đồ án tốt nghiệp hệ thống thông tin di động thế hệ 3 cdma2000

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐH KHTN
o0o
BÁO CÁO ĐỀ TÀI
HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG
Đề tài:
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000.
Học kì I
Năm học 2008-2009
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
A.Phân công công việc
I. Yêu cầu đặt ra
 Tìm hiểu, giới thiệu về hệ thống thông tin di động.
 Tìm hiểu cấu trúc hệ thống thông tin di động.
 Tìm hiểu về CDMA2000.
II. Quá trình thực hiện
 Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm thực hiện đã làm quen, tìm
hiểu và nắm bắt được khái niệm về các thuật ngữ chuyên ngành hệ thống
truyền thông.
 Nhóm cũng đã đi sâu vào tìm hiểu lịch sử phát triển của mạng
thông tin di động cũng như một số kiến trúc của mạng thông tin di động.
 Tìm hiểu sâu vào kiến trúc hệ thống CDMA2000 cũng như cách
thức hoạt động của mạng CDMA2000.
Bảng phân công công việc
Công việc Người thực hiện
Tìm hiểu lịch sử phát triển, cấu trúc hệ thống
thông tin di động.
Tất cả các thành viên trong
nhóm
Thực hiện phần cấu trúc Layer. Nguyễn Kim Long

Thực hiện phần chuyển giao. Nguyễn Văn Liêm
Thực hiền phần hoạt động thu phát tín hiệu. Thái Hoàng Hữu Nghị
Thực hiện phần điều khiển công suất. Nguyễn Thành Phương
Thực hiện phần hướng phát triển. Huỳnh Văn Tưng
B.Tìm hiểu về CDMA2000
2
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
I. Tổng quan về quá trình phát triển của hệ thống thông tin di
động
1. Công nghệ tương tự OG và 1G
Có hai thế hệ trong các công nghệ di động được coi là tương tự. Các
công nghệ này được gọi là 0G và 1G. 1G là công nghệ di động tổ ong
(cellular) đầu tiên, còn 0G là công nghệ di động tiền tổ ong (pre – cellular).
Các thiết bị đầu cuối sử dụng trong 0G khó có thể gọi là thiết bị di động. Các
mẫu mã đầu tiên rất lớn và thường được gắn vào xe ô tô. Sau đó, các thiết bị
cầm tay ra đời, nhưng 0G bị thay thế bởi thế hệ kế tiếp, 1G.
Khía cạnh chủ yếu phân biệt giữa 0G và 1G là công nghệ 1G sử dụng
mạng tổ ong (cellullar network). Một mạng tổ ong là một mạng tạo nên bởi
một số các cell. Mỗi cell này được phục vụ bởi một máy phát cố định,
thường gọi là trạm gốc. Trên thực tế, cũng có một vài ví dụ về việc sử dụng
mạng tổ ong trong 0G, nhưng điều làm nên sự khác biệt giữa 1G và 0G là
1G hỗ trợ việc kết nối liền mạch khi di chuyển từ cell này sang cell khác.
Điều này có nghĩa là, khi người dùng ra khỏi tầm hoạt động của một trạm
gốc trong khi đang thực hiện cuộc gọi, nếu sử dụng công nghệ 0G thì người
dùng sẽ bị ngắt kết nối, trong khi sử dụng công nghệ 1G người dùng sẽ
không nhận thấy sự ngắt quãng nào. Một khía cạnh khác phân biệt 0G và 1G
là các công nghệ 0G thường là bán song công (có nghĩa là việc thu và phát
âm thanh không xảy ra đồng thời).
Vào những năm 1970, các mạng sử dụng công nghệ 0G bị quá tải
nghiêm trọng. Một chuẩn tương tự khác được giới thiệu, đó là 1G. Giống

