Thông tin di động

Khi bạn làm trong tổng đài, các trung tâm di động, trung tâm dịch vụ thì bạn cần phải biết về Thông tin đi động cấu trúc và chức năng bên ngoài lẫn bên trong để giúp ích cho công việc cũng như tăng dần mức lương của bạn theo thời gian. Thì đây là tài liệu hữu ích.Mặc khác nếu bạn đang làm luận văn, đồ án thì tài liệu này hoàn toàn có thể giúp ích cho các bạn.

CHƯƠNG 4: THÔNG TIN DI ĐỘNG

6 Ky ̃ thuâ ̣t điều chế OFDM (tự học)

7 Hê ̣ thống đa anten phát, đa anten thu MIMO (tự học)

I) Ma ̣ng thông tin di đô ̣ng GSM

 1G :

- Sử dụng tín hiệu tương tự Chỉ tiếng nói, không có dịch vụ dữ liệu…

- Không thể chuyển vùng quốc tế…

 2G :

- Sử dụng tín hiệu số Tiếng nói + dịch vụ dữ liệu (Có thể SMS)

- Toàn cầu hóa Có thể chuyển vùng quốc tế …

Trong năm 2001 sự ra mắt thương mại đầu tiên của 3G đã được thực hiện tại Nhật bản Với dịch vụ 3G sau đây có sẵn:

2) Dịch vụ GSM

 Dịch vụ gọi thoại: các cuộc gọi thoại thông thường, cuộc gọi khẩn cấp vv…

 Dịch vụ dữ liệu: SMS, fax, thư thoại, thư điện tử

 Cung cấp dịch vụ MENTARY(tương hỗ): chuyển tiếp cuộc gọi, giữ cuộc gọi,

chờ cuộc gọi, hội nghị, vv…

3) Thuận lợi của GSM

 Dung lượng cao

- Hiệu suất tần số tốt hơn, các tế bào(cells) nhỏ hơn, nhiều thuê bao trên mỗi tế bào(cell)

 Chất lượng truyền dẫn cao

- Chất lượng âm thanh cao và độ tin cậy cho mạng không dây, gọi điện thoại liên tục ở tốc độ cao hơn (ví dụ, từ xe hơi, xe lửa)

 Chức năng bảo mật

4) Kiến trúc GSM

 Mạng lưới hệ thống con

 Vô tuyến hệ thống con

 Vận hành và bảo dưỡng hệ thống con

 Tham khảo trên mạng:

- Phân hệ chuyển mạch NSS: Network switching SubSystem

- Phân hệ vô tuyến RSS = BSS + MS: Radio SubSystem

- Phân hệ vận hành và bảo dưỡng OMS: Operation and Maintenance SubSystem

a) Mạng lưới hệ thống con(Phân hệ chuyển mạch)

Thực hiện xử lý cuộc gọi và các chức năng liên quan thuê bao Nó bao gồm:

 MSC: Mobile Switching Centre(Trung tâm chuyển mạch di động)

 HLR: Home Location Register(Vị trí nhà đăng ký)

 VLR: Visitor Location Register(Địa điểm đăng ký lượt truy cập)

 AuC: Authentication Centre(Trung tâm xác thực)

 EIR: Equipment Identity Register(Nhận dạng thiết bị đăng ký)

 GMSC: Gateway MSC.(Cổng MSC)

 Trung tâm chuyển mạch di động

 Nó được bao gồm trong hệ thống GSM cho các chuyển mạch-cuộc gọi Mục đích chung của nó cũng giống như của bất kỳ trao đổi qua điện thoại

Các chức năng được liệt kê dưới đây:

 Xử lý cuộc gọi

Bao gồm kiểm soát dữ liệu / thiết lập âm thanh cuộc gọi, bàn giao liên BSS và liên MSC(inter-BSS and inter-MSC handovers) và kiểm soát quản lý di động (xác nhận thuê bao và vị trí)

 Vận hành và Hỗ trợ Bảo trì

Bao gồm quản lý cơ sở dữ liệu, đo lường lưu lượng truy cập, và một giao diện máy

người- Liên kết mạng Liên mạng

Quản lý các giao diện giữa các mạng GSM và PSTN

Khi MSC cung cấp giao diện với các mạng khác trong mạng GSM nó được biết đến như một cổng MSC

 Vị trí nhà đăng ký

Cơ sở dữ liệu tham khảo cho các thông số thuê bao

 ID thuê bao (IMSI và MSISDN)

