Phương pháp đặt trước độ rộng băng tần thích hợp cho các mạng thông tin vô tuyến đa phương tiện tốc độ cao

Hai thông số quan trọng đặc trưng cho các hệ thống thông tin di động sô là tốc độ bit thông tin của người sử dụng và tính di động, ở các thế hệ tiếp theo thế hệ thứ hai các thông số này

THÔNG TIN VÔ TUYẾN

Chuyên ngành: Kỹ thuật Vô tuyến Điện tử & T T Liên lạc

Luân văn cao hoe Đ ă t trư ớc dô ròn.iỉ băn li tần

MỤC LỤC

MỞ ĐẨU 1

CHƯƠNG 1: XU HƯỚNG HỘI NHẬP THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ BA (3G) 3

1.1- Xu th ế phát triển của thông tin di đ ộ n g 3

1.2- Các công nghệ TTD Đ thê hệ thứ hai (2 G ): 6

1.2.1 - Công nghệ GSM: 7

1.2.2- Công nghệ TDMA/IS-136: 7

1.2.3- Công nghệ PDC: 8

1.2.4- Công nghệ CDMA/IS-95: 8

1.3- Các kiến nghị cho T T D Đ thê hệ thứ ba (3G) và tình hình chuẩn h ó a 9

1.3.1- Thông tin di động thê hệ thứ ba (3G): 9

1.3.1.1 - Khái niệm thông tin di động thế hệ thứ ba (3G): 9

1.3.1.2- Sơ lược tiến trình xây dựng tiêu chuẩn thông tin di động thế hệ thứ ba (3G): 10 1.3.1.3- Những yêu cầu và mục tiêu đối với IMT-2000[4]: 11

1.3.1.4- Các dịch vụ trong hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3[ 1 ] 13

1.3.2- Các kiến nghị cho TTDĐ thế hộ thứ ba (3G)[4J: 15

1.3.2.1- Nhật bản: 16

1.3.2.2- Hàn quốc: 17

1.3.2.3- Châu Âu: 17

1.3.2.4-Bắc Mỹ: 18

1.3.2.5- Trung quốc: 19

1.3.3- Họ tiêu chuẩn IMT-2000: 20

1.4- Tình hình phát triển T T D Đ ở Việt n am [4]: 21

1.4.1 - Xu hướng phát triển thông tin di động ờ Việt nam 21

1.4.2- Định hướng phát triển IMT-2000: 22

CHƯƠNG 2: NGUYÊN TẮC CHUYỂN GIAO TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 24

2.1- Giới thiệu chung : 24

2.2- Các loại kênh : 28

2.3- Tính chất của việc chuyển giao 30

2.3.1- Nguyên tắc chuyên giao 30

2.3.2- Mức ưu tiên trong chuyển giao : 31

2.3.3- Biên chuyển giao[7]: 32

2.4- Q uá trình định v ị 33

2.4.1- Các loại chuyển giao 33

2.4.2- Điều khiển quá trình chuyên giao tổng quát 35

Luán văn ra o hoc f í a t trư ớc dô râ n Ịj băiiỊỉ tần

2.5.1 - Tinh trạng chuyển giao 36

2.5.2- Định giá xử phạt 37

2.5.3- Quá trình định vị và các trường hợp định vị cụ thể 37

2.5.4- Danh sách chuyển giao 43

2.6- Kết lu ậ n 43

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐẶT TRƯỚC Đ ộ RỘNG BĂNG THÍCH HỢP CHO CÁC MẠNG THÔNG TIN VỒ TUYỂN ĐA PHƯƠNG TIỆN T ố c ĐỘ CAO 45

3.1- Giới thiệu c h u n g 45

3.2- Sư đồ điều khiển thu nạp được đề nghị dựa trên việc đặt trước độ rộng bãng thích nghi 46

3.2.1- Phân loại thông tin: 46

3.2.2- Đặc điểm của sơ đồ đề nghị: 47

3.2.3- Mô tả phương pháp đề nghị: 47

3.2.4- So sánh sơ đồ đề nghị với các sơ đồ hiện tại đang được sử dụng 53

3.3- Mỏ hình mỏ p h ỏ n g 56

3.3.1- 3 mô hình của sơ đồ để nghị : 56

3.3.2- Mô tả mô hình mô phỏng và các giá trị thông số 58

3.3.3- Các sơ đồ khác được mô phỏng để so sánh 61

3.4- C ác kết quả mô p h ỏ n g 64

3.4.1- So sánh giữa sơ đồ đề nghị và các sơ đồ A và B 64

3.4.2- Sự trao đổi cân bằng giữa 3 mô hình của sơ đồ đề nghị đã được thảo luận trong phần 3.3.1: .68

3.4.3- Khảo sát các đặc tính thích nghi của sơ đồ đề nghị: 70

3.4.4- Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các kết nối loại II 74

KẾT LUẬN 76

CÁC Từ VIẾT TẮT 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

PHỤ LỤC 86

L m ìn văn coo hoc Đ ă t tì ước dò rôììM hứ iĩíỉ tần

MỞ ĐẨU

Thông tin di động ra đời đầu tiên vào cuối năm 1940, khi đó nó chỉ là một hệ thống thông tin di động điểu vận Đến nay thông tin di động đã trải qua nhiều thế hệ Thế hệ thứ nhất là thế hệ thông tin di động tương tự sử dụng công nghệ truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) Tiếp theo là thế hệ thứ hai và hiện nay thế hệ thứ ba đang được chuẩn bị đưa vào hoạt động Thế hệ thứ tư đang được nghiên cứu Thông tin di động thê thệ thứ hai sử dụng kỹ thuật sô với các công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA) Đây là hệ thống thông tin di động băng hẹp với tốc độ bít thông tin của người sử dụng là 8 - 13 kbit/s Hai thông số quan trọng đặc trưng cho các hệ thống thông tin di động sô là tốc độ bit thông tin của người sử dụng và tính di động, ở các thế hệ tiếp theo thế hệ thứ hai các thông số này ngày càng được cải thiện Thông tin di động thế hệ thứ ba có tốc độ bit ỉên tới 2 Mbit/s Thế hệ thứ tư có tốc độ lên tới 34 Mbit/s và cao hơn nữa

Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai được xây dựng theo tiêu chuẩn: GSM, IS-95, PDC, IS-36 phát triển rất nhanh trong những năm 1990 Nhưng sau gần

20 năm phát triển, thông tin di động thế hệ thứ hai bắt đầu bộc lộ những khiếm khuyết của nó khi nhu cầu dịch vụ truyền dữ liệu và các dịch vụ băng rộng ngày càng trở nên cấp thiết Với sự phát triển của thông tin di động như vậy đã phát sinh một loạt các vấn

đề cần giải quyết như : phân bổ tần số bị hạn chế, chuyên giao phức tạp và không kinh

tế, chất lượng dịch vụ không đảm bảo Trước tình hình này, việc chuyên sang sử dụng hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 là tất yếu để đạt được các mục tiêu sau:

- Tốc độ truy cập cao để đảm bảo các dịch vụ băng rộng như truy cập Internet nhanh hoặc các dịch vụ đa phương tiện

- Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và điện thoại vệ tinh Các tính năng này sẽ cho phép mở rộng tầm phủ của các hệ thống thông tin di động

- Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có đê đảm bảo sự phát triển liên tục của thông tin di động

L u â n văn cao hoc Đ ủ t trư ớc dô r ô m hănaỉ tần

Tuy nhiên trong các mạng vô tuyến tốc độ cao thê hệ sau điều quan trọng là việc đảm bảo chất lượng dịch vụ khi chúng trợ giúp cho các ứng dụng đa phương tiện Trọng tâm của luận văn này là phân tích một sơ đồ điều khiển thu nạp dựa trên việc đặt trước độ rộng băng tần để đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service) cho lưu lượng đa phương tiện trong mạng vô tuyến tế bào tốc độ cao Sơ đổ đề nghị phân bổ độ rộng băng tần cho việc kết nôi trong cell nơi có yêu cầu kết nối ban đầu và đặt trước độ rộng băng trong tất cả các cell làn cận Khi người sử dụng di chuyển đến một cell mới và việc chuyển giao xảy ra, độ rộng băng tần lại được phân bổ trong cell mới, và lại đặt trước trong các cell lân cận của cell mới, còn độ rộng băng tần trong các cell xa hơn được giải phóng Tổng độ rộng băng đặt trước được điều chỉnh một cách linh động, nó phản ánh các điều kiện hiện tại của mạng

Cấu trúc luận văn gồm 3 chương Chương 1 trình bày những xu hướng phát triển của các hệ thống thông tin di động trên thế giới và định hướng chiến lược phát triển thông tin di động của Việt nam trong giai đoạn 2000 đến 2005 Chương 2 mô tả nguyên tắc chuyển giao trong hệ thống thông tin di động GSM đang được sử dụng hiện nay Chương 3 mô tả phương pháp điều khiển thu nạp dựa trên việc đặt trước độ rộng băng tần để đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS cho lưu lượng đa phương tiện trong mạng vô tuyến tế bào tốc độ cao So sánh phương pháp mới nàv với các phương pháp

đã được đưa ra trước đây để thấy được tính ưu việt của phương pháp đề nghị Mô tả phương pháp mô phỏng và một số kết quả mô phỏng đánh giá phương pháp đề nghị cũng được đưa ra trong chương này Phần kết luận sẽ tóm tắt những phần chính của luận văn

Luân văn cao hoc Đ ă t trư ớc dò roil'd hăiìự tần

CHƯƠNG 1 : XU HƯỚNG HỘI NHẬP THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ

HỆ THỨ BA (3G)

1.1- Xu thế phát triển của thòng tin di động

Để CÓ cách nhìn toàn diện về vấn để phát triển của thông tin di động chúng ta điểm lại các hệ thống thông tin di động điển hình đã có trên thê giới, xem hình 1.1.1 Hình vẽ cho thấy sự phát triển của hệ thống điện thoại di động tế bào (CMTS: Cellular Mobile Telephone System) và nhắn tin (PS: Paging System) đang tiến tới một hệ thống chung toàn cầu trong tương lai [1] Các hệ thống thông tin di động tế bào tượng tự thế

hệ thứ nhất được đưa ra trên hình bao gồm:

• AMPS (Advanced Mobile Phone Service): Dịch vụ điện thoại di động tiên tiến;

• NAMPS (Narrow AMPS): AMPS băng hẹp;

• TACS (Total Accès Communication System): Hệ thống thông tin truy nhập toàn bộ;

• ETACS (Extended TACS): TACS mở rộng;

• JTACS (Japanish TACS): TACS Nhật bản;

• NTACS (Narrow TACS): TACS băng hẹp;

• NMT450 (Nordic Mobile Telephone 450): Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu băng tần 450 MHz;

• NMT900: Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu băng tần 900 MHz và

• NTT(Nippon Telegraph and Telephone): Hệ thống do NTT phát triển

Các hệ thống thông tin di động tế bào số thế hệ thứ hai được đưa ra trên hình1.1.1 bao gồm:

• IS-54B TDMA;

• IS-136TDMA;

• IS-95 CDMA;

