Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
MỤC LỤC
MỤC LỤC ........................................................................................................................ i
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................. iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................................... v
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................ x
CHƯƠNG 1: QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
....................................................................................................................................... 1
1.1
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G) .............................................. 2
1.2
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G) ................................................ 3
1.3
Hệ thống thông tin di động 2,5G ....................................................................... 5
1.4
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G).................................................. 7
1.5
Hệ thống thông tin di động tiền 4G (pre-4G) .................................................... 9
1.6
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư (4G) ................................................ 11
1.7
Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ năm (5G) ............................................ 12
CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G .............. 15
2.1
Kiến trúc hệ thống 5G ..................................................................................... 15
2.1.1
Mạng truy nhập vô tuyến đám mây C-RAN ............................................. 16
2.1.2
Mạng di chuyển MN ................................................................................. 18
2.1.3
Truyền thông D2D .................................................................................... 19
2.2
Mạng lõi Nano ................................................................................................. 21
2.2.1
Công nghệ Nano ....................................................................................... 22
2.2.2
Điện toán đám mây ................................................................................... 30
2.2.3
Mạng All IP .............................................................................................. 32
SV: Đặng Anh Khoa
i
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
2.3
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
Các lớp mạng ................................................................................................... 33
2.3.1
Lớp Kiến trúc không dây mở (OWA – Open Wireless Architecture) ...... 34
2.3.2
Lớp mạng (Network Layer) ...................................................................... 34
2.3.3
Lớp Giao thức vận chuyển mở (OTP – Open Transport Protocol) .......... 35
2.3.4
Lớp ứng dụng (Application layer) ............................................................ 36
2.4
Kỹ thuật truyền dẫn ......................................................................................... 36
2.4.1
Dạng sóng ................................................................................................. 36
2.4.2
Điều chế .................................................................................................... 39
2.4.3
Ghép kênh ................................................................................................. 40
2.4.4
Đa truy nhập.............................................................................................. 42
2.4.5
Anten ......................................................................................................... 47
2.5
An ninh mạng trong hệ thống thông tin di động 5G ....................................... 51
2.5.1
Thiết bị người sử dụng UE ....................................................................... 51
2.5.2
Mạng truy nhập ......................................................................................... 54
2.5.3
Mạng lõi .................................................................................................... 59
2.5.4
Các mạng IP bên ngoài ............................................................................. 61
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
5G ................................................................................................................................ 63
3.1
Mạng không dây “thực sự” .............................................................................. 63
3.2
Triển khai hệ thống thông tin di động 5G ....................................................... 66
3.2.1
Những thách thức phải đối mặt................................................................. 66
3.2.2
Thực tế triển khai hệ thống thông tin di động 5G..................................... 67
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. xii
SV: Đặng Anh Khoa
ii
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Số hiệu
Tên hình ảnh
Trang
1.1
Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động.
1
1.2
Khối khả năng của hệ thống 5G trong tương lai.
13
2.1
Kiến trúc hệ thống 5G (Nguồn: METIS).
15
2.2
Sự thay đổi từ RAN sang C-RAN.
17
2.3
Mạng di chuyển MN.
18
2.4
Mạng cực kỳ dày đặc UDN.
19
2.5
Các trường hợp can thiệp lẫn nhau trong truyền thông D2D.
21
2.6
Mạng lõi Nano trong hệ thống 5G.
22
2.7
Điện thoại Nano “trong suốt”.
24
2.8
Morph – Khái niệm công nghệ cho tương lai.
24
2.9
Cảm biến Nano.
25
2.10
Qubit.
27
2.11
Nanodot.
28
2.12
Mật mã lượng tử.
29
2.13
Điện toán đám mây.
31
2.14
Các lớp mạng trong hệ thống 5G.
34
2.15
Lớp mạng (Network Layer).
35
2.16
Lịch sử quá trình kết nối (Nguồn: Cisco).
37
2.17
So sánh giữa công nghệ milimeter-wave và công nghệ hiện tại.
38
SV: Đặng Anh Khoa
iii
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
2.18
So sánh các phương thức điều chế.
42
2.19
Đa truy nhập phân chia theo búp sóng BDMA.
43
2.20
Nguyên lý hoạt động của BDMA.
44
2.21
Cấu trúc khung của TDD-BDMA.
45
2.22
Cấu trúc khung của FDD-BDMA.
