Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G CDMA2000 1xEV DO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

----------------

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ
DI ĐỘNG THẾ HỆ 3G: CDMA2000 1xEV-DO
NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
MÃ SỐ:

TRẦN ANH TUẤN

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN VŨ SƠN

HÀ NÔI 2005


CHƯƠNG I

TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ
CDMA2000 1xEV-DO


CHƯƠNG II

KIẾN TRÚC VÀ GIAO THỨC
MẠNG CDMA2000 1xEV-DO

CHƯƠNG III

GIAO DIỆN VÔ TUYẾN
CDMA2000 1xEV-DO


CHƯƠNG IV

DUNG LƯỢNG VÀ
VÙNG PHỦ SÓNG


CHƯƠNG V

MẠNG CDMA2000 1x/1x EV-DO
CỦA EVNTELECOM TẠI
TP.HỒ CHÍ MINH


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT ............................................................... 3
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .......................................................................... 7
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CƠNG NGHỆ CDMA 2000 1xEV-DO.......................... 12
1.1. Cơng nghệ CDMA .............................................................................................. 12
1.2. Sự ra đời công nghệ 1xEV-DO ........................................................................... 13
1.3. Đặc điểm nổi bật của công nghệ 1xEV-DO ........................................................ 13

1.3.1. Tốc độ dữ liệu bất đối xứng ......................................................................... 13
1.3.2. Tận dùng tài ngun và tối đa hố thơng lượng........................................... 14
1.3.3. Dịch vụ thường trực ..................................................................................... 15
1.3.4. Thuận tiện sử dụng ....................................................................................... 16
1.3.5. Tích hợp với hệ thống IS-95/CDMA2000 1X ............................................. 17
1.4. Các dịch vụ 1xEV-DO ........................................................................................ 17
1.5. Thị trường công nghệ 1xEV-DO ........................................................................ 18
1.6. Xu hướng phát triển tiếp theo công nghệ 1xEV-DO .......................................... 19
CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC VÀ GIAO THỨC MẠNG CDMA2000 1xEVDO ............ 21
2.1. Mơ hình tổng thể ................................................................................................. 21
2.1.1 Thiết bị truy nhập .......................................................................................... 21
2.1.2. Trạm thu phát gốc ........................................................................................ 22
2.1.3. Thành phần Điều khiển mạng vô tuyến 1xEV-DO ...................................... 22
2.1.4. Nút dịch vụ dữ liệu gói................................................................................. 23
2.1.5. Nhận thực, Xác thực và Tính cước-AAA .................................................... 23
2.2. Các giao thức giao diện dữ liệu ........................................................................... 24
2.2.1. Mơ hình tham chiếu TCP/IP ........................................................................ 24
2.2.2. Chuẩn IS-856 1xEV-DO .............................................................................. 28
2.2.3. Truy nhập internet qua mạng 1xEV-DO ...................................................... 35
2.3. Tích hợp với hệ thống IS-95/CDMA2000 1x ..................................................... 43
2.3.1. Triển khai trên một cơ sở hạ tầng mạng....................................................... 43
2.3.2. Thiết bị đầu cuối hai chế độ (dual-mode) .................................................... 43
2.3.3. Chuyển giao giữa hệ thống IS-95/CDMA2000 1X với 1x-EVDO:............. 44
CHƯƠNG 3: GIAO DIỆN VÔ TUYẾN CDMA2000 1xEV-DO ................................. 49
3.1. Cấu trúc kênh 1x EV-DO .................................................................................... 49
3.2. Kênh dữ liệu đường xuống .................................................................................. 49

1

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

3.2.1. Phân chia người sử dụng và công suất truyền.............................................. 51
3.2.2 Cấu trúc Khung và khe thời gian ................................................................. 52
3.2.3. Kênh Lưu lượng ........................................................................................... 53
3.2.4. Kênh Điều khiển .......................................................................................... 58
3.2.5. Kênh Pilot..................................................................................................... 60
3.2.6. Kênh MAC ................................................................................................... 60
3.2.7. Truyền gói đa khe thời gian ......................................................................... 61
3.2.8. Điều khiển tốc độ động ................................................................................ 65
3.2.9. Thuật toán sắp xếp ....................................................................................... 65
3.2.10. Chuyển giao mềm ảo.................................................................................. 67
3.3. Kênh dữ liệu đường lên ....................................................................................... 68
3.3.1. Kênh Lưu lượng đường lên .......................................................................... 69
3.3.2. Kênh Truy nhập............................................................................................ 76
CHƯƠNG 4: DUNG LƯỢNG VÀ VÙNG PHỦ SÓNG .............................................. 79
4.1. Giới thiệu............................................................................................................. 79
4.2. Phân tích quỹ đường lên...................................................................................... 80
4.2.1. Tổn hao đường truyền lớn nhất .................................................................... 80
4.2.2. Quỹ đường lên .............................................................................................. 82
4.3. Phân tích quỹ đường xuống ................................................................................ 88
4.3.1. Đánh giá điều kiện RF tại thiết bị truy nhập ................................................ 88
4.3.2. Quỹ đường xuống......................................................................................... 90
4.4. Dung lượng.......................................................................................................... 93
4.4.1. Giới thiệu...................................................................................................... 93
4.4.2. Quan hệ giữa dung lượng và vùng phủ sóng ............................................... 93
4.4.3. Dung lượng cực ............................................................................................ 94
4.4.4. Dung lượng đường lên ................................................................................. 95
4.4.5. Dung lượng đường xuống .......................................................................... 101
CHƯƠNG 5: MẠNG CDMA2000 1X/1xEV-DO CỦA EVNTELECOM TẠI TP.HỒ

