Tìm hiểu về công nghệ mạng đa truy nhập

động trong các môi trường mà ở đó không phải tất cả các ô đều được nâng cấp bằng chức năng HSDPA. Vì thế HSDPA đưa vào nút B một lớp con MAC mới, MA-hs, chịu trách nhiệm cho lập biểu, điều khiển tốc độ và khai thác giao thức HARQ. Do vậy ngoại trừ các tăng cường cho RNC như điều khiển cho phép HSDPA đối với các người sử dụng, HSDPA chủ yếu tác động lên nút B (hình 3.10). Hình 3.10. Kiến trúc HSDPA Mỗi UE sử dụng HSDPA sẽ thu truyền dẫn HS-DSCH từ một ô (ô phục vụ). Ô phục vụ chịu trách nhiệm lập biểu, điều khiển tốc độ, HARQ và các chức năng MAC-hs khác cho HSDPA. Chuyển giao mềm đường lên được hỗ trợ trong đó truyền dẫn số liệu đường lên sẽ thu được từ nhiều ô và UE sẽ nhận được các lệnh điều khiển công suất từ nhiều ô. Di động từ một ô hỗ trợ HSDPA đến một ô không hỗ trợ HSDPA được xử lý dễ ràng. Có thể đảm bảo dịch vụ không bị gián đoạn cho người sử dụng (mặc dù tại tốc độ số liệu thấp hơn) bằng chuyển mạch kênh trong RNC trong đó người sử dụng được chuyển mạch đến kênh dành riêng (DCH) trong ô không có HSDPA. Tương tự, một người sử dụng được trang bị đầu cuối có HSDPA có thể chuyển mạch từ kênh riêng sang HSDPA khi người này chuyển vào ô có hỗ trợ HSDPA. Cấu trúc kênh tổng thể của HSDPA kết hợp WCDMA được cho trên hình 3.11. Hình 3.11. Cấu trúc kênh HSDPA kết hợp WCDMA 3.4. TRUY NHẬP GÓI TỐC ĐỘ CAO ĐƯỜNG LÊN (HSUPA) Cốt lõi của HSUPA cũng sử dụng hai công nghệ cơ sở như HSDPA: lập biểu nhanh và HARQ nhanh với kết hợp mềm. Cũng giống như HSDPA, HSUPA sử dụng khoảng thời gian ngắn 2ms cho TTI đường lên. Các tăng cường này được thực hiện trong WCDMA thông qua một kênh truyền tải mới, E-DCH (Enhanced Dedicated Channel: kênh riêng tăng cường). Mặc dù sử dụng các công nghệ giống HSDPA, HSUPA cũng có một số khác biệt căn bản so với HSDPA và các khác biệt này ảnh hưởng lên việc thực hiện chi tiết các tính năng: Trên đường xuống, các tài nguyên chia sẻ là công suất và mã đều được đặt trong một nút trung tâm (nút B). Trên đường lên, tài nguyên chia sẻ là đại lượng nhiễu đường lên cho phép, đại lượng này phụ thuộc vào công suất của nhiều nút nằm phân tán (các nút UE) Trên đường xuống bộ lập biểu và các bộ đệm phát được đặt trong cùng một nút, còn trên đường lên bộ lập biểu được đặt trong nút B trong khi đó các bộ đệm số liệu được phân tán trong các UE. Vì thế các UE phải thông báo thông tin về tình trạng bộ đệm cho bộ lập biểu Đường lên WCDMA và HSUPA không trực giao và vì thế xẩy ra nhiễu giữa các truyền dẫn trong cùng một ô. Trái lại trên đường xuống các kênh được phát trực giao. Vì thế điều khiển công suất quan trọng đối với đường lên để xử lý vấn đề gần xa. E-DCH được phát với khoảng dịch công suất tương đối so với kênh điều khiển đường lên được điều khiển công suất và bằng cách điều chỉnh dịch công suất cho phép cực đại, bộ lập biểu có thể điều khiển tốc độ số liệu E-DCH. Trái lại đối với HSDPA, công suất phát không đổi (ở mức độ nhất định) cùng với sử dụng thích ứng tốc độ số liệu. Chuyển giao được E-DCH hỗ trợ. Việc thu số liệu từ đầu cuối tại nhiều ô là có lợi vì nó đảm bảo tính phân tập, trong khi đó phát số liệu từ nhiều ô trong HSDPA là phức tạp và chưa chắc có lợi lắm. Chuyển giao mềm còn có nghĩa là điều khiển công suất bởi nhiều ô để giảm nhiễu gây ra trong các ô lân cận và duy trì tương tích ngược với UE không sử dụng E-DCH Trên đường xuống, điều chế bậc cao hơn (có xét đến hiệu quả công suất đối với hiệu quả băng thông) được sử dụng để cung cấp các tốc độ số liệu cao trong một số trường hợp, chẳng hạn khi bộ lập biểu ấn định số lượng mã định kênh ít cho truyền dẫn nhưng đại lượng công suất truyền dẫn khả dụng lại khá cao. Đối với đường lên tình hình lại khác; không cần thiết phải chia sẻ các mã định kênh đối với các người sử dụng khác và vì thể thông thường tỷ lệ mã hóa kênh thấp hơn đối với đường lên. Như vậy khác với đường lên điều chế bậc cao ít hữu ích hơn trên đường lên trong các ô vĩ mô và vì thế không được xem xét trong phát hành đầu của HSUPA. 4.4.1. Lập biểu Đối với HSUPA, bộ lập biểu là phần tử then chốt để điều khiển khi nào và tại tốc độ số liệu nào một UE được phép phát. Đầu cuối sử dụng tốc độ càng cao, thì công suất thu từ đầu cuối tại nút B cũng phải càng cao để đảm bảo tỷ số Eb/N0 (Eb=Pr/Rb, Pr là công suất thu tại nút B còn Rb là tốc độ bit được phát đi từ UE) cần thiết cho giải điều chế. Bằng cách tăng công suất phát, UE có thể phát tốc độ số liệu cao hơn. Tuy nhiên do đường lên không trực giao, nên công suất thu từ một UE sẽ gây nhiễu đối với các đầu cuối khác. Vì thế tài nguyên chia sẻ đối với HSUPA là đại lượng công suất nhiễu cho phép trong ô. Nếu nhiễu quá cao, một số truyền dẫn trong ô, các kênh điều khiển và các truyền dẫn đường lên không được lập biểu có thể bị thu sai. Trái lại mức nhiễu quá thấp cho thấy rằng các UE đã bị điều chỉnh thái quá và không khai thác hết toàn bộ dung lượng hệ thống. Vì thế HSUPA sử dụng bộ lập biểu để cho phép các người sử dụng có số liệu cần phát được phép sử dụng tốc độ số liệu cao đến mức có thể nhưng vẫn đảm bảo không vượt quá mức nhiễu cực đại cho phép trong ô. Nguyên lý lập biểu HSUPA được cho trên hình 3.12. Hình 3.12. Nguyên lý lập biểu HSUPA của nút B Khác với HSDPA, bộ lập biểu và các bộ đệm phát đều được đặt tại nút B, số liệu cần phát được đặt tại các UE đối với đường lên. Tại cùng một thời điểm bộ lập biểu đặt tại nút B điều phối các tích cực phát của các UE trong ô. Vì thế cần có một cơ chế để thông báo các quyết định lập biểu cho các UE và cung cấp thông tin về bộ đệm từ các UE đến bộ lập biểu. Chương trình khung HSUPA sử dụng các cho phép lập biểu phát đi từ bộ lập biểu của nút B để điều khiển tích cực phát của UE và các yêu cầu lập biểu phát đi từ UE để yêu cầu tài nguyên. Các cho phép lập biểu điều khiển tỷ số công suất giữa E-DCH và hoa tiêu được phép mà đầu cuối có thể sử dụng; cho phép lớn hơn có nghĩa là đầu cuối có thể sử dụng tốc độ số liệu cao hơn nhưng cũng gây nhiễu nhiều hơn trong ô. Dựa trên các kết quả đo đạc mức nhiễu tức thời, bộ lập biểu điều khiển cho phép lập biểu trong từng đầu cuối để duy trì mức nhiễu trong ô tại mức quy định (hình 3.13). Trong HSDPA, thông thường một người sử dụng được xử lý