1 BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY (Overview of Wireless Systems ) Facuty of Electronics & Telecommunications Đặng Lê Khoa Email:danglekhoa@yahoo.com dlkhoa@fetel.hcmuns.edu.vn 2 Nội dung trình bày: 1. Tổng quan về mạng không dây Lịch sử phát triển Các thử thách thiết kế Các mạng hiện tại và tương lai Mạng điện thoại tế bào Mạng máy tính không dây 2. Hệ thống truyền thông số Tại sao phải truyền thông số Hệ thống truyền thông số cơ bản 3. Một số khái niệm Facuty of Electronics & Telecommunications 3 1. Tổng quan về mạng không dây Facuty of Electronics & Telecommunications 4 • Thời cổ: Khói thuốc, bồ câu đưa thư, … • Sóng vô tuyến được phát minh 1880 bởi Marconi • Nhiều hệ thống vô tuyến không dây được phát triển công phu trong và sau chiến tranh thứ 2 • Điện thoại tế bào được phát triển từ 1988, đến nay khoảng 3 tỉ thuê bao Thúc đẩy phát triển thiết bị không dây Tiếng nói, dữ liệu, truyền thông đa phương tiện có mặt ở khắp nơi • Sự thành công và phát triển mạnh của Wifi Các mạng rộng khắp (vd: Wimax) và các mạng ở khoảng cách ngắn như Bluetooth, UWB ít thành công hơn Facuty of Electronics & Telecommunications Lịch sử Wireless 1. Tổng quan về mạng không dây 5 Truy cập Internet không dây Thế hệ điện thoại tế bào thứ n Các mạng không dây Ad Hoc Thiết bị giải trí không dây Ngôi nhà thông minh … Khó khăn hạn chế về thời gian trễ Khó khăn hạn chế năng lượng Thông tin có mặt ở khắp nơi giữa người và thiết bị Facuty of Electronics & Telecommunications Các mạng không dây của tương lai 1. Tổng quan về mạng không dây 6 • Hạn chế của dung lượng kênh truyền • Mô hình lưu thông, định vị user, điều kiện mạng luôn thay đổi • Các ứng dụng không đồng nhất • Giới hạn về năng lượng và độ trễ của thiết kế khi đi qua các lớp của hệ thống Facuty of Electronics & Telecommunications Các thử thách khi thiết kế 1. Tổng quan về mạng không dây 7 • Các hệ thống Wireless hiện tại – 3G Cellular: ~200-300 Kbps. – WLANs: ~450 Mbps (và đang phát triển). • Đang thực hiện mạng thế hệ sau – 4G Cellular: Khả năng OFDM/MIMO – 4G WLANs, 3G vừa hoàn thành • Các kỹ thuật quan tâm – Hardware: Better batteries. Better circuits/processors. – Link: Antennas, modulation, coding, adaptivity, DSP, BW. – Network: Không nhiều: more efficient algorithms – Application: Soft and adaptive QoS. Facuty of Electronics & Telecommunications Sự phát triển của các hệ thống hiện tại 1. Tổng quan về mạng không dây 8 Rate Mobility 2G 3G 4G 802.11b WLAN 2G Cellular Các vấn đề khác: Rate vs. Coverage Rate vs. Delay Rate vs. Cost Rate vs. Energy Facuty of Electronics & Telecommunications Thế hệ tương lai 1. Tổng quan về mạng không dây 9 Voice VideoData Delay Packet Loss BER Data Rate Traffic <100ms - <100ms <1% 0 <1% 10 -3 10 -6 10 -6 8-32 Kbps 1-100 Mbps 1-20 Mbps Continuous Bursty Continuous Facuty of Electronics & Telecommunications Các yêu cầu cho truyền thông đa phương tiện 1. Tổng quan về mạng không dây Tất cả các yêu cầu trên phải thỏa 10 • Cellular Systems • Wireless LANs • WIMAX • Satellite Systems • Bluetooth • Ultrawideband radios • Zigbee radios Các hệ thống hiện tại Facuty of Electronics & Telecommunications 1. Tổng quan về mạng không dây [...]