Luận văn
Lộ trình phát triển của thông
tin di động từ GSM lên 3G Mục lục
MỤC LỤC
MỤC LỤC
BẢNG TRA CỨU TỪ VIẾT TẮT
BẢNG TRA CỨU TỪ VIẾT TẮT4
4LỜI NÓI ĐẦU
LỜI NÓI ĐẦU13
13
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG SỐ15
15
1.1 Giới thiệu 15
1.2 Lộ trình phát triển các thế hệ di động 15
1.3 Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 1 16
1.4 Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2 17

3.3.1 Giới thiệu GPRS 34
3.3.2. Các đặc điểm của mạng GPRS 34
3.3.3. Cấu trúc của mạng GPRS 35
3.3.4. Giao thức trong mạng GPRS 40
3.3.5 Giao diện vô tuyến 41
3.3.5.1. Lớp vật lý của GPRS 41
3.3.5.2. RLC/MAC của GPRS 41
3.3.5.3. Lớp điều khiển đường truyền logic LLC 42
3.3.6. Các chức năng của GPRS 42
3.3.7. Nhập mạng GPRS 50
3.3.8. Khả năng phát triển của GPRS lên 3G 52
3.4. Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GSM (EDGE) 52
3.4.1 Kỹ thuật điều chế trong EDGE 53
3.4.2 Giao tiếp vô tuyến 53
Chương 4: CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3 – WCDMA
Chương 4: CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3 – WCDMA 55
4.1 Giới thiệu 55
4.2 Khái niệm và các chuẩn của công nghệ WCDMA 55
4.2.1 Khái niệm về công nghệ WCDMA 55
4.2.2 Các chuẩn di động thuộc 3G 57
4.2.3 Các nhà cung cấp dịch vụ 3G trên thế giới 58
4.3 Các dịch vụ trong W-CDMA 60
4.4 Cấu trúc mạng W-CDMA 61
4.4.1 UE (User Equipment) 62
4.4.2 UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network) 62
4.4.3 CN (Core Network) 63
4.4.4 Các mạng ngoài 63
4.4.5 Các giao diện vô tuyến 63
4.5 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN 64
4.5.1 Đặc trưng của UTRAN 64

5
 Bảng tra cứu từ viết tắt
BẢNG TRA CỨU TỪ VIẾT TẮT
BẢNG TRA CỨU TỪ VIẾT TẮT
A
ACCH Associated Control Channels
Kênh điều khiển liên kết.
AI Acquisition Indicator
Chỉ thị bắt.
AMPS Advanced Mobile Phone System
Hệ thống điện thoại di động tiên tiến.
ARQ Automatic Repeat Request
Yêu cầu lặp lại tự động.
AS Access Stratum
Tầng truy nhập.
AB Access Burst
Cụm thâm nhập
AUC Authentication Centre
Trung tâm nhận thực
AUTN Authentication Token Network
Thẻ nhận dạng mạng
AGCH Access Grant Channel
Kênh cho phép thâm nhập
AMR Adaptive Multi Rate
Mã hóa nhiều tốc độ thích ứng
ATM Asynchronous Tnsfer Mode
Chế độ truyền không đồng bộ
AWGN Addition White Gaussian Noise
Tạp âm Gauss trắng cộng sinh
B

Kênh điều khiển .
CCPCH Common Control Physical Chanel
Kênh vật lý điều khiển chung.
CPCC Common Power Control Chanel
Kênh điều khiển công suất chung.
CPCH Common Packet Chanel.
Kênh gói chung.
CPICH Common Pilot Chanel
Kênh hoa tiêu chung.
CR Chip Rate
Tốc độ chip (tương đương với tốc độ trải phổ của kênh).
CS Circuit Switch
Chuyển mạch kênh.
CGI Cell Global Identity
Số nhận dạng ô
CDRs Charging Data Records
Bản ghi dữ liệu cước
CTCH Common Traffic Channel
Kênh lưu lượng chung
7
 Bảng tra cứu từ viết tắt
CLPC Closed loop Power Control
Điều khiển công suất vòng kín
CC Convolutional Code
Mã xoắn
CRC Cyclic Redundance Check
Kiểm tra độ dư vòng
D
DCA Dynamic Chanel Allocation
Phân bổ kênh động.