trong một TTI. Đối với HSUPA, trong hầu hết các trường hợp chiến lược lập biểu đường lên đặc thù thực hiên lập biểu đồng thời cho nhiều người sử dụng. Lý do vì một đầu cuối có công suất nhỏ hơn nhiều so với công suất nút B: một đầu cuối không thể sử dụng toàn bộ dung lượng ô một mình. Hình 3.13. Chương trình khung lập biểu của HSUPA Nhiễu giữa các ô cũng cần được điều khiển. Thậm chí nếu bộ lập biểu đã cho phép một UE phát tại tốc độ số liệu cao trên cơ sở mức nhiễu nội ô chấp thuận được, nhưng vẫn có thể gây nhiễu không chấp nhận được đối với các ô lân cận. Vì thế trong chuyển giao mềm, ô phục vụ chịu trách nhiệm chính cho họat động lập biểu, nhưng UE giám sát thông tin lập biểu từ tất cả các ô mà UE nằm trong chuyển giao mềm. Các ô không phục vụ yêu cầu tất cả các người sử dụng mà nó không phục vụ hạ tốc độ số liệu E-DCH bằng cách phát đi chỉ thị quá tải trên đường xuống. Cơ chế này đảm bảo hoạt động ổn định cho mạng. Lập biểu nhanh cung cấp một chiến lược cho phép kết nối mềm dẻo hơn. Vì cơ chế lập biểu cho phép xử lý tình trạng trong đó nhiều người sử dụng cần phát đồng thời, nên số người sử dụng số liệu gói tốc độ cao mang tính cụm được cho phép lớn hơn. Nếu điều này gây ra mức nhiễu cao không thể chấp nhận được trong hệ thống, thì bộ lập biểu có thể phản ứng nhanh chóng để hạn chế các tốc độ số liệu mà các UE có thể sử dụng. Không có lập biểu nhanh, điều khiển cho phép có thể chậm trễ hơn và phải dành một dự trữ nhiễu trong hệ thống trong trường hợp nhiều người sử dụng hoạt động đồng thời. 4.4.2. HARQ với kết hợp mềm HARQ nhanh với kết hợp mềm được HSUPA sử dụng với mục đích cơ bản giống như HSDPA: để đảm bảo tính bền vững chống lại các sai lỗi truyền dẫn ngẫu nhiên. Sơ đồ được sử dụng giống như đối với HSDPA. Đối với từng khối truyền tải được phát trên đường lên, một bit được phát từ nút B đến UE để thông báo giải mã thành công (ACK) hay yêu cầu phát lại khối truyền tải thu bị mắc lỗi (NAK). Điểm khác biệt chính so với HSDPA bắt nguồn từ việc sử dụng chuyển giao mềm trên đường lên. Khi UE nằm trong chuyển giao mềm, nghĩa là giao thức HARQ kết cuối tại nhiều ô. Vì thế trong nhiều trường hợp số liệu truyền dẫn có thể được thu thành công tại một số nút B nhưng lại thất bại tại các nút B khác. Nhìn từ phía UE, điều này là đủ, vì ít nhất một nút B thu thành công số liệu. Vì thế trong chuyển giao mềm tất cả các nút B liên quan đều giải mã số liệu và phát ACK hoặc NAK. Nếu UE nhận được ACK ít nhất từ một nút B, UE coi rằng số liệu đã được thu thành công. HARQ với kết hợp mềm có thể được khai thác không chỉ để đàm bảo tính bền vững chống lại nhiễu không dự báo được mà còn cải thiện hiệu suất đường truyền để tăng dung lượng và (hoặc) vùng phủ. Các bit được mã hóa bổ sung chỉ được phát khi cần thiết. Vì thế tỷ lệ mã sau các lần phát lại được xác định theo tỷ lệ mã cần thiết cho điều kiện kênh tức thời. Đây cũng chính là mục tiêu mà thích ứng tốc độ cố gắng đạt được, điểm khác chính là thích ứng tốc độ cố gắng tìm ra tỷ lệ mã phù hợp trứơc khi phát. 4.4.3. Kiến trúc Để hoạt động hiệu quả, bộ lập biểu phải có khả năng khai thác các thay đổi nhanh theo mức nhiễu và các điều kiện đường truyền. HARQ với kết hợp mềm cũng cho lợi từ các phát lại nhanh và điều này giảm chi phí cho các phát lại. Vì thế hai chức năng này phải được đặt gần giao diện vô tuyến. Vì thế cũng giống như HSDPA, các chức năng lập biểu và HARQ của HSUPA được đặt tại nút B. Ngoài ra cũng giống như đối với HSDPA, cũng cần đảm bảo giữ nguyên các lớp cao hơn lớp MAC. Vì thế mật mã, điều khiển cho phép … vẫn đặt dưới quyền điều khiển của RNC. Điều này cho phép đưa HSUPA êm ả vào các vùng được chọn lựa; trong các ô không hỗ trợ truyền dẫn E-DCH, có thể sử dụng chuyển mạch kênh để sắp xếp luồng số của người sử dụng lên DCH. Giống như triết lý thiết kế HSDPA, một thực thể MAC mới (MAC-e) được đưa vào UE và nút B. Trong nút B, MAC-e chịu trách nhiệm truyền tải các phát lại HARQ và lập biểu, còn trong UE, chiu trách nhiệm chọn lựa tốc độ số liệu trong các giới hạn do bộ lập biểu trong MAC-e của nút B đặt ra. Khi UE nằm trong chuyển giao mềm với nhiều nút B, các khối truyền tải khác nhau có thể được giải mã đúng tại các nút B khác nhau. Kết quả là một khối truyền tải có thể được thu đúng tại một nút B, trong khi đó một nút B khác vẫn tham gia và các phát lại của một khối truyền tải được phát sớm hơn. Vì thế để đảm bảo chuyển các khối truyền tải đúng trình tự đến giao thức RLC, cần có chức năng sắp xếp lại thứ tự trong RNC ở dạng một thực thể mới: MAC-es. Trong chuyển giao mềm, nhiều thực thể MAC-e được sử dụng cho một UE vì số liệu được thu từ nhiều ô. Tuy nhiên MAC-e trong ô phục vụ chịu trách nhiệm chính cho lập biểu; MAC-e trong ô không phục vụ chủ yếu xử lý giao thức HARQ (hình 3.14). Hình 3.14. Kiến trúc mạng được lập cấu hình E-DCH (và HS-DSCH). Hình 3.15. cho thấy các kênh cần thiết cho HSUPA. E-DCH được sắp xếp lên một tập các mã định kênh đường lên được gọi là các kênh số liệu vật lý riêng của E-DCH (E-DPDCH). Phụ thuộc vào tốc độ số liệu tức thời, số các E-DPDCH và các hệ số trải phổ có thể thay đổi. Ngoài kênh số liệu E-DCH còn có các kênh báo hiệu cho nó như sau. Các kênh E-AGCH (E-DCH Absolute Grant Channel: kênh cho phép tuyệt đối của E-DCH) và E-RGCH (E-DCH Relative Grant Channel: kênh cho phép tương đối của E-DCH) là các kênh hỗ trợ cho điều khiển lập biểu. Kênh E-HICH (E-DCH HARQ Indicator Channel: kênh chỉ thị HARQ của E-DCH) là kênh hỗ trợ cho phát lại sử dụng cơ chế HARQ. Hình 3.15. Các kênh cần thiết cho một UE có khả năng HSUPA Không như HSDPA, HSUPA không hỗ trợ điều chế thích ứng vì nó không hỗ trợ các sơ đồ điều chế bậc cao. Lý do là các sơ đồ điều chế bậc cao phức tạp hơn và đòi hỏi phát nhiều năng lượng trên một bit hơn, vì thể để đơn giản đường lên sử dụng sơ đồ điều chế BPSK kết hợp với truyền dẫn nhiều mã định kênh song song. Tổng kết các kênh đường lên cần thiết cho hoạt động của E-DCH được minh họa trên hình 3.16 cùng với các kênh sử dụng cho HSDPA. Các kênh mới được đưa vào cho HSUPA được thể hiện bằng các đường đứt nét Hình 3.16. Cấu trúc kênh tổng thể với HSDPA và HSUPA. Vì đường lên không trực giao theo thiết kế, nên cần thiết điều khiển công suất nhanh