CHÍ MINH ................................................................................................................... 104
5.1. Giới thiệu........................................................................................................... 104
5.2. Qui mô hệ thống ................................................................................................ 104
5.3. Kiến trúc mạng .................................................................................................. 105
5.4. Thông số đầu vào và kết quả thiết kế ................................................................ 107
5.4.1. Các thông số đầu vào ................................................................................. 107
5.4.2. Kết quả thiết kế .......................................................................................... 109
5.5. Khó khăn và thuận lợi triển khai dịch vụ mạng 1xEV-DO .............................. 114
KẾT LUẬN .................................................................................................................. 115
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 116

2


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT
3G
AAA
ACK
AT
ATI
BER
BHCA
BTS
C/I
CDMA
CRC
DHCP
DRC

Eb/No
EDGE
EIRP
EV-DO
EV-DV
FA
FCS
FER
FSC
FTP
GPRS
GRE
GSM
HA
HLR
HTTP

3rd Generation
Authentication, Authorization and Accounting
Acknowledge
Access Terminal
Acess Terminal Indentifier
Bit Error Rate
Busy Hour Call Attempts
Base Transceiver Station
Carrier/ Interference
Code-Division Multiple Access
Cyclic Redunancy Code
Dynamic Host Configuration Protocol
Data Rate Control

Energy bit/Noise
Enhanced Data rates for GSM Evolution
Effective Isotropic Radiated Power
Evolution-Data Only
Evolution- Data and Voice
Foreign Agent
Frame Check Sum
Frame Error Rate
Frame Check Sequense
File Tranfer Protocol
General Packet Radio Service
Generic Routing Encapsulation
Global System for Mobile communication
Home Agent
Home Location Register
Hypertext Transfer Protocol.

3


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

IMM
ISP
LBS
M-IP
MSC
NAK
OSI
PCF

PDA
PER
PN
PSK
PSTN
QPSK
QUAM
R/P
RAB
RAN
RF
RLP
RNC
RRI
SIM
S-IP
SLP
SMSC
SMTP
SNP
SNR
TCP
TDM

Instant Multi-Media
Internet Service Provider
Location Based Service
Mobile IP
Mobile Switching Center
Negative acknowledgment

Open Systems Interconnection
Packet Control Function
Personal Digital Assistant
Package Error Rate
Pseudorandom Noise
Phase Shift Keying
Public Switched Telephone Network
Quadrature Phase Shift keying
Quadrature Phase Amplitude Modulation
Radio/ Packet
Reverse Activity Bit
Radio Network Access
Radio Frequency
Radio Link Protocol
Radio Network Controller
Reverse Rate Indicator
Subcriber Indentity Module
Simple IP
Signaling Link Protocol
Short Message Service Centre
Simple Mail Transfer Protocol
Signaling Network Protocol
Signal to Noise Ratio
Transmission Control Protocol
Time Division Multiple

4


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

TIA
UATI
UDP
UIM
VAS
VMSC
VoIP
VPN
W-CDMA

Telecommunications Industry Association
Unicast Access Terminal Identifier
User Datagram Protocol
User Identification Module
Value Added Service
Voice Message Service Centre
Voice Over IP
Virtual Private Network
Wide-CDMA

5


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Khác biệt cơ bản CDMA2000 1X và 1xEV-DO ................................. 14
Bảng 3.1: Tốc độ dữ liệu đường xuống và các thuộc tính khác liên quan........... 55
Bảng 3.2: Chỉ số MAC sử dụng trong kênh MAC và chuỗi mở đầu................... 61