như 0G, 1G sử dụng băng tần vô tuyến UHF. Việc truyền âm thanh được
thực hiện mà không có sự mã hóa trên giao diện vô tuyến. Điều này có nghĩa
là bất cứ ai có một máy quét đơn giản cũng có thể nghe được các cuộc điện
đàm. Các cố gắng của nhà chức trách nhằm ngăn chặn việc xâm nhập bất
3
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
hợp pháp này đều không giải quyết được vấn đề. Bên cạnh việc bảo vệ thông
tin cá nhân, nhược điểm này của hệ thống còn đưa đến một vấn đề khác. Bởi
vì dữ liệu truyền được gửi đi mà không mã hóa, các kỹ thuật bảo mật còn
thô sơ dễ dàng lộ ra cho các hacker.
Hầu hết các công nghệ 1G chỉ có một dạng bảo mật, một thủ tục nhận
thực hết sức thô sơ. Thủ tục này bao gồm việc xác nhận hai số: số nhận dạng
di động MIN và số thuê bao điện tử ESN. Quá trình xác nhận này diễn ra khi
một thiết bị di động bắt đầu liên lạc với hệ thống. Đầu tiên, sổ đen (blacklist)
sẽ được kiểm tra xem thiết bị di động này có bị khóa hay không. Tiếp theo,
một bản tin được gửi tới HLR để thông qua sự kết hợp của MIN và ESN. Cả
hai số này được truyền không mã hóa qua giao diện vô tuyến. Hacker có thể
nghe trộm và có thể sử dụng các số này để tạo ra các bản sao bất hợp pháp
mà với chúng, các hacker có thể nhận thực thành công dưới dạng một thuê
bao khác. Vấn đề càng trở nên trầm trọng khi nhiều nhà cung cấp thậm chí
không thực hiện việc nhận thực trên các máy di động do việc thiếu hụt sự
chuẩn hóa và các lý do về hiệu suất. Điều này gây nên việc sử dụng trái phép
vô cùng lớn trong các mạng di động.
2. Công nghệ số 2G và 3G
2G ( second generation )
Mốc đánh dấu quan trọng trong quá trình phát triển của các công nghệ
di động là sự ra đời của xử lý tín hiệu số DSP. Nhờ có DSP, chất lượng thoại
được cải tiến đáng kể vì thông tin số không bị ảnh hưởng bởi méo. Thêm
vào đó, dải phổ có thể được sử dụng một cách hiệu quả hơn hẳn nhờ có các
kỹ thuật hợp kênh. Bởi vì các kỹ thuật tương tự sử dụng FDMA, chỉ có một

người dùng có thể sử dụng một tần số xác định tại bất kỳ thời gian nào trong
một cell. Với công nghệ 2G, vấn đề này được giải quyết bằng cách sử dụng
4
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
TDMA và CDMA. Các kỹ thuật này cho phép nhiều người dùng chia sẻ
cùng một tần số.
Cấu trúc bảo mật cũng có những bước cải tiến đáng kể. Có hai chuẩn
chính trong 2G: GSM và cdmaOne. Cả hai chuẩn này đều sử dụng kỹ thuật
đòi hỏi – đáp ứng (challenge – response) để nhận diện người dùng. Khi thực
hiện cuộc gọi, thiết bị di động cần tính toán một đáp ứng cho đòi hỏi (dưới
dạng một số ngẫu nhiên) được gửi bởi mạng. Đáp ứng này được tính toán sử
dụng một khóa bí mật duy nhất được lưu trên thiết bị di động đó. Đáp ứng
này sau đó có thể được xác nhận bởi mạng, vì nó cũng lưu trữ khóa bí mật
trùng với khóa lưu tại thiết bị di động của người dùng. Khóa này sau đó có
thể sử dụng để thiết lập việc mã hóa trên đường truyền qua giao diện vô
tuyến.
Nhìn lại những vấn đề đối với thế hệ tương tự, có thể kết luận rằng ít
nhất về mặt lý thuyết những vấn đề này đã được giải quyết. Việc truyền dẫn
đã được mã hóa để bảo vệ thông tin cá nhân người dùng và sự tin cậy, một
phương pháp nhận thực tốt hơn được sử dụng. Trên thực tế, lại có một số
vấn đề nảy sinh. Đầu tiên, các chuẩn này có thể tin cậy được, về một mặt
nào đó, dựa trên sự khó hiểu của các thuật toán của nó. Theo thời gian, bí
mật về các thuật toán này rò rỉ, có thể dễ dàng chứng minh rằng các thuật
toán này trở nên yếu ớt. Thứ hai, các chuẩn này có nhiều khuyết điểm về
mặt giao thức có thể sử dụng để nhận thực bất hợp pháp một máy di động
lậu. Một nhược điểm nữa là việc thiếu hụt trong bảo vệ sự toàn vẹn. Khi một
thiết bị di động được nhận thực, nhưng không phải trong mạng, một trạm
gốc giả có thể sử dụng để nhận việc nhận thực dữ liệu từ một thuê bao
không rõ nguồn gốc.
5