để xử lý vấn đề gần xa. E-DCH không khác với mọi kênh đường lên khác và vì thế công suất được điều khiển theo cách giống như các kênh đường lên khác. Nút B đo tỷ số tín hiệu trên nhiễu và phát đi các lệnh điều khiển công suất trên đường xuống đến UE để điều chỉnh công suất phát của UE. Các lệnh điều khiển công suất có thể được phát bằng cách sử dụng DPCH hay để tiết kiệm các mã định kênh bằng F-DPCH. 3.5. CHUYỂN GIAO TRONG HSDPA Trong HSDPA chỉ có chuyển giao cứng. Tồn tại các kiểu chuyển giao sau đây trong HSDPA: Chuyển giao trong cùng một RNC Chuyển giao giữa các RNC Chuyển giao từ kênh HS-DSCH sang DCH Để thực hiện chuyển giao UE phải báo cho SRNC về ô tốt nhất. Trông phần dưới đây ta sẽ xét quá trình xác định ô tốt nhất. 3.5.1. Xác định ô tốt nhất và chuyển giao Quá trình xác định ô (đoạn ô) tốt nhất và chuyển giao được mô tả trên hình 3.17. Hình 3.17. Sự kiện đo và báo cáo ô (đoạn ô) phục vụ HS-DSCH tốt nhất Dựa trên kết quả đo Ec/I0 trên kênh P-CPICH của các ô nằm trong tập tích cực của chuyển giao mềm đường lên (thậm chí có thể cả các ô hay đoạn ô nằm trong tập ứng cử), UE báo cáo ô phục vụ HS-DSCH tốt nhất cho SRNC để nó quyết định chuyển giao cứng cho HS-DSCH. Hình 4.20 cho thấy ô 2 (đoạn ô) là ô được chọn và sau khoảng thời gian DT+DD thì HS-DSCH ô 1 được chuyển sang ô 2. 3.5.2. Chuyển giao HS-DSCH giữa các ô (hay đoạn ô) trong cùng một RNC Quá trình chuyển giao HS-DSCH giữa hai đoạn ô của cùng một nút B được minh họa trên hình 3.18. Sau khi quyết định chuyển giao, SRNC gửi bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến đã được đồng bộ đến các nút liên quan B và đồng thời gửi bản tin RRC về đặt lại cấu hình kênh vật lý đến UE để chúng thực hiện chuyển giao. Quá trình chuyển giao từ nút B này sang nút B khác thuộc cùng một RNC cũng xẩy ra tương tự. Hình 3.18. Chuyển giao HS-DSCH giữa hai đoạn ô thuộc cùng một nút B 3.5.3. Chuyển giao HS-DSCH giữa hai các ô (đoạn ô) thuộc hai RNC khác nhau Quá trình chuyển giao HS-DSCH giữa hai ô (đoạn ô) thuộc hai RNC khác nhau được minh họa trên hình 3.19. Sau khi SRNC đã quyết định chuyển giao, nó gửi bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến đã được đồng bộ đến các nút B liên quan và đồng thời gửi bản tin RRC đặt lại cấu hình kênh vật lý đến UE để thực hiện chuyển giao. Trong trường hợp này bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến được SRNC gửi đến nút B đích thông qua DRNC. Hình 3.19. Chuyển giao HS-DSCH giữa các đoạn ô thuộc hai RNC khác nhau 3.5.4. Chuyển giao HS-DSCH sang ô chỉ có DCH Hình 3.20 minh họa quá trình chuyển giao HS-DSCH từ ô (đoạn ô) có HS-DSCH sang một nút B chỉ có DCH. Sau khi SRNC đã quyết định chuyển giao, nó gửi bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến đã được đồng bộ đến các nút B liên quan và đồng thời gửi bản tin RRC về đặt lại cấu hình kênh vật lý đến người sử dụng để chúng thực hiện chuyển giao. Trong trường hợp này bản tin đặt lại cấu hình liên kết vô tuyến được SRNC gửi đến nút B đích thông qua DRNC Hình 3.20. Chuyển giao HS-DSCH từ nút B có HS-DSCH sang một nút B chỉ có DCH. Chương 4 DỊCH VỤ VÔ TUYẾN GÓI CHUNG GPRS 4.1. Tổng quan GPRS là một công nghệ nâng cao song song được xây dựng bên cạnh chuẩn GSMvà tận dụng các tài nguyên của chuẩn GSM. Cấu trúc giao diện giữa trạm cơ sở và trạm di động (khe thời gian, các giá trị thời gian và cấu trúc khung) vẫn không thay đổi, nhưng nội dung của khe thời gian được xây dựng khác.Lưu lượng chuyển mạch gói đòi hỏi một cách tiếp cận khác với cách tiếp cận chuyển mạch kênh. Bởi vì, toàn bộ ngăn xếp giao thức mang lưu lượng GPRS khác hoàn toàn. GPRS đưa vào phân lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) và các lớp RLC (Radio Link Control – Điều khiển liên kết vô tuyến) và một số lớp quan trọng khác cho lưu lượng chuyển mạch gói.Lưu lượng GPRS sử dụng các kênh riêng của mình như là:. PRACH (Packet Random Access Channel – Kênh truy nhập ngẫu nhiên gói): thiết bị đầu cuối gửi yêu cầu bắt đầu chuyển mạch gói qua kênh này. . PACCH (Packet Associated Control Channel – Kênh điều khiển liên kết gói): làm việc tương tự như SACCH trong chuyển mạch kênh. . PAGCH (Packet Access Grant Channel – Kênh cấp truy nhập gói): giống như AGCH trong chuyển mạch kênh; mạng cấp quyền truy cập cho thiết bị chuyển mạch gói.. PPCH (Packet Paging Channel – Kênh phân trang gói): thông qua kênh này thiết bị chuyển mạch gói nhận được lệnh phân trang.. PDTCH (Packet Data Traffic Channel – Kênh lưu lượng dữ liệu gói): kênh này dành cho lưu lượng gói thực tế phát đi, cả lên và xuống. Hình 4.1 GSM/GPRS TRX với hai PDTCHs Những thay đổi trong mạng GPRS có thể được tóm tắt trong bảng sau: Thành phần của mạng GSM Những thay đổi và nâng cấp trong mạng GPRS TE (terminal equipment) Toàn bộ thiết bị đầu cuối thuê bao phải mới để truy xuất dịch vụ GPRS, những thiết bị này phải tương thích với mạng GSM. BTS (Base Transceiver Station) Nâng cấp phần mềm BSC (Base Station Controller) Nâng cấp phần mềm và thiết lập thiết bị phần cứng mới gọi là PCU (Packet Control Unit). PCU dẫn lưu lượng dữ liệu đến mạng GPRS và là một thành phần của BSC Core Network Sự phát triển lên GPRS đòi hỏi nhiều thành phần mới Các cơ sở dữ liệu (VLR, HLR..) Tất cả các cơ sở dữ liệu trong mạng đều phải nâng cấp phần mềm để xử lý các chức năng và mô hình mới trong GPRS 4.2. Đặc điểm của hệ thống GPRS: Trong khi hệ thống GSM sử dụng chuyển mạch kênh để truyền thoại, thì hệ thống GPRS sử dụng chuyển mạch gói, nhưng đều theo chuẩn GSM. Khi một bản tin được truyền đi, nó được chia thành nhiều gói. Khi những gói này đến chỗ thu nó được tập hợp lại cho ra bản tin ban đầu. Tất cả các gói này đều được lưu trong bộ đệm dữ liệu. Những gói dữ liệu từ MS có thể dùng nhiều kênh vô tuyến khác nhau trong suốt quá trình truyền. MS trong hệ thống GPRS có thể chỉ được dùng cho chuyển mạch kênh, hoặc cho cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. 