báo cáo hệ thống truyền...

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCMTRƯỜNG ĐH KHTN

------------------------o0o---------------------------

BÁO CÁO ĐỀ TÀI HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG

Đề tài: Hệ thống thông tin di động thế hệ 3

CDMA2000.

SVTH: Thái Hoàng Hữu Nghị 0620045Huỳnh Văn Tưng 0620103Nguyễn Văn Liêm 0620031

Nguyễn Kim Long 0620034 Nguyễn Thành Phương 0620053

Học kì I

Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 CDMA2000

Năm học 2008-2009

Mục lục

A. Phân công công việc

I. Yêu cầu đặt ra

Tìm hiểu, giới thiệu về hệ thống thông tin di động.

Tìm hiểu cấu trúc hệ thống thông tin di động.

Tìm hiểu về CDMA2000.

II. Quá trình thực hiện

Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm thực hiện đã làm quen,

tìm hiểu và nắm bắt được khái niệm về các thuật ngữ chuyên ngành

hệ thống truyền thông.

Nhóm cũng đã đi sâu vào tìm hiểu lịch sử phát triển của mạng

thông tin di động cũng như một số kiến trúc của mạng thông tin di

động.

Tìm hiểu sâu vào kiến trúc hệ thống CDMA2000 cũng như cách

thức hoạt động của mạng CDMA2000.

Bảng phân công công việc

2


Công việc Người thực hiện

Tìm hiểu lịch sử phát triển, cấu trúc hệ thống

thông tin di động.

Tất cả các thành viên trong

nhóm

Thực hiện phần cấu trúc Layer. Nguyễn Kim Long

Thực hiện phần chuyển giao. Nguyễn Văn Liêm

Thực hiền phần hoạt động thu phát tín hiệu. Thái Hoàng Hữu Nghị

Thực hiện phần điều khiển công suất. Nguyễn Thành Phương

Thực hiện phần hướng phát triển. Huỳnh Văn Tưng

B. Tìm hiểu về CDMA2000

I. Tổng quan về quá trình phát triển của hệ thống

thông tin di động

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

3


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 chí không 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 vô cùng lớn trong các mạng di

động.

2. Công nghệ số 2G và 3G

4


2.1 2G ( second generation )

Mốc đánh dấu quan trọng trong quá trình phát triển của các công 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 thông tin số không 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 công

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 toán một đáp ứng cho đòi hỏi (dưới dạng một

số ngẫu nhiên) được gửi bởi mạng. Đáp ứng này được tính toán 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 vô 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 thông 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 toán của nó. Theo thời gian, bí mật về các thuật toán này

rò rỉ, có thể dễ dàng chứng minh rằng các thuật toán 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 toàn vẹn. Khi một thiết bị di động được nhận thực, nhưng

không phải trong mạng, một trạm gốc giả có thể sử dụng để nhận việc nhận thực

dữ liệu từ một thuê bao không rõ nguồn gốc.

5


2.2 3G ( third generation )

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.

6


Hình 1: Quá trình phát triển từ công nghệ 2G lên 3G.

II. Tổng quan về mạng thông tin di động 3G

1. Giới thiệu

3G là thuật ngữ dùng để chỉ các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3

(Third Generation).

3G (third generation technology) là tiêu chuẩn truyền thông di động băng

thông rộng thế hệ thứ 3 tuân thủ theo các chỉ định trong IMT-2000 của ITU (Tổ

chức viễn thông thế giới). Chuẩn 3G cho phép truyền không dây dữ liệu thoại

và phi thoại (gửi email, hình ảnh, video...).

2. Một số yêu cầu của mạng thông tin di động 3G

Hệ thống thông tin di động ba xây dựng trên tiêu chuẩn IMT-2000. Với

các tiêu chuẩn sau:

Sử dụng dải tần quy định Quốc Tế:

♦ Đường lên : 1885 – 2025 MHZ .

♦ Đường xuống :2110 – 2200 MHZ .

Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông

tin vô tuyến.

♦ Tích hợp các mạng thông tin vô tuyến và hữu tuyến .

♦ Tương tác với mọi loại dịch vụ viễn thông .

7


Sử dụng được trong các môi trường khác nhau :

♦ Công sở , ngoài đường , vệ tinh …..

Có thể hỗ trợ được các dịch vụ khác:

♦ Môi trường ảo .

♦ Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện .

♦ Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới ra .

III. Lộ trình phát triển lên CDMA2000 từ CDMAONE

1. Các giai đoạn phát triển

Một trong những mục đích của chuẩn 3G là tăng cường sự phát triển của

hệ thống 2G hiện tại, tận dụng tối đa cơ sở hạ tầng hiện có. CDMA2000 là hệ

thống 3G phát triển từ hệ thống CDMA hiện tại ở Bắc Mỹ là cdmaOne. Chuẩn

được quy định cho CDMA2000 bao gồm 2 giai đoạn: 1xRTT và 3xRTT. 1xRTT

được coi là giai đoạn I của CDMA2000 3G và 3xRTT là giai đoạn II của

CDMA2000 3G.

Giai đoạn thứ nhất được định nghĩa là chuẩn có tên 1xRTT.

Được hoàn tất vào tháng 7 năm 1999, giai đoạn này của CDMA2000

mang tên là chuẩn TIA theo IS-2000 và mang tên là chuẩn MC-1X

theo ITU. 1xRTT cung cấp gấp đôi dung lượng thoại và thời gian chờ

so với IS-95, và cho phép tốc độ dữ liệu lên tới 384 Kbps (theo lý

thuyết). Nó hoạt động ở kênh 1.25 MHz.

Giai đoạn thứ hai của CDMA2000 là 3xRTT kết hợp chặt chẽ

các khả năng của 1xRTT, có tốc độ dữ liệu lên tới 2Mbps (theo lý

thuyết), hỗ trợ tất cả các loại kênh (5 MHz, 10 MHz, vv...).

2. 1xEV: 1xEV – DO và 1xEV – DV

1xEV là bước phát triển kế tiếp của 1x. Nớ dựa trên công nghệ tốc độ dữ

liệu cao Qualcomm HDR. Các xu hướng dẫn đến sự ra đời của 1xEV là:

8


Trong trình tự phát triển của CDMA2000 1x, khả năng dữ liệu

tốc độ cao để hỗ trợ các dịch vụ dựa trên nền Internet ở hiện tại và

trong tương lai sẽ trở nên hết sức quan trọng.

Dải phổ sẽ trở thành một tài nguyên khan hiếm, làm cho hệ

thống 1.25 MHz trở nên hấp dẫn hơn nhiều so với hệ thống 5 MHz

(3x), chỉ cần đạt được hiệu suất tương đương. Những nhà khai thác

và người dùng sẽ được lợi từ những hệ thống này thông qua:

♦ Tốc độ cao và dung lượng cao của hệ thống truyền dẫn dữ

liệu gói.

♦ Hiệu quả sử dụng dải phổ cao hơn cho chuyển mạch gói.

♦ 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.

9


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 1xRTT. Tốc độ dữ liệu

của Release 0 tương đồng với tốc độ dữ liệu của 1xEV-DV Revision

C.

Revision A tích hợp hầu hết công nghệ dữ liệu từ 1xEV-DV Revision

D, và cải thiện ngấm ngầm. Những nâng cao này cho phép các tính

năng như VoIP và thoại video.

Mặc dù EV-DO về nguyên bản không có khả năng thoại, Revision A đủ

nhanh để cung cấp công nghệ VoIP tại mức độ dịch vụ bằng hoặc tốt hơn so với

công nghệ thoại 1xRTT. Đây có thể là con đường phát triển của CDMA nếu sự

phát triển của 1xEV-DV vẫn bị ngừng trệ. 1xEV-DO được dựa trên công nghệ dữ

liệu tốc độ cao HDR hoặc dữ liệu gói tốc độ cao HRPD, phát triển bởi

Qualcomm. Chuẩn quốc tế gọi là IS-856.

2.2 1xEV – DV

10


1xEV-DV là một chuẩn trong họ các tiêu chuẩn vô tuyến của CDMA2000

1x. EV-DV là viết tắt của “Evolution, Data and Voice”. 1xEV-DV kết hợp cả công

nghệ tốc độ cao HDR từ 1xEV-DO với chuẩn 1xRTT được triển khai rộng rãi. Nó

tích hợp liền mạch với 1xRTT, cung cấp khả năng tương thích với các hệ thống

cũ và đồng thời cả thoại và dữ liệu.

Có hai phiên bản của 1xEV-DV: "Revision C" và "Revision D"

Revision C cung cấp tốc độ dữ liệu cao chỉ cho chiều xuôi, có

nghĩa là tốc độ download sẽ nhanh hơn. Chiều ngược giống như

chuẩn 1xRTT.

Revision D cung cấp tốc độ dữ liệu cao cho cả hai chiều, lý

tưởng cho các ứng dụng như hội thoại video và tải lên các file dung

lượng lớn. Revision D cũng tích hợp việc nhận dạng thiết bị di động

MEID.Sự phát triển 1xEV-DV đang bị chững lại, bị cản trở bởi 1xEV-

DO Revision A và công nghệ VoIP.

IV. Công nghệ CDMA2000

1. Giới thiệu về mạng thông tin di động CDMA2000

Một trong 2 chuẩn 3G quan trọng là CDMA2000, là thế hệ kế tiếp của các

chuẩn 2G CDMA và IS-95. Các đề xuất của CDMA2000 nằm bên ngoài khuôn

khổ GSM tại Mỹ, Nhật Bản và Hàn Quốc. CDMA2000 được quản lý bởi 3GPP2,

là tổ chức độc lập với 3GPP. Có nhiều công nghệ truyền thông khác nhau được

sử dụng trong CDMA2000 bao gồm 1xRTT, CDMA2000-1xEV-DO và 1xEV-DV.

CDMA 2000 cung cấp tốc độ dữ liêu từ 144 kbit/s tới trên 3 Mbit/s. Chuẩn

này đã được chấp nhận bởi ITU.

