hệ thống thông tin di động 3g và lộ trình triển khai 3g của mobifone

MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC 1
DANH MỤC HÌNH VẼ 3
PHỤ LỤC A. CÁC TỪ VIẾT TẮT 4
PHỤ LỤC B. CÁC KÊNH UTRA 9
LỜI NÓI ĐẦU 12
CHƯƠNG 1 14
SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 14
1.1. Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 1 14
1.2. Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2 15
1.2.1. Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA 15
1.2.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA 17
1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 18
1.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo (4G) 21
1.5 Kết luận 21
CHƯƠNG 2 23
MẠNG GSM VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CẤP LÊN 3G 23
Giới thiệu 23
2.1. MẠNG GSM 23
2.1.1. Đặc điểm chung 23
2.1.2. Kiến trúc của hệ thống GSM 24
2.1.2.1 . Kiến trúc mạng 24
2.1.2.2. Kiến trúc địa lý 29
2.1.3. Phương pháp đa truy cập trong GSM 31
2.1.4. Các thủ tục thông tin 32
2.2 . GIẢI PHÁP NÂNG CẤP GSM lên 3G 35
2.2.1. Sự cần thiết nâng cấp mạng GSM lên 3G 35
2.2.2.Giải pháp nâng cấp 36
2.2.2.1 Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ WCDMA 36
2.2.2.2 Hướng phát triển lên 3G sử dụng công nghệ CDMA 2000 38

2.3. LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN TỪ GSM LÊN 3G SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ
WCDMA 39
2.3.1. Công nghệ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD 40
2.3.2. Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS 43
2.3.2.1 . Giới thiệu 43
2.3.2.2. Kiến trúc mạng GPRS 43
2.3.2.3. Các đặc điểm của mạng GPRS 51
2.3.3. EDGE (Enhanced Data rate for GSM Evolution) 52
2.3.3.1 Tổng quan 52
2.3.3.2. Giao tiếp vô tuyến 54
2.3.3.3. Các kế hoạch cần thực hiện khi áp dụng EDGE trên mạng GSM 55
2.3.4. KẾT LUẬN 57
CHƯƠNG 3 59
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA 59
Giới thiệu 59
3.1. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA W-CDMA 59
3.2. CÁC ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA W-CDMA 61
3.3. CẤU TRÚC MẠNG W-CDMA 62
3.4. CÁC DỊCH VỤ TRONG MẠNG W-CDMA 67
3.5. GIAO DIỆN VÔ TUYẾN 67
3.5.1. Các kênh logic 69
3.5.2. Các kênh truyền tải 69
3.5.3. Các kênh vật lý 70
3.5.3.1. Các kênh vật lý đường lên 71
3.5.3.2. Các kênh vật lý đường xuống 72
3.6. THIẾT LẬP MỘT CUỘC GỌI TRONG W-CDMA UMTS 73
3.7. KẾT LUẬN 75
CHƯƠNG 4 77
LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI 3G CỦA MOBIFONE 77
Giới thiệu 77

4.1. Cơ sở hạ tầng của MobiFone 78
4.2. Dự báo về sự phát triển mạng MobiFone trong 10 năm tới 81
4.3. Lộ trình triển khai nâng cấp mạng Mobifone lên 3G 81
4.4 . Triển khai hệ thống GPRS 85
4.4.1. Cấu hình tổng quát mạng GPRS trong mạng GSM 85
4.4.2. Hệ thống GPRS triển khai trên mạng VMS 86
4.4.2.1. Dung lượng hệ thống lõi GPRS cho mạng Mobifone 86
4.4.2.2. Cấu hình GPRS cho mạng Mobifone – VMS 86
4.4.2.3. Nâng cấp hệ thống mạng GSM để có khả năng kết nối GPRS 86
4.4.2.4. Nâng cấp hệ thống tính cước 87
4.4.2.5. Tiến độ triển khai GPRS 87
4.5. Triển khai thử nghiệm hệ thống 3G 88
4.5.1. Mục đích thử nghiệm 88
4.5.2. Lựa chọn tiêu chuẩn về công nghệ 88
4.5.2.1. Giao tiếp vô tuyến 88
4.5.2.2. Mạng lõi 91
4.6. Phương án triển khai 91
4.6.1. Đăng ký tần số thử nghiệm 91
4.6.2. Phạm vi thử nghiệm 92
4.7. CÁC DỊCH VỤ TRIỂN KHAI 93
4.7.1 Video Call 93
93
4.7.1.1 . Định nghĩa 93
4.7.1.2. Điều kiện để sử dụng dịch vụ 93
4.7.1.3. Đăng ký dịch vụ Video Call 94
4.7.2. MOBILE INTERNET 97
4.7.2.1. Định nghĩa dịch vụ: 97
4.7.2.2. Tiện ích của dịch vụ: 97
4.7.2.3. Đối tượng và điều kiện sử dụng dịch vụ Mobile Internet: 97
4.7.2.4. Đăng ký dịch vụ 97