4.3. Kiến trúc mạng GPRS GSM lúc đầu được thiết kế cho chuyển mạch kênh nên việc đưa dịch vụ chuyển mạch gói vào mạng đòi hỏi phải bổ sung thêm thiết bị mới. Hai node được thêm vào để làm nhiệm vụ quản lý chuyển mạch gói là node hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN) và node hỗ trợ cổng GPRS (GGSN), cả hai node được gọi chung là các node GSN. Node hỗ trợ dịch vụ GPRS(SGSN) và node hỗ trợ Cổng GPRS (GGSN) thực hiện thu và phát các gói số liệu giữa các MS và các thiết bị đầu cuối số liệu cố định của mạng số liệu công cộng (PDN). GSN còn cho phép thu phát các gói số liệu đến các MS ở các mạng thông tin di động GSM khác. GGSN GGSN SGSN Another PLMN BTS MSC/VLR SOG PCU HLR AUC SMS-SC Frame Relay BGw TCP/IP X.25 Backbone GGSN MS Um A bis A Gs Gb Gb Gr Gi Gi Gn Gp Gn Gn BTS Hình 4.2 Cấu trúc mạng GPRS 4.4.Cấu trúc dữ liệu GPRS Dữ liệu GPRS phải được chuẩn hóa theo dạng cấu trúc dữ liệu GSM để truyền qua mạng GSM. Header Data SNDCP Header Segmented N-PDU Frame Header Information Field BCS Normal Burst Normal Burst Normal Burst Normal Burst Block Header Information Field BCS Block Header Information Field BCS Block Header Network Layer Control Compression Data Compression Segmented Chamel Coding Interleaving Burst Formating SNDCP Layer LLC Layer RLC/MAC Layer Physical Layer Hình 4.3 Cấu trúc dữ liệu GPRS - Phần tiêu đề và dữ liệu được sắp xếp lại thành đơn vị dữ liệu thủ tục mạng (N-PDU) tại lớp mạng. - N-PDU được nén và phân đoạn thành đơn vị dữ liệu thủ tục mạng con (SN-PDU) ở lớp SNDCP nhờ giao thức SNDCP. - Các dữ liệu SN-PDU được ghép lại thành các khung LLC có các kích thước khác nhau. Kích thước tối đa của một khung LLC là 1600 octets. - Toàn bộ khung LLC được phân đoạn thành các khối dữ liệu RLC, kích cỡ khối phụ thuộc vào cách điều chế CS. Dữ liệu trên được đưa vào trường thông tin, thêm phần tiêu đề khối và bit BCS. - Dữ liệu RLC được đưa qua bộ mã hóa kênh CS cho khung chuẩn 456bit/20ms, ghép xen nhờ bọ tạo loạn (interleaving) và cuối cùng là định dạng burst để tạo thành các burst chuẩn 114bit. Sau đó các burst được điều chế qua bộ điều chế GMSK rồi khuếch đại và truyền đi trong không gian. 4.5. Một số dịch vụ của GPRS Môi trường GPRS đối với dịch vụ WAP Giao thức truy cập không dây (WAP) cho phép người dùng di động có thể tương tác dễ dàng các thông tin, ứng dụng dịch vụ thông qua màn hình điện thoại di động. Các dịch vụ và ứng dụng này là: e-mail, dịch vụ chăm sóc khách hàng, quản lý cuộc gọi, thông tin thời tiết, thể thao, ngân hàng, … WAP sử dụng HTTP1.1 Web Server (máy phục vụ WEB trên nền HTTP1.1) cung cấp nội dung Internet hay intranet. FAX qua GPRS Tích hợp fax với văn bản điện tử chuyển đổi fax thành dạng tin nhắn MINE (Multipurpose Internet Mail extension – Internet Mail mở rộng đa mục đích) kết hợp với văn bản dạng TIFF để có thể phục hồi lại bản fax và có thể truy cập điện tử. Môi trường truyền thông qua mail server. Thông tin được lưu trữ và phục khôi phục lại dạng TIFF. Với cách truyền qua WEB đã giảm chi phí định tuyến, quản lý, ... Kết hợp giữa thoại và dữ liệu GGSN có thể đặt ở nhà khách hàng, dựa trên kỹ thuật định tuyến, các phần mềm là giải pháp lý tưởng để tích hợp với các dịch vụ IP như mạng quay số riêng ảo (VPDN) hay thoại qua IP (Voice over IP). Giải pháp kết hợp mạng riêng ảo Với các SGSN với độ tin cậy cao có thể tạo môi trường cộng tác trong GPRS, mạng riêng ảo là giải pháp phù hợp cho các văn phòng gia đình hay văn phòng nhỏ (SOHO). Chương 5 CÔNG NGHỆ GSM/EDGE 5.1. Tổng quan Giải pháp nâng cấp mạng GSM lên GPRS đã tăng tốc độ truyền dữ liệu lên đến 170Kbps nhưng vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của các dịch vụ truyền thông đa phương tiện. Dịch vụ GPRS tạo ra tốc độ cao chủ yếu nhờ sự kết hợp của các khe thời gian. Tuy nhiên do vẫn sử dụng kỹ thuật điều chế nguyên thuỷ GMSK nên tốc độ truyền dữ liệu còn hạn chế. Công nghệ EDGE sẽ kết hợp việc ghép khe thời gian với việc thay đổi kỹ thuật điều chế GMSK bằng 8PSK, điều này sẽ giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu trong mạng GPRS lên 2 đến 3 lần. Về mặt kỹ thuật, có ba bước thực hiện EDGE:. Điều chế 8-PSK (Octagonal Phase Shift Keying – Khóa dịch pha cơ số 8): cải thiện dung lượng GMSK rõ rệt. . Điều chế sơ đồ mã hóa (Modulation Coding Schemes – MCSs ): phương pháp mã hóa kênh mới tăng số lượng bit trong khe thời gian vật lý với cùng kích thước.. Quy hoạch sóng và mạng.Như trong GPRS, cấu trúc vật lý giao diện vô tuyến vẫn giống về thời gian và khung. Sự thay đổi của EDGE diễn ra trong các khe thời gian. Các sơ đồ mã hóa điều chế mới cho phép truyền dữ liệu với tốc độ được thể hiện trong bảng sau: MCS1 – MCS4 giống như CS1 – CS4 trong GPRS. Các bổ sung của EDGE là tại CS5 – CS9.Tốc độ dữ liệu càng cao, hệ thống càng ít giám sát luồng bit (tức là, việc sửa lỗibị giảm thiểu trong MCSs cao nhất).Như vậy, các MCSs cao nhất có thể được sử dụng trong điều kiện sóng vô tuyến rất tốt, điển hình là khi rất gần anten của BS. Các MCSs thấp nhất, MCS1 và MCS2, luôn có sẵn trong khắp vùng phủ sóng di động.Nếu một nhà mạng muốn cung cấp tốc độ dữ liệu trung bình cao hơn đòi hỏi MCSs cao hơn, như MCS6 hoặc MCS7, mạng vô tuyến sẽ thay đổi theo kinh nghiệm. MCS cao hơn thực hiện trên toàn mạng chắc chắn dẫn đến kích cỡ tế bào nhỏ hơn. Nói cách khác là đòi hỏi nhiều tế bào hơn để giữ vùng phủ sóng như nhau. Tốc độ dữ liệu trung bình cao hơn làm tăng số lượng tế bào trong mạng. Số lượng tế bào có thể sẽ rất cao nếu MCSs cao nhất có sẵn trong khắp vùng bao phủ.Vấn đề khác là mạng truyền tải. Nếu tốc độ dữ liệu người dùng đến và đi quagiao diện vô tuyến tăng, điều này phải được tính đến trong mạng truyền dẫn. Hiện tượng này xảy ra đầu tiên tại MCS4, khi tốc độ dữ liệu qua MCS4 vượt quá số lượng dữ liệu mà một giao diện giữa BTS và BSC của mạng GSM chuẩn có thể mang. Hình 5.1 MCS và khoảng cách tới BS 5.2. Kỹ thuật điều chế trong EDGE Để tăng tốc độ truyền dữ liệu trong EDGE người ta sử dụng kỹ thuật điều chế 8PSK thay thế cho GMSK trong GSM. Dạng tín hiệu điều chế của 8PSK : Trong đó : wo : Tần số góc sóng mang. ES : Năng lượng tín hiệu. T : Chu kỳ tín hiệu. A : Hằng số. Giản đồ tín hiệu điều chế : I Q I Q GMSK 8PSK - Cấu hình đài t nh đài trạm. Hình 5.2 Giản đồ tín hiệu hai loại điều chế Sử dụng điều chế 8PSK có tốc độ bit gấp ba lần tốc độ bit của điều chế GMSK, do đó tốc độ truyền dữ liệu của EDGE gấp ba lần so với GSM. Tuy nhiên điều chế 8PSK trong EDGE thay đổi theo thời gian nên việc thiết kế các bộ khuếch