Xem mẫu
- 1
- M CL C
L I M Đ U ............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. XU HƯ NG PHÁT TRI N H TH NG THÔNG TIN Đ NG TOÀN
C U ........................................................................................................................... 8
1.1 Xu hư ng phát tri n h th ng thông tin di ng trên th gi i. .................................... 8
1.2 Các t ch c chu n hoá 2.5 G và 3G trên th gi i ......................................................... 10
1.2.1 Gi i thi u chung v các t ch c chu n hoá. ........................................................... 10
1.2.2 3GPP.......................................................................................................................... 11
1.2.3 3GPP2........................................................................................................................ 14
1.2.4 M i quan h gi a 3GPP và 3GPP2 và ITU ............................................................. 15
1.3 Tình hình chu n hoá 2,5G và 3G................................................................................... 17
1.3.1 M u ....................................................................................................................... 17
1.3.2 Chu n hoá công ngh truy nh p vô tuy n................................................................ 17
1.3.3 Phân tích hai nhánh công ngh chính ti n lên 3G .................................................. 19
1.3.3.1 Hư ng phát tri n lên 3G s d ng công ngh WCDMA ....................................... 19
1.3.3.2 Hư ng phát tri n lên 3G s d ng công ngh cdma2000. .................................... 21
1.3.4 T ng k t ...................................................................................................................... 23
CHƯƠNG 2. T NG QUAN CÔNG NGH WCDMA TRONG H TH NG UMTS... 24
2.1 Nguyên lý CDMA ............................................................................................................. 24
2.1.1 Nguyên lý tr i ph CDMA ....................................................................................... 24
2.1.2 K thu t tr i ph và gi i tr i ph ............................................................................ 25
2.1.3. K thu t a truy nh p CDMA ............................................................................... 25
2.2. M t s c trưng c a l p v t lý trong h th ng WCDMA. ........................................ 27
2.2.1. Các mã tr i ph . ....................................................................................................... 27
2.2.2. Phương th c song công............................................................................................ 28
2.2. 4. Phân t p a ư ng- B thu RAKE. ........................................................................ 29
2.2.5. Các kênh giao di n vô tuy n UTRA FDD. .............................................................. 30
2.2.6. Tr ng thái cell. .......................................................................................................... 30
2.2.7. C u trúc Cell. ............................................................................................................ 32
2.3. Ki n trúc m ng ............................................................................................................... 33
2.3.1 Ki n trúc h th ng UMTS ......................................................................................... 33
2.3.2. Ki n trúc m ng truy nh p vô tuy n UTRAN. .......................................................... 36
a. B i u khi n m ng vô tuy n ..................................................................................... 37
b. Nút B (Tr m g c) ........................................................................................................ 37
2.4. T ng k t v công ngh truy nh p vô tuy n WCDMA trong h th ng UMTS .......... 41
CHƯƠNG 3. ĐI U KHI N CÔNG SU T VÀ CHUY N GIAO TRONG QU N LÝ
TÀI NGUYÊN VÔ TUY N. ...................................................................................... 44
3.1 Gi i thi u chung qu n lý tài nguyên vô tuy n trong h th ngWCDMA. ................... 44
3.1.1 M c ích chung c a qu n lý tài nguyên vô tuy n........................................................ 44
2
- 3.1.2. Các ch c năng c a qu n lý tài nguyên vô tuy n RRM. ........................................ 44
a. i u khi n công su t. .................................................................................................. 45
b. i u khi n chuy n giao. .............................................................................................. 45
c. i u khi n thu n p. ...................................................................................................... 45
d. i u khi n t i ( i u khi n ngh n). ............................................................................... 47
3.2 i u khi n công su t....................................................................................................... 48
3.2.1 Gi i thi u chung ....................................................................................................... 48
3.2.2 i u khi n công su t nhanh ..................................................................................... 50
3.2.2.1 l i c a i u khi n công su t nhanh ............................................................... 50
3.2.2.2 Phân t p và i u khi n công su t. ...................................................................... 51
3.2.2.3 i u khi n công su t trong chuy n giao m m. .................................................... 53
3.2.3 i u khi n công su t vòng ngoài. ................................................................................. 56
3.2.3.2 Tính toán ch t lư ng thu. .................................................................................... 57
3.2.3.3 Thu t toán i u khi n công su t vòng ngoài. ...................................................... 58
3.2.3.4 Các d ch v ch t lư ng cao ............................................................................... 58
3.2.3.5 .Gi i h n bi n ng i u khi n công su t . ......................................................... 59
3.2.3.6 a d ch v . ....................................................................................................... 59
3.3 Chuy n giao ...................................................................................................................... 60
3.3.1 Khái quát v chuy n giao trong các h th ng thông tin di ng. ........................... 60
3.3.1.1 Các ki u chuy n giao trong các h th ng WCDMA 3G. ..................................... 61
3.3.1.2 Các m c ích c a chuy n giao. ........................................................................... 62
3.3.1.3 Các th t c và phép o c chuy n giao. ............................................................ 63
3.3.2 Chuy n giao trong cùng t n s . ................................................................................ 64
3.3.2.1 Chuy n giao m m ................................................................................................ 64
a. Nguyên lý chuy n giao m m. .................................................................................... 64
b. Các thu t toán c a chuy n giao m m ...................................................................... 67
c. Các c i m c a chuy n giao m m. ........................................................................ 69
3.3.2.2 o c chuy n giao. ............................................................................................ 70
3.3.2.3 L i ích liên k t chuy n giao m m. ....................................................................... 73
3.3.2.4 T ng phí c a chuy n giao m m ........................................................................... 75
3.3.2.5 l i dung lư ng m ng c a chuy n giao m m. ................................................. 77
3.3.3 Chuy n giao gi a các h th ng WCDMA và GSM. ................................................. 78
3.3.4 Chuy n giao gi a các t n s trong WCDMA. .......................................................... 80
3.3.5 T ng k t chuy n giao................................................................................................. 81
3.4 T ng k t. ........................................................................................................................... 82
CHƯƠNG 4. QUY HO CH M NG VÔ TUY N WCDMA ....................................... 84
4.1 Gi i thi u chung ............................................................................................................... 84
4.2 nh c m ng. ................................................................................................................. 85
4.2.1 Phân tích vùng ph . .................................................................................................. 86
4.2.1.1 Tính toán qu ư ng truy n vô tuy n. ............................................................... 87
4.2.2 Phân tích dung lư ng. ............................................................................................ 95
4.2.2.1 Tính toán h s t i ............................................................................................. 95
a. H s t i ư ng lên. ................................................................................................... 95
3
- b. H s t i ư ng xu ng. .............................................................................................. 98
4.2.2.2 Hi u su t ph . ................................................................................................... 102
4.2.2.3 Dung lư ng m m. ............................................................................................ 103
a. Dung lư ng Erlang. ................................................................................................... 103
b. Các ví d v dung lư ng m m ư ng lên. ................................................................. 104
4.3 Quy ho ch vùng ph và dung lư ng chi ti t. ............................................................. 106
4.3.1 D oán vùng ph và dung lư ng l p. ................................................................... 106
4.3.2 Công c ho ch nh. ................................................................................................ 107
4.3.2.1 S l p l i trên ư ng lên và ư ng xu ng. ...................................................... 108
4.3.2.2 Mô hình hoá các ch tiêu m c liên k t. ............................................................. 108
4.4 Minh ho . ....................................................................................................................... 109
4.5 T i ưu m ng. .................................................................................................................. 115
4.6 T ng k t. ......................................................................................................................... 117
K T LU N ............................................................................................................. 118
PH L C A. CÁC T VI T T T.......................................................................... 120
PH L C B. CÁC KÊNH UTRA .......................................................................... 124
PH L C C. CÁC MÔ HÌNH TRUY N SÓNG. .................................................... 126
TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................... 130
4
- L IM U
Ra i vào nh ng năm 40 c a th k XX, thông tin di ng ư c coi như là
m t thành t u tiên ti n trong lĩnh v c thông tin vi n thông v i c i m các thi t b
u cu i có th truy c p d ch v ngay khi ang di ng trong ph m vi vùng ph sóng.
Thành công c a con ngư i trong lĩnh v c thông tin di ng không ch d ng l i trong
vi c m r ng vùng ph sóng ph c v thuê bao kh p nơi trên toàn th gi i, các nhà
cung d ch v , các t ch c nghiên c u phát tri n công ngh di ng ang n l c hư ng
t i m t h th ng thông tin di ng hoàn h o, các d ch v a d ng, ch t lư ng d ch v
cao. 3G - H th ng thông tin di ng th h 3 là cái ích trư c m t mà th gi i ang
hư ng t i.
T th p niên 1990, Liên minh Vi n thông Qu c t ã b t tay vào vi c phát tri n
m t n n t ng chung cho các h th ng vi n thông di ng. K t qu là m t s n ph m
ư c g i là Thông tin di ng toàn c u 2000 (IMT-2000). IMT-2000 không ch là m t
b d ch v , nó áp ng ư c mơ liên l c t b t c nơi âu và vào b t c lúc nào.
ư c như v y, IMT-2000 t o i u ki n tích h p các m ng m t t và/ho c v tinh.
Hơn th n a, IMT-2000 cũng c p n Internet không dây, h i t các m ng c nh
và di ng, qu n lý di ng (chuy n vùng), các tính năng a phương ti n di ng, ho t
ng xuyên m ng và liên m ng..
Các h th ng thông tin di ng th h 2 ư c xây d ng theo tiêu chu n GSM,
IS-95, PDC, IS-38 phát tri n r t nhanh vào nh ng năm 1990. Trong hơn m t t thuê
bao i n tho i di ng trên th gi i, kho ng 863,6 tri u thuê bao s d ng công ngh
GSM, 120 tri u dùng CDMA và 290 tri u còn l i dùng FDMA ho c TDMA. Khi
chúng ta ti n t i 3G, các h th ng GSM và CDMA s ti p t c phát tri n trong khi
TDMA và FDMA s chìm d n vào quên lãng. Con ư ng GSM s t i là CDMA băng
thông r ng (WCDMA) trong khi CDMA s là cdma2000.
T i Vi t Nam, th trư ng di ng trong nh ng năm g n ây cũng ang phát
tri n v i t c tương i nhanh. Cùng v i hai nhà cung c p d ch v di ng l n nh t
5
- là Vinaphone và Mobifone, Công Ty Vi n thông Quân i (Vietel), S-fone và m i
nh t là Công ty c ph n Vi n thông Hà N i và Vi n Thông i n L c tham gia vào th
trư ng di ng ch c h n s t o ra m t s c nh tranh l n gi a các nhà cung c p d ch v ,
em l i m t s l a ch n phong phú cho ngư i s d ng. Vì v y, các nhà cung c p d ch
v di ng Vi t Nam không ch s d ng các bi n pháp c nh tranh v giá c mà còn
ph i n l c tăng cư ng s lư ng d ch v và nâng cao ch t lư ng d ch v chi m lĩnh
th ph n trong nư c . i u ó có nghĩa r ng hư ng t i 3G không ph i là m t tương lai
xa Vi t Nam. Trong s các nhà cung c p d ch v di ng Vi t Nam, ngoài hai nhà
cung c p d ch v di ng l n nh t là Vinaphone và Mobifone, còn có Vietel ang áp
d ng công ngh GSM và cung c p d ch v di ng cho ph n l n thuê bao di ng
Vi t Nam. Vì v y khi ti n lên 3G, ch c ch n hư ng áp d ng công ngh truy nh p vô
tuy n WCDMA xây d ng h th ng thông tin di ng th h 3 ph i ư c xem xét
nghiên c u.
Bai giang này không nghiên c u c th l trình phát tri n t m ng thông tin di
ng th h 2 GSM ti n lên UMTS như th nào, mà nghiên c u nh ng khía c nh k
thu t c a công ngh truy nh p vô tuy n WCDMA (ch FDD) trong h th ng
UMTS. Bai giang g m có 4 chương:
Chương 1. Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u:
Chương này trình bày xu hư ng phát tri n lên 3G c u, các t ch c chu n hoá và
quá trình chu n hóa các h th ng thông tin di ng toàn c u.
Chương 2. Nghiên c u t ng quan công ngh truy nh p WCDMA trong h
th ng UMTS: Chương này nghiên c u t nh ng v n lý thuy t liên quan n
công ngh WCDMA n nh ng c trưng c a công ngh WCDMA, c a h th ng
UMTS.
Chương 3. i u khi n công su t và i u khi n chuy n giao trong qu n lý tài
nguyên vô tuy n WCDMA: Chương này c p các thu t toán qu n lý tài nguyên
vô tuy n trong h th ng WCDMA, trong ó trình bày c th v i u khi n công
su t và i u khi n chuy n giao, 2 thu t toán quan tr ng và c trưng nh t trong h
th ng WCDMA.
6
- Chương 4. Quy ho ch m ng vô tuy n: Chương này trình bày v m t bài toán
quan tr ng khi thi t k và xây d ng h th ng thông tin di ng th h 3 s d ng
công ngh truy nh p vô tuy n WCDMA v i nh ng c trưng riêng.
Hà n i, ngày 15 tháng 8 năm 2009
7
- Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u
Chương 1. XU HƯ NG PHÁT TRI N H TH NG
THÔNG TIN NG TOÀN C U
1.1 Xu hư ng phát tri n h th ng thông tin di ng trên th gi i.
H th ng thông tin di ng th h th nh t s d ng công ngh a truy nh p theo
t n s (FDMA) là h th ng t bào tương t dung lư ng th p và ch có d ch v tho i,
t n t i là các h th ng NMT (B c Âu), TACS (Anh), AMPS (M ). n nh ng năm
1980 ã tr nên quá t i khi nhu c u v s ngư i s d ng ngày càng tăng lên. Lúc này,
các nhà phát tri n công ngh di ng trên th gi i nh n nh c n ph i xây d ng m t h
th ng t bào th h 2 mà hoàn toàn s d ng công ngh s . ó ph i là các h th ng x
lý tín hi u s cung c p ư c dung lư ng l n, ch t lư ng tho i ư c c i thi n, có th
áp ng các d ch truy n s li u t c th p. Các h th ng 2G là GSM (Global System
for Mobile Communication - Châu Âu), h th ng D-AMPS (M ) s d ng công ngh
a truy nh p phân chia theo th i gian TDMA, và IS-95 M và Hàn Qu c s d ng
công ngh a truy nh p phân chia theo mã CDMA băng h p. M c dù h th ng thông
tin di ng 2G ư c coi là nh ng ti n b áng k nhưng v n g p ph i các h n ch sau:
T c th p (GSM là 10kbps) và tài nguyên h n h p. Vì th c n thi t ph i chuy n i
lên m ng thông tin di ng th h ti p theo c i thi n d ch v truy n s li u, nâng
cao t c bit và tài nguyên ư c chia s …
M ng thông tin di ng 2G ã r t thành công trong vi c cung c p d ch v t i
ngư i s d ng trên toàn th gi i, nhưng s lư ng ngư i s d ng tăng nhanh hơn nhi u
so v i d ki n ban u. Có th ưa ra các th ng kê v s tăng trư ng c a th trư ng di
ng phân o n theo công ngh như hình 1-1.
Căn c các s li u th ng kê trên ta th y GSM là m t chu n vô tuy n di ng 2G
s lư ng thuê bao l n nh t trên toàn th gi i. Nhưng t c d li u b h n ch và s
lư ng ngư i dùng tăng lên c bi t là ngư i s d ng a phương ti n có nguy cơ không
áp ng nhu c u c a th trư ng.
8
- Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u
Hình 1- 1 Th ng kê s tăng trư ng th trư ng di ng phân lo i theo công ngh
M t khác, khi các h th ng thông tin di ng ngày càng phát tri n, không ch s
lư ng ngư i s d ng i n tho i di ng tăng lên, m r ng th trư ng, mà ngư i s
d ng còn òi h i các d ch v tiên ti n hơn không ch là các d ch v cu c g i tho i và
d ch v s li u t c th p hi n có trong m ng 2G. Nhu c u c a th trư ng có th phân
lo i thành các lĩnh v c sau:
D ch v d li u máy tính(Computer Data):
S li u máy tính (Computer Data)
E-mail
Truy n hình nh th i gian th c (Real time image transfer)
a phương ti n (Multimedia)
Tính toán di ng (Computing)
D ch v vi n thông (Telecommunication)
Di ng (Mobility)
H i ngh truy n hình (Video conferencing)
i n tho i hình (Video Telephony)
Các d ch v s li u băng r ng (Wide band data services)
Dich v n i dung âm thanh hình nh (Audio - video content)
Hình nh theo yêu c u (Video on demand)
Các d ch v tương tác hình nh (Interactive video services)
Báo i n t (Electronic newspaper)
Mua bán t xa (Teleshopping)
Các d ch v internet giá tr gia tăng (Value added internet
services
D ch v phát thanh và truy n hình (TV& Radio contributions)
9
- Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u
Nh ng lý do trên thúc y các t ch c nghiên c u phát tri n h th ng thông tin
di ng trên th gi i ti n hành nghiên c u và ã áp d ng trong th c t chu n m i cho
h th ng thông tin di ng: Thông tin di ng 2,5G và 3G
1.2 Các t ch c chu n hoá 2.5 G và 3G trên th gi i
1.2.1 Gi i thi u chung v các t ch c chu n hoá.
Trong m i lĩnh v c, mu n áp d ng b t c công ngh nào trên ph m vi toàn th
gi i u ph i xây d ng m t b tiêu chu n cho công ngh ó b t bu c các nhà cung
c p d ch v , nhà s n xu t thi t b hay các nhà khai thác ph i tuân th nghiêm ng t b
tiêu chu n c a công ngh ó. Vi c xây d ng b tiêu chu n cho m t công ngh thư ng
do t ch c hay cơ quan có th m quy n nghiên c u ưa ra d th o xu t và nghiên
c u ánh giá. Lĩnh v c thông tin di ng cũng không n m ngoài nguyên t c chung
này.
M tv n c n quan tâm trong lĩnh v c di ng là trên th gi i hi n nay ang
t n t i nhi u công ngh di ng khác nhau ang cùng t n t i phát tri n và c nh tranh
nhau chi m lĩnh th ph n. Nhu c u th ng nh t các công ngh này thành m t h
th ng thông tin di ng ã xu t hi n t lâu, nhưng g p ph i nhi u khó khăntr ng i.
Trên th c t các công ngh di ng khác nhau v n song song t n t i và phát tri n.
i u này ng nghĩa v i vi c trên th gi i có nhi u t ch c và cơ quan chu n hoá
khác nhau.
Hi n nay trên th gi i, tham gia vào vi c chu n hoá cho h th ng thông tin di
ng 2,5G và 3G có các t ch c sau:
• ITU-T (T-Telecommunications) C th là nhóm SSG (Special Study Group)
• ITU-R (R- Radio): C th là nhóm Working Group 8F –WG8F.
• 3GPP: 3rd Global Partnership Project
• 3GPP2: 3rd Global Partnership Project 2
• IETF: Internet Engineering Task Force
• Các t ch c phát tri n tiêu chu n khu v c (SDO-Standard Development
Oganization)
Ngoài ra còn có các t ch c khác trong ó có s tham gia c a các nhà khai thác
thích ng và làm hài hoà s n ph m trên cơ s các tiêu chu n chung. Các nhà khai
thác tham gia nh m xây d ng và phát tri n h th ng thông tin di ng m t cách h p lý,
phù h p v i th c t khai thác. Các t ch c ó là:
• OHG – Operator’s Harmonisation Group
• 3G.IP: c th là Working Group 8G- WG8G
10
- Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u
• MWIF- Mobile Wireless Internet Forum
Các t ch c trên tuy ho t ng theo hư ng khác nhau, d a trên n n t ng các công
ngh khác nhau nhưng có c u trúc và nguyên t c ho t ng tương t nhau. T t c các
t ch c này u hư ng t i m c tiêu chung là xây d ng m ng thông tin di ng 3G.
ng th i các t ch c này u có m i quan h h p tác gi i quy t các v n k t n i
liên m ng và chuy n vùng toàn c u. Hai t ch c OHG và MWIF ưa ra các chu n
phát tri n kh năng roaming và ghép n i gi a các m ng lõi 2G: GSM-MAP và ANS41.
M ng lõi ANSI-41 ư c s d ng b i các h th ng giao di n vô tuy n AMPS, IS-136
và IS-95. M ng lõi GSM-MAP ư c s d ng b i các h th ng giao di n vô tuy n
GSM. C 2 m ng lõi này u s phát tri n lên 3G và luôn ư c liên k t ho t ng v i
nhau. S xu t hi n c a 3 t ch c OHG , 3G.IP và MWIP cho th y n l c xây d ng
m t m ng lõi chung IP m c dù i u ó ch tr thành hi n th c khi h th ng 3,5G và
4G ư c xây d ng.
Công vi c chu n hoá và xây d ng tiêu chu n cho ANSI-41 ư c th c hi n b i
U ban TR.45.2 c a TIA và quá trình phát tri n m ng này lên 3G ang ư c th c
hi n trong các nhóm xây d ng tiêu chu n k thu t c a 3GPP2. M ng lõi d a trên
ANSI-41 s ư c s d ng b i các m ng truy nh p vô tuy n d a trên cdma2000. Công
vi c xây d ng tiêu chu n GSM ang ư c ti n hành b i các u ban SMG c a ETSI và
ư c làm cho phù h p v i yêu c u c a M trong T1P1.5. M i quan h này v n gi
nguyên i v i c vi c chu n hoá 3G. Phát tri n GSM lên 3G ư c th c hi n b i
3GPP và ư c làm hài hoà v i các yêu c u c a M trong T1P1. M ng lõi d a trên
GSM-MAP s ư c s d ng b i m ng truy nh p vô tuy n d a trên UTRA.
Như v y 2 t ch c ch u trách nhi m chính trong vi c xây d ng tiêu chu n cho
h th ng thông tin di ng 3G là 3GPP và 3GPP2. Hai t ch c này có nhi m v hình
thành và phát tri n các k thu t các lĩnh v c riêng nh m tho mãn các tiêu chu n k
thu t c a h th ng thông tin di ng 3G th ng nh t. Ph n ti p theo s c pt i2t
ch c này.
1.2.2 3GPP
Năm 1998, các cơ quan phát tri n tiêu chu n SDO khu v c ã ng ý thành l p
m t t ch c ch u trách nhi m tiêu chu n hoá UMTS, ư c t tên là 3GPP ( 3rd
Generation Partnership Project). Các thành viên sáng l p nên 3GPP bao g m :
• ETSI- European Telecommunication Standard Institute- c a Châu Âu
• ARIB- Association of Radio Industry Board- c a Nh t B n
• TTA- Telecommunication Technology Association- c a Hàn Qu c
11
- Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u
• T1 c a B c M
• TTC- Telecommunication Technology Committee- c a Nh t B n
• CWTS- China Wireless Telecommunication Standard group - c a Trung Qu c.
Ngoài ra còn có các i tác v tư v n th trư ng là:
• 3G.IP c a M
• GSA c a Anh
• GSM Association c a Ireland
• IPv6 Forum c a Anh
• UMTS Forum c a M
• 3G American c a M
3GPP còn có m t s quan sát viên là các t ch c phát tri n tiêu chu n khu v c có
ti m năng tr thành thành viên chính th c trong tương lai. Các quan sát viên
hi n t i là:
• TIA – Telecommunications Industries Association -c a M
• TSACC-Telecommunications Standards AdvisoryCouncil of Canada- c a Canada
• ACIF- Australian Communication Industry Forum - c a Úc
Các thành viên c a 3GPP ã th ng nh t r ng, công ngh truy nh p vô tuy n là
hoàn toàn m i và d a trên WCDMA, các thành ph n c a m ng s ư c phát tri n trên
n n t ng c a các m ng thông tin di ng th h 2 ã có v i nguyên t c t n d ng cao
nh t có th . Vì m ng lõi d a trên mô hình GSM ã ch ng t ư c hi u qu trong s
d ng th c t , các u cu i 3G cũng s mang m t card tháo l p ư c mang thông tin
liên quan n thuê bao và các ch c năng c th c a nhà cung c p d ch v theo cách
gi ng như GSM s d ng SIM.
3GPP ư c chia thành các nhóm tiêu chu n k thu t (TSG – Technical
Specification Group) ch u trách nhi m v t ng lĩnh v c nh t nh như sau:
• TSG-SA: v d ch v và ki n trúc
• TSG-CN: v tiêu chu n hoá m ng lõi
• TSG-T: v thi t b u cu i
• TSG-GERAN: v m ng truy nh p cho GSM và 2,5G
• TSG-RAN: v m ng truy nh p cho 3G
Các nhóm k thu t trên ư c qu n lý b i m t nhóm ph i h p ho t ng d án PCG
(Project Co-ordination Group). C u trúc ch c năng ư c trình bày trong hình 1-2
12
- Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u
Hình 1- 2 C u trúc ch c năng c a PCG và TSG trong 3GPP
B ng 1- 1 Các tham s cơ b n c a UTRA FDD và TDD, ARIB WCDMA FDD và TDD
ETSI UTRA ARIB WCDMA [ Nhat ban ]
FDD TDD FDD TDD
Ph−¬ng ph¸p ®a
WCDMA TD-CDMA WCDMA TD-CDMA
truy nhËp
3,84 3,84
Tèc ®é chip Mcps 3,84 3,84
(1,024/7,68/15,36) (1,024/7,68/15,36)
Kho¶ng c¸ch sãng 5 (1,25/10/20)
5MHz 5MHz 5(1,25/10/20)MHz
mang MHz
§é dµi khung 10ms 10ms 10ms 10ms
Sè lÇn ®iÒu khiÓn
c«ng suÊt trong 15 15 15 15
mét khe thêi gian
Kho¶ng thêi gian
Kh«ng tån t¹i 625µs Kh«ng tån t¹i 625µs
mét khe thêi gian
§iÒu chÕ sè liÖu
QPSK QPSK QPSK/BPSK QPSK/BPSK
(DL/UL)
§iÒu chÕ tr¶i phæ
QPSK QPSK QPSK/QPSK QPSK/QPSK
(DL/UL*)
HÖ sè tr¶i phæ 4-512 1,2,4,8,16 2-512 2-512
hµm cos n©ng hµm cos hµm cos n©ng hµm cos n©ng
D¹ng xung
r= 0,22 n©ng r= 0,22 r= 0,22 r= 0,22
*DL/UL - ®−êng xuèng/®−êng lªn
Các tiêu chu n dành cho 3G mà 3GPP xây d ng ư c phát tri n d a trên giao
di n vô tuy n GSM-MAP và UTRA WCDMA. Khái ni m UTRA bao g m c các ch
ho t ng FDD và TDD h tr m t cách hi u qu các nhu c u d ch v UMTS
13
- Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u
khác nhau v các d ch v i x ng và không i x ng. Trong quá trình ánh giá
UTRA trong ETSI SMG2, vi c kh o sát ư c t p trung vào ch FDD. Khái ni m
TD-CDMA ư c ch p thu n dùng cho ch TDD ch a ng hài hoà các tham s
gi a FDD và TDD. Các tham s c a UTRA ư c trình bày trong b ng 1-1.
xu t WCDMA c a ARIB bao g m c 2 ch ho t ng, FDD và TDD.