FACH Forward Access Chanel
Kênh truy nhập đường xuống.
FAUSCH Fast Uplink Signalling Chanel
Kênh báo hiệu đường lên nhanh.
FCCCH Forward Common Control Chanel
Kênh điều khiển chung đường xuống.
FCCH Frequency Correction Channel
Kênh hiệu chỉnh tần số.
FDD Frequency Division Duplex
Ghép kênh song công phân chia theo tần số.
FDMA Frequence Division Multiple Access
Đa truy cập phân chia theo tần số
FDCCH Forward Dedicated Control Chanel
Kênh điều khiển riêng đường xuống.
FSK Frequency Shift Keying
Khoá điều chế dịch tần.
FHSS Frequency Hopping Spreading Spectrum
Trải phổ nhảy tần
FACCH Fast Associated Control Channel
Kênh điều khiển liên kết nhanh
FER Frame Error Rate
Tỷ lệ lỗi khung
G
GOS Grade Of Service
Cấp độ phục vụ.
GSM Global System for Mobile Communication
Thông tin di động toàn cầu
GPS Global Position System
Hệ thống định vị toàn cầu.
GPRS General Packet Radio Services

IMSI International Mobile Subscriber Identity
Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế.
IP Internet Protocol
Giao thức Internet.
IS-54 Interim Standard 54
Tiêu chuẩn thông tin di động TDMA của Mỹ (do AT&T đề xuất).
IS-136 Interim Standard 136
Tiêu chuẩn thông tin di động TDMA cải tiến của Mỹ (AT&T).
IS-95A Interim Standard 95A
Tiêu chuẩn thông tin di động TDMA cải tiến của Mỹ (Qualcomm)
ISDN Integrated Servive Digital Network
Mạng số đa dịch vụ.
ITU-R International Mobile Telecommunication Union Radio Sector
Liên minh viễn thông quốc tế - bộ phận vô tuyến.
IWF InterWorking Function
Chức năng tương tác mạng
10
 Bảng tra cứu từ viết tắt
IMEI International Mobile Equipment Identity
Số nhận dạng di động quốc tế
L
LAC Link Access Control
Điều khiển truy nhập liên kết.
LAI Location Area Indentify
Nhận dạng vùng vị trí.
LLC Logical Link Control
Điều khiển liên kết logic.
LR Location Registration
Đăng ký vị trí.
LFSR Linear Feedback Shift Register

Tầng không truy nhập.
Node B Là nút logic kết cuối giao diện IuB với RNC.
NSS Network and Switching Subsystem
Hệ thống chuyển mạch
NMC Network Management Center
Trung tâm quản lý mạng
O
ODMA Opportunity Driven Multiplex Access
Đa truy cập theo cơ hội.
OM Operation and Management
Khai thác và bảo dưỡng.
OSS Opration Subsystem
Hệ thống con khai thác
OMC Operation & Maintenance Center
Trung tâm quản lý và bảo dưỡng
OLPC Open Loop Power Control
Điều khiển công suất vòng hở
P
PAGCH Paging and Access
Kênh chấp nhận truy cập và nhắn tin.
PCCC Parallel Concatenated Convolutional Code
Mã xoắn móc nối song song.
PCCH Paging Contrlo Chanel
Kênh điều khiển tìm gọi.
PCH Paging Channel
Kênh nhắn tin.
PCPCH Physical Common Packet Chanel
Kênh gói chung vật lý.
PCS Personal Communication Services
Dịch vụ thông tin cá nhân.

Kênh điều khiển dành riêng.
SDMA Space Division Multiple Access
Đa truy cập phân chia theo không gian
T
TACH Traffic and Associated Channel
Lênh lưu lượng và liên kết.
TCH Traffic Channel
Kênh lưu lượng.
TDMA Time Division Multiple Access
Đa truy cập phân chia theo thời gian
TDD Time Division Duplex
13
 Bảng tra cứu từ viết tắt
Ghép song công phân chia thời gian.
U
UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất toàn cầu.
UMTS Universal Mobile Telecommunnication System
V
VA Voice Activity factor
Hệ số tích cực thoại.
VBR Variable Bit Rate
Tốc độ khả biến.
W
WCDMA Wideband Code Division Multiplex Access
Đa truy cập phân chia theo mã băng rộng. 14
 Lời nói đầu