 Vị trí hiện tại của thuê bao

 Tình trạng Thuê bao (đăng ký / không đăng ký)

 Khóa(key) xác thực và chức năng AUC

 Thuê bao di động số chuyển vùng

 Địa điểm đăng ký lượt truy cập

- Cung cấp cơ sở dữ liệu địa phương cho các thuê bao bất cứ nơi nào chúng có thể chất nằm trong một PLMN, điều này có thể hoặc có thể không phải là hệ thống "home"

- Là một cơ sở dữ liệu cục bộ và có bản copy của hầu hết các dữ liệu được lưu trữ trong HLR

- PLMN: Public land mobile network(Mạng di động mặt đất công cộng)

- TMSI: Temporary Mobile Subscriber Identity(Nhận dạng thuê bao di động tạm thời)

- MSRN: Mobile Station Roaming Number(Trạm di động số chuyển vùng)

 Trung tâm xác thực

- Cung cấp các thông số xác thực và mã hóa để xác minh nhận dạng thuê bao

- Đảm bảo tính bảo mật của mỗi tế bào(cell)

- Bảo vệ các nhà khai thác mạng tránh gian lận trong thế giới di động ngày nay

- Được liên kết với HLR

- Thường mất khi thuê bao khởi tạo trên hệ thống

 Nhận dạng thiết bị đăng ký

 Chứa một cơ sở dữ liệu tập trung cho việc chứng thực nhận dạng các thiết bị di động quốc tế(International Mobile Equipment Identity (IMEI))

 Bao gồm ba danh sách:

- Danh sách trắng: Chứa những IMEIs được biết là đã được gán cho thiết bị MS hợp

lệ

- Danh sách đen: Chứa IMEIs của MS đã được báo cáo bị đánh cắp hoặc là bị từ

chối dịch vụ đối với một số lý do khác

- Danh sách xám: Chứa IMEIs của MS mà có vấn đề (ví dụ, phần mềm bị lỗi) Đây

không phải là, tuy nhiên, đầy đủ rõ ràng để đảm bảo một '' danh sách đen "

b) Hệ thống con vô tuyến(Phân hệ vô tuyến)

 Quản lý mạng lưới phát thanh và được điều khiển bởi một MSC Một MSC điều khiển nhiều hệ vô tuyến

Nó bao gồm :

 BSC: Trạm điều khiển cơ sở

 BTS: Trạm thu phát sóng cơ sở

 Chú thích:

 BSS: Base Station Subsystem(Phân hệ trạm cơ sở)

 OSS: Operation Support Subsystem(Phân hệ hỗ trợ hoạt động)

 Trạm điều khiển cơ sở

 Kết nối với MSC

 Điều khiển một hoặc nhiều BTS

 Lưu lượng chuyển mạch và báo hiệu đến / từ BTS và MSC

 Kết nối mạch trên mặt đất và các kênh truyền hình trên giao diện không khí

 Bàn giao điều khiển được thực hiện bởi BTS

 Phân bổ tần số và điều khiển công suất

 Trạm thu phát sóng cơ sở

- Duy trì giao diện không gian và giảm thiểu các vấn đề truyền tải

- Thông tin phân trang

- Điều khiển công suất cấp Vô tuyến

- Nhận dạng BTS

- Mật mã

- Xử lý tiếng nói

 Một số thiết bị trạm gốc

 Ghi chú:

Tín hiệu trước khi điều chế MSK được đưa qua bộ lọc thông thấp Gaussian để loại

bỏ các thành phần có tần số cao

B là băng thông 3 dB của bộ lọc và T là thời gian biểu tượng

ISI: inter-symbol interference(nhiễu liên ký hiệu)

6) Điều Khiển Công Suất

 GSM sử dụng điều khiển công suất, điều chỉnh mức công suất phát theo đường dẫn mất(loss)

 Ưu điểm:

- Giảm nhiễu

- Giảm tiêu thụ công suất

 Cũng có thể được sử dụng trên tuyến xuống(downlink)

 Cách thức hoạt động, GSM:

- Hệ thống (BSC) đo lường tỷ lệ lỗi bit (BER)

