phát triển hê thống thông tin di động sau 3G

MC LC

A. Phõn cụng cụng vic ......................................................................... 2
I. Yờu cu t ra .................................................................................. 2
II. Quỏ trỡnh thc hin .......................................................................... 2
B. Tỡm hiu v CDMA2000 .................................................................. 2
I. Tng quan v quỏ trỡnh phỏt trin ca h thng thụng tin di ng2
1. Cụng ngh tng t OG v 1G .................................................... 3
2. Cụng ngh s 2G v 3G ................................................................. 4
II. Tng quan v mng thụng tin di ng 3G ....................................... 6
1. Gii thiu ....................................................................................... 6
2. Mt s yờu cu ca mng thụng tin di ng 3G .......................... 6
III. L trỡnh phỏt trin lờn CDMA2000 t CDMAONE ................... 7
1. Cỏc giai on phỏt trin ............................................................... 7
2. 1xEV: 1xEV DO v 1xEV DV ................................................ 7
IV. Cụng ngh CDMA2000 ................................................................. 9
1. Gii thiu v mng thụng tin di ng CDMA2000 ...................... 9
2. Tớnh nng .................................................................................... 10
3. Kin trỳc mng thụng tin di ng CDMA2000 ......................... 12
4. Cỏc lp chớnh trong CDMA2000 ................................................ 16
5. Hot ng ca h thng thụng tin di ng CDMA2000 ............ 46
6. iu khin cụng sut ................................................................... 52
7. Chuyn giao ( Handoff ) ............................................................. 60
V. Hng phỏt trin h thng thụng tin di ng sau 3G................... 68
1. HSPDA ( 3.5G ) ........................................................................... 68
2. 4G ( fourth generation ) .............................................................. 69
C. Kt lun ........................................................................................... 73
I. Nhng kt lun v mng thụng tin di ng ................................... 73
II. Nhng vic thc hin c ............................................................ 73
III. Nhng vic cha hon thnh ...................................................... 73

THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
2

A. Phõn cụng cụng vic
I. Yờu cu t ra

Tỡm hiu, gii thiu v h thng thụng tin di ng.
Tỡm hiu cu trỳc h thng thụng tin di ng.
Tỡm hiu v CDMA2000.
II. Quỏ trỡnh thc hin
Trong quỏ trỡnh thc hin ti, nhúm thc hin ó lm quen, tỡm hiu v nm
bt c khỏi nim v cỏc thut ng chuyờn ngnh h thng truyn thụng.
Nhúm cng ó i sõu vo tỡm hiu lch s phỏt trin ca mng thụng tin di ng
cng nh mt s kin trỳc ca mng thụng tin di ng.
Tỡm hiu sõu vo kin trỳc h thng CDMA2000 cng nh cỏch thc hot ng
ca mng CDMA2000.
Bng phõn cụng cụng vic
Cụng vic Ngi thc hin
Tỡm hiu lch s phỏt trin, cu trỳc h thng thụng tin
di ng.
Tt c cỏc thnh viờn trong nhúm

Thc hin phn cu trỳc Layer. Nguyn Kim Long

Thc hin phn chuyn giao. Nguyn Vn Liờm
Thc hin phn hot ng thu phỏt tớn hiu. Thỏi Hong Hu Ngh

Thc hin phn iu khin cụng sut. Nguyn Thnh Phng
Thc hin phn hng phỏt trin. Hunh Vn Tng


B. Tỡm hiu v CDMA2000
I. Tng quan v quỏ trỡnh phỏt trin ca h thng thụng tin di
ng
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
3
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 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
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
4
chí khơng 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 vơ cùng lớn trong các mạng di động.
2. Cơng nghệ số 2G và 3G
2.1 2G ( second generation )
Mốc đánh dấu quan trọng trong q trình phát triển của các cơng 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 thơng tin số
khơng 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 cơng nghệ
2G, vấn đề này được giải quyết bằng cách sử dụng 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 tốn một đáp ứng cho đòi
hỏi (dưới dạng một số ngẫu nhiên) được gửi bởi mạng. Đáp ứng này được tính tốn 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 vơ
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 thơng 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 tốn của nó. Theo thời gian, bí mật về các thuật tốn này rò rỉ,
có thể dễ dàng chứng minh rằng các thuật tốn 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 tồn vẹn. Khi một thiết bị di động
được nhận thực, nhưng khơng phải trong mạng, một trạm gốc giả có thể sử dụng để nhận việc
nhận thực dữ liệu từ một th bao khơng rõ nguồn gốc.
2.2 3G ( third generation )
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
5
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.
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.
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
6