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
3G ( third generation )
Thông tin di động thế hệ hai mặc dù sử dụng công nghệ số nhưng vì là
hệ thống băng hẹp và được xây dựng dựa trên cơ chế chuyển mạch kênh nên
không đáp ứng được nhu cầu của các dịch vụ mới, thêm vào đó là có quá
nhiều tiêu chuẩn khác nhau, làm cho việc di chuyển của thuê bao giữa các
quốc gia này với các quốc gia khác gặp nhiều khó khăn. Chính vì lẽ đó mà
các tổ chức viễn thông trên thế giới thấy cần thiết phải tập hợp lại và đề ra
phương án phải có một tiêu chuẩn thống nhất chung để các hệ thống viễn
thông di động tương lai vừa đáp ứng được các yêu cầu của thời đại mới, vừa
mang tính thống nhất chung cho các hệ thống. Kết quả là IMT – 2000 do
ITU – R xây dựng đã ra đời nhằm đáp ứng các yêu cầu đó. IMT – 2000 mở
rộng đáng kể khả năng cung cấp dịch vụ và cho phép nhiều phương tiện
thông tin có thể cùng hoạt động, từ các phương tiện truyền thống cho đến
các phương tiện hiện đại và các phương tiện truyền thông đã có trong tương
lai. Vào năm 1999, ITU thông qua năm giao diện vô tuyến sử dụng IMT –
2000. Đó là các giao diện:
 IMT – DS (Direct Spead) – Trải phổ trực tiếp: còn được biết đến
với tên WCDMA hay UTRA – FDD và được sử dụng trong UMTS.
 IMT – MC (Multi Carrier) – Đa sóng mang: còn được gọi là
CDMA2000.
 IMT – TD (Time Division) – Phân chia theo thời gian: bao gồm
TD – CDMA và TD – SCDMA, cả hai đều được chuẩn hóa để sử dụng trong
UMTS.
 IMT – SC (Single Carrier) – Đơn sóng mang: còn được gọi là
UWC – 136 hoặc EDGE.
 IMT – FT (Frequency Time): còn được gọi là DECT.
6
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
Trong năm giao diện này, IMT – DS (hay UMTS) và IMT – MC (hay

CDMA2000) được coi là hai chuẩn chính. UMTS được phát triển ở châu Âu
và là thế hệ sau của GSM. CDMA2000 là thế hệ sau của cdmaOne và được
phát triển ở Mỹ.
Hình 1: Quá trình phát triển từ công nghệ 2G lên 3G.
II.Tổng quan về mạng thông tin di động 3G
1. Giới thiệu
3G là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ
3 (Third Generation).
3G (third generation technology) là tiêu chuẩn truyền thông di động
băng thông rộng thế hệ thứ 3 tuân thủ theo các chỉ định trong IMT-2000 của
ITU (Tổ chức viễn thông thế giới). Chuẩn 3G cho phép truyền không dây dữ
liệu thoại và phi thoại (gửi email, hình ảnh, video ).
2. Một số yêu cầu của mạng thông tin di động 3G
Hệ thống thông tin di động ba xây dựng trên tiêu chuẩn IMT-2000.
Với các tiêu chuẩn sau:
 Sử dụng dải tần quy định Quốc Tế:
♦ Đường lên : 1885 – 2025 MHZ .
7
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
♦ Đường xuống :2110 – 2200 MHZ .
 Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin
vô tuyến.
♦ Tích hợp các mạng thông tin vô tuyến và hữu tuyến .
♦ Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông .
 Sử dụng được trong các môi trường khác nhau :
♦ Công sở , ngoài đường , vệ tinh …
 Có thể hỗ trợ được các dịch vụ khác:
♦ Môi trường ảo .
♦ Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện .
♦ Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới ra .

III. Lộ trình phát triển lên CDMA2000 từ CDMAONE
1. Các giai đoạn phát triển
Một trong những mục đích của chuẩn 3G là tăng cường sự phát triển
của hệ thống 2G hiện tại, tận dụng tối đa cơ sở hạ tầng hiện có. CDMA2000
là hệ thống 3G phát triển từ hệ thống CDMA hiện tại ở Bắc Mỹ là cdmaOne.
Chuẩn được quy định cho CDMA2000 bao gồm 2 giai đoạn: 1xRTT và
3xRTT. 1xRTT được coi là giai đoạn I của CDMA2000 3G và 3xRTT là
giai đoạn II của CDMA2000 3G.
 Giai đoạn thứ nhất được định nghĩa là chuẩn có tên 1xRTT. Được
hoàn tất vào tháng 7 năm 1999, giai đoạn này của CDMA2000 mang tên là
chuẩn TIA theo IS-2000 và mang tên là chuẩn MC-1X theo ITU. 1xRTT
cung cấp gấp đôi dung lượng thoại và thời gian chờ so với IS-95, và cho
phép tốc độ dữ liệu lên tới 384 Kbps (theo lý thuyết). Nó hoạt động ở kênh
1.25 MHz.
8
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
 Giai đoạn thứ hai của CDMA2000 là 3xRTT kết hợp chặt chẽ các
khả năng của 1xRTT, có tốc độ dữ liệu lên tới 2Mbps (theo lý thuyết), hỗ trợ
tất cả các loại kênh (5 MHz, 10 MHz, vv ).
2. 1xEV: 1xEV – DO và 1xEV – DV
1xEV là bước phát triển kế tiếp của 1x. Nớ dựa trên công nghệ tốc độ
dữ liệu cao Qualcomm HDR. Các xu hướng dẫn đến sự ra đời của 1xEV là:
 Trong trình tự phát triển của CDMA2000 1x, khả năng dữ liệu tốc
độ cao để hỗ trợ các dịch vụ dựa trên nền Internet ở hiện tại và trong tương
lai sẽ trở nên hết sức quan trọng.
 Dải phổ sẽ trở thành một tài nguyên khan hiếm, làm cho hệ thống
1.25 MHz trở nên hấp dẫn hơn nhiều so với hệ thống 5 MHz (3x), chỉ cần
đạt được hiệu suất tương đương. Những nhà khai thác và người dùng sẽ
được lợi từ những hệ thống này thông qua:
♦ Tốc độ cao và dung lượng cao của hệ thống truyền dẫn dữ liệu gói.