4.7.3. Mobile TV 98
4.7.3.1. Định nghĩa: 98
4.7.3.2. Đối tượng sử dụng: 98
4.7.3.3. Điều kiện sử dụng: 99
4.7.3.4. Hướng dẫn sử dụng: 99
4.8.1. Cấu hình hệ thống 4G : 101
4.8.2. Mục đích thử nghiệm 102
Dự định “ Mobifone triển khai thử nghiệm mạng 4G tại Bình Dương 29/02/2011 112
Hệ thống thử nghiệm là một mạng mới hoàn chỉnh với 40 trạm phát LTE (4G) và
100 thiết bị đầu cuối.Song song với nhưng phương án thử nghiệm về kỹ
thuật,Mobifone cũng tìm hiểu vad đánh giá như cầu của khách hang tại Bình Dương
về công nghệ mới này.Theo kế hoạch,từ cuối tháng 2 Mobifone sẽ phối hợp với
Wimax tiến hành lắp đặt,tích hợp thiết bị trong thời gian 3.5 tuần tại thị xã
TDM.Việc đo kiểm,dung thử sẽ được thực hiện trong vòng một tháng để đánh giá
các tính năng và công nghệ mạng LTE (4G) so với mạng 3G và Wimax.Tại Hà
Nội,Mobifone đã bắt đầu thử nghiệm mạng 4G từ tháng 12/2010 với 40 trạm phát tại
hai quận Đống Đa và Ba Đình.Mobifone là 1 trong 3 doanh nghiệp viễn thong được
bộ thong tin và truyền thong cấp phép thử nghiệm dịch vụ 4G 112
Theo các chuyên gia viễn thông,băng thong của 4G cho phép truyền dữ liệu tốc độ
lên tới 14 Mb/giây trong trạng thái tĩnh và 5 Mb/giây trong trạng thái động.Ở tốc độ
truyền cao nhất,người dung có thể download một bộ phim chỉ trong 5 – 6 phút và
gửi một bài hát chỉ mất 20.40 giây 113
Mobifone hiện đang sở hữu mạng thong tin di động băng rộng 3G lớn thứ nhất Việt
Nam với gần 18.320 trạm phát song riêng cho công nghệ mới này.Nhưng do doanh
thu thất bát nên đổi sang thực hiện kế hoạch này.Cùng với việc triển khai dịch vụ 4G
Mobifone cũng sẽ cung cấp điện thoại 4G với giá ưu đãi 113
4.9. KẾT LUẬN 113
KẾT LUẬN 114
TÀI LIỆU THAM KHẢO 116
DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang
Hình 1.1. Khái niệm về hệ thống TDMA 16
Hình 1.2. Khái niệm về hệ thống CDMA: 18
Hình 1.3. Quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động 20
Hình 2.1- Mô hình hệ thống GSM 27
Hình 2.2. Phân vùng một vùng phục vụ MSC thành các vùng định vị và các ô 31
Hình 2.3. Gọi từ thiết bị di động vào điện thoại cố định 33
Hình 2.4 . Gọi từ điện thoại cố định đến thiết bị di động 35
Hình 2.5 Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh sử dụng công nghệ WCDMA 37
Hình 2.6. Quá trình phát triển lên 3G theo nhánh CDMA 2000 38
Hình 2.7 Cấu trúc hệ thống HSCSD 41
45
Hình 2.8. Cấu trúc mạng GPRS 45
Hình 2.9. Mạng Backbone 49
Hình 2.10. Giao diện Gb mở kết nối PCU với SGSN 50
Hình 2.11. Giản đồ tín hiệu hai loại điều chế 53
Hình 3.1. Cấu trúc của UMTS 62
Hình 3.2 . Cấu trúc của UTRAN 64
Hình 3.3.Sắp xếp giữa các kênh vật lý chính, các kênh truyền tải 68
và các kênh logic 68
Hình 3.4. Thủ tục thiết lập cuộc gọi ở WCDMA 74
Hình 4.1. Cơ sở hạ tầng của mạng Mobifone
79
Hình 4.2. Dự báo cấu trúc mạng MobiFone tới năm 2015 81
Hình 4.3. Lộ trình triển khai nâng cấp mạng MobiFone lên 3G 83
PHỤ LỤC A. CÁC TỪ VIẾT TẮT
1xEV-
DO
3G
3GPP

3GPP2
1x Evolution – Data Optimized
Third Generation
Third Generation Global
Partnership Project
Third Generation Global
Partnership Project 2
Pha 1- Tối ưu dữ liệu
Thế hệ 3
Dự án hội nhập toàn cầu thế
hệ 3
A.
ACELP
AGC
AMR
AMPS
ARIB
Algebraic Code Excited Linear
Prediction Coder
Automatic Gain Control
Adaptive Multi-Rate codec
Advanced Mobile Phone System
Association of Radio Industry
Board
Bộ mã hoá đoán tuyến tính
được kích thích bởi mã đại số.
Bộ điều khiển tăng ích tự
động
Bộ mã hoá và giải mã đa tốc
độ thích nghi

