ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐẶNG VIỆT HƯNG

Nghiên cứu công nghệ EDGE và
ứng dụng trong mạng thông tin di
động Mobifone

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2009


MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................................
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................................................
DANH MỤC CÁC BẢNG ...........................................................................................................
DANH MỤC HÌNH VẼ...............................................................................................................
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.................................................................................................................

1.1. Lịch sử phát triển của thông tin di động ..............................................................
1.2. Công nghệ của tương lai – 3G .............................................................................
CHƢƠNG 2: HIỆN TRẠNG CÁC MẠNG DI ĐỘNG TẠI VIỆT NAM ............................................

2.1 Công nghệ GSM 2G và CDMA 1x ......................................................................
2.1.1 Công nghệ GSM 2G ......................................................................................
2.1.2 Công nghệ CDMA ........................................................................................
2.2 Công nghệ GSM 2.5G-GPRS...............................................................................

2.2.1
Giới thiệu chung ..................
2.2.2
Cấu trúc hệ thống ................
2.2.3
Ngăn xếp giao thức .............
2.3 Các ưu nhược điểm của công nghệ GPRS ............................................................
2.3.1
Ưu điểm ..............................
2.3.2 Nhược điểm ..................................................................................................
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ EDGE .....................................................................

3.1 Tổng quan về công nghệ ......................................................................................
3.1.1
Lớp vật lý ............................
3.1.2
Các phần tử lưu lượng .........
3.1.3
Các phần tử giao diện và đườ
3.1.3.4. Một số ví dụ thiết lập cuộc gọi cho dịch vụ ...............................................
3.2 Thông lượng số liệu qua EDGE ...........................................................................
3.2.1
Khái niện thông lượng.........
3.2.2
Vùng phủ và thông lượng ...
3.2.3 Xây dựng một mạng GPRS/EDGE ................................................................
3.2.4
Một số kết quả ví dụ cho các
3.3 So sánh EDGE và GPRS ......................................................................................
CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG MOBIFONE TẠI VIỆT NAM

............................................................................................................................................................

4.1 Đo kiểm tại Hà Nội ............................................................................................
4.1.1 Truy nhập EDGE trên các loại TRX khác nhau ( TRX mang BCCH và TCH)
............................................................................................................................
4.1.2
. Hiệu năng EDGE, Extra TS
4.1.3. Hiệu năng GPRS và EDGE (PING, WEB, FTP).........................................
4.2. Đo kiểm tại các khu vực khác ...........................................................................
4.3.Chất lượng mạng GPRS/EDGE ....................................................................
1


4.3.1Thiết lập TBF..........................
4.3.2Giải phóng TBF .....................
4.3.3Data Packet Traffic ................
4.3.4Data Transfer throughput .......
4.4So sánh với các mạng khác ......................................................
4.5Các đề xuất và phương hướng nghiên cứu trong tương lai ......
KẾT LUẬN.........................................................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................................

2


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
A

Interface betwee


AA

Anonymous Acce

AB

Access Burst

AGCH

Access Grant Cha

APN

Access Point Nam

ARFCN

Absolute Radio F

ATM

Number
Asynchronous Tr

AUC

Authentication Ce

BCCH


Broadcast Contro

BG

Border Gateway

Bm

Full Rate TCH

BSC

Base Station Con

BSS

Base Station Subs

BTS

Base Tranceiver S

CBCH

Cell Broadcasing

CCCH

Common Control


CG

Charging Gatewa

CS

Circuit Switched

CSPDN

Circuit Switched

DCCH

Dedicated Contro

DNS

Domain Name Sy

DTE

Data Terminal Eq

FCCH

Frequency Correc

Gb


Interface between

Gc

Interface between


Gd

Interface between an SMS-GMSC and
an SGSN, and between a SMSIWMSC and an SGSN.

Gf

Interface between an SGSN and an EIR. Giao diện giữa SGSN và

GGSN

Gateway GPRS Support Node

EIR Nốt hỗ trợ GPRS cổng

Reference point between GPRS and an
external packet data network.
GPRS Mobility Management
and Session Management
Gateway MSC

§iÓm tham kh¶o gi÷a m¹ng

GPRS vµ m¹ng sè liÖu ngoµi

Gi
GMM/SM
GMSC

Giao diÖn gi÷a SMS-GMSC,
SMS-IWMSC vµ SGSN

Quản lý di động và quản lý
phiên GPRS
MSC cổng
G
n
G
p
G
P
R
S

G
s
G
S
M

Interface between two
GSNs within the
Giao diện giữa hai GSN

trong cùng
same PLMN.
một PLMN
Interface between two
GSNs in different Giao
diện giữa hai GSN trong
hai
PLMNs.
PLMN
General Packet Radio
Service
Dịch vụ vô tuyến gói tin
chung
Interface between an SGSN
and an
Giao diện giữa SGSN và
MSC/VLR.
MSC/VLR
Group Special Mobile/Global
System forHệ thông thông
tin
di động toàn cầu Mobile
Communication