♦ Hiệu quả sử dụng dải phổ cao hơn cho chuyển mạch gói.
♦ Thoại với hiệu quả sử dụng dải phổ cao hơn.
♦ Sự nâng cấp và linh hoạt của hệ thống CDMA2000 1x tốt hơn
nhiều so với hệ thống 3x trong việc phát triển lên từ hệ thống 2G hiện tại.
♦ Hệ thống CDMA2000 1x tối thiểu hóa tác động trên các thiết bị
trong vùng tế bào và các thiết bị cầm tay trong việc cung cấp các dịch vụ dữ
liệu gói tốc độ cao.
Để đạt được các yêu cầu của nhà khai thác CDMA2000 trong việc
triển khai các dịch vụ dữ liệu gói tốc độ cao trong sóng mang 1.25 MHz,
1xEV sẽ được định nghĩa trong hai giai đoạn:
 Giai đoạn 1: Tối ưu hóa hệ thống cho các dịch vụ dữ liệu gói tốc
độ cao, không thời gian thực.Dịch vụ dữ liệu gói tốc độ cao hoạt động trên
9
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
một sóng mang. Nếu thuê bao cần thoại hoặc các dịch vụ thời gian thực
khác, hệ thống 1xEV sẽ sử dụng CDMA2000 1x để thực thi dịch vụ đó. Mục
đích là nhằm làm cho hoạt động dễ hiểu đối với người dùng.
 Giai đoạn 2: Hệ thống đồng thời hỗ trợ dữ liệu gói tốc độ cao và
dịch vụ thời gian thực.
Trong cách tiếp cận tích hợp, mục đích là để tích hợp khả năng của
giai đoạn một trên cùng một sóng mang, trong khi vẫn còn khả năng duy trì
dịch vụ dữ liệu gói trên một sóng mang riêng biệt.
1xEV – DO
1xEV-DO là một chuẩn trong họ các tiêu chuẩn vô tuyến của
CDMA2000 1x. EV-DO là viết tắt của “EVolution, Data-Only" (gần đây
được sửa thành “Evolution, Data Optimized”). 1xEV-DO cung cấp tốc độ dữ
liệu nhanh gấp 10 lần so với 1xRTT, công nghệ dữ liệu trước đó của mạng
CDMA. Không giống như các chuẩn 1x khác, 1xEV-DO chỉ dành cho dữ
liệu, không dùng cho thoại. Nó yêu cầu một khoảng phổ dành riêng, tách
biệt với mạng thoại sử dụng các chuẩn như 1xRTT.

Có hai phiên bản của 1xEV-DO: "Release 0" và "Revision A".
 Release 0 là phiên bản nguyên thủy, và là phiên bản được triển
khai rộng rãi đầu tiên. Release 0 cung cấp tốc độ dữ liệu lên tới 2.4 Mbps,
trung bình là 300-600 kbps trong thực tế. Tốc độ này nhanh hơn rất nhiều so
với tốc độ 50-80 kbps cung cấp bởi 1xRTT. Tốc độ dữ liệu của Release 0
tương đồng với tốc độ dữ liệu của 1xEV-DV Revision C.
 Revision A tích hợp hầu hết công nghệ dữ liệu từ 1xEV-DV
Revision D, và cải thiện ngấm ngầm. Những nâng cao này cho phép các tính
năng như VoIP và thoại video.
10
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
Mặc dù EV-DO về nguyên bản không có khả năng thoại, Revision A
đủ nhanh để cung cấp công nghệ VoIP tại mức độ dịch vụ bằng hoặc tốt hơn
so với công nghệ thoại 1xRTT. Đây có thể là con đường phát triển của
CDMA nếu sự phát triển của 1xEV-DV vẫn bị ngừng trệ. 1xEV-DO được
dựa trên công nghệ dữ liệu tốc độ cao HDR hoặc dữ liệu gói tốc độ cao
HRPD, phát triển bởi Qualcomm. Chuẩn quốc tế gọi là IS-856.
1xEV – DV
1xEV-DV là một chuẩn trong họ các tiêu chuẩn vô tuyến của
CDMA2000 1x. EV-DV là viết tắt của “Evolution, Data and Voice”. 1xEV-
DV kết hợp cả công nghệ tốc độ cao HDR từ 1xEV-DO với chuẩn 1xRTT
được triển khai rộng rãi. Nó tích hợp liền mạch với 1xRTT, cung cấp khả
năng tương thích với các hệ thống cũ và đồng thời cả thoại và dữ liệu.
Có hai phiên bản của 1xEV-DV: "Revision C" và "Revision D"
 Revision C cung cấp tốc độ dữ liệu cao chỉ cho chiều xuôi, có
nghĩa là tốc độ download sẽ nhanh hơn. Chiều ngược giống như chuẩn
1xRTT.
 Revision D cung cấp tốc độ dữ liệu cao cho cả hai chiều, lý tưởng
cho các ứng dụng như hội thoại video và tải lên các file dung lượng lớn.
Revision D cũng tích hợp việc nhận dạng thiết bị di động MEID.Sự phát