 Lời nói đầu
Nội dung đồ án gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về thông tin di động số
Chương 2: Hệ thống thông tin di động GSM
Chương 3: Lộ trình phát triển từ GSM lên 3G
Chương 4: Công nghệ di động thế hệ thứ 3 – WCDMA
Nội dung chính của đồ án nằm trong hai chương 3 và 4.
Em xin chân thành cám ơn cô Dương Thị Tuyết Mai đã tận tình hướng dẫn
em trong quá trình làm đồ án.
Em cũng xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện tử -
Trường ĐHSPKT Vinh đã tạo mọi điều kiện tốt nhất và chỉ bảo trong thời gian
qua.
Vinh, ngày 25 tháng 02 năm 2010
SINH VIÊN THỰC HIỆN
Nguyễn Đình Tuấn
16
 Chương 1: Tổng quan về thông tin di động
Chương 1
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG SỐ
TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG SỐ
1.1 Giới thiệu.
Ra đời đầu tiên vào cuối năm 1940, đến nay thông tin di động đã trải qua nhiều
thế hệ.Thế hệ không dây thứ 1 là thế hệ thông tin tương tự sử dụng công nghệ đa
truy cập phân chia phân chia theo tần số (FDMA). Thế hệ thứ 2 sử dụng kỹ thuật số
với công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA) và phân chia theo mã
(CDMA). Thế hệ thứ 3 ra đời đánh giá sự nhảy vọt nhanh chóng về cả dung lượng
và ứng dụng so với các thế hệ trước đó, và có khả năng cung cấp các dịch vụ đa
phương tiện gói là thế hệ đang được triển khai ở một số quốc gia trên thế giới.
1.2 Lộ trình phát triển các thế hệ di động

17
 Chương 1: Tổng quan về thông tin di động
Bảng 1.1: Một số nét chính của nền tảng thông tin di động từ thế hệ 1G đến 3G
Thế hệ
thông tin di
động
Hệ thống Dịch vụ chung Chú thích
Thế hệ
1(1G)
AMPS,
TACS, NMT
Tiếng thoại FDMA, tương tự
Thế hệ
2(2G)
GSM, IS-
136,
IS-95
Chủ yếu cho thoại
kết hợp với dịch
vụ bản tin ngắn
TDMA hoặc CDMA, số,
băng kẹp (8-13Kbit/s)
Thế hệ
trung
gian(2,5G)
GPRS,
EDGE,
CDMA200-
1x
Trước hết là tiếng

số. Hệ thống di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo tần
số (FDMA) và chỉ hổ trợ các dịch vụ thoại tương tự và sử dụng kỹ thuật điều chế
tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người sử dụng. Với FDMA, khách hàng
được cấp phát một kênh trong tập hợp có trật tự các kênh trong lĩnh vực tần số. Sơ
đồ báo hiệu của hệ thống FDMA khá phức tạp, khi MS bật nguồn để hoạt động thì
nó dò sóng tìm đến kênh điều khiển dành riêng cho nó. Nhờ kênh này, MS nhận
được dữ liệu báo hiệu gồm các lệnh về kênh tần số dành riêng cho lưu lượng người
dùng. Trong trường hợp nếu số thuê bao nhiều hơn so với các kênh tần số có thể, thì
một số người bị chặn lại không được truy cập.
18
 Chương 1: Tổng quan về thông tin di động
Đa truy nhập phân chia theo tần số nghĩa là nhiều khách hàng có thể sử dụng
được dải tần đã gán cho họ mà không bị trùng nhờ việc chia phổ tần ra thành nhiều
đoạn. Phổ tần số quy định cho liên lạc di động được chia thành 2N dải tần số kế
tiếp, và được cách nhau bằng một dải tần phòng vệ. Mỗi dải tần số được gán cho
một kênh liên lạc. N dải kế tiếp dành cho liên lạc hướng lên, sau một dải tần phân
cách là N dải kế tiếp dành riêng cho liên lạc hướng xuống.
Đặc điểm:
- Mỗi MS được cấp phát đôi kênh liên lạc suốt thời gian thông tuyến.
- Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận nhau là đáng kể.
- BTS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi MS.
Hệ thống FDMA điển hình là hệ thống điện thoại di dộng tiên tiến (Advanced
Mobile phone System - AMPS).
Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 sử dụng phương pháp đa truy cập đơn
giản. Tuy nhiên hệ thống không thoả mãn nhu cầu ngày càng tăng của người dùng
về cả dung lượng và tốc độ. Vì các khuyết điểm trên mà nguời ta đưa ra hệ thống
thông tin di dộng thế hệ 2 ưu điểm hơn thế hệ 1 về cả dung lượng và các dịch vụ
được cung cấp.
1.4 Hệ thống thông tin di dộng thế hệ 2
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của thuê bao cả về số lượng và chất