45
2.23
Đa truy nhập không trực giao NOMA.
46
2.24
So sánh giữa OFDMA và NOMA.
47
2.25
Mô hình kênh MIMO cơ bản với Nt Anten phát và Nr Anten
thu.
48
2.26
Anten Massive MIMO.
49
2.27
Mô hình Cell sử dụng Anten Massive MIMO.
50
2.28
Phần mềm độc hại (Malware).
52
2.29
Hệ thống botnet.
54
2.30
Ví dụ về tấn công MITM.
58
3.1
Internet of Everything.
63
3.2
Ngôi nhà thông minh.
64
3.3
Thành phố thông minh.
65
3.4
Địa điểm thử nghiệm tại Thành Đô (Trung Quốc).
68
3.5
SK Telecom và Nokia hợp tác thành lập “Trung tâm nghiên cứu
5G”
69
3.6
Một địa điểm triển lãm của Verizon tại MWC 2015.
69
SV: Đặng Anh Khoa
iv
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
English
Tiếng Việt
#
3GPP
3rd Generation Partnership Project
Dự án đối tác thế hệ thứ 3
A
ACL
Access Control List
Danh sách điều khiển truy cập
AMPS
Advanced Mobile Phone System
Dịch vụ điện thoại di động cao
cấp
B
BDMA
Beam Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo búp
sóng
BS
Base Station
Trạm gốc
BTS
Base Tranceiver Station
Trạm thu phát gốc
C
CDMA
Code Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo mã
C-RAN
Cloud Radio Access Network
Mạng truy nhập vô tuyến đám
mây
C-RNTI
Cell Radio Network Temporary
Identifier
Số nhận dạng mạng vô tuyến
Cell tạm thời
D
D2D
Divice to Divice Communication
Truyền thông Thiết bị - Thiết bị
DoS
Denial of Service
Từ chối dịch vụ
DDoS
Distributed Denial of Service
Từ chối dịch vụ phân tán
SV: Đặng Anh Khoa
v
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
DPC
Dirty Paper Coding
Mã hóa “tờ giấy bẩn”
DRX
Discontinuous Reception
Thu nhận không liên tục
DSP
Digital Signal Processing
Xử lý tín hiệu số
DUE
D2D User Equipment
Thiết bị người sử dụng dùng
truyền thông D2D
E
EDGE
Enhanced Data Rates for GSM
Evolution
Cải tiến tốc độ dữ liệu cho sự
phát triển GSM
F
FBMC
Filter Bank Multi-Carrier
Đa sóng mang lọc băng tần
FDD
Frequency Division Duplex
Ghép song công phân chia theo
tần số
FDMA
Frequency Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo tần
số
G
GFDM
Generalised Frequency Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo tần số
tiêu chuẩn
GPRS
General Packet Radio Service
Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp
GPS
Global Positioning System
Hệ thống định vị toàn cầu
GSM
Global System for Mobile
Communication
Hệ thống thông tin di động toàn
cầu
H
HSDPA
High Speed Downlink Packet
Access
Truy nhập gói đường xuống tốc
độ cao
HSS
Home Subscriber Server
Máy chủ thuê bao nội trú
SV: Đặng Anh Khoa
vi
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
HSUPA
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
High Speed Uplink Packet Access
Truy nhập gói đường lên tốc độ
cao
I
IEEE
Institute of Electrical and
Electronics Engineers
Viện kỹ nghệ Điện và Điện tử
IMT
International Mobile
Telecommunications
Viễn thông di động quốc tế
IoE
Internet of Everything
Internet của mọi thứ
IP
Internet Protocol
Giao thức Internet
IS
Interim Standard
Tiêu chuẩn tạm thời
ISDN
Integrated Services Digital
Network
Mạng số tích hợp đa dịch vụ
ITU
International Telecommunication
Union
Liên minh viễn thông quốc tế
L
LOS
Line Of Sight
Tầm nhìn thẳng
LTE
Long Term Evolution
Phát triển dài hạn
M
MAC
Medium Access Control
Lớp điều khiển truy cập môi
trường
METIS
Mobile and wireless
communications Enablers for
Twenty-twenty (2020) Information
Society
Thông tin di động và truyền
thông không dây ứng dụng vào
năm 2020
MIMO
Multi-input Multi-output
Đa đầu vào – Đa đầu ra
MITM
Man In The Middle
Tấn công man-in-the-middle
SV: Đặng Anh Khoa
vii