G
S
N
G
T
P

H
D
L
C

HL
R

GPRS

ICM
P

Node

Support
GPRS
Tunnell
ing
Protoco
l High
Level


D

N

I


G
Đ

B
G

b
ả
n
t
i
n
đ
i
ề
u
k
h
i
ể
n

I
M
E
I
I
M
S
I

I
P
I
S
D
N
I
S
P

I
n
t
e
r
n
e
t
ISU
P

In
te
rn
at
io
na
l
M
o

bi
le
E
q
ui
p
m
en
t
Id
en
tit
y
N
hậ

n dạng thiết bị di động quốc
tế
International Mobile Station
Identity
Nhận dạng trạm di động quốc
tế
Internet Protocol
Giao thức Internet
Integrated Servises Digital
Network
Mạng số đa dịch vụ tích hợp
Internet Service Provider
Nhà cung cấp dịch vụ Internet
ISDN User Part

Phần người sử dụng ISDN
Location Area Code
Mã vùng dịch vụ
Location Area Identity
Nhận dạng vùng dịch vụ
Link Access Procedures on D
Channel
Các thủ tục truy nhập trên
kênh D

LA
C

Link Control Protocol
Giao thức điều khiển liên kết

LAI

Logical Link Control
Giao thức liên kết logic

LAP
D

LCP
LL
C

4



Lm

Half Rate TCH

MAC

Medium Acces

MAP

Mobile Applic

ME

Mobile Equipm

MS

Mobile Station

MSC

Mobile Service

MSIN

Mobile Station

MSISDN


Mobile Station

MT

Mobile Termin

MTP2

Message Trans

MTP3

Message Trans

MUP

Mobile User P

NCP

Network Contr

NE

Network Elem

NMG

Network Mana


NMN

Network Mana

NS

Network Servi

NSS

Network and S

OMC

Operation and
Operation and

OMC-R

Radio

PCH

Paging Channe

PCU

Packet Control


PDCH

Packet Data Ch

PDN

Packet Data N

PDP

Packet Data Pr

PDU

Protocol Data

PIN

Personal Ident

PLMN

Public Land M

PPP

Point-to-Point


QoS


Mạng số liệu chuyển mạch gói
công cộng
Mạng điện thoại chuyển mạch
công cộng
Chất lượng dịch vụ

RA

Vùng định tuyến

RA

Bộ thích ứng tốc độ

RAC

Mã vùng định tuyến

RACH

Kênh thâm nhập ngẫu nhiên

RAI

Nhận dạng vùng định tuyến

RCF

Chức năng điều khiển vô


RCP

tuyến Phần điều khiển vô

RLC

tuyến Điều khiển liên kết vô

SACCH

tuyến Kênh điều khiển liên kết

SAP

chậm Diểm trunh nhập dịch vụ

SCH

Kênh đồng bộ

SDCCH

Kênh điều khiển dành riêng

SGSN

Nốt hỗ trợ dịch vụ GPRS

SIM


Module nhận dạng thuê bao

SM

Bản tin ngắn

TCH

Kênh lưu lượng

TCH/F

TCH toàn tốc

TCP

Giao thức điều khiển truyền dẫn

PSPDN
PSTN

TE

Đa truy nhập phân chia theo thwoif
gian
Thiết bị đầu cuối

TLLI


Nhận dạng liên kết logic tạm thời

TMSI

Nhận dạng trạm di động tạm thời

UDP

Giao thức số liệu người dùng

TDMA

Um

Giao diện giữa MS và mạng GPRS
Bộ ghi dịch tạm trú

VLR


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Phân loại các dịch vụ ở IMT-2000
Bảng 1.2. Các đề xuất IMT-2000
Bảng 2.1. Các thông số điều chế kênh truy nhập và kênh lưu lượng truy
nhập và kênh lưu lượng đường lên
Bảng 2.1. Các thông số điều chế kênh truy nhập và kênh lưu lượng truy
nhập và kênh lưu lượng đường lên
Bảng 2.3. Các thông số của kênh MAC
Bảng 2.4. Sơ đồ mã háo và tốc độ
Bảng 3.1. Phương thức mã hóa EDGE và GPRS Bảng

