TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY - TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY docx

1
BÀI 1:
TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN THÔNG
KHÔNG DÂY
(Overview of Wireless Systems )
Facuty of Electronics & Telecommunications
Đặng Lê Khoa
Email:

2
Nội dung trình bày:
1. Tổng quan về mạng không dây
Lịch sử phát triển
Các thử thách thiết kế
Các mạng hiện tại và tương lai
Mạng điện thoại tế bào
Mạng máy tính không dây
2. Hệ thống truyền thông số
Tại sao phải truyền thông số
Hệ thống truyền thông số cơ bản
3. Một số khái niệm
Facuty of Electronics & Telecommunications
3
1. Tổng quan về mạng không dây
Facuty of Electronics & Telecommunications
4
•
Thời cổ: Khói thuốc, bồ câu đưa thư, …
•
Sóng vô tuyến được phát minh 1880 bởi Marconi
•

Nhiều hệ thống vô tuyến không dây được phát triển
công phu trong và sau chiến tranh thứ 2
•
Điện thoại tế bào được phát triển từ 1988, đến nay
khoảng 3 tỉ thuê bao
Thúc đẩy phát triển thiết bị không dây
Tiếng nói, dữ liệu, truyền thông đa phương tiện có mặt
ở khắp nơi
•
Sự thành công và phát triển mạnh của Wifi
Các mạng rộng khắp (vd: Wimax) và các mạng ở
khoảng cách ngắn như Bluetooth, UWB ít thành công
hơn
Facuty of Electronics & Telecommunications
Lịch sử Wireless
1. Tổng quan về mạng không dây
5
Truy cập Internet không dây
Thế hệ điện thoại tế bào thứ n
Các mạng không dây Ad Hoc
Thiết bị giải trí không dây
Ngôi nhà thông minh
…
Khó khăn hạn chế về thời
gian trễ
Khó khăn hạn chế năng lượng
Thông tin có mặt ở khắp nơi giữa người và thiết bị
Facuty of Electronics & Telecommunications
Các mạng không dây của tương lai
1. Tổng quan về mạng không dây

6
•
Hạn chế của dung lượng kênh truyền
•
Mô hình lưu thông, định vị user, điều kiện mạng luôn
thay đổi
•
Các ứng dụng không đồng nhất
•
Giới hạn về năng lượng và độ trễ của thiết kế khi đi
qua các lớp của hệ thống
Facuty of Electronics & Telecommunications
Các thử thách khi thiết kế
1. Tổng quan về mạng không dây
7
•
Các hệ thống Wireless hiện tại
–
3G Cellular: ~200-300 Kbps.
–
WLANs: ~450 Mbps (và đang phát triển).
•
Đang thực hiện mạng thế hệ sau
–
4G Cellular: Khả năng OFDM/MIMO
–
4G WLANs, 3G vừa hoàn thành
•
Các kỹ thuật quan tâm
–

Hardware: Better batteries. Better circuits/processors.
–
Link: Antennas, modulation, coding, adaptivity, DSP, BW.
–
Network: Không nhiều: more efficient algorithms
–
Application: Soft and adaptive QoS.
Facuty of Electronics & Telecommunications
Sự phát triển của các hệ thống hiện tại
1. Tổng quan về mạng không dây
8
Rate
Mobility
2G
3G
4G
802.11b WLAN
2G Cellular
Các vấn đề khác:
Rate vs. Coverage
Rate vs. Delay
Rate vs. Cost
Rate vs. Energy
Facuty of Electronics & Telecommunications
Thế hệ tương lai
1. Tổng quan về mạng không dây
9
Voice VideoData
Delay
Packet Loss

BER
Data Rate
Traffic
<100ms - <100ms
<1% 0 <1%
10
-3
10
-6
10
-6
8-32 Kbps 1-100 Mbps 1-20 Mbps
Continuous Bursty Continuous
Facuty of Electronics & Telecommunications
Các yêu cầu cho truyền thông đa
phương tiện
1. Tổng quan về mạng không dây
Tất cả các yêu cầu trên phải thỏa
10
•
Cellular Systems
•
Wireless LANs
•
WIMAX
•
Satellite Systems
•
Bluetooth
•

Ultrawideband radios
•
Zigbee radios
Các hệ thống hiện tại
Facuty of Electronics & Telecommunications
1. Tổng quan về mạng không dây
11
Hệ thống truyền thông không dây tế bào
Base Station (BS)
User Equipment (UE)
UE
UE
UE
Facuty of Electronics & Telecommunications
1. Tổng quan về mạng không dây
12
Wireless Local Area Networks (WLANs)
•
WLANs kết nối “local” các máy tính (khoảng 100m)
•
Chia data thành các gói
•
Truy cập kênh được chia sẽ (random access)
•
Dựa trên cung cấp các dịch vụ Internet
-> Chất lượng dịch vụ kém ở một số ứng dụng (vd: video)
01011011
Internet
Access
Point