2. Tính năng

2.1 Loại lưu lượng

CDMA2000, cũng như các công nghệ 3G khác, hỗ trợ các loại lưu lượng

sau ( tốc độ dữ liệu từ 9.6 kbps đến 2 Mbps).

11


Thoại truyền thống và VoIP.

Các dịch vụ dữ liệu.

♦ Dữ liệu gói: Các dịch vụ này dựa trên nền IP với giao thức

TCP hoặc UDP tại lớp giao vận. Nằm trong loại này là các ứng

dụng Internet, các dịch vụ đa phương tiện loại H.323 vv...

♦ Dữ liệu băng rộng mô phỏng kênh (circuit-emulated

broadband data): ví dụ như fax, truy cập dial-up không đồng bộ,

các dịch vụ đa phương tiện loại H.321 nơi mà audio, video, dữ liệu,

điều khiển và chỉ thị được truyền trên mô phỏng kênh qua ATM...

SMS ( Short Messaging Service).

Dịch vụ báo hiệu.

Hệ thống 3G được dự kiến cho các môi trường trong nhà và ngoài trời, các

ứng dụng bộ hành hoặc trên xe cộ, và các môi trường cố định như tổng đài nội

hạt vô tuyến (wireless local loop). Kích cỡ tế bào từ vài chục mét (nhỏ hơn 50 m

đối với picocell) tới vài chục km (hơn 35 km cho các tế bào cỡ lớn).

2.2 Độ rộng băng

Hệ thống CDMA2000 có thể hoạt động ở các độ rộng băng khác nhau với

một hoặc nhiều sóng mang. Trong hệ thống đa sóng mang, các sóng mang cạnh

nhau phải cách nhau ít nhất 1.25 MHz. Trong hệ thống đa sóng mang thực sự,

mỗi sóng mang thường có độ rộng băng 1.25 MHz và được phân biệt với sóng

mang IS-95 bằng mã trực giao. Tuy nhiên, khi ba sóng mang được sử dụng

trong hệ thống đa sóng mang, băng thông yêu cầu là 5 MHz. Để cung cấp các

dịch vụ dữ liệu tốc độ cao, một kênh đơn có thể có độ rộng băng danh định là 5

MHz với tốc độ chip 3.6864 Mcps ( = 3 x 1.22887 Mc/s). Băng thông BW trong

hình 4, ngoài mật độ công suất có thể bỏ qua, tùy thuộc vào bộ lọc tạo dạng tại

băng gốc. Nếu bộ lọc cosine tăng được sử dụng, BW = Rc(1 + α), trong đó Rc là

tốc độ chip và α là thừa số cắt lăn (rolloff factor). Nếu α = 0.25, BW = 4.6 MHz,

và do đó dải bảo vệ G = 200 kHz. Rõ ràng, một lợi thế của băng thông rộng hơn

12


là nó cung cấp nhiều đường hơn để có thể sử dụng trong bộ thu đa đường để

tăng cường hoạt động của hệ thống.

Hình 2: Độ rộng băng trong CDMA2000.

2.3 Chất lượng dịch vụ QoS ( quality of service )

Bất cứ lúc nào, đa ứng dụng cũng có thể chạy trên một trạm di động MS.

Người dùng có thể yêu cầu chất lượng dịch vụ tùy theo ứng dụng, và mạng

được mong đợi là sẽ đảm bảo chất lượng yêu cầu mà không có sự sút giảm

đáng kể trong QoS đã quy ước với khách hàng.

2.4 Các dịch vụ dữ liệu gói

CDMA2000 hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu gói. Từ lúc khởi đầu, nếu có một gói

để gửi, người dùng cố gắng thiết lập các kênh điều khiển dùng chung và dùng

riêng sử dụng phương thức đa truy cập phân khe Aloha. Trong phương thức

này, một xung nhịp tham chiếu được sử dụng để tạo ra một dãy các khe thời

gian có độ dài bằng nhau. Khi người dùng có một gói cần gửi, nó có thể bắt đầu

truyền, nhưng chỉ tại lúc bắt đầu của một khe thời gian chứ không phải tại

khoảng thời 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

13


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

14


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 nguyên cho các thuê bao. BTS chứa các thiết

bị thu phát vô 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. Ngoài 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 thông 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 thông tin về thuê bao.

Bộ ghi định vị vãng lai VLR (Visitor Location Register): là cơ sở

dữ liệu lưu thông tin thuê bao đang hoạt động trên một MSC nhất

định.

Trung tâm nhận thực AC (Authentication Centre): xác nhận thuê

bao trước khi cho phép cung cấp dịch vụ cho thuê bao đó.

IWF (Interworking Function): cho phép các dịch vụ dữ liệu

chuyển mạch kênh.

15


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 toán AAA

(Authentication, Authorization, and Accounting): là một server cung

cấp các dịch vụ nhận thực, trao quyền và thanh toán 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

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.

16


Hình 4: Một gói dữ liệu được trao đổi giữa MS và server.

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.

17


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 :

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.

18


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.

4.1.2 Kênh xuôi

19


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.

20


Kênh ngược trong CDMA2000

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 215 – 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 SI + jSQ, trong đó SI và SQ 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.

21


Hình 7: Sơ đồ truyền dẫn của kênh xuôi trong CDMA2000.

22


4.1.5 Chức năng truyền dẫn của kênh ngược

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 Afund. 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

23


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 Asub1, Asub2,

Acont, and Ahoa 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 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 SI + jSQ, trong đó SI và SQ 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 )


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

24


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.

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).

25


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.

Sự sắp xếp giữa kênh vật lý và kênh logic ở kênh ngược.

Kênh logic Kênh vật lýKí hiệu Tên Kí hiệu Tênf-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

26


Khi truyền,lớp con MAC sẽ tập hợp các khối dữ liệu thành các SDU và

gửi xuống cho lớp vật lý để truyền đi.

Khi nhận,lớp con MAC sẽ nhận các SDU, phân chia thành các khối dữ

liệu,và gửi lên các lớp cao hơn.

Kênh logic Kênh vật lý

Kí hiệu Tên Kí hiệu Tênr-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

27


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

Chức năng:

Phân phát và nhận các gói dữ liệu của người dùng.

28


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:

29


• 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.

Có 4 gói dữ liệu được truyền đi vào các thời điểm a1,a2,a3,a4.Tại thời

điểm b1,b2,b3,b4 nhận gói dữ liệu tương ứng SEQ 0,SEQ 1,SEQ 2,SEQ 3,SEQ

4.Nhưng tại thời điểm b2 gói dữ liệu bị lỗi,không nhận được.Do đó phía nhận gửi

tín hiệu báo lỗi NAK 0 vào thời điểm b3 về phía truyền để yêu cầu gửi lại.Phía

truyền phải đợi 1 khỏang thời gian delay D sau đó mới truyền tiếp.

Trong mạng CDMA, RPL dùng từ 8 đến 12 bit truyền dữ liệu nên tốc độ

truyền lên tới 2Mbit/s.

4.2.8 Signaling radio burst protocol ( SRBP )

Điều khiển việc xử lý các tín hiệu báo hiệu trên kênh báo hiệu chung.

Gồm có các kênh:F-SYNCH,F-PCH,F-CACH,F-CCCH,F-BCCH,R-ACH,R-

EACH,R-CCCH.

Chức năng:

Tính toán và phát ra các thông số cần thiết cho việc truyền và

nhận các tín hiệu báo hiệu.

Hợp các SDU cho lớp vật lý để truyền đi trên các kênh vật lý.

Cho phép nhận các SDU từ lớp vật lý gửi đến lớp con LAC.

Hình 12: cách xử lý trên kênh F-CCCH tại trạm gốc.

30


4.3 Link Access Control ( Lớp LAC )


Là giao thức kết nối dữ liệu,đảm bảo việc phân phát dữ liệu giữa lớp

upper và lớp con MAC ở mức độ chính xác cao nhất.

4.3.2 Phân loại lớp con trong LAC

Gồm có 5 lớp con:

• Authentication sublayer : Lớp con xác nhận.

• Addressing sublayer : Lớp con định địa chỉ.

• Automatic repeat request (ARQ) sublayer : Lớp con tự động

lặp lai yêu cầu.

• Utility sublayer : Lớp con tiêu chuẩn hóa.

• Segmentation and reassembly (SAR) sublayer : Lớp con phân

chia và hợp lại.

Hình 13: các lớp con trong LAC.

Authentication and addressing sublayer

♦ Xác nhận máy di động đang truy cập vào hệ thống.

♦ Xử lý thông tin địa chỉ của máy di động như số nhận diện

(Mobile Identified Number).

♦ Sự xác nhận chỉ cần thiết khi máy di động lần đầu tiên truy

cập vào hệ thống dùng kênh báo hiệu chung.Sau đó,máy di động

dùng kênh chuyên dụng.

♦ Sự định địa chỉ chỉ cần thiết khi máy di động liên lạc với kênh

báo hiệu chung.

31


ARQ sublayer

Có các cơ chế phát hiện lỗi,và truyền lại khi dữ liệu bị lỗi.Do đó đảm bảo

việc phân phát dữ liệu xảy ra 1 cách chính xác nhất.

Định rõ 2 dạng phân phát dữ liệu tới lớp upper:

♦ Assured delivery:Lớp LAC lập lại việc gửi dữ liệu tại những

khoảng thời gian cố định đến khi nhận được tín hiệu ACK từ phía

nhận.Nếu số lần truyền lại vượt qua số lần truyền định trước thì lớp

LAC sẽ hủy bỏ việc truyền thêm nữa.

♦ Unassured delivery:Lớp LAC truyền dữ liệu nhưng phía nhận

không gửi lại tín hiệu ACK.Do đó lớp LAC phải truyền dữ liệu nhiều

lần.phía nhận sẽ phát hiện và giữ lại những dữ liệu giống nhau.