L u â n văn cao hoc Đ ã t trư ớ c đ ỏ i-ỏnx băníỉ tần

# GSM (Global System for Mobile Communications): Hệ thống thông tin di động toàn cầu;

# PCN (Personal Communication Network): Mạng thông tin cá nhân;

# CT-2 (Cordless Phone - 2): Điện thoại không dây;

# DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication): Viễn thông không dây số tiên tiến;

# PDC (Personal Digital Cellular): Hệ thống tê bào sô cá nhân;

Hình 1.1.1 : Q uá trình phát triển của các hệ thống

thône tin di đône trên th ế eiới

L uân văn cao hoc Đ ă t tn rớ c dô rÔỊỊX bủng tần

Hệ thống thông tin thế hệ thứ hai (điển hình là GSM) so với thế hệ thứ nhất có những ưu điểm nổi bật như sau:

- Các dịch vụ mạng mới liên quan đến truyền số liệu như nén số liệu của người sử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD-High Speed Circuit Swiched Data), dịch vụ gói vô tuyến chung (GPRS-General Packet Radio Service) và số liệu 14,4 kbit/s

- Các công việc liên quan đến dịch vụ thoại như: Codec tiếng toàn tốc cải tiến (FFC-Enhanced Full Rate Codec), Codec đa tốc độ thích ứng và khai thác tự do đầu cuối các Codec tiếng

- Các dịch vụ bổ sung như: chuyển hướng cuộc gọi, hiển thị tên chủ gọi, chuyển giao cuộc gọi và các dịch vụ cấm gọi mới

- Các cải tiến liên quan đến dịch vụ bản tin ngắn (SMS-Short message Service) như: móc nối các SMS, mở rộng bảng chữ cái, mở rộng tương tác giữa các SMS

- Các công việc liên quan đến tính cước như: các dịch vụ trả tiền trước, tính cước nóng và hỗ trợ cho việc ưu tiên vùng gia đình

- Tăng cường công nghệ SIM

Dịch vụ mạng thông minh như : CAMEL

- Các cải tiến chung như: chuyển mạng GSM-AMPS, các dịch vụ định vị, tương tác với các hệ thống thông tin di động vệ tinh và hỗ trợ định tuyến tối ưu

Các hệ thông thông tin di động số hiện nay đang ở giai đoạn chuyên từ thế hệ thứ hai cộng sang thế hệ thứ ba Để đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng về các dịch

vụ thông tin di động ngay từ những năm đầu của thập niên 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu hoạch định hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba ITU-R đang tiến hành công tác tiêu chuẩn hoá cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000 (trước đây

là FPLMTS) Ở châu Âu ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hoá phiên bản của hệ thống này với tên gọi là UMTS (Universal Mobile Telecommunication System: Hệ thống viễn thông di động toàn cầu) Hệ thống mới này sẽ làm việc ở dải tần 2 GHz Nó sẽ cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ bao gồm từ các dịch vụ thoại và số liệu tốc độ thấp hiện nay cho đến các dịch vụ số liệu tốc độ cao, video và truyền thanh Tốc độ cực đại của người sử dụng sẽ lên đến 2Mbit/s Tốc độ cực đại này sẽ chỉ có ở các ô

Luân văn cao hoe Đăt tnrớc dò ròn Hỉ hthiỊỉ tán

trong nhà, còn các dịch vụ tốc độ 14,4 kbit/s sẽ được đảm bảo cho di động thông thường ở các ô macro Người ta cũng đang tiến hành nghiên cứu các hệ thống vô tuyến thế hệ thứ tư có tốc độ cho người sử dụng lớn hơn 2 Mbit/s

Thông tin di động thế hệ thứ ba sẽ phải là thế hệ thông tin di động cho các dịch

vụ di động truyền thông cá nhân đa phương tiện Hộp thư thoại sẽ được thay thế bằng bưu thiếp điện tử được lồng ghép với hình ảnh và các cuộc thoại thông thường trước đây sẽ được bổ sung các hình ảnh để trở thành thoại có hình

Một số yêu cầu chung đối với hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba là:

Mạng phải là băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện Nghĩa là mạng phải đảm bảo được tốc độ bit của người sử dụng đến 2 Mbit/s

- Mạng phải có khả năng cung cấp độ rộng băng tần 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 truyền 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 đảm bảo các kết nôi chuyển mạch cho thoại, các dịch vụ video và các khả năng sô liệu gói cho các dịch vụ số liệu

- Chất lượng dịch vụ phải không thua kém chất lượng dịch vụ mạng cố định, nhất là đôi với thoại

- Mạng phải có khả năng sử dụng toàn cầu, nghĩa là bao gồm cả thông tin vệ tinh

1.2- Các công nghệ TTDĐ thê hệ thứ hai (2G):

Đối với công nghiệp viễn thông toàn cầu, truy nhập vô tuyến thế hệ thứ hai là một thành công quan trọng đưa đến cho người sử dụng đầu cuối di động dịch vụ thoại

và dịch vụ dữ liệu tốc độ thấp Tốc độ tăng trướng của điện thoại di động thế hệ thứ hai (2G) cho thấy thông tin di động đã thực sự trên đường hướng tới sự thâm nhập hoàn toàn thị trường đại chúng

Nhờ sự tăng trưởng nhanh chóng của Internet, thông tin đa phương tiện cũng đang thâm nhập thị trường đại chúng với tốc độ bùng nổ Yêu cầu về một hệ thông tin

Luân văn coo hoc fí(ĩ( trước dô rôns bçuig íẩR

di động tế bào số cùng với các dịch vụ đa phương tiện từ Internet sẽ tạo nên cơ sở cho

hệ thống thông tin vô tuyến tổ hợp và truy nhập đa phương tiện tương lai

Trong khoảng thời gian từ cuối những năm 1980 đầu những năm 1990, nhiều tiêu chuẩn thông tin di động tế bào số đã được phát triển bởi các tổ chức tiêu chuẩn khu vực mà chủ yếu là từ các quốc gia, châu lục có nền công nghiệp viễn thông và vô tuyến hàng đầu là châu Âu, Bắc Mỹ và Nhật bản Các tiêu chuẩn này đều được xếp vào nhóm công nghệ thế hệ thứ hai (2G) để phân biệt với các công nghệ thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) đã được phát triển từ hơn 10 năm trước Có bốn công nghệ chính

là công nghệ GSM, TDMA/IS-136, PDC và CDMA/IS-95

1.2.1- Công nghệ GSM:

Sự phát triển một tiêu chuẩn di động tế bào số cho châu Âu đã bắt đầu từ khoảng những năm 1980 Kể từ đó đến nay, GSM đã phát triển và trở thành một tiêu chuẩn thê hệ thứ hai (2G) hàng đầu trên toàn thê giới cả về góc độ số lượng thuê bao cũng như vùng phủ sóng

GSM là hệ thống đa truv nhập phân chia theo thời gian (TDMA) sử dụng 8 khe thời gian trên mỗi sóng mang Phân cách các sóng mang trong GSM là 200kHz Các

hệ thống CiSM kiểu châu Âu hoạt động trên hai băng tần 900MHz và 1800MHz:

- Hệ thống làm việc ở băng tần 900MHz được gọi là GSM-900

- Hệ thống làm việc ở băng tần 1800MHz được gọi là GSM-1800 hay DCS- 1800

Trong khi đó tại Mỹ, các hệ thống GSM làm việc ở băng tần 1900MHz và được

gọi tên là GSM-1900 hay PCS-1900

Lu â n văn coo hoc Đ ủ t trư ớ c dô rô n g băn tí tần

khoảng năm 1988 TDMA/IS-136 nhằm mục tiêu số hóa các hệ thống tương tự sử dụng công nghệ AMPS còn khá phổ biến khi đó tại Bắc Mỹ Để đảm bảo tương thích với các hệ thống AMPS, tiêu chuẩn TDMA/IS-136 cũng qui định phân cách các sóng mans là 30kHz với 3 khe thời gian trên mỗi sóng mang

TDMA/IS-136 làm việc trên hai băng tần 800MHz và 1900MHz

Về mặt cung cấp dịch vụ, TDMA/IS-136 cũng hỗ trợ hầu hết các dịch vụ mà GSM cung cấp

1.2.3- Công nghệ PDC:

Sự phát triển tiêu chuẩn di động tế bào số cá nhân PDC (Personal Digital Cellular) được Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển các Hệ thống Vô tuyến (RCR- Research & Development Centre for Radio System), tiền thân của Hiệp hội Công nghiệp Vô tuyến và Phát thanh (ARIB-Association of Radio Industries and Broadcasting) Nhật bản, soạn thảo vào khoảng nãm 1990

PDC cũng là hệ thống đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) có nhiều điểm tương tự như TDMA/IS-136 với phân cách các sóng mang là 25kHz, sử dụng 3 khe thời gian trên mỗi sóng mang nhằm đảm bảo tương thích với các hệ thống di động tương tự còn đang hoạt động tại Nhật bản

Các hệ thống PDC làm việc ở băng tần 800MHz và 1500MHz

1.2.4- Công nghệ CDMA/IS-95:

CDMA/IS-95 là công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã băng hẹp được Hiệp hội Công nghiệp Viễn thông (Mỹ) xác định vào khoảng năm 1991 và sau đó được sự chấp thuận của nhiều quốc gia khác, đặc biệt là Hàn quốc và Nhật bản

CDMA/IS-95 sử dụng phương thức trải phổ dãy trực tiếp DS/SS (Direct Sequence Spectrum Spreading), qui định phân cách các sóng mang 1,25MHz với tốc

độ mã trải phổ là l,2288Mcps

Bãng tần làm việc của CDMA/IS-95 gồm hai dải: 800MHz và 1900MHz tương

tự như tiêu chuẩn TDMA/IS-136 Bảng 1.2.4.1 sau đây cho thấy thống kê sử dụng và tăng trưởng của các công nghệ thế hệ thứ hai (2G)[4]:

Bảng 1.2.4.1 Phân chia thị trường các công nghệ 2G

(triệu số)

tháng (triệu số)

Lu un van cao hoc D û t tr iïfic d fi rfin g b a u x tàn

kê hiên trang su dung câc công nghê thé hê thür hai (2G) tinh dê'n giùa nâm 1999 Ngoài câc dich vu thoai, nhùng hê thông thé hê hai (2G) này cûng hô tro mot sô câc dich vu bo sung và vài dich vu dû lieu toc dô thâp Tuy vây, tât cà câc tiêu chuan này dêu chua sân sàng dâp ùng viêc chuyën tài luu lirçrng cao trên co sô mach cüng nhu trên co sô gôi, chua cô khà nàng cung cap dô rông bâng thông thay doi theo yêu eau, hay hô tro dich vu dû lieu không dô'i xûng dô là chua nhàc tôi nhùng van de kÿ thuât khâc nhu dung lirong hê thông, hiêu quâ sir dung pho, chuyën mang toàn eau giùa câc chuan.v.v

1.3- Cac kien nghi cho TTDD thê hê thu* ba (3G) và tînh hînh chuan hoa

1.3.1- Thông ttn di dông thé hê thir ba (3G):