3.2. Thông lượng của các phương thức mã hóa

7


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1. Cấu trúc đường xuống
Hình 2.2. Cấu trúc đường lên
Hình 2.3. Phân bố kênh RRI và hoa tiêu ở ghép kênh thời gian đối với
kênh lưu lượng đường lên
Hình 2.4. Cấu trúc hệ thống GPRS
Hình 3.1. Mô tả thông lượng số liệu vùng Dense
Urban Hình 3.2. Mô tả thông lượng số liệu vùng Rural
Hình 3.3. Mô tả khả năng là một hàm của SINR
Hình 3.4. thông lượng số liệu của GPRS và EDGE phụ thuộc vào C/I
Hình 4.1. MeanBEP và CV BEP trên BCCH
Hình 4.2. MeanBEP và CV BEP trên TCH
Hình 4.3. Ping 32 byte GPRS và EDGE
Hình 4.4. Ping 512 byte GPRS và EDGE
Hình 4.5. Web GPRS và EDGE Hình 4.6.
FTP GPRS và EDGE
Hình 4.7. EDGE RLC và Application Throughput
Hình 4.8. Thiết lập UL TBF Hình 4.9. Thiết lập
DL TBF
Hình 4.10. UL Data tranfer
Hình 4.11. DL Data tranfer
Hình 4.12. UL GPRS Traffic
Hình 4.13. UL GPRS Traffic
Hình 4.14. UL EDGE Traffic
Hình 4.15. UL EDGE Traffic

Hình 4.16. UL GPRS & EDGE Traffic
Hình 4.17. UL GPRS & EDGE Traffic
8


Hình 4.18. UL/DL GPRS Throughput
Hình 4.19. UL/DL EDGE Throughput

MỞ ĐẦU
Sự ra đời của hệ thống thông tin di động GSM là một bước nhảy vọt
của lĩnh vực thông tin, mang lại cho người sử dụng nhiều lợi ích khó có thể
phủ nhận. Hệ thống thông tin thế hệ thứ hai sử dụng các kỹ thuật điều chế số
và sử dụng các phương pháp xử lý cuộc gọi là số hóa. Một trong những hệ
thống này là sự kết hợp của hai kỹ thuật TDMA và FDMA để tăng số lượng
kênh. Các hệ thống này cung cấp chất lượng dịch vụ tốt hơn các hệ thống
của thế hệ thứ nhất và việc sử dụng băng thông hiệu quả hơn. Các hệ thống
thuộc thế hệ thứ hai hỗ trợ cả truyền tín hiệu thoại, truyền số liệu, text… và
có cơ chế mã hóa để bảo vệ dữ liệu và thoại. Tuy nhiên, trước yêu cầu tăng
nhanh của việc truyền dữ liệu tốc độ cao, mạng GSM đã bộc lộ rõ những
nhược điểm của mình. Đó là việc truyền dữ liệu với tốc độ và chất lượng
dịch vụ dữ liệu chưa đáp ứng được nhu cầu. Trong tình hình hạ tầng cơ sở
của hệ thống GSM hiện tại đang chiếm đa số và việc phát triển ngay lên
mạng thông tin di động thế hệ 3 đòi hỏi hạ tầng thiết bị phải thay đổi rất lớn
và điều này khó có thể thực hiện được. Trong tiến trình phát triển của thông
tin di động thì việc thông qua một số bước trung gian là điều tất yếu.
Dịch vụ vô tuyến gói vô tuyến chung GPRS đã được sử dụng để cung
cấp băng thông cho các dịch vụ Internet di động trong mạng GSM. Tuy
nhiên, các ứng dụng số liệu thời gian thực đòi hỏi băng thông rộng hơn với
chất lượng dịch vụ cao hơn mà GPRS hiện nay không đáp ứng được.
Việc chuyển từ GPRS sang EGPRS hay EDGE có thể xóa đi sự khác

biệt về mặt dung lượng này. EDGE - Enhanced Data rates for GSM
Evolution là tiêu chuẩn giao diện vô tuyến mới với sự kết hợp của phương
thức điều chế 8PSK. EDGE tạo điều kiện cho các nhà khai thác mạng GSM
có thể chuyển sang cung cấp các dịch vụ số liệu di động và các dịch vụ đa
phương tiện bằng việc tăng tốc độ dung lượng lên gấp 3 lần với cùng phổ
9