đại rất phức tạp. Hiệu suất công suất của điều chế 8PSK chỉ bằng 4/7 của điều chế GMSK nên công suất của máy thu phát EDGE phải lớn gần gấp đôi so với GSM. Điều này ảnh hưởng đến việc chế tạo thiết bị đầu cuối và các trạm thu phát công suất nhỏ như Micro BTS, Pico BTS... Do phần lớn các dịch vụ tốc độ cao đều nằm ở đường xuống nên đế hạn chế tính phức tạp cho máy máy đầu cuối, người ta đã đưa ra giải pháp : đường lên sẽ phát tín hiệu sử dụng điều chế GMSK nhằm hạn chế tính phức tạp cho máy đầu cuối còn đường xuống sử dụng điều chế 8PSK. 5.3. Giao tiếp vô tuyến Trong công nghệ EDGE ngoài việc thay thế kỹ thuật điều chế, các thông số vật lý khác của giao diện vô tuyến tương tự như trong GSM. Thủ tục vô tuyến của EDGE chính là các thủ tục được sử dụng trong GSM/GPRS. Điều này hạn chế tối thiểu việc xây dựng thêm các thủ tục mới cho EDGE. Tuy nhiên để hỗ trợ cho việc truyền dữ liệu tốc độ cao, một vài thủ tục sẽ được thay đổi cho phù hợp. Có hai dạng truyền dữ liệu của EDGE cần xem xét là : truyền chuyển mạch gói và truyền chuyển mạch kênh. 5.3.1. Truyền dẫn chuyển mạch gói EDGE – EGPRS Hiện tại GPRS cung cấp tốc độ truyền dữ liệu từ 9,6Kbps đến 21,4Kbps cho một khe thời gian. EDGE sẽ cho phép truyền với tốc độ từ 11,2Kbps đến 59,2Kbps cho một khe thời gian và nếu ghép nhiều khe sẽ cho tốc độ truyền tối đa là 384Kbps. Để đảm bảo tốc độ truyền cũng như bảo vệ thông tin, thủ tục kiểm soát kênh vô tuyến LLC trong EDGE sẽ có một số thay đổi cơ bản xoay quanh việc cải tiến mẫu RLC về sự tương hợp đường kết nối và gia tăng tốc độ dự phòng. Sự tương hợp đường kết nối là việc lựa chọn mô hình điều chế và mã hóa để phù hợp với chất lượng đường truyền vô tuyến. Sự gia tăng tốc độ dự phòng cũng là một biện pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ. Tương ứng với mỗi mẫu mã hóa, thông tin sẽ được thiết lập và gởi đi với mã hóa ít nhất để đạt tốc độ cao nhất. Tuy nhiên nếu ở bộ phận giải mã bị sai, nhiều bit mã sẽ được thêm vào và gởi cho đến khi nào việc giải mã thành công. Dĩ nhiên, việc thêm mã sẽ làm cho tốc độ truyền giảm và trễ truyền dẫn tăng. EGPRS cung cấp mẫu tương hợp kết nối và gia tăng dự phòng để làm cơ sở cho việc đo lường chất lượng đường truyền nhằm đảm bảo việc khai thác dịch vụ truyền dẫn với độ trễ ngắn hơn và giảm yêu cầu bộ nhớ. 5.3.2.Truyền dẫn chuyển mạch kênh EDGE – ECSD Chuẩn GSM hiện tại có thể cung cấp truy nhập vô tuyến truyền dẫn trong suốt và không trong suốt. Truyền trong suốt yêu cầu tốc độ bit cố định hàng dãy từ 9,6 đến 64 Kbps, còn truyền không trong suốt thay đổi từ 4,8 đến 57,6Kbps. Tốc độ thực tế của truyền không trong suốt phụ thuộc vào chất lượng kênh và kết quả của việc truyền lại khi sai sót. EDGE không ảnh hưởng gì đến việc truyền này trong hệ thống chuyển mạch GSM nên tốc độ bit cũng không thay đổi. Tuy nhiên các thành phần trong mã hóa kênh sẽ có một số thay đổi để có tốc độ cao hơn. Trong tương lai khi EDGE sử dụng dịch vụ thời gian thực thông qua giao thức internet thì sẽ có tác động mạnh không những trên truy nhập vô tuyến mà cả trên trường chuyển mạch truyền thống. 5.4.Các kế hoạch cần thực hiện khi áp dụng EDGE trên mạng GSM EDGE chủ yếu tác động đến phần truy xuất vô tuyến của mạng GSM cụ thể là ở trạm thu phát vô tuyến gốc BTS, đài kiểm soát gốc BSC nhưng không ảnh hưởng đến các ứng dụng và giao tiếp dựa vào chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Các giao tiếp đang tồn tại được giữ lại thông qua trung tâm chuyển MSC và các node hỗ trợ GPRS (SGSN, GGSN). Trong EDGE tốc độ bit sẽ được tăng lên đến 384Kbps. Tốc độ này chủ yếu ảnh hưởng đến giao tiếp không gian cụ thể là làm giảm khả năng phân tán thời gian và vận tốc di chuyển của máy đầu cuối. Mặt khác giao tiếp A-bis giữa trạm thu phát và BSC trong GSM chỉ đạt tốc độ 16Kbps, với EDGE tốc độ này phải đạt đến 64Kbps nên phải gán nhiều khe thời gian cho kênh thoại. Để giải quyết vấn đề này ta có thể sử dụng mã hóa kênh CS3, CS4 cho phép đạt đến tốc độ 28,8Kbps. Trong giao tiếp giữa MSC và BSC tốc độ cho phép là 64Kbps nên MSC không cần có sự thay đổi. Các node chuyển mạch gói của GPRS là SGSN và GGSN sử dụng các giao thức chuyển mạch gói sẽ không ảnh hưởng đến tốc độ cao của EDGE nên cũng không cần thay đổi cả phần cứng lẫn phần mềm. Tóm lại, do thay đổi cách điều chế để tăng tốc độ truyền nên việc thay đổi các phần tử trong mạng GSM để tương thích với EDGE chủ yếu xảy ra ở các máy đầu cuối, trạm thu phát gốc BSS. Các hệ thống chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói như MSC, SGSN, GGSN sẽ không cần phải thay đổi. Để có thể thực hiện EDGE trên mạng GSM hiện tại, việc cần thiết là phải tiến hành từng bước thông qua các kế hoạch phủ sóng, kế hoạch tần số, quản lý kênh, điều khiển công suất … để không làm ảnh hưởng đến việc khai thác. 5.4.1.Kế hoạch phủ sóng (Coverage Planning) Trong EDGE, nếu tỷ lệ sóng mang trên nhiễu thấp sẽ không làm rớt mạch như trong GSM mà chỉ làm giảm tạm thời tốc độ truyền dữ liệu EDGE. Một tế bao EDGE sẽ đồng thời phục vụ cho nhiều người sử dụng với tốc độ yêu cầu khác nhau. Tốc độ bit trong trung tâm tế bào sẽ cao và bị giới hạn ở biên tế bào. 5.4.2.Kế hoạch tần số (Frequency Planning) Hiện nay mạng GSM đang dùng mẫu sử dụng lại tần số 4/12. Tuy nhiên việc áp dụng các tính năng nhảy tần, mẫu đa sử dụng lại tần số MRP và truyền không liên tục DTX thì thông số sử dụng lại có thể thấp hơn hoặc là 3/9. Đối với EDGE nhờ kỹ thuật tương hợp đường kết nối nên vẫn có thể sử dụng mẫu tần số 3/9 vì việc ảnh hưởng tỉ số nhiễu cùng kênh không tác động lớn đến chất lượng mạng. 5.4.3.