Nghiên cứu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng mobifone
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.71 MB, 112 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------Nguyễn Đức Thọ
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HSDPA
VÀ ỨNG DỤNG VÀO MẠNG MOBIFONE
Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện tử
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS.TS. Phạm Minh Hà
Hà Nội – Năm 2011
Luận văn tốt nghiệp
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................................... iv
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT........................................................................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................................... xvi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ................................................................................................. xvii
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ xix
Ch-¬ng 1.
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG VIỄN
THÔNG…………….......................................................................................................................... 1
1.1
Lịch sử phát triển của thông tin di động và giới thiệu hệ thống thông tin IMT-2000 .. 1
1.1.1
Lịch sử phát triển............................................................................................. 1
1.1.2
Hệ thống thông tin di động 3G theo IMT-2000................................................. 2
1.2
Nâng cấp từ CDMA IS-95 (cdmaOne) lên 3G........................................................... 4
1.3
Hướng phát triển theo nhánh WCDMA từ GSM........................................................ 5
1.3.1
GPRS .............................................................................................................. 6
1.3.2
EDGE .............................................................................................................. 8
1.3.3
WCDMA ........................................................................................................ 10
1.4
Hướng phát triển tiếp theo của WCDMA................................................................. 12
1.4.1
HSDPA.......................................................................................................... 14
1.4.2
HSUPA.......................................................................................................... 15
1.4.3
HSPA+ .......................................................................................................... 15
1.4.4
3G-LTE.......................................................................................................... 16
Ch-¬ng 2.
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HSDPA (HIGH–SPEED
DOWNLINK PACKET ACCESS) .................................................................................................. 18
2.1
Giới thiệu công nghệ truy nhập gói đường xuống tốc độ cao.................................. 18
2.1.1
Nguyên lý ...................................................................................................... 19
2.1.2
Những cải tiến quan trọng của HSDPA so với WCDMA................................ 21
2.1.3
Cấu trúc phân lớp HSDPA............................................................................. 23
2.1.3.1 Giao diện vô tuyến của kênh truyền tải HS-DSCH.................................... 23
2.1.3.2 Cấu trúc kênh mới trong HSDPA .............................................................. 24
2.2
Các tính năng tiên tiến trong công nghệ HSDPA .................................................... 27
2.2.1
Kỹ thuật điều chế và mã hóa thích ứng với AMC .......................................... 27
2.2.2
Định trình nhanh............................................................................................ 29
2.2.3
Phát lại nhanh HARQ .................................................................................... 31
2.2.4
Thích ứng liên kết nhanh............................................................................... 33
2.3
Cấu trúc lớp vật lý HSDPA...................................................................................... 37
2.3.1
Kênh chung đường xuống tốc độ cao (HS-DSCH) ........................................ 37
Nguyễn Đức Thọ
ii
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
2.3.1.1 Điều chế HS-DSCH .................................................................................. 38
2.3.1.2 Mã hóa kênh HS-DSCH............................................................................ 39
2.3.1.3 HS-DSCH so với các dạng kênh đường xuống khác đối với dữ liệu gói... 41
2.3.2
Kênh điều khiển chung tốc độ cao (HS-SCCH) ............................................. 42
2.3.3
Kênh điều khiển lớp vật lý dành riêng tốc độ cao hướng lên......................... 44
2.3.4
Thủ tục hoạt động lớp vật lý HSDPA ............................................................. 46
2.4
Dung lượng đầu cuối HSDPA và các tốc độ dữ liệu đạt được ................................ 48
2.5
Di động với HSDPA ................................................................................................ 51
2.5.1
Phép đo tế bào HS-DSCH tốt nhất ................................................................ 51
2.5.2
Chuyển giao từ HS-DSCH tới HS-DSCH Node B.......................................... 52
2.5.3
Chuyển giao HS-DSCH tới HS-DSCH liên Node B(Inter-Node B) ................. 54
2.5.4
Chuyển giao HS-DSCH tới DCH ................................................................... 55
Ch-¬ng 3.
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HSDPA VÀO MẠNG WCDMA CỦA MOBIFONE
………………………. ..................................................................................................................... 58
3.1
Lợi ích khi sử dụng công nghệ HSDPA đối với nhà khai thác và người sử dụng .... 58
3.1.1
Lợi ích đối với nhà khai thác.......................................................................... 58
3.1.2
Lợi ích đối với người sử dụng ....................................................................... 59
3.1.3
Tình hình triển khai công nghệ HSDPA và thiết bị đầu cuối di động HSDPA
trên thế giới…....................................................................................................................... 61
3.1.4
Bài học kinh nghiệm trong việc triển khai/thử nghiệm công nghệ HSDPA..... 62
3.2
Các bước chuẩn bị cho triển khai mạng 3G WCDMA Mobifone ............................. 63
3.3
Hiện trạng mạng Mobifone ..................................................................................... 64
3.3.1
Cấu trúc mạng thông tin di động VMS-Mobifone ........................................... 64
3.3.2
Đánh giá hiện trạng mạng Mobifone.............................................................. 69
3.3.2.1 Đánh giá tình hình phát triển thuê bao ...................................................... 69
3.3.2.2 Đánh giá cấu trúc mạng............................................................................ 70
3.3.2.3 Đánh giá về năng lực mạng...................................................................... 73
3.4
Ứng dụng công nghệ HSDPA vào mạng WCDMA Mobifone .................................. 74
3.4.1
Mạng truy nhập WCDMA sử dụng công nghệ HSDPA tại mạng Mobifone.... 74
3.4.1.1 Các cơ sở cho việc tính toán triển khai mạng HSDPA.............................. 75
3.5
Thực tế kết quả triển khai công nghệ HSDPA ........................................................ 82
3.5.1
Các công cụ cần có để kiểm tra tốc độ download của mạng di động Mobifone
sau khi áp dụng công nghệ HSDPA ..................................................................................... 82
3.5.2
Các bước cài đặt và thực hiện kiểm tra tốc độ HSDPA DL: .......................... 83
3.5.3
Kết quả thực tế tại mạng di động Mobifone sau khi test tại quận Hoàn Kiếm 88
KẾT LUẬN............................................................................................................................. 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................... 91
Nguyễn Đức Thọ
iii
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được đề cập trong luận văn “Nghiên cứu
công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng Mobifone” được viết dựa trên kết quả
nghiên cứu theo đề cương của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của TS. cùng với kết
quả nghiên cứu thực tế tại công ty thông tin di động VMS – Mobifone.