GSM hiện tại mà không có bất kỳ ảnh hưởng lớn nào đối với việc quy hoạch
tần số. EDGE là giải pháp bổ sung cho hệ thống UMTS, nó cho phép các
nhà khai thác mạng có thể sử dụng EDGE để cung cấp các dịch vụ tương
đương 3G trên diện rộng và triển khai 3G ở các khu vực có mật độ thuê bao
lớn.
Việt Nam, trong bối cảnh cạnh tranh của thị trường thông tin hiện
nay, nhu cầu triển khai 3G là không thể phủ nhận nhằm mục đích tiếp cận
các công nghệ mới và nâng cao uy tín, nâng cao khả năng cạnh tranh của
nhà khai thác. Việc gấp rút nghiên cứu thành công và đưa ra các bước cụ thể
để triển khai nâng cấp phát triển mạng di động lên 3G sẽ là một thắng lợi
tuyệt đối của nhà khai thác trong việc tối ưu hiệu quả đầu tư và cạnh tranh
trên thị trường sôi động hiện nay. Mạng GSM của Tổng Công ty đã chính
thức đưa công nghệ GPRS vào khai thác từ tháng 09/2003. Do vậy, một
trong những yêu cầu thiết yếu trước mắt đối với GSM của Tổng Công ty là
nghiên cứu thử nghiệm công nghệ EDGE/2,5G - lộ trình phát triển tiến tới
mạng thông tin di động 3G.
Ở

Luận văn “Nghiên cứu công nghệ EDGE và ứng dụng vào mạng
thông tin di động MobiFone” nhằm đề triển khai mạng EDGE trên nền
mạng GSM sẵn có của VMS/MobiFone và từ kết quả thực tế trong quá trình
triển khai để có hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm cải thiện, năng cao chất

lượng của dịch vụ.
Trong thời gian qua, để hoàn thiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ
tạo điều kiện của các cấp lãnh đạo, các đơn vị bạn, đặc biệt dưới sự hướng
dẫn của Tiến Sỹ Trần Minh Tuấn. Tuy nhiên, do thời gian có hạn, đề tài khó
tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý
kiến của cấp trên cũng như các bạn đồng nghiệp để hoàn thiện hơn nữa.
Xin chân thành cảm ơn.

10


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Lịch sử phát triển của thông tin di động
Vô tuyến di động đã được sử dụng hơn 80 năm. Mặc dù các khái niệm tổ
ong, các kỹ thuật trải phổ, điều chế số và các công nghệ vô tuyến hiện đại
khác đã được biết đến hơn 50 năm trước, dịch vụ điện thoại di động mãi đến
đầu những năm 1960 mới xuất hiện ở - các dạng sử dụng được và khi đó nó
chỉ là các sửa đổi thích ứng với các hệ thống điều vận. Các hệ thống điện
thoại di động đầu tiên này ít tiện lợi hơn và dung lượng rất thấp so với hệ
thống hiện nay. Cuối cùng các hệ thống điện thoại di động tổ ong điều tần
song công sử dụng kỹ thuật đa thâm nhập phân chia theo tần số (FDMA) đã
xuất hiện vào những năm 1980. Cuối những năm 1980 người ta nhận thấy
rằng các hệ thống tổ ong tương tự không thể đáp ứng được các nhu cầu ngày
càng tăng vào thế kỷ sau nếu như không loại bỏ được các hạn chế cố hữu
của hệ thống này:
(1)

Phân bổ tần số rất hạn chế, dung lượng thấp.

Tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động chuyển dịch trong

môi trường pha đinh đa tia.
(2)

(3)

Không đáp ứng được các dịch vụ mới hấp dẫn đối với khách hàng

Không cho phép giảm đáng kể giá thành của thiết bị di động và cơ sở
hạ tầng.
(4)

(5)

Không đảm bảo tính bí mật của các cuộc gọi.

Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau, đặc biệt ở Châu Âu,
làm cho thuê bao không sử dụng máy di động của mình ở các nước khác.
(6)

Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử
dụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với các kỹ thuật đa
thâm nhập mới.
Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa thâm nhập phân chia
theo thời gian (TDMA) đầu tiên trên thế giới được ra đời ở Châu Âu và có
11


tên gọi là GSM. Ban đầu hệ thống này được gọi là: “ Nhóm đặc trách di
động” (Groupe Spescial Mobile) theo tên gọi của một nhóm được CEPT
(Conference of European Postal and Telecommunication Administrations Hội nghị các cơ quan quản lý viễn thông và Bưu chính Châu Âu) cử ra để