Hệ thống điện thoại di động
tiên tiến (Mỹ)
Hiệp hội công nghiệp vô
tuyến của Nhật Bản
B.
BER
BLER
BoD
BPSK
BSIC
BTS
Bit Error Rate
Block Error Rate
Bandwidth on Demand
Binary Phase Shift Keying
Base station identity code
Base Tranceiver Station
Tốc độ lỗi bit.
Tốc độ lỗi Block
Băng thông theo yêu cầu
Khoá dịch pha nhị phân.
Mã nhận dạng trạm gốc
Trạm gốc
C.
CDG
CDMA
CN
CRC
CRNC
The CDMA Development Group

Code Division Multiple Access
Core Network
Cylic Redundancy Check
Controlling RNC
Nhóm phát triển CDMA
Truy nhập phân chia theo mã
Mạng lõi
Mã vòng kiểm tra dư thừa
Bộ RNC đang phụ trách điều
khiển
D.
DL
DRNC
DSSS
Downlink
Drift RNC
Direct Sequence Spread
Spectrum
Đường xuống
Bộ RNC điều khiển trôi
Hệ thống trải phổ chuỗi trực
tiếp
E.
EDGE
EIRP
ETSI
Enhanced Data Rates for
Evolution
Equivalent Isotropic Radiated
Power

European Telecommunication
Standard Institute
Các tốc độ dữ liệu tăng cường
cho sự tiến hoá
Công suất bức xạ đẳng hướng
tương đương
Viện chuẩn hoá viễn thông
Châu Âu
F.
FDD
FDMA
Frequency Division Duplex
Frequency Division Multiple
Phương thức song công phân
chia theo tần số
Đa truy nhập phân chia theo
FER
Access
Frame Error Rate
tần số
Tỷ số lỗi khung
G.
GGSN
GPRS
GPS
GSM
Gateway GPRS Support Node
General Packet Radio Service
Global Positioning System
Global System for Mobile

Telecommunication
Nút hỗ trợ cổng GPRS
Dịch vụ vô tuyến gói chung.
Hệ thống định vị toàn cầu.
Hệ thống viễn thông di động
toàn cầu
H.
HCM
HLR
HSDPA
HO
Handover Completion Message
Home Location Registor
High Speed Downlink Packet
Access
Handover
Thông điệp hoàn thành
chuyển giao động toàn cầu
Bộ đăng ký thường trú
Truy nhập gói đường xuống
tốc độ cao
Chuyển giao
I.
IMT-
2000
IMT- MC
IMT- DS
IMT- TC
IMT-SC
IP

ITU
Iub
Iur
International Mobile
Telecommunication 2000
IMT- Multicarrier
IMT- Direct Sequence
IMT- Time Code
IMT – Single Carrier
Internet Protocol
International
Telecommunication Union
Thông tin di động toàn cầu
2000
IMT đa sóng mang.
IMT trải phổ chuỗi trực tiếp
IMT mã thời gian
IMT đơn sóng mang.
Giao thức Internet
Liên hợp viễn thông quốc tế.
Giao diện giữa RNC và nút B
Giao diện giữa 2 RNC.
L.
LOS Line of sight Tầm nhìn thẳng
M.
ME Mobile Equipment Thiết bị di động
MMS
MRC
MSC
Multimedia Messaging Service

Maximum Ratio Cobining
Mobile Service Switching
Centre
Dịch vụ nhắn tin đa phương
tiện
Kết hợp theo tỷ số lớn nhất
Trung tâm chuyển mạch dịch
vụ di động.
O.
OVSF Orthogonal Variable Spreading
Factor
Hệ số trải phổ biến đổi trực
giao.
P.
PCU
PN
PSMM
Packet Control Unit
Pseudo Noise
Pilot Strength Measurement
Message
Đơn vị điều khiển gói
Giả tạp âm
Thông điệp đo đạc cường độ
kênh hoa tiêu
Q.
QPSK Quardrature Phase Phase Shift
Keying
Khoá dịch pha cầu phương.
R.

