đồ án ký thuật điện điện tử TÌm hiểu về công nghệ 3g và ứng dụng tại tỉnh BẮC NINH

CÁC TỪ VIẾT TẮT
3G Third Generation Cellular Hệ thống thông tin di động
thế hệ thứ ba
3 GPP Third Generation Patnership Project Dự án hợp tác thế hệ 3
A
AC Admission Cotrol Điều khiển cho phép
AI Acquistion Indicator Chỉ thị bắt
AICH Acquistion Indication Channel Kênh chỉ thị bắt
A-P Access Preamble Tiền tố
ATM Asynchoronous Transfer Mode Kiểu truyền di bộ
AS Access Slot Khe truy nhập
B
BER Bit Error Rate Tỷ số bit lỗi
BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá
BMC Broadcast/Multicast Control Điều khiển quảng bá / đa
phương
BS Base Station Trạm gốc
BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG




BÁO CÁO
BÁO CÁO
THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI
TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ 3G VÀ ỨNG DỤNG TẠI TỈNH

BẮC NINH


Giáo Viên hướng dẫn: Ths Hoàng Quang Trung
Sinh Viên thực hiện: Cao Phan Hiệp
Lớp: ĐTVTK4
THÁI NGUYÊN, NĂM 2011
C
CC Connecting Management Quản lý kết nối
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo
mã
CD-P Collision Detection Preamble Tiền tố phát hiện tranh chấp
CN Core Network Mạng lõi
CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung đường lên
CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung
D
DC Delicated Control Điều khiển riêng
DCH Delicated Channel Kênh riêng
DL Down Link Hướng xuống
DS-CDMA Direct Sequence Code Division Đa truy nhập phân chia Multiple
Access theo mã dãy trực tiếp
DSCH Downlink Shared Channel Kênh đường xuống dùng chung
DSSPC dynamic step-size power control Điều khiển công suất theo
bước động
DPCCH Delicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý
DPDCH Delicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng
E
ETSI European Telecommunications Học viện viễn thông Standard
Institute Châu Âu
F

FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường
xuống
FBI Feedback Information Thông tin hồi tiếp
FER Frame Error Rate Tỷ số khung lỗi
FDD Fequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo tần
số
FDMA Frequency Division Đa truy cập phân chia theo
Multiple Access tần số
G
GC General Control Điều khiển chung
GGSN Gateway GPRS Support Node Node dịch vụ GPRS
GPRS General Packet Radio Service: Dịch vụ chuyển mạch gói vô tuyến
GoS Grade of Service Cấp độ phục vụ
GSM Global System of Mobile Hệ thống thông tin di động
Communication toàn cầu
H
HC Handover Control Điều khiển chuyển giao
HDLA History Data Logic Analyzer Bộ phân tích dữ liệu gốc
HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú
I
IMT-2000 International Mobile Tiêu chuẩn viễn thông di
Telecommunication động toàn cầu 2000
ISDN Integated Service Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ
ITU International Telecomunication Liên minh viễn thông quốc tế Union
L
LC Load Control Điều khiển tải
M
MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi
trường
ME Mobile Equipment Thiết bị nhận dạng thuê bao

MM Mobility Management Quản lý di động
MSC Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch
dịch vụ di dộng
N
Nt Notification Thông báo
O
OFDM Orthogonal Frequency Division Đa phân chia theo tần Multiple
số trực giao
OSS Operation Support System Hệ thống hỗ trợ hoạt động
P
PC Power Control Điều khiển công suất
PCH Paging Channel Kênh tìm gọi
PCPCH Physical Common Packet Channel Kênh gói chung vật lý
PDCP Packet Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói
PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh vật lý chung đường
xuống
PICH Paging Indication Channel Kênh chỉ thị tìm gọi
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng
PRACH Physical Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên
vật lý
PSH Packet Scheduler Lập biểu gói
PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại chuyển
mạch công cộng
Q
QI Quality Indicator Chỉ số chất lượng
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
R
RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên
RAN Random Access Network Mạng truy nhập vô tuyến
RAT Radio Access Technology Kỹ thuật truy nhập vô tuyến

RLC Radio Link Control Điều khiển kết nối vô tuyến
RNC Radio Network Controler Bộ điều khiển mạng vô tuyến RRC
Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên
vô tuyến
RRM Radio Resouce Management
Quản lí tài nguyên vô tuyến
tuyến
RRU Radio Resouce Utilization Sử dụng tài nguyên vô tuyến
S
S-CCPCH Secondary Common Control Kênh vật lý điều khiển
Physical Channel chung thứ cấp
SCH Synchronization Channel Kênh đồng bộ
SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ chuyển mạch gói SIM Subscriber
Indentity Module Module nhận dạng thuê bao
SIR Signal to Interference Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
SF Spreading Fator Hệ số trải phổ
SHO Soft Hand Over Chuyển giao mềm
SNR Signal Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
T
TCP Transit Control Power Điều khiển công suất phát
TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời
gian
TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo
thời gian
TFCI Transport Format Combination Chỉ thị kết hợp khuôn dạng Indicator
truyền tải
TPC Transmit Power Command Lệnh công suất phát
U
UE User Equipment Thiết bị người sử dụng
UL Up link Đường lên