nghiên cứu tiêu chuẩn. Sau đó để tiện cho việc thương mại hoá GSM được
gọi là: “Hệ thống thông tin di động toàn cầu” (Global System for Mobile
communication). GSM được phát triển từ năm 1982 khi các nước Bắc Âu
gửi đề nghị đến CEPT để quy định một dịch vụ viễn thông chung Châu Âu ở
băng tần 900MHz. Lúc đầu vào những năm 1982-1985 người ta bàn luận về
việc nên xây dựng một hệ thống tương tự hay số. Năm 1985 hệ thống số
được quyết định. Bước tiếp theo là lựa chọn băng rộng hay băng hẹp. Năm
1986 một cuộc kiểm tra ngoài hiện trường đã diễn ra tại Paris, các hãng đã
đua tài với giải pháp của mình. Tháng 5 năm 1986 giải pháp TDMA băng
hẹp đã được lựa chọn. Đồng thời 13 nước (ở Anh có 2 hãng khai thác) đã ký
vào biên bản ghi nhớ (MoU) thực hiện các quy định, như vậy đã mở ra một
thị trường di động số có tiềm năng lớn. Tất cả các hãng khai thác MoU hứa
sẽ có một hệ thống GSM vận hành vào 1/7/1991. Một số nước đã công bố
kết quả phủ sóng các vùng rộng lớn ngay từ đầu, trong khi một số nước khác
sẽ bắt đầu phục vụ ở bên trong và xung quanh thủ đô. Ở Việt Nam hệ thống
thông tin di động số GSM được đưa vào từ năm 1993. Ở Mỹ khi hệ thống
AMPS tương tự sử dụng phương thức FDMA được triển khai vào giữa
những năm 1980, các vấn đề về dung lượng đã phát sinh ở các thị trường di
động chính như : New York, Los Angeles và Chicago. Mỹ đã có chiến lược
nâng cấp hệ thống này thành hệ thống số: chuyển tới hệ thống TDMA được
TIA (Telecommunication Industry Association: Liên hiệp công nghiệp phiên
bản mới: IS-136, còn gọi là AMPS số (D-AMPS). Nhưng không giống như
IS-54, GSM đã đạt được thành công tại Mỹ. Có lẽ sự thành công này là ở
chỗ các nhà phát triển ra hệ thống GSM đã dám thực hiện một hy sinh lớn là
để tìm kiếm các thị trường Châu Âu và Châu Á họ không thực hiện tương
thích giao diện vô tuyến giữa GSM và ASMP. Nhờ vậy các hãng Ericson và
12


Nokia trở thành các hãng dẫn đầu ở cơ sở hạ tầng vô tuyến số và bỏ lại sau

các hãng Motorola và Lucent.
Tình trạng trên đã tạo cơ hội cho các nhà nghiên cứu ở Mỹ tìm ra một
phương án mới cho thông tin di động số. Để tìm kiếm hệ thống thông tin di
động mới người ta nghiên cứu công nghệ đa thâm nhập theo mã (CDMA).
Công nghệ này sử dụng kỹ thuật trải phổ trước đó đã có các ứng dụng chủ
yếu trong quân sự. Được thành lập vào năm 1985, Qualcom, sau đó được gọi
là “Thông tin Qualcom” (Qualcom Communication) đã phát triển công nghệ
CDMA cho thông tin di động và đã nhận được nhiều bằng phát minh trong
lĩnh vực này. Lúc đầu công nghệ này được đón nhận một cách dè dặt do
quan niệm truyền thống về vô tuyến là mỗi cuộc thoại đòi hỏi một kênh vô
tuyến riêng. Đến nay công nghệ này đã trở thành công nghệ thống trị tại Bắc
Mỹ. Qualcom đã đưa ra phiên bản CDMA đầu tiên gọi là IS-95A.
Các mạng CDMA thương mại đã được đưa vào khai thác tại Hàn Quốc
và Hồng Kông. CDMA cũng đã được mua hoặc đưa vào thử nghiệm ở
Achentina, Brasil, ChiLe, Trung Quốc, Nhật Bản. tại Việt Nam cũng đã có
công ty cung cấp di động sử dụng mạng di động công nghệ CDMA.
Nhật Bản vào năm 1993 NTT đưa ra tiêu chuẩn thông tin di động số
đầu tiên của nước này: JPD (Japanish Personal Digital Cellular System: hệ
thống tổ ong số của Nhật).
Ở

Để tăng thêm dung lượng cho các hệ thống thông tin di động, tần số của
các hệ thống này đang được chuyển từ vùng 800-900MHz vào vùng 1,81,9GHz. Một số nước đã đưa vào sử dụng cả hai băng tần (Dual Band).
Song song với sự phát triển của các hệ thống thông tin di động tổ ong nói
trên, các hệ thống thông tin di động hạn chế cho mạng nội hạt sử dụng máy
cầm tay không dây số (Digital Cordless Phone) cũng được nghiên cứu phát
triển. Hai hệ thống điển hình cho laọi thông tin này là DECT (Digital
Enhanced Cordless Telecommunications: Viễn thông không dây số tăng