triển 1xEV-DV đang bị chững lại, bị cản trở bởi 1xEV-DO Revision A và
công nghệ VoIP.
IV. Công nghệ CDMA2000
1. Giới thiệu về mạng thông tin di động CDMA2000
Một trong 2 chuẩn 3G quan trọng là CDMA2000, là thế hệ kế tiếp của
các chuẩn 2G CDMA và IS-95. Các đề xuất của CDMA2000 nằm bên ngoài
khuôn khổ GSM tại Mỹ, Nhật Bản và Hàn Quốc. CDMA2000 được quản lý
11
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
bởi 3GPP2, là tổ chức độc lập với 3GPP. Có nhiều công nghệ truyền thông
khác nhau được sử dụng trong CDMA2000 bao gồm 1xRTT, CDMA2000-
1xEV-DO và 1xEV-DV.
CDMA 2000 cung cấp tốc độ dữ liêu từ 144 kbit/s tới trên 3 Mbit/s.
Chuẩn này đã được chấp nhận bởi ITU.
2. Tính năng
1.2 Loại lưu lượng
CDMA2000, cũng như các công nghệ 3G khác, hỗ trợ các loại lưu
lượng sau ( tốc độ dữ liệu từ 9.6 kbps đến 2 Mbps).
 Thoại truyền thống và VoIP.
 Các dịch vụ dữ liệu.
♦ Dữ liệu gói: Các dịch vụ này dựa trên nền IP với giao thức TCP
hoặc UDP tại lớp giao vận. Nằm trong loại này là các ứng dụng Internet, các
dịch vụ đa phương tiện loại H.323 vv
♦ Dữ liệu băng rộng mô phỏng kênh (circuit-emulated broadband
data): ví dụ như fax, truy cập dial-up không đồng bộ, các dịch vụ đa phương
tiện loại H.321 nơi mà audio, video, dữ liệu, điều khiển và chỉ thị được
truyền trên mô phỏng kênh qua ATM
 SMS ( Short Messaging Service).
 Dịch vụ báo hiệu.
Hệ thống 3G được dự kiến cho các môi trường trong nhà và ngoài

trời, các ứng dụng bộ hành hoặc trên xe cộ, và các môi trường cố định như
tổng đài nội hạt vô tuyến (wireless local loop). Kích cỡ tế bào từ vài chục
mét (nhỏ hơn 50 m đối với picocell) tới vài chục km (hơn 35 km cho các tế
bào cỡ lớn).
12
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
Độ rộng băng
Hệ thống CDMA2000 có thể hoạt động ở các độ rộng băng khác
nhau với một hoặc nhiều sóng mang. Trong hệ thống đa sóng mang, các
sóng mang cạnh nhau phải cách nhau ít nhất 1.25 MHz. Trong hệ thống đa
sóng mang thực sự, mỗi sóng mang thường có độ rộng băng 1.25 MHz và
được phân biệt với sóng mang IS-95 bằng mã trực giao. Tuy nhiên, khi ba
sóng mang được sử dụng trong hệ thống đa sóng mang, băng thông yêu cầu
là 5 MHz. Để cung cấp các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao, một kênh đơn có thể
có độ rộng băng danh định là 5 MHz với tốc độ chip 3.6864 Mcps ( = 3 x
1.22887 Mc/s). Băng thông BW trong hình 4, ngoài mật độ công suất có thể
bỏ qua, tùy thuộc vào bộ lọc tạo dạng tại băng gốc. Nếu bộ lọc cosine tăng
được sử dụng, BW = R
c
(1 + α), trong đó R
c
là tốc độ chip và α là thừa số cắt
lăn (rolloff factor). Nếu α = 0.25, BW = 4.6 MHz, và do đó dải bảo vệ G =
200 kHz. Rõ ràng, một lợi thế của băng thông rộng hơn là nó cung cấp nhiều
đường hơn để có thể sử dụng trong bộ thu đa đường để tăng cường hoạt
động của hệ thống.
Hình 2: Độ rộng băng trong CDMA2000.
13
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
Chất lượng dịch vụ QoS ( quality of service )