Mọi thông tin và số liệu tham khảo đều được trích dẫn dầy đủ nguồn và sử dụng
đúng luật bản quyền quy định.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình.
Học viên
Nguyễn Đức Thọ
Nguyễn Đức Thọ
iv
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
3GPP
Nhóm tiêu chuẩn 3GPP
3rd Generation partnership
project (produces WCDMA
standard)
3GPP2
Nhóm tiêu chuẩn 3GPP2
3rd Generation partnership
project 2 (produced cdma2000
standard)
A
AAL2
ATM Adaptation Layer type 2
Lớp thích ứng ATM loại 2
ACIR
Adjacent channel interference
Tỉ lệ nhiễu kênh kề cận, gây ra
ratio, caused by the transmitter
bởi bộ phát không lý tưởng và
non-idealities and imperfect
lọc bộ thu không hoàn hảo.
receiver filtering
ACK
Acknowledgement
Xác nhận thành công
ACIR
Adjacent channel interference
Tỉ lệ nhiễu kênh kề cận
ratio
AICH
Acquisition indication channel
Kênh chỉ thị bắt
ALCAP
Access link control application
Phần ứng dụng điều khiển kết
part
nối truy nhập
AM
Acknowledged mode
Chế độ xác nhận thành công
AMR
Adaptive multirate (speech
Đa tốc độ thích ứng (mã hoá
codec)
thoại)
AMR-NB
Narrowband AMR
AMR băng hẹp
AMR-WB
Wideband AMR
AMR băng rộng
ARIB
Association of radio industries
Hiệp hội công nghiệp vô tuyến
and businesses (Japan)
và các doanh nghiệp của Nhật
Bản
Nguyễn Đức Thọ
v
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
ARQ
Automatic repeat request
Yêu cầu phát lại tự động
ASC
Access service class
Lớp dịch vụ truy nhập
ATM
Asynchronous transfer mode
Chế độ truyền không đồng bộ
AWGN
Additive white Gaussian noise
Tạp âm Gauss trắng cộng
B
BB SS7
Broad band signalling system #7
Hệ thống báo hiệu băng rộng
#7
BCCH
Broadcast channel (logical
Kênh quảng bá (Kênh logic)
channel)
BCH
Broadcast channel (transport
Kênh quảng bá (Kênh truyền
channel)
tải)
BER
Bit error rate
Tỉ lệ lỗi Bit
BLER
Block error rate
Tỉ lệ lỗi khối
BoD
Bandwidth on demand
Băng thông theo yêu cầu
BPSK
Binary phase shift keying
Điều chế BPSK
BS
Base station
Trạm thu phát gốc
BSS
Base station subsystem
Hệ thống con trạm gốc
BSC
Base station controller
Bộ điều khiển trạm gốc
C
CA-ICH
Channel assignment indication
Kênh chỉ thị gán kênh
channel
CB
Cell broadcast
Quảng bá Cell
CCCH
Common control channel (logical
Kênh điều khiển chung (kênh
channel)
logic)
CCH
Common transport channel
Kênh truyền tải chung
CCH
Control channel
Kênh điều khiển
CDMA
Code division multiple access
Đa truy nhập chia theo mã
CFN
Connection frame number
Số khung kết nối
Nguyễn Đức Thọ
vi
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
CIR
Carrier to interference ratio
Tỉ lệ sóng mang trên nhiễu
CN
Core network
Mạng lõi
CPCH
Common packet channel
Kênh gói chung
CPICH
Common pilot channel
Kênh hoa tiêu chung
CQI
Channel quality indicator
Bộ chỉ thị chất lượng kênh
CRC
Cyclic redundancy check
Mã kiểm tra lỗi CRC
CRNC
Controlling RNC
RNC điều khiển
CS
Circuit Switched
Chuyển mạch kênh
CSCF
Call state control function
Chức năng điều khiển trạng
thái cuộc gọi
CSICH
CPCH status indication channel
Kênh chỉ thị trạng thái CPCH
CTCH
Common traffic channel
Kênh lưu lượng chung
CWTS
China wireless
Tổ chức tiêu chuẩn thông tin
telecommunications standard
vô tuyến của Trung Quốc
group
D
DCA
Dynamic channel allocation
Cấp phát kênh động
DCCH
Dedicated control channel
Kênh điều khiển dành riêng
(logical channel)
(kênh logic)
Dedicated control functional
Thực thể chức năng điều khiển
entity
dành riêng
Dedicated channel (transport
Kênh dành riêng (kênh truyền
channel)
tải)
Digital enhanced cordless
Hệ thống DECT ở Châu Âu
DCFE
DCH
DECT
telephone
DL
Downlink
Đường xuống
DPCCH
Dedicated physical control
Kênh điều khiển vật lý dành
channel
riêng
Nguyễn Đức Thọ
vii
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
DPDCH
Dedicated physical data channel
Kênh dữ liệu vật lý dành riêng
DS-CDMA
Direct spread code division
Đa truy nhập chia theo mã -
multiple access
Trải phổ trực tiếp
DSCH
Downlink shared channel
Kênh chia sẻ đường xuống
DTCH
Dedicated traffic channel
Kênh lưu lượng dành riêng
DTX
Discontinuous transmission
Phát không liên tục
E
E-DCH
Enhanced uplink DCH
Kênh DCH đường lên cải tiến
EDGE
Enhanced data rates for GSM
Hệ thống EDGE
evolution
EFR
Enhance full rate
Toàn tốc tăng cường
EGSM
Extended GSM
Hệ thống GSM mở rộng
EIRP
Equivalent isotropic radiated
Công suất phát xạ đẳng hướng
power
tương đương
European Telecommunications
Viện tiêu chuẩn viễn thông
Standards Institute
Châu Âu
ETSI
F
FACH
Forward access channel