13



cường) của Châu Âu và PHS ( Persanal Handy Phone System: Hệ thống
máy thoại cầm tay cá nhân) của Nhật cũng đã được đưa vào thương mại.
Ngoài các hệ thống thông tin di động mặt đất, các hệ thống thông tin di
động vệ tinh: Global Star và Iridium cũng được đưa vào thương mại trong
năm 1998.
Như vậy, sự kết hợp giữa các hệ thống thông tin di động nói trên sẽ tạo
nên một hệ thống thông tin di động cá nhân (PCS: Persanal Communication
System) cho phép các cá nhân có thể thông tin ở mọi thời điểm và ở bất cứ
nơi đâu mà họ cần thông tin. Hiện nay để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng
của các khách hàng viễn thông về các dịch vụ viễn thông mới các hệ thống
thông tin di động đang tiến tới thế hệ thứ ba (thế hệ thứ nhất: thông tin di
động tương tự, thế hệ thứ hai là thông tin di động hiện tại). Ở thế thệ thông
tin di động thứ ba này các hệ thống thông tin di động có xu hướng hoà nhập
thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ cao lên đến
2 Mbit/s. Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động hiện tại hệ thống
thông tin di động thứ ba gọi là thông tin di động băng rộng.
1.2. Công nghệ của tương lai – 3G
Sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ số liệu mà trước nhất là IP đã
đặt ra các yêu cầu mới đối với công nghệ viễn thông di động. Thông tin di
động thế hệ hai mặc dù sử dụng công nghệ số nhưng vì là hệ thống băng hẹp
và được xây dựng trên cơ chế chuyển mạch kênh nên không thể đáp ứng
được các yêu cầu của dịch vụ này. Trong bối cảnh đó ITU đã đưa ra đề án
tiêu chuẩn hoá hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba với tên gọi IMT2000. IMT-2000 đã mở rộng đáng kể khả năng cung cấp dịch vụ và bao phủ
một vùng rộng lớn các phương tiện thông tin. Mục đích của IMT-2000 là
đưa ra nhiều khả năng mới nhưng cũng đồng thời đảm bảo sự phát triển liên
tục của hệ thống thông tin di động 2G vào những năm 2000. Thông tin di
động thế hệ thứ ba (3G) xây dựng trên cơ sở IMT-2000 sẽ được đưa vào
phục vụ từ năm 2001. Các hệ thống 3G sẽ cung cấp rất nhiều dịch vụ viễn

14


thông bao gồm : tiếng, số liệu tốc độ bit thấp và bit cao, đa phương tiện,
video cho người sử dụng làm việc cả ở các phương tiện công cộng lẫn tư
nhân (vùng công sở, vùng dân cư, phương tiện vận tải…).
Các tiêu chí chung để xây dựng IMT-2000 như sau:
-

Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 GHz như sau:
o Đường lên: 1885-2025 MHz
o Đường xuống: 2110-2200 MHz

-

-

-

-

Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các hình loại thông tin vô
tuyến:
o

Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyến và vô tuyến

o

Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông


Sử dụng các phương tiện khai thác khác nhau:
o

Trong công sở

o

Ngoài đường

o

Trên xe

o

Vệ tinh

Có thể hỗ trợ các dịch vụ như:
o

Các phương tiên tại nhà ảo (VHE: Virtual Home Enviroment)
trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng
toàn cầu.

o

Đảm bảo chuyển mạng quốc tế.

o


Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số
liệu chuyển mạch theo kênh và số liệu chuyển mạch theo gói.

Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện
o

Môi trường hoạt động của IMT-2000 được chia thành bốn vùng
với các tốc độ bit Rb phục vụ như sau:
15




Vùng 1: trong nhà, ô pico, Rb ≤ 2 Mbps.

 Vùng 2: trong nhà, ô micro, Rb ≤ 384 kbps.
 Vùng 3: ngoại ô, ô macro, Rb ≤ 144 Mbps.
 Vùng 4: Toàn cầu , Rb = 9,6 kbps.

Có thể tổng kết các dịch vụ do IMT-2000 cung cấp như ở bảng 1.1
Bảng 1.1. Phân loại các dịch vụ ở IMT-2000
Kiểu

Dịch vụ di động

Dịch vụ viễn thông

Dịch vụ Internet



Các hệ thống thông tin di động thế hệ hai gồm: GSM, IS-136, IS-95
CDMA và PDC. Trong quá trình thiết kế các hệ thống thông tin di động thế
hệ ba, các hệ thống thế hệ hai đã được các cơ quan tiêu chuẩn hóa của từng
vùng xem xét để đưa ra các đề xuất tương thích.
Các công nghệ được nghiên cứu để đưa ra các đề suất cho hệ thống thông
tin di động thế hệ ba gồm:
-

W-CDMA (Wideband CDMA: CDMA băng rộng).