Bất cứ lúc nào, đa ứng dụng cũng có thể chạy trên một trạm di động
MS. Người dùng có thể yêu cầu chất lượng dịch vụ tùy theo ứng dụng, và
mạng được mong đợi là sẽ đảm bảo chất lượng yêu cầu mà không có sự sút
giảm đáng kể trong QoS đã quy ước với khách hàng.
Các dịch vụ dữ liệu gói
CDMA2000 hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu gói. Từ lúc khởi đầu, nếu có
một gói để gửi, người dùng cố gắng thiết lập các kênh điều khiển dùng
chung và dùng riêng sử dụng phương thức đa truy cập phân khe Aloha.
Trong phương thức này, một xung nhịp tham chiếu được sử dụng để tạo ra
một dãy các khe thời gian có độ dài bằng nhau. Khi người dùng có một gói
cần gửi, nó có thể bắt đầu truyền, nhưng chỉ tại lúc bắt đầu của một khe thời
gian chứ không phải tại khoảng thời gian bất kỳ lúc nào. Lưu ý rằng mặc dù
người dùng được đồng bộ hóa nhờ xung nhịp tham chiếu, có một vài xác
suất rằng có thể có hai người dùng hoặc nhiều hơn có thể bắt đầu truyền tại
cùng một thời điểm. Khi các kênh này được thiết lập, người dùng có thể gửi
các gói tin thông qua kênh điều khiển dùng riêng, và có thể yêu cầu một
kênh lưu lượng hoặc một độ rộng băng thích hợp. Một khi kênh lưu lượng
đã được cấp, người dùng truyền gói tin, việc bảo trì sự đồng bộ hóa và điều
khiển công suất là cần thiết, và việc giải phóng kênh lưu lượng ngay sau khi
truyền xong hoặc sau một khoảng thời gian nhất định. Nếu không còn gói
nào để gửi, kênh điều khiển dùng riêng cũng được giải phóng sau một
khoảng thời gian, nhưng kết nối lớp mạng và lớp liên kết vẫn được duy trì
trong một khoảng thời gian để nếu có gói mới đến thì vẫn sẽ được truyền mà
không bị mất thời gian thiết lập kênh. Tại cuối khoảng thời gian đó, các gói
ngắn và không thường xuyên sẽ được gửi qua một kênh điều khiển dùng
chung. Người dùng có thể ngắt kết nối tại thời điểm đó, hoặc tiếp tục trong
14
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
trạng thái đó vô hạn, hoặc tái thiết lập kênh điều khiển dùng riêng và kênh
lưu lượng nếu có các gói lớn hoặc thường xuyên cần gửi.

3. Kiến trúc mạng thông tin di động CDMA2000
Hình 3: Kiến trúc cơ bản của mạng CDMA2000.
1.3 Các thành phần của hệ thống
 Trạm di động MS( Mobile Station): là thiết bị cho người sử dụng
truy cập vào mạng. MS có thể là điện thoại cầm tay, máy tính…
 Trạm thu phát gốc BTS( Base Transceiver Station): chịu trách
nhiệm cấp phát các tài nguyên cho các thuê bao. BTS chứa các thiết bị thu
15
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
phát vô tuyến, nó là giao diện giữa mạng CDMA2000 và thiết bị của người
sử dụng UE (User Equipment).
 Bộ điều khiển trạm gốc BSC( Base Station Controller): có nhiệm
vụ điều khiển các BTS gắn với nó và định tuyến các gói đến và đi từ PSDN.
Ngoài ra, BSC còn làm nhiệm vụ điều khiển/quản lý chuyển giao.
 Trung tâm chuyển mạch di động MSC(Mobile Switching Centre):
thực hiện vai trò của chuyển mạch trung tâm, thiết lập và định tuyến cuộc
gọi, thu thập thông tin tính cước, quản lý di động, gửi cuộc gọi tới
PSTN/Internet.
 Bộ ghi định vị thường trú HLR (Home Location Register): là cơ sở
dữ liệu lưu thông tin về thuê bao.
 Bộ ghi định vị vãng lai VLR (Visitor Location Register): là cơ sở
dữ liệu lưu thông tin thuê bao đang hoạt động trên một MSC nhất định.
 Trung tâm nhận thực AC (Authentication Centre): xác nhận thuê
bao trước khi cho phép cung cấp dịch vụ cho thuê bao đó.
 IWF (Interworking Function): cho phép các dịch vụ dữ liệu chuyển
mạch kênh.
 Nút dịch vụ dữ liệu gói PDSN (Packet Data Service Node): chỉ có
ở mạng 3G, cung cấp các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói.
 Trung tâm nhận thực, trao quyền và thanh toán AAA
(Authentication, Authorization, and Accounting): là một server cung cấp các