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
MMS
Multimedia Messaging Service
Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện
MN
Moving Network
Mạng di chuyển
MS
Mobile Station
Trạm di động
MRN
Moving Relay Node
Điểm chuyển tiếp di động
N
NOMA
Non-Orthogonal Multiple Access
Đa truy nhập không trực giao
O
OFDM
Orthogonal Frequency
Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo tần số
trực giao
OFDMA
Orthogonal Frequency Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo tần
số trực giao
OSI
Open Systems Interconnection
Reference Model
Mô hình tham chiếu kết nối các
hệ thống mở
OTP
Open Transport Protocol
Giao thức vận chuyển mở
OWA
Open Wireless Architecture
Kiến trúc không dây mở
P
PAPR
Peak-to-Average Power Ratio
Tỉ số công suất đỉnh trung bình
PHY
Physical Layer
Lớp vật lý
Q
QAM
Quadrature Amplitude Modulation
Điều chế biên độ cầu phương
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
S
SDMA
Space Division Multiple Access
SV: Đặng Anh Khoa
viii
Đa truy nhập phân chia theo
không gian
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
SIC
Successive Interference
Cancellation
Hủy bỏ sự can thiệp liên tục
SIM
Subcriber Indentification Module
Mô-đun nhật thực thuê bao
SMS
Short Message Service
Dịch vụ tin nhắn ngắn
T
TACS
Total Access Communications
System
Hệ thống thông tin truy nhập
toàn bộ
TCP
Transmission Control Protocol
Giao thức điều khiển truyền vận
TDD
Time Division Duplex
Ghép song công phân chia theo
thời gian
TDMA
Time Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo thời
gian
U
UDN
Ultra-Dense Network
Mạng cực kì dày đặc
UE
User Equipment
Thiết bị người sử dụng
UFMC
Universal Filtered Multi-Carrier
Đa sóng mang lọc toàn bộ
UMB
Ultra Mobile Broadband
Băng thông rộng siêu di động
UMTS
Universal Mobile
Telecommunications System
Hệ thống viễn thông di động
toàn cầu
W
WAM
WAve Modulation
Điều chế sóng
WCDMA
Wideband Code Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo mã
băng rộng
WiMax
Worldwide Interoperability for
Microwave Access
Tương tác toàn cầu bằng truy
nhập viba
SV: Đặng Anh Khoa
ix
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
LỜI NÓI ĐẦU
Thời điểm hiện tại, mạng 4G mới bắt đầu được đưa vào sử dụng, nhưng đến năm
2020, các nhà phân tích cho rằng, sẽ liên tục xảy ra tình trạng quá tải thông tin. Nguyên
nhân, cho dù sự tăng vọt về doanh số bán hàng của các loại điện thoại thông minh
(smartphone) và máy tính bảng (tablet) đồng nghĩa với khối lượng dữ liệu ngày càng
lớn, nhưng chỉ có một phần nhỏ là do lượng truy cập của các thiết bị này, còn lại phần
lớn là do lượng thông tin từ việc kết nối các “vật thể” với nhau, ví dụ như tivi, đồng hồ,
đồ gia dụng, máy điều nhiệt và thậm chí cả khóa cửa..., tất cả đều sẽ được số hóa, người
sử dụng có thể thực hiện kết nối, giao tiếp, điều khiển chúng mọi lúc mọi nơi.
Ưu điểm của mạng 4G là tải được khối lượng dữ liệu lớn và phức tạp hơn so với các
hệ thống di động trước, tuy nhiên, với tốc độ phát triển công nghệ chóng mặt như hiện
nay thì chỉ vài năm nữa, công nghệ 4G cũng không thể đáp ứng được. Tại Đại hội thế
giới di động 2012 - Mobile World Congress 2012 (MWC 2012) được tổ chức ở
Barcelona - Tây Ban Nha vào tháng 2 vừa qua, chủ tịch Google, Eric Schmidt đã vẽ ra
một viễn cảnh, các robot sẽ đi dự các hội nghị và truyền về video HD qua mạng không
dây, AT&T, Qualcomm, Sony và Intel sẽ tạo ra một "ngôi nhà kết nối", nơi mà thậm chí
cả quần áo cũng có thể truyền các tín hiệu. Vì thế mạng không dây cần phải hiểu được
tính năng của từng loại thiết bị và biết phải đáp ứng nó như thế nào.