Hỡnh 1: Quỏ trỡnh phỏt trin t cụng ngh 2G lờn 3G.
II. Tng quan v mng thụng tin di ng 3G
1. Gii thiu
3G l thut ng dựng ch cỏc h thng thụng tin di ng th h th 3 (Third
Generation).
3G (third generation technology) l tiờu chun truyn thụng di ng bng thụng rng
th h th 3 tuõn th theo cỏc ch nh trong IMT-2000 ca ITU (T chc vin thụng th gii).
Chun 3G cho phộp truyn khụng dõy d liu thoi v phi thoi (gi email, hỡnh nh, video...).
2. Mt s yờu cu ca mng thụng tin di ng 3G
H thng thụng tin di ng ba xõy dng trờn tiờu chun IMT-2000. Vi cỏc tiờu chun
sau:
S dng di tn quy nh Quc T:
ng lờn : 1885 2025 MHZ .
ng xung :2110 2200 MHZ .
L h thng thụng tin di ng ton cu cho cỏc loi hỡnh thụng tin vụ tuyn.
Tớch hp cỏc mng thụng tin vụ tuyn v hu tuyn .
Tng tỏc vi mi loi dch v vin thụng .

S dng c trong cỏc mụi trng khỏc nhau :
Cụng s , ngoi ng , v tinh ..
Cú th h tr c cỏc dch v khỏc:
Mụi trng o .
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
7
m bo cỏc dch v a phng tin .
D dng h tr cỏc dch v mi ra .
III. L trỡnh phỏt trin lờn CDMA2000 t CDMAONE
1. Cỏc giai on phỏt trin

Mt trong nhng mc ớch ca chun 3G l tng cng s phỏt trin ca h thng 2G
hin ti, tn dng ti a c s h tng hin cú. CDMA2000 l h thng 3G phỏt trin t h thng
CDMA hin ti Bc M l cdmaOne. Chun c quy nh cho CDMA2000 bao gm 2 giai
on: 1xRTT v 3xRTT. 1xRTT c coi l giai on I ca CDMA2000 3G v 3xRTT l giai
on II ca CDMA2000 3G.
Giai on th nht c nh ngha l chun cú tờn 1xRTT. c hon tt vo
thỏng 7 nm 1999, giai on ny ca CDMA2000 mang tờn l chun TIA theo IS-
2000 v mang tờn l chun MC-1X theo ITU. 1xRTT cung cp gp ụi dung lng
thoi v thi gian ch so vi IS-95, v cho phộp tc d liu lờn ti 384 Kbps
(theo lý thuyt). Nú hot ng kờnh 1.25 MHz.
Giai on th hai ca CDMA2000 l 3xRTT kt hp cht ch cỏc kh nng ca
1xRTT, cú tc d liu lờn ti 2Mbps (theo lý thuyt), h tr tt c cỏc loi kờnh (5
MHz, 10 MHz, vv...).
2.
1xEV: 1xEV DO v 1xEV DV
1xEV l bc phỏt trin k tip ca 1x. N da trờn cụng ngh tc d liu cao
Qualcomm HDR. Cỏc xu hng dn n s ra i ca 1xEV l:
Trong trỡnh t phỏt trin ca CDMA2000 1x, kh nng d liu tc cao h
tr cỏc dch v da trờn nn Internet hin ti v trong tng lai s tr nờn ht sc