Ch FDD c a xu t này khá gi ng v i ch FDD c a ETSI UTRA. Tuy nhiên,
ch TDD ư c thi t k g n gi ng v i ch FDD, nhưng ch p nh n m t s c
trưng riêng bi t như công ngh i u khi n công su t vòng m và phân t p phát. Sau
quy t nh vào tháng 1 năm 1998 c a ETSI SMG, h th ng truy nh p ư c i tên là
TD-CDMA thay cho tên WCDMA trư c ây, b i vì m t s nét c trưng c a TDMA
ã ư c k t h p vào t n d ng nh ng ưu i m v công ngh c a TD-CDMA.
1.2.3 3GPP2
3GPP2 ư c thành l p vào cu i năm 1998, v i 5 thành viên chính th c là t
ch c phát tri n sau tiêu chu n sau:
• ARIB- Association of Radio Industry Board- c a Nh t B n
• CWTS- China Wireless Telecommunication Standard - c a Trung Qu c
• TIA- Telecommunication Industry Association – C a B c M
• TTA- Telecommunication Technology Association- C a Hàn Qu c
• TTC- Telecommunication Technology Council- c a Nh t B n
Ngoài ra t ch c này còn có m t s các i tác tư v n th trư ng như:
• CDG- The CDMA Development Group
• MWIF- Mobile Wireless Internet Forum
• IPv6 Forum
Có th nh n th y r ng thành ph n tham gia 2 cơ quan chu n hoá 3GPP và
3GPP2 v cơ b n là gi ng nhau, ch khác i m 3GPP có s tham gia c a ETSI. Vì
v y d dàng suy ra v cơ b n, c u trúc t ch c, nguyên lý ho t ng c a 2 cơ quan này
g n gi ng nhau. S khác nhau ch y u c a 2 cơ quan này n m con ư ng phát
tri n lên h th ng 3G.
V c u trúc ch c năng, trư c h t 3GPP2 có m t ban ch o d án- PSC
(Project Steering Commitee). PSC s qu n lý toàn b công tác tiêu chu n hoá theo các
nhóm k thu t –TSG. 3GPP2 hi n nay có 4 nhóm TSG, bao g m:
• TSG-A: nghiên c u v các h th ng giao di n m ng truy nh p
• TSG-C: v CDMA2000
• TSG-S: v các khía c nh d ch v và h th ng
14
- Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u
• TSG-X: v ho t ng liên k t các h th ng.
Ta có th th y công vi c chính c a công vi c chính c a 3GPP2 chính là xây d ng
tiêu chu n hoá CDMA2000. CDMA2000 cung c p m t con ư ng phát tri n lên 3G
b ng cách s d ng các tiêu chu n TIA/EIA-95B hi n có, bao g m:
• TIA/EIA-95B: các tiêu chu n tr m di ng và giao di n vô tuy n.
• IS-707: tiêu chu n cho các d ch v s li u(d ng gói, không ng b và fax)
• IS-127: tiêu chu n cho b mã hoá tho i t c 8,5Kbps EVRC
• IS-733: tiêu chu n cho b mã hoá tho i t c 13kbps
• IS-637: tiêu chu n cho d ch v nh n tin ng n (SMS)
• IS-638: qu n lý các tham s và vi c kích ho t qua không gian (h tr vi c c u hình
và kích ho t d ch v c a các tr m di ng qua giao di n vô tuy n).
• IS-97 và IS-98: các tiêu chu n dành cho các ho t ng m c t i thi u
• C u trúc kênh TIA/EIA-95 cơ b n.
• Các tiêu chu n m r ng cho các c u trúc kênh TIA/EIA-95B cơ b n b tr , l p
ghép kênh và báo hi u h tr các kênh phát qu ng bá (Kênh hoa tiêu , kênh tìm
g i, kênh ng b )
• IS-634A: không ch u s thay i quan tr ng nào khi dùng cho CDMA2000; c u
trúc phân l p c a CDMA2000 d n d n tích h p v i c u trúc thành ph n c a IS-
634A.
• TIA/EIA-41D: không c n thay i nhi u khi s d ng cho CDMA2000; c u trúc
phân t ng c a CDMA2000 t o ra kh năng d tích h p v i các d ch v giá tr gia
tăng.
Các tiêu chu n c a 3GPP2 ư c phát tri n theo các pha sau ây:
• Pha 0: toàn b các tiêu chu n ã ư c các SDO hoàn thi n
• Pha 1: ch y u là các ch tiêu k thu t cho Release 1 k th a toàn b ph n 2G
IS-95A và IS-95B. Hoàn thi n vào năm 2000.
• Pha 2: b t u t gi a năm 2001 nh m h tr kh năng IP Multimedia, phiên b n
u tiên hoàn thi n trong năm 2002, các phiên b n sau trong năm 2003.
• Pha 3: thêm các ch c năng theo hư ng m ng lõi IP. Hi n nay giai o n này ư c
kh i ng.
• Ngoài ra, hi n nay CDMA2000 1xEV c a 3GPP2 ã ư c ITU chính th c ch p
thu n 3G.
1.2.4 M i quan h gi a 3GPP và 3GPP2 và ITU
3GPP và 3GPP2 h p tác l n u nh m gi i quy t v n k t n i liên m ng, chuy n
vùng toàn c u, t p trung vào 3 khía c nh chính:
15
- Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u
• Truy nh p vô tuy n
• Thi t b u cu i
• M ng lõi
Ho t ng h p tác này ch y u thông qua OGH và các nhóm ad hoc có s
tham gia c a c 2 bên 3GPP và 3GPP2. Hi n nay, IETF là m t trong các nhân t m i
cùng v i 3GPP và gi i quy t hư ng m ng lõi chung toàn IP. M i ây, sau khi
nghiên c u HSDPA (3GPP) và 1xEV-DO (3GPP2), c hai t ch c này ang ti p t c
n l c theo hư ng m ng lõi IP chung qua các cu c h p năm 2002.