Kênh truy nhập đường xuống
FBI
Feedback information
Thông tin phản hồi
FCS
Fast cell selection
Lựa chọn Cell nhanh
FDD
Frequency division duplex
Song công phân tần
FDMA
Frequency division multiple
Đa truy nhập chia theo tần số
access
FER
Frame error ratio
Tỉ lệ lỗi khung
FP
Frame protocol
Giao thức khung
FTP
File transfer protocol
Giao thức truyền file
G
GERAN
GSM/EDGE Radio Access
Nguyễn Đức Thọ
Mạng truy nhập vô tuyến
viii
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
Network
GSM/EDGE
GGSN
Gateway GPRS support node
Node hỗ trợ GPRS
GMSC
Gateway MSC
MSC cổng
GPRS
General packet radio system
Hệ thống vô tuyến gói chung
GPS
Global positioning system
Hệ thống định vị toàn cầu
GSM
Global system for mobile
Hệ thống thông tin di động
communications
GSM
H
HARQ
Hybrid automatic repeat request
Yêu cầu phát lại tự động kiểu
Hybrid
HLR
Home location register
Bộ đăng ký thường trú
HSDPA
High speed downlink packet
Truy nhập gói đường xuống
access
tốc độ cao
HS-DPCCH Uplink high speed dedicated
HS-DSCH
HS-SCCH
HSUPA
Kênh điều khiển vật lý dành
physical control channel
riêng tốc độ cao đường lên
High speed downlink shared
Kênh chia sẻ đường xuống tốc
channel
độ cao
High speed shared control
Kênh điều khiển chia sẻ đường
channel
xuống tốc độ cao
High speed uplink packet access
Truy nhập goi đường lên tốc
độ cao
I
IC
Interference cancellation
Triệt nhiễu
ID
Identity
Nhận dạng
IMSI
International mobile subscriber
Nhận dạng thuê bao di động
identity
toàn cầu
International mobile telephony,
Hệ thống tiêu chuẩn mạng 3G
3rd generation networks are
IMT-2000
IMT-2000
Nguyễn Đức Thọ
ix
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
referred
IN
Intelligent network
Mạng thông minh
IP
Internet protocol
Giao thức IP
IPDL
Idle periods in downlink
Các chu kỳ rỗi ở đường xuống
IPI
Inter-path interference
Nhiễu giữa các tuyến
IRC
Interference rejection combining
Kết hợp triệt nhiễu
IS-95
cdmaOne, one of the 2nd
Tiêu chuẩn mạng 2G-CDMA,
generation systems, mainly in
chủ yếu phát triển ở Mỹ và Hàn
Americas and in Korea
Quốc
ISI
Inter-symbol interference
Nhiễu liên ký tự
ITU
International telecommunications
Tổ chức tiêu chuẩn viễn thông
union
quốc tế ITU
L
L2
Layer 2
Lớp 2
LAI
Location area identity
Nhận dạng vị trí
M
MAC
Medium access control
Điều khiển truy nhập trường
truyền
MAI
Multiple access interference
Nhiễu đa truy nhập
MCS
Modulation and coding scheme
Khuôn dạng điều chế và mã hoá
ME
Mobile equipment
Thiết bị di động
MGW
Media gateway
Gateway phương tiện
MIMO
Multiple input multiple output
Hệ thống nhiều đầu vào nhiều
đầu ra
MM
Mobility management
Quản lý di động
MMS
Multimedia message
Bản tin đa phương tiện
MMSE
Minimum mean square error
Lỗi bình phương trung bình
nhỏ nhất
Nguyễn Đức Thọ
x
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
MRF
Media resource function
Chức năng tài nguyên phương
tiện
MS
Mobile station
Máy di động
MSC/VLR
Mobile services switching
Tổng đài MSC/bộ đăng ký tạm
centre/visitor location register
trú
Mobile termination
Đầu cuối di động
MT
N
NBAP
Node B application part
Phần ứng dụng Node B
NRT
Non-real time
Dịch vụ phi thời gian thực
O
OFDMA
Orthogonal frequency division
Đa truy nhập chia theo tần số
multiple access
trực giao
O&M
Operation and maintenance
Hoạt động và bảo dưỡng
OSS
Operations support system
Hệ thống hỗ trợ hoạt động
OVSF
Orthogonal variable spreading
Hệ số trải phổ biến thiên trực
factor
giao
P
PC
Power control
PCCCH
Physical common control channel Kênh vật lý điều khiển chung
PCCH
Paging channel (logical channel)
PCCPCH
Primary common control physical Kênh vật lý điều khiển chung
PCH
Điều khiển công suất
Kênh tìm gọi (kênh logic)
channel
cơ bản
Paging channel (transport
Kênh tìm gọi (kênh truyền tải)
channel)
PCPCH
Physical common packet channel
Kênh vật lý gói chung
PCS
Personal communication systems, Hệ thống thông tin cá nhân thê
2nd generation cellular systems
hệ 2, PCS, phổ biến ở Mỹ, hoạt
mainly in Americas, operating
động một phần trong băng
Nguyễn Đức Thọ
xi
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
partly on IMT-2000 band
IMT-2000
PDCP
Packet data converge protocol
Giao thức hội tụ dữ liệu gói
PDP
Packet data protocol
Giao thức dữ liệu gói
PDSCH
Physical downlink shared channel Kênh vật lý chia sẻ đường
xuống
PDU
Protocol data unit
Đơn vị dữ liệu gói
PHY
Physical layer
Lớp vật lý
PI
Page indicator
Chỉ thị tìm gọi
PIC
Parallel interference cancellation
Triệt nhiễu song song
PICH
Paging indicator channel