quan trng.
Di ph s tr thnh mt ti nguyờn khan him, lm cho h thng 1.25 MHz tr
nờn hp dn hn nhiu so vi h thng 5 MHz (3x), ch cn t c hiu sut tng
ng. Nhng nh khai thỏc v ngi dựng s c li t nhng h thng ny thụng
qua:
Tc cao v dung lng cao ca h thng truyn dn d liu gúi.
Hiu qu s dng di ph cao hn cho chuyn mch gúi.
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
8
♦ 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 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.
2.1 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
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
9
1xRTT. Tc d liu ca Release 0 tng ng vi tc d liu ca 1xEV-DV
Revision C.
Revision A tớch hp hu ht cụng ngh d liu t 1xEV-DV Revision D, v ci
thin ngm ngm. Nhng nõng cao ny cho phộp cỏc tớnh nng nh VoIP v thoi
video.
Mc dự EV-DO v nguyờn bn khụng cú kh nng thoi, Revision A nhanh cung cp
cụng ngh VoIP ti mc dch v bng hoc tt hn so vi cụng ngh thoi 1xRTT. õy cú th
l con ng phỏt trin ca CDMA nu s phỏt trin ca 1xEV-DV vn b ngng tr. 1xEV-DO
c da trờn cụng ngh d liu tc cao HDR hoc d liu gúi tc cao HRPD, phỏt trin
bi Qualcomm. Chun quc t gi l IS-856.
2.2 1xEV DV
1xEV-DV l mt chun trong h cỏc tiờu chun vụ tuyn ca CDMA2000 1x. EV-DV l
vit tt ca Evolution, Data and Voice. 1xEV-DV kt hp c cụng ngh tc cao HDR t
1xEV-DO vi chun 1xRTT c trin khai rng rói. Nú tớch hp lin mch vi 1xRTT, cung
cp kh nng tng thớch vi cỏc h thng c v ng thi c thoi v d liu.
Cú hai phiờn bn ca 1xEV-DV: "Revision C" v "Revision D"
Revision C cung cp tc d liu cao ch cho chiu xuụi, cú ngha l tc
download s nhanh hn. Chiu ngc ging nh chun 1xRTT.
Revision D cung cp tc d liu cao cho c hai chiu, lý tng cho cỏc ng
dng nh hi thoi video v ti lờn cỏc file dung lng ln. Revision D cng tớch hp

vic nhn dng thit b di ng MEID.S phỏt trin 1xEV-DV ang b chng li, b
cn tr bi 1xEV-DO Revision A v cụng ngh VoIP.

IV. Cụng ngh CDMA2000
1. Gii thiu v mng thụng tin di ng CDMA2000
Mt trong 2 chun 3G quan trng l CDMA2000, l th h k tip ca cỏc chun 2G
CDMA v IS-95. Cỏc xut ca CDMA2000 nm bờn ngoi khuụn kh GSM ti M, Nht Bn
v Hn Quc. CDMA2000 c qun lý bi 3GPP2, l t chc c lp vi 3GPP. Cú nhiu cụng
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
10
ngh truyn thụng khỏc nhau c s dng trong CDMA2000 bao gm 1xRTT, CDMA2000-
1xEV-DO v 1xEV-DV.
CDMA 2000 cung cp tc d liờu t 144 kbit/s ti trờn 3 Mbit/s. Chun ny ó c
chp nhn bi ITU.
2. Tớnh nng
2.1 Loi lu lng
CDMA2000, cng nh cỏc cụng ngh 3G khỏc, h tr cỏc loi lu lng sau ( tc d
liu t 9.6 kbps n 2 Mbps).
Thoi truyn thng v VoIP.
Cỏc dch v d liu.
D liu gúi: Cỏc dch v ny da trờn nn IP vi giao thc TCP hoc UDP
ti lp giao vn. Nm trong loi ny l cỏc ng dng Internet, cỏc dch v a
phng tin loi H.323 vv...
D liu bng rng mụ phng kờnh (circuit-emulated broadband data): vớ d
nh fax, truy cp dial-up khụng ng b, cỏc dch v a phng tin loi H.321
ni m audio, video, d liu, iu khin v ch th c truyn trờn mụ phng
kờnh qua ATM...
SMS ( Short Messaging Service).
Dch v bỏo hiu.
H thng 3G c d kin cho cỏc mụi trng trong nh v ngoi tri, cỏc ng dng b