UMTS Universal Mobile Hệ thống viễn thông di
Telecommunication System động toàn cầu
USIM UMTS Subscriber Indentity Module nhận dạng thuê bao Module UMTS
UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Mạng truy nhập vô tuyến
mặt đất UMTS
V
VHE Virtual Home Enviroment Môi trường gia đình ảo
VLR Vistor Location Register Thanh ghi định vị tạm trú
W
WCDMA Wideband Code Division Đa truy cập phân chia Multiple
Access theo mã băng rộng
MỤC LỤC
BÁO CÁO 1
A 1
B 1
C 2
D 2
E 2
G 3
H 3
I 3
L 3
M 3
N 4
O 4
Q 4
R 5
S 5
T 5
U 6

V 6
W 6
LỜI NÓI ĐẦU
Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu cần thiết yêu cầu trong xã hội hiện đại.
Các hệ thống thông tin di động ra đời tạo cho con người khả năng thông tin mọi lúc
mọi nơi. Phát triển từ hệ thống thông tin di động tương tự, các hệ thống thông tin di
động thế hệ thứ 2 (2G) ra đời với mục tiêu chủ yếu là hỗ trợ dịch vụ thoại và truyền
số liệu tốc độ thấp. Hệ thống thông tin di động 2G đánh dấu sự thành công của công
nghệ GSM với hơn 70% thị phần thông tin di động trên toàn cầu hiện nay. Trong
tuơng lai, nhu cầu các dịch vụ số liệu sẽ ngày càng tăng vỡ có khả năng vuợt quá
nhu cầu thoại. Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G) ra đời nhằm thoả mãn nhu
cầu của con người về các dịch vụ số liệu tốc độ cao như: điện thoại thấy hình, video
streamming, hội nghị truyền hình, nhắn tin đa phương tiện.
Hiện nay hệ thống thông tin di động 3G đang phát triển nhằm thoả mãn nhu
cầu của con người. Đồ án của em tìm hiểu về quy hoạch và tối ưu mạng truyền dẫn
3G. Đồ án tốt nghiệp của em chia làm 4 chương với nội dung cụ thể sau:
CHƯƠNG I: MẠNG DI ĐỘNG TẾ BÀO
Trong chương này em trình bày về mạng di động tế báo,hệ thống mạng di động
thế hệ thứ 1,2,3 cùng với khả năng dịch vụ và công nghệ sử dụng trong mỗi hệ
thống.
CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ CDMA
Trong chương này em trình bày về công nghệ CDMA cấu trúc hệ thống và
nguyên lý kỹ thuật trong CDMA.
CHƯƠNG III: NÂNG CẤP LÊN MẠNG 3G TẠI TỈNH BẮC NINH
Chương này sẽ trình bầy về quá trình nâng cấp từ GSM lên 3G.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, Ths.Hoàng Quang Trung,
người đã hướng dẫn em tận tình, cùng với các thầy cô giáo trong bộ môn điện tử
viễn thông đã tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp em hoàn thành đề tài thực tập đúng
tiến độ.
CHƯƠNG I : MẠNG DI ĐỘNG TẾ BÀO