RAM
RAT
RNC
RNS
RRC
RRM
Radio Access Mode
Radio Access Technology
Radio Network Controller
Radio Network subsystem
Radio Resoure Control protocol
Radio Resouse Management
Chế độ truy nhập vô tuyến.
Công nghệ truy nhập vô
tuyến.
Bộ điều khiển mạng vô tuyến.
Phân hệ mạng vô tuyến
Giao thức điều khiển tài
nguyên vô tuyến
Thuật toán quản lý tài nguyên
vô tuyến.
S.
SFN
SGSN
SHO
SIP
SIR
System Frame Number
Serving GPRS Support Node.
Soft Handover

Session Initiation Protocol
Signal to Interference Ratio
Số hiệu khung hệ thống.
Nút hỗ trợ GPRS phục vụ
Chuyển giao mềm.
Giao thức khởi tạo phiên
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
SMS
SNR
SSDT
SSMA
Short Messaging Service
Signal to Noise Ratio
Site Selection Diversity
Transmission
Spread Spectrum Multiple
Access
Dịch vụ nhắn tin ngắn.
Tỷ số tín hiệu trên tạp âm
Phát phân tập lựa chọn site
Đa truy nhập trải phổ.
T.
TDD
TDMA
TPC
TRHO
Time Division Duplex
Time Division Multiple Access
Transmission Power Control
Traffic Reason Handover

Phương thức song công phân
chia theo thời gian
Đa truy nhập phân chia theo
thời gian
Điều khiển công suất phát
Chuyển giao với lý do lưu
lượng
U.
UE
UL
UMTS
USIM
UTRAN
User Equipment
Uplink
Universal Mobile
Telecommunication System
UMTS Subscriber Identify
Module
UMTS Terrestrial Radio Access
Network
Thiết bị người sử dụng
Đường xuống
Hệ thống viễn thông di động
toàn cầu.
Modul nhận dạng thuê bao
UMTS
Mạng truy nhập vô tuyến mặt
đất UMTS
V.

VLR
VoIP
Visitor Location Registor
Voice Over Internet Protocol
Bộ đăng ký tạm trú
Truyền thoại qua giao thức
Internet.
W.
WCDMA Wideband Code Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo
mã băng rộng
PHỤ LỤC B. CÁC KÊNH UTRA
Lớp UTRA có ba loại kênh, chúng được ánh xạ tới nhau : các kênh logic
ánh xạ vào các kênh vận chuyển ; các kênh vận chuyển ánh xạ vào các kênh
vật lý.
• Các kênh logic :

BCCH Broadcast Control Channel – Kênh điều khiển quảng bá
PCCH Paging Control Channel – Kênh điều khiển tìm gọi
DCCH Dedicated Control Channel – Kênh điều khiển riêng
CCCH Common Control Channel – Kênh điều khiển chung
DTCH Dedicated Traffic Channel – Kênh lưu lượng riêng
CTCH Common Traffic Channel – Kênh lưu lượng chung
• Các kênh vận chuyển:
Có 2 kiểu kênh vận chuyển – kênh chung và kênh riêng.
DCH: Dedicated Transport Channel – Kênh vận chuyển riêng.
DCH mang thông tin riêng của người sử dụng; dữ liệu người sử dụng và các
thông tinh điều khiển cho các lớp trên của lớp vật lý. Chỉ có DCH hỗ trợ
điểu khiển công suất và chuyển giao mềm.

BCH: Broadcast Channel- Kênh quảng bá.
BCH được phát quảng bá từ Node B, mang các thông tin cho toàn bộ cell và
vì thế mà có mức công suất phát khá cao.
FACH: Forward Access Channel - Kênh truy nhập đường xuống.
FACH mang dữ liệu điều khiển trên đường xuống, nhưng nó cũng được yêu
cầu việc gửi dữ liệu gói. Một hệ thống có thể có nhiều kênh FACH
PCH: Paging Channel- Kênh tìm gọi
Kênh đường xuống này bao gồm các thông tin tìm gọi gửi từ mạng để thông
báo cho các thiết bị đầu cuối biết mạng muốn khởi tạo giao tiếp thông tin.
RACH: Random Access Channel – Kênh truy nhập ngẫu nhiên.
RACH được thiết kế để mang các thông tin điều khiển nhưng cũng có thể
gửi một lượng số liệu nhỏ qua nó.
CPCH: Uplink Common Packet Channel – Kênh gói chung đường lên.
Kênh này tương tự như kênh RACH, nó sử dụng để gửi dữ liệu trên đường
lên nhưng việc truyền dẫn có thể diễn ra lâu hơn trong cấu trúc RACH. Cùng
với kênh RACH nó hình thành nên thành phần đối ngược của kênh FACH.
DSCH: Downlink Shared Channel – Kênh chia sẻ đường xuống.
DSCH mang số liệu người sử dụng hoặc là thông tin điều khiển. Đặc điểm
chính của kênh này là có tốc độ bit biến đổi trên cơ sở khung này đến khung
khác. DSCH liên kết với một hay nhiều kênh riêng đường xuống.
• Kênh vật lý.
PCCPCH Primary Common Control Physical Channel – Kênh vật lý
điều khiển chung sơ cấp
SCCPCH Secondary Common Control Physical Channel – Kênh vật lý
điều khiển chung thứ cấp.
PRACH Physical Random Access Channel – Kênh truy nhập ngẫu
nhiên vật lý
DPDCH Dedicated Physical Data Channel – Kênh dữ liệu vật lý riêng
DPCCH Dedicated Physical Control Channel – Kênh điều khiển vật lý
riêng

