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
i
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
ii
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Số hiệu
Tên hình ảnh
Tran
g
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
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
iii
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
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 N t Anten phát và N r 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
1
iv
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
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
v
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
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
HSUPA
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
vi
Đồ án tốt ngiệp
ITU
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
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
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
OrthogonalFrequency
DivisionMultiplexing
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
vii
Tỉ số công suất đỉnh trung bình
Đồ án tốt ngiệp
PHY
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
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
Đa truy nhập phân chia theo
không gian
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
Tương tác toàn cầu bằng truy
viii
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
Microwave Access
nhập viba
ix
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
1
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
tiên tiến mới được xem là ứng viên sáng giá trong việc xây dựng và triển khai cho hệ
thống này trong tương lai.
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
2
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.
3
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
Hình 1.1. Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động.
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.
4
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
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.
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.
5
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
-
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.
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
6
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
D-AMPS (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.
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).
7
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
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).
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
8
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
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 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.
9
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
-
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.
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
10
Đồ án tốt ngiệp
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Bảo Phương
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.
1xEV-DO 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.
-
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)
11
- Xem thêm -