-

W-TDMA (Wideband TDMA: TDMA băng rộng).

-

TDMA/CDMA băng rộng

-

OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access: Đa truy
nhập phân chia theo tần số trực giao).

-

ODMA (Opportunity Driven Multiple Access: Đa truy nhập theo cơ
hội.

Dưới đây ta xét tổng thể các công nghệ trên.

W-CDMA
Công nghệ W-CDMA có các tính năng cơ sở sau:
-

Hoạt động ở CDMA băng rộng với băng tần 5 MHz.

-

Lớp vật lý mềm dẻo để tích hợp được tất cả các tốc độ trên một sóng
mang.

-

Tái sử dụng bằng 1.

Ngoài ra công nghệ này còn được tăng cường các tính năng sau:
-

Phân tập phát.


17


-

Angten thích ứng

-


Hỗ trợ các cấu trúc thu tiên tiến.

W-CDMA nhận được sự ủng hộ lớn nhất trước hết nhờ tính linh hoạt của
lớp vật lý trong việc hỗ trợ các kiểu dịch vụ khác nhau đặc biệt là các dịch
vụ tốc độ bit thấp và trung bình. Nhược điểm của W-CDMA lào ở hệ thống
không cấp phép trong băng TDD với phát thu liên tục, công nghệ W-CDMA
không cho điều kiện cho các kỹ thuật chống nhiễu ở các phương tiện làm
việc như máy thoại không dây.
W-TDMA
Công nghệ W-TDMA có các tính năng cơ sở sau:
-

Cân bằng thích ứng bằng các chuỗi hướng dẫn trong các cụm TDMA.

-

Trung bình hóa nhiễu giao thoa bằng nhảy tần

-

Thích ứng đường truyền.

-

Có hai kiểu cụm với các độ bài 1/16 và 1/64 cho tốc độ số liệu cao và
thấp.

-

Kích thước tái sử dụng thấp.


Các tính năng tăng cường:
-

Triệt nhiễu giao thoa giữa các ô.

-

Hỗ trợ Angten thích ứng.

-

Khai thác TDD.

-

Các bộ cân bằng ít phức tạp cho các phương tiện phân tán trễ lớn.

Nhược điểm của hệ thống này là ở các vùng dịch vụ tốc độ thấp (như
dịch vụ tiếng), vì thời gian tối thiểu cho các khe chỉ là 1/64 khung. Điều này
dẫn đến hoặc các giá trị đỉnh công suất rất cao hoặc mức công suất phát
trung bình rất thấp. Chính vì thế đối với các dịch vụ tiếng phải cần thêm một
tùy chọn băng hẹp đi kèm.
18


TDMA/CDMA băng rộng
Các tính năng cơ sở của công nghệ này bao gồm:
-


Phân cách tần số 1,6MHz.

-

Cấu trúc cụm chứa đoạn giữa để đánh giá kênh.

-

Khái niệm CDMA được áp dụng trên nền cấu trúc TDMA để tăng tính
linh hoạt.

-

Giảm nhiễu giao thoa nội bộ ô bằng cách sử dụng tách tín hiệu đa
người sử dụng trong một khe trên cùng một song mang

-

Giảm kích cỡ tái sử dụng xuống 3.

-

Nhảy tần.

-

Triệt nhiễu giao thoa giữa các ô.

-


Hỗ trợ Angten thích ứng.

-

Hoạt động ở chế độ TDD.

-

Phân bổ kênh động (DCA: Dynamic Channel Allocation).

Nhược điểm của công nghệ này là máy thu phức tạp.
OFDMA
Các tính năng cơ sở của công nghệ này gồm:
-

Hoạt động với nhảy tần chậm kết hợp với ghép kênh TDMA và
OFDMA.

-

Mỗi tín hiệu OFDMA (khối cơ bản) có khe băng tần 100 kHz.

-

Tốc độ cao đạt được bằng cách ấn định một số khe băng để tạo nên
băng rộng.

-

Phân tập được thực hiện bằng cách chia thông tin cho các khe băng ở

các song mang khác nhau.

Các tính năng tăng cường:
-

Phân tập phát.

-

Tách tín hiệu đa người dùng để loại bỏ nhiễu.

