Bài giảng Hệ thống viễn thông: Chương 2 - Trương Thu Hương

Kỹ
 thuật
 trải
 phổ
 trong
 mạng
 di
 
dộng
 3G
 UMTS
 
Giảng
 viên:
 Trương
 Thu
 Hương
 
Email:
 
 

Home
 

1
 


Nội
 dung

 
I.  Lịch
 sử
 phát
 triển
 và
 các
 thế
 hệ
 
 
II.  Tổng
 quan
 cơ
 bản
 hệ
 thống
 UMTS
 

 

Home
 

2
 


I.

 Lịch
 sử
 phát
 triển
 và
 các
 thế
 hệ
 công
 
nghệ
 mạng
 di
 động
 

Home
 

3
 


Các
 thuật
 ngữ
 cần
 biết
 
• 

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

3G
 
GSM
 
UMTS
 
WCDMA
 
LTE
 
GPRS
 
3GPP
 
ITU
 
IEEE
 
Home
 

4
 


I.
 1.
 Lịch
 sử
 liên
 lạc
 vô
 tuyến:
 
1867
 —
 Maxwell
 predicts
 existence
 of
 electromagnejc
 (EM)
 
waves
 
 
1887
 —
 Hertz
 proves
 existence

 of
 EM
 waves;
 first
 spark
 
transmiqer
 generates
 a
 spark
 in
 a
 receiver
 several
 meters
 
away
 
1880
 -­‐
 first
 wireless
 telephone
 conversajon
 occurred
 in
 1880,
 
when
 Alexander

 Graham
 Bell
 and
 Charles
 Sumner
 Tainter
 
invented
 and
 patented
 the
 photophone,
 a
 telephone
 that
 
conducted
 audio
 conversajons
 wirelessly
 over
 modulated
 
light
 beams
 (which
 are
 narrow
 projecjons
 of

 electromagnejc
 
waves)
 
1896
 —
 Guglielmo
 Marconi
 demonstrates
 wireless
 telegraph
 to
 
English
 telegraph
 office
 
Home
 

5
 


I.
 1.
 Lịch
 sử
 liên
 lạc

 vô
 tuyến:
 
1897
 —
 ``The
 Birth
 of
 Radio''
 -­‐
 Marconi
 awarded
 patent
 for
 
wireless
 telegraph
 (first
 England-­‐France,
 later:
 across
 Atlanjc,
 
 
then
 awarded
 Nobel
 physics
 prize)
 

1914
 —
 First
 voice
 over
 radio
 transmission
 
 
1920s
 —
 Mobile
 receivers
 installed
 in
 police
 cars
 in
 Detroit
 
 

 1935
 —
 Frequency
 modulajon
 (FM)
 demonstrated
 by
 

Armstrong
 
1946
 —
 First
 interconnecjon
 of
 mobile
 users
 to
 public
 switched
 
telephone
 network
 (PSTN)
 
1940s
 —
 Number
 of
 mobile
 users
 >
 50K
 
 
1960s
 —
 Number

 of
 mobile
 users
 >
 1.4M
 .
 Improved
 Mobile
 
Telephone
 Service
 (IMTS)
 introduced;
 supports
 full-­‐duplex,
 
auto
 dial,
 auto
 trunking.
 Bell
 Labs:
 Patent
 for
 cellular
 
networks,
 1972
 
Home

 
6
 


I.
 1.
 Lịch
 sử
 liên
 lạc
 vô
 tuyến:
 
1976
 —
 Bell
 Mobile
 Phone
 has
 543
 pay
 customers
 using
 12
 
channels
 in
 the
 New

 York
 City
 area;
 
1979
 —
 NTT/Japan
 deploys
 first
 cellular
 communicajon
 system
 
 
1983
 —
 Advanced
 Mobile
 Phone
 System
 (AMPS)
 deployed
 in
 US
 
in
 900
 MHz
 band:
 supports

 666
 duplex
 channels
 
 
1989
 —
 Groupe
 Spècial
 Mobile
 defines
 European
 digital
 cellular
 
standard,
 GSM
 
 
1992
 —
 First
 GSM
 phones
 approved
 for
 sale,
 First
 GSM
 network

 
rollouts
 
1990
 
 -­‐
 
 ca.
 20
 million
 subscribers
 world-­‐wide
 
1993
 —
 IS-­‐95
 code-­‐division
 muljple-­‐access
 (CDMA)
 spread-­‐
 
spectrum
 digital
 cellular
 system
 deployed
 in
 US
 
 (Viterbi,

 
Jacobs)
 
1999
 —
 First
 of
 the
 "third
 generajon"
 cellular
 systems
 are
 
Home
 
7
 
standardized
 


Home
 

8
 


I.2.