Segmentation and Reassembly sublayer (SAR)

Khi truyền,SAR phân chia các PDU thành những đoạn mà lớp MAC có

thể truyền đi.Đồng thời tính ra các bit kiểm tra chu kỳ dư thừa (CRC) và gắn vào

các PDU.

Khi nhận,SAR sẽ hợp các đoạn nhận được từ lớp MAC thành các PDU và

gửi đến các lớp con cao hơn.Ngoài ra,SAR kiểm tra các bit (CRC) để xác nhận

dữ liệu nhận được là đúng.

4.3.3 Xử lý các lớp con

4.3.3.1 Báo hiệu chung ở kênh xuôi

Quá trình này xảy ra ở trạm gốc và trạm di động.

Khi trạm gốc (Base Station-BS) truyền dữ liệu báo hiệu chung đến trạm di

động (Mobile station-MS) thì các lớp con của LAC sẽ thực hiện các bước xử lý

như hình vẽ.Chỉ có 4 lớp con của LAC liên quan bởi vì authentication sublayer

được BS dùng để xác thực các máy di động.

32


Hình 14: Quá trình báo hiệu chung ở kênh xuôi ở BS.

Đầu tiên,upper layer gửi đơn vị tải dữ liệu xuống cho ARQ,ARQ sẽ thêm

vào các trường xác nhận thích hợp nhất,và lớp con addressing sẽ thêm các bit

định địa chỉ thích hợp nhất (địa chỉ của máy di động).Tiếp đến,một phần của LAC

PDU được chuyển tới lớp con utility để hợp nhất các LAC PDU và thêm vào các

chức năng có liên quan.Sau khi nhận các đơn vị dữ liệu,lớp con SAR tính ra mã

CRC và đính kèm vào đơn vị dữ liệu.Khi dung lượng trên kênh vật lý đã sẵn

sàng,nó sẽ báo hiệu cho SAR và SAR sẽ truyền các đoạn PDU xuống lớp

MAC.Dữ liệu báo hiệu chung ở kênh xuôi được truyền trên kênh logic f-csch.

Khi MS nhận tín hiệu từ BS,quá trình này xảy ra ngược lại như hình vẽ

sau.

33


Hình 15: Quá trình báo hiệu chung kênh xuôi ở MS.

4.3.3.2 Báo hiệu chung ở kênh ngược

Khi máy di động truyền tín hiệu trên kênh báo hiệu chung đến BS thì xảy

ra các bước xử lý như hình vẽ sau.Trong đó tất cả các lớp con của lớp LAC đều

được sử dụng.

34


Hình 16 :Báo hiệu chung kênh ngược ở MS.

Máy di động sử dụng lớp con authentication để gửi mã nhận dạng (MIN)

đến BS. Đầu tiên,upper layer gửi đơn vị tải dữ liệu (PDU) xuống cho lớp con

authentication.Tại đây,PDU được thêm vào mã xác minh.Sau đó chuyển xuống

lớp con ARQ,ARQ sẽ thêm vào các trường xác nhận thích hợp nhất,và lớp con

addressing sẽ thêm các bit định địa chỉ thích hợp nhất (địa chỉ của máy di

động).Tiếp đến, một phần của LAC PDU được chuyển tới lớp con utility để hợp

nhất các LAC PDU và thêm vào các chức năng có liên quan.Sau khi nhận các

đơn vị dữ liệu,lớp con SAR tính ra mã CRC và đính kèm vào đơn vị dữ liệu.Khi

dung lượng trên kênh vật lý đã sẵn sàng,nó sẽ báo hiệu cho SAR và SAR sẽ

35


truyền các đoạn PDU xuống lớp MAC.Dữ liệu báo hiệu chung ở kênh ngược

được truyền trên kênh logic r-csch.

Khi BS nhận tín hiệu từ máy di động,quá trình này xảy ra ngược lại như

hình vẽ sau.

Hình 17 :Báo hiệu chung kênh ngược ở BS.

4.3.3.3 Báo hiệu chuyên dụng ở kênh xuôi

Hình vẽ sau minh họa việc xử lý khi BS truyền dữ liệu báo hiệu chuyên

dụng đến máy di động.Trong trường hợp này chỉ liên quan đến

ARQ,utility,SAR.Các lớp authentication và addressing không hoạt động vì mỗi

máy di động khi nhận dữ liệu trên kênh chuyên dụng đã có sẵn mã nhận diện

(mã Walsh),và máy di động không cần phải xác nhận BS.

36


Hình 18 :Báo hiệu chuyên dụng kênh xuôi ở BS.

Tại BS, upper layer gửi đơn vị tải dữ liệu (PDU) xuống cho lớp con

ARQ,ARQ sẽ thêm vào các trường xác nhận thích hợp nhất.Tiếp đến,một phần

của LAC PDU được chuyển tới lớp con utility để hợp nhất các LAC PDU và thêm

vào các chức năng có liên quan.Sau khi nhận các đơn vị dữ liệu,lớp con SAR

tính ra mã CRC và đính kèm vào đơn vị dữ liệu.Khi dung lượng trên kênh vật lý

đã sẵn sàng,nó sẽ báo hiệu cho SAR và SAR sẽ truyền các đoạn PDU xuống

lớp MAC.Dữ liệu báo hiệu chuyên dụng ở kênh xuôi được truyền trên kênh logic

f-dsch.

37


Hình 19 :Báo hiệu chuyên dụng kênh xuôi ở MS.

Hình sau minh họa việc xử lý khi máy di động nhận dữ liệu báo hiệu

chuyên dụng từ BS.Tại đây,việc xử lý được thực hiện ngược lại.

4.3.3.4 Báo hiệu chuyên dụng ở kênh ngược

Hình 20 :Báo hiệu chuyên dụng kênh ngược ở MS.

38


Lớp con LAC xử lý tín hiệu báo hiệu chuyên dụng ở hướng ngược tương

tự như ở kênh xuôi,chỉ khác ở chỗ tín hiệu báo hiệu chuyên dụng truyền đi trên

kênh r-dsch.

Hình 21: Báo hiệu chuyên dụng kênh ngược ở BS.

4.3.4 Sự tương tác giữa lớp chính và lớp phụ

Các primitive được sử dụng để truyền đơn vị dữ liệu và tín hiệu điều khiển

giữa các lớp với nhau.Đơn vị dữ liệu được truyền là một trong những thông số

của primitive.

39


4.3.4.1 Khi truyền:

Hình 22:Sự tương tác của các primitive khi truyền dữ liệu.

Các primitive được sử dụng:

• L2-Data.Request:được dùng khi layer 3 muốn gửi 1 PDU

xuống lớp con LAC.

• MAC-SDUReady.Request:thông báo cho lớp MAC biết việc

truyền PDU đã sẵn sàng.

• MAC-Availability.Indicator:thông báo cho lớp LAC biết khoảng

trống trên kênh vật lý đã có sẵn cho việc truyền.

• MAC-Data.Request:thông báo cho lớp MAC nhận dữ liệu.

4.3.4.2 Khi nhận:

Các primitive được sử dụng:

• MAC-Data.Indication:được dùng khi MAC gửi các đoạn PDU

cho SAR,thông báo cho LAC biết dữ liệu đã được nhận tại MAC và

đang truyền đến LAC.

• L2-Data.Request:được dùng khi LAC gửi PDU đến layer

3,thông báo cho Upper layer nhận dữ liệu đã được xử lý tại LAC.

40


Hình 23:Sự tương tác của các primitive khi truyền dữ liệu.

4.4 Upper layer ( Lớp trên cùng )

4.4.1 Khối báo hiệu ( Signaling entity )

Khối báo hiệu là khối điều khiển hoạt động của hệ thống CDMA2000,thi

hành những chức năng để thiết lập,duy trì và kết thúc 1 cuộc gọi.

Hoạt động của khối báo hiệu có thể chia thành 2 khía cạnh là trạng thái và

chức năng.

4.4.1.1 Về mặt trang thái và trạng thái chuyển

Khối báo hiệu sẽ thực hiện việc vào ra các trạng thái chính và phụ để xử

lý 1 cuộc gọi.

Gồm có 4 trạng thái là:

• Trạng thái ban đầu của MS (mobile station initialization state).

• Trạng thái nghỉ của MS(mobile station idle).

• Truy cập hệ thống(system access state).

• MS điều khiển trên kênh lưu thông(mobile station controls on

the traffic channel).

4.4.1.2 Về mặt chức năng:

Khối báo hiệu điều khiển và thực hiện những năng cần thiết cho 1 cuộc

gọi.

41


Những chức năng gồm cả việc đăng kí,chuyển giao,điều khiển công suất.

4.4.2 Xử lý cuộc gọi

Khi bắt đầu gọi,máy di động đi vào trạng thái ban đầu.Ở trạng thái ban

đầu,máy di động sẽ chọn và thu được 1 hệ thống.Sau khi thu được 1 hệ thống

máy di động sẽ đi vào trạng thái nghỉ,chờ nhận được 1 trong 3 sự kiện xảy ra.Đó

là tín hiệu trên kênh f-csch hay tín hiệu khởi phát 1 cuộc gọi hay tín hiệu thực

hiện việc đăng kí trên kênh r-csch.Nếu nhận được một trong 3 tín hiệu trên thì

máy di động sẽ truy cập vào hệ thống.Tại đây,máy di động gửi tín hiệu trên kênh

r-csch và nhận tín hiệu trên kênh f-csch.Nếu việc phát ra 1 cuộc gọi thành công

thì BS sẽ cung cấp 1 kênh lưu thông cho máy di động.Ở trạng thái này,máy di

động sẽ liên lạc với BS thông qua kênh lưu thông này.

Hình 24: Các trạng thái xảy ra tại máy di đông khi thực hiện 1 cuộc gọi.

Nếu máy di động không thể đi vào trạng thái kế tiếp,nó sẽ trở lại trạng thái

trước đó hoặc kết thúc cuộc gọi.