Đây là một khó khăn thực sự cho các nhà mạng, điều này đòi hỏi ngành công nghiệp
di động thế giới cần phát triển một mạng thông minh có thể xử lý được hàng tỉ kết nối
mà vẫn ổn định và có chất lượng dịch vụ tốt, đáng được mong đợi hơn. Chính vì vậy
việc ra đời một thế hệ thông tin di động mới 5G là điều sẽ diễn ra trong tương lai không
xa. Và đây cũng lý do mà em chọn đề tài “TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ 5G VÀ ỨNG
DỤNG” làm đề tài cho bài báo cáo tốt nghiệp. Bài báo cáo sẽ nêu ra những yêu cầu đặt
ra của một hệ thống thông tin di động 5G cùng với đó là những kỹ thuật tiên tiến mới
được xem là ứng viên sáng giá trong việc xây dựng và triển khai cho hệ thống này trong
tương lai.
SV: Đặng Anh Khoa
x
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
Nội dung đồ án gồm:
Chương 1: Quá trình phát triển của hệ thống thông tin di động
Chương 2: Kiến trúc của hệ thống thông tin di động 5G
Chương 3: Ứng dụng và triển khai hệ thống thông tin di động 5G
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý
kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Kỹ thuật và Công nghệ đã tạo
điều kiện, giúp đỡ và trang bị cho em những kiến thức quý báu. Em cũng xin chân thành
cảm ơn thầy TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương đã hướng dẫn tận tình và giúp đỡ em
hoàn thành tốt đồ án đúng thời hạn.
Tuy nhiên, do hạn chế về mặt thời gian cũng như năng lực bản thân nên nội dung của
đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong thấy cô giáo và các bạn quan tâm
và đóng góp ý kiến thêm để đồ án này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Quy nhơn, ngày
tháng
năm 2015
Sinh viên thực hiện
Đặng Anh Khoa
SV: Đặng Anh Khoa
xi
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
CHƯƠNG 1
QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN
DI ĐỘNG
Giới thiệu chương: Chương này sẽ trình bày lịch sử phát triển của hệ thống
thông tin di động trên thế giới. Cho cái nhìn tổng quan tiêu chuẩn, ưu nhược điểm của
các thế hệ thông tin di động hiện đã được phát triển trên thế giới. Đồng thời chương
này cũng đề cập cập đến các yêu cầu đặt ra của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 5
(5G).
Hệ thống thông tin di động là hệ thống liên lạc thông qua sóng điện từ, tại đó người
dùng có thể vừa liên lạc, vừa di chuyển được. Các dịch vụ điện thoại di động xuất hiện
vào đầu những năm 1960 và phát triển không ngừng cho đến thời điểm hiện tại. Cứ trung
bình một thập kỷ, chúng ta sẽ chứng kiến sự xuất hiện của một thế hệ thông tin di động
mới. Thế hệ đầu tiên (1G) khởi đầu từ những năm cuối của thập kỷ 70 và đầu thập kỷ
80, đây là thệ thống thông tin di động tương tự cung cấp các dịch vụ thoại. Thế hệ thứ 2
(2G) bắt đầu nổi lên từ những năm đầu của thập kỷ 90, thế hệ thứ 2 là công nghệ di động
kỹ thuật số, cung cấp dịch vụ thoại và cả dữ liệu. Thế hệ thứ 3 (3G) bắt đầu xuất hiện từ
năm 2001 tại Nhật Bản, đặc trưng bởi việc cung cấp dịch vụ thoại, dữ liệu và đa phương
tiện với tốc độ cao. Thế hệ 4G được thương mại hóa vào những năm 2012 trở đi, cung
cấp các dịch vụ truyền dữ liệu với tốc độ cao hơn thế hệ 3G rất nhiều.
Hình 1.1. Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động.
SV: Đặng Anh Khoa
1
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
Trên thế giới, ở những khu vực khác nhau có những tiêu chuẩn khác nhau cho từng
thế hệ thông tin di động, được thể hiện qua hình 1.1.
Ở Việt Nam, hệ thống thông tin di động được phát triển theo hướng:
1G → GSM (2G) → GPRS (2.5G) → EDGE (2.75G) → UMTS (3G) → LTE (4G).