...1 Tổng quan về mạng không dây Hệ thống truyền thông không dây tế bào Base Station (BS) UE UE UE User Equipment (UE) Facuty of Electronics & Telecommunications 11 1 Tổng quan về mạng không dây Wireless Local Area Networks (WLANs) 01011011 0101 1011 Internet Access Point • • • • WLANs kết nối “local”... tần vô tuyến • Các giải pháp kỹ thuật: – Loại can nhiễu ( Interference ) – Nhận biết /thông minh sóng vô tuyến Facuty of Electronics & Telecommunications 16 1 Tổng quan về mạng không dây Thiết bị mạng thế hệ sau Mọi thứ không dây trên cùng 1 thiết bị Facuty of Electronics & Telecommunications 17 1 Tổng quan về mạng không dây Thử thách khi tích hợp nhiều thiết bị • • • • Can nhiễu RF Nơi đặt các antenna... 14 1 Tổng quan về mạng không dây Bluetooth • Thay thế nối Cable bằng kỹ thuật RF • Khoảng cách ngắn (10m, mở rộng 100m) • Băng tầng 2.4 GHz • 1 kênh Data (700 Kbps) và 3 kênh voice • Tương tích nhiều thiết bị như thiết bị viễn thông, PC và các thiết bị điện tử khác • Các ứng dụng nhằm thay thế cable Facuty of Electronics & Telecommunications 8C32810.61-Cimini-7/98 15 1 Tổng quan về mạng không dây Thử... khoảng 60m Facuty of Electronics & Telecommunications 13 1 Tổng quan về mạng không dây Wimax (802.16) • Mạng không dây diện rộng – Kiến trúc hệ thống giống như mạng tế bào – Hy vọng tương thích với mạng tế bào – Kỹ thuật chính để truyền là OFDM/MIMO • Hoạt động ở băng tần 2.5 và 3.5 MHz – Phụ thuộc vào từng quốc gia, còn có thể sử dụng 5.8 – Băng thông là 3.5-10 MHz • Fixed (802.16d) và Mobile (802.16e)... Telecommunications 20 2 Giới thiệu hệ thống DCS Tại sao phải truyền thông số? Các lợi ích của truyền thông số: - Khôi phục ở đầu thu Original pulse Regenerated pulse Propagation distance - Các loại tín hiệu khác nhau được xử lý tương tự nhau Voice A bit is a bit! Data Media Facuty of Electronics & Telecommunications 21 2 Giới thiệu hệ thống DCS Tại sao phải truyền thông số? Các lợi ích khác: • Lỗi rất thấp • Ghép... gói Truy cập kênh được chia sẽ (random access) Dựa trên cung cấp các dịch vụ Internet -> Chất lượng dịch vụ kém ở một số ứng dụng (vd: video) Facuty of Electronics & Telecommunications 12 1 Tổng quan về mạng không dây Các chuẩn của Wireless LAN • 802.11b – Băng tần 2.4GHz (80 MHz) – Trải phổ trực tiếp (DSSS) – Tốc độ 11 Mbps, khoảng 150m • 802.11a/g – Băng tần 5GHz (300 MHz) – OFDM trong 20 MHz – Tốc... chỉ nếu chúng hữu hạn và có công suất khác 0 ở mọi thời điểm: Facuty of Electronics & Telecommunications 29 3 Một số khái niệm Tự tương quan • Tự tương quan của một tín hiệu năng lượng • Tự tương quan của một tín hiệu công suất – Đối với 1 tín hiệu tuần hoàn • Tự tương quan của 1 tín hiệu ngẫu nhiên Facuty of Electronics & Telecommunications 30 ... tại bất cứ thời điểm nào – Tín hiệu ngẫu nhiên: không biết được giá trị tín hiệu trứơc khi xảy ra • Nhiễu nhiệt trong mạch điện tử do chuyển động ngẫu nhiên của điện tử • Phản xạ của sóng vô tuyến từ các lớp tầng khác nhau trong khí quyển Facuty of Electronics & Telecommunications 27 3 Một số khái niệm Phân loại tín hiệu (tt) • Các tín hiệu tuần hoàn và không tuần hoàn A periodic signal A non-periodic... Telecommunications 21 2 Giới thiệu hệ thống DCS Tại sao phải truyền thông số? Các lợi ích khác: • Lỗi rất thấp • Ghép kênh • Mã hóa bảo mật • Nén • Đa truy cập • Da dạng trong xử lý • Độ ổn định & Giá rẻ ->> Không lỗi ->> FDM, TDM ->> Các dữ liệu an toàn ->> Hệ số cao ->> FDMA, TDMA, CDMA ->> Phần mềm ->> VLSI Facuty of Electronics & Telecommunications 22 2 Giới thiệu hệ thống DCS Cấu trúc chung của DCS Noise . Wireless 1. Tổng quan về mạng không dây 5 Truy cập Internet không dây Thế hệ điện thoại tế bào thứ n Các mạng không dây Ad Hoc Thiết bị giải trí không dây Ngôi. Telecommunications Các mạng không dây của tương lai 1. Tổng quan về mạng không dây 6 • Hạn chế của dung lượng kênh truyền • Mô hình lưu thông, định vị user,