Bảng 3.3: Tốc độ dữ liệu đường lên và các tham số liên quan ............................ 74
Bảng 4.1: Bảng tính quỹ đường lên cho PCS ...................................................... 83
Bảng 4.2: Giá trị Eb/Nt yêu cầu với đường lên ................................................... 86
Bảng 4.3: Giá trị Eb/No yêu cầu với kênh lưu lượng đường xuống .................... 90
Bảng 4.4: Bảng tính quỹ đường xuống cho PCS ................................................. 91
Bảng 4.5: Tỷ lệ nhiễu β đặc trưng ........................................................................ 97
Bảng 4.6: Hệ số hoạt động kênh đường lên với mơ hình duyệt web. .................. 98
Bảng 4.7: Thơng số mơ hình lưu lượng cho giao thức HTTP ............................. 99
Bảng 5.1-a: Đặc điểm khu vực dịch vụ TP.Hồ Chí Minh.................................. 107
Bảng 5.1-b: Cơ cấu thuê bao dự kiến (giai đoạn I-năm 2004)........................... 107
Bảng 5.1-c: Thông số đầu vào dịch vụ thoại CDMA2000 1X .......................... 108
Bảng 5.1-d: Thông số dịch vụ dữ liệu gói CDMA2000 1X............................... 108
Bảng 5.1-e: Thơng số dịch vụ dữ liệu kênh CDMA2000 1X ........................... 108
Bảng 5.1-f: Thông số dịch vụ băng rộng 1xEV-DO .......................................... 109
Bảng 5.2-a: Thành phần hệ thống ...................................................................... 110
Bảng 5.2-b: Kết nối báo hiệu và thoại từ MSC.................................................. 110
Bảng 5.2-c: Kết nối báo hiệu và dữ liệu từ HLR/AUC...................................... 111
Bảng 5.2-d: Kết nối báo hiệu và dung lượng lưu trữ SMSC ............................ 111
Bảng 5.2-e: Vị trí lắp đặt các BTS tại TP.Hồ Chí Minh .................................... 112

6


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Con đường tới thế hệ di động 3G......................................................... 12
Hình 1.2: Lộ trình phát triển các chuẩn CDMA (mốc thời gian được công nhận)
.............................................................................................................................. 19
Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống mạng 1xEV-DO .......................................................... 21

Hình 2.2: Mơ hình OSI và TCP/IP ....................................................................... 24
Hình 2.3: Các lớp giao thức mơ hình TCI/IP với thiết bị đầu cuối ..................... 25
Hình 2.3: Mơ hình kiến trúc tham chiếu chuẩn IS-856........................................ 28
Hình 2.4: Các lớp IS-856 và giao thức mặc định của nó ..................................... 29
Hình 2.5: Đóng gói các lớp giao thức 1xEV-DO................................................. 30
Hình 2.6: Giao thức trong quá trình truy nhập Internet S-IP. .............................. 37
Hình 2.7: Truy nhập VPN sử dụng S-IP .............................................................. 39
Hình 2.8: Lớp giao thức liên kết S-IP với mạng VPN ......................................... 40
Hình 2.9: Mơ hình kết nối M-IP .......................................................................... 41
Hình 2.11: Lớp giao thức truy nhập mạng VPN sử dụng M-IP........................... 42
Hình 2.13: Chu kỳ tìm gọi 1xEV-DO và CDMA2000 1X .................................. 44
Hình 2.14-a,b,c,d,e: Tình huống chuyển giao trong mạng 3G-1X/1xEV-DO.... 46
Hình 3.1: Cấu trúc kênh 1xEV-DO ...................................................................... 49
Hình 3.2: Quá trình tạo kênh đường xuống ........................................................ 50
Hình 3.3: So sánh cơng suất phát đường xuống trong CDMA2000 1X và 1xEVDO ........................................................................................................................ 51
Hình 3.4: Cấu trúc khung và khe thời gian 1xEV-DO......................................... 52
Hình 3.5: Cấu trúc khe thời gian rỗi (idle) ........................................................... 53
Hình 3.6: Kích thước bit gói lớp Vật lý kênh dữ liệu lưu lượng ......................... 57
Hình 3.7-a: Chuỗi chip mở đầu với tốc độ dữ liệu 38,4 kbps .............................. 58
Hình 3.7-b: Chuỗi chip mở đầu với tốc độ dữ liệu 76,4 kbps ............................. 58

7


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

Hình 3.8: Chu kỳ của kênh Điều khiển ................................................................ 59
Hình 3.9: Chấm dứt truyền dữ liệu đa khe thông thường .................................... 63
Hình 3.10: Chấm dứt truyền gói tin sớm ............................................................. 64
Hình 3.11: Ví dụ minh hoạ tốc độ u cầu tức thời và giá trị trung bình chạy ... 66