1.1 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ nhất (1G)
Hệ thống thông tin di động 1G là mạng điện thoại di động đầu tiên của nhân loại,
được khơi mào ở Nhật vào năm 1979. Hệ thống thông tin di động 1G ứng dụng các công
nghệ truyền dẫn tương tự để truyền tín hiệu thoại, sử dụng phương thức đa truy nhập
phân chia theo tần số (FDMA) và điều chế tần số (FM).
Đặc điểm:
-
Băng tần khoảng 150 MHz.
-
Sử dụng kỹ thuật chuyển mạch tương tự.
-
Dịch vụ đơn thuần là thoại.
-
Mỗi máy di động được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến.
-
Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận là đáng kể.
-
Trạm thu phát gốc phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi máy di động.
Một số hệ thống thông tin di động 1G điển hình:
NMT (Nordic Mobile Telephone): được phát triển ở một số nước Bắc Âu vào
năm 1982. Có hai tiêu chuẩn khác nhau là NMT-450 và NMT-900. NMT-450 là hệ
thống được phát triển trước, sử dụng dải tần 450MHz và NMT-900 được phát triển sau
với dải tần 900MHz.
TACS (Total Access Communications System): được triển khai đầu tiên tại Anh
vào năm 1985 và được phát triển ở một số nước Trung Âu và Nam Âu, TACS sử dụng
dải tần 900MHz.
SV: Đặng Anh Khoa
2
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
AMPS (Advanced Mobile Phone System): được triển khai đầu tiên ở Bắc Mỹ
vào năm 1978 và phát triển ở một số quốc gia Nam Mỹ, Úc và New Zealand, AMPS sử
dụng dải tần 800MHz.
Những hạn chế của hệ thống thông tin di động 1G:
-
Phân bố tần số rất hạn chế, dung lượng nhỏ.
-
Gây tiếng ồn khó chịu và nhiễu xảy ra khi máy di động dịch chuyển.
-
Không đảm bảo tính bí mật cuộc gọi.
-
Không đáp ứng được các dịch vụ mới hấp dẫn đối với khách hàng.
-
Không tương thích giữa các hệ thống khác nhau.
-
Chất lượng thấp và vùng phủ sóng hẹp.
-
Kích thước thiết bị di động lớn.
1.2 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (2G)
Hệ thống thông tin di động 2G được đặc trưng bởi công nghệ chuyển mạch kỹ thuật
số. Thông tin di động 2G sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian
TDMA và đa truy nhập phân chia theo mã CDMA. Các kỹ thuật này cho phép sử dụng
tài nguyên băng thông hiệu quả hơn nhiều so với 1G. Hầu hết thuê bao di động hiện nay
vẫn còn sử dụng công nghệ 2G này.
Đặc điểm:
-
Phương thức đa truy nhập: Sử dụng đa truy nhập TDMA và CDMA băng hẹp.
-
Sử dụng chuyển mạch kênh.
-
Dung lượng tăng, chất lượng thoại tốt hơn, hỗ trợ các dịch vụ truyền dữ liệu.
Một số hệ thống thông tin di động 2G điển hình:
GSM (Global System for Mobile Communication): được triển khai đầu tiên tại
Châu Âu vào năm 1990. GSM sử dụng kỹ thuật đa truy nhập TDMA có tốc độ từ 6,5 –
13 kb/s.
SV: Đặng Anh Khoa
3
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
Các hệ thống GSM phổ biến:
-
GSM 900: có dải tần cơ bản (890 – 960)MHz. Trong đó:
+
Đường lên: (890 – 915)MHz.
+
Đường xuống: (935 – 960)MHz.
Hệ thống này được sử dụng phổ biến ở Châu Âu và nhiều nước Châu Á.
-
GSM 1800: có dải tần cơ bản (1.710 – 1.880)MHz. Trong đó:
+
Đường lên: (1.710 – 1.785)MHz.
+
Đường xuống: (1.805 – 1.880)MHz.
Hệ thống này cũng được sử dụng ở Châu Âu và nhiều nước Châu Á, tuy nhiên phổ
biến nhất là ở Châu Mỹ và Canada.
-
GSM 1900: có dải tần cơ bản (1.850 – 1.990)MHz. Trong đó:
+
Đường lên: (1.850 – 1.910)MHz.
+
Đường xuống: (1.930 – 1.990)MHz.
Hệ thống này được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ.