1.1 Giới thiệu
Ra đời vào những năm 40 của thế kỷ XX, thông tin di động được coi như là
một thành tựu tiên tiến trong lĩnh vực thông tin viễn thông với đặc điểm các thiết bị
đầu cuối có thể truy cập dịch vụ ngay khi đang di động trong phạm vi vùng phủ
sóng. Thành công của con người trong lĩnh vực thông tin di động không chỉ dừng lại
trong việc mở rộng vùng phủ sóng phục vụ thuê bao ở khắp nơi trên toàn thế giới,
các nhà cung dịch vụ, các tổ chức nghiên cứu phát triển công nghệ di động đang nỗ
lực hướng tới một hệ thống thông tin di động hoàn hảo, các dịch vụ đa dạng, chất
lượng dịch vụ cao.
Từ thập niên 1990, Liên minh Viễn thông Quốc tế đã bắt tay vào việc phát triển
một nền tảng chung cho các hệ thống viễn thông di động. Kết quả là một sản phẩm
được gọi là Thông tin di động toàn cầu 2000 (IMT-2000). IMT-2000 không chỉ là
một bộ dịch vụ, nó đáp ứng ước mơ liên lạc từ bất cứ nơi đâu và vào bất cứ lúc nào.
Để được như vậy, IMT-2000 tạo điều kiện tích hợp các mạng mặt đất và/hoặc vệ
tinh. Hơn thế nữa, IMT-2000 cũng đề cập đến Internet không dây, hội tụ các mạng
cố định và di động, quản lý di động (chuyển vùng), các tính năng đa phương tiện di
động, hoạt động xuyên mạng và liên mạng
Các hệ thống thông tin di động thế hệ 2 được xây dựng theo tiêu chuẩn GSM,
IS-95, PDC, IS-38 phát triển rất nhanh vào những năm 1990. Trong hơn một tỷ thuê
bao điện thoại di động trên thế giới, khoảng 863,6 triệu thuê bao sử dụng công nghệ
GSM, 120 triệu dùng CDMA và 290 triệu còn lại dùng FDMA hoặc TDMA. Khi
chúng ta tiến tới 3G, các hệ thống GSM và CDMA sẽ tiếp tục phát triển trong khi
TDMA và FDMA sẽ chìm dần vào quên lãng. Con đường GSM sẽ tới là CDMA
băng thông rộng (WCDMA) trong khi CDMA sẽ là cdma2000.
Tại Việt Nam, thị trường di động trong những năm gần đây đang phát triển với
tốc độ tương đối nhanh. Cùng với ba nhà cung cấp dịch vụ di động lớn nhất là
1
Vinaphone,Mobifone và (Vietel),cùng với S-fone,Công ty cổ phần Viễn thông Hà
Nội và Viễn Thông Điện Lực tham gia vào thị trường di động đã tạo ra một sự cạnh
tranh lớn giữa các nhà cung cấp dịch vụ, đem lại một sự lựa chọn phong phú cho

người sử dụng. Vì vậy, các nhà cung cấp dịch vụ di động Việt Nam không chỉ sử
dụng các biện pháp cạnh tranh về giá cả mà còn phải nỗ lực tăng cường số lượng
dịch vụ và nâng cao chất lượng dịch vụ để chiếm lĩnh thị phần trong nước .
1.2 Mô hình truyền thông di động tế bào
Quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động trên thế giới được thể
hiện sự phát triển của hệ thống điện thoại tổ ong (CMTS : Cellular Mobile
Telephone System) và nhắn tin (PS : Paging System) tiến tới một hệ thống chung
toàn cầu trong tương lai.
Hình 1.1 Hệ thống mạng dtdđ tổ ong
Toàn bộ vùng phục vụ của hệ thống điện thoại di động tổ ong được chia thành
nhiều vùng phục vụ nhỏ, gọi là các ô (cell), mỗi ô có một trạm gốc quản lý và được
điều khiển bởi tổng đài sao cho thuê bao có thể vẫn duy trì được cuộc gọi một cách
liên tục khi di chuyển giữa các ô.
Trong hệ thống điện thoại di động tổ ong thì tần số mà các máy di động sử
dụng là không cố định ở một kênh nào đó mà các kênh được xác định nhờ kênh báo
hiệu và máy di động được đồng bộ về tần số một cách tự động. Vì vậy các ô kề nhau
2
PSTN Mạng
điện thoại
công cộng
Trung tâm
chuyển mạch
điện thoại di
động 1
Trung tâm
chuyển mạch
điện thoại di
động 1
nên sử dụng tần số khác nhau còn các ô ở cách xa hơn là một khoảng cách nhất định
có thể tái sử dụng cùng một tần số đó. Để cho phép các máy di động có thể duy trì

cuộc gọi liên tục trong khi di chuyển giữa các ô thì tổng đài sẽ điều khiển các kênh
báo hiệu hoặc kênh lưu lượng theo sự di chuyển của máy di động để chuyển đổi tần
số của máy di động đó thành một tần số thích hợp một cách tự động.
1.3 Lộ trình phát triển
Thông tin di động ra đời đầu tiên vào cuối năm 1940, khi đó nó chỉ là hệ thống
thông tin di động điều vận. Đến nay thông tin di động đã trải qua nhiều thế hệ. Thế
hệ 1 là thế hệ thông tin di động tương tự sử dụng công nghệ truy cập phân chia theo
tần số (FDMA-Frequency Division Multiple Access). Tiếp theo là thế hệ 2 và hiện
nay thế hệ 3 đang được triển khai ở rất nhiều quốc gia trên thế giới.
Hình 1.2. Quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động trên thế giới
Quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động trên thế giới được thể
hiện trong hình 1.2, nó cho thấy sự phát triển của hệ thống điện thoại tổ ong
3
(CMTS-Cellular Mobile Telephone System) tiến tới một hệ thống chung toàn cầu
trong tương lai. Các hệ thống chỉ ra trong hình 1.2 là các hệ thống di động điển hình.
1.4 Hệ thống di động thế hệ 1
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập
theo tần số (FDMA) 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).
1.4.1 Khả năng dịch vụ
FDMA là phương thức phân bổ đầu tiên và ra đời sớm nhất. Một thuê bao
muốn tạo một cuộc gọi sẽ phải nhập số điện thoại cần gọi và nhấn phím gửi. Nếu
còn dung lượng thoại cho tế bào, một cặp kênh sẽ được phân bổ cho trạm di động để
phục vụ đàm thoại - mỗi kênh cho một chiều thoại. Xét trên một sơ đồ phân bổ tế
bào điển hình, số chiều thoại tối đa của một tế bào bất kỳ là khoảng 60. Rõ ràng là
không thể phục vụ hàng triệu người dùng với một dung lượng hạn chế như thế.
1.4.2 Công nghệ sử dụng
Phương pháp đơn giản nhất về truy nhập kênh là đa truy nhập phân chia tần
số . Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần
số (FDMA) và chỉ hổ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử dụng kỹ thuật điều chế

tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người sử dụng .Với FDMA , khách hàng
được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh trong lĩnh vực tần số. Sơ
đồ báo hiệu của hệ thống FDMA khá phức tạp, khi MS bật nguồn để hoạt động thì
nó dò sóng tìm đến kênh điều khiển dành riêng cho nó. Nhờ kênh này, MS nhận
được dữ liệu báo hiệu gồm các lệnh về kênh tần số dành riêng cho lưu lượng người
dùng . Trong trường hợp nếu số thuê bao nhiều hơn so với các kênh tần số có thể,
thì một số người bị chặn lại không được truy cập.
Đa truy nhập phân chia theo tần số nghĩa là nhiều khách hàng có thể sử dụng
được dãi tần đã gán cho họ mà không bị trùng nhờ việc chia phổ tần ra thành nhiều
đoạn .Phổ tần số quy định cho liên lạc di dộng được chia thành 2N dải tần số kế tiếp,
và được cách nhau bằng một dải tần phòng vệ. Mỗi dải tần số được gán cho một
4
kênh liên lạc. N dải kế tiếp dành cho liên lạc hướng lên, sau một dải tần phân
cách là N dải kế tiếp dành riêng cho liên lạc hướng xuống .
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 FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di dộng tiên tiến
(Advanced Mobile phone System - AMPS).
Hệ thống thông tin 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. Vì các khuyết điểm trên mà nguời ta đưa ra
hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2 ưu điểm hơn thế hệ 1 về cả dung lượng và
các dịch vụ được cung cấp.
1.5 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao cả về số lượng và chất
lượng, 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 .
1.5.1 Khả năng dịch vụ

Tất cả các hệ thống 2G đều có khả năng cung cấp chất lượng và dung lượng
cao hơn. Chuyển vùng trở thành một phần của dịch vụ và vùng phủ sóng cũng ngày
một rộng hơn, nhưng vẫn phải đối mặt với các vấn đề hạn chế về dung lượng trên
nhiều thị trường.
1.5.2 Công nghệ sử dụng
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 (Time Division Multiple Access -TDMA).
Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access -CDMA).
Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA.
5
Với phương pháp truy cập TDMA thì nhiều người sử dụng một sóng mang và
trục thời gian được chia thành nhiều khoảng thời gian nhỏ để dành cho nhiều người
sử dụng sao cho không có sự chồng chéo. 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 .
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 tín 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 Communications - 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 01 giây, còn trong MS số TDMA phải có khả năng xử lý
hơn 50x106 lệnh trên giây.
Đa truy cập phân chia theo mã CDMA.
Với phương pháp đa truy cập 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 cell trong toàn mạng, và những
6
kênh này cũng được phân biệt nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên (Pseudo
Noise - PN).
Đặc điểm của CDMA:
- 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 rất nhỏ và chống fading hiệu quả hơn FDMA, TDMA
- Việc các thuê bao MS trong cell 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 cell rất linh hoạt.
1.6 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3
Công nghệ thông tin di động số thế hệ ba. Công nghệ này liên quan đến những
cải tiến đang được thực hiện trong lĩnh vực truyền thông không dây cho điện thoại
và dữ liệu thông qua bất kỳ chuẩn nào trong những chuẩn hiện nay. Đầu tiên là tăng
tốc độ bit truyền từ 9.5Kbps lên 2Mbps. Khi số lượng thiết bị cầm tay được thiết kế
để truy cập Internet gia tăng, yêu cầu đặt ra là phải có được công nghệ truyền thông
không dây nhanh hơn và chất lượng hơn. Công nghệ này sẽ nâng cao chất lượng
thoại, và dịch vụ dữ liệu sẽ hỗ trợ việc gửi nội dung video và multimedia đến các
thiết bị cầm tay và điện thoại di động.
Các hệ thống thông tin di động số hiện nay đang ở giai đoạn chuyển từ thế hệ

2.5G sang thế hệ 3 (3 - Generation). Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và các dịch
vụ thông tin di động, ngay từ đầu những năm đầu của thập kỷ 90 người ta đã tiến
hành nghiên cứu hoạch định hệ thống thông tin di động thế hệ ba. ITU-R đang tiến
hành công tác tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000. Ở
châu Âu ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hóa phiên bản này với tên gọi là UMTS
(Universal Mobile Telecommunnication System). Hệ thống mới này sẽ làm việc ở
dải tần 2GHz. Nó sẽ cung cấp nhiều loại hình dịch vụ bao gồm các dịch vụ thoại và
số liệu tốc độ cao, video và truyền thanh. Tốc độ cực đại của người sử dụng có thể
7
lên đến 2Mbps. Người ta cũng đang tiến hành nghiên cứu các hệ thống vô tuyến thế
hệ thứ tư có tốc độ lên đến 32Mbps.
Hệ thống thông tin di động thế hệ ba được xây dựng trên cơ sở IMT – 2000 với
các tiêu chí sau :
- Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2GHz với đường lên có dải tần 1885-
2025MHz và đường xuống có dải tần 2110-2200MHz.
- Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến,
tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến, đồng thời tương tác với mọi loại
dịch vụ viễn thông.
- Hệ thống thông tin di động 3G sử dụng các môi trường khai thác khác nhau.
1.6.1 Khả năng dịch vụ
Để đáp ứng được các dịch vụ mới về truyền thông đa phương tiện trên phạm vi
toàn cầu đồng thời đảm bảo tính kinh tế, hệ thống GSM sẽ được nâng cấp từng bước
lên thế hệ ba. Thông tin di động thế hệ ba có khả năng cung cấp dịch vụ truyền
thông multimedia băng rộng trên phạm vi toàn cầu với tốc độ cao đồng thời cho
phép người dùng sử dụng nhiều loại dịch vụ đa dạng. Việc nâng cấp GSM lên 3G
được thực hiện theo các tiêu chí sau :
- Là mạng băng rộng và có khả năng truyền thông đa phương tiện trên phạm vi
toàn cầu. Cho phép hợp nhất nhiều chủng loại hệ thống tương thích trên toàn cầu.
- Có khả năng cung cấp độ rộng băng thông theo yêu cầu nhằm hỗ trợ một dải
rộng các dịch vụ từ bản tin nhắn tốc độ thấp thông qua thoại đến tốc độ dữ liệu cao

khi truyền video hoặc truyền file. Đảm bảo các kết nối chuyển mạch cho thoại, các
dịch vụ video và khả năng chuyển mạch gói cho dịch vụ số liệu. Ngoài ra nó còn hỗ
trợ đường truyền vô tuyến không đối xứng để tăng hiệu suất sử dụng mạng (chẳng
hạn như tốc độ bit cao ở đường xuống và tốc độ bit thấp ở đường lên).
- Khả năng thích nghi tối đa với các loại mạng khác nhau để đảm bảo các dịch
vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và điện thoại vệ tinh. Các tính năng này sẽ cho
phép mở rộng đáng kể vùng phủ sóng của các hệ thống di động.
8
- Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để bảo đảm sự phát
triển liên tục của thông tin di động. Tương thích với các dịch vụ trong nội bộ IMT-
2000 và với các mạng viễn thông cố định như PSTN/ISDN. Có cấu trúc mở cho
phép đưa vào dễ dàng các tiến bộ công nghệ, các ứng dụng khác nhau cũng như khả
năng cùng tồn tại và làm việc với các hệ thống cũ.
- Có thể hỗ trợ các dịch vụ như : Môi trường thông tin nhà ảo (VHE – Vitual
Home Environment) trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạch
toàn cầu; Đảm bảo chuyển mạng quốc tế; Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng
thời cho thoại, số liệu chuyển mạch theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói.
- Dể dàng hỗ trợ các dich vụ mới xuất hiện.
1.6.2 Công nghệ sử dụng
Con đường GSM sẽ tới là CDMA băng thông rộng (WCDMA) trong khi
CDMA sẽ là cdma2000.
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - truy cập đa phân mã
băng rộng) là công nghệ 3G hoạt động dựa trên CDMA và có khả năng hỗ trợ các
dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao như video, truy cập Internet, hội thảo hình
WCDMA nằm trong dải tần 1920 MHz -1980 MHz, 2110 MHz - 2170 MHz.
WCDMA là một tiêu chuẩn thông tin di động 3G của IMT-2000 được phát
triển chủ yếu ở Châu Âu với mục đích cho phép các mạng cung cấp khả năng
chuyển vùng toàn cầu và để hỗ trợ nhiều dịch vụ thoại, dịch vụ đa phương tiện. Các
mạng WCDMA được xây dựng dựa trên cơ sở mạng GSM, tận dụng cơ sở hạ tầng
sẵn có của các nhà khai thác mạng GSM. Quá trình phát triển từ GSM lên CDMA

