Ứng dụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3

Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
DANH M ỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT
- 1G : First Generation
- 2G : Second Generation
- 3G : Third Generation
- 3GPP: 3
rd
Generation Partnership Project
- 16QAM : 16 Quadrature Amplitude Modulation
- 64QAM: 64 Quadrature Amplitude Modulation
- AMC: Adaptive Modulation and Coding
- ARQ: Automatic Repeat request
- BCCH: BroadCast Control CHannel (logic channel)
- BCH: BroadCast CHannel (transport channel)
- BER: Bit Error Rate
- CCTRCH: Coded Composite Transport Channel
- DCCH: Dedicated Control CHannel (logical channel)
- DPCCH: Dedicated Physical Control CHannel
- DPCH: Dedicated Physical Channel
- DPDCH: Dedicated Physical Data Channel
- DTCH: Dedicated Traffic CHannel
- EDGE: Enhanced Data Rates for GSM Evolution
- FDD: Frequency Division Multiple Access
- GSM: Global System for Mobile Communications
- H-ARQ: Hybrid Automatic Repeat request
- HS-DPCCH: Uplink High-Speed Dedicated Physical Control CHannel
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB5
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
- HS-DSCH: High-Speed Downlink Shared Channel
- HS-PDSCH: High-Speed Physical Downlink Shared Channel
- HS-SCCH: High-speed Shared Control Channel
- HSDPA: High-speed Downlink Packet Access
- ITU: Internation Telecommunication Union
- MAC: Medium Access Control
- MAC-hs: Hight-speed MAC
- Node B: Base Station
- SAW: Stop And Wait
- TTI: Transmission Time Interval
- UMTS: Universal Mobile Telecommunication System
- WCDMA: Wideband CDMA
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB6
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1 :Các bước phát triển mạng thông tin di động
Hình 2: Cấu trúc kênh của WCDMA
Hình 3: Cấu trúc kênh logic
Hình 4: Ánh xạ giữa kênh logic và kênh giao vận
Hình 5: Tốc độ truyền WCDMA đường lên
Hình 6: Cấu trúc của kênh dành riêng
Hình 7: Cấu trúc kênh CCPCH
Hình 8: Cấu trúc của kênh đồng bộ SCH
Hình 9: Chất lượng khe thời gian truy cập của kênh RACH
Hình 10: Biểu đồ cột so sánh thời gian download của các công nghệ
Hình 11: Các tính năng cơ bản của HSDPA khi so sánh với WCDMA
Hình 12 - Nguyên lý hoạt động cơ bản của HSDPA
Hình 13: Kiến trúc giao diện vô tuyến của kênh truyền tải HS-DSCH
Hình 14: Cấu trúc lớp MAC – hs
Hình 15: Giao diện vô tuyến của HSDPA
Hình 16: Thời gian và bộ mã được chia sẻ trong HS-DSCH
Hình 17: Trạng thái kênh của các user
Hình 18.1 : Hệ thống trong trường hợp 1 kênh HS-SCCH và phân chia đa thời gian
Hình 18.2: Hệ thống trong trường hợp nhiều kênh HS-SCCH và phân chia đa thời
gian
Hình 19: Cấu trúc kênh HS-DPCCH
Hình 20: Biểu diễn mã hoá điều chế của HSDPA và tốc độ bit tối đa khả dụng
với mỗi mã theo dB
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB7
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
Hình 21: Hoạt động của giao thức SAW 4 kênh
Hình 22: Quá trình truyền lại khối dữ liệu IR
Hình 23: Ước lượng tiêu thụ công suất của điện thoại di động
Hình 24: Truy cập email từ mobile sử dụng pin 1000-mAh
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB8
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Bảng so sánh các công nghệ di động và tốc độ truyền dữ liệu
Bảng 2: Các thông số chính của WCDMA
Bảng 3: Tốc độ dữ liệu đỉnh của HSDPA trong một số trường hợp
Bảng 4: Lược đồ mã hoá điều chế của HSDPA và tốc độ bit tối đa khả dụng với
mỗi mã
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB9
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
THẾ HỆ 3G
1.1 Mở đầu
Thế hệ điện thoại di động đầu tiên (1G) ra đời trên thị trường vào những năm
70/80. Đấy là những điện thoại anolog sử dụng kỹ thuật điều chế radio gần giống như
kỹ thuật dùng trong radio FM. Trong thế hệ điện thoại này, các cuộc thoại không được
bảo mật. Thế hệ 1G này còn thường được nhắc đến với "Analog Mobile Phone System
(AMPS)". Mốc thời gian đánh dấu sự ra đời của 2G, điện thoại kỹ thuật số (digital) là
đầu những năm 90. Chuẩn kỹ thuật số đầu tiên là D-AMPS sử dụng TDMA (Time
division Mutiple Access). Tiếp theo sau là điện thoại 2G dựa trên công nghệ CDMA ra
đời. Sau đó Châu Âu chuẩn hóa GSM dựa trên TDMA. Cái tên GSM ban đầu xuất phát
từ "Groupe Speciale Mobile" (tiếng Pháp), một nhóm được thành lập bởi CEPT, một tổ
chức chuẩn hóa của Châu Âu, vào năm 1982. Nhóm này có nhiệm vụ là chuẩn hóa kỹ
thuật truyền thông di động ở bãng tầng 900MHz. Sau đó,GSM được chuyển thành
Global System for Mobile Communication vào năm 1991 như là một tên tắt của công
nghệ nói trên.