Hình 3.12: Chuyển giao mềm ảo ......................................................................... 67
Hình 3.13: Cấu trúc các kênh lưu lượng đường lên ............................................. 69
Hình 3.14-a: Quá trình tạo kênh dữ liệu lưu lượng đường lên (cịn tiếp) ............ 70
Hình 3.14-b: Quá trình tạo kênh lưu lượng đường lên ........................................ 71
Hình 3.15: Cấu trúc bit gói lớp Vật lý kênh dữ liệu lưu lượng đường lên .......... 76
Hình 3.16: Mức cơng suất thăm dị truy nhập...................................................... 77
Hình 3.17: Quá trình tạo kênh Truy nhập đường lên ........................................... 77
Hình 4.1: Các thành phần tạo tổn hao đường truyền từ thiết bị truy nhập .......... 81
Hình 4.2: Tổn hao truyền sóng............................................................................. 87
Hình 4.3: Mối quan hệ giữa hệ số tải và mức tăng tạp âm .................................. 95
Hình 4.4: Dung lượng sector .............................................................................. 103
Hình 5.1: Mơ hình tổng thể mạng CDMA2000 1X/1xEV-DO của EVN Telecom
tại TP.Hồ Chí Minh ............................................................................................ 106
Hình 5.2: Sơ đồ tổng thể các thành phần hệ thống sau thiết kế ......................... 109

8


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

LỜI MỞ ĐẦU
Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu thông tin ngày càng cao. Với sự
bùng nổ của ứng dụng Internet, nhu cầu truy nhập Internet bất cứ khi nào, tại bất
cứ đâu thông qua các thiết bị cầm tay phổ dụng là rất lớn và đó là xu hướng tất
yếu.
Hiện tại, cùng tồn tại song song nhiều thế hệ công nghệ thông tin di động
khác nhau. Công nghệ GSM và CDMA IS-95 truyền thống chủ yếu tập trung vào
dịch vụ thoại. Các công nghệ di động thế hệ 2,5G-3G như CDMA 2000 1X (còn
gọi là 3G-1X hay 1xRRT), GPRS, EDGE, WCDMA đã có hỗ trợ các dịch vụ dữ
liệu gói ở một mức độ nhất định, nhưng vẫn chưa thoả mãn được việc sử dụng

dịch vụ internet băng rộng, nhất là vượt qua tốc độ 2Mbps của các mạng hữu
tuyến. 1xEV-DO hiện là công nghệ thông tin di động duy nhất đã được triển khai
làm được điều đó.
1xEV-DO chỉ cung cấp dịch vụ dữ liệu di động, không cung cấp dịch vụ
thoại. Nó được thiết kế để tối ưu hoá lưu lượng dữ liệu đường xuống dựa trên
kinh nghiệm thực là lưu lượng bất đối xứng trong truy cấp Internet. Sử dụng
cơng nghệ điều chế và mã hố tiên tiến, 1x-EVDO cho phép tốc độ truyền dữ
liệu với tốc độ đỉnh như sau: đường xuống 2,4 Mbps/ đường lên 156,3 kbps,
(phiên bản 0); đường xuống 3,1 Mbps/ đường lên 1,8 Mbps (phiên bản A). Trên
nền băng rộng công nghệ 1xEV-DO, nhà cung cấp có thể triển khai nhiều dịch
vụ phong phú, đặc biệt là các dịch vụ đa phương tiện trực tuyến. Ngoài ra, 1xEVDO được thiết kế để có thể triển khai dễ dàng trên các mạng CDMA sẵn có
như IS-95/3G-1X, như vậy có thể tiết kiệm được cơ sở hạ tầng mạng và giảm chi
phí. Với ưu điểm là chất lượng dịch vụ cao, vùng phủ sóng rộng, vốn đầu tư thấp

9


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

và thiết bị đầu cuối phong phú, 1xEV-DO là sự lựa chọn số một của các nhà khai
thác dịch vụ di động CDMA hiện nay trong khi xây dựng một mạng thông tin di
động phục vụ các dịch vụ dữ liệu.
Các hệ thống thương mại 1xEV-DO được triển khai thương mại đầu tiên
vào cuối năm 2003 và hiện tại phát triển rộng khắp trên thế giới. Tính đến hết
quý 3 năm 2005, đã có 24 mạng 1xEV-DO đã triển khai và 30 mạng đang triển
khai, số lượng thuê bao đạt 18 triệu. Con số này sẽ tăng nhanh trong thời gian
tới. Với một nước có tốc độ phát triển mạng lưới viễn thông thuộc loại cao trên
thế giới như nước ta hiện nay, với nhu cầu sử dụng internet trong nhân dân càng
tăng, và đa dạng thì 1xEV-DO thực sự là một cơ hội của các nhà cung cấp dịch
vụ di động CDMA trong nước.