42


4.4.2.1 Trạng thái ban đầu

Máy di động phải đi qua lần lượt 4 trạng thái con sau để thu được 1 hệ

thống:

• Xác định hệ thống:máy di động phải chọn lựa một hệ thống

trong một nhóm tế bào của mạng tổ ong.

• Thu nhận trên kênh hoa tiêu:máy di động thực hiện việc giải

điều chế và giành được 1 kênh hoa tiêu xuôi của hệ thống.Việc này

phải được thực hiện trong 1 khoảng thời gian quy định (15

giây).Nếu thành công,máy di động sẽ đi vào trạng thái con tiếp

theo.Nếu không thực hiện được thì máy di động phải quay lại trạng

thái con phía trên.

• Thu nhận trên kênh đồng bộ:máy di động phải thu được 1

kênh đồng bộ và tín hiệu đồng bộ kênh (sync channel message)

như pilot PN,system time,long code state.Những tín hiệu này cho

phép máy di động giành được kênh báo hiệu chung như paging

channel,forward common control channel,….Việc nhận tín hiệu

đồng bộ kênh chỉ xảy ra trong 1 giây để đi vào trang thái con kế

tiếp.Nếu không,máy phải trở lại trạng thái con trước đó.

• Điều chỉnh đúng lúc (timing change):máy di động sẽ đồng bộ

hóa sự điều chỉnh và mã PN của chính nó với những mã khác

trong hệ thống.

4.4.2.2 Trạng thái nghỉ

Máy di động phải giám sát tín hiệu gửi đi trên các kênh paging channel (F-

PCH), quick paging channel (F-QPCH), F-CCCH, F-BCCH.

Giám sát trên kênh F-PCH

♦ Máy di động phải giám sát 2 loại tín hiệu.Đó là tín hiệu đặc

trưng cho từng máy di động và tín hiệu lan truyền cho tất cả máy di

động.

♦ Có 2 phương thức giám sát là nonslotted và slotted.Ở

phương thức nonslotted,máy di động phải giám sát kênh F-PCH tại

43


mọi thời điểm.Ở phương thức slotted,máy di động chỉ giám sát

kênh F-PCH tại những slot được ấn định sẵn.

Giám sát trên kênh F-QPCH

♦ Phương thức giám sát slotted có điểm bất lợi.Khi BS muốn

gửi 1 tín hiệu đến MS thì không thể gửi đi ngay mà phải đợi đúng

slot đã được ấn định sẵn.Do đó,MS không thể nhận tín hiệu đó tức

thì.

♦ Kênh F-QPCH được thêm vào để cải thiện điểm bất lợi

trên.Máy di động chỉ cần giám sát những bit cho biết thứ tự trang

nên tốn ít thời gian.

Giám sát trên kênh F-CCCH và F-BCCH

♦ Kênh F-CCCH được dùng để truyền các tín hiệu riêng biệt

cho từng máy di động. Kênh F-BCCH được dùng để truyền tín hiệu

lan truyền của hệ thống cho toàn bộ máy di động.Tại 2 kênh

này,máy di động sẽ dùng 2 phương thức giám sát là slotted và non

slotted.

4.4.2.3 Trạng thái truy cập hệ thống

Máy di động gửi và nhận tín hiệu từ BS.Nếu chỉ nhận được tín hiệu trên

kênh F-PCH,thì máy di động sẽ gửi tín hiệu trên kênh truy cập.Nếu chỉ nhận

được tín hiệu trên kênh F-CCCH và kênh F-BCCH,thì máy di động sẽ gửi tín

hiệu trên kênh truy cập mở rộng.

Gồm có 7 trạng thái phụ:

• Trạng thái cập nhật thông tin phía trên (Update overhead

information substate).

• Trạng thái đáp ứng trang (Page respone substate).

• Trạng thái hoàn thiện việc tạo ra 1 cuộc gọi (Mobile station

origination attempt substate).

• Trạng thái đăng kí truy cập (Registration access substate).

• Trạng thái đáp ứng tín hiệu theo thứ tự(Mobile station

order/message response substate).

44


• Trạng thái truyền tín hiệu(Mobile station message

transmission substate).

• Trạng thái ưu tiên việc truy cập và hủy bỏ các kênh được ấn

định (Priority access and channel assignment cancel substate).

Hình 25:Sự chuyển giao giữa các trạng thái phụ trong trạng thái truy cập hệ

thống.

4.4.2.4 Trạng thái MS điều khiển trên kênh lưu thông

Ở trạng thái này,mobile trao đổi thông tin với BS thông qua kênh xuôi và

kênh ngược. Bao gồm 3 trạng thái phụ:

45


• Trạng thái ban đầu của kênh lưu thông: Máy di động kiểm tra

việc nhận kênh xuôi chính xác hay không và bắt đầu truyền tín hiệu

trên kênh ngược.

• Trạng thái kênh lưu thông:Máy di động tiến hành trao đổi

thông tin người dùng,tín hiệu báo hiệu với BS.Thực hiện các chức

năng như giám sát trên kênh lưu thông,điều khiển công

suất,chuyển giao.

• Trạng thái phóng thích:Máy di động kết thúc cuộc gọi và trở

lại trạng thái ban đầu.

4.4.3 Truyền gói dữ liệu

Có ba phương thức truyền gói dữ liệu là phương thức tích cực (Active

Mode),phương thức điều khiển sự nắm giữ (Control Hold Mode),và phương thức

ngủ (Dormant Mode).

Phương thức tích cực

Gói dữ liệu và tín hiệu báo hiệu chuyên dụng được trao đổi 1 cách

linh hoạt giữa MS và BS.Ví dụ khi kênh hoa tiêu ngược chưa được mở

thì dữ liệu có thể truyền đi thông qua kênh phụ.

Phương thức điều khiển sự nắm giữ

Gói dữ liệu của người dùng không được trao đổi giữa MS và BS vì

kênh hoa tiêu được đóng lại để chống nhiễu nhưng kênh điều khiển

chuyên dụng hoạt động.Hệ thống duy trì sự điều khiển ở lớp MAC,điều

khiển công suất,và lưu những thông số của cuộc gọi để gói dữ liệu kế

tiếp được truyền ngay lập tức.

Phương thức ngủ

Không xảy ra sự trao đổi dữ liệu hay tín hiệu báo hiệu giữa MS và

BS.Dữ liệu được giữ lại và các giao thức tương đồng được duy trì.

4.4.4 Thiết lập kênh

46


Khi máy di động nhận 1 cuộc gọi từ BS.

47


Khi máy di động thực hiện 1 cuộc gọi.

48


Khi máy di động gửi gói dữ liệu.

Để truyền dữ liệu với tốc độ cao,BS hay MS sẽ gửi tín hiệu yêu cầu kênh

bổ sung.

49


Khi BS gửi tín hiệu yêu cầu kênh bổ sung.

Khi MS gửi tín hiệu yêu cầu kênh bổ sung

50


5. Hoạt động của hệ thống thông tin di động CDMA2000

5.1 Đa truy cập ( Multiple Access )

5.1.1 Khái niệm

Khái niệm đa truy cập dùng để chỉ số lượng người được phép chia sẻ

chung một kênh truyền. Hai cách truy cập truyền thống là đa truy cập theo tấn số

( FDMA) và đa truy cập theo khe thời gian ( TDMA).

5.1.2 FDMA ( Frequency Division Multiple Access )

Trong cách truy cập theo tần số, dải tần số chia theo khe. Mỗi người sử

dụng được cấp một khe tần số. Sử dụng FDMA đòi hỏi hệ thống sử dụng bộ lọc

tốt.

Kênh xuống.

Kênh lên

Hình 26:Mô hình phân chia các khe tần số.

51


5.1.3 TDMA ( Time Division Multiple Access )

Trong đa truy cập theo thời gian, dải tần số không bị chia ra nhưng người

sử dụng được cho phép sử dụng dải tần số này trong khoảng thời gian được

cho trước, tại một thời điểm , hay nói cách khác là người sử dụng gắn với một

khe thời gian nhất định. Do đó TDMA đòi hỏi tính đồng bộ của những người

dùng.

Hình 27: Mô hình phân chia các khe thời gian.

5.1.4 CDMA ( Code Division Mutiple Access )

CDMA( code division multiple access). Phương pháp đa truy cập theo mã

này khác với 2 cách truyền thống là không cấp tần số hay khe thời gian khi sử

dụng mà câp cả hai cho người sử dụng một cách tức thời. Để sử dụng phương

pháp này người ta sử dụng phương pháp trải phổ (spread spectrum). Trong

trường hợp này, người sử dụng được cấp một đoạn mã duy nhất có tốc độ xung

clock lớn hơn rất nhiều so với tốc độ dữ liệu. Chuỗi PN này điều chế dữ liệu

người dùng và kết quả điều chế pha tại nơi nhận. Chỉ những máy thu có đoạn

mã PN giống nhau mới thu được dữ liệu.

52


5.2 Thủ tục thu và phát tín hiệu theo mô hình CDMA

Tín hiệu số liệu thoại phía phát được mã hóa, lặp, chèn và được nhân với

sóng mang có tần số fo và mã PN.

Tín hiệu đã được điều chế đi qua một bộ lọc băng thông có độ rộng băng

1.25Mhz sau đó phát ra qua sóng anten.

Ở đầu thu sóng mang và mã PN của tín hiệu thu được từ anten được đưa

đến bộ tương quan qua bộ lọc băng thông rộng và số liệu thoại được tách ra để

tái tạo nhờ sử dụng bộ tách chèn và giải mã.

5.3 Trải phổ

5.3.1 Khái niệm

Thông tin trải phổ là một hệ thống thông tin để truyền đi các tín hiệu nhờ

trải phổ của các tín hiệu số liệu thông tin có sử dụng mã với độ rộng băng lớn

hơn độ rộng băng của tín hiệu thông tin ( chưa nhân với mã). Các mã độc lập

với các tín hiệu thông tin, giá trị các mã là -1 và 1 để có thể tái tạo lại tại đầu thu.