1.3.1.1- Khâi niêrn thông tin di dông thé hê th ü b a (3G):

Thông tin di dông thé hê thù ba (3G), nôi mot câch don giàn, là thông tin di dông thé hê moi, cung cap dich vu da phuong tien (multimédia) bâng rông trên pham

vi toàn eau

Thông tin di dông thé hê thù hai (2G) tuy khâc phuc duoc nhuoc diëm cüa thông tin di dông thé hê thù nhât (1G), chat luong âm thoai, tînh nâng bâo mât duoc nâng cao hon nhiëu và cô thê thuc hiên tu dông chuyén mang trong tînh, lien tînh và quô'c té nhung do dô rông dài thông cûa thé hê hai cô han nên không thë dâp ùng duoc yêu eau thông tin da phuong tien di dông Dông thôi do tiêu chuan câc hê thông thông tin di dông thé hê thù hai (2G) là không dông nhât, nên cüng không thë thuc hiên chuyén mang toàn eau

So voi thông tin di dông kÿ thuât tuong tir thé hê thù nhât (1G) và thông tin di dông kÿ thuât sô thé hê thù hai (2G) thi thông tin di dông thë hê thù ba (3G) là thông

L uá n văn cao hoc i ) a t triíớ c d ô rôn<’ băn.u tần

tin di động đa phương tiện phủ khắp toàn cầu Nó có thê chuyên mạng, làm cho việc giao lưu ở bất cứ thời gian nào, bất cứ ở đâu và giữa bất cứ người nào là điều có thể thực hiện được Điều đó có nghĩa là mỗi thuê bao đều có một mã số máy thông tin cá nhân, đem theo máy cầm tay đến bất cứ quốc gia nào trên thế giới đều có thể tìm ra được; ngược lại, đến bất cứ nơi nào trên thế giới đều có thể thông tin dễ dàng với thuê bao trong nước hay thuê bao của nước khác, hoàn toàn không khác gì như thông tin khi ở trong nước

Ngoài ra, khả năng thực hiện thông tin dữ liệu tốc độ cao và thông tin đa phương tiện băng rộng là một đặc điểm chủ yếu khác của thông tin di động thế hệ thứ

ba (3G) Với thế hệ này, ngoài việc có thể tiến hành tìm gọi (nhắn tin) và đàm thoại thông thường ra, còn có thể truy nhập vào mạng (Internet) đọc báo chí, tra cứu tin tức, hình ảnh V V Do băng tần được mở rộng, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) còn có thể truyền hình ảnh, cung cấp dịch vụ điện thoại thấy hình

1.3.1.2- So lược tiến trình xây dựng tiêu chuẩn thông tin di động th ế

hệ thứ ba (3G):

Ngay từ năm 1985, ý tưởng về một hệ thống thông tin di động mật đất tương lai FPLMTS (Future Public Land Telecommunications System) đã được đề xuất và công việc phát triển một tiêu chuẩn thông tin di động mới [8] được bắt đầu vào cùng thời gian mà tiêu chuẩn GSM được xác định

Năm 1991, Liên minh Viễn thông Quốc tế ITU chính thức thành lập Nhóm công tác TG 8/1 phụ trách cóng tác xây dựng tiêu chuẩn FPLMTS

Năm 1992, ITU triệu tập Hội nghị Quản lý Vô tuyến Thế giới WARC (World Administrative Radio Conference), tiến hành hoạch định tần số của FPLMTS Lần hội nghị này đã trở thành một cái mốc quan trọng trong tiến trình tiêu chuẩn thông tin di động thế hệ thứ ba (3G)

Năm 1994, ITU-T và ITU-R chính thức bắt tay nghiên cứu FPLMTS

Năm 1996, FPLMTS chính thức đổi tên thành IMT-2000 (International Mobile Telecommunication System 2000)

Đầu năm 1997, ITU phát thông tri yêu cầu các nước trình phương án kỹ thuật

về giao diện vô tuyến để tuyển chọn cho IMT-2000 trước tháng 6 năm 1998

Tháng 6 nãm 1998, ITU đã nhận được 15 phương án kỹ thuật giao diện vô tuyến có liên quan đến thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) để lựa chọn

Luán văn cao hoc Đãt ínfó'c dò rô/iỊỉ băn ¡ỉ kín

Tháng 3 năm 1999, Hội nghị lần thứ 16 của TG 8/1 ITU-R tại Brazil đã xác định cấu trúc chung của thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) Kỹ thuật giao diện vô tuyến trên mặt đất của IMT-2000 được phân ra làm hai nhóm lớn là TDMA và CDMA

Sau Hội nghị Brazil của TG 8/1 ITU-R không lâu, Qualcomm và Ericsson ký hiệp định cho phép sử dụng bằng sáng chế của nhau

Tháng 5 năm 1999, tại hội nghị Toronto, Tổ chức các nhà khai thác quốc tế, hơn 30 nhà khai thác vô tuyến chủ yếu và hơn 10 nhà sản xuất thiết bị trên thế giới ký hiệp định dung hợp kỹ thuật CDMA FDD

Tháng 6 năm 1999, Hội nghị lần thứ 17 của TG 8/1 ITU-R tại Bắc kinh đã không chỉ xác định toàn diện khuôn khổ chi tiết qui phạm cuối cùng của giao diện vô tuyến thông tin di động thế hệ thứ ba (3G), mà còn đạt được thành quả quan trọng thúc đẩy thêm một bước việc dung hợp kỹ thuật CDMA

Tháng 11 năm 1999, Hội nghị lần thứ 18 của TG 8/1 ITU-R về tiêu chuẩn kỹ thuật thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) tại Phần lan đã bế mạc Đây là một hội nghị quan trọng có ý nghĩa lịch sử được toàn thế giới quan tâm theo dõi, Hội nghị đã thông qua kiến nghị về "Qui phạm kỹ thuật giao diện vô tuyến IMT-2000" Việc thông qua kiến nghị này cũng có nghĩa là công tác của TG 8/1 vế tiêu chuẩn giao diện vô tuyến thông tin di động thê hệ thứ ba (3G) trên cơ bản đã hoàn thành

ỉ 3.1.3- Những yêu cầu và mục tiêu đôi với IMT-2000Ị4]:

IMT-2000 là một hệ thống thông tin di động thê hệ thứ ba (3G) nhằm phát triển

và hợp nhất các hệ thống thuộc thế hệ hai (2G) rất đa dạng như chúng ta thấy từ giữa những năm 90 trên một hạ tầng vô tuyến có khả nãng cung cấp dải rộng các dịch vụ vào khoảng năm 2000 trong nhiều môi trường khác nhau Những đặc điểm và mục tiêu chủ yếu của một hệ thống IMT-2000 so với các hệ thống trước IMT-2000 (xét theo các dịch vụ di động hiện hữu hoặc sẽ được cung cấp trước IMT-2000) bao gồm những nội dung sau đây:

a-Hệ thống toàn cầu:

- Một tiêu chuẩn toàn cầu thúc đẩy ở mức độ cao sự thống nhất thiết kế trên thế giới đồng thời hợp nhất nhiều chủng loại hệ thống

- Sử dụng toàn cầu một loại máy đầu cuối bỏ túi gọn, nhẹ nhưng vẫn chấp thuận các đầu cuối khác

- Thị trường lớn hơn dẫn tới giảm giá thành

1.11(111 Viln coo hoc Đ ũ i trư ớ c dô rò n iỉ b ă n ịi tần

Băng tần chung toàn cầu

- Chuyên mạng toàn cầu trên cơ sở đầu cuối di động

- Thiết bị tương thích toàn cầu

b-Các dịch vụ mới và các khả năng mới:

- Khả năng cung cấp các dịch vụ thoại và dữ liệu mới tiên tiến hơn các công nghệ trước IMT-2000

- Sẵn sàng cho người sử dụng di động một dải các dịch vụ thoại và phi thoại, bao gồm cả các dịch vụ dữ liệu gói và đa phương tiện

- Chất lượng dịch vụ cao hơn, đặc biệt là thoại

- Chất lượng và độ tích hợp cao hơn so với mạng cố định

Khả năng cung cấp tốc độ bit cao hơn cho người sử dụng

Phương tiện truyền dẫn vô tuyến linh hoạt

- Khả năng cung cấp độ rộng băng thông theo yêu cầu nhằm hỗ trợ một dải rộng các dịch vụ từ bản tin nhắn tốc độ thấp thông qua thoại đến tốc

độ dữ liệu cao khi truyền video hoặc truyền file

Hỗ trợ khả năng truyền dữ liệu không đối xứng đòi hỏi tốc độ dữ liệu một chiều rất cao nhưng chí yêu cầu tốc độ dữ liệu thấp hơn nhiều ở chiều ngược lại

- Độ bảo mật được cải thiện và dễ khai thác

- Tạo các dịch vụ trên cơ sở mạng thông minh (IN) và quản lý các profile dịch vụ theo hệ thống khuyến nghị ITU-T Q.1200

- Quản lý hệ thống kết hợp theo hệ thống khuyến nghị ITU-T M.3000 C-Phát triển và chuyển đổi:

- Phát triển hệ thống linh hoạt, chuyển đổi người sử dụng linh hoạt từ các

hệ thống trước IMT-2000 và trong nội bộ IMT-2000

- Tương thích dịch vụ trong nội bộ IMT-2000 và với các mạng viễn thông

Luâ n van c o o hoc D ă t tn fâ c d ô rôn.iỉ hü Ị ì tí tần

Khả năng cùng tồn tại và làm việc với các hệ thống trước IMT-2000 d-Độ linh hoạt và những khả năng đa môi trường:

- Khả năng thích nghi tối đa với các loại mạng khác nhau nhằm cung cấp cho khách hàng vùng phủ ỉớn hơn, chuyên mạng trong suốt và các dịch

vụ ổn định

- Tích hợp mạng mặt đất và vệ tinh

- Cung cấp các dịch vụ với nhiều mạng trong bất kỳ vùng phủ nào

- Cung cấp các dịch vụ trên một dải rộng mật độ người sử dụng và vùng phủ sóng

- Cung cấp các dịch vụ cho cả người sử dụng di động và người sử dụng cố định ở thành phố, nông thôn, các vùng sâu, vùng xa

Môi trường hoạt động rộng bao gồm cả hàng không và hàng hải

- Cấu trúc module cho phép bắt đầu triển khai hệ thống từ cấu hình nhỏ

và đơn giản phát triển lên tới những cấu hình lớn và phức tạp theo yêucầu

- Phục vụ cho yêu cầu của các quốc gia đang phát triển

Linh hoạt trong việc sử dụng các thiết bị đầu cuối nạp được các phần mềm tương thích nhằm hỗ trợ khả năng đa băng tần và đa môi trường

- Các tham số chính về độ rộng băng tần, chất lượng truyền dẫn, độ trễ có thể lựa chọn, thương lượng, trộn và ghép do yêu cầu của dịch vụ theo khả năng tức thời của kênh vô tuyến

" Sử dụng tốt hơn phổ tần vô tuyến so với các hệ thống trước IMT-2000; cung cấp dịch vụ ổn định với giá cả chấp nhận được, có tính đến các yêu cầu khác nhau về tốc độ dữ liệu, tính đối xứng, chất lượng kênh và

độ trễ

1.3.1.4- Các dịch vụ trong hệ thông thông tin di động th ế hệ th ứ 3 [l]

Các hệ thống thông tin di động thứ ba có thể cung cấp các dịch vụ tốc độ bít cao lên đến 2 Mbit/s Với các khả năng cung cấp các dịch vụ tốc độ bit cao, các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba có thể cung cấp dễ dàng một số các dịch vụ mới như: điện thoại thấy hình, tải dữ liệu nhanh đường xuống Các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba cũng phải cung cấp được các dịch vụ đa phương tiện Các dịch vụ

Luân văn cao hoc Đãt trước đô rông băng tần

đa phương tiện do hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba cung cấp được cho ở hình1.3.1.4.1

Từ hình 1.3.1.4.1 ta thấy các dịch vụ này trải rộng từ thông tin tốc độ thấp đến thông tin tốc độ cao và lên đến tốc độ cực đại là 2 Mbit/s Bao gồm nhiều kiểu thông tin: truyền dẫn không đối xứng và đối xứng, thông tin điểm đến điểm và đa điểm Nhà khai thác mạng phải đảm bảo môi trường mạng, trong đó người sử dụng có thể tự do sử dụng các dịch vụ đa phương tiện mà không bị hạn chê bởi cấu hình topo của mạng cũng như cần phải trang bị lại các dịch vụ của người sử dụng Vì thế cần phải xây dựng các dịch vụ kết hợp chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh Trong giai đoạn đầu của

hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba chưa thể thực hiện tất cả các chức năng chất lượng dịch vụ QoS, nên các ứng dụng nhạy cảm trễ như thoại và điện thoại có hình sẽ được truyền trên các vật mang chuyển mạch kênh Sau này sẽ có thể hỗ trợ các dịch vụ nhạy cảm trễ giống như số liệu gói với các chức nãng QoS

V.

Truy cập Internet

W W W

Thư điện tử (E-M ail)

ftp Điệri thoại p

V

Y tế từ

xa (hình ảnh

y tế)

Thư tiến g

Truy nhập cơ sở

dữ liệu

M ua hàng theo catalog

viHpn

V e đ io

th eo yêu cầu:

T hể thao

- T in tức

- Phim Báo

đ iên tử

K araoke ISD N

th ôíĩgrtirúc

Dự báo thời tiết

\ yhán

fn Thông tin lưu

lượng (xe cộ) Thông tin nghỉ ngơi

W W W = W orld W ide W eb: W eb toàn cầu;

FTP = File T ransfer Protocol: G iao thức truyền File

Đ a phươrm

Đ iể m da điểm

Hình 1.3.1.4.1: Các dịch vụ đa phương tiện trong hệ

thốne thône tin di đôns thế hê thứ ba

Luân van cuo hoc Đăt trước dô nv]JL Ị2ỀLUL íáỉl

Pliân loại dịch vụ

Các nhà khai thác có thê cung cấp rất nhiều dịch vụ đối với khách hàng Hầu hết các dịch vụ này liên quan đến các kiểu dịch vụ điện thoại khác nhau với nhiều bổ sung khác nhau và các dịch vụ bổ sung Ngoài ra có thể đưa ra các dịch vụ không liên quan đến cuộc gọi như e-mail Các dịch vụ được phân loại thành:

Dịch vụ di động

- Dịch vụ viễn thông

Dịch vụ InternetBảng 1.3.1.4.1: Phàn loại dịch vụ

Dịch vụ di

động

Dịch vụ di động Dịch vụ thông tin định vi

Di động đầu cuối/ Di động cá nhân/Di động dich vu

Dịch vụ

viễn thông

Dịch vụ Audio

Dịch vụ sô liệu

Dịch vụ đa phương tiện

Dich vu audio chất lương cao (1 6 - 6 4 Kbit/s)'

Dịch vụ audio AM (32 - 64 Kbit/s)Dịch vụ audio FM (64 - 384 Kbit/s)Dich vu số liêu tốc đô trung bình thấp (64 -

144 Kbit/s)Dich vu số liêu tốc đô trung bình cao (144 Kbit/s - 2 Mbit/s)

Dịch vụ số liệu tốc độ siêu cao (> 2 Mbit/s) Dịch vụ video (~ 384 Kbit/s)

Dịch vu video chuyển động (384 Kbit/s - 2 Mbit/s)

Dich vu video chuyên đông thời gian thưc

Dịch vụ truy nhập Web (~ 384 Kbit/s)Dịch vụ Intranet (384 Kbit/s - 2Mbit/s) Dịch vụ Web đa phương tiện thời gian thực

1.3.2- Các kiến nghị cho TTDĐ thế hệ thứ ba (3G)[4]:

Theo khuyến nghị của Hội nghị Quản lý Vô tuyến Thế giới WARC năm 1995 băng tần 1885 - 2025 MHz và 2110 - 2200 MHz sẽ được sử dụng ở phạm vi toàn cầu cho các nhà quản lý mong muốn triển khai TTDĐ thế hệ thứ ba (3G) Tuy vậy việc sử dụng theo khuyến nghị này không loại trừ việc sử dụng những băng tần đó cho các dịch vụ khác Trong những băng tần được khuyến nghị dải tần 1980 - 2010MHz và

2170 - 2200MHz giành cho dịch vụ di động vệ tinh MSS (Mobile Satellite Service) chủ

Lmill văn cao hoc Dü í Ị rước dô rông báìĩỊi tần

yếu sẽ được sử dụng ở mức độ toàn cầu cho thành phần vệ tinh của IMT-2000 Ngoài

ra, dịch vụ di động vệ tinh Vùng 2 (MSS Region 2) cũng được phàn bổ dải tần 2010 - 2025MHz và 2160 - 2170MHz Hình 1.3.2.1 sau đây cho thấy hiện trạng chung về cấp phát phổ tần số:

từ hầu khắp các châu lục đã đệ trình kiến nghị của họ về chuẩn giao diện vô tuyến đê ITU phê chuẩn Phần lớn các kiến nghị đều xuất phát từ các quốc gia, khu vực có công nghiệp vô tuyến phát triển như châu Âu, Mỹ, Nhật bản

1.3.2.1- Nhật bản:

Nhật bản là một quốc gia có thị trường các dịch vụ vô tuyến phát triển rất nhanh

và Hiệp hội Công nghiệp Vô tuyến và Phát thanh-ARIB muốn có một chuẩn thống nhất cho Nhật bản Tuy nhiên, các nhà khai thác TTDĐ chủ yếu, một bên là NTT DoCoMo còn bên kia là DDI và IDO đều cố gắng vận động ARIB đệ trình lên ITU giải pháp riêng của họ:

NTT DoCoMo đưa ra phiên bản riêng của họ về W-CDMA với giao thức mạng INAP và đặt tên cho hệ thống này là "Core A" Sau đó, trên

Luâìì văn cao hoc Đ ũ ỉ tiư ớ c dò ro il í! b ă iìịỉ tần

cơ sở thỏa thuận với Ericsson về việc triển khai một hệ thống W-CDMA

thử nghiệm đầu tiên trên thế giới tại Nhật bản, NTT DoCoMo đã chấp thuận một giải pháp W-CDMA làm việc ở chế độ song công phân chia theo tần sô FDD (Frequency Division Duplex) tương tự như kiến nghị của ETSI/SMG, sử dụng tốc độ chip mã trải phổ 4,096Mcps với giao thức mạng GSM-MAP

- DDI và IDO ủng hộ một công nghệ cho phép chuyển lên dễ dàng từ cdmaOne/IS-95, bởi lẽ họ đang khai thác một số mạng CDMA băng hẹp theo chuẩn IS-95 Vì thế, DDI và IDO kiến nghị lên ARIB giải pháp WideBand-cdmaOne sử dụng tốc độ chip trải phổ mã 3,6864Mcps với giao thức mạng ANSI-41

Mặc dù ARIB đã cố gắng kết hợp hai giải pháp này để đưa ra một kiến nghị thống nhất tới ITU, nhưng đã không dung hợp được những khác biệt giữa các bên Cuối cùng ARIB đã chọn và đệ trình lên ITU kiến nghị W-CDMA mà NTT DoCoMo khởi xướng

1.3.2.2- Hàn quốc:

Hàn quốc cũng là quốc gia đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển các công nghệ TTDĐ thê hệ thứ ba (3G) Hiệp hội Công nghệ Viễn thông (TTA- Telecommunications Technology Association) Hàn quốc đã đệ trình lên ITU hai kiến nghị:

- Global CDMA I là công nghệ CDMA trải phổ trực tiếp sử dụng tốc độ chip mã trải phổ 3,6864Mcps và có nhiều điểm tương đồng với kiến nghị cđma2000 Khác biệt đáng kê của Global CDMA I so với cdma2000 là kiến nghị này không hỗ trợ chế độ song công phân chia theo thời gian TDD (Time Division Duplex)

- Global CDMA II cũng là công nghệ CDMA trải phổ trực tiếp nhưng sử dụng tốc độ chip mã trải phổ 4,096Mcps và có nhiều điểm giống với kiến nghị W-CDMA của ETSI/SMG và ARIB Global CDMA II không

hỗ trợ chế độ song công phân chia theo thời gian TDD

1.3.2.3- Cháu Âu:

Viện Tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu (ETSI-European Telecommunications Standards Institute) đã bắt đầu công việc lưa chọn một chuẩn thống nhất chotìệ-thống

* * t J A l n O C C H I ' X G ' A ^ \ * I

Luân văn cao lio c Đ ă t trư ớc dô rô n g băn Sỉ tần

thông tin di động toàn cầu (UMTS-Universal Mobile Telecommunications System) từ khoảng năm 1992 Ban đầu ETSI đã nhận được năm kiến nghị cho TTDĐ thế hệ thứ ba (3G) Tuy nhiên, diễn đàn ETSI xem xét các kiến nghị này đã nhanh chóng thu hẹp thành hai lựa chọn, thường được nhắc đến dưới tên gọi nhóm Alpha W-CDMA và nhóm Delta TD-CDMA:

- Nhóm Alpha: giải pháp W-CDMA trải phổ trực tiếp do Ericsson và Nokia đề nghị với chế độ song công phân chia theo tần số FDD trong băng tần kép Tốc độ chip mã trải phổ được sử dụng là 4,096Mcps

- Nhóm Delta: giải pháp TD-CDMA kết hợp công nghệ TDMA với CDMA do Siemens và France Telecom CNET đề nghị với chế độ song công phân chia theo thời gian TDD trong băng tần đơn Khác với W- CDMA, trong đó đường lên và đường xuống được tách riêng nhờ phân chia tần số, giải pháp TD-CDMA chỉ sử dụng một băng tần để truyền cả đường lên và đường xuống Trong giải pháp này, mỗi khung vô tuyến được chia thành các khe thời gian dành cho cả đường lên lẫn đường xuống có các đặc tính phổ và tham số vô tuyến giống như trường hợp W-CDMA/FDD Mỗi khe thời gian lại mang một số kênh được phân biệt nhừ kỹ thuật phân chia theo mã Đó chính là sự kết hợp công nghệ CDMA với TDMA