Điều khiển công suất Các hệ GSM hiện nay đang sử dụng tính năng điều khiển công suất tự động ở máy đầu cuối và trạm thu phát vô tuyến gốc BTS. Tính năng này cho phép giảm công suất khi thuê bao tiến lại gần trạm và tăng công suất khi thuê bao rời xa trạm hay có vật cản giữa máy đầu cuối và trạm BTS. Việc tự động điều chỉnh công suất sẽ làm tăng tuổi thọ hệ thống và pin máy đầu cuối đồng thời nâng cao chất lượng cuộc gọi do cân bằng công suất đường lên và đường xuống cũng như hạn chế nhiễu giao thoa giữa hai kênh kế cận. EDGE cũng hỗ trợ chức năng này mặc dù có thể có một số điểm khác biệt so với GSM. 5.4.4.Quản lý kênh Sau khi đưa vào sử dụng EDGE, một số tế bào sẽ bao gồm hai kiểu thu phát : GSM chuẩn và EDGE. Mỗi kênh vật lý trong tế bào có thể là : - Thoại GSM và dữ liệu chuyển mạch kênh. - Dữ liệu gói GPRS. - Dữ liệu chuyển mạch kênh EDGE ECSD. - Dữ liệu gói EDGE, cho phép hỗn hợp giữa GPRS và EGPRS. Chương 6 WLAN 6.1.Giới thiệu về mạng WLAN Mạng WLAN là một hệ thống thông tin liên lạc dữ liệu linh hoạt được thực hiện như phần mở rộng, hoặc thay thế cho mạng LAN hữu tuyến trong nhà hoặc trong các cơ quan. Sử dụng sóng điện từ, mạng WLAN truyền và nhận dữ liệu qua khoảng không, tối giản nhu cầu cho các kết nối hữu tuyến. Như vậy, mạng WLAN kết nối dữ liệu với người dùng lưu động, và thông qua cấu hình được đơn giản hóa, cho phép mạng LAN di động. Các năm qua, mạng WLAN được phổ biến mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực, từ lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, bán lẻ, sản xuất, lưu kho, đến các trường đại học. Ngành công nghiệp này đã kiếm lợi từ việc sử dụng các thiết bị đầu cuối và các máy tính notebook để truyền thông tin thời gian thực đến các trung tâm tập trung để xử lý. Ngày nay, mạng WLAN đang được đón nhận rộng rãi như một kết nối đa năng từ các doanh nghiệp. Lợi tức của thị trường mạng WLAN ngày càng tăng. 6.2.Nguyên tắc hoạt động của WLAN 6.2.1 Cách làm việc của mạng WLAN Mạng WLAN sử dụng sóng điện từ (vô tuyến và tia hồng ngoại) để truyền thông tin từ điểm này sang điểm khác mà không dựa vào bất kỳ kết nối vật lý nào. Trong một cấu hình mạng WLAN tiêu biểu, một thiết bị thu phát, được gọi một điểm truy cập (AP - access point), nối tới mạng nối dây từ một vị trí cố định sử dụng cáp Ethernet chuẩn. Điểm truy cập (access point) nhận, lưu vào bộ nhớ đệm, và truyền dữ liệu giữa mạng WLAN và cơ sở hạ tầng mạng nối dây. Một điểm truy cập đơn hỗ trợ một nhóm nhỏ người sử dụng và vận hành bên trong một phạm vi vài mét tới vài chục mét. Điểm truy cập (hoặc anten được gắn tới nó) thông thường được gắn trên cao nhưng thực tế được gắn bất cứ nơi đâu miễn là khoảng vô tuyến cần thu được. Các người dùng đầu cuối truy cập mạng WLAN thông qua các card giao tiếp mạng WLAN, mà được thực hiện như các card PC trong các máy tính notebook, hoặc sử dụng card giao tiếp ISA hoặc PCI trong các máy tính để bàn, hoặc các thiết bị tích hợp hoàn toàn bên trong các máy tính cầm tay. Các card giao tiếp mạng WLAN cung cấp một giao diện giữa hệ điều hành mạng (NOS) và sóng trời (qua một anten). Bản chất của kết nối không dây là trong suốt với NOS. 6.2.2 Các cấu hình mạng WLAN Mạng WLAN đơn giản hoặc phức tạp. Cơ bản nhất, hai PC được trang bị các card giao tiếp không dây thiết lập một mạng độc lập bất cứ khi nào mà chúng nằm trong phạm vi của nhau. Nó được gọi là mạng ngang hàng. Các mạng này không yêu cầu sự quản trị hoặc sự định cấu hình trước. Trong trường hợp này mỗi khách hàng chỉ truy cập tới tài nguyên của khách hàng khác và không thông qua một nhà phục vụ trung tâm. Hình 6.1. Một mạng ngang hàng không dây Việc thiết lập một điểm truy cập mở rộng phạm vi của một mạng, phạm vi các thiết bị liên lạc được mở rộng gấp đôi. Khi điểm truy cập được nối tới mạng nối dây, mỗi khách hàng sẽ truy cập tới các tài nguyên phục vụ cũng như tới các khách hàng khác. Mỗi điểm truy cập điều tiết nhiều khách hàng, số khách hàng cụ thể phụ thuộc vào số lượng và đặc tính truyền. Nhiều ứng dụng thực tế với một điểm truy cập phục vụ từ 15 đến 50 thiết bị khách hàng. Hình 6.2. Khách hàng và điểm truy nhập Các điểm truy cập có một phạm vi hữu hạn, 152,4m trong nhà và 304,8m ngoài trời. Trong phạm vi rất lớn hơn như kho hàng, hoặc khu vực cơ quan cần thiết phải lặp đặt nhiều điểm truy cập hơn. Việc xác định vị trí điểm truy dựa trên phương pháp khảo sát vị trí. Mục đích sẽ phủ lên vùng phủ sóng bằng các cell phủ sóng chồng lấp nhau để các khách hàng di chuyển khắp vùng mà không mất liên lạc mạng. Khả năng các khách hàng di chuyển không ghép nối giữa một cụm của các điểm truy cập được gọi roaming. Các điểm truy cập chuyển khách hàng từ site này đến site khác một cách tự động mà khách hàng không hay biết, bảo đảm cho kết nối liên tục. Hình 6.3. Nhiều điểm truy cập và Roaming Để giải quyết các vấn đề đặc biệt về topology, nhà thiết kế mạng chọn cách sử dụng các điểm mở rộng (Extension Point - EP) để làm tăng các điểm truy cập của mạng. Cách nhìn và chức năng của các điểm mở rộng giống như các điểm truy cập, nhưng chúng không được nối dây tới mạng nối dây như là các AP. Chức năng của EP nhằm mở rộng phạm vi của mạng bằng cách làm trễ tín hiệu từ một khách hàng đến một AP hoặc EP khác. Các EP được nối tiếp nhau để truyền tin từ một AP đến các khách hàng rộng khắp, như một đoàn người chuyển nước từ người này đến người khác đến một đám cháy. Hình 6.4. Cách sử dụng của một điểm mở rộng (EP) Thiết bị mạng WLAN cuối cùng cần xem xét là anten định hướng. Giả sử có một mạng WLAN trong tòa nhà A của bạn, và bạn muốn mở rộng nó tới một tòa nhà cho thuê B, cách đó 1,609 km. Một giải pháp là sẽ lắp đặt một anten định hướng trên mỗi tòa nhà, các anten hướng về nhau. Anten tại tòa nhà A được nối tới mạng nối dây qua một điểm truy cập. Tương tự, anten tại tòa nhà B được nối tới một điểm truy cập trong tòa nhà đó, mà cho phép kết nối mạng WLAN thuận tiện nhất. Hình 6.5. Cách sử dụng anten định hướng 6.3. Các tùy chọn công nghệ Các nhà sản xuất mạng WLAN chọn nhiều công nghệ mạng khác nhau khi thiết kế giải pháp mạng WLAN. Mỗi công nghệ có các thuận lợi và hạn chế riêng. 