hnh hoc trờn xe c, v cỏc mụi trng c nh nh tng i ni ht vụ tuyn (wireless local
loop). Kớch c t bo t vi chc một (nh hn 50 m i vi picocell) ti vi chc km (hn 35
km cho cỏc t bo c ln).
2.2 rng bng
H thng CDMA2000 cú th hot ng cỏc rng bng khỏc nhau vi mt hoc nhiu
súng mang. Trong h thng a súng mang, cỏc súng mang cnh nhau phi cỏch nhau ớt nht 1.25
MHz. Trong h thng a súng mang thc s, mi súng mang thng cú rng bng 1.25 MHz
v c phõn bit vi súng mang IS-95 bng mó trc giao. Tuy nhiờn, khi ba súng mang c s
dng trong h thng a súng mang, bng thụng yờu cu l 5 MHz. cung cp cỏc dch v d
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
11
liu tc cao, mt kờnh n cú th cú rng bng danh nh l 5 MHz vi tc chip 3.6864
Mcps ( = 3 x 1.22887 Mc/s). Bng thụng BW trong hỡnh 4, ngoi mt cụng sut cú th b qua,
tựy thuc vo b lc to dng ti bng gc. Nu b lc cosine tng c s dng, BW = R
c
(1 +
), trong ú R
c
l tc chip v l tha s ct ln (rolloff factor). Nu = 0.25, BW = 4.6
MHz, v do ú di bo v G = 200 kHz. Rừ rng, mt li th ca bng thụng rng hn l nú cung
cp nhiu ng hn cú th s dng trong b thu a ng tng cng hot ng ca h
thng.


Hỡnh 2: rng bng trong CDMA2000.

2.3 Cht lng dch v QoS ( quality of service )
Bt c lỳc no, a ng dng cng cú th chy trờn mt trm di ng MS. Ngi dựng cú
th yờu cu cht lng dch v tựy theo ng dng, v mng c mong i l s m bo cht
lng yờu cu m khụng cú s sỳt gim ỏng k trong QoS ó quy c vi khỏch hng.

2.4 Cỏc dch v d liu gúi
CDMA2000 h tr cỏc dch v d liu gúi. T lỳc khi u, nu cú mt gúi gi, ngi
dựng c gng thit lp cỏc kờnh iu khin dựng chung v dựng riờng s dng phng thc a
truy cp phõn khe Aloha. Trong phng thc ny, mt xung nhp tham chiu c s dng to
ra mt dóy cỏc khe thi gian cú di bng nhau. Khi ngi dựng cú mt gúi cn gi, nú cú th
bt u truyn, nhng ch ti lỳc bt u ca mt khe thi gian ch khụng phi ti khong thi
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
12
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 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

THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
13



Hình 3: Kiến trúc cơ bản của mạng CDMA2000.
3.1 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 ngun cho các th bao. BTS chứa các thiết bị thu phát vơ 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. Ngồi 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 thơng 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
thơng tin về th bao.
 Bộ ghi định vị vãng lai VLR (Visitor Location Register): là cơ sở dữ liệu lưu
thơng tin th bao đang hoạt động trên một MSC nhất định.
 Trung tâm nhận thực AC (Authentication Centre): xác nhận th bao trước khi
cho phép cung cấp dịch vụ cho th 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 tốn AAA (Authentication,
Authorization, and Accounting): là một server cung cấp các dịch vụ nhận thực, trao
quyền và thanh tốn cho PSDN, lần lượt chuyển các dịch vụ kết nối với mạng dữ liệu
gói cho người dùng di động.
3.2 Các giao thức sử dụng
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
14
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 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.
3.3 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.
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
15
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.
3.4 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.

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 :
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
16
 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

Hình 6: Các lớp chính trong mạng CDMA2000.

4.1
Lớp vật lý
4.1.1 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.
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
17
4.1.2 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
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)
4.1.3 Kênh ngược
Các kênh ngược trong CDMA2000 chia làm kênh báo hiệu và kênh người dùng.

Kênh ngược trong CDMA2000
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
18
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)

Kênh người dùng

R-FCH (Reverse Fundamental Channel)
R-SCH (Reverse Supplemental Channel)
R-SCCH (Reverse Supplemental Code Channel)
4.1.4 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.

THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
19

Hình 7: Sơ đồ truyền dẫn của kênh xuôi trong CDMA2000.
4.1.5 Chức năng truyền dẫn của kênh ngược
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
20

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 tiêu ngược R-PICH, có các chuỗi bit 0 (có giá trị thực là +1), được xử lý
khác bởi vì nó không được mã hóa thành mã kênh, ghép xen theo ghép xen khối, hoặc nhân bởi
mã Walsh. Tuy nhiên, một bit điều khiển công suất được thêm vào kênh hoa tiêu cho mỗi nhóm
điều khiển công suất hoặc 16 bit điều khiển công suất trên một khung. Đề đơn giản, bỏ qua sự
lặp lại này và chủ yếu quan tâm đến lối ra sau khi xử lý của các kênh này là A
sub1
, A

sub2
, A
cont
,
and A
hoa tiêu
. Kênh cơ bản và kênh phụ 1 được hợp lại tạo ra lối ra Q. Tương tự, các kênh còn lại
được tập hợp riêng biệt, cho lối ra I. Chú ý rằng trong trường hợp này, các dãy kênh I và Q tạo
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
21
nên bởi mã hóa QPSK là độc lập với nhau bởi vì nó được tạo ra từ các kênh khác nhau và không
phải bởi việc chia dòng dữ liệu của một kênh thành hai dòng phụ. Các chuỗi I và Q được trải phổ
bởi mã phức dưới dạng S
I
+ jS
Q
, trong đó S
I
và S
Q
là do người dùng định nghĩa bởi vì nó được
lấy từ mã mặt nạ 42-bit gán cho mỗi người dùng, các dãy PN hoa tiêu kênh I và kênh Q, và mã
Walsh.
4.2 Medium Access Layer ( MAC )
4.2.1 Giới thiệu
Là giao diện giữa lớp vật lý, lớp phụ LAC và lớp trên cùng (upper layer).Lớp MAC điều
khiển việc truy cập của các lớp cao hơn vào môi trường vật lý được chia sẽ bởi nhiều người sử
dụng.
4.2.2 Phân loại các thực thể chính
Gồm 4 thực thể chính:

 Common channel multiplexing sublayer:Lớp con hợp nhất kênh dùng chung.
 Dedicated channel multiplexing sublayer:Lớp con hợp nhất kênh chuyên dụng.
 Signaling radio burst protocol (SRBP).
 Radio link protocol (RLP).
4.2.3 Chức năng lớp MAC
 Hợp nhất các kênh logic về phía các kênh vật lý.
 Giải hợp nhất các kênh vật lý thành các kênh logic.
 Xử lý các gói dữ liệu.
 Xử lý việc báo hiệu trên kênh chung.
4.2.4 Data Units
Là 1 đại lượng logic của thông tin báo hiệu và dữ liệu được trao đổi giữa các khối chức
năng ở lớp MAC, với lớp LAC hay lớp Upper.
Có 2 loại là:
 Payload data unit (PDU) được dùng đề định rõ những data units được chấp
nhận ở nơi cung cấp từ nơi yêu cầu gửi đến.
 Service data unit (SDU) được dùng đề định rõ những data units từ nơi cung cấp
gửi đến nơi yêu cầu.
4.2.5 Primitives
Primitive là một dạng truyền tin giữa lớp chính và lớp con.Trong đó chứa thông tin truyền
tải và thông tin điều khiển.
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
22
Hai dạng primitive được sử dung nhiều nhất là:
 Request primitives được gởi từ dịch vụ yêu cầu đến dịch vụ cung cấp.Một thiết
bị yêu cầu dùng request primitive để yêu cầu sự phục vụ hay một tài nguyên.
 Indication primitives được gởi từ dịch vụ cung cấp đến dịch vụ yêu cầu để
thông báo thông tin mà dịch vụ yêu cầu đã được thực hiện.
Một primitive có thể được viết dưới dạng:
Layer/sublayer-Primitive_name.Primitive_Types (Parameters).
Trong đó:

♦ Layer/sublayer là tên của dịch vụ cung cấp,chỉ có thể là PHY (physical
layer) hoặc MAC (MAC sublayer).
♦ Primitive_name là tên riêng biệt của kênh.
♦ Primitive_Types là dạng primitive như request hay indication.
♦ Parameters là thông số được mang theo primitive như kích thước của dữ
liệu.
Ví dụ: Khi lớp phụ MAC yêu cầu lớp PHY truyền dữ liệu trên kênh F-CCCH,lớp phụ
MAC gửi 1 prequest primitive đến lớp PHY:
PHY-FCCCH.Request (sdu,…,num_bits).