Tại cuộc bỏ phiếu do ETSI tổ chức nhằm lựa chọn một trong hai giải pháp từ nhóm Alpha hoặc Delta, không nhóm nào đạt được đa số phiếu để giành thắng lợi Cuối cùng ETSI đã chấp thuận kết hợp hai giải pháp trong một kiến nghị đệ trình lên ITU cho TTDĐ thế hệ thứ ba (3G) dưới tên gọi UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access) Như vậy, ƯTRA thực chất là sự chấp thuận của châu Âu đối với W-CDMA dưới hai sơ đồ ứng dụng FDD và TDD

13.2.4- Bắc Mỹ:

Mỹ là quốc gia có nhiều hệ thống thuộc cả ba công nghệ TTDĐ thế hệ thứ hai (2G) nổi bật là GSM (PCS-1900), TDMA/IS-136 và CDMA/IS-95 Do đó, việc hình thành một kiến nghị thống nhất ở Mỹ khó khăn hơn nhiều so với các nơi khác trên thế giới Riêng Hiệp hội Công nghiệp Viễn thông đưa ra ba kiến nghị, hai trong số đó lựa chọn công nghệ CDMA, kiến nghị còn lại tiếp tục sử dụng công nghệ TDMA:

L iiiin Văn coo hoc Đ ă t trư ớc dô r ò iiíi hătiM tíỉn

- cdma2000 được sự ủng hộ từ Lucent, Nortel, Samsung, Qualcomm và đặc biệt là từ CDG (CDMA Development Group) Kiến nghị này có nhiều điểm giống với kiến nghị mà DDI và IDO vận động tại Nhật bản cdma2000 đề xuất hai phương thức làm việc là trải phổ trực tiếp CDMA-DS (CDMA-Direct Sequence) và trải phổ đa sóng mang CDMA-MC (CDMA-Multi Carrier) cho cả hai chế độ song công chia tần số FDD và song công chia thời gian TDD Tốc độ chip mã trải phổ

sử dụng trong cdma2000 là 3,6864Mcps

- WIMS W-CDMA (Wireless Multimedia and Messaging Services Wideband CDMA) chỉ ủng hộ phương thức trải phổ trực tiếp trong cả hai chế độ FDD và TDD Tốc độ chip mã trải phổ sử dụng tương tự như

để nghị của châu Âu là 4,096Mcps

- UWC-136 (Universal Wireless Communications-136) cũng giành được

sự chú ý rất lớn bởi vì nó liên quan đến tiến trình hội nhập TTDĐ thế hệ thứ ba (3G) của các hệ thống thuộc công nghệ TDMA/IS-136 hiện còn

sử dụng phổ biến tại Bắc Mỹ, Mỹ La-tinh, Australia và một số nước khác

Bên cạnh đó T1P1-ATIS cũng đưa ra một kiến nghị với lựa chọn công nghệ CDMA:

- WCDMA/NA (Wideband CDMA North America) là công nghệ trải phổ trực tiếp sử dụng trong cả hai chế độ FDD và TDD Các thông số kỹ thuật khác trong đề nghị này cơ bản giống với đề nghị do ETSI/SMG và ARIB đệ trình

1.3.2.5- Trung quốc:

Viện Hàn lâm Công nghệ Viễn thông Trung quốc (CATT-China Academy of Telecommunication Technology) đã đưa ra kiến nghị TD-SCDMA (Time-Division Synchronous CDMA), sử dụng kỹ thuật CDMA đồng bộ, anten thông minh, đa truy nhập phân chia theo không gian SDMA (Space Division Multi Access), phần mềm vô tuyến rất phù hợp với dịch vụ dữ liệu Nguyên lý cơ bản của nó là: SDMA dùng nhiễu anten và nhiều máy thu phát tin, đồng thời tận dụng bộ xử lý tín hiệu số DSP nối với nhiều máy thu phát tin để xử lý tín hiệu CDMA thông minh (Smart-CDMA) nhiều kênh nhầm dự báo đặc tính truyền lan của mỗi đài di động và căn cứ vào đặc tính

Luân van cao hoc Dăt [rước dò rõn.iỉ bänji 1 ( 1/1

truyền lan của đài di động đó mà tính toán ma trận định hình chùm sóng đường lên xuống CDMA kết hợp với SDMA đã phát huy được tác dụng bổ sung cho nhau Khi

có một số thuê bao ở gần nhau mà SDMA không có cách nào phân biệt thì CDMA có thê dễ dàng giải quyết vấn đề này, còn SDMA lại có thể làm cho can nhiễu giữa các thuê bao giảm tới mức thấp nhất

Đặc tính chủ yếu của TD-SCDMA là chỉ hỗ trợ phương thức song công chia thời gian TDD với tốc độ chip mã trải phổ 1,1136Mcps

1.3.3- Họ tiêu chuẩn IMT-2000:

Với mục tiêu đưa ra một chuẩn di động toàn cầu thông nhất cho TTDĐ thê hệ thứ ba (3G) ở cả giao diện không gian (Air-Interface) và giao thức mạng (Network Protocol), ITƯ-T, các tổ chức tiêu chuẩn viễn thông khu vực, các nhà khai thác di động

đã nỗ lực trong một thời gian dài nhằm giảm tối thiểu số lượng các kiến nghị cũng như dung hợp các kiến nghị ít khác biệt cho TTDĐ thế hệ thứ ba (3G) Tuy nhiên, do nhu cầu hội nhập TTDĐ thế hệ thứ ba (3G) một cách hiệu quả của hầu hết các chuẩn thế hệ thứ hai (2G) với hàng trăm triệu người sử dụng, ITU-T cuối cùng đã chấp thuận một họ các tiêu chuẩn TTDĐ thế hệ thứ ba (3G) dung hợp với nãm loại công nghệ truy nhập được qui định trong Qui phạm Kỹ thuật Giao diện Vô tuyến IMT-2000[1]:

- IMT-2000 CDMA DS: là công nghệ CDMA trải phổ trực tiếp bao gồm UTRA/WCDMA theo kiến nghị từ châu Âu và cdma2000 DS theo kiến nghị của Mỹ

- IMT-2000 CDMA MC (Multi-Carrier): là công nghệ CDMA đa sóng mang theo kiến nghị cdma2000 MC của Mỹ

- IMT-2000 CDMA TDD: là kết hợp của hai công nghệ CDMA và TDMA bao gồm UTRA/TDD theo kiến nghị từ châu Âu và TD- SCDMA theo kiến nghị từ Trung quốc

- IMT-2000 TDMA s c (Single-Carrier): là công nghệ TDMA theo kiến nghị UWC-136 cũng từ Mỹ và được ETSI ủng hộ thông qua giải pháp EDGE

- IMT-2000 TDMA MC: là công nghệ TDMA đa sóng mang theo kiến nghị của nhóm đề án DECT từ châu Âu

Luân văn cao hoc Đăt trước dô rònỊ> hãng tần

Hai hệ thống giao thức mạng được ITU-T chấp thuận là GSM/MAP và ANSI-41 cùng với yêu cầu hỗ trợ cả hai kiểu báo hiệu mạng nhằm đảm bảo quá trình tiến tới hội nhập hoàn toàn của các công nghệ truy nhập theo hai pha:

- IMT-2000 CDMA DS: pha 1 hỗ trợ GSM/MAP, pha 2 hỗ trợ ANSI-41

- IMT-2000 CDMA MC: pha 1 hỗ trợ ANSI-41, pha 2 hỗ trợ GSM/MAP

- IMT-2000 CDMA TDD: pha 1 hỗ trợ GSM/MAP, pha 2 hỗ trợ ANSI- 41

- IMT-2000 TDMA: hỗ trợ cả GSM/MAP và ANSI-41 trên nền GPRS

1.4- Tình hình phát triển TTDĐ ở Việt nam[4]:

1.4.1- Xu hướng phát triển thông tin di động ở Việt nam

Việt nam có 3 mạng thông tin di động là 2 mạng GSM của Vinaphone và VMS, một mạng DAMPS của Callink (các mạng này đều được xây dựng từ những nãm 1980

và đầu 1990) Trong đó mạng của Vinaphone và VMS có mức tâng trưởng rất cao, mạng Callink có mức tăng trưởng âm Tính đến tháng 8 năm 2001 Việt nam có 1.050.303 máy điện thoại di động, tốc độ của năm 1999-2000 là 110% Tốc độ phát triển của những năm tiếp theo vẫn cao do nền kinh tế Việt nam đang trên đà phát triển vững chắcvà công nghệ thông tin, viễn thông ngày càng đóng vai trò quan trọng trong

sự phát triển của nền kinh tế

Cả 3 mạng di động của Vinaphone, VMS và Callink đều chỉ mới đang sử dụng băng tần 800/900 MHz Các nhà khai thác các mạng Vinaphone và VMS đang thử nghiệm sử dụng thêm băng tần 1800 MHz để mở rộng dung lượng mạng và triển khai các dịch vụ mới

Các mạng thông tin di động GSM của các nhà khai thác đều đã phủ sóng khắp trung tâm kinh tế của 61 tỉnh thành trên toàn quốc Ngoài ra 2 nhà khai thác GSM còn cho phép roaming giữa 2 mạng làm tăng vùng phủ sóng của mạng di động

Hiện tại lưu lượng thoại vẫn là lưu lượng chủ yếu trong 2 mạng GSM của VMS

và Vinaphone Cả 2 nhà khai thác này đều không ngừng nâng cấp mở rộng mạng, công nghệ, mở thêm các dịch vụ mới đáp ứng nhu cầu của khác hàng Ví dụ dịch vụ bản tin ngắn, truy nhập internet và cuối năm 2001 đã thử nghiệm GPRS

Luân văn cao hoe Đũt [rước dô rông băn Ị! tần

Trong tương lai, nhiều nhà khai thác mới (SPT và Vietel đã được cấp phép, ETC đang xin phép) có kê hoạch mở mạng di động công nghệ 2G+ và các hệ thống tích hợp dịch vụ như mạch vòng vô tuyến nội hạt kết hợp với thông tin di dộng Các hệ thống này cho phép cung cấp nhiều dịch vụ mới hơn, giá cả cạnh tranh hơn và sẽ là đối thủ canh tranh với các nhà khai thác thông tin di động hiện tại

Tuy nhiên với xu hướng toàn cầu hoá và đê đáp ứng được nhu cầu ngày càng phát triển của khách hàng, hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 - IMT2000 cũng đã được xem xét để có kế hoạch triển khai tại Việt nam

1.4.2- Định hướng phát triển IMT-2000:

Bưu chính-Viễn thông Việt nam xây dựng kế hoạch phát triển mạng thông tin

di động với các yêu cầu sau:

IMT-2000 sẽ cung cấp các dịch vụ như: thoại, số liệu, Video, thương mại điện tử, B-ISDN V V

- Bảo đảm dung lượng cao - sử dụng phổ tần số hiệu quả hơn

- Tốc độ truyền cao (tới 2 Mb/s)

Hỗ trợ thoại và truyền số liệu (bao gồm cả Internet và đa phương tiện)