qua các giai đoạn trung gian, có thể được tóm tắt trong sơ đồ sau đây:
Công nghệ cdma 2000
cdma2000 1xRTT
9
Giai đoạn đầu của cdma2000 được gọi là 1xRTT hay chỉ là 1xEV-DO, được
thiết kế nhằm cải thiện dung lượng thoại cua IS-95B và để hỗ trợ khả năng truyền số
liệu ở tốc độ đỉnh lên tới 307,2Kbps. Tuy nhiên, các thiết bị đầu cuối thương mại
của 1x mới chỉ cho phép tốc độ số liệu đỉnh lên tới 153,6kbps. Những cải thiện so
với IS-95 đạt được nhờ đưa vào một số công nghệ tiên tiến như điều chế QPSK và
mã hoá Turbo cho các dịch vụ số liệu cùng với khả năng điều khiển công suất nhanh
ở đường xuống và phân tập phát.
cdma2000 1xEV-DO
1xEV-DO, được hình thành từ công nghệ HDR (High Data Rate) của
Qualcomm, được chấp nhận với tên này như là một tiêu chuẩn thông tin di động 3G
vào tháng 8 năm 2001 và báo hiệu cho sự phát triển của giải pháp đơn sóng mang
đối với truyền số liệu gói riêng biệt.
Nguyên lý cơ bản của hệ thống này là chia các dịch vụ thoại và dịch vụ số liệu
tốc độ cao vào các sóng mang khác nhau. 1xEV-DO có thể được xem như một mạng
số liệu “xếp chồng”, yêu cầu một sóng mang riêng. Để tiến hành các cuộc gọi vừa
có thoại, vừa có số liệu trên cấu trúc “xếp chồng” này cần có các thiết bị hoạt động ở
2 chế độ 1x và 1xEV-DO.
cdma2000 1xEV-DV
Trong công nghệ 1xEV-DO có sự dư thừa về tài nguyên do sự phân biệt cố
định tài nguyên dành cho thoại và tài nguyên dành cho số liệu. Do đó, CDG, nhóm
phát triển CDMA, khởi đầu pha thứ ba của cdma2000 đưa các dịch vụ thoại và số
liệu quay về chỉ dùng một sóng mang 1,25MHz và tiếp tục duy trì sự tương thích
ngược với 1xRTT. Tốc độ số liệu cực đại của người sử dụng lên tới 3,1Mbps tương
ứng với kích thước gói dữ liệu 3940 bit trong khoảng thời gian 1,25ms.
Mặc dù kỹ thuật truyền dẫn cơ bản được định hình, vẫn có nhiều đề xuất công
nghệ cho các thành phần chưa được quyết định kể cả tiêu chuẩn cho đường xuống

của 1xEV-DV.
10
cdma2000 3x(MC- CDMA )
cdma2000 3x, hay 3xRTT, đề cập đến sự lựa chọn đa sóng mang ban đầu
trong cấu hình vô tuyến cdma2000 và được gọi là MC-CDMA (Multi carrier) thuộc
IMT-MC trong IMT-2000. Công nghệ này liên quan đến việc sử dụng 3 sóng mang
1x để tăng tốc độ số liệu và được thiết kế cho dải tần 5MHz (gồm 3 kênh 1,25Mhz).
Sự lựa chọn đa sóng mang này chỉ áp dụng được trong truyền dẫn đường xuống.
Đường lên trải phổ trực tiếp, giống như WCDMA với tốc độ chip hơi thấp hơn một
chút 3,6864Mcps (3 lần 1,2288Mcps).
1.7 Hệ thống di động tương lai
Ngày nay sự phát triển của mạng viễn thông với dịch vụ ngày càng đa dạng đã
làm cho các công nghệ truy nhập tiên tiến ngày càng được phát minh và đưa vào
phục vụ. Hiện nay chúng ta biết đến truy nhập Internet với các dịch vụ quay số
Modem thoại, ADSL hay các đường thuê bao riêng hoặc sử dụng các hệ thống vô
tuyến như điện thoại di động hay mạng WiFi. Mỗi phương phấp truy nhập mạng đều
có đặc điểm riêng:
- Với Modem quay số điện thoại thì thốc độ thấp.
- ADSL có tốc độ lên tới 8Mb/s nhưng cần có đường dây kết nối.
- Các đường thuê bao riêng thì giá thành đắt mà lại khó triển khai với các khu
vực có địa hình phức tạp.
- Hệ thống thông tin di động hiện nay cung cấp tốc độ truyền 9,6Kb/s là rất
thấp so với nhu cầu của người sử dụng.
- GSM (2G),GPRS (2,5G) cho phép truy nhập ở tốc độ 172,2Kb/s hay EDGE
ở 300 đến 400Kb/s cũng chưa đủ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ
Internet.
- Hệ thống di động 3G thì tốc độ truy nhập Internet cũng không vượt quá
2Mb/s.
- Mạng WiFi (hay LAN không dây) chỉ có thể áp dụng cho các máy tính trao
đổi thông tin khoảng cách ngắn.