Hiện tại, Việt Nam có hai nhà cung cấp dịch vụ CDMA là Công ty cổ
phần viễn thơng Sài Gịn (SPT) và Cơng ty thơng tin viễn thông Điên lực
(EVNtelecom) và sắp tới là Công ty viễn thơng Hà Nội (HaNoiTelecom). Với
tính chất mới mẻ và khả năng áp dụng thực tế cao tại Việt Nam của công nghệ
thông tin di động thế hệ 3G 1xEV-DO, tôi đã quyết định chọn đề tài nghiên cứu
công nghệ 1xEV-DO cho luận văn thạc sĩ khoa học của mình. Luận văn này
nghiên cứu một số vấn đề cơ bản nhất về cơng nghệ 1xEV-DO với những nội
dung sau:
• Sự ra đời, đặc điểm và ứng dụng, ưu điểm nổi bật, thị trường, xu hướng
phát triển tiếp theo của công nghệ CDMA 2000 1xEV-DO
•

Mơ hình, thành phần hệ thống mạng, khả năng tích hợp với các hệ

thống CDMA đã triển khai. Kiến trúc phân lớp và các giao thức giao diện dữ
liệu.

10


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

• Nghiên cứu giao diện vơ tuyến, phương pháp điều chế, mã hoá và cấu
trúc vật lý các khung dữ liệu đường lên và đường xuống
• Phân tích khả năng phủ sóng và dung lượng mạng.
• Trình bày về mạng 1xEV-DO được triển khai đầu tiên tại Việt Nam
của EVNTelecom tại thành phố Hồ Chí Minh: quy mơ, đặc điểm, thông số đầu
vào và thiết kế tổng thể, thuận lợi và khó khăn khi triển khai dịch vụ.

11

Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CƠNG NGHỆ CDMA 2000 1xEV-DO
1.1. Cơng nghệ CDMA
Công nghệ CDMA lần đầu tiên được áp dụng với hệ thống thông tin di
động thương mại vào đầu những năm 90. Với hai phiên bản IS-95A năm 1994 và
IS-95B năm 1998, cơng nghệ này đã nhanh chóng triển khai trên tồn thế giới.
Những ưu điểm của cơng nghệ CDMA đã được được thừa nhận rộng rãi. Chuẩn
CDMA 2000 là bước phát triển tiếp theo và tương thích với hệ thống IS-95A/B,
nhằm cải thiện chất lượng dịch vụ thoại và đặc biệt là là cung cấp các dịch vụ dữ
liệu tốc độ cao. Các chuẩn trong họ CDMA 2000 ban đầu là CDMA2000 1X (IS2000), và sau đó CDMA2000 1xEV (IS-856). CDMA 2000 hiện đã được triển
khai rộng rãi trên thế giới và là sự lựa chọn công nghệ hàng đầu để tiếp cận công
nghệ di động thế hệ 3G.
2G

CDMA IS-95A
Thoại & 14,4 kbps
dữ liệu chuyển
mạch kênh

3G CDMA Tương thích IMT-2000

2,5G

CDMA IS-95B
Thoại & 64 kbps
dữ liệu gói

TDMA IS-136
Thoại & 9,6 kbps
dữ liệu chuyển
mạch kênh

CDMA 2000 3G-1x
Thoại dung lượng
lón & 153 kbps dữ
liệu gói

GSM
Thoại & 114 kbps
dữ liệu gói

EDGE (USA)
EDGE (Europe)
384 kbps dữ liệu
gói

CDMA 2000 1xEVDV
Thoại dung lượng
lớn & dữ liệu gói
CDMA 2000 3G3X
Thoại dung lượng
lớn & dữ liệu gói
Đa sóng mang