- Hỗ trợ roaming toàn cầu

- Có khả năng hội tụ hữu tuyến/ vô tuyến

Hỗ trợ phân phối dịch vụ toàn cầu

Bản tin ngắn ( SMS)

- Cung cấp dịch vụ Internet (ISP)

- Giao thức Internet (IP)

Luân văn cao hoe Đủt tnrớc dò rông băng tần

1 Xây dựng mạng IMT-2000 trên cơ sở nâng cấp hệ thống GSM hiện tại qua các bước: GSM - GPRS - EDGE - IMT-2000

2 Đầu tư xây dựng thẳng mạng IMT 2000 từ mạng GSM hiện có theo chuẩn của ITU, không qua các bước công nghệ trung gian Trong giai đoạn này có thê vẫn duy trì phát triển GSM-2

Quá trình toàn cầu hóa sẽ thúc đẩy sự phát triển IMT-2000 của Bưu chính-Viễn thông Việt nam nhằm nhanh chóng Roaming quốc tê đê đạt các yêu cầu trước mắt và lâu dài

Lộ trình phát triển dự kiến:

• 2001 - 2003 : Chuẩn bị dự án, lựa chọn công nghệ và thử nghiệm

• 2003 - 2005 : sắp xếp các nguồn vốn đầu tư, xây dựng các dự án khả thi, từng bước triển khai trên phạm vi cả nước

Luán văn coo hoc Đăt trước dò rông băng tần

CHƯƠNG 2: NGUYÊN TẲC CHUYẾN GIAO TRONG HỆ THỐNG

THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM

2.1- Giới thiệu chung :

Mạng viễn thông tê bào là một trong những ứng dụng kỹ thuật viễn thông đang phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu Hệ thống này chiếm một lượng thuê bao khá lớn trên toàn thê giới và xu hướng người dùng mạng viễn thông tế bào càng ngày càng tăng Mạng tế bào ra đòi sau so với mạng cố định nhưng theo dự đoán đến năm 2004

số người dùng là bằng nhau Một trong những hệ thống phát triển nhanh nhất là hệ thống GSM (Global System for Mobile Communication) Với những ưu điểm của hệ thông tin di động sô hoá đẩu tiên, nó tỏ rõ ưu điểm vượt trội các hệ thống cũ mà một trong những ưu điểm là năng lực chuyển giao trong hệ thống đáp ứng nhu cầu về chất lượng dịch vụ cao

Chúng ta hãy hình dung khi đang dùng một máy điện thoại di động trên ô tô mà bỗng dưng tín hiệu trở nên quá yếu và mất liên lạc thì câu hỏi đầu tiên là cái gì đã xẩy ra! Đê giải đáp câu hỏi này chúng ta hãy đi sâu vào xem xét hệ thống Hệ thống GSM được thiết kế theo kiểu một mạng các ô hình lục lăng như tổ ong, với mỗi ô có sự điều khiển giám sát riêng ở ô đó cũng như những tần sô' riêng của nó, trong trường hợp trên máy điện thoại di động của bạn đang ở một ô của hệ thống và đang chuyển động dần ra khỏi ô đó, như thế khoảng cách giữa ô và trạm điều khiển xa dần, công suất thu phát trở nên yếu và khi tới vạch giới hạn chuyển sang ô khác thì tín hiệu ở ô ban đầu

đã bị ngắt và MS (Mobile Station) đã thuộc vùng phục vụ của ô lân cận Để cho hệ thống đảm bảo sự truyền thông liên lạc liên tục thì cần có một thuật toán dùng đê chuyên ồ mà người ta gọi là thuật toán định vị

Khi MS chuyên động dần sang ô bên cạnh trong khi cuộc gọi đang tiến hành thì MSC tự động chuyển cuộc gọi tới BSC mới, tới kênh mới Quá trình chuyển giao được xem xét gần giống như một quá trình hình thành cuộc gọi Xử lý chuyển giao là một quá trình quan trọng trong hệ thống sao cho độ trễ là nhỏ nhất đê người sử dụng không nhận biết được chuyên giao đang xẩy ra Đê đáp ứng yêu cầu đó, các nhà thiết kế hệ

Luân van cao hoc Đãt trước đỏ rông, bans tần

thống phải định rõ một mức tín hiệu tối ưu đê khởi đầu một sự chuyển giao Khi một mức tín hiệu đã được xác định là một tín hiệu nhỏ nhất có thể sử dụng để đảm bảo chất lượng tiếng nói có thể chấp nhận được tại máy thu trạm gốc, thường mức tín hiệu nhỏ nhất cần chuyển giao ở giữa - 90 dB và - 100 dB, thì một mức tín hiệu hơi mạnh hơn sẽ được dùng làm ngưỡng để thực hiện một chuyển giao Sau đây ta sẽ khảo sát 2 sơ đồ trạng thái ngưỡng công suất của quá trình chuyển giao[5]

Mức tín hiệu nhận

Mức tín

hiệu nhậnẶ

Ngưỡng ở điểm ANgưỡng chuyển giao P r hand off -Tín hiệu nhỏ nhất còn chấp nhận

để giữ cuộc gọi Pr minium usable

-Mức điểm B cuộc gọi bị ngắtHình 2.1.1: Chuyển giao không đúng lúc

— Mức ở điểm B

Mức mà chuyển giao cuộc gọi

thích hợp tới BS2 Thời gian

Hình 2.1.2: Chuyển giao đúng lúc

Ta lập hiệu: A-Pr hand off _ Pr minium usable

Trong đó Pr hand off : Mức tín hiệu ngưỡng chuyên giao

Pr minium usable : Mức tín hiệu nhỏ nhất có thể chấp nhận được

Nếu như Ạ là quá lớn thì số lượng chuyển giao ở MSC xẩy ra với số lượng lớn (MSC quá tải ) còn nếu Ạ là quá nhỏ chuyển giao ở MSC lại xẩy ra ít và xác suất rớt cuộc gọi trở nên lớn vì không hoàn thành chuyển giao do tín hiệu yếu

Luân văn cao hoe Đăt trước dô rôììii băng tần

Hình 2.1.1 chứng minh trường hợp không thực hiện được một chuyên giao vì tín hiệu sụt xuống dưới mức tối thiểu chấp nhận được để giữ cho kênh hoạt động Cuộc gọi sẽ bị đứt đoạn khi có một độ trễ lớn do MSC đang ấn định một chuyển giao, hoặc không có một kênh nào có thể sử dụng trong bất kỳ trạm gốc gần kề nào

Với sơ đồ hình 2.1.2 khi mức tín hiệu giảm xuống tới ngưỡng cho chuyển giao với cơ chế đặc biệt sẽ nói ở phần sau thì mức tín hiệu được cung cấp lớn lên và đồng thời chuyên sang ô bên

Quyết định chuyên giao là khá quan trọng, nó dựa vào quá trình giám sát mức cường độ tín hiệu mạnh hay yếu để ra quyết định chuyên giao Bộ kiểm tra trạm gốc

đo tín hiệu cho từng chu kỳ thời gian đánh giá cường độ tín hiệu trung bình để xem có cần chuyển giao hay không

Khi MS chuyển động dần xa trạm phát thì MSC căn cứ vào những thông tin về tốc độ chuyển động của MS đê xác định thời gian cần cho chuyển giao Tốc độ này dựa trên độ dốc của mức cường độ tín hiệu trung bình đo được Nếu độ dốc là lớn thì chuyến giao thực hiện nhanh và ngược lại, hơn nữa những thông tin kỹ thuật cơ bản về thiết bị đầu cuối di động như Mobile cầm tay, máy liên lạc cô định trên ô tô, hay máy liên lạc trên tầu biển cũng góp phần xác định cho MSC biết tốc độ chuyến động của nó cũng như suy giảm do các loại pha đinh gây nên cho tín hiệu đê quyết định chuyên giao

Thời gian khi MS vẫn còn nằm trong ô chưa chuyên giao thì gọi là thời gian cư ngụ MSC tính toán thời gian này trước, dựa vào các thông số về nhiễu đường truyền, khoảng cách giữa MS và trạm gốc cùng với những biến đổi khác về mặt thời gian Đặc tính của thời gian cư ngụ là thay đổi lớn và phụ thuộc vào tốc độ của người dùng cùng loại vô tuyến Với một ô tốt người dùng là cố định khoảng cách không đổi đường dẫn tốt sẽ cho một cuộc gọi tốt thì thời gian thời gian cư ngụ là lớn Thời gian thời gian cư ngụ của người dùng là thay đổi ngẫu nhiên, với môi trường ô nhò đông đúc, lưu lượng chuyến động cao như ở thành thị thì sẽ tạo nên những loại tiêu biểu điển hình của thời gian cư ngụ

Một phương pháp làm giảm sự quá tải của MSC là kỹ thuật thiết kế ô Sự thiết

kế ô dựa trên nguyên tắc cơ bản về tốc độ chuyển động của MS MSC sẽ trở nên nặng

nề, quá tải nếu MS chuyên động nhanh, đều đặn qua nhiều ô, nhưng đối với người đi

bộ thì quá trình chuyển giao hầu như không xẩy ra Đê xử lý quá trình này người ta

Luân văn cao hoc Đùt trước đỏ rông băng tần

đưa ra kế hoạch điều khiển tuần tự lưu lượng ở người dùng tốc độ cao cũng như người dùng tốc độ thấp để cho chuyển giao mà MSC cần can thiệp là nhỏ nhất Bằng kỹ thuật phân chia khu vực, quy định vị trí ô mới trong một ô vật lý, đặc biệt ở khu vực thành phô và không một công nghệ nào ảnh hướng tới quá trình kết nối cuộc gọi ở cùng một

vị trí thì với việc lắp các cột ăng ten với độ cao khác nhau, với mức công suất khác nhau, với những khoảng tần số khác nhau sẽ phục vụ cho ô to, ô nhỏ cùng vị trí Ớ cùng một vị trí như hình 2.1.3, ô to sẽ được cung cấp để phục vụ cho những MS di chuyển với tốc độ cao, như thế MSC không phải chuyển giao, với hệ thống ô nhỏ bên trong ô to phục vụ cho những MS chuyển động với tốc độ chậm.Với hệ thống kiểu ô này vẫn đáp ứng được dung lượng hệ thống mà MSC không bị quá tải Việc đo tốc độ chuyển động của người dùng được BS hoặc MSC tiến hành nhờ sự thay đổi cường độ tín hiệu trung bình trên sự biến đổi RVC cùng thời gian hoặc dùng một thuật toán tinh

vi để thực hiện quá trình đo

Nếu MS đang ch u yển động với tốc độ nhanh mà giảm tốc độ thì BS quyết định

ch u yển tới ô con tại vị trí đó mà không|Cần MSC can thiệp

Hình 2.1.3Một điểm quan trọng nữa của quá trình chuyển giao là khả năng hạn chế ngắt cuộc gọi cưỡng bức tức là khi tất cả các kênh lưu lượng trong ô đã được sử dụng hết

mà một yêu cầu chuyển giao được khởi phát thì không đủ kênh để cung cấp và với thời gian trễ lớn dẫn đến quá trình cưỡng bức ngắt cuộc gọi Đế giải quyết vấn đề này, hệ thống GSM đã đưa ra khái niệm kênh phụ tức là kênh dự phòng của ô Những kênh này luôn luôn được đặt ở chế độ rỗi mặc dù các cuộc gọi khới phát trong ô cần kênh thoại nhưng chúng cũng không được dùng đến, chúng chỉ được dùng để phục vụ cho