Hình 28: Mô hình nhân nguồn tín hiệu.

X(t) : dữ liệu.

C(t) : tín hiệu trải phổ.

M(t) : tín hiệu thông tin được truyền đi.

53


Hình 29: Sơ đồ tín hiệu trong quá trình trải phổ.

Hình vẽ trên biểu diễn quá trình nhân của hai tín hiệu vào x(t) và c(t) để

đưa ra tín hiệu m(t). Những bit của tín hiệu trải phổ gọi là chip. Tb đặc trưng cho

chu kỳ một bit dữ liệu, Tc là chu kỳ của một chip. Tốc độ chip 1/Tc thường được

sử dụng để miêu tả cho một hệ thống trải phổ.

Spreading Factor (SF) hay ( Processing Gain (PG) ) đặc trưng cho số chip

chứa trong một bit dữ liệu.

PG = SF = Tb/Tc

PG càng cao thì càng có nhiều đoạn mã được cấp cho một kênh tần số.

5.3.2 Phân loại

Có 3 phương pháp trải phổ:

• Trải phổ chuỗi trực tiếp( SDSS).

• Trải phổ nhảy tần( FHSS).

• Trải phổ dịch thời gian( THSS).

Trong thực tế phương pháp trải phổ chuỗi trực tiếp thường được sử dụng

nhất.

5.3.3 Đặc điểm

Sử dụng phương pháp trải phổ có một số ưu điểm:

54


• Mật độ phổ công suất thấp. Khi tín hiệu được trải phổ thành

dải tần số rộng, mật độ phổ công suất thấp do đó hệ thống truyền

thông không mất chất lượng.

• Chống nhiễu.

• Bảo mật thông tin do không ai biết mã PN này.

• Có khả năng truy xuất ngẫu nhiên vì người sử dụng có thể

bắt đầu việc phát tín hiệu tại bất kỳ thời điểm nào.

5.3.4 Chuỗi PN ( Pseudo – Noise Sequence )

5.3.4.1 Phân loại

Gồm 2 loại:

• Mã trực giao : Mã Walsh.

• Mã không trực giao : Chuỗi M , mã Gold , mã Kasami.

5.3.4.2 Tính chất

• Chuỗi mã PN được xây dựng từ số 2 mức.

• Hàm tương quan là hàm nhận biết mức độ giồng nhau các

chuỗi PN.Nếu hàm tương quan có giá trị lớn tín hiệu chuỗi PN

càng giống nhau và ngược lại.Để đạt được tín hiệu tốt hay độ

nhiễu thấp thì giá trị hàm tương quan này phải nhỏ.

• Các chuỗi PN trực giao nhau khi hàm tương quan này đạt giá

trị bằng 0.Nhưng thực tế rất khó để các chuỗi trực giao hoàn toàn

do đó trong hệ thống thường xuất hiện nhiễu gọi là nhiễu MAI( hay

còn gọi là nhiễu đa truy cập.). Do đó vần đề lớn trong thiết kế là

làm giảm nhiễu đã đề cập.

5.3.5 Nguyên lý trải phổ trong CDMA2000

Trong quá trình đa truy nhập theo đoạn mã , mỗi người sử dụng sẽ được

cấp đoạn mã PN duy nhất tại đầu phát. Chuỗi PN tại đầu thu dò đúng chuỗi tại

đầu phát , sau một số quá trình xử lý sẽ tách ra dữ liệu của mỗi người.

5.3.5.1 Mô hình tại đầu phát

55


Hình 30: Mô hình tín hiệu xử lý tại đầu phát.

5.3.5.2 Mô hình tại đầu thu

Hình 31: Mô hình tín hiệu xử lý tại đầu phát.

5.3.5.3 Các bước thực hiện

♦ Giả sử Si(t) là dữ liệu tại đầu phát, Ci(t) là tín hiệu chuỗi mã

PN.

♦ Tính Vi(t) = Si(t)*Ci(t) .Suy ra dạng sóng sau khi nhân.

♦ Ngõ ra của bộ giải điều chế :

Tính R(t) = ∑=

N

i

tCitSi1

)(*)( .

♦ Dò tìm mã PN tại đầu phát , nhân tín hiệu mã này với ngõ ra

bộ điều chế.

♦ Lấy tích giữa R(t) và C(t) ta lấy lại được tín hiệu giải điều chế.

♦ Sử dụng mạch tích phân để lấy lại tín hiệu dữ liệu ban đầu.

5.3.5.4 Mô hình tổng quát tín hiệu trải phổ

56


Hình 32 : Mô tả các dạng sóng xảy ra khi thu phát tín hiệu.

57


6. Điều khiển công suất

Ở các hệ thống thông tin di động CDMA yêu cầu quan trọng đặt ra là tăng

số lượng các cuộc gọi đồng thời trong cùng một tần số, và tăng chất lượng các

cuộc gọi đó. Chất lượng của cuộc gọi sẽ giảm nếu tín hiệu mà BS thu được từ

máy di động là quá yếu, ngược lại nếu tín hiệu mà BS thu vào mạnh thì chất

lượng cuộc gọi là tốt, tuy nhiên giao thoa giữa các cuộc gọi đồng thời với nhau

trên cùng một kênh sẽ làm chất lượng các cuộc gọi khác bị giảm. Hiện tượng

gần xa: ta có bên dưới là mô hình một tế bào hệ thống. Máy di động1 (UE1) có

khoảng cách đến BS gần hơn khoảng cách từ máy di động2 đến BS. Vì trong

một tế bào CDMA các trạm hoạt động trên một đường truyền giống nhau, chỉ

khác PN code. Nên khi mà BS nhận được tín hiệu cùng lúc từ máy di động1 và

máy di động2 trên cùng một tần số, tín hiệu từ máy di động1 sẽ mạnh hơn tín

hiệu từ máy di động2. Khi phân tích tín hiệu tại BS tỉ lệ lỗi bit sẽ tăng cao (tín

hiệu từ máy di động2). Thậm chí, tín hiệu mạnh có thể tràn, đè lên tín hiệu yếu

gây khó khăn cho BS có thể nhận ra tín hiệu yếu.

Hình 33:

Để khắc phục các vần đề trên, BS sẽ tính toán công suất tín hiệu từ các

máy di động, nếu vượt quá mức ngưỡng BS sẽ gởi lệnh đến cho máy di động

yêu cầu giảm công suất, sao cho tín hiệu mà BS nhận được từ các máy di động

58


khác mạnh ngang bằng nhau. Tương tự, nếu tín hiệu từ máy di động quá yếu,

máy di động sẽ gởi yêu cầu đến BS để tăng công suất đường truyền.

Hệ thống chuẩn IS2000 có thể điều khiển công suất với tốc độ 800 b/s

trên cả hai kênh hướng lên và kênh hướng xuống. Đây là tiến bộ rất lớn khắc

phục được nhược điểm của hệ thống chuẩn IS95, cùng một lúc chỉ có thể điều

khiển công suất cho một kênh vật lý hướng lên (tốc độ 50 b/s) hoặc hướng

xuống (tốc độ 800 b/s).

6.1 Điều khiển công suất kênh hướng lên

Khi một máy di động station nhận đường truyền kênh hướng lên bắt đầu

kết nối với BS, nó liên tục theo dõi chất kượng đường truyền. Nếu đường truyền

bắt đầu xấu đi, máy di động sẽ gởi yêu cầu đến BS, qua kênh hướng xuống BS

cho phép tăng công suất. Nếu chất lượng đường truyền trở nên quá tốt vượt quá

công suất tín hiệu trên kênh hướng lên, máy di động sẽ gởi yêu cầu BS giảm

công suất. Lý tưởng, FER là một chỉ số tốt để biểu hiện chất lượng đường

truyền, nhưng sẽ tốn nhiều thời gian để cho máy di động thu nhận đủ các bit và

tính toán ra FER. Vì thế một số các tỉ lệ signal/noise như là Eb/No có thể được sử

dụng như một thông số biểu hiện chất lượng đường truyền kênh hướng lên.

Như vậy, điều khiển công suất kênh hướng lên được giải quyết như sau:

• Máy di động liên tục theo dõi Eb/No trên kênh hướng lên.

• Nếu Eb/No quá lớn (vượt qua ngưỡng), máy di động sẽ yêu

cầu BS tăng công suất truyền.

• Nếu Eb/No quá nhỏ (nằm dưới ngưỡng), máy di động sẽ yêu

cầu BS tăng công suất truyền.

Để yêu cầu BS tăng hoặc giảm công suất máy di động sử dụng power

control bits (PCBs), đó là một chuỗi trong R-PICH. Cần nói thêm là PCBs không

có cơ chế bảo vệ lỗi, điều đó góp phần giảm độ trễ,( nó vốn đã được gắn liền với

các bit kiểm tra lỗi - error protected bits) BS sẽ nhanh chóng nhận yêu cầu và

điều chỉnh công suất truyền sao cho thích hợp.

59


Trên đây là mô tả điều khiển công suất vòng trong mạch vòng kín trên

kênh hướng lên. Tại đây, ta phải giả định một ngưỡng Eb/No cho trước để quyết

định tăng hoặc giảm công suất. Nhưng trong môi trường thay đổi, mối tương

quan giữa Eb/No và FER là không đổi, vì vậy ta phải thay đổi ngưỡng Eb/No để

duy trì một FER chấp nhận được. Sự thay đổi ngưỡng Eb/No sẽ được giới thiệu

trong outner loop.