Kênh chỉ thị tìm gọi
PLMN
Public land mobile network
Mạng di động mặt đất công
cộng
POC
Push-to-talk over cellular
Dịch vụ bộ đàm thông qua hệ
thống di động
PRACH
Physical random access channel
Kênh vật lý truy nhập ngẫu
nhiên
PS
Packet switched
Chuyển mạch gói
PSCH
Physical shared channel
Kênh chia sẻ vật lý
PSTN
Public switched telephone
Mạng điện thoại chuyển mạch
network
kênh công cộng
Payload unit
Đơn vị tải tin
PU
Q
QAM
Quadrature amplitude modulation Điều chế biên độ cầu phương
QoS
Quality of service
Chất lượng dịch vụ
QPSK
Quadrature phase shift keying
Điều chế QPSK
R
RAB
Radio access bearer
Kênh mang truy nhập vô tuyến
RACH
Random access channel
Kênh truy nhập ngẫu nhiên
Nguyễn Đức Thọ
xii
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
RAN
Radio access network
Mạng truy nhập vô tuyến
RANAP
RAN application part
Phần ứng dụng RAN
RB
Radio bearer
Kênh mang vô tuyến
RF
Radio frequency
Tần số vô tuyến
RLC
Radio link control
Điều khiển kết nối vô tuyến
RNC
Radio network controller
Bộ điều khiển mạng vô tuyến
RNS
Radio network sub-system
Hệ thống con mạng vô tuyến
RNSAP
RNS application part
Phần ứng dụng RNS
RNTI
Radio network temporary identity Nhận dạng tạm thời mạng vô
tuyến
RRC
Radio resource control
Điều khiển tài nguyên vô tuyến
RRM
Radio resource management
Quản lý tài nguyên vô tuyến
RSSI
Received signal strength indicator Chỉ thị cường độ tín hiệu thu
được
RSVP
Resource reservation protocol
Giao thức dự phòng tài nguyên
RT
Real time
Thời gian thực
RTCP
Real time transport control
Giao thức điều khiển truyền tải
protocol
thời gian thực
RTP
Real time protocol
Giao thức thời gian thực
RTSP
Real time streaming protocol
Giao thức luồng thời gian thực
RU
Resource unit
Đơn vị tài nguyên
S
SCCPCH
Secondary common control
Kênh vật lý điều khiển chung
physical channel
thứ cấp
SCH
Synchronisation channel
Kênh đồng bộ
SCTP
Simple control transmission
SDD
Giao thức phát điều khiển đơn
protocol
giản
Space division duplex
Song công phân theo không
Nguyễn Đức Thọ
xiii
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
gian
SDP
Session description protocol
Giao thức quyết định phiên
SDU
Service data unit
Đơn vị dữ liệu dịch vụ
SEQ
Sequence
Dãy/ chuỗi
SF
Spreading Factor
Hệ số trải phổ
SGSN
Serving GPRS support node
Node hỗ trợ GPRS phục vụ
SIP
Session initiation protocol
Giao thức khởi tạo phiên
SHO
Soft handover
Chuyển giao mềm
SIB
System information block
Khối thông tin hệ thống
SINR
Signal-to-noise ratio where noise
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
includes both thermal noise and
interference
SIP
Session initiation protocol
Giao thức khởi tạo phiên
SIR
Signal to interference ratio
Tỉ số tín hiệu trên nhiễu
SM
Session management
Quản lý phiên
SMS
Short message service
Dịch vụ bản tin ngắn
SN
Sequence number
Số dãy
SNR
Signal to noise ratio
Tỉ số tín hiệu trên nhiễu
SRB
Signalling radio bearer
Mạng mang vô tuyến báo hiệu
SRNC
Serving RNC
RNC phục vụ
SS7
Signalling System #7
Hệ thống báo hiệu số 7
T
TCH
Traffic channel
Kênh lưu lượng
TCP
Transport control protocol
Giao thức điều khiển truyền tải
TDD
Time division duplex
Song công chia theo thời gian
TDMA
Time division multiple access
Đa truy nhâp chia theo thời
gian
TE
Terminal equipment
Nguyễn Đức Thọ
Thiết bị đầu cuối
xiv
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
TF
Transport format
Khuôn dạng truyền tải
TFCI
Transport format combination
Chỉ thị kết hợp khuôn dạng
indicator
truyền tải
Transport format combination set
Thiết lập kết hợp khuôn dạng
TFCS
truyền tải
TFI
Transport format indicator
Chỉ thị khuôn dạng truyền tải
TFRC
Transport format and resource
Kết hợp tài nguyên và khuôn
combination
dạng truyền tải
TPC
Transmission power control
Điều khiển công suất phát
TR
Transparent mode
Chế độ trong suốt
TS
Technical specification
Tiêu chuẩn kỹ thuật
TTA
Telecommunications Technology
Hiệp hội thông tin viễn thông
Association (Korea)
Hàn Quốc
Telecommunication Technology
Uỷ ban công nghệ viễn thông
Commission (Japan)
của Nhật
Transmission time interval
Khoảng thời gian phát
TTC
TTI
U
UE
User equipment
Thiết bị người sử dụng
UL
Uplink
Đường lên
UMTS
Universal mobile
Hệ thống 3G, UMTS
telecommunication services
USCH
Uplink shared channel
Nguyễn Đức Thọ
Kênh chia sẻ đường lên
xv
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Đặc tính điều chế và mã hóa của IS-95 CDMA ....................................................... 5