dịch vụ nhận thực, trao quyền và thanh toán cho PSDN, lần lượt chuyển các
dịch vụ kết nối với mạng dữ liệu gói cho người dùng di động.
Các giao thức sử dụng
Trong cấu trúc mạng CDMA2000 ở trên, có các giao diện giữa các
thành phần mạng được thêm vào để cung cấp các dịch vụ dữ liệu chuyển
16
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
mạch gói. Việc định nghĩa các giao diện này thường được quy định bởi các
chuẩn. Một số chuẩn quan trọng là:
 IS-2000: Các chuẩn này quy định giao diện không trung giữa MS
và BSC trong mạng CDMA2000.
 IS-2001: Đây là phiên bản 3G của IOS (InterOperability
Specification), là chuẩn định nghĩa giao diện giữa BSC và PDSN. Nó cũng
định nghĩa giao diện giữa BSC và MSC, cũng như giao diện giữa các BSC
với nhau nhằm quản lý di động.
 IS-41: Chuẩn này, đã sử dụng ở mạng 2G, cũng vẫn được sử dụng
ở mạng 3G. Nó định nghĩa giao diện giữa MSC, HLR, VLR, và AC, cũng
như giao diện giữa các MSC với nhau.
1.4 Simple internet protocol ( Simple IP )
Simple IP là 1 giao thức truyền nhận gói dữ liệu đơn giản.
Hình 4: Một gói dữ liệu được trao đổi giữa MS và server.
17
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
Nếu một MS có địa chỉ IP là M,và server có địa chỉ IP là S thì dữ liệu
được trao đổi giữa MS và server.Khi đi từ MS đến server,gói dữ liệu có địa
chỉ nguồn là M và địa chỉ đích là S.Và ngược lại,khi đi từ server đến MS,gói
dữ liệu có địa chỉ nguồn là S,địa chỉ đích là M.
Nhược điểm:Khi MS di chuyển sang một PSDN khác thì có xảy ra sự
chuyển giao (handoff) giữa các BSC hoặc giữa các MSC nhưng kết nối sẽ bị
ngắt.

Mobile internet protocol ( Mobile IP )
Đây là một giao thức truyền nhận dữ liệu động.
Chức năng:Duy trì kết nối khi MS di chuyển từ PSDN này sang một
PSDN khác.
Hình 5: Gói dữ liệu được gửi và nhận khi MS di chuyển.
18
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
Xuất hiện thêm 2 thành phần mới là home agent (HA) và foreign
agent (FA):
 Home agent (HA):Xác định PSDN mà MS di chuyển tới và gửi
những gói dữ liệu đến foreign agent.
 Foreign agent (FA):Nhận các gói dữ liệu từ MS’HA và gửi cho
MS tại thời điểm hiện tại.
Khi MS di chuyển từ home PSDN đến foreign PSDN,gói dữ liệu do
MS gửi vẫn đến được server vì gói dữ liệu này mang địa chỉ đến là S.Ngược
lại,khi server gửi xuống MS thì server vẫn lấy địa chỉ là M.Do đó gói dữ liệu
được gửi tới HA,và HA có nhiệm vụ gửi tới FA.Cuối cùng FA sẽ gửi cho
MS.
Mobile IP có thêm 2 chức năng mới là :
 MS’registration with the FA :Khi một MS di chuyển tới 1 PSDN
khác thì MS phải đăng kí với FA.Foreign agent sẽ tạo ra một địa chỉ tạm
thời T.
 FA’registration with the HA :Sau khi FA tạo ra địa chỉ T,FA cần
đăng kí địa chỉ này tới MS’HA.
Từ đó đảm bảo HA gửi gói dữ liệu đúng cho MS.
4. Các lớp chính trong CDMA2000
19
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
20
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000

Hình 6: Các lớp chính trong mạng CDMA2000.
Lớp vật lý
1.4.2 Giới thiệu
Lớp vật lý chịu trách nhiệm phát và thu các bit thông qua phương tiện
vật lý. Vì phương tiện vật lý trong trường hợp này là không trung, nên lớp
vật lý phải chuyển đổi bit sang dạng sóng (điều chế) để cho phép truyền qua
không trung. Bên cạnh việc điều chế, lớp vật lý còn thực hiện các chức năng
mã hóa để thực hiện các chức năng điều khiển lỗi tại mức bit và mức khung.
1.4.3 Kênh xuôi
Các kênh xuôi trong CDMA2000 chia làm kênh báo hiệu và kênh
người dùng.Kênh báo hiệu mang thông tin điều khiển.Kênh người dùng
mang dữ liệu.
Kênh xuôi trong CDMA2000
21
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
Kênh
báo
hiệu
Kênh
dùng
chung
F-PCH (Paging Channel)
F-QPCH (Quick Paging Channel)
F-CCCH (Forward Common Control Channel)
F-BCCH (Broadcast Control Channel)
F-CACH (Common Assignment Channel)
F-CPCCH (Common Power Control Channel)
F-SYNCH (Sync Channel)
F-PICH (Forward Hoa tiêu Channel)
F-TDPICH (Transmit Diversity Hoa tiêu Channel)