- Điều chỉnh công suất truyền tải lên hoặc xuống theo giá trị mục tiêu

- Bước cỡ 2 dB

- Khoảng thời gian cập nhật tối đa: 60 ms

 Ví dụ - Điều khiển công suất

7) Các đặc điểm chính Giao diện vô tuyến(Radio) GSM

- Điển hình - 106 dBm

- Max công suất đầu ra: 33 (30) dBm

Số trong ngoặc đơn để GSM-1800

GSM sử dụng TDMA trong mỗi sóng mang

Mỗi sử dụng đó chiếm toàn bộ sóng mang một khe thời gian pr khung thời gian

8 khe trên mỗi khung

11) Cấu trúc kênh GSM

 Các kênh logic được xây dựng trên các kênh vật lý (các khe thời gian):

- Các kênh lưu lượng truy cập (TCHs): Traffic Channels (TCHs)

- Kênh phân trang(PCH): Paging CHannel (PCH)

- Kênh dành riêng

- Các kênh phổ biến

- vv

12) Khung và đa khung

Cấu trúc đa khung cho phép chúng ta để thảo luận mà khe thời gian chứa chúng là kênh logic

13) Thiết bị sử dụng GSM

 Thiết bị sử dụng: thiết bị di động (ME) + thẻ SIM

- Mô-đun nhận dạng thuê bao(Subscriber Identity Module (SIM)) có chứa khóa

mã hóa và dữ liệu cá nhân

- Người sử dụng được xác định duy nhất thông qua nhận dạng thuê bao di động quốc tế ("International Mobile Subscriber Identity" (IMSI))

- Các thiết bị di động (ME) được xác định duy nhất thông qua nhận dạng thiết bị

di động quốc tế (” International Mobile Equipment Identity ” (IMEI))

- Cả hai thiết bị và xác định người dùng duy nhất

SIM = Subscriber Identity Module(Mô-đun nhận dạng thuê bao)

Mobile equipment (ME)

14) HOẠT ĐỘNG VÀ BẢO TRÌ SUBSYSTEM(HỆ THỐNG CON/PHÂN HỆ)

 Giám sát và kiểm soát năng động của mạng

 Lưu trữ dữ liệu cho tối thiểu một năm

15) Từ Giọng Nói Đến Truyền Dẫn Radio

 Bên A(bên phát)

Digitizing and Source Coding : số hóa và Mã hóa nguồn

Channel Coding: Mã hóa kênh

Demodulating: Giải điều chế

Burst De-formatting: Hủy định dạng nhóm

Deciphering: Giải mã

De-interleaving: Hủy đan xen

Channel Decoding: Giải mã kênh

Source Decoding: Giải mã nguồn

1 MS gửi số lượng cuộc gọi đến BSS

2 BSS gửi số lượng cuộc gọi đến MSC

3,4 MSC kiểm tra VLR nếu MS được cho phép các dịch vụ yêu cầu Nếu vậy, MSC yêu cầu BSS để phân bổ tài nguyên cho cuộc gọi

5 MSC định tuyến cuộc gọi đến GMSC

6 GMSC định tuyến các cuộc gọi đến tổng đài nội hạt của cuộc gọi người dùng

7, 8,

9,10 Trả lời lại (vòng trở lại) âm báo(tone) được chuyển từ cuộc gọi người dùng đến MS thông qua GMSC, MSC, BSS

b) CUỘC GỌI ĐẾN

1 Gọi một thuê bao GSM

2 Chuyển tiếp cuộc gọi đến GSMC

3 Thiết lập tín hiệu đến HLR

4,5 Yêu cầu MSRN từ VLR

6 Chịu trách nhiệm chuyển tiếp MSC đến GMSC

7 Chuyển tiếp cuộc gọi đến MSC hiện tại

8,9 Có được tình trạng hiện tại của MS

10,11 Phân trang của MS

12,13 Trả lời MS

14,15 Kiểm tra an ninh

Thường được thực hiện bởi vì mức độ tín hiệu từ các tế bào(cell) hiện nay đang trở

thành thấp, nhưng cũng có thể được thực hiện vì các lý do khác nhau, chẳng hạn như quá nhiều lưu lượng truy cập trong một tế bào(cell)

f) Các loại bàn giao

 Tế bào nội (đến kênh khác trong cùng một tế bào) (1)

 Liên Tế bào, BSC nội (2)

 Các thuật toán để quyết định các bàn giao đều giống nhau

17) TƯƠNG LAI CỦA GSM

 Thế hệ thứ 2

 GSM -9.6 Kbps (tốc độ dữ liệu)

 Thế hệ 2.5 (Tương lai của GSM)

 HSCSD (High Speed Circuit Switched data: dữ liệu chuyển mạch tốc độ cao)

