Bài giảng Thông tin di động

Thông tin di động
Nội dung môn học
 Phần 1: Tổng quan về hệ thống TTDD
 Phần 2: Hệ thống GSM
 Phần 3: 3G và UMTS/WCDMA
 Phần 4: Các kênh và lớp giao thức WCDMA
Tài liệu tham khảo
 Thông tin di động số, Ericsson, 1996
 www.wikipedia.org
 Tính toán mạng thông tin di động số cellular,
Thầy Vũ Đức Thọ
 GSM, CdmaOne and 3G Systems,
Raymond Steele, Chin-Chun Lee, Peter Gould
 GSM, Switching, Services and Protocols,
John Wiley & Sons
 Website của tạp chí bưu chính viễn thông, địa chỉ:




Phần 1

TỔNG QUAN VỀ

HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

Nội dung
 Lịch sử phát triển
 Cấu trúc hệ thống
 Tế bào
 Đa truy nhập

ξ1. Lịch sử phát triển
Giới thiệu chung:
 Hệ thống thông tin di động tế bào số (Digital Cellular
mobile communication systems) hay còn gọi là hệ thống
thông tin di động (mobile systems) là hệ thống liên lạc
với nhiều điểm truy nhập khác nhau (access points, or
base stations) trên một vùng địa lý hay còn goi là các cell.
 Nguời sử dụng có thể di chuyển trong vùng phủ sóng của
các trạm (base station)
ξ1. Lịch sử phát triển
 Ra đời vào những năm 1920 ( là các phương tiện thông tin
giữa các đơn vị cảnh sát Mỹ )
 1982 sử dụng kỹ thuật TDMA là Nhóm đặc trách di đông
GSM (Group Special Mobile) sau này được đổi thành Hệ
thống di động toàn cầu (Global System for Mobile
communications
 Việt Nam sử dụng GSM từ 1993
 1991 Qualcomm triển khai hệ thống di động trên công nghệ
CDMA chuẩn IS-95A (Interim Standard-95A)
 Viêt Nam triển khai hệ thống di động theo công nghệ
CDMA và đưa vào sử dụng tháng 7/2003
ξ1. Lịch sử phát triển
Các thế hệ :
 Thế hệ thứ nhất (1G)
 Thế hệ thứ hai (2G)
 Thế hệ thứ ba (3G)
 Thế hệ thứ bốn (4G)
ξ1. Lịch sử phát triển
 First Generation (1G)
 Hệ thống thông tin di động tương tự sử dụng phương thức

đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA và điều chế tần
số FM.
 Đặc điểm:
 Phương thức truy nhập: FDMA
 Dịch vụ đơn thuần là thoại
 Chất lượng thấp
 Bảo mật kém
ξ1. Lịch sử phát triển
 Một số hệ thống điển hình:
 NMT: Nordic Mobile Telephone sử dụng băng tần 450
MHz. Triển khai tại các nước Bắc Âu vào năm 1981
(Scandinavia)
 TACS: Total Access Communication System triển khai tại
Anh vào năm 1985.
 AMPS: Advanced Mobile Phone System triển khai tại Bắc
Mỹ vào năm 1978 tại băng tần 800 MHz.

ξ1. Lịch sử phát triển

 Second Generation (2G)
 Hệ thống di động số tế bào:
 Dung lượng tăng
 Chất lượng thoại tốt hơn
 Hỗ trợ các dịch vụ số liệu (data)
 Phương thức truy nhập:
 TDMA, CDMA băng hẹp (NarrowBand)
 Chuyển mạch: chuyển mạch kênh (Circuit Switching).
ξ1. Lịch sử phát triển
 Một số hệ thống điển hình:
 GSM: (Global System for Mobile Phone) - TDMA. Triển

khai tại Châu Âu.
 D-AMPS (IS-136 - Digital Advanced Mobile Phone System)
– TDMA. Triển khai tại Mỹ
 IS-95 (CDMA one) - CDMA. Triển khai tại Mỹ và Hàn
Quốc.
 PDC (Personal Digital Cellular) – TDMA, Triển khai tại
Nhật Bản.