11
=> Với thực tế các công nghệ như vậy, WIMAX (Worldwide Interoprability
for Microwave Access) đã ra đời nhằm cung cấp một phương tiện truy nhập Internet
không dây tổng hợp có thể thay thế cho ADSL và WiFi. Hệ thống WIMAX có thể
cung cấp đường truyền với tốc độ lên tới 70Mb/s và có bán kính phủ sóng của một
trạm là 50Km. Mô hình phủ sóng của WIMAX tương tự như mạng tế bào. Hoạt
động của WIMAX rất mềm dẻo và tương tự như của WiFi khi truy nhập mạng tức là
khi một máy tính có nhu cầu truy nhập mạng thì nó sẽ tự động kết nối đến trạm
anten WIMAX gần nhất. Điều quan trọng nhất WIMAX xây dựng dựa trên tiêu
chuẩn IEEE 802.16.
12
CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ CDMA
2.1 Giới thiệu chương
Chương này sẽ trình bày về một hệ thống thông tin di động và mạng di động
CDMA. Đặc biệt là tìm hiểu cấu trúc hệ thống, nguyên lý và các đặc tính của
CDMA: điều khiển công suất, dung lượng, chuyển giao, vùng phủ.
2.2 Tổng quan công nghệ CDMA
Lý thuyết về CDMA đã được xây dựng từ những năm 1950 và được áp dụng
trong thông tin quân sự từ những năm 1960. Cùng với sự phát triển của công nghệ
bán dẫn và lý thuyết thông tin trong những năm 1980, CDMA đã được thương mại
hóa từ phương pháp thu GPS và Ommi-TRACS, phương pháp này cũng đã được đề
xuất trong hệ thống tổ ong của Qualcomm- Mỹ vào năm 1990.
CDMA (Code Division Multiple Access) đây là công nghệ dựa trên kỹ thuật
đa phân chia truy cập theo mã.
Trong thông tin CDMA thì nhiều người sử dụng chung thời gian và tần số, mã
PN (tạp âm giả ngẫu nhiên) với sự tương quan chéo thấp được ấn định cho mỗi
người sử dụng. Người sử dụng truyền tín hiệu nhờ trải phổ tín hiệu truyền có sử
dụng mã PN đã ấn định. Đầu thu tạo ra một dãy giả ngẫu nhiên như ở đầu phát và
khôi phục lại tín hiệu dự định nhờ việc trải phổ ngược các tín hiệu đồng bộ thu
được.

Đặc điểm là dải tần số tín hiệu rộng hàng Mhz. Kỹ thuật trải phổ cho phép tín
hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường rất nhỏ và chống pha đinh hiệu quả hơn
FDMA và TDMA. Việc thuê bao trong cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị
truyền vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số không còn là vấn đề, chuyển
giao trở thành mềm, điều khiển dung lượng trong cell rất linh hoạt. Công nghệ này
có thể nói là công nghệ tiên tiến hơn rất nhiều so với các công nghệ đã nêu trên,
được Sfone, EVN-Telecom, Hà nội Telecom - là những nhà khai thác mạng thông
tin di động ra sau - chọn lựa sử dụng. Tuy nhiên tần số sử dụng có khác nhau: Sfone
13
sử dụng tần số 800Hz, EVN-Telecom sử dụng tần số 450Hz, điều này cũng rất quan
trọng vì ở dải tần số thấp, tín hiệu dễ bị nhiễu, do đó phải đầu tư thêm các thiết bị
chống nhiễu mới đảm bảo chất lượng tín hiệu.
2.3 Cấu trúc hệ thống thông tin di động CDMA
CDMA là hệ thống di động số sử dụng công nghệ đa truy cập theo mã có cấu
trúc hệ thông gồm bốn phần chính sau:
Máy di động MS (Mobile Station)
Hệ thống trạm gốc BSS (Basic Station System)
Hệ thống chuyển mạch SS (Switching System)
Trung tâm vận hành, bảo dưỡng OMC (Operation and Maintenance Center)
14
2.3.1 Máy di động MS
Một máy điện thoại di động gồm hai thành phần chính: Thiết bị di động hay
đầu cuối là thiết bị tích hợp các khối mạch chức năng như: mã hóa, điều chế,
khuyếch đại…dùng để thu tín hiệu vô tuyến và tái tạo lại dạng tín hiệu ban đầu;
Module nhận thực thuê bao SIM là một Card thông minh dùng để nhận dạng đầu
cuối, mỗi SIM Card có một mã số nhận dạng cá nhân dùng để nhận thực thuê bao.
2.3.2 Hệ thống trạm gốc BSS
BSS kết nối máy di động với MSC(Mobile Services Switching Center). Chịu
trách nhiệm về việc phát và thu sóng vô tuyến. BSS chia làm hai phần:
+ Trạm thu phát gốc, BTS(Basic Transceiver Station): gồm bộ thu phát và các