IS-136 (Interim Standard – 136): Do AT&T (American Telephone and Telegraph
Corporation) đề xuất vào năm 1990. Chuẩn IS-136, được biết đến với cái tên khác là DAMPS (Digital – Advanced Mobile Phone System), sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân
chia theo thời gian (TDMA), có tốc độ dữ liệu lên đến 30 kb/s.
IS-136 được nâng cấp từ hạ tầng mạng AMPS hoạt động ở băng tần 1900MHz, trong
đó:
+
Đường lên: (1.850 – 1.910)MHz.
+
Đường xuống: (1.930 – 1.990)MHz.
CdmaOne hay IS-95 (Interim Standard – 95A): là tiêu chuẩn thông tin di động
CDMA băng hẹp của Mỹ do Qualcomm đề xuất và được chuẩn hóa vào năm 1993.
SV: Đặng Anh Khoa
4
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
IS-95 sử dụng dải tần (869 – 894)MHz và độ rộng kênh là 1,25MHz cho mỗi hướng
lên và xuống. Tốc độ dữ liệu tối đa của IS-95A là 14,4 kb/s.
Hệ thống này được sử dụng phổ biến ở Mỹ, Hàn Quốc, Hồng Kông, Nhật Bản,
Singapore và một số nước Đông Á.
Ưu điểm của hệ thống thông tin di động 2G:
Hệ thống thông tin di động 2G ra đời nhằm giải quyết những hạn chế của hệ thống
thông tin di động 1G. Hệ thống thông tin di động 2G co những ưu điểm sau:
-
Sử dụng kỹ thuật điều chế số tiên tiến nên hiệu suất sử dụng phổ tần cao hơn.
-
Hệ thống số chống nhiễu kênh cùng tần số (CCI: Co-Channel Interference) và
chống nhiễu kênh kề (ACI: Adjacent Channel Interference) hiệu quả hơn, làm tăng dung
lượng hệ thống, đảm bảo chất lượng thông tin.
-
Điều khiển động việc cấp phát kênh một cách liên tục giúp cho việc sử dụng tần
số hiệu quả hơn.
-
Điều khiển truy nhập và chuyển giao hoàn hảo hơn, dung lượng tăng, báo hiệu
dễ dàng xử lý bằng phương pháp số.
-
Có nhiều dịch vụ mới nhận thực hơn (kết nối với ISDN).
Nhược điểm của hệ thống thông tin di động 2G:
-
Độ rộng dải thông băng tần của hệ thống còn nhỏ nên các dịch vụ ứng dụng cũng
bị hạn chế (không đáp ứng được các yêu cầu phát triển cho các dịch vụ thông tin di động
đa phương tiện cho tương lai).
-
Tiêu chuẩn cho hệ thống thông tin di động 2G là không thống nhất, do đó việc
chuyển giao toàn cầu khó thực hiện được.
1.3 Hệ thống thông tin di động 2,5G
Hệ thống thông tin di động 2,5G được nâng cấp từ hệ thống thông tin di động 2G. Sự
nâng cấp này đôi khi được coi là sự chuẩn bị để tiến tới hệ thống thông tin di động thế
hệ thứ 3 (3G).
SV: Đặng Anh Khoa
5
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
Đặc điểm của hệ thống thông tin 2,5G:
-
Các dịch vụ số liệu được cải tiến:
+ Tốc độ bit cao hơn.
+ Hỗ trợ kết nối Internet.
-
Hỗ trợ thêm phương thức chuyển mạch gói.
Một số hệ thống thông tin di động 2,5G điển hình:
GPRS (General Packet Radio Service)
GPRS là bước phát triển tiếp theo của GSM và IS-136 để cung cấp dịch vụ dữ liệu
tốc độ cao cho người dùng do Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI (European
Telecommunications Standards Institute) đưa ra vào năm 1999. GPRS có tốc độ dữ liệu
từ 14,4 kb/s đến 115 kb/s nhưng theo lý thuyết thì GPRS có thể cung ứng tốc độ dữ liệu
lên đến 171,2 kb/s. GPRS là một giải pháp chuyển mạch gói. Đây cũng là một bước đệm
trong quá trình chuyển từ thế hệ 2G lên 3G của nhà cung cấp dịch vụ GSM/IS-136.
EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution)
Được triển khai tại Mỹ vào năm 2003, EDGE là một công nghệ di động được nâng
cấp từ GPRS cho phép truyền dữ liệu với tốc độ có thể lên đến 384 kb/s cho người dùng
cố định hoặc di chuyển chậm và 144 kb/s cho người dùng di chuyển tốc độ cao. Trên
quá trình tiến đến 3G, EDGE được biết đến như một công nghệ 2.75G.
IS-95B
IS-95B là hệ thống thông tin di động 2,5G được nâng cấp từ IS-95A và triển khai
rộng rãi vào năm 1999. IS-95B là một tiêu chuẩn khá linh hoạt cho phép cung cấp dịch
vụ số liệu tốc độ cao lên đến 115 kb/s.
CDMA2000 1xRTT
CDMA2000 1xRTT là giai đoạn đầu của CDMA2000, được nâng cấp từ IS-95B và
được triển khai từ năm 2000 nhằm cải thiện dung lượng thoại của IS-95B và hỗ trợ khả
năng truyền số liệu ở tốc độ đỉnh lên tới 307,2 kb/s. Tuy nhiên, các thiết bị đầu cuối
SV: Đặng Anh Khoa
6
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
thương mại của 1x mới chỉ cho phép tốc độ đỉnh lên tới 153,6 kb/s. Cũng giống như
EDGE, CDMA2000 1xRTT được xem như hệ thống 2,75G.
Ưu điểm của hệ thống thông tin di động 2,5G:
-
Cung cấp các dịch vụ mạng mới và cải thiện các dịch vụ liên quan đến truyền số
liệu như nén số liệu của người sử dụng, số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao, dịch vụ
vô tuyến gói đa năng.
-
Cung cấp các dịch vụ bổ sung như: chuyển hướng cuộc gọi, hiển thị tên chủ gọi,
chuyển giao cuộc gọi và các dịch vụ cấm gọi mới.
-
Cải thiện các dich vụ liên quan đến SMS (Short Message Service) như: mở rộng
bản chữ cái, mở rộng tương tác giữa các SMS.
-
Tăng cường công nghệ SIM (Subcriber Indentification Module).
-
Hỗ trợ các dịch vụ mạng thông minh.
-
Cải thiện các dịch vụ chung như: dịch vụ định vị, tương tác với các hệ thống
thông tin di động vệ tinh và hỗ trợ định tuyến tối ưu.
1.4 Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G)
Để đáp ứng nhu cầu sử dụng thông tin di động ngày càng tăng cả về số lượng, tốc độ
lẫn chất lượng của người sử dụng, Liên minh viễn thông quốc tế ITU (International
Telecommunication Union) đã đưa ra đề án tiêu chuẩn hóa thông tin di động thế hệ thứ
ba (3G) với tên gọi IMT-2000 (International Mobile Telecommunications for the Year
2000) nhằm nâng cao tốc độ truy nhập, mở rộng nhiều loại hình dịch vụ, đồng thời tương
thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để đảm bảo sự phát triển liên tục của
thông tin di động.
Nhiều tiêu chuẩn cho IMT-2000 đã được đề xuất, trong đó có hai hệ thống WCDMA
và CDMA-2000 đã được ITU chấp nhận và được đưa vào hoạt động vào những năm
đầu của thập kỷ 2000. Các hệ thống này đều sử dụng công nghệ Đa truy nhập phân chia
theo mã CDMA (Code Division Multiple Access). Điều này cho phép thực hiện tiêu
chuẩn toàn cầu cho giao diện vô tuyến của hệ thống thông tin di động 3G.
SV: Đặng Anh Khoa
7
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
Một số hệ thống thông tin di động 3G điển hình:
UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
UMTS (đôi khi còn được gọi là 3GSM) sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo
mã băng rộng WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). UMTS được
chuẩn hóa bởi 3GPP (3rd Generation Partnership Project). WCDMA UMTS là công nghệ
3G được lựa chọn bởi hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để đi lên 3G. Tốc
độ dữ liệu tối đa UMTS cung cấp là 1920 kb/s, tuy nhiên thông thực tế tốc độ này chỉ
khoảng 384 kb/s. Để cải tiến tốc độ dữ liệu của 3G, hai kỹ thuật HSDPA và HSUPA đã
được đề xuất. Khi cả hai kỹ thuật này được triển khai, người ta gọi chung là HSDPA.
HSDPA thường được biết đến như là hệ thống thông tin di động 3,5G.