F-APICH (Auxiliary Hoa tiêu Channel)
F-ATDPICH (Auxiliary Transmit Diversity Hoa tiêu
Channel)
Kênh
chuyên
dụng
F-DCCH (Forward Dedicated Control Channel)
Kênh người dùng
F-FCH (Forward Fundamental Channel)
F-SCH (Forward Supplemental Channel)
F-SCCH (Forward Supplemental Code Channel)
1.4.4 Kênh ngược
Các kênh ngược trong CDMA2000 chia làm kênh báo hiệu và kênh
người dùng.
Kênh ngược trong CDMA2000
Kênh
báo hiệu
Kênh dùng chung R-ACH (Access Channel)
R-EACH (Enhanced Access Channel)
R-CCCH (Reverse Common Control Channel)
Kênh chuyên dụng R-PICH (Reverse Hoa tiêu Channel)
R-DCCH (Reverse Dedicated Control Channel)
R-FCH (Reverse Fundamental Channel)
22
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
Kênh người dùng R-SCH (Reverse Supplemental Channel)
R-SCCH (Reverse Supplemental Code Channel)
1.4.5 Chức năng truyền dẫn của kênh xuôi
Hình sau minh họa sơ đồ đơn giản của các chức năng truyền dẫn của
kênh xuôi của hệ thống CDMA2000 đơn sóng mang trải phổ trực tiếp. Để

đơn giản, chỉ có một số kênh xuôi vật lý được đưa ra trong hình.
CDMA2000 có hai loại kênh lưu lượng – kênh cơ bản và kênh phụ. Một số
tốc độ dữ liệu được hỗ trợ. Tùy thuộc vào tốc độ dữ liệu, mã xoắn với tốc độ
1/2, 3/8, 1/3, hoặc 1/4 có thể được sử dụng. Cả hai loại khung 10 ms và 5 ms
đều được hỗ trợ. Các biểu tượng của kênh I và kênh Q được nhân với các hệ
số tích lũy (gain factor) để cung cấp thêm một số điều khiển công suất. Cũng
như trong IS-95, các tế bào được phân tách bởi các độ lệch (offset) của các
dãy PN khác nhau (chu kì của các dãy PN này là 2
15
– 1 chip). Tuy nhiên,
giờ đây, các phương pháp trải phổ phức được sử dụng bằng cách, đầu tiên,
thêm các giá trị thực của dãy I và Q trong phép cầu phương (quadrature) để
kết quả trở thành số phức và sau đó nhân nó với một số phức khác S
I
+

jS
Q
,
trong đó S
I
và S
Q
lần lượt là các PN hoa tiêu của kênh I và kênh Q. Kết quả
của phép nhân này là một đại lượng phức có các thành phần đồng pha và
vuông pha được biểu diễn ở góc dưới của hình vẽ.
Với việc trải phổ phức, lối ra của bộ lọc tạo dạng sẽ bằng 0 chỉ với
xác suất thấp, do đó cải thiện hiệu quả công suất.
23
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000

Hình 7: Sơ đồ truyền dẫn của kênh xuôi trong CDMA2000.
24
Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000
1.4.6 Chức năng truyền dẫn của kênh ngược
Hình 8: Sơ đồ truyền dẫn của kênh ngược trong CDMA2000.
Sơ đồ khối chức năng của kênh ngược của hệ thống CDMA2000 trải
phổ trực tiếp được biểu diễn trên hình 6. Trước tiên hãy xem xét kênh cơ
bản. Dữ liệu đến trong kênh này được xử lý theo cách thông thường. Tùy
thuộc vào tốc độ dữ liệu người dùng, một số bit chỉ thị chất lượng khung
dưới dạng CRC được thêm vào khung. Một vài bit đuôi được thêm vào để
đảm bảo việc hoạt động chuẩn xác của bộ mã hóa kênh, có thể là bộ mã hóa
mã xoắn hoặc mã khối. Biểu tượng mã được lặp lại, nhưng tùy thuộc vào tốc
độ, một vài biểu tượng bị xóa. Lối ra của bộ ghép xen (interleaver) được trải
phổ với mã Walsh, ánh xạ tới các biểu tượng điều chế, và nhân với các hệ số
tích lũy (gain factor), kết quả là báo hiệu được gán nhãn A
fund
. Kênh phụ 1 và
2 và các kênh điều khiển được xử lý cũng theo cách đó, mặc dù chi tiết có
thể khác biệt trong một số trường hợp. Ví dụ như, sự bỏ đi các biểu tượng
không được thực hiện trên kênh điều khiển dành riêng. Tương tự, kênh hoa
25