EDGE

UMTS (WCDMA)

HSDPA / HSUPA

1) Sự phát triển của các tiêu chuẩn Di động

 WCDMA là giao diện vô tuyến phổ biến nhất cho các hệ thống UMTS

 Băng thông rộng, 3.84 Mcps (Megachips trên giây)

- Maps đến 5 MHz do xung định hình và bảo vệ nhỏ băng tần giữa các sóng mang

 Người dùng chia sẻ băng tần 5 MHz giống nhau và thời gian

- UL và DL có các dải tần 5 MHz riêng

- Người dùng được ngăn cách với nhau bằng các mã

 Tốc độ bit cao

- Phát hành với '99 lý thuyết: 2 Mbps

 Hệ thống WCDMA (2/3)

 Điều khiển công suất nhanh (PC)

- Giảm tác động của kênh fading và giảm thiểu sự can thiệp

 Bàn giao mềm

- Cải thiện vùng phủ sóng, giảm nhiễu

 Mạnh mẽ và nhận RAKE phức tạp thấp

- Giới thiệu sự đa dạng đa đường

 Hỗ trợ cho các tốc độ bit linh hoạt

 Hệ thống WCDMA (3/3)

 Ghép kênh của các dịch vụ khác trên một kết nối vật lý duy nhất

- Hỗ trợ đồng thời các dịch vụ với yêu cầu QoS khác nhau:

+ Thời gian thực, (thoại, điện thoại video)

+ Streaming(trực tuyến) (video và audio)

+ Tương tác (duyệt web)

+ Bối cảnh (e-mail download)

3) Cấu trúc mạng

 MS, UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN): mạng truy cập vô tuyến mặt đất, và các mạng lõi (CN)

 MS và UTRAN giao tiếp với nhau thông qua các giao diện không gian

 Các UTRAN bao gồm nhiều hệ thống con mạng vô tuyến (RNSs), mỗi cái trong

số đó có chứa một số Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNCs), mỗi cái trong số đó kiểm soát một hoặc nhiều BSS (NodeBs)

 Các CN nối RNSs khác nhau với nhau và các mạng khác

 CN có thể dựa trên một nâng cấp GSM CN hoặc có thể được thực hiện như là một giao thức Internet (IP) mạng cơ sở hoàn toàn mới

1 Miền UE, trong đó bao gồm:

 Môđun Nhận dạng dịch vụ người dùng (USIM)

 Thiết bị di động (ME) bao gồm: Thiết bị đầu cuối (Terminal Equipment (TE)); bộ chuyển đổi thiết bị đầu cuối (Terminal Adapter (TA)); chấm dứt di động (Mobile Termination (MT))

2 Miền cơ sở hạ tầng, trong đó bao gồm:

 Các tên miền truy cập mạng bao gồm: UTRAN

 Các tên miền CN gồm:

- Đơn vị làm việc Inter (IWU);

- Mạng phục vụ ;

- Mạng vận tải;

- Mạng trong nhà;

- Mạng ứng dụng

4) Cấu trúc phân cấp tế bào(Cellular)

Cho phép chuyển vùng trên toàn thế giới

Vùng phủ sóng trong UMTS được chia thành các lớp theo thứ bậc

 Mạng truy nhập vô tuyến mới (dựa vào công nghệ truy cập vô tuyến mới)

 Mạng lõi (CN) được dựa trên GSM / GPRS

 Bộ điều khiển mạng vô tuyến(Radio Network Controller (RNC)) gần như tương ứng với các bộ điều khiển trạm gốc (BSC) trong GSM

 Nút B gần như tương ứng với các trạm gốc trong GSM

 Kiến trúc UTRAN (2/3)

 RNC

- Sở hữu và kiểm soát các tài nguyên vô tuyến

- Quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) Công việc bao gồm ví dụ: như sau

 Lập bản đồ các thông số QoS vào giao diện không gian

 Lập lịch trình giao diện không gian

 Điều khiển chuyển giao (Handover)

 Điều khiển công suất vòng ngoài

 Điều khiển thu nhận

 Thiết lập SIR và Công suất ban đầu

 Đặt trước tài nguyên vô tuyến

 Xin cấp mã

 Điều khiển tải

 Nút B

- Chức năng chính để chuyển đổi các dòng dữ liệu giữa các giao diện Iub và Uu

- Một số quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) Công việc:

- Xác định bao nhiêu con chip được sử dụng để lan rộng một bit thông tin duy nhất

và như thế xác định tỷ lệ bit cuối

 Chiều dài được gọi là yếu tố phân bố(spreading)

- Được dùng cho:

 Downlink: Tách các kết nối downlink để người dùng khác nhau trong một tế bào(cell)

 Uplink: Tách dữ liệu và kiểm soát các kênh từ cùng một thiết bị đầu cuối

- Mã channelization như nhau trong mọi tế bào / di động

 Thêm mã xáo trộn là cần thiết

 Chú thích:

Mã dài là một mã vàng, một sự kết hợp của hai Pseudo Noise (PN) - chuỗi mà mỗi chuỗi đều có chiều dài 2 ^ 25-1 Các phần I và Q, c1 và c2 trong biểu thức (26.10), là phiên bản của chuỗi vàng giống nhau, dịch chuyển tương đối với nhau Các mã được cắt ngắn với chiều dài 10 ms - tức là, một khung hình

 Tạo mã Scrambling

 Mã trong WCDMA (3/3)

7) Dải tần

 Từ 1900 MHz đến 2025 MHz và 2110 MHz từ 2.200 MHz

 UMTS-FDD sử dụng

- Băng tần từ 1920 MHz đến 1980 MHz cho đường lên(uplink)

- Băng tần từ 2110 MHz đến 2170 MHz cho đường xuống(downlink)

 Chú thích:

TDD and FDD: Time Domain Duplexing and Frequency Domain Duplexing Modes: Chế

độ miền thời gian kép và miền tần số kép

- Kênh phân trang (PCH)

- Kênh truy cập ngẫu nhiên (RACH):

- Kênh truy cập về phía trước (FACH)

- Kênh gói phổ biến (CPCH)

- Kênh chia sẻ Downlink (DSCH)

 Các kênh chuyên dụng:

- Kênh chuyên dụng (Vận tải) (DCH):

 Các kênh vật lý (Uplink, Downlink):

Các Kênh Vận Chuyển Các Kênh Vật Lý

DCH Kênh dữ liệu dành riêng cho vật lý (DPCCH)

Kênh điều khiển dành riêng cho vật lý (DPCCH) RACH Truy cập kênh ngẫu nhiên vật lý (PRACH)

CPCH Kênh gói phổ biến vật lý (DPCCH)

Kênh thí điểm phổ biến (CPICH) BCH Kênh Vật lý điều khiển phổ biến chính (P-CCPCH)

FACH Kênh Vật lý điều khiển phổ biến thứ cấp (S-CCPCH)

PCH Kênh Vật lý điều khiển phổ biến thứ cấp (S-CCPCH)

Kênh đồng bộ (SCH) DSCH Kênh chia sẽ Downlink Vật lý (PDSCH)

Kênh Chỉ định thu nhận (Aich) Kênh Chỉ định trang (PICH)

 Chú Thích:

Các kênh dành riêng (DCHs) + kênh truy cập chuyển tiếp (FACH) + kênh quảng bá

(BCH) + kênh phân trang (PCH) + kênh truy cập ngẫu nhiên (RACH) + kênh gói dữ liệu

phổ biến Uplink (CPCH) + kênh chia sẻ chuyên dụng (DSCH)

9) Mã hóa

10) Mã chập

 Được tạo ra bằng cách đi qua các chuỗi thông tin được truyền đi thông qua một trạng thái tuyến tính hữu hạn đăng ký chuyển đổi

 Bản đồ thông tin bit để mã bit tuần tự bằng cách chập một chuỗi các bit thông tin với trình tự "tạo ra"

 Mã hóa K bit đầu vào để N > K bit đầu ra tại một bước thời gian theo một số quy tắc, tỷ lệ mã = K / N

 Được xác định bởi các mạch, trong đó bao gồm các số khác nhau của ghi dịch (yếu tố chậm trễ) và xung clock

 Mã hóa mạch: mã hóa: K = 1, N = 2, tốc độ mã = K / N = ½

u

ix

The sequences( x0(1), x1(1),  ), ( x0(2), x1(2),  ) are generated as follows:

i

x( 1 ) 

1 )

2 (

), (( x0(1)x0(2) x1(1)x1(2)  x0 x1 

- Mỗi cái của hai bộ mã hóa chập tạo ra hai bit chẵn lẻ, một cho thứ tự bình thường của

kí tự đầu vào và một cho đầu ra của interleaver