MẠNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORK)
Chương 8 – Mạng khơng dây
8.1.

Tổng quan mạng tế bào


Nguyên tắc của mạng tế bào
Là công nghệ nền tảng cho điện thoại di động, các hệ thống 
liên lạc cá nhân, mạng không dây, ...
Được phát triển cho điện thoại di động
Thay thế cho các hệ thống thu phát công suất lớn


Hỗ trợ 25 kênh trên 80 km
Dùng cơng suất nhỏ, khoảng cách ngắn hơn, nhiều bộ 
thu phát hơn
Tổ chức mạng tế bào
Các bộ phát cơng suất thấp
100w hoặc thấp hơn
Khu vực được chia thành các tế bào
Mỗi tế bào có 1 ăng ten riêng
Mỗi tế bào có 1 tần số riêng
Được phục vụ bởi một trạm gốc (BS – Base Station)
Có bộ phát, thu, điều khiển
Các tế  bào cạnh nhau dùng các tần số  khác nhau để  tránh 
nhiễu


Hình dạng tế bào

Hình vng
Có 8 tế bào xung quanh
Tốt hơn nếu các ăng ten xung quanh cách đều


Đơn giản trong việc chọn và chuyển đến ăng ten mới
Hình lục giác
Các ăng ten cách đều nhau
Bán kính là bán kính của đường trịn ngoại tiếp
Khoảng cách từ tâm tới đỉnh bằng độ dài các cạnh
Tuy nhiên khơng phải lúc nào cũng đúng là hình lục 
giác đều do
Các giới hạn về địa lý
Các điều kiện phát sóng cục bộ
Vị trí của ăng ten
Sử dụng lại tần số
Cơng suất của trạm phát đáp cơ sở có điều khiển


Cho phép truyền thơng trong tế  bào với một tần số  cho 
trước
Hạn chế cơng suất phát sang các tế bào liền kề
Cho phép các tế bào gần nhau dùng lại các tần số
Dùng một tần số cho nhiều cuộc hội thoại
Có 10­50 tần số trong một tế bào
Ví dụ
Hệ thống có N tế bào
Hệ thống có K tần số
Mỗi tế bào có K/N tần số
Với   AMPS   (Advanced   Mobile   Phone   Service),   K=395, 

N=7, mỗi tế bào trung bình có 57 tần số


Tăng dung lượng
Thêm các kênh mới
Mượn tần số
Lấy từ các tế bào liền kề hoặc các tế bào bị nghẽn
Gán tần số linh động
Tách tế bào
Do phân bố khơng đều về hình thái hoặc dung lượng
Chia thành các tế bào nhỏ hơn trong vùng sử dụng nhiều


Ví dụ tách tế bào


Chia vùng tế bào
Tế bào được chia thành các vùng có hình nêm
3 – 6 vùng một tế bào
Mỗi vùng có một bộ kênh riêng
Dùng nhiều ăng ten định hướng
Microcell
Chuyển ăng ten từ đỉnh đồi và các tịa nhà lớn xuống đỉnh 
các tịa nhà thấp hơn và cạnh của các tịa nhà lớn, thậm chí 
chuyển xuống các cột đèn.
Tạo ra các microcell
Giảm cơng suất
Tốt cho các con phố và bên trong các tịa nhà



Hoạt động của mạng tế bào
Trạm cơ sở (BS – Base Station) ở trung tâm của mỗi tế bào
Có ăng ten, trạm điều khiển, trạm phát đáp
Trạm điều khiển xử lý q trình gọi
BS   được   nối   với   MTSO   (Mobile   Telecommunication 
Switching Office)
Mỗi MTSO phục vụ nhiều BS
MTSO kết nối với BS bằng dây hoặc không dây
MTSO:
Nối các cuộc gọi giữa các điện thoại di động và từ  điện 
thoại di động đến các mạng truyền thông cố định
Gán kênh thoại
Ngắt cuộc gọi


Giám sát các cuộc gọi (vd tính cước)
Tự động hồn tồn
Các kênh
Kênh điều khiển
Thiết lập và duy trì cuộc gọi
Thiết lập liên kết giữa các máy di động và BS gần nhất
Kênh lưu lượng
Truyền tải cuộc gọi và dữ liệu
Cuộc gọi thơng thường trong vùng MTSO
Máy di động khởi động
Qt và lựa chọn kênh điều khiển thiết lập mạnh nhất
Tự động chọn ăng ten BS của tế bào


Thường là cái gần nhất

Bắt tay (handshake) để  xác định người sử  dụng và đăng 
ký vị trí
Lặp lại q trình qt để cho phép di chuyển
Máy di động giám sát các trang
Máy di động bắt đầu cuộc gọi
Kiểm tra kênh có rỗi khơng
Theo dõi kênh từ BS và đợi kênh rỗi
Gửi số hiệu kênh đã lựa chọn trước
Phân trang
MTSO thực hiện kết nối với máy di động
Một thơng báo phân trang gửi cho các BS phụ  thuộc vào 
số di động được gọi
Tín hiệu phân trang được gửi tới kênh thiết lập