Luàn văn cao hoc Đăt trước dô rôiìỊỉ bủììũ tần

quá trình chuyển giao ưu tiên các cuộc gọi đang tiến hành Hệ quả của điều này là lưu lượng truyền dẫn của ô sẽ bị hạn chê do luôn phải có hai kênh chờ Các cuộc gọi chuyển giao thì được sắp xếp trong tổng đài và được cấp phát kênh theo thứ tự quá trình này được thực hiện dễ dàng hơn khi sử dụng cấp phát kênh động, mặc dù thế nhưng xác suất cưỡng bức ngắt cuộc gọi cũng không bằng không

ơ thế hệ thứ II là hệ thống thông tin di động sử dụng công nghệ số TDMA (đa truy nhập phân chia theo thời gian ) và quá trình chuyển giao có sự trợ giúp của

MS - MAHO (chuyển giao hỗ trợ di động) MS đo công suất từ các trạm xung quanh

và kết quả này được gửi tới BS Chuyển giao được bắt đầu khi công suất nhận từ BS ở những ô làn cận bất đầu lớn hơn công suất nhận của BS đang phục vụ một mức nào đó Phương pháp MAHO làm cho chuyên giao giữa các BS sẽ có tốc độ nhanh hơn so với thê hệ thứ I do các phép đo được MS thực hiện và MSC không giám sát liên tục cường

độ tín hiệu MAHO là thích hợp cho môi trường ô nhỏ, nơi chuyến giao thường xuyên xẩy ra Trong hệ thống số mới này như là GSM chuyên giao có hỗ trợ MS thì chuyển giao được thực hiện bởi danh sách ô có thể chuyển giao tốt nhất và quyết định chuyển giao chí trong vòng 1 hoặc 2 giây khi đó A trong khoảng 0 tới 6dB Nét đặc trưng của

hệ thống là khả năng thực hiện quyết định chuyên giao trên cơ sở xắp xếp rộng dải giá trị theo thỏng sô tín hiệu khác nhau

2.2- Các loại kênh :

Một khung TDMA có 8 khe thời gian, mỗi khe thời gian là một kênh Một cuộc nói chuyện gồm kênh hướng lên và kênh hướng xuống, kênh từ BTS đến MS là kênh hướng xuống còn kênh từ MS đến BTS là kênh hướng lên[2]

Mạng GSM có 124 sóng mang song công ớ hai dải tần lèn xuống :

Đường lên : 8 9 0 -9 1 5 MHz (MS phát BTS thu )

Đường xuống : 935 - 960 MHz (BTS phát MS thu )

Khoảng cách giữa các sóng mang là 200 KHz và số kênh ứ GSM ỉà 124*8=992kênh

Kênh vật lý: Một khe thời gian của khung TDMA ở mỗi sóng mang gọi làkênh vật lý Thông tin được phát đi trong một khe thời gian được gọi là cụm

Kênh logic: Loại kênh vật lý truyền các thông tin khác nhau thì gọi là kênhlogic

I.IIŨIÌ văn cao hoe Đăt nước dô rôm hãn Sỉ lần

Kênh logic gồm hai loại: Kênh lưu thông và kênh điều khiển

* Kênh lưu thông TCH: là loại kênh mang tiếng hoặc số liệu của người dùng,

là loại kênh điểm điểm

Loại này có hai dạng kênh được định nghĩa :

- Bm: Kênh toàn tốc TCH là loại kênh mang thông tin ở tốc độ tổng 22,8Kbit/s

- Lm: Kênh bán tốc là loại kênh mang thông tin ở tốc độ tổng 11,4 Kbit/s

* Kênh điều khiển: là loại kênh mang tín hiệu báo hiệu hay tín hiệu đổng bộ

Có 3 loại được định nghĩa : Kênh quảng bá, kênh điều khiển chung và kênh

điều khiển riêng

+ Kênh điều khiển chung (CCCH) gồm có :

- Kênh tìm gọi (PCH) dùng cho tìm gọi MS

- Kênh thâm nhập ngẫu nhiên RACH là loại kênh dùng đê MS yêu cầu dành một kênh riêng SDCCH (kênh điều khiển đứng riêng một minh)

để trả lời tìm gọi hoặc thâm nhập khi cuộc gọi khởi đầu hoặc đãng ký cuộc gọi MS, là dạng đường lên điểm điểm

- Kênh cho phép thâm nhập AGCH: Kênh này được sử dụng đê dành một SDCCH hoặc trực tiếp một TCH cho một MS, là dạng điểm điểm

+ Kênh điều khiển riêng (DCCH)

Kênh điều khiển riêng đứng một mình SDCCH dùng để báo hiệu hệ thống khi

thiết lập một cuộc gọi trước khi ấn định một TCH Quá trình đăng ký và nhận thực

được thực hiện ở đây, là dạng kênh cả lên xuống điểm điểm

Luân văn cao hoe Đ ủ í tn rớ c dò rô iỉỊỉ b ă iiỊi tần

- Kênh điều khiển liên kết chậm SACCH được liên kết với một TCH hay

SDCCH Đây là dạng kênh số liệu liên tục mang thông tin như các thông báo đo đạc từ MS về cường độ tín hiệu thu ở ô hiện thời và ô lân cận hoặc là điều chỉnh công suất của MS và đồng bộ thời gian

- Kênh điều khiển liên kết nhanh (FACCH) liên kết với một TCH là dạng làm việc theo dạng lấy cắp tức là khi đang truyền dẫn mà cần trao đổi thông tin báo hiệu với hệ thống ở tốc độ cao hơn nhiều so với khả năng của SDCCH.Khi đó các cụm 20ms (tiếng hoặc số liệu) được lấy cắp cho mục đích báo hiệu Nó thav 20ms thiếu này bằng một chuỗi nội suy

2.3- Tính chất của việc chuyển giao.

2.3.1- Nguyên tắc chuyên giao.

Chuyển giao trong hệ thống GSM bắt đầu hoặc bởi tiêu chuẩn hệ thống con như

là mức RF, chất lượng tín hiệu, khoảng cách hoặc do kết quả của việc truyền thông tin mạng[7] Các quyết định tương ứng sẽ được tạo ra bởi thuật toán chuyên giao

Các thông số đo đạc được thực hiện bởi MS và BS được kiểm tra bởi BS là :

MS - RXLEV, RXQUAL (đối với đường xuống đang phục vụ và các BS lâncận)

BS - RXLEV, RXQUAL, Khoảng cách (đối với đường lên của BS đang phụcvụ)

Trong BS các thông số đo đạc này được so sánh với một giá trị ngưỡng xác định Nếu bất kỳ một giá trị nào của ngưỡng bị vượt quá thi BS cố gắng điều chỉnh bằng việc điều khiển công suất Nếu việc điều chỉnh công suất không thê dẫn tới các thông số đạt được giá trị ngưỡng thì việc chuyển giao sẽ được yêu cầu

Các ngưỡng chuyên giao tương ứng được xác định bởi nhà điều khiển hệ thống

và một chuyển giao được đưa ra khi các giá trị P/N vượt quá mức ngưỡng Chuyển giao trong GSM nhìn chung do mức tín hiệu, chất lượng tín hiệu hoặc khoảng cách gây ra Trong hai trường hợp đầu thì đầu tiên công suất thích hợp được điều chỉnh, và khi mức tín hiệu hoặc chất lượng tín hiệu không được cải tiến bởi việc tăng công suất thì chuyên giao phải được thực hiện

Luân ván cao hoc Đũĩ trước cỉô rôiìỊỉ băng, tần

Chuyên giao tối ưu trong GSM và các hệ thống khác là một chuyển giao dựa trên cơ sở công suất dự trữ, nghĩa là MS được kết nối với BTS có suy hao thấp nhất mặc dù các giá trị ngưỡng về chất lượng tín hiệu và mức tín hiệu không đạt được Tuy nhiên điều này đã mang lại lợi ích là làm giảm đi mức nhiễu hệ thống bởi việc giảm công suất phát

Công suất dự trữ cho các ô lân cận được ước định bởi trạm di động chuyên dụng

có thể tính toán theo công thức sau:

PBGT(n) = (Min(MS_TCPWR_MAX,P) - RXLEV_DL - PWR_C_D) -

(Min(MS_TXPWR_MAX(n),P) - RXLEV_NCELL(n))

trong đó

MS TCPWR_MAX : Công suất truy nhập tối đa đối với MS trong ô phục vụ

p : Công suất tối đa của MS

RXLEV_DL : Mức trung bình của ô phục vụ

RXLEV_NCELL(n): Mức trung bình của ô lân cận

MS_TXPWR_MAX(n): Công suất truy nhập tối đa đối với MS trong ô lân cận

PWR_C_D : Sự khác nhau giữa công suất đường xuống lớn nhất trong ô và công suất thực tế do điều khiển công suất BTS

Theo công thức này thì chuyển giao dựa trên cơ sở dự trữ công suất sẽ phải thực hiện khi PBGT(n)>0 và PBGT(n)>HO_MARGIN(n), trong đó HO_MARGIN là khung chuyên giao sang ô làn cận, nó nằm trong khoảng từ 0 đến 24 dB với bước nhảy ldB(khung chuyển giao sẽ được trình bày ở phần sau)

Ngoài ra việc chuyển giao sẽ phải thực hiện vì lý do nhiễu Nhiễu ảnh hưởng đến việc kết nối trong GSM khi mức tín hiệu là tốt và không đạt được ngưỡng tăng cône suất nhưng chất lượng tín hiệu không tốt Chuyên giao do nhiễu là chuyển giao trong ô, các máy di động sẽ chuyển giao đến khe thời gian tốt hơn trong cùng một ô

2.3.2- Mức ưu tiên trong chuyên giao :

Phần trên đã giới thiệu các nguyên nhân dẫn đến việc phải thực hiện chuyển giao, tuy nhiên nếu trong hệ thống các nguyên nhân này xảy ra đồng thời thì phải có quy định mức un tiên trong việc chuyển giao

Trong quá trình truyền thông tin hệ thống sẽ đưa ra các mức ưu tiên cho việcchuyên giao theo thứ tự từ cao đến thấp như sau :

Luân văn cao hoc Đăt trước đỏ rông băns tần

RXQUAL (Cao nhất)RXLEV

Khoảng cách PBGT (Thấp nhất)Trường hợp chuyển vùng đặc biệt là khi mức tín hiệu thu đạt được giá trị tốt nhưng chất lượng tín hiệu không tốt, đó là kết quả của nhiễu đồng kênh Trong trường hợp này chuyển vùng trong ô sẽ được sử dụng

2.3.3- Biên chuyển giao[7]:

Chúng ta biết rằng một máy di động khi chuyển động đến vùng biên của ô thì dựa vào các kết quả đo mà việc chuyên giao có được thực hiện hay không, tuy nhiên nếu máy di động chuyển động theo đường răng cưa xung quanh đường biên giới của ô thì việc chuyển giao liên tục xảy ra sẽ gây ra sự quá tải tại MSC Vì vậy người ta đưa

ra khái niệm biên chuyển giao Tham số này ngăn chặn việc chuyển giao lặp đi lại giữa các ô trong trường hợp máy di động chuyên động dọc theo đường biên giới chung giữa các ô Tham số HO-MARGIN đưa ra trong thuật toán chuyển giao có đơn vị ílB Đối với một máy di động chuyển động vào trong một ô lân cận việc chuyển giao sẽ không xảy ra cho đến khi cường độ tín hiệu của ô này vượt quá giá trị cường độ tín hiệu của ô đang phục vụ một giá trị dB đúng bằng giá trị biên chuyển giao Điều này tạo ra một hành lang trễ tại biên giới ô như trên hình 2.3.3.1

Hình 2.3.3.1 Biên chuyển giao

Lnán văn cao lioc Đăt trước đô rông băng 'tần

Trong vùng này các máy di động chỉ chuyển giao hoặc tại cạnh bên trái hoặc tại cạnh bên phải của hành lang Vì vậy máy di động chuyển động dọc theo đường biên giới sẽ không cần phải chuyển giao lặp đi lặp lại giữa các BTS (khắc phục được hiệu ứng ping-pong) Bằng việc tăng hoặc giảm biên chuyên giao này mà người ta có thể điều khiển mềm kích cỡ của ô

2.4- Quá trình định v ị

2.4.1- Các loại chuyên giao.

