Đồ án tốt nghiệp Lê Thanh Huấn KTTT 37
Chơng IV
ứng dụng công nghệ CDMA
trong hệ thống ttdđ
4.1 Cấu trúc hệ thống ttdđ CDMA
Trớc hết để hiểu rõ các tính năng u việt của hệ thống TTDĐ CDMA ta đi so sánh
nó với các mạng TTDĐ đã có trớc đó, ở đây ta sẽ đa ra bảng so sánh liệt kê các số liệu
của 3 ký thuật mạng TTDĐ: AMPS (sử dụng ký thuật FDMA), GSM (sử dụng ký thuật
TDMA) và mạng CDMA.
Thông số AMPS GSM CDMA
Dải tần vô tuyến ở 850MHz 12.5MHz 12.5MHz 12.5MHz
Sử dụng lại tần số N = 7 N = 7 N = 1
Dải thông kênh vô tuyến 0.03 MHz 0.03 MHz 1.25 MHz
Số kênh vô tuyến trong 1 dải tần 12.5/0.03 = 416 12.5/0.03 = 416 12.5/1.25 = 10
Số kênh vô tuyến trong 1 cell 416/7 = 58 416/7 = 58 10/1 = 10
Số kênh lu lợng trong 1 kênh vô
tuyến
1 3 20
Số kênh lu lợng trong 1 cell 57 x 1 = 57 56 x 3 = 168 10 x 20 = 200
Số dải quạt Anten trong 1 cell 3 3 3
Số kênh lu lợng trong 1 dải quạt 57/3 = 19 168/3 = 56 200
Dung lợng 100% 300% 1000%
Bảng 4.1: Số liệu của 3 kỹ thuật thông tin di động
Cấu hình của mạng thông tin di động CDMA có rất nhiều điểm chung với mạng
thông tin di động GSM (sử dụng công nghệ TDMA).
Sau đây là mô hình điển hình mạng TTDĐ số CDMA.
CAI
BS MX
Trờng Đại học Giao Thông Vận tải Trang 52
BTC BSC
BSM
Các tín hiệu dẫn đờng từ mỗi trạm gốc có các kiểu mã giống nhau nhng bù pha của
các mã trải phổ khác nhau để nhận dạng. Hơn nữa vì tất cả các tín hiệu dẫn đờng sử dụng
các kiểu mã giống nhau, máy di động có thể tìm thấy một tín hiệu đồng bộ thời gian phù
Trờng Đại học Giao Thông Vận tải Trang 53
Đồ án tốt nghiệp Lê Thanh Huấn KTTT 37
hợp duy nhất bằng cách thực hiện dò tìm toàn bộ pha mã. Pha mã của trạm gốc phục vụ
tối u có thể đợc tạo ra bằng cách tìm tín hiệu mạnh nhất. Hơn nữa mỗi trạm gốc gửi đi
một kênh thiết lập và kênh đồng bộ. Các kênh này sử dụng chuỗi PN và các bù pha giống
nh kênh dẫn đờng và vì vậy một khi các kênh dẫn đờng đợc dò tìm dù chỉ là 1 lần thôi thì
việc điều chế cũng đã có thể đợc thực hiện.
Các tín hiệu kênh đồng bộ này mang các thông tin nhận dạng trạm gốc, công suất
phat dần đờng và thông tin bù pha của sóng mang PN dần đờng của trạm gốc. Máy di
động sẽ sử dụng các dạng thông tin này để thực hiện đồng bộ vơi hệ thống và có thể nhận
biết mức công suất phát phù hợp với cuộc gọi đã cho.
Xem hình vẽ dới đây là biểu thị các khối cơ bản của máy di động. Anten của MS
đợc nối với bộ Anten song công cho phép một Anten dùng chung cho cả phát và thu. Tín
hiệu nhận đợc đợc chuyển đổi từ băng tần vô tuyến RF cao tần 850MHz thành tín hiệu
trung tần IF. Theo thiết kế tiêu chuẩn của bộ tổng hợp tần số đợc sử dụng cho trao đổi
này, bộ thu có thể đợc xắp xếp ở tần số bất kỳ trong băng tần đợc sử dụng cho điện thoại
di động tế bào. Tín hiệu băng tần IF qua bộ lọc bằng giải SAW với băng tần 1.25 MHz và
sau đó tín hiệu thoại đợc đa đến bộ chuyển đổi tơng tự số ADC thành tín hiệu số. Tiếp
theo tín hiệu số đợc đa tới các vi mạch đặc chủng ASIC (Application Specific Intergrated
Circuit). Chức năng chủ yếu của ASIC là Modem của MS. MSM (Mobile Station Modem)
có 3 thành phần chínhlà các bộ giải điều chế, bộ giải mã Viterbi và bộ điều chế thuê bao.
a. Bộ giải điều chế:
Có chức năng chủ yếu của bộ giải điều chế trong máy di động là chức năng máy
thu Rake (quét tìm).
Nh đã nói ở trên, tín hiệu RF ra sau khi đợc lọc rồi đợc chuyển thành tín hiệu số
nhờ bộ ADC, sau đó tín hiệu này đợc đa tới bộ giải điều chế ở 4 bộ thu liên quan: 1 đợc
gọi là bộ thu tìm kiếm và còn lại là 3 bộ thu số liệu. Rất nhiều tín hiệu lu lợng dến theo
Hình 4.2: Cấu trúc cơ bản của máy di động MS
4.1.2 Trạm gốc BS
BS đóng vai trò giao diện giữa máy di động MS và tổng đài di động MX. Trạm gốc
BS cung cấp đờng truyền các gói tin. BS cũng còn là một đầu cuối cố định của giao diện
vô tuyến. Giao diện vô tuyến có chức năng điều khiển và đảm bảo phủ sóng cho toàn bộ
Cell. Cấu hình của BS bao gồm BSC, BTS và BSM.
BTS BSC
BSM
Hình 4.3: Cấu hình của BS
RF Radio Frequency block Khối tần số vô tuyến
CD CDMA Digital block Khối xử lí số
GBS Global Postioning System Hệ thống định vị toàn cầu
BCP BTS Control Processor Bộ xửlí điều khiển BTS
CIN CDMA Interconection Network Mạng liên kết
CKD ClocK Distributor Bộ phân chia đồng hồ
TSB Transcoder & Selector Bank Bộ chuyển mã và lựa chọn
CCP Call Control Processor Bộ xử lí điều khiển cuộc gọi
BIN BTS Interconection Network Mạng liên kết BTS
BSMP Base Station Manager Processor Bộ xử lí điều hành quản trị trạm gốc
ALM Alarm Cảnh báo
Trờng Đại học Giao Thông Vận tải Trang 56
RF
BSMP ALM
GBS
CD
TBS
CKD
CIN
CCP
BCP
c. Bộ quản lí trạm gốc BSM:
BSM bao gồm có 2 khối BSMP và ALM.
Trờng Đại học Giao Thông Vận tải Trang 57
Đồ án tốt nghiệp Lê Thanh Huấn KTTT 37
Bộ xử lí quản trị trạm gốc BSMP hỗ trợ một giao diện giữa ngời khai thác và máy,
nó thực hiện việc điều hoà tải theo chơng trình, vận hành và bảo dỡng trạm gốc.
Bộ cảnh báo ALM xử lí và cảnh báo các sự kiện sai hỏng xảy ra trong hệ thống.
4.1.3 Tổng đài di động MX
ASS CSS
HLR ASS-7
PSTN ASS-T INS
BSC ASS-M
Hình 4.4: Cấu hình tổng đài di động
ASS Acess Switching Subsystem Phân hệ chuyển mạch truy cập
ISN Interconnection Network Subsystem Phân hệ mạng liên kết
CCS Central Control Subsystem Phân hệ điều khiển trung tâm
AMS Administration & Mainternance Subsystem Phân hệ quản trị và bảo dỡng
LRS Location Register Subsystem Phân hệ đăng ký vị trí
ASS-7 Để truy cập mạng báo hiệu SS7
ASS-T Để truy cập trung kế PSTN
ASS-M Để truy cập thuê bao di động
Cấu hình của tổng đài di động MX bao gồm 3 phân hệ là ASS, INS và CCS. MX
cung cấp các dịch vụ căn bản và dịch vụ phục vụ cho MX. MX còn có bộ đăng ký định vị
tạm trú VLR (Visitor Location Register) để lu trú tạm thời các tin tức về thuê bao. MX đ-
ợc thực thi thành một hệ thống điều khiển phân bố có đẳng cấp. MX cũng điều khiển sự
trao đổi thông tin giữa các bộ xử lí. MX đợc modul hoá theo chức năng và có cấu hình dự
phòng.
Phân hệ chuyển mạch truy cập ASS đợc chia thành các khối nhỏ hơn tơng ứng các
đối tợng truy cập khác nhau.
Trờng Đại học Giao Thông Vận tải Trang 58
DBS
Đồ án tốt nghiệp Lê Thanh Huấn KTTT 37
1. Đăng ký trên cơ sở khoảng cách: Kiểu đăng ký này đợc thực hiện khi khoảng cách
giữa BS hiện thời và BS nơi đăng ký lần cuối cùng vợt qua một mức ngỡng.
2. Đăng ký khi có yêu cầu: đợc thực hiện khi hệ thống chỉ thị tấy cả hoặc một số MS cần
đăng ký. Việc hệ thống chỉ định thực hiện nhờ kênh nhắn tin và có thể chỉ địng tới
mỗi MS xác định hay một số MS.
3. Đăng ký thay đổi thông số: Đợc thực hiện khi các thông số hoạt động của MS bị thay
đổi.
4. Đăng ký khi nhập mạng: Đợc thực hiện khi MS nhập mạng, dùng để thông báo rằng
MS ở trạng thái tích cực và có thể sẵn sàng thực hiện hoặc tiếp nhận cuộc gọi.
5. Đăng ký khi rời mạng: Đợc thực hiện khi MS rời mạng, cho phepá mạng xoá bỏ đăng
ký cho MS đo ngay lập tức.
6. Đăng ký trên cơ sở thời gian: Đợc thực hiện khi định thời trong MS kết thúc, cho phép
cơ sở dữ liệu trong mạng đợc xóa bỏ nếu MS không đăng ký lại sau đó một khoảng
thời gian nhất định. Khoảng thời gian này có thể thay đỏi bằng cách thiết lập các
thông số trên kênh điều khiển.
7. Đăng ký trên cơ sở vùng: đợc thực hiện bất cứ khi nào MS thâm nhập vào một vùng
mới của cùng một hệ thống. Một vùng dịch vụ có thể đợc chia nhỏ hơn thành các vùng
(zone) gồm nhóm một hoặc nhiều ô. MS nhận dạng vùng dịch vụ hiện thời đang công
tác thông qua các thông số đợc truyền trên kênh nhắn tin.
Các bớc đăng ký của MS gắn với kênh nhắn tin nh sau:
MS
BS MX VLR mới HLR VLR cũ
1
Xác định
đăng ký
2
Kiềm tra
hợp lệ
Xác nhận
đăng ký
Hình 4.6: Quá trình đăng ký của MS
1. MS xác định rằng MS cần phải đăng ký với hệ thống.
2. MS nhận thông tin kiểm tra tính hợp lệ đcợ phát đi từ BS trên kênh nhắn tin.
3. MS gửi đi mã nhận dạng MS quốc tế (IMSI), trả lời cho thông báo kiểm tra hợp lệ của
BS.
4. BS xác nhận MS có hiệu lực.
5. BS gửi thông tin đăng ký ISDN tới MX.
6. MX nhận thông tin này và git thông tin tới VLR đang phục vụ.
7. Nếu MS cha đợc đăng ký ở VLR hiện thời thì VLR hiện thời gởi đi thông báo đăng ký
(REGNOT) tới HLR của ngời sử dụng bao gồm có mã IMSI và dữ liệu khác nếu cần.
8. HLR nhật thông báo đăng ký và cập nhật cơ sở dữ liệu của nó bằng cách ghi lại vùng
phục vụ của VLR đã gửi thông tin cho REGNOT.
9. HLR gửi thông tin huỷ bỏ đăng ký theo thể thức IS-41 tới VLR cũ để VLR này xoá
đăng ký trớc đó của MS.