ITU ch u trách nhi m ph i h p s ho t ng c a các t ch c tiêu chu n hoá, c
th là 2 ơn v ch u trách nhi m tr c ti p:
• ITU-T SSG- Special Study Group
• ITU-R WP8F- Working Party 8F.
Trong ó, ITU-T SSG có 3 nhóm làm vi c v i 7 v n , gi i quy t 90% công tác
chu n hoá v m ng (Network Aspects), t p trung vào các m ng:
• Giao di n NNI
• Qu n lý di ng
• Yêu c u giao th c
• Phát tri n giao th c
Ngư c l i, ITU-R WP8F có trách nhi m gi i quy t 90% công tác chu n hoá v giao
di n vô tuy n t p trung vào các nhi m v :
• Các ch tiêu toàn di n c a m t h th ng IMT-2000
• Ti p t c chu n hoá toàn c u b ng cách k t h p v i các cơ quan tiêu chu n SDO và
các Project (3GPP và 3GPP2)
• Xác nh m c tiêu sau IMT-2000:3,5G và 4G
• Tâp trung vào ph n m ng m t t (tăng t c d li u, m ng theo hư ng IP)
• Ph i h p v i ITU-R WP8P v v tinh, v i ITU-T và ITU-D v các v n liên
quan.
Vai trò c a t ng thành ph n trong m i quan h gi a các t ch c này có th rút
g n như sau:
• 3GPP và 3GPP2: m b o phát tri n công ngh và các ch tiêu giao di n vô tuy n
cho toàn c u;
• Các t ch c tiêu chu n khu v c –SDO: làm thích ng các tiêu chu n chung cho
t ng khu v c. K t qu là s xu t hi n c a các tiêu chu n IMT-2000 trên cơ s ch
tiêu k thu t c a 3GPP và 3GPP2.
16
- Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u
• ITU-T và ITU-R: m b o kh năng tương thích và roaming toàn c u v i các ch
tiêu. C th rõ vi c phân công và trách nhi m qua ITU-R.M 1457 và ITU-T Q.REF.
Hi n nay, c 3GPP, 3GPP2, ITU và IETF ti p t c ph i h p ch t ch gi i quy t
m ng lõi chung IP theo các công ngh 3,5G và 4G.
1.3 Tình hình chu n hoá 2,5G và 3G
1.3.1 M u
Hi n nay, các b tiêu chu n công ngh 2,5G v cơ b n ã ư c hoàn thi n, c th
như sau:
• 3GPP ã hoàn thi n ch tiêu k thu t GPRS, t ó các t ch c chu n hoá khu v c
ã có b tiêu chu n k thu t GPRS. M t s các nư c thu c nhóm công ngh này
như Châu Âu, H ng Kông, Nh t B n ã biên so n ho c ch p nh n nguyên v n
chu n cho phù h p v i i u ki n công ngh c a mình.
• 3GPP2 ã hoàn thi n các ch tiêu k thu t CDMA2000 1xEV-DO. Các t ch c
chu n hóa khu v c c a các nư c có công ngh IS-95A ho c IS-95B h u h t ã có
tiêu chu n áp d ng nguyên v n công ngh 2,5G.
V i công ngh 3G, tình hình chu n hoá ph c t p hơn v i 3 m ng chính sau:
• Công ngh truy nh p vô tuy n
• M ng lõi
• Giao di n v i các h th ng khác.
1.3.2 Chu n hoá công ngh truy nh p vô tuy n
Trên th gi i hi n ang t n t i nhi u công ngh thông tin di ng 2G khác nhau
v i s v n u tư tương i l n. Vi c xây d ng m t h th ng thông tin di ng tiên
ti n hơn luôn òi h i ph i chú ý t i v n l i nhu n kinh t , có nghĩa là các h th ng
thông tin di ng m i ph i tương thích ngư c v i các h th ng 2G hi n có, t n
d ng s u tư v cơ s h t ng c a các h th ng cũ. Như v y, m c tiêu phát tri n n
m t tiêu chu n duy nh t cho IMT-2000 là không th t ư c. Trên th c t , ITU ã
ch p nh n sư t n t i song song c a 5 h công ngh khác nhau:
• IMT-MC (IMT-Multi Carrier): CDMA2000
• IMT-DS (IMT- Direct Sequence): WCDMA –FDD
• IMT-TC: WCDMA-TDD
• IMT-SC: TDMA m t sóng mang, còn g i là UWC-136 và EDGE
• IMT-FT: DECT
17
- Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u
Các h công ngh này có n n t ng công ngh khác nhau và ư c các cơ quan t
ch c tiêu chu n hoá khác nhau th c hi n các vi c xây d ng chu n ư c trình bày
trong hình 1-3
Hình 1- 3 Các h công ngh ư c ITU-R ch p nh n
Trong năm 2002, ITU-R ã ch p thu n 7 lo i công ngh c th , mà th c ch t
thu c 5 h công ngh trên:
• CDMA a sóng mang (cdma2000)
• CDMA1x-EV
• CDMA TDD (UTRA)
• CDMA TDD (TD-SCDMA)
• W-CDMA (UTRA - FDD)
• UWC-136 (FDD)
• FDMA/TDMA: DECT.
Các công ngh trên bao g m:
- Hai tiêu chu n TDMA: SC-TDMA (UWC-136) và MC-TDMA (DECT)
- Ba tiêu chu n CDMA : MC-CDMA (cdma2000 ), DS-CDMA (WCDMA) và
CDMA-TDD (bao g m TD-SCDMA và UTRA-TDD).
Ta xét các tiêu chu n TDD v i các c i m sau:
- TDD có th s d ng các ngu n tài nguyên t n s khác nhau và không c n c p t n s .
- TDD phù h p v i truy n d n b t i x ng v t c gi a ư ng lên và ư ng xu ng,
c bi t v i các d ch v d li u d ng IP
- TDD ho t ng cùng t n s cho ư ng lên và ư ng xu ng, phù h p cho vi c s
d ng các k thu t m i như anten thông minh
- Chi phí thi t b h th ng TDD th p hơn, có th th p hơn t 20 n 50% so v i các
h th ng FDD.
Tuy nhiên, h n ch chính c a h th ng TDD là t c di chuy n và di n tích ph
sóng. Các h th ng TDD ch thích h p v i vi c tri n khai cho các d ch v a phương
18
- Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u
ti n trong các khu v c m t cao và có yêu c u cao v dung lư ng tho i, d li u và
các d ch v a phương ti n trong các khu v c t p trung thuê bao l n. TD-SCDMA là
công ngh do Trung Qu c xu t, còn UTRA-TDD ư c xem là ph n b sung cho
UTRA-FDD t i nh ng vùng có dung lư ng r t cao. Hơn n a các công ngh này chưa
có s n ph m thương m i. Trên th c t ch có 2 tiêu chu n quan tr ng nh t ã có s n
ph m thương m i và có kh năng ư c tri n khai r ng rãi trên toàn th gi i là
WCDMA (FDD) và cdma2000. WCDMA ư c phát tri n trên cơ s tương thích v i
giao th c c a m ng lõi GSM (GSM MAP), m t h th ng chi m t i 65% th trư ng th
gi i. Còn cdma2000 nh m tương thích v i m ng lõi IS-41, hi n chi m 15% th trư ng.
Quá trình phát tri n lên 3G cũng s t p trung vào 2 hư ng chính này, có th ư c tóm
t t trong hình 1-4.
Hình 1- 4 Quá trình phát tri n lên 3G c a 2 nhánh công ngh chính
1.3.3 Phân tích hai nhánh công ngh chính ti n lên 3G
1.3.3.1 Hư ng phát tri n lên 3G s d ng công ngh WCDMA
WCDMA là m t tiêu chu n thông tin di ng 3G c a IMT-2000 ư c phát
tri n ch y u Châu Âu v i m c ích cho phép các m ng cung c p kh năng chuy n
vùng toàn c u và h tr nhi u d ch v tho i, d ch v a phương ti n. Các m ng
WCDMA ư c xây d ng d a trên cơ s m ng GSM, t n d ng cơ s h t ng s n có
19
- Chương 1- Xu hư ng phát tri n c a h th ng thông tin di ng toàn c u
c a các nhà khai thác m ng GSM. Quá trình phát tri n t GSM lên CDMA qua các
giai o n trung gian, có th ư c tóm t t trong sơ sau ây:
Hình 1- 5 Quá trình phát tri n lên 3G theo nhánh s d ng công ngh WCDMA
1.3.3.1.1 GPRS
GPRS là m t h th ng vô tuy n thu c giai o n trung gian, nhưng v n là h
th ng 3G n u xét v m ng lõi. GPRS cung c p các k t n i s li u chuy n m ch gói
v it c truy n lên t i 171,2Kbps (t c s li u nh) và h tr giao th c Internet
TCP/IP và X25, nh v y tăng cư ng áng k các d ch v s li u c a GSM.
Công vi c tích h p GPRS vào m ng GSM ang t n t i là m t quá trình ơn
gi n. M t ph n các khe trên giao di n vô tuy n dành cho GPRS, cho phép ghép kênh
s li u gói ư c l p l ch trình trư c i v i m t s tr m di ng. Phân h tr m g c ch
c n nâng c p m t ph n nh liên quan n kh i i u khi n gói (PCU- Packet Control
Unit) cung c p kh năng nh tuy n gói gi a các u cu i di ng các nút c ng
(gateway). M t nâng c p nh v ph n m m cũng c n thi t h tr các h th ng mã
hoá kênh khác nhau.
M ng lõi GSM ư c t o thành t các k t n i chuy n m ch kênh ư c m r ng
b ng cách thêm vào các nút chuy n m ch s li u và gateway m i, ư c g i là GGSN
(Gateway GPRS Support Node) và SGSN (Serving GPRS Support Node). GPRS là
m t gi i pháp ã ư c chu n hoá hoàn toàn v i các giao di n m r ng và có th
chuy n th ng lên 3G v c u trúc m ng lõi.
1.3.3.1.2 EDGE
EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) là m t k thu t truy n d n
3G ã ư c ch p nh n và có th tri n khai trong ph t n hi n có c a các nhà khai thác
TDMA và GSM. EDGE tái s d ng băng t n sóng mang và c u trúc khe th i gian c a
GSM, và ư c thi t k nh m tăng t c s li u c a ngư i s d ng trong m ng GPRS
ho c HSCSD b ng cách s d ng các h th ng cao c p và công ngh tiên ti n khác. Vì
v y, cơ s h t ng và thi t b u cu i hoàn toàn phù h p v i EDGE hoàn toàn tương
thích v i GSM và GRPS.
1.3.3.1.3 WCDMA hay UMTS/FDD
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) là m t công ngh truy
nh p vô tuy n ư c phát tri n m nh Châu Âu. H th ng này ho t ng ch
20
nguon tai.lieu . vn