 Cơ
 bản
 về
 thông
 jn
 vô
 tuyến
 và
 di
 động
 
•  Wireless:
 
 
 
–  Anten/
 EM-­‐radio
 (Tx
 –
 Rx),
 fading,
 tần
 số
 vô
 tuyến
 
và
 băng
 tần/phổ,
 điều

 chế
 
–  Số
 hóa:
 gói
 jn,
 mã
 hóa
 kênh/nguồn
 
–  Mulj-­‐user
 -­‐>
 đa
 truy
 nhập,
 đa
 kênh
 

•  Mobile:
 
–  Mobility
 fading
 (ISI,
 Doppler…)
 
–  Chuyển
 giao,
 cells
 (base

 stajons)
 
–  Trung
 kế
 (Trunks),
 mạng
 truy
 nhập,
 mạng
 lõi
 
Home
 

9
 


Nhìn
 từ
 góc
 độ
 kỹ
 thuật
 mạng
 
-­‐ 
-­‐ 
-­‐ 
-­‐ 

WPAN:
 
 802.15,
 Bluetooth,
 NFC,
 UWB
 
WLAN:
 
 802.11:
 WiFi
 
WMAN:
 
 802.16
 (WiMAX,
 WiBro)
 
WWAN:
 
 
-­‐  Cellular
 networks:
 
 GSM,
 CDMA2000,
 UMTS,
 LTE
 

-­‐  WiMAX
 Extended
 
 

Home
 

10
 


I.3.
 Công
 nghệ
 tế
 bào
 toàn
 cầu
 
•  Được
 mô
 tả
 toàn
 cầu
 nhiều
 hơn
 với
 1G,
 2G,

 2.5G,
 3G,
 3.5G,
 4G…
 
•  1G:
 
 (1940
 –
 1990)
 
–  Analog
 
–  Voice
 
–  Dịch
 vụ
 tồi,
 ‘nh
 lưu
 động
 thấp
 
–  NMT,
 C-­‐Netz
 (Europe),
 AMPS
 (US),
 
 

•  2G:
 
 (1990
 -­‐
 )
 
–  Truyền
 phát
 số.
 Yêu
 cầu:
 dụng
 lượng
 hệ
 thống
 cao
 hơn,
 tốc
 độ
 
dữ
 liệu
 cao
 hơn
 
–  Voice
 +
 một
 phần
 dữ

 liệu
 (SMS,
 CS
 data)
 
–  Phủ
 sóng
 tốt
 hơn
 và
 hỗ
 trợ
 lưu
 động:
 
 RAN
 +
 Core
 Networks
 
–  GSM
 (Châu
 âu,
 châu
 á),
 PDC
 (Nhật),
 IS-­‐95
 cdmaOne
 (Mỹ,

 N-­‐
Home
 
11
 
CDMA
 1.23MHz)
 


•  2.5G
 &
 2.75G:
 
– 
– 
– 
– 


 truyền
 dữ
 liệu
 yêu
 cầu
 mạng
 phát
 triển
 lên
 mạng

 thế
 hệ
 mới
 
Chuyển
 mạch
 gói:
 
 domain
 riêng,
 Internet,
 QoS
 
GPRS
 (2.5G)
 
EDGE
 (EGPRS,
 2.75G):
 

•  3G
 
 (ITU:
 IMT-­‐2000):
 
 jếp
 tục
 những
 cải

 jến
 dữ
 liệu
 lớn
 (PS)
 
–  Yêu
 cầu:
 nâng
 cấp
 dung
 lượng
 hệ
 thống,
 khả
 năng
 tương
 thích
 
với
 2G,
 hỗ
 trợ
 đa
 phương
 jện
 và
 dữ
 liệu
 gói

 tốc
 độ
 cao
 đáp
 ứng
 
được
 jêu
 chí
 (2
 Mbps
 ở
 trạng
 thái
 cố
 định
 hay
 trong
 tòa
 nhà,
 
384
 kbps
 khi
 đi
 bộ/
 trong
 nội
 đô,
 

 144
 kbps
 ở
 trạng
 thái
 di
 
chuyển
 vùng
 rộng)
 
–  Dựa
 trên
 CDMA:
 
 
 
•  GSM
 -­‐>
 WCDMA;
 
 CDMA2000
 
•  TD-­‐SCDMA
 

–  Voice
 +
 Rich
 data

 
 (
 +
 Video
 Telephony,
 LBS,
 )
 
–  Tiến
 hóa
 ở
 RAN
 
 (CN:
 
 CS,
 PS
 domains)
 

Home
 

12
 


•  3.5+
 G:
 

 (1998
 -­‐
 
 
–  HSDPA,
 HSUPA,
 HSPA+;
 
 EV-­‐DO
 RevA,
 RevB,
 UMB
 
–  MIMO
 

•  4G:
 
 (2011
 ):
 ví
 dụ
 IMT-­‐Advanced
 (ITU)
 2012
 
–  Ứng
 cử
 viên:
 

 LTE
 -­‐>
 LTE-­‐Advanced
 
 (OFDMA
 based),
 
 
WiMAX
 802.16m
 (bởi
 IEEE)
 
–  Tiến
 hóa
 ở
 RAN
 và
 Core
 Networks
 
–  Mạng
 chuyển
 mạch
 toàn
 IP
 (
 Không
 CS!)
 