anten sử dụng trong mỗi cell. Một BTS thường được đặt ở vị trí trung tâm của một
cell. BTS đảm nhiệm chính về các chức năng vô tuyến trong hệ thống.
+ Bộ điều khiển trạm gốc, BSC(Basic Station Controller): điều khiển một
nhóm BTS và quản lý tài nguyên vô tuyến. BSC chịu trách nhiệm điều khiển việc
nhảy tần, các chức năng tổng đài và điều khiển các mức công suất tần số vô tuyến
của BTS.
2.3.3 Hệ thống chuyển mạch SS
Hệ thống chuyển mạch SS chịu trách nhiệm quản lý thông tin giữa người sử
dụng di động đến các người sử dụng khác như người sử dụng di động , người sử
dụng ISDN(Integrated Service Digital Network), người sử dụng điện thoại cố
định…nó còn bao gồm các cơ sở dữ liệu cần thiết để lưu trữ thông tin về thuê bao.
Một số các đơn vị chức năng trong SS gồm:
+ Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động, MSC(Mobile services Switching
Center): đây là thành phần trung tâm của khối SS, thực hiện các chức năng chuyển
mạch của mạng và cung cấp kết nối đến các mạng khác.
+ Thanh ghi định vị thường trú, HLR(Home Location Register): HLR được
xem là một rất cơ sở dữ liệu quan trọng lưu trữ các thông tin về thuê bao thuộc vùng
15
phủ sóng của MSC. Nó còn lưu trữ vị trí hiện tại của các thuê bao cũng như các dịch
vụ thuê bao mà đang được sử dụng
+ Thanh ghi định vị tạm trú, VLR(Visitor Location Register): lưu trữ các thông
tin cần thiết để cung cấp dịch vụ thuê bao cho các máy di động từ xa đến. Khi một
thuê bao nhập vào vùng phủ sóng của một MSC mới, VLR sẽ kết hợp với MSC yêu
cầu các thông tin về thuê bao này từ HLR tương ứng, lúc này VLR sẽ có đủ thông
tin để đảm bảo cung cấp dịch vụ thuê bao mà không cần hỏi lại HLR mỗi lần thiết
lập cuộc gọi.VLR luôn đi kèm với một MSC do đó vùng phục vụ dưới sự điều khiển
của MSC cũng là vùng dưới sự điều khiển của VLR đó.
+ Trung tâm nhận thực, AuC(Authentication Center): Thanh ghi AuC được
dùng cho mục đích bảo mật. Nó cung cấp các tham số cần thiết cho chức năng nhận
thực và mã hoá. Các tham số này giúp xác minh sự nhận dạng thuê bao.

+ Thanh ghi nhận dạng thiết bị, EIR(Equipment Identity Register): EIR cũng
được dùng cho mục đích bảo mật. Nó là một thanh ghi lưu thữ các thông tin về các
thiết bị di động.
+ Cổng MSC, GMSC(Gate MSC): điểm kết nối giữa hai mạng. Cổng MSC là
nơi giao tiếp giữa mạng di động và mạng cố định. Nó chịu trách nhiệm định tuyến
cuộc gọi từ mạng cố định đến mạng di động và ngược lại.
2.3.4 Trung tâm vận hành bảo dưỡng OMC
OMC được kết nối đến các thành phần khác nhau của MSC và đến BSC để
điều khiển và giám sát hệ thống MSC. Nó còn chịu trách nhiệm điều khiển lưu
lượng của BSS.
2.4 Nguyên lý kỹ thuật mạng CDMA
CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ nên nhiều người sử dụng có thể chiếm cùng
kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi. Những người sử dụng nói trên được
phân biệt lẫn nhau nhờ một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai. Kênh vô tuyến
được dùng lại ở mỗi cell trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt
nhau nhờ mã trải phổ ngẫu nhiên. Một kênh CDMA rộng 1,23 MHz với hai dải biên
16