lệnh trong 01 giây, còn trong MS số TDMA phải có khả năng xử lý hơn 50x106
lệnh trên giây.
1.4.2 Đa truy cập phân chia theo mã CDMA.
Với phương pháp đa truy cập CDMA sử dụng kỹ thuật trải phổ cho nên nhiều
người sử dụng có thể chiếm cùng kênh vô tuyến đồng thời tiến hành các cuộc gọi
mà không sợ gây nhiễu lẫn nhau. Những người sử dụng nói trên được phân biệt với
nhau nhờ dùng một mã đặc trưng không trùng với bất kỳ ai. Kênh vô tuyến CDMA
được dùng lại mỗi cell trong toàn mạng, và những kênh này cũng được phân biệt
nhau nhờ mã trải phổ giả ngẫu nhiên (Pseudo Noise - PN).
Đặc điểm của CDMA:
- Dải tần tín hiệu rộng hàng MHz.
- Sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp.
- Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô tuyến sử dụng có cường độ trường rất
nhỏ và chống fading hiệu quả hơn FDMA, TDMA
- Việc các thuê bao MS trong cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền
dẫn vô tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số không còn vấn đề, chuyển giao
trở thành mềm, điều khiển dung lượng cell rất linh hoạt.
1.5 Hệ thống thông tin di động thế hệ
ba.
Công nghệ thông tin di động số thế hệ ba. Công nghệ này liên quan đến những
cải tiến đang được thực hiện trong lĩnh vực truyền thông không dây cho điện thoại
và dữ liệu thông qua bất kỳ chuẩn nào trong những chuẩn hiện nay. Đầu tiên là tăng
tốc độ bit truyền từ 9.5Kbps lên 2Mbps. Khi số lượng thiết bị cầm tay được thiết kế
để truy cập Internet gia tăng, yêu cầu đặt ra là phải có được công nghệ truyền thông
20
 Chương 1: Tổng quan về thông tin di động
không dây nhanh hơn và chất lượng hơn. Công nghệ này sẽ nâng cao chất lượng
thoại, và dịch vụ dữ liệu sẽ hỗ trợ việc gửi nội dung video và multimedia đến các
thiết bị cầm tay và điện thoại di động.
Các hệ thống thông tin di động số hiện nay đang ở giai đoạn chuyển từ thế hệ

và số lượng, nhu cầu trao đổi thông tin ở trình độ cao và đa dạng sự phát triển ấy là
tất yếu. Hiện nay công nghệ 3G đang được ứng dụng một cách mạnh mẽ ở các nước
trên thế giới với các dịch vụ tiện ích như điện thoại truyền hình, truy nhập internet,
21
 Chương 1: Tổng quan về thông tin di động
…
22
 Chương 2: Hệ thống thông tin di động GSM
Chương 2
Chương 2
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM
2.1 Giới thiệu chương
Chương này sẽ giới thiệu về sự hình thành và phát triển của hệ thống thông tin
di động GSM, kiến trúc mạng GSM, phương pháp đa truy cập trong GSM, các thủ
tục thông tin của thuê bao sử dụng trong mạng và sự cần thiết phải nâng cấp mạng
GSM lên thế hệ 3G.
Lịch sử hình thành GSM bắt đầu từ một đề xuất vào năm 1982 của Nordic
Telecom và Netherlands tại CEPT (Conference of European Post and
Telecommunication) để phát triển một chuẩn tế bào số mới đáp ứng với nhu cầu
ngày càng tăng của mạng di động Châu Âu.
Ủy ban Châu Âu (EC) đưa ra lời hướng dẫn yêu cầu các quốc gia thành viên
sử dụng GSM cho phép liên lạc di động trong băng tần 900MHz. Viện tiêu chuẩn
viễn thông Châu Âu (ETSI) định nghĩa GSM khi quốc tế chấp nhận tiêu chuẩn hệ
thống điện thoại tế bào số.
Lời đề xuất có kết quả vào tháng 9 năm 1987, khi 13 nhà điều hành và quản lý
của nhóm cố vấn CEPT GSM thỏa thuận ký hiệp định GSM MoU “Club”, với ngày
khởi đầu là 1 tháng 7 năm 1991.
GSM là từ viết tắt của Global System for Mobile Communications (hệ thống
thông tin di động toàn cầu), trước đây có tên là Groupe Spécial Mobile.

PSTN
MS
Hình 2.2- Mô hình hệ thống GSM
OSS
SS
AUC
HLR
EIRVLR
MSC
ISDN
PSPDN
PSTN
PLMN
CSPDN
BSS
BSC
BTS
24
 Chương 2: Hệ thống thông tin di động GSM
EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị
MSC: Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động ( gọi tắt là tổng
đài vô tuyến)
BSS: Hệ thống trạm gốc
BTS: Trạm thu phát gốc
BSC: Hệ thống điều khiển trạm gốc
MS: Trạm di động
OSS: Trung tâm khai thác và bảo dưỡng
ISDN: Mạng liên kết đa dịch vụ
PSPDN: Mạng chuyển mạch công cộng theo gói
PSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng