Luận Văn Hành trình từ GSM lên 3G

Lời nói đầu
Mạng GSM với những ưu điểm nổi bật như: dung lượng lớn, chất lượng kết nối tốt, tính bảo mật cao, . đã có một chỗ đứng vững chắc trên thị trường viễn thông thế giới.
Khi vấn đề Internet toàn cầu và các mạng riêng khác phát triển cả về quy mô và mức độ tiện ích đã xuất hiện nhu cầu về dịch vụ truyền số liệu mọi lúc, mọi nơi. Người sử dụng có nhu cầu về các dịch vụ mới như: truyền số liệu tốc độ cao, điện thoại có hình, truy cập Internet tốc độ cao từ máy di động và các dịch vụ truyền thông đa phương tiện khác. Thông tin di động GSM mặc dù sử dụng công nghệ số nhưng vì là hệ thống băng hẹp, hỗ trợ tốc độ số liệu cao nhất là 9,6 kbit/s và được xây dựng trên cơ chế chuyển mạch kênh nên không đáp ứng được các dịch vụ mới này. Các nhà khai khác GSM buộc phải nâng cấp mạng để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Đối với các nhà khai thác GSM, không thể có được việc nâng cấp thẳng lên công nghệ W-CDMA với các giải pháp và chi phí chấp nhận được. Quá trình nâng cấp là một quá trình phức tạp, yêu cầu các phần tử mạng mới với các máy đầu cuối mới. Do vậy, vấn đề cần cân nhắc ở đây chính là các khía cạnh về kinh tế và kỹ thuật cho việc nâng cấp, buộc các nhà khai thác phải suy tính. Chính vì vậy, GPRS là sự lựa chọn của các nhà khai thác GSM như một bước chuẩn bị về cơ sở hạ tầng kỹ thuật để tiến lên 3G.
ở Việt Nam hiện nay hai mạng di động lớn là VinaPhone và MobiFone và mạng Viettel đều là mạng GSM. Mạng VinaPhone và MobiFone đã tiến hành triển khai GPRS rất thành công và đang tiến hành triển khai EDGE. Em đã chọn đề tài là “Hành trình từ GSM lên 3G” với mục đích là để nắm vững các giải pháp kỹ thuật mà các mạng GSM đang triển khai trong quá trình phát triển lên 3G. Đồng thời tìm hiểu về tiêu chuẩn 3G của GSM là W-CDMA để có thể tiếp cận công nghệ này.Với mong muốn có thể tiếp cận được quá trình phát triển lên 3G của mạng di động GSM khi được vào làm việc trong các mạng di động GSM của Việt Nam hiện nay.


Mục lục
Lời nói đầu 1
Chương I: Mạng thông tin di động GSM 2
1. Giới thiệu 2
2. Cấu trúc của hệ thống GSM 2
2.1. Hệ thống trạm gốc BSS 3
2.2. Hệ thống chuyển mạch SS 3
2.3. Trạm di động MS 4
Trạm di động MS thực hiện hai chức năng: 4
2.4. Hệ thống khai thác và bảo dưỡng mạng (OMC) 5
3. Cấu trúc địa lý của mạng: 5
4. Quá trình xử lý các tín hiệu số và biến đổi vào sóng vô tuyến. 6
5. Giao diện vô tuyến (Um) 7
5.1. Tổ chức các kênh vô tuyến. 8
5.2. Các loại kênh logic (Dữ liệu và điều khiển) 8
5.3. Mã hoá kênh và điều chế. 10
5.4. Tổ chức khung trong GSM. 11
5.5. Truyền các kênh logic trên các kênh vật lý. 12
6. Mô tả quá trình thiết lập một cuộc gọi trong mạng GSM. 12
6.1. Trạm di động (MS) thực hiện cuộc gọi: 12
6.2. MS nhận cuộc gọi. 14
7. Dịch vụ số liệu trong GSM: 17
8. Bảo mật trong GSM. 17
8.1. Đánh số nhận dạng thuê bao và các vùng mạng. 17
8.2. Nhận thực thuê bao. 18
9. Ví dụ về việc sử dụng số nhận dạng thuê bao và các vùng mạng 19
Chương II: phát triển của GSM đến thế hệ 2,5 23
1. Mở đầu 23
2. Lộ trình phát triển từ hệ thống thông tin di động GSM thế hệ hai sang W-CDMA thế hệ ba. 23
2.1.Công nghệ Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao (HSCSD) 24
2.1.1. Cấu trúc hệ thống HSCSD 25
2.1.1.1.Chức năng thích ứng đầu cuối (TAF: Terminal Adapter Function) 26
2.1.1.2. Máy di động đầu cuối và giao diện vô tuyến. 26
2.1.1.3. Trạm thu phát gốc BTS. 26
2.1.1.4. Giao diện Abis 26
2.1.1.5. Bộ chuyển đổi mã/ bộ thích ứng tốc độ (TRAU:Transcoder/Rate Adaptor Unit). 26
2.1.1.6 . Giao diện A. 26
2.1.1.7. Trung tâm chuyển mạch di động MSC và các khối chức năng phối hợp IWF (Interworking Unit) 27
2.2. Dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS). 27
2.2.1.Mở đầu. 27
2.2.2.Cấu trúc mạng GPRS 28
2.2.3. Giao diện và giao thức trong mạng GPRS. 33
2.2.3.1. Mặt phẳng truyền dẫn: 33
2.2.3.2. Mặt phẳng báo hiệu. 34
2.2.4. Cấu trúc đa khung của giao diện vô tuyến GPRS. 35
2.2.5. Các kênh logic trong GPRS 35
2.2.5.1. Kênh điều khiển quảng bá kiểu gói (PBCCH): 35
2.2.5.2 Kênh điều khiển chung gói ( PCCCH: Packet Common Control Channel) 35
2.2.5.3. Các kênh lưu lượng số liệu gói (PDTCH: Packet Data Traffic Channel). 36
2.2.5.4. Các kênh điều khiển dành riêng gói (PDCCH: Packet Dedicated Control Channel) 36
2.2.6. Các kịch bản lưu lương GPRS. 37
2.2.6.1. Nhập mạng GPRS 39
2.2.6.2. Nhập mạng GPRS/GSM kết hợp. 43
2.2.7. Thiết lập PDP Context ( phiên số liệu gói) 44
2.3. Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM (EDGE) 44
2.3.1. kiến trúc mạng EDGE 45
2.3.1.1. Điều chế. 45
2.3.1.2. Các kênh logic ở giao diện vô tuyến. 46
2.4.Giao thức ứng dụng vô tuyến (WAP) 47
Chương III: Mạng thông tin di động W-CDMA (3G) 49
1. Mở đầu 49
2.Tổng quát về công nghệ ATM và giao thức TCP/IP 50
2.1.Công nghệ ATM 51
2.2.Giao thức TCP/IP. 52
3. Mô hình tham khảo mạng W-CDMA 54
3.1. Cấu trúc mạng cơ sở W-CDMA trong 3 GPP 1999 54
3.2. kiến trúc mạng phân bố của 3 GPP phát hành 4 56
3.3. kiến trúc mạng đa phương tiện IP của 3GPP 59
3.4. kiến trúc mạng di động toàn IP phát hành 2000 61
4. Các kỹ thuật xử lý số và truyền dẫn vô tuyến số ở hệ thống thông tin di động thế hệ ba. 63
4.1.Sơ đồ khối của một thiết bị thu phát vô tuyến số trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba. 63
4.2. Mã hoá kiểm soát lỗi và đan xen. 64
4.2.1. Mã vòng. 64
4.2.2. Mã xoắn. 65
4.2.3.Mã hoá Turbo. 65
4.2.4. Đan xen trong W-CDMA 66
4.3. Đa truy nhập phân chia theo mã trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-CDMA). 66
4.3.1. Nguyên lý DS-CDMA. 66
4.3.2. Đồng bộ mã 68
4.4. Điều khiển công suất và chuyển giao. 68
4.4.1. Điều khiển công suất. 68
4.4.2. Chuyển giao mềm và mềm hơn 69
4.4.2.1. Chuyển giao mềm 69
4.4.2.2.Chuyển giao mềm hơn 70
4.4.3. Chuyển giao cứng. 70
5. Lớp vật lý của W-CDMA 71
5.1. Mở đầu. 71
5.2. Trải phổ và ngẫu nhiên hoá ở các kênh vật lý. 71
5.3.Các mã định kênh. 72
5.4. Các kênh vật lý đường lên và đường xuống 75
5.4.1 - Các kênh vật lý đường lên 75
5.4.1.1. Ghép kênh mã I - Q và điều chế cho các kênh vật lý đường lên 76
5.4.1.2 Sơ đồ trải phổ và điều chế kênh vật lý đường lên 77
5.4.1.3. Sơ đồ điều chế sóng mang cho các kênh vật lý đường lên. 79
5.4.2 . Các kênh vật lý đường xuống 80
5.4.2.1. Trải phổ đường xuống và ngẫu nhiên hoá đường xuống cho các kênh vật lý trừ kênh SCH. 80
5.4.2.2. Điều chế đường xuống 82
5.4.2.3.Các kênh truyền tải và sắp xếp chúng lên các kênh vật lý 82
6. Hoạt động của các kênh vật lý 85
7.Cấu trúc mạng W-CDMA UMTS 88
7.1. Cấu trúc tổng quát 88
7.2. Các phần tử cơ bản của mạng W-CDMA UMTS và các giao diện. 88
7.2.1.UE (User Equipment-Thiết bị của người sử dụng) 90
7.2.2. Nút B: 90
7.2.3. Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC): 90
7.2.4. Các phần tử chính của mạng lõi: 90
7.2.5.Các loại giao diện: 91
7.3. Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS, UTRAN 92
8. Giao diện vô tuyến (Uu). 94
9. Thiết lập một cuộc gọi trong W - CDMA UMTS 96
10.Các phiên số liệu gói của W - CDMA UMTS. 99
Kết luận 100
Tài liệu tham khảo 101