Cuộc gọi được chấp nhận
Máy di động nhận ra số trên kênh thiết lập
Trả lời cho BS đã gửi phản hồi cho MTSO
MTSO thiết lập mạch giữa BS gọi và BS được gọi
MTSO chọn kênh lưu lượng rỗi giữa các tế  bào và nối 
kênh cho các BS
Các BS nối kênh cho các máy di động
Trong khi cuộc gọi diễn ra
Cuộc gọi và dữ  liệu được trao đổi qua các BS và MTSO 
tương ứng
Chuyển giao cuộc gọi
Khi máy di động đi ra ngồi tế bào sang tế bào khác
Kênh lưu lượng đổi sang BS mới mà khơng ngắt dịch vụ



Các giai đoạn của cuộc gọi



Các chức năng khác
Chặn cuộc gọi
Trong giai đoạn máy di động khởi động, nếu tất cả  các 
kênh bận, máy di động sẽ thử lại
Nếu khơng gọi được, âm báo bận được báo lại
Ngừng cuộc gọi
Khi người dùng ngừng cuộc gọi
MTSO được thơng báo
Các kênh lưu lượng của 2 BS được giải phóng
Rớt cuộc gọi
BS khơng thể duy trì được tín hiệu cần thiết
Kênh lưu lượng được làm rớt và MTSO được thơng báo
Cuộc gọi từ các th bao cố định


MTSO nối với PTSN và các máy di động ở xa
MTSO có thể  kết nối máy di động với máy cố  định của 
PTSN
MTSO có thể  kết nối với MTSO  ở  xa qua PSTN hoặc  
đường truyền riêng
Có thể kết nối máy di động với máy di động ở vùng xa
Thế hệ thứ nhất tương tự (analog)
Là các mạng điện thoại tế bào đầu tiên
Các kênh lưu lượng tương tự (analog)
Được phát triển trong những năm 1980 ở Bắc Mỹ
Được gọi là dịch vụ  di động tiên tiến (AMPS – Advanced 

Mobile Phone Service)


Hoạt động
Điện thoại dùng AMPS có mơđun gán số  (NAM – Numeric  
Assignment Module) nằm trong bộ nhớ chỉ đọc (ROM)
NAM có số điện thoại do nhà mạng cung cấp
Số sêri (serial) của điện thoại do hãng sản xuất cung cấp
Khi bật điện thoại, số sêri và số  điện thoại sẽ được gửi 
đến MTSO
MTSO sẽ tính cước.
Trình tự cuộc gọi
1. Người gọi ấn số và ấn nút gọi.
2.   MTSO   xác   nhận   số   điện   thoại   và   kiểm   tra   quyền   của 
người gọi. Một số nhà mạng yêu cầu số PIN để tránh mất số.


3. MTSO phát ra một chỉ  thị  đến người gọi để  xác lập kênh 
lưu lượng được sử dụng
4. MTSO gửi tín hiệu chng đến người được gọi.
5. Khi người nghe trả  lời, MTSO thiết lập mạch nối và bắt 
đầu ghi thơng tin tính cước.
6. Khi một bên dập máy, MTSO giải phóng mạch nối, các 
kênh truyền dẫn và hồn thành thơng tin tính cước.
Các kênh điều khiển của AMPS
21 kênh điều khiển 30kHz song cơng đầy đủ
Truyền dữ liệu số dùng FSK
Dữ liệu được truyền theo các khung (frame)
Thơng   tin   điều   khiển   có   thể   được   truyền   qua   kênh   thoại 
trong quá trình hội thoại



Các máy di động hoặc các trạm gốc BS chèn các gói dữ 
liệu
Ngừng FM thoại khoảng 100 ms
Thay thế bằng tín hiệu FSK
Được dùng để trao đổi các thơng tin khẩn cấp
Thay đổi cơng suất
Chuyển giao giữa các tế bào

8.2.

CDMA

Các đặc điểm của CDMA
Tín hiệu chất lượng cao


Tốc độ dữ liệu cao
Hỗ trợ nhiều dịch vụ
Các kênh lưu lượng số
Hỗ trợ dữ liệu số (digital)
Lưu lượng thoại được số hóa
Lưu lượng người dùng (dữ liệu hoặc thoại được số hóa) 
được biến đổi sang tín hiệu tương tự để truyền
Mã hóa dữ liệu số
Tìm lỗi và sửa lỗi


Truy cập kênh linh động qua TDMA hoặc CDMA


Các hệ thống thế hệ thứ 3 (Third Generation – 3G)
Mục đích là để  cung cấp truyền thơng khơng dây tốc độ  cao 
để hỗ trợ đa phương tiện, dữ liệu và video.
Các khả năng của 3G (xác định vào năm 2000):
Chất lượng thoại hơn PSTN
Tốc độ 144kbps cho người dùng trong ơ tơ ở vùng rộng
Tốc độ 38 kpbs cho người đi bộ trong vùng nhỏ


Hỗ trợ tốc độ 2048 Mpbs cho văn phịng
Sử dụng tốc độ dữ liệu đối xứng và khơng đối xứng
Hỗ  trợ  các dịch vụ  chuyển mạch tương tự  và chuyển 
mạch gói
Có giao diện thích nghi cho internet
Sử dụng hiệu quả hơn với phổ sẵn có
Hỗ trợ nhiều thiết bị di động
Linh hoạt đáp ứng nhiều dịch vụ và cơng nghệ mới