-
HSDPA (High Speed Downlink Packet Access): Tăng tốc độ đường xuống
(Downlink) lên tốc độ tối đa trên lý thuyết là 14,4 Mb/s, nhưng trong thực tế nó chỉ đạt
tầm 1,8 Mb/s đến 3,6 Mb/s.
-
HSUPA (High Speed Uplink Packet Access): Tăng tốc độ đường lên (Uplink)
đồng thời cải tiến QoS (Quality of Service). Kỹ thuật này cho phép người dùng Upload
thông tin với tốc độ lên tới 5,8 Mb/s về mặt lý thuyết.
CDMA2000
CDMA2000 được triển khai trên cơ sở CDMA2000 1xRTT, đại diện cho họ công
nghệ cao gồm các chuẩn: CDMA2000 EV-DO (Evolution – Data Optimized) và
CDMA2000 EV-DV (Evolution – Data and Voice). CDMA2000 được chuẩn hóa bởi
3GPP2. CDMA2000 là công nghệ 3G được lữa chọn bởi các nhà cung cấp mạng sử
dụng CdmaOne.
-
CDMA2000 EV-DO: sử dụng một kênh dữ liệu 1,25MHz chuyên biệt và có thể
cho tốc độ dữ liệu lên đến 2,4 Mb/s cho đường xuống và 153 Kb/s cho đường lên. 1xEVDO Rev A hỗ trợ truyền thông gói IP, tăng tốc độ đường xuống đến 3,1 Mb/s và đặc
biệt có thể đẩy tốc độ đường lên đến 1,2 Mb/s. Bên cạnh đó, 1xEV-DO Rev B cho phép
ghép 15 kênh 1,25MHz lại để truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 73,5 Mb/s.
SV: Đặng Anh Khoa
8
Lớp: KT ĐT – TT K34
Đồ án tốt ngiệp
-
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
CDMA2000 EV-DV: tích hợp thoại và dữ liệu trên cùng một kênh 1,25MHz.
CDMA2000 EV-DV cung cấp tốc độ đỉnh lên đến 4,8 Mb/s cho đường xuống và 307
Kb/s cho đường lên. Tuy nhiên từ năm 2005, Qualcomm đã dừng vô thời hạn việc phát
triển của 1xEV-DV vì đa phần các nhà cung cấp mạng CDMA như Verizon Wireless
hay Sprint đều đã chọn EV-DO.
TD-SCDMA (Time Division – Synchronous Code Division Multiple Access)
TD-SCDMA là chuẩn di động được đề nghị bởi CCSA (China Communications
Standards Accociation) và được ITU duyệt vào năm 1999. Đây là chuẩn 3G của Trung
Quốc, dùng kỹ thuật song công TDD (Time Division Duplex). TD-SCDMA có thể hoạt
động trên một dải tần hẹp 1,6MHz (cho tốc độ 2 Mb/s) hay 5MHz (cho tốc độ 6 Mb/s).
1.5 Hệ thống thông tin di động tiền 4G (pre-4G)
Công nghệ tiền 4G là bước chuẩn bị để nâng cấp từ công nghệ 3G lên 4G, ở một số
nơi, người ta còn gọi đây là mạng 3,9G. Một số công nghệ tiền 4G có thể kể đến là: LTE
(Long Term Evolution), WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access),
UMB (Ultra Mobile Broadband).
3GPP LTE
3GPP LTE là hệ thống tiếp theo cần hướng tới của hệ thống mạng không dây 3G dựa
trên công nghẹ di động GSM/UMTS, và là một trong những công nghệ tiềm năng nhất
cho truyền thông di động thế hệ thứ tư (4G).
3GPP LTE có khả năng cấp phát phổ tần linh động và hỗ trợ các dịch vụ đa phương
tiện với tốc độ trên 100 Mb/s khi di chuyển với tốc độ 3km/h, và đạt 30 Mb/s khi di
chuyển với tốc độ cao khoảng 120km/h, tốc độ này nhanh hơn gấp 7 lần so với tốc độ
truyền dữ liệu của công nghệ HDSPA. Do đó công nghệ này cho phép sử dụng các dịch
vụ đa phương tiện tốc độ cao trong khi di chuyển.
3GPP LTE sử dụng công nghệ Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA
(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) và kỹ thuật MIMO (Multi-input
Multi-output).
SV: Đặng Anh Khoa
9
Lớp: KT ĐT – TT K34
- Xem thêm -