PDSCH Physical Downlink Shared Channel – Kênh vật lý chia sẻ
đường xuống
PCPCH Physical Common Packet Channel – Kênh vật lý gói chung.
SCH Synchronisation Channel – Kênh đồng bộ
CPICH Common Pilot Channel – Kênh hoa tiêu chung
AICH Acquisition Indication Channel – Kênh chỉ thị giành quyền
PICH Paging Indication Channel – Kênh chỉ thị tìm gọi
CSICH CPCH Status Indication Channel – Kênh chỉ thị trạng thái
CPCH
CD/CAICH Collision Detection/Channel Assignment Indicator Channel –
Kênh bộ chỉ thị ấn định kênh/ phát hiện va chạm
LỜI NÓI ĐẦU
Thông tin liên lạc là một nhu cầu của bất kỳ một xã hội phát triển nào.
Để đáp ứng nhu cầu liên lạc ngày càng cao của xã hội, thông tin di động đã
được nghiên cứu và phát triển từ rất sớm. Bắt đầu với các hệ thống thông tin
di động sử dụng công nghệ analog, cho đến nay các mạng di động sử dụng
công nghệ số đang được ứng dụng rộng rãi và phát triển vô cùng mạnh mẽ.
Một xu hướng rõ nét trong lĩnh vực thông tin di động hiện nay là các nhà
cung cấp dịch vụ ngoài việc mở rộng dung lượng khai thác hiện có thì việc
áp dụng nghiên cứu cũng như xác định lộ trình phát triển công nghệ để tăng
cường khả năng cung cấp đa dịch vụ tốt hơn đến khách hàng ngày càng
được quan tâm nhiều hơn. Trong đó 3G - Hệ thống thông tin di động thế hệ
3 chính là giải pháp công nghệ tiên tiến đang được các nhà khai thác mạng
triển khai.
Tại Việt Nam, trải qua hơn hai thập kỷ phát triển, cho đến nay cả nước
đã có 7 nhà khai thác dịch vụ thông tin di động sử dụng công nghệ GSM và
CDMA. Điều đó minh chứng cho cho sự phát triển không ngừng của hạ tầng
mạng thông tin di động trong nước trong xu thể hội nhập và thể hiện sự cạnh
tranh khốc liệt trong lĩnh vực này. Thực tế phát triển thị trường tại Việt Nam
cho thấy, đến nay các mạng di động sử dụng công nghệ GSM đang chiếm ưu

thế tuyệt đối về số lượng khách hàng với 56,5 triệu thuê bao trên tổng số
63,5 triệu thuê bao di động. Đến nay các hệ thống thông tin di động thế hệ
thứ 3 (3G) đã được đưa vào khai thác thương mại ở nhiều nước trên thế giới.
Ở Việt Nam, các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba cũng sẽ được triển
khai trong cuối năm 2009 này. Đối với các nhà khai thác mạng di động
GSM thì cái đích 3G là các hệ thống thông tin di động CDMA băng rộng
(W-CDMA) theo chuẩn IMT-2000. Xuất phát từ định hướng này mà em
chọn đề tài nghiên cứu về 3G. Đồ án tốt nghiệp của eM là “Hệ thống thông
tin di động 3G và lộ trình triển khai 3G của Mobifone ” gồm có 4 chương:
Chương 1 : Lịch sử triển của hệ thống thông tin di động
Chương 2 : Mạng GSM và giải pháp nâng cấp lên mạng 3G
Chương 3 : Hệ thống thông tin di động WCDMA
Chương 4 : Lộ trình triển khai 3G của Mobifone
Em xin chân thành cám ơn Th.s Phạm Thị Vân Khánh đã giúp đỡ em
trong quá trình hoàn thành đồ án này. Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng trong
việc hoàn thành đồ án nhưng với thời gian và trình độ có hạn nên đồ án còn
có nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp và chỉ dẫn
thêm từ các thầy cô và các bạn.
Hà Nội , tháng 09 năm 2011
Sinh viên
LÃ THANH TÂM
CHƯƠNG 1
SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Trong những năm gần đây, công nghệ không dây là chủ đề được nhiều
chuyên gia quan tâm trong lĩnh vực máy tính và truyền thông. Trong thời
gian này công nghệ này được rất nhiều người sử dụng và đã trải qua rất
nhiều thay đổi. Quá trình thay đổi thể hiện qua các thế hệ:
 Thế hệ không dây thứ nhất là thế hệ thông tin tương tự sử dụng công
nghệ đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA).
 Thế hệ thứ 2 sử dụng kỹ thuật số với công nghệ đa truy cập phân chia

theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã (CDMA).
 Thế hệ thứ 3 ra đời đánh giá sự nhãy vọt nhanh chóng về cả dung
lượng và ứng dụng so với các thế hệ trước đó, và có khả năng cung cấp các
dịch vụ đa phương tiện gói.
1.1. Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 1
- Hệ thống thông tin di động sử dụng công nghệ đa truy nhập theo tần số
(FDMA : Frenquency Division Multiple Access) là hệ thống tế bào tương tự
dung lượng thấp và chỉ có dịch vụ thoại, tồn tại là các hệ thống NMT ( Bắc
Âu), TACS ( Anh ), AMPS ( Mỹ ).
* Đặc điểm:
- Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến.
- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể.
- BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS.
- Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn giản.
Tuy nhiên hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của người
dùng về cả dung lượng và tốc độ. Lúc này các nhà phát triển công nghệ di
động trên thế giới nhận định cần phải xây dựng một hệ thống tế bào thế hệ 2
mà hoàn toàn sử dụng công nghệ số. Vì các khuyết điểm trên mà nguời ta
đưa ra hệ thống di dộng thế hệ 2 ưa điểm hơn thế hệ 1 về cả dung lượng và
các dịch vụ được cung cấp.
1.2. Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2
- Với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao, hệ thống thông tin di động
thế hệ 2 được đưa ra để đáp ứng kịp thời số lượng lớn các thuê bao di động
dựa trên công nghệ số.
- Tất cả hệ thống thông tin di động thế hệ 2 sử dụng điều chế số. Và chúng
sử dụng 2 phương pháp đa truy cập:
- Đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA).
- Đa truy cập phân chia theo mã (CDMA).
1.2.1. Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA
Phổ quy định cho liên lạc di động được chia thành các dải tần liên lạc,

mỗi dải tần liên lạc này dùng chung cho N kênh liên lạc, mỗi kênh liên lạc
là một khe thời gian trong chu kỳ một khung. Các thuê bao khác dùng
chung kênh nhờ cài xen thời gian, mỗi thuê bao được cấp phát cho một khe
thời gian trong cấu trúc khung . Hình 1.1 cho thấy quá trình truy cập của
một hệ thống TDMA 3 kênh với 5 người dùng
Hình 1.1. Khái niệm về hệ thống TDMA
♦ Đặc điểm :
- Tín hiệu của thuê bao được truyền dẫn số.
- Liên lạc song công mỗi hướng thuộc các dải tần liên lạc khác nhau,
trong đó một băng tần được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc đến các
máy di động và một băng tần được sử dụng để truyền tuyến hiệu từ máy di
động đến trạm gốc. Việc phân chia tần như vậy cho phép các máy thu và
máy phát có thể hoạt động cùng một lúc mà không sợ can nhiễu nhau.
- Giảm số máy thu phát ở BTS.
- Giảm nhiễu giao thoa.
Hệ thống TDMA điển hình là hệ thống thông tin di động toàn cầu
(Global System for Mobile - GSM).
Máy điện thoại di động kỹ thuật số TDMA phức tạp hơn kỹ thuật
FDMA. Hệ thống xử lý số đối với tín hiệu trong MS tương tự có khả năng
xử lý không quá 106 lệnh trong một giây, còn trong MS số TDMA phải có
khả năng xử lý hơn 50x106 lệnh trên giây.
1.2.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA
Thông tin di động CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều
người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các
cuộc gọi, mà không sợ gây nhiễu lẫn nhau. Những người sử dụng nói trên
được phân biệt với nhau nhờ dùng một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ
ai. Kênh vô tuyến CDMA được dùng lại mỗi ô (cell) trong toàn mạng, và
những kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên
(Pseudo Noise - PN).
* Đặc điểm:

- Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz.
- Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp.
- Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ
trường hiệu quả hơn FDMA, TDMA.
- Việc các thuê bao MS trong ô dùng chung tần số khiến cho thiết bị
truyền dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số không còn vấn
đề, chuyển giao trở thành mềm, điều khiển dung lượng ô rất linh hoạt.
Hình 1.2. Khái niệm về hệ thống CDMA:
(a) phổ tần; (b) mô hình khởi đầu và duy trì cuộc gọi với 5 người dùng;
(c) phân bố kênh.
Đến năm 1999, để tăng thông lượng truyền phục vụ nhu cầu truyền
thông tin trên mạng di động 2G, GPRS đã ra đời. GPRS đôi khi được xem
như là 2,5G. Tốc độ truyền data rate của GPRS đã cải tiến tốc độ tăng lên
gấp 3 lần so với GSM, tức là khoảng từ 20-30 Kbit/s. GPRS cho phép phát
triển dịch vụ WAP và Internet ( email) tốc độ thấp. Tiếp theo sau đó, năm
2000, EDGE đã ra đời với khả năng cung ứng tốc độ lên được 250 Kbit/s
( trên lý thuyết ). EDGE còn được biết đến như là 2,75G trên con đường tới
3G.
1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3
- Được thiết kế để cung cấp những dịch vụ băng rộng như truy cập
Internet tốc độ cao, video và truyền hình ảnh chất lượng cao… với chất
lượng ngang bằng với các mạng cố định. ITU – R đang tiến hành công tác
tiêu chuẩn hóa cho các hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000. Ở
Châu Âu, ETSI tiến hành chuẩn hóa phiên bản của hệ thống này với tên gọi
UMTS. Cả IMT-2000 và UMTS đều thống nhất sử dụng công nghệ
WCDMA cho truy nhập giao diện vô tuyến của mình.
- Cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ bao gồm từ các dịch vụ thoại và số
liệu tốc độ thấp như hiện nay cho đến các loại dịch vụ số liệu tốc độ cao
như: video,truyền hình….
- Tốc độ cực đại của người sử dụng lên tới tới 2Mbit/s. Tốc độ cực đại này