W-CDMA
(Europe)
Thoại dung lượng

lớn & 384 kbps dữ
liệu gói

GSM
Thoại & 9,6 kbps
dữ liệu chuyển
mạch kênh

PDC
Thoại 9,6 kbps

CDMA 2000
1xEV-DO
2,4 Mbps dữ liệu
gói

W-CDMA (JaPan)
Thoại dung lượng
lớn & 384 kbps dữ
liệu gói

PDC
Thoại 28,8 kbps

Hình 1.1: Con đường tới thế hệ di động 3G

12


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

1.2. Sự ra đời công nghệ 1xEV-DO
Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, đặc biệt là nhu cầu sử
dụng Internet dẫn tới nhu cầu lớn về các dịch vụ Internet không dây.
CDMA2000 1X thuộc họ CDMA 2000 áp dụng trên các hệ thống thông tin di
động đã thể hiện những ưu điểm vượt trội so với IS-95A/B và GSM về chất
lượng thoại và khả năng đáp ứng các dịch vụ dữ liệu gói tốc độ cao. Tuy nhiên,
nó khơng phải được thiết kế để tối ưu hố lưu lượng IP (tốc độ dữ liệu gói đỉnh
307 kbps (RC4) với sóng mang 1,25 MHz). Vì vậy, cần có sự bộ xung cho chuẩn
CDMA 2000 để có thể xây dựng một hệ thống CDMA hỗ trợ truyền dữ liệu gói
tốc độ cao, dung lượng lớn.
Chuẩn IS-856 (hay Hệ thống dữ liệu gói tốc độ cao CDMA 2000-HRPD)
ra đời vào cuối năm 2000 là để đáp ứng nhu cầu đó. IS-856 là một thành phần
của họ chuẩn CDMA 2000 thế hệ thứ 3 (3G). Nó được chuẩn hố bởi 3GPP2 và
TA TR45.5 và là sự phát triển của chuẩn CDMA 2000, được ITU chấp thuận là
một phần của các chuẩn thuộc họ IMT-2000.
1xEV-DO (1x Evolution- Data Only) là giao diện vô tuyến dựa trên chuẩn
IS-856, cho phép truyền dữ liệu gói tốc độ cao với lưu lượng tối đa của đường
xuống là 2,4576 Mbps và đường lên 153,6 kbps. Hệ thống 1xEV-DO đặc biệt
phù hợp với các dịch vụ truy cập internet băng rộng không dây. Các hệ thống
1xEV-DO đã bắt đầu triển khai thương mại từ năm 2003.
1.3. Đặc điểm nổi bật của công nghệ 1xEV-DO
1.3.1. Tốc độ dữ liệu bất đối xứng
Đặc điểm sử dụng trên một mạng mạng IP là: tỷ lệ download luôn luôn
cao hơn upload (dao động từ 1:4 tới 1:6) và mạng dữ liệu khơng có những u

13


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

cầu về tính thời gian thực như hệ thống thoại. Chính vì vậy, khác với hệ thống
IS-95/CDMA2000 1X, khi mà nhiều thuê bao cùng chia sẻ một sóng mang ở cả
đường xuống lẫn đường lên, hệ thống 1xEV-DO sử dụng phương pháp truy nhập
khác để đạt được tốc độ dữ liệu cao hơn: phân chia theo mã với đường lên giống
như IS-95/CDMA2000 1x nhưng phân chia theo thời gian với đường xuống.
Sóng mang đường xuống được chia sẻ thời gian với tối đa 59 thuê bao. Tại một
thời điểm, chỉ có một th bao được nhận dữ liệu thơng qua kênh lưu lượng, thế
trạm gốc không phải chia sẻ công suất truyền và không cần quan tâm đến nhiễu
đồng kênh. Điều này cho phép trạm gốc truyền dữ liệu với cơng suất lớn nhất tới
th bao đó, tốc độ có thể đạt 2,4 Mbps trong điều kiện một mức Eb/No xác định
được duy trì.
Bảng 1.1: Khác biệt cơ bản CDMA2000 1X và 1xEV-DO
TT

CDMA2000 1X

1xEV-DO

Dịch vụ

Thoại và dữ liệu

Dữ liệu

Tốc độ dữ liệu

153,6 kbps (RC3)

Download: 2,4 Mbps

đỉnh

307,2 kbps (RC4)

Upload: 153,6 kbps

Mạng lõi

ANSI-41

IP-based

1.3.2. Tận dùng tài ngun và tối đa hố thơng lượng
1xEV-DO có thể hỗ trợ dung lượng tổng lên tới 7,4 Mbps đối với cell 3
sector trên một sóng mang tần số 1,25MHz. Điều này có được là do 1xEV-DO
sử dụng một số công nghệ mới như: phản hồi trạng thái kênh nhanh, mã hố và
điều chế thích nghi, mã hoá Turbo tốc độ thấp, phép dư thừa tăng, phân tập đa

14


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

người dùng, phân tập thu, chuyển giao mềm ảo và điều khiển tốc độ lỗi gói thích
nghi. Điều này giúp các nhà khai thác sử dụng một cách có hiệu quả và tiết kiệm
tài nguyên vô tuyến được cấp phát.
Để tối đa hoá lưu lượng (throughput) của sector, 1xEV-DO sử dụng thuật
toán sắp xếp để tạo điều kiện thuận lợi và bình đẳng cho các thuê bao chia sẻ
thời gian trên một sóng mang. Dựa và thơng báo DRC gửi từ mỗi thiết bị truy

