Hệ thống thông tin di động (Phần 3) pot

Bài giảng 3. Mạng di động
•
Khái niệm
•
Quá trình phát triển
•
Cấu trúc chung hệ thống
•
Hệ thống GSM (TDMA)
•
Hệ thống GPRS
•
Hệ thống CDMA
Nội dung
•
Các thiết bị di động liên lạc với nhau thông qua
một mạng lưới được thiết lập sẵn
•
là một mạng vô tuyến bao gồm một số lượng
các tế bào vô tuyến (radio cell), gọi tắt là tế bào,
được phục vụ bởi một máy phát (transmitter) cố
định, được gọi là các trạm gốc (cell site hoặc
base station).
•
Dựa trên công nghệ “long term” radio
Mạng di động 1/3
•
Đầu thập niên 1980 phát triển một mạng điện
thọai di động chỉ sử dụng trong một vài khu vực
tại châu Âu
•

Năm 1982 được chuẩn hoá bởi CEPT
(European Conference of Postal and
Telecommunications Administrations) và tạo ra
Groupe Spécial Mobile (GSM) với mục đích sử
dụng chung cho toàn Châu Âu
Mạng di động 2/3
•
Mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ
GSM được xây dựng và đưa vào sử dụng đầu
tiên bởi Radiolinja ở Phần Lan.
•
các tiêu chuẩn, đặc tính phase 1 của công nghệ
GSM được công bố vào năm 1990.
•
Vào cuối năm 1993 đã có hơn 1 triệu thuê bao
sử dụng mạng GSM của 70 nhà cung cấp dịch
vụ trên 48 quốc gia.
Mạng di động 3/3
•
1G:
–
FDMA: NMT (Bắc Âu- 1981), TACS(Anh- 1985),
AMPS (Bắc Mỹ - 1978)
•
2G:
–
TDMA: GSM (Châu Âu), PDC(Nhật), D-AMPS (Mỹ)
–
CDMA: CDMAone (Mỹ, Hàn Quốc)
•

3G
–
W-CDMA, UTMS: từ GSM, GPRS
–
CDMA 2000: từ CDMA IS-95
Quá trình phát triển
•
Dựa trên mô hình mạng tế bào (cell)
–
Các khu vực được chia làm nhiều cell, mỗi cell có
một trạm cơ sở.
–
Các mobile sẽ kết nối với trạm cơ sở ở cell hiện tại.
–
Các trạm gốc sẽ được kết nối bằng dây với nhau và
với thế giới bên ngòai.
Công nghệ truyền thông thế hệ thứ 1(1G)
•
Chỉ có mỗi chức năng nghe – nói
•
Công nghệ Analog
•
Ví dụ:
–
Từ 1981: Nordic Mobile Telecom (NMT)
–
Từ 1984: Advanced Mobile Phone System (AMPS)
Công nghệ truyền thông thế hệ thứ 1(1G)
• Công nghệ kỹ thuật số (Digital)
• Dịch vụ ngòai chức năng nghe-nói:

–
SMS (killer app)
– Truyền dữ liệu (Chuyển mạch)
• Európa: Groupe Speciale Mobile (GSM),
• Amerika: CDMA (cdmaOne)
•
Cuộc gọi GSM đầu tiên: 1 tháng 7 năm 1991.
Phần Lan
•
GSM dùng chuyển mạch kênh theo thời gian
Công nghệ truyền thông thế hệ thứ 2(2G)
• công nghệ trung gian cho bước phát triển từ 2G
(GSM) lên 3G (CDMA)
•
GPRS: General Packet Radio Service
–
dựa trên tài nguyên có sẵn chỉ khác dùng chuyển mạch
gói
– dữ liệu của người dùng được chia thành các gói dũ liệu
nhỏ và truyền đi
– Tốc độ tối đa: 171.2 kbps
– Dùng cho cả 2G và 3G
– Tránh lãng phí cơ sở hạ tầng
Cải thiện của 2G (2.5G)
• EDGE: Enhanced Data Rates for GSM Evolution
–
được nâng cấp từ GPRS cho phép truyền dữ liệu với
tốc độ có thể lên đến 384 kbit/s
–
các nhà cung cấp mạng phải thay đổi trạm phát sóng

BTS cũng như là thiết bị di động
–
EDGE cung cấp cho chúng ta một dung lượng dữ liệu
gấp 3 lần GPRS
–
Đối với một số mạng GSM/GPRS hiện nay, EDGE thực
chất chỉ là một sự nâng cấp phần mềm
–
cho phép truyền tải các dịch vụ di động tiên tiến như tải
video, clip nhạc, tin nhắn đa phương tiện hoàn hảo,
truy cập interrnet, e-mail di động tốc độ cao.
Cải thiện của 2G (2.75G)
•
cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại
(tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh ).
•
Tiếp tục nâng cấp tốc độ truyền
•
Công nghệ xây dựng trên: W-CDMA
–
Hầu hết các nước: UMTS
–
Nhật Bản: Foma
•
Chi phí xây dựng tốn kém
•
Nhiều kênh khác nhau.
•
UMTS hay 3GSM: sự kết hợp về bản chất công nghệ 3G
của UMTS và chuẩn GSM truyền thống

Công nghệ truyền thông thế hệ thứ 3(3G)
•
chuẩn tương lai của các thiết bị không dây
• 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
• Những tiêu chuẩn và công nghệ
– WiMAX
• tiêu chuẩn IEEE 802.16 cho việc kết nối Internet băng thông
rộng không dây ở khoảng cách lớn
• cho phép người dùng có thể duyệt Internet trên máy laptop
mà không cần kết nối vật lý bằng cổng Ethernet tới router
hoặc switch
– IPv6
Pre-4G
–
Mạng tế bào (Radio cell).
–
GSM (TDMA)
•
Vinaphone, Mobiphone, Vietel
–
FDMA(Frequency Division Mutiple Access)
–
CDMA(Đa truy nhập phân mã)
•
Sphone, EVN.Telecom, HTL
–
Tái sử dụng
–
Mục tiêu

•
Dung lượng tăng
•
Năng lượng tiêu dùng giảm
•
Bao phủ tốt hơn
Đặc điểm chính
•
1G:
–
FDMA: NMT (Bắc Âu- 1981), TACS(Anh- 1985),
AMPS (Bắc Mỹ - 1978)
•
2G:
–
TDMA: GSM (Châu Âu), PDC(Nhật), D-AMPS (Mỹ)
–
CDMA: CDMAone (Mỹ, Hàn Quốc)
•
3G
–
W-CDMA, UTMS: từ GSM, GPRS
–
CDMA 2000: từ CDMA IS-95
Quá trình phát triển
Tổng kết
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 (xác)
thực
–
MSC: Mobile Switching Center: Trung tâm chuyển
mạch di động
Cấu trúc hệ thống
•
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)
Khái niệm tế bào
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
Khái niệm tế bào
•
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
Các phương thức đa truy nhập
•
Mỗi hệ thống thông tin di động được cấp phát
một hoặc nhiều băng tần xác định.
•
Trong mỗi băng tần, các kênh vô tuyến của hệ
thống sẽ được ấn định.
•
Ví dụ: Băng tần GSM 900 được cấp phát là
–
UL: 890 MHz – 915 MHz
–
DL: 935 MHz – 960 MHz
Băng tần của hệ thống

Hệ thống GSM
•
Cấu trúc hệ thống
•
Phân cấp vùng phục vụ
•
Các giao thức
•
Sử dụng lại tần số
•
Chu trình cuộc gọi và chuyển giao
Nội dung