính toán thời gian vô tuyến tại LMU Trong tính toán RIT thông tin. .. yếu cho việc triển khai các giao thức mới , công nghệ mới, ứng dụng mới trong di động Việc lựa chọn một phương pháp định vị để sử dụng vào các ứng dụng riêng có ảnh hưởng rất lớn đến thiết kế và các công nghệ sử dụng trong các hệ thống định vị Có nhiều vấn đề phức tạp khác nhau chẳng hạn như về mặt công nghệ, công suất tiêu thụ, tính bảo mật của hệ thống Chính vì vậy lựa chon được một phương pháp định... hiệu truyền với tốc độ ánh sáng là 300.000 km/giây Tuy nhiên, tín hiệu có thể bị sai lệch khi đi qua bầu khí quyển Vì vậy, kèm theo thông điệp gửi tới các thiết bị thu, các vệ tinh thường gửi kèm luôn thông tin về quỹ đạo và thời gian Việc sử dụng đồng hồ nguyên tử sẽ đảm bảo chính xác về sự thống nhất thời gian giữa các thiết bị thu và phát Để biết vị trí chính xác của các vệ tinh, thiết bị thu GPS