Cụ thể: theo sơ đồ bên dưới, mô tả một phần của inner loop và toàn bộ

outner loop. Máy di động nhận đường truyền lên từ BS. Đầu tiên, nó sẽ giải điều

chế và ước lượng FER của đường truyền. Thông tin về chất lượng đường

truyền kênh hướng lên sẽ được cung cấp cho outner-loop. Outner-loop dùng chỉ

số FER này và tự nó ước lượng ra một chỉ số Eb/No (estimates) để tính toán ra

một giá trị Eb/No (setpoint) mới cần thiết để duy trì FER. Chỉ số Eb/No mới này và

chỉ số Eb/No ước lượng được so sánh với nhau. Nếu Eb/No ước lượng lớn hơn

Eb/No setpoint, tương ứng với Eb/No (link) trên đường truyền lớn hơn cần thiết để

duy trì chỉ số FER tốt, một mã PCBs(1) được gởi đến BS yêu cầu giảm công

suất. Ngược lại nếu Eb/No ước lượng nhỏ hơn, tương ứng với Eb/No trên đường

truyền nhỏ hơn mức cần thiết, một mã PCBs(0) được gởi đi để tăng công suất.

Mã PCBs được gởi đến và xử lý tại BS với tốc độ 800 b/s.

60


Hình 34:

Hình 35:

61


Ta nên chú ý outner-loop có thể theo dõi tất cả đường truyền kênh hướng

lên mà máy di động nhận được ( kênh hướng lên cơ bản, chuyện dụng, bổ sung

). Nếu outner-loop theo dõi căn cứ vào F-FCH, outner-loop sẽ sử dụng các thông

số Eb/No và FER dự đoán của F-FCH để làm việc. Có nhiều nguồn để outner-

loop lấy thông tin đầu vào như là:

• FPC_FCH_FER or the target frame error rate of the F-FCH.

• FPC_FCH_INIT_SETPT or the initial setpoint of the F-FCH.

• FPC_FCH_MIN_SETPT or the minimum setpoint of the F-

FCH.

• FPC_FCH_MAX_SETPT or the maximum setpoint of the F-

FCH.

• FPC_SCH_FER or the target frame error rate of the F-SCH.

• FPC_SCH_INIT_SETPT or the initial setpoint of the F-SCH.

• FPC_SCH_MIN_SETPT or the minimum setpoint of the F-

SCH.

• FPC_SCH_MAX_SETPT or the maximum setpoint of the F-

SCH.

6.2 Điều khiển công suất kênh hướng về ( vòng mạch hở )

Khi máy di động di chuyển vòng quanh trong một tế bào hệ thống, sự tiêu

hao đường dẫn giữa máy di động và BS liên tục thay đổi. Trong điều khiển công

suất mạch vòng mở, máy di động liên tục giám sát công suất thu được và điều

chỉnh công suất truyền sao cho phù hợp. Lưu ý, điều khiển công suất mạch vòng

hở chỉ có trên máy di động va không có trên BS. Trong chuẩn IS2000 có thể điều

khiển công suất mạch vòng hở qua 3 loại kênh hướng xuống:

• R-EACH.

62


• R-CCCH.

• Kênh hướng xuống nói chung bao gồm cả R-DCCH, R-FCH,

and R-SCH.

Trên mỗi loại kênh hướng xuống, điều khiển công suất mạch vòng hở qua

2 bước riêng biệt. Đầu tiên máy di động sẽ tính công suất truyền kênh hoa tiêu

(hoa tiêu chanel) của R-PICH, khâu này gần như luôn luôn hoặc động. Bước thứ

hai là tính công suất truyền kênh mã hoá (code chanel) của kênh hướng xuống.

Ta có bảng sau:

Ở đây ta chỉ đi mô tả điều khiển công suất trên kênh hướng xuống. Trong

quá trình truyền dẫn của kênh hướng xuống (R-DCCH, R-FCH, and R-SCH),

R_PICH cũng vẫn hoạt động để tạo sự liên kết chặt chẽ, mạch lạc cho giải điều

chế. Để cho dễ hiểu, ta đi vào mô hình minh hoạ:

63


Hình 36: Điều khiển công suất ở kênh ngược.

Công suất thu được cùng với nhiều hệ số điều chỉnh khác, hoạt động xác

định công suất truyền của R_PICH, công suất truyền của R_PICH sẽ quay vòng

để xác định công suất truyền của R_EACH, R_CCCH, và công suất truyền kênh

hướng xuống.

6.3 Điều khiển công suất kênh hướng xuống vòng mạch khép kín

Để điều khiển công suất vòng mạch khép kín trên kênh hướng xuống, BS

liên tục theo dõi đường truyền xuống và tính toán chất lượng đường truyền. Nếu

chất lượng bắt đầu giảm, BS sẽ gởi lệnh cho máy di động tăng công suất thông

qua đường truyền kênh hướng lên. Nếu chất lượng đường truyền quá tốt, BS sẽ

gởi lệnh cho máy di động giảm công suất. Đến đây thì ta thấy nó khá giống với

cách điều khiển công suất trên kênh hướng lên. Khác ở chỗ, điều khiển công

suất vòng mạch khép kín trên kênh hướng xuống chỉ có ở BS. Nó cũng sử dụng

các thông số như Eb/No và FER để đánh giá chất lượng đường truyền. Ta nên

tìm hiểu cụ thể trên mô hình để có sự phân biệt.

64


• BS theo dõi chất lượng đường truyền bằng chỉ số Eb/No.

• Nếu Eb/No quá lớn sẽ gởi lệnh cho máy di động tăng công

suất.

• Nếu Eb/No quá nhỏ sẽ gởi lệnh cho máy di động giảm công

suất.

Ban đầu BS nhận đường truyền kênh hướng về từ máy di động và giải

điều chế tín hiệu, nó tự ước lượng một chỉ số FER. Thông tin về chất lượng

đường truyền sẽ được đưa đến outner-loop. Outner-loop dùng FER hiện có và tỉ

số Eb/No do nó tự ước lượng để tính toán, đưa ra một Eb/No setpoint mới có thể

duy trì ổn định FER. Hai chỉ số Eb/No mới và cũ sẽ được so sánh. Nếu Eb/No

estimate lớn hơn Eb/No setpoint, có nghĩa là Eb/No trên đường truyền quá lớn để

có thể duy trì chỉ số FER tốt, một mã PCB(1) sẽ được BS gởi đi ra lệnh cho máy

di động tăng công suất. Ngược lại, nếu Eb/No estimate nhỏ hơn Eb/No setpoint,

BS sẽ gởi một PCBs(0) ra lệnh cho máy di động giảm công suất. PCBs là một

chuỗi trong F-CPCCH, F-DCCH, hoặc F-FCH. PCBs được truyền và xử lý tại tốc

độ cao nhất 800 b/s.

Hình 37:

65


Mô hình bên dưới mô tả quá trình máy di động nhận các tín hiệu F-

CPCCH, F-DCCH, F-FCH, và giải mã PCBs, dựa vào đó để tăng hoặc giảm

công suất.

Hình 38:

Chất lượng truyền dẫn trong môi trường có nhiều cuộc gọi phụ thuộc vào

tỉ số Eb/No, trong đó Eb là năng lượng bit và No là mật độ nhiễu trắng Gauss bao

gồm nhiễu do chính BS và máy di động gây ra trong quá trình truyền và xử lý tín

hiệu và nhiễu do các máy di động khác gây ra.

7. Chuyển giao ( Handoff )

7.1 Giới thiệu

Trong một mạng điện thoại tế bào, hand-off là sự chuyển tiếp đảm bảo

cho việc truyền tín hiệu từ một trạm cơ sở (Base Station) đến một trạm cơ sở kế

tiếp theo địa lý khi người dùng di chuyển . Sự chuyển giao có thể thực hiện theo

hai cách : chuyển giao cứng (hard handofff) và chuyển giao mềm (soft handoff) .

Chuyển giao cứng là quá trình chuyển giao mà chỉ có một trạm cơ sở(base

station) được kết nối với mobile . Chuyển giao mềm cho phép kết nối đồng thời

hai trạm cơ sở cùng một lúc với mobile trong quá trình chuyển giao .

66


Hình 39: Sự khác nhau giữa chuyển giao mềm và chuyển giao cứng .

Trong chuẩn CDMA2000 các quá trình ảnh hưởng đến chất lượng hệ

thống trong sự chuyển giao là : soft handoff , idle handoff , access entry handoff ,

access handoff , access probe handoff.

7.2 Soft handoff (Chuyển giao mềm)

Soft handoff là quá trình mà mobile trực tiếp tác động lên sự chuyển đổi kênh

thông tin giữa hai hay nhiều trạm (mobile station ). Soft handoff chỉ tồn tại khi mobile

ở trong trạm mobile điều khiển việc truyền trạng thái kênh (traffic channel state). Để

quản lý quá trình soft handoff , người ta dùng các bộ (sets): active set , candidate set ,

neighbor set remaining set .

Thuận lợi của soft handoff là tính đa dạng trong sự kết hợp việc truyền thông

tin giữa hai hay nhiều trạm .

67


Hình 40: mối quan hệ giữa các bộ trong việc điều khiển soft handoff .

7.2.1 Active set (bộ tích cực)

Active set chứa các pilot(hoa tiêu ) của những vùng (sector) tác động trực tiếp

vào việc chuyển đổi kênh thông tin với mobile . Active set có nhiều nhất 6 pilot . Nếu

active set chỉ có một pilot thì nó sẽ không có chế độ soft handoff .

Xóa pilot(hoa tiêu ) từ active set : Mỗi pilot trong active set có một handoff drop

timer và pilot sẽ chuyển từ active set sang neighbor set khi tỉ số Ec/Io của pilot nhỏ

hơn T_DROP và handoff drop timer kết thúc .

68


Thêm pilot vào active set : Pilot được thêm vào active set luôn luôn đến từ

candidate set.

7.2.2 Candidate set

Candidate set chứa pilot của những sector có tỉ số Ec/Io làm cho những sector

đó trở thành handoff candidate , Candidate set chứa tối đa 10 pilot .

Xóa pilot(hoa tiêu ) từ candidate set : Một pilot sẽ tự động bị xóa khỏi candidate

set khi Ec/Io của pilot đó nhỏ hơn T_DROP và handoff drop timer kết thúc (tiến đến

T_TDROP).