ξ1. Lịch sử phát triển
 Evolved Second Generation (2.5 G)
 Các dịch vụ số liệu cải tiến :
 Tốc độ bit data cao hơn.
 Hỗ trợ kết nối Internet.
 Phương thức chuyển mạch:
 Chuyển mạch gói - Packet Switching
Ví dụ:
 GPRS - General Packet Radio Services: Nâng cấp từ mạng GSM nhằm hỗ trợ
chuyển mạch gói (172 kbps).
 EDGE - Enhance Data rate for GSM Evolution
 Hỗ trợ tốc độ bit cao hơn GPRS trên nền GSM (384 kbps)

ξ1. Lịch sử phát triển
 Third Generation (3G)
 Hỗ trợ các dịch vụ số liệu gói tốc độ cao:
 Di chuyển trên các phương tiện (Vehicles):
144 kbps - Macro Cell
 Đi bộ, di chuyển chậm (Pedestrians):
384 kbps – Micro cell
 Văn phòng ( Indoor, stationary users)
2 Mbps - Pico cell

 Dịch vụ đa phương tiện, kết nối qua Internet, ví dụ như:
 Video Streaming, video conference, web browsing, email,
navigational maps . .

ξ1. Lịch sử phát triển

 Third Generation (3G)
 Hai hướng tiêu chuẩn cho mạng 3G:
 W-CDMA: UTMS:
 Phát triển từ hệ thống GSM, GPRS
 CDMA 2000 1xEVDO:
 Phát triển từ hệ thống CDMA IS-95
Cost of moving from GSM to cdmaOne overrides the benefit of
the CDMA migration path
Source: U.S. Bancorp Piper Jaffray
ξ1. Lịch sử phát triển
 Fourth Generation (4G)

 Hiện nay đang xây dựng chuẩn.
 Cải tiến về dịch vụ dữ liệu:
 Tốc độ bit: 20 – 100 Mb/s.
 Phương thức điều chế:
 OFDM, MC-CDMA
 Xu hướng kết hợp: mạng lõi IP + mạng truy nhập di động
(3G) và truy nhập vô tuyến Wimax & Wi-Fi !


Distribution of GSM Subscribers

 GSM is used by 70% of subscribers worldwide

 564 M subs / 800 M subs in July 2001
 Most GSM deployments in Europe (59%) and Asia (33%)
 ATT & Cingular deploying GSM in US today
Number of subscribers
in the world (Jul 2001)
GSM
71%
US TDMA
10%
CDMA
12%
PDC
7%
Source: EMC World Cellular / GSM Association
ξ1. Lịch sử phát triển
 Fourth Generation (4G)

 Hiện nay đang xây dựng chuẩn.
 Cải tiến về dịch vụ dữ liệu:
 Tốc độ bit: 20 – 100 Mb/s.
 Phương thức điều chế:
 OFDM, MC-CDMA
 Xu hướng kết hợp: mạng lõi IP + mạng truy nhập di động
(3G) và truy nhập vô tuyến Wimax & Wi-Fi !


ξ2. Cấu trúc hệ thống
ξ2. Cấu trúc hệ thống
Trong đó:
 HLR: Home Location Register: bộ đăng ký định vị thường

trú
 VLR: Visited Location Register: bộ đăng ký định vị tạm trú

 AuC: Authentication Center: Trung tâm nhận thực

 MSC: Mobile Switching Center: Trung tâm chuyển mạch di
động
ξ3. Khái niệm tế bào
 Cell – tế bào hay ô: là đơn vị cơ sở của mạng, tại đó trạm di
động MS tiến hành trao đổi thông tin với mạng qua trạm thu phát
gốc BTS (BS).
 Trong đó:
 MS: Mobile Station - trạm di động.
 BTS (BS): Base Tranceiver Station (Base Station)
ξ3. Khái niệm tế bào
Trạm thu phát gốc
BTS – Base
Transceiver Station
Tế bào - cell

ξ3. Khái niệm tế bào
 Phương thức phủ sóng:
 an ten vô hướng và có hướng
 1 hoặc 3 anten
 Độ nhạy thu - Receive Sensitivity:
 Mức công suất tối thiểu mà tại đó máy thu vẫn nhận
được tín hiệu.
 Đơn vị: [dBm]
 VD: Card mạng WLAN theo chuẩn 802.11 có độ nhạy
thu là -96 dBm

ξ4. Các phương thức đa truy nhập
 FDMA: Frequency Division Multiple Access
đa truy nhâp phân chia theo tần số

 TDMA: Time Division Multiple Access
đa truy nhâp phân chia theo thời gian

 CDMA: Code Division Multiple Access
đa truy nhâp phân chia theo mã