Bảng 1.2: Thực hiện triển khai GPRS ...................................................................................... 7
Bảng 1.3: Thực hiện triển khai EDGE ...................................................................................... 9
Bảng 1.4: Thực hiện triển khai WCDMA................................................................................ 10
Bảng 1.5: Tiến trình phát triển các chuẩn của 3GPP.............................................................. 13
Bảng 2.1: Ví dụ về MCS của HSDPA và tốc độ bit tối đa khả dụng với mỗi mã ..................... 28
Bảng 2.2: So sánh các dạng kênh khác nhau ........................................................................ 42
Bảng 2.3: Các loại dung lượng đầu cuối HSPDA ................................................................... 49
Bảng 2.4: Các tốc độ bit lý thuyết với 15 đa mã cho các TFRC khác nhau ............................ 50
Bảng 2.5: Các dạng chuyển giao HSDPA và đặc tính của chúng .......................................... 57
Bảng 3.1: Bảng các dịch vụ HSDPA ...................................................................................... 59
Bảng 3.2: Bảng sau trình bày chi tiết phân bổ thiết bị mạng lưới ........................................... 66
Bảng 3.3: Dự báo phát triển thuê bao .................................................................................... 69
Bảng 3.5: Phân vùng hình thái phủ sóng ............................................................................... 75
Bảng 3.6: Tỷ lệ thuê bao 3G và HSDPA dự kiến.................................................................... 76
Bảng 3.7: Diện tích phủ sóng ................................................................................................. 77
Bảng 3.8: Vùng phủ sóng liên tục theo dịch vụ ...................................................................... 78
Bảng 3.9: Vùng phủ sóng mong muốn ................................................................................... 79
Bảng 3.10: Bán kính vùng phủ theo node B tiêu chuẩn.......................................................... 79
Bảng 3.11: Bảng lưu lượng traffic theo dịch vụ ..................................................................... 80
Bảng 3.12: Bảng thông lượng cho mỗi node B ...................................................................... 80
Bảng 3.13: Chỉ tiêu chất lượng............................................................................................... 81
Nguyễn Đức Thọ
xvi
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Quá trình phát triển lên 3G của 2 nhánh công nghệ chính........................................ 3
Hình 1.2: Tuỳ chọn các phương án chuyển đổi từ GSM và CDMA IS-95............................... 4
Hình 1.3: Kế hoạch triển khai phát triển mạng cdmaOne ........................................................ 5
Hình 1.4: Triển khai GPRS trên nền mạng GSM ...................................................................... 7
Hình 1.5: Triển khai EDGE ....................................................................................................... 9
Hình 1.6: Minh hoạ cấu trúc mạng UMTS R99. ..................................................................... 11
Hình 1.7: Lộ trình phát triển cho các hệ thống của 3GPP ...................................................... 14
Hình 1.8: Kiến trúc mạng của 3GPP LTE .............................................................................. 16
Hình 2.1: Hiệu quả phổ HSDPA ............................................................................................ 18
Hình 2.2: Độ trễ tín hiệu trên đường truyền đối với các công nghệ khác nhau....................... 19
Hình 2.3: Mô tả đơn giản nguyên lý hoạt động của HSDPA.................................................. 20
Hình 2.4: So sánh HSDPA với WCDMA................................................................................ 21
Hình 2.5: Kiến trúc giao thức giao diện vô tuyến của kênh truyền tải HS-DSCH.................... 23
Hình 2.6: Các kênh vật lý cho HSDPA. ................................................................................. 25
Hình 2.7: Chia sẻ thời gian và mã .......................................................................................... 26
Hình 2.8: Cấu trúc lớp vật lý đường xuống và đường lên của HSDPA .................................. 27
Hình 2.9: Ưu thế của định trình ở Node B (tham khảo: Nokia) .............................................. 29