0101
1011
Facuty of Electronics & Telecommunications
1. Tổng quan về mạng không dây
13
Các chuẩn của Wireless LAN
•
802.11b
–
Băng tần 2.4GHz (80 MHz)
–
Trải phổ trực tiếp (DSSS)
–
Tốc độ 11 Mbps, khoảng 150m
•
802.11a/g
–
Băng tần 5GHz (300 MHz)
–
OFDM trong 20 MHz
–
Tốc độ 54 Mbps, khoảng 30 – 60 m
•
802.11n
–
Băng tần 2.4 GHz và 5 GHz
–
Thích nghi OFDM /MIMO ở 20/40 MHz (2-4 antennas)
–
Tốc độ đến 600Mbps, khoảng 60m

1. Tổng quan về mạng không dây
Facuty of Electronics & Telecommunications
14
Wimax (802.16)
•
Mạng không dây diện rộng
–
Kiến trúc hệ thống giống như mạng tế bào
–
Hy vọng tương thích với mạng tế bào
–
Kỹ thuật chính để truyền là OFDM/MIMO
•
Hoạt động ở băng tần 2.5 và 3.5 MHz
–
Phụ thuộc vào từng quốc gia, còn có thể sử dụng 5.8
–
Băng thông là 3.5-10 MHz
•
Fixed (802.16d) và Mobile (802.16e) Wimax
–
Fixed: 75 Mbps (max), bán kín 80km
–
Mobile: 15 Mbps (max), bán kín 1600m
1. Tổng quan về mạng không dây
Facuty of Electronics & Telecommunications
15
8C32810.61-Cimini-7/98
Bluetooth
•

Thay thế nối Cable bằng kỹ thuật RF
•
Khoảng cách ngắn (10m, mở rộng 100m)
•
Băng tầng 2.4 GHz
•
1 kênh Data (700 Kbps) và 3 kênh voice
•
Tương tích nhiều thiết bị như thiết bị viễn thông, PC và
các thiết bị điện tử khác
•
Các ứng dụng nhằm thay thế cable
1. Tổng quan về mạng không dây
Facuty of Electronics & Telecommunications
16
Thử thách cùng tồn tại
Nhiều thiết bị cùng tồn tại một băng tần vô tuyến
•
Các giải pháp kỹ thuật:
–
Loại can nhiễu ( Interference )
–
Nhận biết/thông minh sóng vô tuyến
1. Tổng quan về mạng không dây
Facuty of Electronics & Telecommunications
17
Thiết bị mạng thế hệ sau
1. Tổng quan về mạng không dây
Mọi thứ không dây trên cùng 1 thiết bị
Facuty of Electronics & Telecommunications

18
Thử thách khi tích hợp nhiều thiết bị
•
Can nhiễu RF
•
Nơi đặt các antenna
•
Kích thước
•
Năng lượng tiêu thụ
Cellular
Apps
Processor
BT
Media
Processor
GPS
WLAN
Wimax
DVB-H
FM/XM
1. Tổng quan về mạng không dây
Facuty of Electronics & Telecommunications
19
2. Giới thiệu hệ thống DCS
Facuty of Electronics & Telecommunications
20
Tín hiệu analog và Digital
2. Tín hiệu Digital: hàm rời rạc
->> biểu diễn bằng các xung (ON hoặc OFF) –> 2

trạng thái
2. Giới thiệu hệ thống DCS
Facuty of Electronics & Telecommunications
Một tín hiệu có thể được định nghĩa như là 1 hàm theo
thời gian
1. Tín hiệu analog: hàm liên tục (continuous)
->> biểu diễn hình dạng khác nhau…
21
Tại sao phải truyền thông số?
Propagation distance
Original
pulse
Regenerated
pulse
Các lợi ích của truyền thông số:
- Khôi phục ở đầu thu
Data
Voice
Media
A bit is a bit!
- Các loại tín hiệu khác nhau được xử lý tương tự nhau
2. Giới thiệu hệ thống DCS
Facuty of Electronics & Telecommunications
22
Các lợi ích khác:
•
Lỗi rất thấp ->> Không lỗi
•
Ghép kênh ->> FDM, TDM
•

Mã hóa bảo mật ->> Các dữ liệu an toàn
•
Nén ->> Hệ số cao
•
Đa truy cập ->> FDMA, TDMA, CDMA
•
Da dạng trong xử lý ->> Phần mềm
•
Độ ổn định & Giá rẻ ->> VLSI
2. Giới thiệu hệ thống DCS
Facuty of Electronics & Telecommunications
Tại sao phải truyền thông số?
23
2. Giới thiệu hệ thống DCS
Cấu trúc chung của DCS
Formatter
Source
encoder
Channel
encoder
Modulator
Formatter
Source
decoder
Channel
decoder
Demodulator
Transmitter
Receiver
SOURCE

Info.
Transmitter
Transmitted
signal
Received
signal
Receiver
Received
info.
Noise
Channel
Source User
RF
RFEqualization
Facuty of Electronics & Telecommunications
24
2. Giới thiệu hệ thống DCS
RF (Transmitter)
Facuty of Electronics & Telecommunications
PA
Power
Amplifier
Up-Converter

Local
Oscillator
Band
Pass
Filter
Mixer

Band
Pass
Filter
25
2. Giới thiệu hệ thống DCS
RF (Receiver)
Facuty of Electronics & Telecommunications
Down-Converter

L
N
A
Low Noise
Amplifier
Mixer
Local
Oscillator
Band Pass
Filter