sẽ chỉ có ở các pico trong nhà, còn các dịch vụ với tốc độ 144Kbit/s sẽ được
đảm bảo cho di động thông thường ở các ô macro.
Những yêu cầu mới cho các hệ thống thế hệ ba được liệt kê dưới đây :
- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz như sau :
+ Đường lên : 1885 – 2025 MHz
+ Đường xuống : 2110 – 2200 MHz
- Có tiêu chuẩn thống nhất toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến .
+ Tích hợp các thông tin hữu tuyến và vô tuyến.
+ Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông.
- Có khả năng truyền thông đa phương tiện, đảm bảo được tốc độ bit Rb
của người sử dụng đến 2Mbit/s. Môi trường được chia thành 4 vùng :
+ Vùng 1 : Trong nhà, ô pico có Rb ≤ 2 Mbit/s.
+ Vùng 2 : Thành phố, ô micro có Rb ≤ 384 Kbit/s.
+ Vùng 3 : Ngoại ô, ô macro có Rb ≤ 144 Kbit/s.
+ Vùng 4 : Toàn cầu có Rb ≤ 9,6 Kbit/s.
- Tăng dịch vụ chuyển mạch gói : Hệ thống thông tin thế hệ hai chỉ có
phương thức chuyển mạch kênh truyền thống, hiệu suất kênh tương đối thấp.
Trong khi đó, hệ thống thông tin di động thế hệ ba tồn tại đồng thời cả
chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói.
- Tăng phương thức truyền tải không đối xứng. Do dịch vụ WWW có đặc
tính không đối xứng, truyền tải đường lên thường chỉ cần vài Kbit/s.
- Chất lượng truyền và chất lượng dịch vụ phải không thua kém chất lượng
dịch vụ mạng cố định, nhất là đối với thoại.
- Nâng cao tuổi thọ của ăcquy.
- Hiệu suất phổ tần cao hơn : Qua việc ứng dụng những kỹ thuật mới như
điều khiển công suất nhanh, chuyển giao mềm, hệ thống anten thông
minh….
- Hiệu suất kênh cao hơn.
Hình 1.3. Quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động
1.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ tiếp theo (4G)

- Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 sang thế hệ 4 qua giai đoạn trung
gian là thế hệ 3,5 có tên là mạng truy nhập gói đường xuống tốc độ cao
HSDPA.
- Thế hệ 4 là công nghệ truyền thông không dây thứ tư, cho phép truyền
tải dữ liệu với tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng lên tới 1 cho đến 1.5
Gb/giây.
- Chuẩn 4G cho phép truyền các ứng dụng phương tiện truyền thông phổ
biến nhất, góp phần tạo nên các những ứng dụng mạnh mẽ cho các mạng
không dây nội bộ (WLAN) và các ứng dụng khác.
- Thế hệ 4 dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực
giao OFDM, là kỹ thuật nhiều tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên
những tần số khác nhau
- Thiết bị 4G sử dụng máy thu vô tuyến xác nhận bởi phần mềm SDR
(Software - Defined Radio) cho phép sử dụng băng thông hiệu quả hơn
bằng cách dùng đa kênh đồng thời. Tổng đài chuyển mạch mạng 4G chỉ
dùng chuyển mạch gói, do đó, giảm trễ thời gian truyền và nhận dữ liệu.
1.5 Kết luận
- Trong chương này đã trình bày một cách khái quát về những nét đặc trưng
cũng như lịch sử phát triển của các hệ thống thông tin di động thế hệ 1, 2, 3
và 4.
- Thế hệ thứ nhất là thế hệ thông tin di động tương tự sử dụng công nghệ
truy cập phân chia theo tần số (FDMA). Tiếp theo là thế hệ thứ hai sử dụng
kỹ thuật số với các công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA)
và phân chia theo mã (CDMA). Và hiện nay là thế hệ thứ ba đang chuẩn bị
đưa vào hoạt động.
- Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba với tên gọi IMT-2000 khẳng
định được tính ưu việt của nó so với các thế hệ trước cũng như đáp ứng kịp
thời các nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng về tốc độ bit thông tin
và tính di động. Tuy chưa xác định chính xác khả năng di động và tốc độ bit
cực đại nhưng dự đoán có thể đạt tốc độ 100 km/h và tốc độ bit từ 1÷10

Mbit/s.
- Thế hệ thứ tư có tốc độ lên tới 34 Mbit/s đang được nghiên cứu để đưa
vào sử dụng.