Hình 2.10: Truyền dẫn tới các user với điều kiện vô tuyến thuận lợi...................................... 30
Hình 2.11: Hoạt động của giao thức SAW............................................................................. 31
Hình 2.12: Gói dữ liệu thu ..................................................................................................... 33
Hình 2.13: Phát lại gói dữ liệu ............................................................................................... 33
Hình 2.16: Ví dụ ghép mã hai đối tượng sử dụng .................................................................. 38
Hình 2.17: Các chùm sao 16 QAM và QPSK ......................................................................... 39
Nguyễn Đức Thọ
xvii
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
Hình 2.18: Chuỗi mã kênh HS-DSCH .................................................................................... 40
Hình 2.19: Nguyên tắc chức năng HARQ............................................................................... 40
Hình 2.20: Mỗi quan hệ định thời giữa HS-DSCH và HSSCCH. ........................................... 44
Hình 2.21: Cấu trúc HS-DPCCH ........................................................................................... 45
Hình 2.22: Định thời đầu cuối đối với một quá trình xử lý HARQ .......................................... 47
Hình 2.23: Mối quan hệ định thời HS-SCCH và DPCH hướng lên. ........................................ 48
Hình 2.24: Phép đo tế bào HS-DSCH ................................................................................... 52
Hình 2.25: Ví dụ của chuyển giao từ HS-DSCH tới HS-DSCH Node B................................. 53
Hình 2.26: Chuyển giao HS-DSCH tới HS-DSCH liên Node B .............................................. 54
Hình 2.27: Chuyển giao HS-DSCH tới DCH........................................................................... 56
Hình 3.1: Cấu hình chung của mạng 2G công nghệ EDGE của VMS-Mobifone .................... 67
Hình 3.2: Sơ đồ kết nối logic mạng GPRS hiện tại................................................................. 68
Nguyễn Đức Thọ
xviii
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển của đất nước, các ngành hoạt động trong lĩnh
vực dịch vụ không ngừng lớn mạnh và Bưu Chính Viễn Thông là một trong những
ngành đó. Tổng kết trong thời gian vừa qua cho thấy, Bưu Chính Viễn Thông đã
đóng góp một phần quan trọng vào sự vươn mình đi lên của nền kinh tế đất nước
trong thời kỳ đổi mới. Trong đóng góp đó, chúng ta không thể không kể đến vai trò
quan trọng của thông tin liên lạc. Nó quyết định nhiều mặt hoạt động của xã hội,
giúp con người nắm bắt nhanh chóng các thông tin có giá trị, đa dạng, phong phú về
văn hoá, kinh tế và khoa học kỹ thuật. Do đó, trong cuộc sống hiện đại, dịch vụ
thông tin di động không chỉ còn hạn chế cho các khách hàng giàu có mà nó dần trở
thành phương tiện liên lạc quen thuộc cho mọi đối tượng. Cũng bởi vậy mà thông
tin di động đã trở thành dịch vụ kinh doanh mũi nhọn của các nhà khai thác viễn
thông trong nước và trên toàn thế giới.
Nhằm đáp ứng nhu cầu về chất lượng và dịch vụ ngày càng nâng cao của
người sử dụng, thông tin di động càng không ngừng được cải tiến. Tiền thân của
3G là hệ thống điện thoại 2G, như GSM, CDMA, PDC, PHS...GSM sau đó được
nâng cấp lên thành GPRS, hay còn gọi là thế hệ 2,5G. GPRS hỗ trợ tốc độ 140,8
Kb/giây dù tỷ lệ thường gặp chỉ là 56 Kb/giây. E-GPRS, hay EDGE, là một bước
tiến đáng kể từ GPRS với khả năng truyền dữ liệu 180 Kb/giây và được xếp vào hệ
thống 2,75G.
Năm 2006, mạng UMTS tại Nhật đã nâng cấp lên HSDPA (High Speed Downlink
Packet Access - Truy cập gói dữ đường xuống tốc độ cao) - là một tính năng mới được
đề cập trong các phiên bản R5 của 3GPP cho hệ thống truy nhập vô tuyến
WCDMA/UTRA- FDD và được xem như là một trong những công nghệ tiên tiến cho
hệ thống thông tin di động 3.5G. HSDPA bao gồm một tập các tính năng mới kết hợp
chặt chẽ với nhau cải thiện dung lượng mạng và tăng tốc dữ liệu đỉnh đối với dung
Nguyễn Đức Thọ
xix
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
lượng gói đường xuống. Những cải tiến về mặt kỹ thuật cho phép các nhà khai thác có
thể đưa ra nhiều dịch vụ tốc độ bit cao, cải thiện QoS của các dịch vụ hiện có, và đạt chi
phí thấp nhất. Khả năng hỗ trợ tốc độ dữ liệu và tính di động của WCDMA/HSDPA là
chưa từng có trong các phiên bản trước đây của 3GPP.
