LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay thông tin di động là ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh
nhất. Theo thống kê, tính đến cuối tháng 4/2010, số thuê bao di động đạt vào khoảng
123,9 triệu thuê bao, tăng 61,4% so với cùng kì năm trước. Con số này cho thấy tốc
độ phát triển chóng mặt của thông tin di động trong nước. Khởi nguồn từ dịch vụ
thoại đắt tiền cho một số ít người đi xe, đến nay với sự ứng dụng ngày càng rộng rãi
các thiết bị thông tin di động thể hệ ba, thông tin di động có thể cung cấp nhiều hình
loại dịch vụ đòi hỏi tốc độ số liệu cao cho người sử dụng kể cả các chức năng
camera, MP3 và PDA. Với các dịch vụ đòi hỏi tốc độ cao ngày càng trở nên phổ biến
này, nhu cầu 3G cũng như phát triển nó lên 4G ngày càng trở nên cấp thiết. Hiện nay,
dịch vụ 3G đang không ngừng phát triển. Tháng 3/2010, VinaPhone tuyên bố đạt 7
triệu thuê bao 3G, MobiFone thì cho biết họ có gần 6 triệu người đã đăng ký sử dụng,
còn Viettel, dù chưa khai trương dịch vụ cũng cho biết đã có gần 1 triệu khách hàng.
Được may mắn thực tập tại ban 3G thuộc Phòng Kỹ Thuật, Chi nhánh Viettel
Hà Nội I, em đã quyết định đồ án của mình sẽ làm về 3G và thiết bị phát sóng –
NodeB. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Thái Vĩnh Hiển – giảng viên
khoa Điện Tử Viễn Thông trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội – đã tận tình hướng
dẫn em hoàn thành đồ án. Xin cảm ơn các anh trong ban 3G đã giúp đỡ và tạo điều
kiện thuận lợi khi em nghiên cứu thực tế.
Vì thời gian thực tập ngắn và kiến thức chuyên môn còn có hạn, nên đề tài còn
nhiều thiếu sót, chưa được đầy đủ và chi tiết. Kính mong các thầy cô quan tâm giúp
đỡ hoàn thiện hơn đề tài của em. Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội tháng 5 năm 2010
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Mai Thu
1
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Mục đích của Đồ án này là trình bày những hiểu biết về hệ thống thông tin di
động thế hệ thứ ba – Third Generation (3G) và những kiến thức thực tế em đã tìm
hiểu được về thiết bị phát sóng 3G cụ thể là NodeB. Trên cơ sở đó, Đồ án sẽ triển
khai theo các chương mục như sau:
hệ thứ nhất
2G The Second Generation Hệ thống thông tin đi động thế
hệ thứ hai
3G Third Generation Hệ thống thông tin di động thế
hệ thứ ba
3GPP Third Generation Partnership Project Tổ chức chuẩn hóa các công
nghệ mạng thông tin di động tế
bào
4G Fourth Generation Hệ thống thông tin di động thế
hệ thứ tư
A
AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động
tiên tiến
ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải bất đồng bộ
3
AV Authetication Vector Vector nhận thực
AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực
B
BG Border Gateway Cổng biên giới
BICC Bearer Independent Call Control Giao thức điều khiển cuộc gọi
độc lập vật mang
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc
BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc
C
CBU Control Base Unit Khối điều khiển cơ sở
CDMT Code Division Multiple Testbed Phòng thí nghiệm đa truy nhập
theo mã
4
CDPD Cellular Digital Packet Data Ngăn xếp giao thức số liệu gói
số tổ ong
Hệ thống thông tin di động mặt
đất tương lai
FOMA Freedom of Mobile Multimedia
Access
Tự do truy nhập đa phương tiện
FRAMES Future Radio Multiple Access
Scheme
Sơ đồ đa truy nhập vô tuyến
tương lai
G
GERAN GSM EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến dựa
trên công nghệ EDGE của
GSM
GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ cổng GPRS
6
GSM Global System for Mobile
communications
Hệ thống truyền thông di động
toàn cầu
GMSC Gateway Mobile Switching Centre Cổng trung tâm chuyển mạch di
động
GTP GPRS Tunnel Protocol Giao thức đường hầm GPRS
H
HE Home Environment Môi trường nhà
HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú
HSPA Hight Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao
HSPDA Hight Speed Packet Downlink
Access
Truy nhập gói đường xuống tốc
độ cao
8
M
ME Mobile Equipment Thiết bị di động
MGW Media Gateway Cổng phương tiện
MSC Media Service Clients Phương tiện dịch vụ khách
hàng
MRF Multimedia Resource Function Chức năng tài nguyên đa
phương tiện
MGCF Media Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng các
phương tiện
MSISDN Mobile Station ISDN Số thuê bao di động có trong
danh bạ điện thoại
MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi
trường
MBS Multistandard Base Station Trạm gốc đa tiêu chuẩn
MSS Mobile Solutions Services Các dịch vụ giải pháp di động
MU Main Unit Bộ phận chính
9
O
OBIF Optical Radio Unit Interface Giao diện kết nối quan vô tuyến
OFDMA Orthogonal Frequency-Division
Multiple Access
đa truy nhập phân chia theo tần
số trực giao
OMC-R Operation and Maintenance Center –
Radio
Trung tâm khai thác bảo dưỡng
mạng vô tuyến
P
PBX Private Branch Exchange Tổng đài nội bộ
S
SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS
SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi đầu phiên
SMS Short Message Servive Dịch vụ nhắn tin
SS7 Signaling Sysem No7 Mạng báo hiệu số 7
T
T-SGW Transport Signalling Gateway Cổng báo hiệu truyền tải
12
TDM Time Division Multiplex Đa hợp phân chia theo thời gian
Time Division Multilpe Access Đa truy nhập phân chia theo
thời gian
TACS Total Access Communication
System
Hệ thống truyền thông truy
nhập hoàn toàn
TE Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối
TMSI Temporary Mobile Subscriber
Identity
Số hiệu nhận dạng trạm di động
tạm thời
U
UE User Equipment Thiết bị người dùng
UMB Ultra Mobile Broadband Di động băng thông siêu rộng
UMTS Universal Mobile
Telecommunications System
Hệ thống viễn thông di động đa
năng
USIM UMTS Subscriber Identity Module Module nhận dạng thuê bao
UMTS
UTRA-FDD UMTS Terrestrial Radio Access-
Với đề tài “3G và thiết bị phát sóng – NodeB”, đồ án được chia làm 2 phần
giải quyết 2 vấn đề: lý thuyết và thực tế.
Về lý thuyết, đồ án đưa ra lý thuyết tổng quan về hệ thống thông tin di động
thế hệ thứ ba – Third Generation (3G), bao gồm quá trình đi lên 3G từ các hệ thống
thông tin di động trước đó là 1G và 2G, tìm hiểu thế nào là công nghệ 3G, và lý
thuyết về các qui tắc thiết kế mạng 3G.
Về thực tế, đồ án trình bày những hiểu biết về NodeB như là mô hình chung
của 1 trạm NodeB, cấu trúc và chức năng các thành phần trong NodeB (trong phần
này đặc biệt đi sâu vào loại tủ phân tán RBS 3418), quá trình tích hợp trạm và sửa lỗi
trong quá trình phát sóng.
Để hoàn thành các công việc trên, em đã tham khảo một số tài liệu, kết hợp
với quá trình thực tập, nghiên cứu thực tế tại các trạm phát sóng của Viettel Telecom.
Song do hạn chế về mặt qui mô, đồ án chỉ bao gồm 2 phần với 5 chương:
- Phần 1: Tổng quan về 3G
• Chương 1: Quá trình phát triển lên 3G
• Chương 2: Thế nào là công nghệ 3G
• Chương 3: Các qui tắt thiết kế mạng vô tuyến 3G
- Phần 2: Trạm phát sóng 3G – NodeB
• Chương 4: Cấu trúc và chức năng các thành phần NodeB
• Chương 5: Tích hợp và sửa lỗi NodeB
16
Phần một
TỔNG QUAN VỀ 3G
Giới thiệu chung
Sự phát triển nhanh chóng của dịch vụ số liệu đã đặt ra các yêu cầu mới đối
với công nghệ viễn thông di động. Thông tin di động thế hệ 2 (2G) mặc dù sử dụng
công nghệ số nhưng là hệ thống băng hẹp và được xây dựng trên cơ chế chuyển mạch
kênh nên không thể đáp ứng được dịch vụ mới này. 3G (Third Gneration) là giai
đoạn mới nhất trong sự tiến hóa của ngành viễn thông di động. Hệ thống thông tin di
động thế hệ thứ nhất – The First Gerneration (1G) của điện thoại di động là những
Lịch trình nghiên cứu phát triển của CDMA2000/3GPP2 chia thành 2 pha:
- Pha 1: (1997 – 1999)
+ Nghiên cứu phát triển mẫu đầu tiên của hệ thống.
18
+ Năm 1997: Xây dựng tiêu chuẩn, xây dựng cấu trúc mẫu đầu tiên hệ thống
và thiết kế các phương tiện thử nghiệm chung.
+ Năm 1998: Tiếp tục xây dựng mẫu thử đầu tiên của hệ thống và các phương
tiện thử nghiệm chung.
+ Năm 1999: Kiểm tra kết nối cho mô hình đầu tiên của hệ thống.
- Pha 2: (2000 -2002)
+ Phát triển hệ thống với mục tiêu thương mại ở các nhà sản xuất hàng đầu.
+ Năm 2002: Bắt đầu dịch vụ thương mại.
1.2. Lộ trình phát triển từ hệ thống IS-95 thế hệ thứ hai sang hệ thống
CDMA2000 thế hệ thứ ba
Mặc dù mạng CDMAOne (IS-95) không phải là mạng đầu tiên cung cấp truy
nhập số liệu, nhưng đây là các mạng được thiết kế duy nhất để truyền số liệu. Trước
hết chúng xử lý truyền dẫn số liệu và tiếng theo cách rất giống nhau. Khả năng truyền
dẫn tốc độ thay đổi có sẵn trong CDMAOne cho phép quyết định lượng thông tin cần
phát, vì thế cho phép chỉ sử dụng tiềm năng mạng theo nhu cầu. Vì các hệ thống
CDMAOne sử dụng truyền tiếng đóng gói trên đường trục (các đường truyền dẫn từ
BTS đến MSC), nên khả năng truyền số liệu gói đã có sẵn trong thiết bị. Công nghệ
truyền dẫn số liệu gói của CDMAOne sử dụng ngăn xếp giao thức số liệu gói số tổ
ong – Cellular Digital Packet Data (CDPD) phù hợp với TCP/IP.
Bổ sung truyền số liệu vào mạng CDMA2000 sẽ cho phép nhà khai thác
mạng tiếp tục sử dụng các phương tiện truyền dẫn, các phương tiện vô tuyến, cơ sở
hạ tầng và các thiết bị đầu cuối hiện có bằng cách nâng cấp phần mềm cho chức năng
tương tác. Nâng cấp lên IS-95B cho phép tăng tốc kênh để cung cấp tốc độ số liệu 64
– 115 kbit/s và đồng thời cải thiện chuyển giao mềm và chuyển giao cứng giữa các
tần số. Các nhà sản xuất đã công bố các khả năng số liệu gói, số liệu kênh và fax số
trên các thiết bị CDMAOne của họ.
20
tiếng trên nền IP. Với giai đoạn hai các dịch vụ đa phương tiện thực sự sẽ được cung
cấp và sẽ mang lại cơ hội thuận lợi bổ sung cho các nhà khai thác. Các dịch vụ đa
phương tiện sẽ có thể thực hiện được thông qua MAC số liệu gói, hỗ trợ đầy đủ cho
số liệu gói, hỗ trợ đầy đủ cho dịch vụ số liệu gói đến 2Mb/s, giao thức đoạn nối vô
tuyến (RLP) hỗ trợ tất cả các tốc độ số liệu đến 2Mb/s và mô hình gọi đa phương tiện
tiên tiến.
Hình 1.. Lộ trình phát triển từ CDMAOne đến CDMA2000
Cả CDMA2000 giai đoạn một và hai đều có thể hoà trộn với CDMAOne để
sử dụng hiệu quả nhất phổ tần tuỳ theo nhu cầu của khách hàng. Chẳng hạn một nhà
khai thác có nhu cầu lớn về dịch vụ số liệu tốc độ có thể chọn triển khai kết hợp giai
đoạn một CDMA2000 và CDMAOne với sử dụng nhiều kênh hơn cho CDMAOne.
Ở một thị trườmg khác, người sử dụng có thể chưa cần nhanh chóng sử dụng các
dịch vụ tốc độ số liệu cao thì nhiều kênh hơn sẽ được dành cho các dịch vụ của
CDMAOne. Vì các khả năng của CDMA2000 giai đoạn hai đã sẵn sàng nên nhà khai
thác có nhiều cách lựa chọn hơn trong việc sử dụng phổ tần để hỗ trợ các dịch vụ
mới.
1.3. Chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTS
Trong phần này ta sẽ xét chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTS của
hãng Alcatel. Alcatel dự kiến phát triển mạng truy nhập vô tuyến – Radio Access
21
Network (RAN) từ GSM lên 3G UMTS theo ba phát hành: 3GR1, 3GR2 và 3GR3 (R
– Release: phát hành). Với mỗi phát hành, các sản phẩm mới và các tính năng mới sẽ
được đưa ra.
1.3.1. 3GR – Kiến trúc mạng UMTS chống lấn
Phát hành 3GR1 dựa trên phát hành của 3GPP vào tháng 3 và các đặc tả kỹ
thuật vào tháng 6 năm 2000. Phát hành đầu của 3GR1 chỉ hỗ trợ truy nhập vô tuyến
mặt đất UMTS-ghép kênh phân chia tần số - UMTS Terrestrial Radio Access-
Frequency Division Duplex (UTRA-FDD) và sẽ được triển khai chống lấn lên GSM.
Chiến lược dịch chuyển từ GSM sang UMTS phát hành 3GR1 được chia thành ba
24
Hình 1.. Kiến trúc RAN thống nhất của 3GR3.1
1.4. Tổng kết quá trình phát triển hệ thống thông tin di động đến thế hệ
thứ ba
Trong qua trình này ta tổng kết nền tảng công nghệ chính của thông tin di
động từ thế hệ một đến thế hệ ba và quá trình phát triển của các nền tảng này đến nền
tảng của thế hệ ba. Để tiến tới thế hệ ba có thể thế hệ hai phải trải qua một giai đoạn
trung gian, giai đoạn này gọi là thế hệ 2,5.
25
Copyright: Tài liệu đại học ©