Năm 2001, để tăng thông lường truyền để phục vụ nhu cầu truyền thông tin
(không phải thoại) trên mạng di động, GPRS đã ra đời. GPRS đôi khi được xem như là
2.5G. Tốc độ truyền data rate của GSM chỉ =9.6Kbps. GPRS đã cải tiến tốc độ truyền
tăng lên gấp 3 lần so vớii GSM, tức là 20-30Kbps. GPRS cho phép phát triển dịch vụ
WAP và internet (email) tốc độ thấp.
Tiếp theo sau, 2003, EDGE đã ra đời với khả năng cung ứng tốc độk lên được 250
Kbps (trên lý thuyết). EDGE còn được biết đến như là 2.75G (trên đường tiến tới 3G)
Cụm từ điện thoại di động 3G ngày nay đã trở nên quen thuộc với người dùng di
động. 3G là viết tắt của third-generation technology là chuẩn và công nghệ truyền thông
thế hệ thứ ba, cho phép truyền ngoài dữ liệu chuẩn là đàm thoại còn có thể truyền dữ
liệu phi thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh, nhạc, internet ). Công
nghệ 3G vừa cho phép triển khai những dịch vụ cao cấp vừa làm tăng dung lượng của
mạng điện thoại nhờ vào việc sử dụng hiệu quả hiệu suất phổ.
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB10
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
Hình 1 :Các bước phát triển mạng thông tin di động
Trong số các dịch vụ của 3G, điện thoại video hoặc khả năng truy nhập internet
thường được xem là một ví dụ tiêu biểu về dịch vụ cao cấp mà các nhà cung cấp dịch vụ
muốn cung cấp cho khách hàng. Tuy nhiên tần số vô tuyến nói chung là một tài nguyên
đắt đỏ, giá tần số cho công nghệ 3G rất đắt tại nhiều nước, nơi mà các cuộc bán đầu giá
tần số mang lại hàng tỷ euro cho chính phủ. Bởi vì chi phí cho bản quyền về các tần số
phải trang trải trong nhiều năm trước khi các thu nhập từ mạng 3G đem lại, nên một
khối lượng đầu tư khổng lồ là cần thiết để xây dựng mạng 3G. Nhiều nhà cung cấp dịch
vụ viễn thông đã rơi vào khó khăn về tài chính và điều này đã làm chậm trễ việc triển
khai mạng 3G tại nhiều nước ngoại trừ Nhật Bản và Hàn Quốc, nơi yêu cầu về bản
quyền tần số được bỏ qua do phát triển hạ tầng cơ sở IT quốc gia được đặt ưu tiên cao.
Nước đầu tiên đưa 3G vào khai thác thương mại một cách rộng rãi là Nhật Bản.
Năm 2005, khoảng 40% các thuê bao tại Nhật Bản là thuê bao 3G, mạng 2G đang dần
biến mất tại Nhật Bản.