6.3.1 Trải phổ Đa số các hệ thống mạng WLAN sử dụng công nghệ trải phổ, một kỹ thuật tần số vô tuyến băng rộng mà trước đây được phát triển bởi quân đội trong các hệ thống truyền thông tin cậy, an toàn, trọng yếu. Sự trải phổ được thiết kế hiệu quả với sự đánh đổi dải thông lấy độ tin cậy, khả năng tích hợp, và bảo mật. Nói cách khác, sử dụng nhiều băng thông hơn trường hợp truyền băng hẹp, nhưng đổi lại tạo ra tín hiệu mạnh hơn nên dễ được phát hiện hơn, miễn là máy thu biết các tham số của tín hiệu trải phổ của máy phát. Nếu một máy thu không chỉnh đúng tần số, thì tín hiệu trải phổ giống như nhiễu nền. Có hai kiểu trải phổ truyền đi bằng vô tuyến: nhảy tần và chuỗi trực tiếp. 6.3.2 Công nghệ trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping pread Spectrum) Trải phổ nhảy tần (FHSS) sử dụng một sóng mang băng hẹp để thay đổi tần số trong một mẫu ở cả máy phát lẫn máy thu. Được đồng bộ chính xác, hiệu ứng mạng sẽ duy trì một kênh logic đơn. Đối với máy thu không mong muốn, FHSS làm xuất hiện các nhiễu xung chu kỳ ngắn. Hình 6.6. Trải phổ nhảy tần FHSS “nhảy” tần từ băng hẹp sang băng hẹp bên trong một băng rộng. Đặc biệt hơn, các sóng vô tuyến FHSS gửi một hoặc nhiều gói dữ liệu tại một tần số sóng mang, nhảy đến tần số khác, gửi nhiều gói dữ liệu, và tiếp tục chuỗi “nhảy - truyền” dữ liệu này. Mẫu nhảy hay chuỗi này xuất hiện ngẫu nhiên, nhưng thật ra là một chuỗi có tính chu kỳ được cả máy thu và máy phát theo dõi. Các hệ thống FHSS dễ bị ảnh hưởng của nhiễu trong khi nhảy tần, nhưng hoàn thành việc truyền dẫn trong các quá trình nhảy tần khác trong băng tần. Hình 6.7. Trải phổ chuỗi trực tiếp 6.3.3 Công nghệ trải phổ chuỗi trực tiếp (Direct Sequence Spread Spectrum) Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) tạo ra một mẫu bit dư cho mỗi bit được truyền. Mẫu bit này được gọi một chip (hoặc chipping code). Các chip càng dài, thì xác suất mà dữ liệu gốc bị loại bỏ càng lớn (và tất nhiên, yêu cầu nhiều dải thông). Thậm chí khi một hoặc nhiều bit trong một chip bị hư hại trong thời gian truyền, thì các kỹ thuật được nhúng trong vô tuyến khôi phục dữ liệu gốc mà không yêu cầu truyền lại. Đối với máy thu không mong muốn, DSSS làm xuất hiện nhiễu băng rộng công suất thấp và được loại bỏ bởi hầu hết các máy thu băng hẹp. Bộ phát DSSS biến đổi luồng dữ liệu vào (luồng bit) thành luồng symbol, trong đó mỗi symbol biểu diễn một nhóm các bit. Bằng cách sử dụng kỹ thuật điều biến pha thay đổi như kỹ thuật QPSK (khóa dịch pha cầu phương), bộ phát DSSS điều biến hay nhân mỗi symbol với một mã giống nhiễu gọi là chuỗi giả ngẫu nhiên (PN). Nó được gọi là chuỗi “chip”. Phép nhân trong bộ phát DSSS làm tăng giả tạo dải băng được dùng phụ thuộc vào độ dài của chuỗi chip. 6.4.Chuẩn IEEE 802.11 6.4.1 Kiến trúc IEEE chuẩn IEEE 802.11 Chuẩn mạng LAN IEEE 802.11 dựa vào kiến trúc tế bào, là kiến trúc trong đó hệ thống được chia nhỏ ra thành các cell, mỗi cell (được gọi là Tập hợp dịch vụ cơ bản, hoặc BSS) được kiểm soát bởi một trạm cơ sở (gọi là điểm truy cập, hoặc AP). Mặc dù, một mạng LAN không dây có thể được hình thành từ một cell đơn, với một điểm truy cập đơn, nhưng hầu hết các thiết lập được hình thành bởi vài cell, tại đó các điểm truy cập được nối tới mạng xương sống (được gọi hệ phân phối, hoặc DS), tiêu biểu là Ethernet, và trong cả mạng không dây. Toàn bộ liên kết lại mạng LAN không dây bao gồm các cell khác nhau, các điểm truy cập và hệ phân phối tương ứng, được xem xét thông qua mô hình OSI, như một mạng đơn chuẩn IEEE 802, và được gọi là Tập hợp dịch vụ được mở rộng (ESS). Hình sau mô tả một chuẩn mạng LAN IEEE 802.11 tiêu biểu: Hình 6.8 Mạng WLAN IEEE 802.11 tiêu biểu Chuẩn cũng định nghĩa khái niệm Portal, đó là một thiết bị liên kết giữa mạng LAN chuẩn IEEE 802.11 và mạng LAN chuẩn IEEE 802 khác. Khái niệm này mô tả về lý thuyết phần chức năng của “cầu chuyển dịch”. Mặc dù chuẩn không yêu cầu sự cài đặt tiêu biểu tất yếu phải có AP và Portal trên một thực thể vật lý đơn. 6.4.2 Họ chuẩn IEEE 802.11 6.4.2.1 Chuẩn IEEE 802.11a Là một chỉ tiêu kỹ thuật IEEE cho mạng không dây hoạt động trong dải tần số 5 GHz (5.725 GHz tới 5.85 GHz) với tốc độ truyền dữ liệu cực đại 54 Mbps. Dải tần số 5 GHz không nhiều như tần số 2.4 GHz, vì chỉ tiêu kỹ thuật chuẩn IEEE 802.11 đề nghị nhiều kênh vô tuyến hơn so với chuẩn IEEE 802.11b. Sự bổ sung các kênh này giúp tránh giao thoa vô tuyến và vi ba. 6.4.2.2 Chuẩn IEEE 802.11b (Wifi) Là chuẩn quốc tế cho mạng không dây hoạt động trong dải tần số 2.4 GHz (2.4 GHz tới 2.4835 GHz) và cung cấp một lưu lượng lên trên 11 Mbps. Đây là một tần số rất thường sử dụng. Các lò vi ba, các điện thoại không dây, thiết bị khoa học và y học, cũng như các thiết bị Bluetooth, tất cả làm việc bên trong dải tần số 2.4 GHz. 6.4.2.3 Chuẩn IEEE 802.11d Chuẩn IEEE 802.11d là một chuẩn IEEE bổ sung lớp sự điều khiển truy cập (MAC) vào chuẩn IEEE 802.11 để đẩy mạnh khả năng sử dụng rộng mạng WLAN chuẩn IEEE 802.11. Nó sẽ cho phép các điểm truy cập truyền thông thông tin trên các kênh vô tuyến dùng được với các mức công suất chấp nhận được cho các thiết bị khách hàng. Các thiết bị sẽ tự động điều chỉnh dựa vào các yêu cầu địa lý. Mục đích 11d là sẽ thêm các đặc tính và các hạn chế để cho phép mạng WLAN hoạt động theo các quy tắc của các nước này. Các nhà sản xuất Thiết bị không muốn để tạo ra một sự đa dạng rộng lớn của các sản phẩm và các người dùng chuyên biệt theo quốc gia mà người đi du lịch không muốn một túi đầy các card PC mạng WLAN chuyên biệt theo quốc gia. Hậu quả sẽ là các giải pháp phần sụn chuyên biệt theo quốc gia. 6.4.2.4 Chuẩn IEEE 802.11g Tương tự tới chuẩn IEEE 802.11b, chuẩn lớp vật lý này cung cấp một lưu lượng lên tới 54 Mbps. Nó cũng hoạt động trong dải tần số 2.4 GHz nhưng sử dụng một công nghệ vô tuyến khác để tăng dải thông toàn bộ. Chuẩn này được phê chuẩn cuối năm 2003. Tổng kết các họ chuẩn của 802.11 được cho trong bảng sau: Thuật ngữ và viết tắt 2G Second Generation Thế hệ thứ 2 3G Third Generation Thế hệ thứ ba 3GPP 3ird Genaration Partnership Project Đề án các đối tác thế hệ thứ ba 3GPP2 3ird Generation Patnership Project 2 Đề án đối tác thế hệ thứ ba 2 AICH Acquisition Indication Channel Kênh chỉ thị bắt AMC Adaptive Modulation and Coding Mã hóa và điều chế thích ứng AMR Adaptive MultiRate Đa tốc độ thích ứng ARQ Automatic Repeat-reQuest Yêu cầu phát lại tự động AP-AICH Access Preamble Acquisition Indicator Channel Kênh chỉ thị bắt tiền tố truy nhập ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền dị bộ BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá BCH Broadcast Channel Kênh quảng bá BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit BLER Block Error Rate Tỷ số lỗi khối BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa chuyển pha hai trạng thái BS Base Station Trạm gốc BTS Base Tranceiver Station Trạm thu phát gốc CC Convolutional Code Mã xoắn CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CD/CA-ICH: CPCH Collision Detection/ Channel Assignment Indicator Channel Kênh chỉ thị phát hiện va chạm CPCH/ấn định kênh CN Core Network Mạng lõi CPCH Common Packet Channel Kênh gói chung CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra vòng dư CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh CSICH CPCH Status Indicator Channel Kênh chỉ thị trạng thái CPCH DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng DCH Dedicated Channel Kênh điều khiển DL Downlink Đường xuống DPCCH Dedicated Physycal Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh số liệu vật lý riêng DRX Discontinuous Reception Thu không liên tục DSCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống DSSS Direct-Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp E-AGCH Enhanced Absolute Grant Channel Kênh cho phép tuyệt đối tăng cường E-DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh riêng tăng cường EDGE Enhanced Data rates for GPRS Evolution Tốc độ số liệu tăng cường để phát triển GPRS EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị E-DPCCH Enhanced Dedicated Control Channel Kênh điều khiển riêng tăng cường E-DPDCH Enhanced Dedicated Data Channel Kênh số liệu riêng tăng cường E-RGCH Enhanced Relative Grant Channel Kênh cho phép tương đối tăng cường FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian F-DPCH Fractional DPCH DPCH một phần (phân đoạn) GERAN GSM EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến GSM EDGE GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Global System For Mobile Communications Hệ thống thông tin di động tòan cấu HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest Yêu cầu phát lại tự động linh hoạt HHO Hard Handover Chuyên giao cứng HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập hói đường xuống tốc độ cao HS-DPCCH High-Speed Dedicated Physical Control Channel Kênh điều khiển vật lý riêng tốc độ cao HS-DSCH High-Speed Dedicated Shared Channel Kênh chia sẻ riêng tốc độ cao HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao HS-PDSCH High-Speed Physical Dedicated Shared Channel Kênh chia sẻ riêng vật lý tốc độ cao HSS Home Subsscriber Server Server thuê bao nhà HS-SCCH High-Speed Shared Control Channel Kênh điều khiển chia sẻ tốc độ cao HSUPA High-Speed Uplink Packet Access Truy nhập gói đường lên tốc độ cao IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IMT-2000 International Mobile Telecommunications 2000 Thông tin di động quốc tế 2000 IP Internet Protocol Giao thức Internet IPv4 IP version 4 Phiên bản IP bốn IPv6 IP version 6 Phiên bản IP sáu IR Incremental Redundancy Phần dư tăng Iu Giao diện được sử dụng để thông tin giữa RNC và mạng lõi Iub Giao diện được sử dụng để thông tin giữa nút B và RNC Iur Giao diện được sử dụng để thông tin giữa các RNC LTE Long Term Evolution Phát triển dài hạn MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MIMO Multi-Input Multi-Output Nhiều đầu vào nhiều đầu ra MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện MSC Mobile Services Switching Center Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động NodeB Nút B OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor Hệ số trải phổ khả biến trực giao PAPR Peak to Average Power Ratio Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình P-CCPCH Primary Common Control Physical Channel Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp PCH Paging Channel Kênh tìm gọi PCPCH Physical Common Packet Channel Kênh vật lý gói chung PDCP Packet-Data Convergence Protocol Giao thức hội tụ số liệu gói PDSCH Physical Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống vật lý PHY Physical Layer Lớp vật lý PICH Page Indication Channel Kênh chỉ thị tìm gọi PRACH Physical Random Access Channel Kênh vật lý truy nhập ngẫu nhiên) PS Packet Switch Chuyển mạch gói PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vuông góc QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quatrature Phase Shift Keying Khóa chuyển pha vuông góc RACH Random Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RAT Radio Access Technology Công nghệ truy nhập vô tuyến RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô tuyến RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực S-CCPCH Secondary Common Control Physical Channel Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp SCH Synchronization channel Kênh đồng bộ SF Spreading Factor Hệ số trải phổ SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ SIM Subscriber Identity Module Mođun nhận dạng thuê bao SMS Short Message Service Dịch vụ nhắn tin SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm SHO Soft Handover Chuyển giao mềm TDD Time Division Duplex Ghép song công phân chia theo thời gian TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Mulptiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TFC Transport Format Combination Kết hợp khuôn dạng truyền tải TFCI Transport Format Combination Indicator Chỉ thị kết hợp khuôn dạng truyền tải TrCH Transport Channel Kênh truyền tải TTI Transmission Time Interval Khỏang thời gian phát UE User Equipment Thiết bị người sử dụng UL Uplink Đường lên UMB Ultra Mobile Broadband Băng thông di động siêu rộng UMTS Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống thông tin di động toàn cấu USIM UMTS SIM UTRA UMTS Terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Mnạg truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS Uu Giao diện được sử dụng để thông tin giữa nút B và UE WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng WiFi Wireless Fidelitity Chất lượng không dây cao WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access Tương hợp truy nhập vi ba toàn cầu VoIP Voice over IP Thoại trên IP TÀI LIỆU THAM KHẢO TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Sách “Thông tin di động thế hệ ba”, Nhà xuất bản Bưu Điện, 2001 TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, Giáo trình “Thông tin di động thế hệ ba”, Học Viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông , Nhà xuất bản Bưu Điện, 2004 John Wiley and Sons, “UMTS Networks Architecture Mobility and Services”, 2nd Edition, 2005