Trên cơ sở những kiến thức và sự hiểu biết tích lũy được về thông tin di động,
em đã tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài “Nghiên
cứu công nghệ HSDPA và ứng dụng vào mạng Mobifone”. Nội dung chính của
đề tài gồm 3 chương:
• Chương 1: Giới thiệu xu hướng phát triển của mạng 3G và sau 3G
• Chương 2: Nghiên cứu tổng quan về công nghệ HSDPA
• Chương 3: Ứng dụng công nghệ HSDPA vào mạng WCDMA
Mobifone.
Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô và bạn bè đã tận tình giúp đỡ em trong
suốt thời gian thực hiện luận văn. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn cô
PGS.TS.Phạm Minh Hà đã nhiệt tình hướng dẫn và chỉ bảo để em có thể hoàn thành
luận văn.
Hà Nội, Ngày Tháng Năm 2011
Học viên thực hiện
Nguyễn Đức Thọ
Nguyễn Đức Thọ
xx
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ XU
HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG VIỄN THÔNG
Ch-¬ng 1.
1.1 Lịch sử phát triển của thông tin di động và giới thiệu hệ thống thông tin
IMT-2000
1.1.1
Lịch sử phát triển
Ngày nay, khi nói đến thông tin di động mọi người đều biết đến 3 thế hệ thông
tin di động. Thế hệ thứ nhất, 1G là hệ thống di động tương tự hoặc bán tương tự
(đường vô tuyến là tương tự, và sử dụng hệ thống chuyển mạch số). Hệ thống này
được xây dựng vào những năm 80, ví dụ như hệ thống NMT (Nordic Mobile
Telephone) và AMPS (American Mobile Phone System). Những hệ thống thông tin
di động 1G cung cấp các dịch vụ cơ bản chủ yếu là thoại và các dịch vụ liên quan
đến thoại, chưa có hệ tiêu chuẩn phổ biến rộng rãi. Do vậy, các hệ thống thông tin di
động 1G không có khả năng tương thích lẫn nhau.
Do yêu cầu thông tin di động ngày càng tăng nên cần có một hệ thống di động
toàn cầu. Các tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế bắt đầu xây dựng hệ thống thông tin di
động thế hệ thứ hai - 2G. Mục tiêu chủ yếu của hệ thống 2G là khả năng tương thích
và đồng nhất trong môi trường quốc ế. Hệ thống phải có khả năng phục vụ trong
một khu vực (ví dụ khu vực châu Âu), mọi người sử dụng phải có khả năng truy
nhập hệ thống ở bất kỳ nơi nào trong khu vực đó. Hệ thống 2G có ưu điểm hơn hệ
thống 1G vì ngoài dịch vụ thoại truyền thống, hệ thống này còn có khả năng cung
cấp một số dịch vụ truyền dữ liệu và các dịch vụ bổ xung khác. Do các tiêu chuẩn
chỉ thực hiện được trong phạm vi khu vực, khái niệm thông tin di động toàn cầu
không thể thực hiện được và trên thị trường tồn tại một số hệ thống di động 2G, tiêu
biểu như: GSM, IS 95 và PDC. Trong đó hệ thống GSM được phổ biến rộng rãi
nhất.
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba, 3G ra đời với mục tiêu là thực hiện
một hệ thống thông tin di động duy nhất trên toàn thế giới. Khác với các dịch vụ
Nguyễn Đức Thọ
1
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
được cung cấp bởi những hệ thống thông tin di động hiện nay chủ yếu là thoại (công
nghệ tương tự là đặc trưng hệ thống thế hệ thứ nhất, công nghệ số là đặc trưng của
hệ thống thế hệ thứ 2), hệ thống 3G nhằm vào các dịch vụ băng rộng như truy nhập
Internet tốc độ cao, truyền hình và ảnh chất lượng cao tương đương mạng hữu
tuyến. Có thể nói rằng, khái niệm ITM-2000 (trước đây gọi là FPMLTS) được ITU
đưa ra theo mô hình từ trên xuống. Trước tiên, các yêu cầu về dịch vụ và chất lượng
được đưa ra, sau đó các tổ chức chuẩn hoá và các nhà công nghiệp, khai thác sẽ tiến
tới thiết kế mạng đáp ứng các yêu cầu này.
1.1.2
Hệ thống thông tin di động 3G theo IMT-2000
Một số yêu cầu chính về IMT-2000 được ITU đề ra như sau:
Tốc độ truyền dữ liệu cao 144kbps hoặc 384kbps cho vùng phủ rộng ngoài trời
và 2Mbps cho vùng phủ hẹp trong nhà.
Chất lượng thoại tương đương mạng hữu tuyến.
Hỗ trợ cả dịch vụ chuyển mạch kênh và gói, truyền dữ liệu không đối xứng.
Có thể cung cấp cả dịch vụ di động và cố định.