nhập (AT), thuật toán sắp xếp sẽ cho phép truyền dữ liệu đối với những thiết bị
truy nhập ở điều kiện mơi trường tín hiệu RF thuận lợi, và dữ liệu được truyền
với tốc độ lớn nhất có thể. Các thiết bị truy nhập ở vùng sóng yếu hơn sẽ phải
chờ đến khi điều kiện tín hiệu được cải thiện.
1.3.3. Dịch vụ thường trực
Khi bật nguồn thiết bị đầu cuối, thiết bị đầu cuối chỉ phải nhận thực với
mạng một lần, những phiên tiếp theo không phải đăng nhập lại và là thông suốt
với người sử dụng. Thời gian thiết lập một kết nối 1xEV-DO rất nhanh, khoảng
2-3s , và mọi kết nối vô tuyến diễn ra sau đó rất nhanh, ít hơn 0,5s.
Khi thiết bị truy nhập không trao đổi dữ liệu với hệ thống, sau một thời
gian nhất định, nó sẽ được chuyển sang trạng thái dormancy (trạng thái “ngủ”).
Khoảng thời gian này được cài đặt trong thiết bị truy nhập bởi người sử dụng và
cả trên hệ thống. Khi thời gian không trao đổi dữ liệu của thiết bị truy nhập và
mạng lớn hơn giá trị bé nhất trong hai khoảng thời gian thiết lập trên, thiết bị
truy nhập sẽ chuyển sang trạng thái dormancy. Ở trạng thái này, hệ thống sẽ giải
phóng tài nguyên vô tuyến đối với thiết bị truy nhập đó và dành cho thuê bao
khác, tuy nhiên trạng thái logic của phiên PPP và địa chỉ IP được giữ ngun. Vì
vậy, khi người sử đụng kích hoạt để trao đổi dữ liệu trở lại, kết nối vô tuyến

15


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

được thực hiện rất nhanh và hầu như thông suốt với người sử dụng. Do đó,
1xEV-DO được coi là cung cấp dịch vụ thường trực (always- on).
1.3.4. Thuận tiện sử dụng
Thiết bị đầu cuối (AT) có thể là các thiết bi tích hợp như máy điện thoại di
động, PDA có hỗ trợ voice và dữ liệu, hoặc máy tính xách tay có hỗ trợ các card
PCM CIA hoặc USB..1xEV-DO tương thích với mọi hệ điều hành máy tính hỗ

trợ IP (Windows 96/98/2000/NT/XP, Pocket PC, Macintosh system, UNIX,
LINUX..). Cách sử dụng thiết bị và ứng dụng tương tự như trong môi trường
mạng hữu tuyến.
Ngoài ra, các thiết bị đa mode (dual-mode) hỗ trợ đầy đủ các giao thức
CDMA 2000 có thể hỗ trợ đồng thời thời dịch vụ thoại và cả dịch vụ dữ liệu tốc
độ cao. Người sử dụng có thể sử dụng dịch vụ thoại và dữ liệu 3G-1X đồng thời
hoặc dịch vụ dữ liệu băng rộng 1xEV-DO. Thiết bị truy nhập sẽ tự dò xem mạng
dịch vụ dữ liệu nào tồn tại và cho tốc độ nhanh hơn với điều kiện hiện tại (3G1X hay 1xEV-DO). Nếu thiết bị truy nhập ra khỏi vùng dịch vụ 1xEV-DO, nó sẽ
được chuyển giao sang sử dụng dịch vụ dữ liệu mạng 3G-1X. Khi thiết bị truy
nhập đang ở trong một phiên dữ liệu, nếu có một cuộc gọi tới, mạng sẽ thông
báo. Nếu người sử dụng đang sử dụng dịch vụ 1xEV-DO, phiên dữ liệu 1xEVDO sẽ được giữ, hoặc chuyển giao hồn tồn sang giao diện vơ tuyến 1X để
phục vụ thoại và truyền dữ liệu đồng thời (tốc độ thấp hơn). Như vậy, sự chuyển
giao giữa thoại và dữ liệu gói là thơng suốt với người sử dụng.

16


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

1.3.5. Tích hợp với hệ thống IS-95/CDMA2000 1X
Chuẩn CDMA 2000 hỗ trợ khả năng tích hợp cao giữa hệ thống CDMA
20001X và 1xEV-DO. Một mạng 1xEV-DO mới có thể được triển khai dựa trên
cơ sở hạ tầng của các mạng IS-95/CDMA2000 1X có sẵn do có thể dùng chung
vị trí cell, cột, ăngten, BSC, PDSN, lập kế hoạch mạng..Như vậy, sẽ giảm chi phí
đáng kể trong đầu tư.
Mặt khác, sự hoạt động song song của các mạng trên một cơ sở hạ tầng
chung với đặc thù dịch vụ riêng (thoại và dữ liệu) tạo điều kiện cho khách hàng
có nhiều lựa chọn sử dụng hơn và ngược lại, nhà cung cấp đáp ứng tốt hơn và
thu được nhiều lợi nhuận hơn.
1.4. Các dịch vụ 1xEV-DO

Với đặc điểm nổi bật là khả năng đáp ứng dịch vụ dữ liệu không dây băng
rộng thường trực, 1xEV-DO hỗ trợ cho người sử dụng các dịch vụ dữ liệu phong
phú vốn quen thuộc với các mạng dữ liệu băng rộng hữu tuyến. Ngoài ra, một số
dịch vụ di động mới cũng được giới thiệu như dịch vụ xác định vị trí LBS
(Location Based Service) hay dịch vụ đa phương tiện tức thời IMM (Instant
Multi-Media). Đặc biệt, với phiên bản A sẽ được triển khai thực tế trong thời
gian tới, 1xEV-DO có thể hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực cao như VoIP, Pushto-talk, Video Telephony. Dưới là một số dịch vụ đặc trưng mà 1xEV-DO hỗ
trợ:
 Liên lạc: Gửi thư điện tử dung lượng lớn, tin nhắn đa phương tiện,
IMM, chat, truyền file dung lượng lớn..
 Thông tin: Duỵệt web, truy nhập mạng nội bộ, mạng riêng ảo (VPN),
tham khảo thị trường chứng khốn, tìm video clip mới, truy vấn dữ liệu ..