4.2.6 Lớp con hợp nhất
Bao gồm kênh chung và kênh chuyên dụng có nhiệm vụ sắp xếp giữa các kênh vật lý và
các kênh logic.
Sự sắp xếp giữa kênh vật lý và kênh logic ở kênh xuôi.

Kênh logic Kênh vật lý
Kí hiệu Tên Kí hiệu Tên
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
23




S
ự sắp
xếp
giữa
kênh
vật lý

và kênh
logic ở
kênh
ngược.

K
hi
truyền
,lớp
con
MAC
sẽ tập
hợp
các
khối
dữ
liệu
thành
các
SDU
và gửi
xuống
cho lớp vật lý để truyền đi.
f-csch

f-dsch




f-dtch

Forward common
signaling channel









Forward dedicaded
signaling channel



Forward dedicaded
traffic channel
F-SYNCH

F-PCH
F-CCCH

F-BCCH

F-CPCCH

F-CACH


F-DCCH

F-FCH


F-DCCH

F-FCH


F-SCH


Sync channel
Paging channel
Forward common
control channel
Broadcast control
channel
Common power

control channel
Common assignment
channel
Forward dedicated
control channel
Forward
fundamental channel
Forward dedicated
control channel
Forward
fundamental channel
Forward
supplemental
channel
Kênh logic Kênh vật lý
Kí hiệu Tên Kí hiệu Tên
r-csch




r-dsch




r-dtch

Reverse common
signaling channel

Reverse dedicaded
signaling channel



Reverse dedicaded
traffic channel
R-ACH
R-EACH

R-CCCH

R-DCCH

R-FCH


R-DCCH

R-FCH


R-SCH


Access channel
Enhanced access

channel
Reverse common
control channel
Reverse dedicated
control channel
Reverse fundamental
channel
Reverse dedicated
control channel
Reverse fundamental
channel
Reverse
supplemental channel
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
24
Khi nhận,lớp con MAC sẽ nhận các SDU, phân chia thành các khối dữ liệu,và gửi lên
các lớp cao hơn.




Hình 9: minh họa ngõ vào và ngõ ra của multiflex sublayers.
Quá trình hợp các khối dữ liệu thành SDU.


Hình 10: quá trình hợp khối dữ liệu.
4.2.7 Radio Link Protocol
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
25
Chức năng:

 Phân phát và nhận các gói dữ liệu của người dùng.
 Điều khiển cách thức di chuyển các gói dữ liệu trên kênh chuyên dụng.
 Phát hiện lỗi và thông báo việc truyền lại nếu dữ liệu nhận bị lỗi.
Các cơ chế phát hiện lỗi:
 Positive acknowledgement (ACK) :Nếu nhận gói dữ liệu không có lỗi thì phía
nhận sẽ gửi tín hiệu ACK đến phía truyền xác nhận việc nhận đã thành công.
 Negative acknowledgement (NAK): Nếu nhận gói dữ liệu có lỗi thì phía nhận
sẽ gửi tín hiệu NAK đến phía truyền xác nhận việc nhận chưa thành công.
 Retransmission:Có nhiệm vụ báo cho phía nhận phải truyền lại khi nhận được
tín hiệu NAK.
Việc phân phát và nhận các gói dữ liệu được đảm bảo nhờ các cơ chế này.

Hình 11: Sơ đồ phân phát gói dữ liệu.

Quá trình truyền ngược lại giữa phía truyền và phía nhận.
Trong đó:
• a1,a2,….a15;b1,b2,…,b14 là các thời điểm truyền và nhận.
• SEQ là các chuỗi dữ liệu.Ở ví dụ này SEQ gồm 2 bit.
• D là khoảng thời gian delay.
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN