Đồ Án Công nghệ W-CDMA và giải pháp nâng cấp mạng GSM lên W-CDMA

Lời giới thiệu



Cùng với sự phát triển của các ngành công nghệ như điện tử, tin học .công nghệ thông tin di động trong những năm qua đã phát triển rất mạnh mẽ cung cấp các loại hình dịch vụ đa dạng đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng. Kể từ khi ra đời vào cuối năm 1940 cho đến nay thông tin di động đã phát triển qua nhiều thế hệ và đã tiến một bước dài trên con đường công nghệ.

Trong thế kỷ 21, thế giới đã chứng kiến sự bùng nổ về nhu cầu truyền thông không dây cả về số lượng, chất lượng và các loại hình dịch vụ. Tuy nhiên, theo đánh giá thì công nghệ truyền thông không dây hiện thời vẫn còn quá chậm và không đáp ứng được các yêu cầu về dịch vụ mới đặc biệt là các dịch vụ truyền số liệu đa phương tiện. Điều này đòi hỏi các nhà khai thác phải có được công nghệ truyền thông không dây nhanh hơn và tốt hơn. Để đáp ứng yêu cầu đó, ngay từ những năm đầu của thập kỷ 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu, hoạch định hệ thống thông tin di động thế hệ ba. ITU-R đang tiến hành công tác tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu IMT-2000, còn ở châu Âu ETSI đang tiến hành tiêu chuẩn hóa phiên bản này với tên gọi là UMTS (Universal Mobile Telecommunnication System). Mục tiêu trước mắt là tăng tốc độ bit truyền từ 9.5Kbps lên 2Mbps. Công nghệ này sẽ nâng cao chất lượng thoại, và dịch vụ dữ liệu sẽ hỗ trợ truyền thông đa phương tiện đến các thiết bị không dây.

Có nhiều chuẩn thông tin di động thế hệ ba được đề xuất, trong đó chuẩn W-CDMA đã được ITU chấp thuận và hiện nay đang được triển khai ở một số khu vực. Hệ thống W-CDMA là sự phát triển tiếp theo của các hệ thống thông tin di động thế hệ hai sử dụng công nghệ TDMA như GSM, PDC, IS-136 .W-CDMA sử dụng công nghệ CDMA đang là mục tiêu hướng tới của các hệ thống thông tin di động trên toàn thế giới, điều này cho phép thực hiện tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến công nghệ truyền thông không dây trên toàn cầu.

Hiện nay, mạng thông tin di động của Việt Nam đang sử dụng công nghệ GSM, tuy nhiên mạng GSM không đáp ứng được các yêu cầu về dịch vụ mới cũng như đòi hỏi chất lượng dịch vụ ngày càng cao của người sử dụng. Do đó việc nghiên cứu và triển khai mạng thông tin di động thế hệ ba W-CDMA là một điều tất yếu. Xuất phát từ những suy nghĩ như vậy nên em đã quyết định chọn đề tài: " Công nghệ W-CDMA và giải pháp nâng cấp mạng GSM lên W-CDMA".
Nội dung đồ án gồm 4 chương :

Chương 1: Giới thiệu các hệ thống thông tin di động
Chương này trình bày tổng quan về quá trình phát triển của các hệ thống thông tin di động và sự cần thiết của việc xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ ba.

Chương 2: Mạng GSM và giải pháp nâng cấp lên 3G
Trình bày kiến trúc mạng GSM và các kỹ thuật vô tuyến số áp dụng trong mạng GSM. Đề xuất các giải pháp nâng cấp hệ thống thông tin di động thế hệ 2 lên thế hệ ba và khái quát lộ trình nâng cấp mạng GSM lên W-CDMA.

Chương 3 : Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS và EDGE
Giới thiệu về dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS) và dịch vụ vô tuyến gói chung nâng cao (EDGE). Các giải pháp kỹ thuật trong bước tiến triển từ GSM sang GPRS và hiệu quả đạt được. Giải pháp GPRS cho mạng GSM Việt Nam.

Chương 4 : Công nghệ W-CDMA
Giới thiệu công nghệ thông tin di động thế hệ 3 W-CDMA. Các giải pháp kỹ thuật khi nâng cấp mạng GPRS & EDGE lên W-CDMA.





M ỤC L ỤC
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Giới thiệu chương 1 1
1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 1
1.2. Thông tin di động thế hệ 2 2
1.2.1. Đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA. .2
1.2.2. Đa truy cập phân chia theo mã CDMA .4
1.3. Thông tin di động thế hệ 3 5
1.4.Thông tin di động tiếp theo .7
Kết luận chương 1 8

CHƯƠNG 2 : MẠNG GSM VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CẤP LÊN 3G

Giới thiệu chương 2 9
2.1. Đặc điểm chung 9
2.2. Kiến trúc của hệ thống GSM 10
2.2.1. Kiến trúc mạng 10
2.2.1.1. Phân hệ trạm gốc (BSS) 11
2.2.1.2. Phân hệ chuyển mạch (SS) 12
2.2.1.3. Phân hệ khai thác và hỗ trợ (OSS) 13
2.3.1. Kiến trúc địa lý 14
2.3.1.1. Vùng mạng : Tổng đài vô tuyến cổng (Gateway - MSC) 14
2.3.1.2. Vùng phục vụ MSC/VLR 14
2.3.1.3. Vùng định vị LA (Location Area) 14
2.3.1.4. Cell 15
2.3. Kỹ thuật vô tuyến số trong GSM 15
2.3.1. Mã hóa kênh 15
2.3.1.1. Mã khối 16
2.3.1.2. Mã xoắn 17
2.3.2. Điều chế 18
2.3.2. Phương pháp đa truy cập trong GSM 21
2.3.3. Giao tiếp vô tuyến 22
2.4. Quản lý tài nguyên vô tuyến RRM (Radio Resoucre Management) 23
2.4.1. Quản lý di động MM (Mobility Manegement) 23
2.4.2. Quản lý cập nhật vị trí 23
2.4.3. Quản lý chuyển giao (Handover) 24
2.5. Các thủ tục thông tin 24
2.5.1. Đăng nhập thiết bị vào mạng 24
2.5.2. Chuyển vùng 25
2.5.3. Thực hiện cuộc gọi 25
2.5.3.1. Cuộc gọi từ thiết bị di động vào điện thoại cố định 25
2.5.3.2. Cuộc gọi từ điện thoại cố định đến thiết bị di động 26
2.5.3.3. Cuộc gọi từ thiết bị di động đến thiết bị di động 27
2.5.4. Kết thúc cuộc gọi 27
2.6. Nâng cấp GSM lên W-CDMA 27
2.6.1. Sự cần thiết nâng cấp mạng GSM lên 3G 27
2.6.2. Giải pháp nâng cấp 28
Kết luận chương 2 30

CHƯƠNG 3 : GIẢI PHÁP GPRS TRÊN MẠNG GSM

Giới thiệu chương 3 31
3.1. Kiến trúc mạng GPRS 31
3.1.1. Node GSN 32
3.1.1.1. Cấu trúc 32
3.1.1.2. Thuộc tính của node GSN 33
3.1.1.3. Chức năng 34
3.1.2. Mạng Backbone 35
3.1.3. Cấu trúc BSC trong GPRS 36
3.2. Cấu trúc dữ liệu GPRS 37
3.3. Các giải pháp nâng cấp lên GPRS cho mạng GSM Việt Nam 38
3.3.1. Giải pháp của hãng Alcatel (Pháp) 38
3.3.2. Giải pháp của hãng Ericson (Thụy Điển) 39
3.3.3. Giải pháp của hãng Motorola (Mỹ) 40
3.3.4. Giải pháp của hãng Siemen (Đức) 40
3.4. EDGE (Enhanced Data rate for GSM Evolution) 41
3.4.1. Tổng quan 41
3.4.2. Kỹ thuật điều chế trong EDGE 41
3.4.3. Giao tiếp vô tuyến 42
3.4.3.1. Truyền dẫn chuyển mạch gói EDGE – EGPRS 43
3.4.3.2. Truyền dẫn chuyển mạch kênh EDGE – ECSD 43
3.4.4. Các kế hoạch cần thực hiện khi áp dụng EDGE trên mạng GSM 44
3.4.4.1. Kế hoạch phủ sóng (Coverage Planning) 45
3.4.4.2. Kế hoạch tần số (Frequency Planning) 45
3.4.4.3. Điều khiển công suất 45
3.4.4.4. Quản lý kênh 45
Kết luận chương 3 46

CHƯƠNG 4 : CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ 3 W-CDMA

Giới thiệu chương 47
4.1. Cấu trúc mạng W-CDMA 48
4.1.1. Giao diện vô tuyến 51
4.1.1.1. Giao diện UTRAN – CN, IU 51
4.1.1.2. Giao diện RNC – RNC, IUr 52
4.1.1.3. Giao diện RNC – Node B, IUb 53
4.2. Các giải pháp kỹ thuật trong W-CDMA 53
4.2.1. Mã hóa 53
4.2.1.1. Mã vòng 53
4.2.1.2. Mã xoắn 55
4.2.1.3. Mã Turbo 55
4.2.2. Điều chế BIT/SK và QPSK 56
4.2.2.1. Điều chế BIT/SK 56
4.2.2.2. Điều chế QPSK 57
4.3. Trải phổ trong W-CDMA 59
4.3.1. Giới thiệu 59
4.3.2. Nguyên lý trải phổ DSSS 60
4.3.3. Mã trải phổ 61
4.4. Truy nhập gói 63
4.4.1. Tổng quan về truy nhập gói trong W-CDMA 63
4.4.2. Lưu lượng số liệu gói 63
4.4.3. Các phương pháp lập biểu gói 64
4.4.3.1. Lập biểu phân chia theo thời gian 65
4.4.3.2. Lập biểu phân chia theo mã 65
4.5. Quy hoạch mạng W-CDMA 66
Mở đầu 66
4.5.1 Suy hao đường truyền trong quá trình lan truyền tín hiệu 66
4.5.1.1.Tạp âm và can nhiễu 66
4.5.2.Mô hình tính suy hao đường truyền .66
4.5.2.1 . Mô hình Hata Okumara . 66
4.5.2.2 . Mô hình Walfisch/ Ikegami 68
4.5.2.3.Quan hệ suy hao đường truyền dẫn và vùng phủ sóng 71
4.5.2.4.Một số kháo niệm cần quan tâm 71
4.5.3.Dung lượng kết nối vô tuyến 73
4.5.4.Suy hao đường truyền lớn nhất cho phép .74
4.5.5.Tối ưu mạng . 75
Kết luận chương 4
PHẦN MÔ PHỎNG 76
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO 83