17


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

 Giải trí: Nghe nhạc và xem phim trực tuyến, download nhạc và phim,
chơi game trực tuyến..
 Xác định vị trí: Xác định vị trí (LBS), thơng báo tình hình giao thơng
thời gian thực, thơng báo thời tiết, tìm bạn..
 Giao dịch: Giao dịch chứng khoán, thanh toán trực tuyến, đặt chỗ..
1.5. Thị trường cơng nghệ 1xEV-DO
Có thể nói, CDMA 2000 là công nghệ thông tin di động thành công nhất
từ trước tới nay, xét trên cả phương diện tốc độ phát triển và ảnh hưởng tới thị
trường: hiện có 131 nhà khai thác tại 61 quốc gia với 141 mạng CDMA2000 1X,
24 mạng 1xEV-DO; ngoài ra 29 mạng CDMA 20001X và 30 mạng 1xEV-DO
đang triển khai. Tính đến tháng 9 năm 2005, số thuê bao CDMA 2000 đã vượt
quá 200 triệu và dự kiến sẽ vượt quá 220 triệu vào cuối năm 2005 (nguồn:

CDG). Hiện tốc độ độ tăng trưởng của nó lớn nhất so với các cơng nghệ khác,
hơn cả GSM hay WCDMA.
CDMA 2000 cũng đi đầu trong thương mại hố thế hệ di động 3G.
1xEV-DO là cơng nghệ truyền dữ liệu thông tin di động cho tốc độ lớn nhất hiện
nay, vượt xa GPRS, EDGE, WCDMA có nguồn gốc phát triển từ GSM. Thậm
chí, các giải pháp công nghệ băng rộng WCDMA để đạt chất lượng tương đương
như 1xEV-DO sẽ chưa thể thương mại hoá trước năm 2006. Hiện đã có 18 triệu
thuê bao 1xEV-DO và tốc độ phát triển thuê bao 1xEV-DO sẽ rất nhanh trong
thời gian tới

18


Nghiên cứu công nghệ di động thế hệ 3G: CDMA2000 1xEV-DO

1.6. Xu hướng phát triển tiếp theo công nghệ 1xEV-DO
1xEV-DO có thể đáp ứng phần lớn các sử dụng dịch vụ Internet cơ bản.
Tuy nhiên, cần phải đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người sử dụng, đặc biệt cần
phải tiếp cận và đáp ứng được tốt hơn các dịch vụ đa phương tiện và dịch vụ
đàm thoại thời gian thực thơng qua dữ liệu gói như: chơi game tương tác online,
dịch vụ VoIP, dịch vụ Push to Talk, video telephonly, Instant Multimedia (thoại
và hình ảnh truyền đồng thời).. Đó là nguyên nhân dẫn tới sự phát triển của
1xEV-DO phiên bản đầu tiên 1xEV-DO (C.S0024) lên phiên bản thứ hai 1xEVDO Rev A (C.S0024-A). 1xEV-DO Rev A tăng cường cả tốc độ dữ liệu đường
lên và đường xuống so với phiên bản đầu tiên:
 Tôc độ đường xuống đỉnh: 3,1 Mbps
 Tốc độ đường lên đỉnh: 1,8 Mbps
Mặc dù đã được tiêu chuẩn hoá từ năm 2004, tuy nhiên, 1xEV-DO Rev A
chỉ có thể được triển khai thực tế vào năm 2006 hoặc 2007.

IS-95A

IS-95A
Tháng 5/1995

TIA/EIA-95B
IS-95A
EV-DV

Tháng 3/1999

CDMA2000
IS-95A
Rev 0

CDMA2000
IS-95A
Rev A

CDMA2000
IS-95A
Rev B

CDMA 2000
IS-95A
Rev C

CDMA 2000
IS-95A
Rev D

Tháng 7/1999

Tháng 3/2000

Tháng 5/2000

Tháng 5/2002

Tháng 3/2004

1xEV-DO
IS-95A
C.S0024-A

1xEV-DO
IS-95A
C.S0024
Tháng 10/2000

Tháng 4/2000

Hình 1.2: Lộ trình phát triển các chuẩn CDMA (mốc thời gian được công nhận)

19