Thêm pilot vào candidate set : Mobile chuyển một pilot từ active set đến

candidate set khi:

• Handoff drop timer của pilot không tiến tới được T_TDROP.

• Handoff drop timer của pilot tiến tới được T_TDROP, nhưng

cường độ của pilot lớn hơn T_DROP.

7.2.3 Neighbor set (bộ kế cận)

Chứa những pilot được gửi từ mobile mỗi Neighbor set chứa tối đa 40 pilot .

Xóa pilot từ neighbor set: Mobile sẽ tự động chuyển pilot từ neighbor set sang

remaining set khi bộ đếm của pilot vượt quá NGHBR_MAX_AGE ,hoặc cường độ của

pilot trong neighbor set lớn hơn T_ADD.

Thêm pilot vào neighbor set : Pilot chuyển từ candidate set đến neighbor set

khi handoff drop timer của pilot tiến tới T_TDROP hoăc do pilot đó có sự ưu tiên trong

ít rong candidate set hoặc Mobile sẽ chuyển pilot từ active set đến neighbor set khi

handoff drop timer của pilot đó tiến tới T_TDROP , và cường độ của pilot đó nhỏ hơn

T_DROP.

7.2.4 Remaining set (bộ duy trì )

Chứa tất cả các pilot có thể trong thệ thống cho tần số mang CDMA hiện thời ,

nó không chứa các pilot của active set , candidate set , neighbor set . Pilot PN offsets

trong bộ remaining được định nghĩa như sự tăng đại lượng pilot (PILOT_INC).

Ví Dụ :Nếu PILOT_INC =4, thì mỗi sector trong hệ thống chỉ có thể truyền pilot

với offset : 0,4,8,12,….

69


Xóa pilot từ remaining set : Khi cường độ pilot của remaining set vượt quá

T_ADD , mobile sẽ tự động chuyển pilot từ remaining set đến candidate set .

Thêm pilot vào remaining set: Khi bộ đếm của pilot vượt quá

NGHBR_MAX_AGE, mobile sẽ chuyển một pilot từ neighbor set đến remaining set .

Hoặc nếu xảy ra sự tràn từ neighbor set , pilot có ưu tiên ít nhất trong neighbor set sẽ

bị chuyển xuống remaining set .

Hình 41: Sự chuyển đổi giữa các bộ trong soft hadoff.

7.3 Idle handoff (chuyển giao nhàn rỗi)

Idle handoff chỉ tồn tại khi trạm mobile ở trạng thái nhàn rỗi. Trong chế độ Idle

handoff mobile dữ liệu được chứa trong bốn bộ độc quyền :active set , neighbor set,

private neighbor set (bộ kế cận riêng), remaining set , và nội dung của các bộ này

không bao giờ trùng lặp hay chồng chất lên nhau .


70


Bộ phân chia mobile chỉ là F-PCH hoặc F-CCCH của những bộ tích cực trên

trạm cơ sở . Không giống như bộ tích cực dùng trong soft hardoff , bộ tích cực chỉ có

một pilot .

7.3.2 Neighbor set (Bộ kế cận)

Chứa những pilot có tiềm năng nhất cho idle handoff đã được chỉ định bởi

danh sách thông báo kế tiếp chung (universal neighbor list mesage) , danh sách

thông báo kế tiếp mở rộng (extended neighbor list message) hoặc những danh sách

thông báo kế tiếp (neighbor list message). Giống như neighbor set trong soft handoff

nó cũng có tối đa là 40 pilot .

7.3.3 Private neighbor set (bộ kế cận riêng )

Chứa những pilot có khả năng cao của handoff trong hệ thống riêng , nội dung

của bộ kế tiếp riêng (private neighbor set) được chỉ định bởi danh sách kế tiếp riêng

(private neighbor list message). Private neighbor set chứa tối đa là 40 pilot .

7.3.4 Remaining set (Bộ duy trì )

Chứa tất cả các pilot có thể trong hệ thống cho tần số mang CDMA hiện thời .

Nội dung của bộ remaining set trong Idle handoff thì cũng tương tự như nội dung của

bộ remaining set trong Soft handoff .

Hình 42:

7.3.5 Idle handoff process(truy xuất chuyển giao nhàn rỗi)

Khi trạm mobile ở trạnh thái nhàn rỗi , mobile sẽ đo cường độ của pilot trong

Active set ,neighbor set , private neighbor set và remaining neighbor set . Nếu tỉ số

Ec/Io của pilot trong neighbor set , private neighbor set và remaining neighbor set

lớn hơn tỉ số Ec/Io của pilot trong active set 3db , thì mobile sẽ xóa những pilot yếu

hơn khỏi active set và lấy những pilot mạnh hơn cho vào active set .

71


7.4 Access Entry Handoff (Chuyển giao truy xuất và nhập vào )

Access Entry Handoff tồn tại khi mobile ngừng phân chia F-PCH hoặc F-

CCCH/F-BCCH của một trạm cơ sở và bắt đầu kiểm tra kênh tương đương của

những tram cơ sở khác (base station ) .Tóm lại Access Entry Handoff tồn tại khi

trạm mobile ở trạng thái nhàn rỗi ( mobile station idle state ) sang trạng thái truy xuất

hệ thống (system access state) .

Access entry handoff chỉ xuất hiện trong mobile khi mobile nhận được tin nhắn

hay lệnh mà nó cần phải đáp ứng lại ,tuy nhiên nó còn tùy thuộc vào mobile có thể

hiện access entry handoff hay không . Một mobile xác định sẽ biểu diễn access entry

handoff khi nó thực sự tuân theo quy luật của idle handoff chuyển sự phân chia F-

PCH hoặc F-CCCH/F-BCCH từ trạm cơ sở hiện tại sang trạm cơ sở mới .

Hình 43:

7.5 Access Handoff ( chuyển giao truy xuất )

Access handoff bắt đầu khi mobile chia những kênh tương ứng cho các trạm

khác nhau . Giống như idle handoff và soft handoff , access handoff cũng lưu trữ

thông tin trong các bộ độc quyền : active set , neighbor set ,remaining set .


72


Do bộ tích cực chỉ chứa có duy nhất một pilot nên trong trạng thái truy xuất hệ

thống , màn hình mobile chỉ là F-PCH hoặc F-CCCH của bộ tích cực trong trạm cơ

sở.

7.5.2 Neighbor set (bộ kế cận)

Chứa những pilot có khả năng cao nhất , tiềm năng nhất cho quá trình chuyển

giao truy xuất hoặc chuyển giao thăm dò truy xuất (access probe handoff).Những pilot

đó được chỉ định bởi danh sách kế tiếp chung (universal neighbor list message),

danh sách kế tiếp mở rộng (extended neighbor list message ) …

7.5.3 Remaining set (Bộ duy trì )

Chứa tất cả những pilot có thể trong hệ thống cho tần số mang của CDMA hiện

thời , những pilot này không có trong bộ tích cực và bộ kế cận (neighbor set). Pilot PN

offsets trong bộ remaining được định nghĩa như sự tăng đại lượng pilot (PILOT_INC).

Ví Dụ :Nếu PILOT_INC =4, thì mỗi sector trong hệ thống chỉ có thể truyền pilot

với offset : 0,4,8,12,…

7.5.4 Access handoff process( quá trình chuyển giao truy xuất )

Mobile chỉ thể hiện chuyển giao truy xuất khi nó ở trong trạng thái truy xuất .

Hình 44:

7.6 Access probe handoff (Chuyển giao thăm dò truy xuất)

73


Access Probe handoff tồn tại trong quá trình mobile truy xuất : ngừng gửi truy

xuất thăm dò tới trạm cơ sở hiện tại , bắt đầu gửi truy xuất thăm dò tới một trạm cơ

sở mới . Mobile có thể biểu diễn quá trình truy xuất hệ thống trong trang đáp ứng

trạng thái phụ hoặc trong trạm mobile phát sinh trạng thái phụ .

Hình 45:

V. Hướng phát triển hệ thống thông tin di động sau 3G

Hệ thống wireless 3G(Third-generation) tạo nên những khả năng thông tin

mới nhờ phối hợp những nỗ lực nghiên cứu và phát triển tổ chức ,những nhà

sản xuất trang thiết bị, những nhà cung cấp dịch vụ , và quan trọng nhất là

những tiêu chuẩn chung phối hợp giữa việc tổ chức và hiện thực những bản

thiết kế từ những nghiên cứu , tạo ra những tiêu chuẩn quốc tế .

Nhiều công ty đang phát triển những trang thiết bị 3G wireless để những

nhà cung cấp dịch vụ có thể giới thiệu cho khách hàng trong thời gian sớm nhất.

Những nhà cung cấp dịch vụ , những nhà sản xuất cùng với các phòng

nghiên cứu đang chuẩn bị sẵn sàng cho việc tìm kiếm công nghệ sau 3G.

1. HSPDA ( 3.5G )

HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), gói đường truyền tốc độ

cao, là một sản phẩm của công nghệ 3G cho phép các mạng hoạt động trên hệ

thống UMTS có khả năng truyền tải dữ liệu với tốc độ cao hơn hẳn. Công nghệ

HSDPA hiện nay cho phép tốc độ download đạt đến 1.8, 3.6, 7.2 và 14.4

74


Mbit/giây, và trong tương lai gần, tốc độ hiện nay có thể được nâng lên gấp

nhiều lần. Khi đó, các mạng cung cấp có thể được nâng cấp thành Evolved

HSPA, cho phép tốc độ download đạt đến 42 Mbit/giây. Với những ưu thế vượt

trội đó, HSDPA đang trở thành một công nghệ được nhiều nhà cung cấp quan

tâm phát triển.