Có khả năng chuyển vùng quốc gia và quốc tế, hỗ trợ cấu trúc cell nhiều lớp.
Cơ cấu tính cước mới theo dung lượng truyền thay cho thời gian như hiện nay.
ITU-R đã phát triển bộ chỉ tiêu kỹ thuật IMT-2000. IMT-2000 được tạo ra nhằm
thoả mãn việc phát triển các tiêu chuẩn cho phép thiết lập một cơ sở hạ tầng thông
tin vô tuyến toàn cầu bao gồm các hệ thống mặt đất và vệ tinh và các truy nhập cố
định và di động cho các mạng công cộng và cá nhân.
Để có thể hiểu thấu đáo quá trình chuẩn hóa của các công nghệ thông tin di
động 3G và sau 3G, điều kiện tiên quyết là nắm được quá trình phát triển của các
công nghệ theo từng giai đoạn. Phần tiếp theo sẽ tập trung vào quá trình phát triển từ
2G lên 3G và sau 3G theo hai nhánh chính: hướng tới cdma2000 và hướng tới
WCDMA. Hình 1 tóm tắt quá trình phát triển lên 3G của 2 nhánh công nghệ chính
này.
Nguyễn Đức Thọ
2
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
TACS
GSM (900)
NMT
(900)
GPRS
WCDMA
GSM (1800)
GSM (1900)
IS-136 (1900)
IS-95
(J-STD-008)
(1900)
GPRS
EDGE
IS-136 TDMA
(800)
AMPS
SMR
1G
IS-95 CDMA
(800)
cdma2000
1x
cdma2000
Mx
iDEN (800)
2G
2.5G
3G
Hình 1.1: Quá trình phát triển lên 3G của 2 nhánh công nghệ chính
Dưới đây là chi tiết hai phương án chuyển đổi được quan tâm nhất là từ GSM và
CDMA IS-95. Các phương án chuyển đổi từ hai mạng GSM và CDMA IS-95 được
tóm tắt trong Hình 1.1 và được chi tiết hóa trong Hình 1.2 sau đây.
Nguyễn Đức Thọ
3
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
1998
1999
2001
2003
UMTS
HSCSD
GPRS
EDGE
GSM
GPRS
không
UMTS
3X
cdmaOne
IS-95A
IS-95B
1X
không
3X
Hình 1.2: Tuỳ chọn các phương án chuyển đổi từ GSM và CDMA IS-95.
1.2 Nâng cấp từ CDMA IS-95 (cdmaOne) lên 3G
Cấu trúc của hệ thống CDMA IS-95 này cũng giống như các hệ thống cellular
khác, nghĩa là giống cấu trúc GSM đã trình bày ở trên. Hệ thống CDMA IS-95 có
những đặc điểm chính sau đây:
CDMA IS-95 hoạt động ở cùng băng tần với hệ thống AMPS dùng song công
phân tần FDD, độ rộng kênh 25kHz. Băng tần đường lên và xuống sử dụng băng
869MHz đến 894MHz và 824 MHz đến 849MHz tương ứng. Máy di động hỗ trợ
hoạt động CDMA trên các kênh AMPS từ 1013 đến 1023, 1 tới 311, 356 tới 644,
689 tới 694 và 739 tới 777. Các kênh CDMA được xác định bằng tần số và chuỗi
mã. 64 hàm Walsh được dùng để phân biệt kênh đường xuống, còn các tập bù mã
PN dài được dùng để phân biệt các kênh đường lên. Các đặc tính điều chế và mã
hoá được cho trong bảng sau:
Nguyễn Đức Thọ
4
Cao học điện tử 2
Luận văn tốt nghiệp
Bảng 1.1: Đặc tính điều chế và mã hóa của IS-95 CDMA
Điều chế
QPSK
Tốc độ chíp
1,2288Mcps
Tốc độ dữ liệu chuẩn
9,600 bps tốc độ đủ với RS1
Băng thông
1,25MHz
Mã hoá
Chập với mã Viterbi
Đan xen
20-ms
Chi tiết về mã hoá và điều chế một kênh đường xuống và đường lên khác nhau.
Tín hiệu hoa tiêu được phát trong mỗi cell để giúp máy thu phát vô tuyến di động
thâm nhập và bám tín hiệu đường xuống từ cell.
Hình 1.3: Kế hoạch triển khai phát triển mạng cdmaOne
1.3 Hướng phát triển theo nhánh WCDMA từ GSM
Có rất nhiều lựa chọn cho phép nhà khai thác phát triển mạng GSM hiện có của
mình. Tuy nhiên, GPRS là bước triển khai làm thay đổi mạnh mẽ cấu trúc mạng
thông tin di động với phần chuyển mạch gói trong mạng lõi IP phục vụ hiệu quả các
dịch vụ dữ liệu đến tốc độ trung bình. Để có thể cung cấp dịch vụ 3G một cách đầy
đủ (tốc độ dữ liệu tới 2Mbps) thì việc triển khai hệ thống WCDMA mới là tất yếu.
Bên cạnh đó, có một lựa chọn cho phép nhà khai thác GSM có thể tối ưu hoá
việc phát triển của mình, đó là công nghệ EDGE với những cải tiến về máy thu phát
Nguyễn Đức Thọ
5
Cao học điện tử 2