CHƯƠNG 2
MẠNG GSM VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CẤP LÊN 3G
Giới thiệu
Năm 1982, CEPT (Hiệp hội bưu chính viễn thông châu Âu) bắt đầu đưa
ra chuẩn viễn thông kỹ thuật số châu Âu tại băng tần 900MHz, hỗ trợ
truyền thoại với tốc độ 13 Kbit/s và truyền số liệu với tốc độ 9,6 kbit/s tên là
GSM (Global System for Mobile communication - hệ thống thông tin di
động toàn cầu).
Năm 1986, CEPT đã lập nhiều phòng thử nghiệm tại Paris để lựa chọn
công nghệ truyền phát. Cuối cùng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo thời
gian (TDMA) và đa truy cập phân chia theo tần số đã được lựa chọn
(FDMA). Hai kỹ thuật này đã kết hợp để tạo nên công nghệ phát cho GSM.
Các nhà khai thác của 12 nước châu Âu đã cùng ký bản ghi nhớ
Memorandum of Understanding (MoU) quyết tâm giới thiệu GSM vào năm
1991. Cho đến hiện nay mạng thông tin di động GSM đang là một hệ thống
sử dụng phổ biến nhất trên thế giới.
Trong chương này sẽ đề cập đến đặc điểm ,cấu trúc mạng GSM
và giải pháp nâng cấp lên 3G.
2.1. MẠNG GSM
* Khái niệm : GSM (Global System for Mobile Communication) - hệ
thống viễn thông toàn cầu, sử dụng tần số 900 MHz cũng như 1800 MHz ở
Châu Âu và 1900 MHz ở Bắc Mỹ. GSM hỗ trợ truyền thoại với tốc độ 13
kbit/s và truyền số liệu với tốc độ 9,6 kbit/s. Mạng GSM sử dụng phương
pháp đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA kết hợp đa truy nhập
phân chia theo tần số FDMA.
2.1.1. Đặc điểm chung

- GSM được thiết kế độc lập với hệ thống nên hoàn toàn không phụ thuộc
vào phần cứng, mà chỉ tập trung vào chức năng và ngôn ngữ giao tiếp của
hệ thống. => Điều này tạo điều kiện cho nhà thiết kế phần cứng sáng tạo
thêm tính năng và cho phép công ty vận hành mạng mua thiết bị từ nhiều
hãng khác nhau.
- GSM với tiêu chuẩn thông số toàn Châu Âu mới, sẽ giải quyết sự hạn
chế dung lượng hiện nay. Thực chất dung lượng sẽ tăng 2 - 3 lần nhờ việc
sử dụng tần số tốt hơn và kỹ thuật ô nhỏ, do vậy số thuê bao được phục vụ
sẽ tăng lên.
- Lưu động là hoàn toàn tự động, người sử dụng dịch vụ có thể đem máy di
động của mình đi sử dụng ở nước khác.
- Tiêu chuẩn GSM được thiết kế để có thể kết hợp với ISDN và tương thích
với môi trường di động. Nhờ vậy tương tác giữa hai tiêu chuẩn này đảm
bảo.
- Ở GSM việc đăng ký thuê bao được ghi ở module nhận dạng thuê bao
SIM (Subscribe Identity Module). Card thuê bao chỉ được sử dụng với một
máy. Hệ thống kiểm tra là đăng ký thuê bao đúng và card không bị lấy cắp.
Quá trình này được tự động thực hiện bằng một thủ tục nhận thực thông qua
một trung tâm nhận thực.
- Tính bảo mật cũng được tăng cường nhờ việc sử dụng mã số để ngăn chặn
hoàn toàn việc nghe trộm ở vô tuyến
2.1.2. Kiến trúc của hệ thống GSM
2.1.2.1 . Kiến trúc mạng
Hệ thống GSM được chia thành hệ thống trạm gốc BSS (Base Station
Subsystem) và hệ thống chuyển mạch NSS (Network and Switching
Subsystem). Mỗi hệ thống nói trên chứa một số khối chức năng, ở đó thực
hiện tất cả các chức năng của hệ thống. Các khối chức năng được thực hiện
bởi các thiết bị phần cứng khác nhau.