10. VLR cũ gửi thông tin xác nhận bao gồm giá trị cớc của các cuộc gọi của MS.
Trờng Đại học Giao Thông Vận tải Trang 61
Đồ án tốt nghiệp Lê Thanh Huấn KTTT 37
11. HLR gửi thông tin trả lời REGNOT tới VLR mới cùng với thông tin mà VLR yêu cầu
nh:
Kiểu MS, chia sẻ thông tin về các mã khoá bảo mật, về giá trị hiện thời của cớc các
cuộc gọi. Nếu việc đăng ký bị lỗi (do IMSI không có hiệu lực, dịch vụ không cho phép
hoặc cha trả tiền cho hoá đơn cớc ) thì thông báo trả lời REGNOT sẽ bao gồm một chỉ
thị lỗi.
12. Khi nhận đợc thông tin trả lời REGNOT từ HLR, VLR sẽ chỉ định một nhận dạng MS
tạm thời (TMSI), sau đó gởi thông tin trả lời tới MX.
13. MX nhận dạng thông tin, tổ chc lại dữ liệu và gửi thông tin đăng ký ISDN tới BS.
14. BS nhận thông báo đăng ký và phát nó tới MS để xác nhận viêc đăng ký.
4.2.2 Cuộc gọi đợc khởi tạo từ MS
Đồ án tốt nghiệp Lê Thanh Huấn KTTT 37
10
Cảnh báo
ISDN
11
12
13 ANM SS7
14
ISDN
CONN
15
16
Xác nhận
ISDN CONN
17 Hai bên thông thoại
Hình 4.7: Cuộc gọi đợc khởi tạo từ MS
5. MX gửi thông tin địa chỉ ban đầu (một phần địa chỉ ISDN của ngời sử dụng) bằng báo
hiệu số 7 tới tổng đài cuối (có thể là vô tuyến hoặc hữu tuyến).
6. Thời điểm này MX gởi thông báo tiếp tục cuộc gọi ISDN tới BS.
7. BS chỉ định kênh lu lợng cho MS.
8. MS điều chỉnh tới kênh lu lợng và xác nhận kênh lu lợng đợc chỉ định.
9. Tổng đài đầu cuối kiểm tra trạng thái của máy điện thoại bị gọi và gửi lại thông tin
hoàn thành địa chỉ SS7 (ACM) tới MX.
10. MX gửi thông tin cảnh báo ISDN tới BS.
11. MX cung cấp âm chuông tới MS.
12. Máy điện thoại bị gọi trả lời.
13. Tổng đài đầu cuối gửi thông tin trả lời bằng CSS7 (ANM SS7) tới MX.
14. MX gởi thông tin đấu nối ISDN (ISDN CONN) tới BS.
15. MX cắt chuông và tạo ra tuyến nối mạng.
16. BS gửi thông tin xác nhận đấu nối tới MX.
17. Khi ngời sử dụng trả lời, MS gửi thông báo trả lời tới BS.
18. BS gửi thông tin đấu nối ISDN tới MX.
19. MX gửi thông báo trả lời bằng báo hiệu số 7 (CSS7 ANM) tới tổng đài nguồn.
20. MX gửi thông báo xác nhận đấu nối ISDN tới BS.
21. Tổng đài nguồn cắt âm chuông và tạo tuyến nối.
22. Hai thuê bao có thể thông thoại đợc với nhau.
Trờng Đại học Giao Thông Vận tải Trang 65
Đồ án tốt nghiệp Lê Thanh Huấn KTTT 37
4.2.4 Xoá cuộc gọi
Việc xoá cuộc gọi đợc thực hiện khi một trong hai phía đầu cuối muốn kết thúc
cuộc gọi. Trình tự xoá cuộc gọi phụ thuộc vào MS hay thuê bao đầu xa kết thúc trớc.
Trờng hợp MS thực hiện viêc kết thúc cuộc gọi thì trình tự các bớc nh sau:
1. MS dừng máy.
2. MS gửi thông tin giải tảo tuyến nối tới BS.
MS BS MX VLR HLR EX
1
Kết thúc
cuộc gọi
2 Giải toả
3 ISDN DISC
4 SS7 REL
5 ISDN REL
6 SS7 REL Com
7
ISDN
RELCom
8
9
Trả lời yêu cẫu xoá
PC..SAP
10
Trả lời yêu cẫu xoá
PC..SAP
Hình 4.10: Thuê bao đầu xa khởi tạo xoá cuộc gọi
4. BS gửi thông báo giải toả tới MS.
5. MS xác nhận thông báo và giải phóng kênh lu lợng.
6. BS gửi thông tin giải phóng tuyến nối ISDN tới MX.
7. MX thông tin hoàn thành giải phóng tuyến ISDN tới BS.
8. MX gửi thông báo hoàn thành giải phóng bằng CSS7 tới tổng đài đầu xa.
9. BS thông báo yêu cầu xoá điểm truy nhập dịch vụ thông tin cá nhân (PCSAP) tới
VLR.
10. VLR kết thúc băng ghi cuộc gọi và gửi thông báo yêu cầu xoá PC SAP tới BS.
4.2.5 Quá trình lu động của MS (Roaming)
Lu động là khả năng phân phát dịch vụ tới MS nằm ngoài vùng đăng ký thờng trú
của nó.
Trờng Đại học Giao Thông Vận tải Trang 67
Yêu cầu xoá PC..SAP
Người sử dụng
dừng máy
Đồ án tốt nghiệp Lê Thanh Huấn KTTT 37
Các dữ liệu về MS đếu đợc lấy từ VLR. Nếu dữ liệu đợc lấy từ VLR cha sẵn có thì
VLR sẽ gửi thông báo tới HLR thích hợp để cập nhật dữ liệu.
Một khi dữ liệu về MS lu động đã đợc ghi lại ở VLR thì viẹc xử lí một sự khởi tạo
dịch vụ bất kỳ giống hệt nh khi ở trong vùng đăng ký thờng trú của nó.
Việc chuyển tải một cuộc gọi tới MS không đăng ký là không thể thực hiện đợc do
mạng không biết vị trí hiện tại của MS.
Khi MS đăng ký với hệ thống, việc chuyển tải cuộc gọi tới MS có thể thực hiện đ-
ợc.
Số đăng ký của MS dựa trên cơ sở vùng địa lý là một trờng hợp thờng gặp trong kế
hoạch đánh số. Khi đó mỗi MX đợc chỉ định một khối các số đăng ký tơng ứng với vùng
lời
5 CSS7 ACM
6
7 CSS7 ANM
8 CSS7 IAM
.
Hình 4.11: Cuộc gọi đến MS lu động với số đăng ký dựa trên vùng địa lí
4.2.6 Quá trình chuyển giao (Handover)
Quá trình MS chuyến sang một kênh lu lợng mới nhằm đảm bảo cho tuyến vô
tuyến có chất lợng tốt đợc gọi là quá trình chuyển vùng (Hand off). Trong các hệ thống tế
bào tơng tự, quá trình chuyển vùng đợc thực hiện thông qua các mệnh lệnh cho MS tự
điều chỉnh tới tần số mới. Quá trình chuyển sang một tần số mới sẽ gây ra sự gián đoạn
của cuộc gọi. Do đó có thể gây ra lối đối với dữ liệu hoặc mất đồng bộ dữ liệu.
Đối với hệ thống CDMA các đặc tính của thông tin trải phổ cho phép MS nhận đợc
thông tin từ 2 hay nhiều BS cùng một lúc. Nhờ khả năng này mà MS có thể thực hiện
chuyển vùng từ BS này sang BS khác, từ sector này sang sector khác với cùng một BS mà
không sợ gây ra sự xáo trộn lớn nào về các thông tin thoại và dữ liệu.
Trong hệ thống CDMA có một vài kiểu chuyển vùng sau:
1. Chuyển vùng mềm: Xuất hiện khi một BS mới bắt đầu làm việc với MS trong khi MS
vẫn đang tiếp tục làm việc với BS cũ. MS sẽ làm việc với cả 2 BS giống nh những tín
hiệu đa đờng trong maý thu RAKE và sẽ xử lí chúng giống nh xử lí việc thu tín hiệu từ
một BS. MSC kết hợp các tín hiệu nhận dợc từ 2 BS để tạo ra tín hiệu thu không bị
gián đoạn.
2. Chuyển vùng mềm hơn: Xuất hiện khi MS thực hiện việc chuyển vùng giữa 2 sector
khác nhau trong cùng một BS.
3. Chuyển vùng cứng: Xuất hiện khi 2 BS không đồng bộ đợc với nhau (chẳng hạn nh
chúng thuộc 2 hệ thống khác nhau) hoặc cả 2 BS sử dụng các băng tần khác nhau.
Trờng Đại học Giao Thông Vận tải Trang 69
Copyright: Tài liệu đại học ©