Với 3G, chúng ta sẽ có một số tên gọi liên quan như: công nghệ (nền tảng) 3G,
mạng 3G, chuẩn 3G. Công nghệ 3G và chuẩn 3G có thể coi là một, trong khi mạng 3G
là mạng di động ứng dụng những công nghệ 3G. Trước đây, chuẩn 3G là một chuẩn đơn
lẻ, duy nhất và được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Tuy nhiên, càng về sau này, 3G
càng được phân chia thành nhiều chuẩn khác khác, tuỳ thuộc vào khả năng nghiên cứu
của các nhà cung cấp dịch vụ. Trong tương lai không xa, có thể là một hoặc hai ba năm
nữa, mạng di động sẽ trở thành một mạng truyền dữ liệu tốc độ cao, đáp ứng nhu cầu
ngày càng tăng của người dùng. Để có thể thực hiện được các khả năng này, mạng di
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB11
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
động phải dựa vào những nền tảng công nghệ mới – 3G, 3,5G và 4G – hay còn gọi là
các nền tảng công nghệ di động tương lai.
Bảng 1: Bảng so sánh các công nghệ di động và tốc độ truyền dữ liệu
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB12
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
Công nghệ Tốc độ Tính năng
1G AMPS Không có Analog (chỉ có chức năng thoại)
2G
- GSM
- CDMA
- iDen
Nhỏ hơn
20Kbps
- Thoại
- SMS
- Gọi hội nghị
- Caller ID
- Push – to - talk
2.5G
- GPRS
- 1xRTT
- EDGE
Từ
30Kbps90Kbps
- MSM
- Ảnh
- Trình duyệt Web
- Audio/Video clip
- Game
- Tải các ứng dụng và nhạc
chuông
3G
- UMTS
- 1xEV-DO
Từ
144Kbps2Mbps
- Video chất lượng cao
- Nhạc “streaming”
- Game 3D
- Lướt web nhanh
3.5G - HSDPA
- 1xEV-DV Từ
384Kbps14.4Mbps
- Video theo yêu cầu (VOD)
- Video hội họp
1.2 Các tiêu chuẩn xây dựng mạng 3G
3G bao gồm 3 chuẩn chính là :
• W-CDMA
• CDMA2000
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB13
Ứng d ụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3
• TDSCDMA.
Trong đó, chuẩn W-CDMA có hai chuẩn con thành phần là :
• UMTS
• FOMA.
W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access): là chuẩn liên lạc di động
3G song hành với cùng với chuẩn GSM. W-CDMA là công nghệ nền tảng cho các công
nghệ 3G khác như UMTS và FOMA.
W-CDMA được tập đoàn ETSI NTT DoCoMo (Nhật Bản) phát triển riêng cho
mạng 3G FOMA. Sau đó, NTT Docomo đã trình đặc tả này lên Hiệp hội truyền thông
quốc tế (ITU) và xin công nhận dưới danh nghĩa một thành viên của chuẩn 3G quốc tế
có tên IMT-2000. ITU đã chấp nhận W-CDMA là thành viên của IMT-2000 và sau đó
chọn W-CDMA là giao diện nền tảng cho UMTS.
UMTS: UMTS (Universal Mobile Telephone System) dựa trên công nghệ W-
CDMA, là giải pháp tổng quát cho các nước sử dụng công nghệ di động GSM. UMTS
do tổ chức 3GPP quản lý. 3GPP cũng đồng thời chịu trách nhiệm về các chuẩn mạng di
động như GSM, GPRS và EDGE. Sự phát triển liên tục các tiêu chuẩn kỹ thuật trên
được thể hiện bằng 4 mô thức về tiêu chuẩn UMTS của tổ chức 3GPP là: R99, R4, R5
và R6, tạo thành một bộ tiêu chuẩn đồ sộ nhưng trong nó lại gồm những hệ tiêu chuẩn
tương đối độc lập. WCDMA là một tiêu chuẩn về giao diện không gian đầu tiên, sớm
nhất và hoàn thiện nhất trong các hệ tiêu chuẩn đó và được các nhà khai thác và sản xuất
thiết bị viễn thông ở cả 3 châu lục: Âu, Á, Mỹ sử dụng rộng rãi. UMTS cũng là dòng
công nghệ chiếm thị phần lớn nhất trên thị trường thông tin di động ngày nay (chiếm tới
85,4% theo GSA 8-2007).
Hiện nay, mạng UMTS có thể nâng cấp lên High Speed Downlink Packet Access
(HSDPA) - còn được gọi với tên 3,5G. HSDPA cho phép đẩy nhanh tốc độ tải đường
xuống với tốc độ lên tới 10 Mbps.
1.3 Các tham số chính của WCDMA
Nguyễn Thị Thu Hương - K49ĐB14

Xem chi tiết: Ứng dụng HSDPA trong mạng điện thoại thế hệ 3