•  Vietnam:
 lạc
 hậu
 khoảng
 ~
 10
 năm:
 
 GSM
 
(~2000),
 3G
 (~2010),
 LTE
 (~2015-­‐2017
 ?)
 

 

Home
 

13
 


I.4.
 Chuẩn

 hóa
 và
 các
 bộ
 tài
 liệu
 jêu
 
chuẩn
 kỹ
 thuật
 
•  ETSI
 (GSM,
 before
 1998)
 
•  3GPP:
 
 (3rd
 Generajon
 Partnership
 Project)
 

–  since
 12/1998
 (Japan,
 Korea,
 Europe,

 US)
 
–  Collaborated
 standardizajon
 of
 WCDMA/UMTS
 
 (&
 later
 
LTE)
 
–  Specificajons
 Groups
 (SG):
 GERAN,
 RAN,
 SA,
 CT
 …)
 
–  Specs
 download
 all:
 hqp://www.3gpp.org/£p/Specs/
 
–  Specs
 series
 list:
 

hqp://www.3gpp.org/specificajon-­‐numbering
 
 

•  3GPP2
 
•  IEEE
 (802.16e/m:
 WiMAX)
 
•  ITU
 :
 IMT-­‐2000,
 
 IMT-­‐Advanced
 
Home
 

14
 


Home
 

15
 

Lịch
 sử
 một
 thập
 kỉ
 của
 3GPP
 

Home
 

16
 


Xu
 Hướng
 
•  4G
 
•  Dịch
 vụ
 đa
 phương
 jện
 
•  Băng
 rộng
 (thay

 thế
 ADSL),
 TV,
 
 Enterprises,
 thiết
 
bị
 người
 dùng
 thông
 minh
 (iPhone),
 
 …
 

Home
 

17
 


II.
 Cơ
 sở
 UMTS
 WCDMA
 

Quyển
 sách
 rất
 phổ
 biến
 
Home
 

18
 


Các
 thuật
 ngữ
 cần
 biết
 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

CDMA
 

DS-­‐CDMA
 
TDMA
 
PN
 
ISI
 
FDD
 
TDD
 
Home
 

19
 


Các
 vấn
 đề
 với
 hệ
 thống
 thông
 jn
 di
 động
 

•  Hệ
 thống
 yêu
 cầu
 gì?
 Cung
 cấp
 dịch
 vụ
 viễn
 thông
 
– 
 Voice
 (conversajon,
 messaging)
 
– 
 Data
 (fax,
 SMS/MMS,
 internet)
 
– 
 Video
 (conversajon,
 streaming,
 broadcast)
 
• 

 Phủ
 sóng
 bất
 cứ
 đâu
 
 
• 
 Khả
 năng
 kết
 nối
 mọi
 lúc
 mọi
 nơi
 (Anyjme
 
 Ubiquitous
 
connecjvity,
 reachability)
 
• 
 Vô
 tuyến
 không
 cần
 dây
 dẫn

 
• 
 Di
 động
 theo
 chuyển
 động
 (terrestrial)
 
• 
 Tích
 hợp,
 nhận
 diện,
 ‘nh
 riêng
 tư,
 bảo
 mật
 an
 toàn
 
• 
 Chất
 lượng
 dịch
 vụ
 được
 đảm
 bảo

 jn
 cậy
 
Home
 

20
 


Nhiễu
 

 

 

 

 

Home
 

21
 


Phổ
 

•  Dải
 tần
 số
 UMTS
 2000
 MHz
 
•  Chế
 độ
 Duplex
 :
 FDD
 vs
 TDD
 

 

Home
 

22
 


FDD
 và
 TDD
 

Băng
 thông
 5MHz
  Băng
 thông
 5MHz
 

Băng
 thông
 5MHz
 
Khoảng
 
bảo
 vệ
 

Khoảng
 cách
 
song
 công
 

 190MHz
 
Home
 

23
 


WCDMA
 
•  Trải
 phổ:
 
 
–  Băng
 rộng,
 ISI
 

•  CDMA,
 DS-­‐CDMA
 
–  Mã:
 
 Channelizajon,
 Scrambling
 
–  Tốc
 độ
 Chip:
 3.84Mcps
 

 

Home
 

24
 


Cơ
 bản
 về
 WCDMA
 
•  Kênh
 5MHz
 
•  Linh
 động
 ở
 lớp
 vật
 lý
 trong
 việc
 ‘ch
 hợp
 tất
 
cả
 tốc

 độ
 dữ
 liệu
 trên
 một
 sóng
 mang
 duy
 
nhất
 

Home
 

25