Luận Văn Công nghệ W-CDMA và giải pháp nâng cấp mạng GSM lên W-CDMA

M ỤC L ỤC
C CH HƯ ƯƠ ƠN NG G 1 1 : : G GI IỚ ỚI I T TH HI IỆ ỆU U C CÁ ÁC C H HỆ Ệ T TH HỐ ỐN NG G T TH HÔ ÔN NG G T TI IN N D DI I Đ ĐỘ ỘN NG G
Giới thiệu
c ch hư ươ ơn ng g 1 1 . . . .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

C CH HƯ ƯƠ ƠN NG G 2 2 : : M MẠ ẠN NG G G GS SM M V VÀ À G GI IẢ ẢI I P PH HÁ ÁP P N NÂ ÂN NG G C CẤ ẤP P L LÊ ÊN N 3 3G G

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

C CH HƯ ƯƠ ƠN NG G 3 3 : : G GI IẢ ẢI I P PH HÁ ÁP P G GP PR RS S T TR RÊ ÊN N M MẠ ẠN NG G G GS SM M

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) .44
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

C CH HƯ ƯƠ ƠN NG G 4 4 : : C CÔ ÔN NG G N NG GH HỆ Ệ D DI I Đ ĐỘ ỘN NG G T TH HẾ Ế H HỆ Ệ 3 3 W W- -C CD DM MA A

Giới thiệu chương .Error! Bookmark not defined.
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


L Lờ ời i g gi iớ ới i t th hi iệ ệu u
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
C
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.
Trong quá trình làm đề tài, em đã cố gắng rất nhiều song do kiến thức hạn chế
nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, sai lầm. Em rất mong nhận được sự phê
bình, hướng dẫn và sự giúp đỡ của Thầy cô, bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của Thầy Nguyễn Văn Phòng cùng
các Thầy cô trong khoa để em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.