Chuyển giao trong GSM gồm có các loại chuyển giao sau[3]:

- Chuyển giao bên trong ô

- Chuyển giao giữa các ô

Chuyển giao bên trong ô là quá trình chuyển giao giữa các ăng ten định hướng trong cùng một ô

Chuyển giao giữa các ô là quá trình chuyển giao cuộc gọi từ ô này sang ô khác Các cuộc chuyển giao từ ô này sang ô kia có nguy cơ bị cắt cuộc gọi tương đối lớn Sau khi bị cắt cuộc gọi, MS cố gắng gọi lại để thông tin được liên tục, như vậy nó thực hiên chuyển giao giải cứu Lại có chuyển giao không do tín hiệu yếu mà để cải thiện chung về nhiễu do MS tối thiểu công suất phát, tất cả MS đều tối thiểu thì nhiễu cũng

sẽ giảm đi Loại chuyển giao này để tối ưu theo quan điểm phòng vệ mặc dù cường độ tín hiệu trước chuyên giao vẫn đủ mạnh và người vận hành biết trước, sau chuyển giao chất lượng truyền dẫn tốt hơn Ngoài ra do những điều kiện nào đó mà lưu lượng trong

ô tăng đột biến, để giải quyết tắc nghẽn người ta dùng chuyển giao lưu thông

Với các mục đích trên, người ta có thể chia chuyển giao theo các dạng sau:

* Chuyển giao trong cùng một BSC

Hình 2.4.1.1

Luân vân cao hoc Đút trước đô rông, bủnịỉ tần

Trong loại này BSC thiết lập một đường nối tới BTS mới, dành ra 1 TCH và

lệnh cho MS chuyển đến một tần số mới gắn với TCH này Sau chuyển giao MS nhận

được các thông tin mới về các ô lân cận, một số ô lân cận bị thay đổi Các thông tin

không cần gửi tới hệ thống, chí BSC giải quyết chuyển giao Nếu MS tới BTS mới làm

thay đổi vùng định vị thì MS sẽ thông báo cho mạng LAI mới của mình và yêu cầu cập

nhật vị trí

* Chuyển giao giữa 2 BSC khác nhau nhưng trong cùng một vùng phục vụ MSC/VLR

Mạng sẽ can thiệp nhiều hơn khi quyết định chuyển giao giữa 2 BSC khác nhau,

BSC phải yêu cầu chuyển giao từ MSC, hay MSC điều khiển quá trình chuyển giao

một đường nối MSC/VLR - BSC nối - TCH rỗi được thiết lập, sau đó MS được lệnh

chuyên tới TCH mới, tần số mới Nếu thay đổi vùng định vị MS gửi yêu cầu cập nhật

vị trí trong cuộc gọi hay sau cuộc gọi

Hình 2.4.1.2

* Chuyển giao giữa hai vùng phục vụ MSC khác nhau

Đường nối cũ

Hình 2.4.1.3

Luâ n văn cao hoc Đát trước dó rông bănv tần

Là loại phức tạp, nhiều tín hiệu được trao đổi trước khi chuyển giao MSC cũ gửi yêu cầu chuyển giao tới MSC đích Sau đó MSC đích đảm nhiệm việc thiết lập đường nối tới BTS mới Thiết lập đường nối giữa hai MSC và sau đó MSC cũ gửi lệnh chuyên giao tới MS

2.4.2- Điều khiên quá trình chuyên giao tổng quát.

Khi trạm di động đang gọi trong vùng vô tuyến, mức thu của kênh gọi giảm tới dưới mức ngưỡng cho phép Trạm gốc kết luận rằng trạm di động đang rời khỏi vùng

vô tuyến Khi trạm gốc phát hiện ra mức thu xấu, nó thống báo cho đơn vị điều khiển trạm di động Đơn vị điều khiển hướng các trạm gốc giám sát mức thu ở các kênh gọi xem trạm di động di chuyển về trạm gốc nào

Trạm gốc đo mức thu từ trạm di động và báo cáo cho đơn vị điều khiển, đơn vị điều khiển chọn ô vô tuyến có mức thu lớn nhất thông báo số của trạm gốc mới cho tổng đài và chi dẫn tổng đài chuyển kênh Tổng đài chọn kênh rồi nối với trạm gốc mới và thông báo cho trạm gốc biết mạch được chọn và kiểm tra kết nối Trạm gốc biết được mạch chọn, nó chọn kênh rỗi trong vùng vô tuyến của nó và chờ kết quả kiểm tra kết nối từ tổng đài Khi có kết quả thuận lợi, trạm gốc báo cho dưn vị điều khiển kênh được chọn

Hình 2 4 2 1

Luân văn cao hoi Đăt trước dò rông băn í! tủn

Sau khi đơn vị điều khiển nhận được thông tin về kênh gọi, kênh gọi báo cho trạm gốc thông qua kênh gọi của trạm gốc lúc này đã được sử dụng cho cuộc gọi và kênh gọi chi dẫn tổng đài nối cuộc gọi trước đó tới kênh mới và tổng đài thi hành đúng như vậy

Trạm gốc mới điều khiển kiểm tra kết nối của kênh gọi giữa nó và trạm di động Khi nó xác nhận được việc chuyên sang kênh gọi mới, nó truyền một lệnh đến tổng đài thông tin di động, thông báo để giải phóng trạm gốc cũ và đường kết nối cũ Nếu tổng đài thuộc vùng khác nó được tiến hành nhờ vào tổng đài mới và các đường tín hiệu qua lại

2.5- Mô tả quá trình định vị.

2.5.1- Tình trạng chuyển giao.

Quá trình định vị là một quá trình thực hiện các mệnh lệnh ở những tình hình khác nhau của hệ thống Với mỗi tình trạng khác nhau có một cách xử lý thông số khác nhau Các bộ định thời điều khiển việc gửi danh sách chuyển giao tới chức năng chuyển giao

Để đệ trình danh sách ô chuyển giao tới hàm chuyển giao phục vụ cho mong muốn cấp phát thì nó phải được kiểm tra xem thời gian đủ trôi qua đã đủ hay chưa kể

từ lần định vị trước là định vị nối cuộc gọi hay định vị chuyên giao, thông số TINIT

Nếu có lỗi xác định vị trí, tắc nghẽn chuyển giao thì tính toán định vị sẽ được tiếp tục như trước đó nhưng không có một danh sách chuyên giao mới nào được đệ trình cho tới khi hết thời gian Thông số TALLOC

Nếu điều kiện khẩn cấp trong suốt thời gian này danh sách chuyển giao sẽ được

đệ trình ngay

Bộ thời gian TALLOC được khởi phát, cố gắng cấp phát là kết quả của ô trong danh sách chuyển giao ở điều kiện bình thường Nếu danh sách chuyển giao là kết quả của điều kiện khẩn cấp TURGEN một bộ định thời khác được khởi phát để cấm việc cấp phát danh sách

Trong trường hợp này nếu có một ô tốt hơn thì việc cấm bị bỏ qua và danh sách

ô chuyên giao được đệ trình tức khắc

Luán văn Cito hoe Đ ă t in íớ c dó rò n u bâng tần

Các điều kiện trên tức là có những bộ thời gian khác nhau chạv một cách độc

lập trong từng trường hợp để ngăn ngừa việc lập lại cố gắng định vị và chuyển giữa các

tình trạng định vị nếu như hệ thống không có sự thay đổi nào đáng chú ý

2.5.2- Định giá xử phạt

Danh sách cấm là danh sách phạt dưới dạng giá trị độ lớn tín hiệu đôi với ô có

trục trặc trong quá khứ Định giá xử phạt là bước thứ hai của thủ tục định vị

Xử phạt là một giá trị dB và thời gian xử phạt cho biết xử phạt bao lâu

Xử phạt tức là trừ đi cường độ tín hiệu của ô RXLEV sau đó đánh giá dữ liệu

như bình thường

Xử phạt làm tăng yêu cầu đối với độ mạnh tín hiệu trẽn ô lân cận

Ô bị xử phạt là do :

+ Chuyển giao tới ô này bị lỗi Trong trường hợp này xử phạt tính bằng đB và

được định nghĩa qua thông số PSSHF và khoảng thời gian xử phạt thể hiện qua thông

sô' PTIMHP

+ Ô bị loại bỏ vì lý do khẩn cấp

Xử phạt là do chất lượng tồi, tính bằng dB thể hiện qua thông số PSSBQ và

khoảng thời gian xử phạt thể hiện qua thông số PTIMBQ

Xử phạt do TA vượt quá mức thể hiện qua thông số PSSTA tính dưới dạng dB

và thời gian xử phạt thế hiện qua thòng số PTIMTA

Danh sách xử phạt được chuyên tới ô mới ở thời điểm chuyên giao với cùng 1

BSC

2.5.3- Quá trình định vị và các trường hợp định vị cụ thê.

Quá trình định vị được điều khiển bởi các thông số và thông số được định nghĩa

dưới dạng các lệnh trong BSC và bởi các dữ liệu cố định ở tổng đài

Chuyển giao liên quan tới quá trình đồng bộ ô mới với ô cũ đê tính sự định thời

thì được gọi là chuyên giao đồng bộ còn chuyên giao dị bộ là loại chuyên giao mà MS

và BTS đều khởi tạo sự sớm định thời

Có nhiều loại chuyển giao nhưng bất kể loại chuyển giao nào đều theo hai

bước:

- Bước 1: BSC cũ kích khởi việc thiết lập đường truyền tin mới và kết thúc với việc phát lệnh chuyển giao tới MS