HSDPA là một phương thức truyền tải dữ liệu theo phương thức mới. Đây

được coi là sản phầm của dòng 3.5G. công nghệ này cho phép dữ liệu download

về máy điện thoại có tốc độ tương đương với tốc độ đường truyền ADSL, vượt

qua những cản trở cố hữu về tốc độ kết nối của một chiếc điện thoại thông

thường. Đây là giải pháp mang tính đột phá về mặt công nghệ và được phát

triển trên cơ sở của hệ thống 3G W-CDMA.HSDPA có tốc độ truyền tải dữ liệu

lên tối đa gấp 5 lấn so với khi sử dụng công nghệ W-CDMA. Về mặt lý thuyết,

HSDPA có thể đạt tốc độ truyền tải dữ liệu lên tới 8-10 Mbps (Megabit/giây). Mặc

dù có thể truyền tải bất cứ dạng dữ liệu nào, song mục tiêu chủ yếu của HSDPA

là dữ liệu dạng video và nhạc.

HSDPA được phát triển dựa trên công nghệ W-CDMA, sử dụng các

phương pháp chuyển đổi và mã hóa dữ liệu khác. Nó tạo ra một kênh truyền dữ

liệu bên trong W-CDMA được gọi là HS-DSCH (High Speed Downlink Shared

Channel), hay còn gọi là kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao. Kênh truyền tải

này hoạt động hoàn toàn khác biệt so với các kênh thông thường và cho phép

thực hiện download với tốc độ vượt trội. Và đây là một kênh chuyên dụng cho

việc download. Điều đó cũng có nghĩa là dữ liệu sẽ được truyền trực tiếp từ

nguồn đến điện thoại. Song quá trình ngược lại, tức là truyền dữ liệu từ điện

thoại đến một nguồn tin thì không thể thực hiện được khi sử dụng công nghệ

HSDPA. Công nghệ này có thể được chia sẻ giữa tất cả các user có sử dụng

sóng radio, sóng cho hiệu quả download nhanh nhất.Ngoài HS-DSCH, còn có 3

kênh truyền tải dữ liệu khác cũng được phát triển, gồm có HS-SCCH (High

Speed Shared Control Channel – kênh điều khiển dùng chung tốc độ cao), HS-

DPCCH (High Speed Dedicated Physical Control Channel – kênh điều khiển vật

lý dành riêng tốc độ cao) và HS-PDSCH (High Speed Downlink Shared Channel

75


– kênh vật lý chia sẻ đường xuống tốc độ cao). Kênh HS-SCCH thông báo cho

người sử dụng về thông tin dữ liệu sẽ được gửi vào các cổng HS-DSCH.

2. 4G ( fourth generation )

NTT DoCoMo của Nhật đang nghiên cứu kế hoạch về hệ thống 4G(four

–generation), phát triển những kỹ thuật cho dịch vụ 4G. Nhiều đề tài nghiên cứu

và phát triển ở Châu Âu đang nghiên cứu truyền thông ở dải sóng rộng ( như là

những tiêu chuẩn bề mặt không khí, những phạm vi đặc trưng ,những dự phòng

cho chất lượng dịch vụ (QoS) trong IP network,…Đây sẽ là sự tương thích của

4G.

Động lực phát triển 4G:

♦ Những yêu cầu thúc đẩy dịch vụ truyền thông thật đáng ngạc

nhiên.Khi mạng lưới điện thoại được giới thiệu vào năm

1981,hằng năm số người sử dụng di động tăng 40% , trong khi

dịch vụ điện thoại tăng 5-7% trong cùng kì.Hầu hết truyền thông tin

hiện nay trong di động bao gồm giọng nói , nhưng đòi hỏi truyền

thêm dữ liệu cũng ngày càng cao, xa hơn dựa trên ứng dụng sẵn

có của Internet . Điều này hiển nhiên vì những dữ liệu phục vụ cho

khả năng của hê thống toàn cầu của truyền thông đầu tiên (Global

Systems for Mobile Communications )-GSMs chỉ giới hạn trong

những tin nhắn dịch vụ ngắn và những dữ liệu truyền tốc độ chỉ 9.6

Kb/s.

♦ Khi những yêu cầu về dịch vụ truyền dữ liệu tăng , Tổ chức

lập tiêu chuẩn của Châu Âu (ETSI) đưa ra tiêu chuẩn GPRS

(General Packet Radio Service) hiện nay đang sử dung ở nhiều

quốc gia trên thế giới để cung cấp gói dịch vụ dữ liệu tốc độ 12-20

Kb/s. Dự báo phát triển của truyền thông dữ liệu và giọng nói được

đưa ra trong hình :

76


Hình 46:Dự báo về truyền thông giọng nói và dữ liệu.

Mặc dù đây là những con số xấp xỉ, nhưng quan trọng cần chú ý ở đây là

việc truyền thông dữ liệu được trông đợi sẽ gấp đôi truyền giọng nói trong năm

2010 và tăng đến xấp xỉ 24 trong năm 2015. Và nếu thực vậy truyền thông phát

triển với tỉ lệ này thì những hệ thống 2G và 3G sẽ không còn phù hợp ở thời

điểm đó. Vì vậy cần thiết xem xét lại việc phân phối phổ sóng âm trong truyền

thông không dây thế hệ tiếp theo.

Nguồn gốc của tiên đoán trên là dựa trên các dịch vụ truyền thông đa

phương tiện.Thậm chí sẽ có 1 số ứng dụng truyền thông tương tác với nhau

làm dữ liệu truyền mất đối xứng – dữ liệu truyền xuống nhiều hơn dữ liệu tải lên.

Trong 3G,truyền thông đa phương tiện cho di động và ứng dụng khoảng 384

Kb/s. Nhiều khách hàng sử dụng dịch vụ đa truyền thông với tốc độ 1.536 hoặc 2

Mb/s. Thông thường thì khách hàng mong muốn được cung cấp đúng dịch vụ

trong một mạng ổn định, mạng di động yêu cầu cung cấp dịch vụ đa truyền thông

đạt tốc độ 2Mb. Tương tự những ứng dụng như một đoạn phim , hệ thống giải trí

trong gia đình cần tốc độ truyền dữ liệu 10-20 Mb/s.Tốc độ truyền dữ liệu ổn

định trong những ứng dụng của hệ thống 3G chỉ đạt 2Mb/s chính là lý do để xem

xét hệ thống 4G. Nếu 4G trở thành hiện thực thì chúng ta sẽ có những đặc trưng

và ứng dụng của những hệ thống khác nhau thể hiện trong hình sau:

77


Hình 47:

Ửng dụng và đặc trưng của 4G:

♦ Ứng dụng của 4G bao gồm dịch vụ đa phương tiện cho môi

trường di động( như là giao thông tốc độ cao ,hàng không, vệ tinh,

…) với tốc độ lên tới 2Mb/s, phát sóng những CD chất lượng cao ,

quan sát từ xa khi vắng nhà ,những đoạn phim, giải trí với tốc độ

20Mb/s cho những ứng dụng phạm vi trong gia đình, những hệ

thống định vị …Mục tiêu là cung cấp dịch vụ đa phương tiện tới

mọi người , mọi lúc, mọi nơi. Tốc độ truyền dữ liệu thông thường

của những đoạn video chất lượng cao thể hiện trong bảng sau:

78


♦ Những đặc trưng của 4G:

• Không giới hạn tốc độ , liên tục , khả năng di động toàn cầu

không chỉ cho giọng nói mà còn cho những dịch vụ dữ liệu trên

khắp mọi vùng và mạng lưới mọi nơi có thể .

• Sự tương kết giữa 3G và 4G cũng như 2G và 4G.

• Hệ thống tương tự được giới thiệu ở Mỹ và Châu Âu vào

năm 1981 thì chỉ trong vòng 10 năm hệ thống số được ứng dụng .

3G được giới thiệu trong năm 2001 và 2002 chính là lý do nhiều

khả năng 4G sẽ thay thế vào năm 2010-2012. Thậm chí dù những

hệ thống hiện nay không đạt điểm bão hòa thì cũng cần thiết xem

xét lại sự phân bố phổ sóng ở 4G.

79


C. Kết luận

I. Những kết luận về mạng thông tin di động

Dựa trên những tìm hiểu ở trên chúng ta nhận thấy mạng thông tin di

động đã phát triển rất mạnh mẽ trong những năm qua, có rất nhiều công nghệ

mạng đã được nghiên cứu và đưa vào sử dụng để đáp ứng nhu cầu rất lớn của

người sử dụng không chỉ đơn thuần về mặt truyền tải dữ liệu mà dữ liệu đó còn

phải có tốc độ cao cũng như tính tin cậy.

II. Những việc thực hiện được

80


Bài báo cáo đã gần như hoàn thành các yêu cầu của giáo viên hướng dẫn

đề ra. Việc tìm hiểu khá chi tiết.

Việc tìm hiểu về đề tài hệ thống thông tin nói chung và mạng thông tin di

động CDMA2000 nói riêng đã giúp nhóm có cái nhìn từ tổng quan đến cụ thể về

một nội dung khá lớn nhưng rất hay.

Việc tìm hiểu sâu đã giúp nhóm làm quen với những khái niệm hết sức

mới mẻ có liên quan mật thiết với một ngành nghiên cứu, ứng dụng rộng lớn.

Những tài liệu, khái niệm, thuật ngữ giúp nhóm tự tin hơn trong môn học

hệ thống truyền thông.

III. Những việc chưa hoàn thành

Tuy đã cố gắng tìm hiểu tài liệu tiếng Anh lẫn tiếng Việt nhưng những vấn

đề tìm hiểu lại hết sức rộng lớn do đó một số thuật ngữ chuyên ngành vần chưa

có thể dịch rõ nghĩa.

Do thời gian làm đề tài báo cáo có hạn nên có một số phần nhóm chưa

nghiên cứu thật sâu.

Tài liệu tham khảo

3G CDMA Wireless System Engineering, Samuel C.Yang.

WCDMA and CDMA2000, M.R.Karim and M.Sarraf.

Spread Spectrum introduction, Jan Meel.

Spread Spectrum application, Jan Meel.

Introduction to CDMA2000, Caroline.

81


82

báo cáo hệ thống truyền...

Documents