-

Hỗ trợ Angten thích ứng.
19


Nhược điểm của hệ thống này là đường lên, đường bao của tổng tín
hiệu bị thay đổi dẫn đến khó khăn trong việc thiết kế bộ khuyếch đại
công suất.
ODMA
Đây thực chất là một giao thức chuyển tiếp chứ không thuần túy là
một phương thức đa truy nhập. Ở ODMA một máy di động nằm ngoài
vùng phủ của ô có thể phát các gói đến BS bằng cách chuyển tiếp qua
một máy di động khác.
ODMA được xem xét sử dụng chế độ TDD với phát thu trên cùng một
tần số. Hiện nay ODMA đã được kết hợp vào WCDMA.
Các hoạt động tiêu chuẩn hóa cho IMT-200/UMTS chủ yếu tập trung
cho các vùng:
-


ETSI SMG (European Telecommunications Standards Institute: Viện
tiêu chuẩn Châu Âu) ở Châu Âu.

-

RITT (Reseach Institute of Telecommunications Transmission) ở
Trung Quốc.

-

ARIB (Association of Radio Industry and Business: Liên đoàn kinh
doanh và công nghệ vô tuyến) và TTC (Telecommunications
Technology Committee: Ủy ban công nghệ viễn thông) ở Nhật.

-

TTA (Telecommunications Technology Association: Liên đoàn công
nghệ viễn thông) ở Hàn Quốc.

-

TIA (Telecommunications Industry Association: Liên đoàn công ngiệp
viễn thông) và TIPI ở Mỹ.

ETSI SMG đề xuất khái niệm UTRA đối với IMT-2000 cho ITU-R.
Trung Quốc đã trình bày đề xuất cho ITU-R TD-SCDMA trên cơ sở sơ
đồ TD-CDMA đồng bộ cho các ứng dụng TDD và WLL (Wireless Local
Loop: Mạch vòng thuê bao vô tuyến).


20


Cơ quan tiêu chuẩn ARIB đề xuất WCDMA. Đề xuất WCDMA cho FDD
của Châu Âu và Nhật hầu như giống nhau. Khái niệm WCDMA của Nhật đã
được đệ trình cho ITU-R. Nhật đã dự định bắt đầu dịch vụ vào năm 2001.

TTA ở Hàn Quốc đã đưa ra hai đề xuất cho ITU-R: một rất gần với sơ đồ
WCDMA của Nhật và đề xuất kia giống như quan điểm của TIA cdma200.
Mỹ TIA đã đưa ra một số đề xuất như: đề xuất TDMA/136 phát triển
từ hệ thống thứ hai IS-136, cdma2000 phát triển từ IS-95 và hệ thống
CDMA băng rộng được gọi là WIMS W-CDMA. TIPI ủng hộ W-CDMANA (NA: North America), hệ thống này tương đương với UTRA FDD, WCDMA-NA và WIMS W-CDMA đã hội nhập thành WP-CDMA (WideBand
Ở

Packet CDMA) rất giống UTRA FDD. Tất nhiêu là tất cả các khái niệm này
đã được đệ trình lên ITU-R.
Bảng 1.2 tổng kết các đề xuất về giao diện không gian cho ITU và các
giao diện mạng của đề xuất này:
Bảng 1.2. Các đề xuất IMT-2000.

Hệ
2G
Giao
3G
Các cơ quan
tiêu chuẩn

21



CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG CÁC MẠNG DI ĐỘNG TẠI
VIỆT NAM
2.1 Công nghệ GSM 2G và CDMA 1x
2.1.1 Công nghệ GSM 2G

Hệ thống thông tin di động GSM sử dụng kết hợp phương pháp đa thâm
nhập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo tần số (FDMA),
trong đó mỗi trạm di động để thâm nhập vào mạng được cấp phép một cặp
tần số và một khe thời gian.
Các kênh vật lý được coi là các cặp tần số và khe thời gian dùng để
truyền tải thông tin giữa trạm di động MS và trạm thu phát gốc BTS.
Phân bố tần số ở GSM được quy định nằm trong dải 890-960 MHz với
bố trí các kênh tần số như sau:
fL = 890 MHz + (0,2MHz)xn.
fU = fL + 45 MHz
bao gồm 125 kênh đánh số từ 0 đến 124, kênh 0 dành cho khoảng bảo vệ
nên không được sử dụng, trong đó: f L là tần số ở băng thấp dành cho đường
lên (từ trạm di động đến trạm BTS), fU là tần số ở bán băng tần cao dành cho
đường xuống (từ BTS đến trạm lưu động).
Hệ thống GSM mở rộng (E-GSM) có băng tần rộng thêm 10 MHZ ở cả
hai phía nhờ vậy số kênh sẽ tăng thêm 50 kênh. Phân bố tần số trong trường
hợp này như sau:
fL = 890 MHz + (0,2MHz)xn.
và
fL = 890 MHz + (0,2MHz)x(n-1024).
fU = fL + 45 MHz
các kênh bổ xung được đánh số từ 974 đến 1023 và kênh thấp nhất 974 được
để dành làm kênh bảo vệ nên không sử dụng.
22