Mạng CDMA2000

Lời nói đầu Ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển nhanh một cách đáng kinh ngạc. Sự phát triển của khoa học kỹ thuật cũng như những thành tựu của nó không những góp phần rất lớn giúp cho cuộc sống của con người tiện nghi và thoải mái hơn mà còn giúp con người tiện lợi hơn. Một trong những thành tựu đó là lĩnh vực thông tin di động. Khi sử dụng mạng thông tin di động mọi người không những có thể liên lạc được với nhau dù ở cách xa hàng nghìn km như điện thoại cố định thông thường, mà còn có t

doc123 trang | Chia sẻ: huyen82 | Lượt xem: 1444 | Lượt tải: 0download
Tóm tắt tài liệu Mạng CDMA2000, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
hể liên lạc vào bất cứ lúc nào do tính năng của chiếc điện thoại cầm tay - điện thoại di động. Với ưu điểm đó, điện thoại di động đã trở thành phương tiện không thể thiếu trong một xã hội hiện đại. ở một số nước phát triển, điện thoại di động được sử dụng rất phổ biến với số lượng thuê bao chiếm tới trên 70% tổng số thuê bao. Còn ở nước ta, tuy mới chỉ ứng dụng trong dịch vụ viễn thông khoảng hơn 10 năm nhưng thông tin di động cũng phát triển khá nhanh, từ năm 1993 đến nay số lượng thuê bao di động đã chiếm tới trên 10%. Điện thoại di động tuy có tuổi đời rất trẻ so với các dịch vụ viễn thông khác nhưng các mạng thông tin di động đang ngày càng phát triển nhờ những công nghệ mới, nó cho phép đưa các dịch vụ thông tin số liệu tốc độ cao hơn, hình ảnh tốc độ thấp, các dịch vụ đa phương tiện (multimedia) ... vào mạng. Theo các nhà khai thác viễn thông dự đoán, thông tin di động sẽ là một lĩnh vực viễn thông đầy triển vọng . Với đề tài : Mạng CDMA2000, tôi chỉ có một mục đích là giới thiệu những kiến thức cơ bản về mạng thông tin di động thế hệ mới này. Mạng CDMA2000 là một công nghệ mới, thêm nữa do thời gian nghiên cứu có hạn nên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự góp ý của các thầy cô. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Phạm Thành Công cùng các thầy cô đã hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành bản đồ án này. Mục lục Chương 1 Cấu hình mạng CDMA2000 1.1 Mô hình tham khảo mạng CDMA2000 1.1.1 Sự phát triển từ IS-95 lên CDMA2000 Tiên phong về CDMA trong thông tin cellular là Liên Hợp Công Ty Qualcomm. Khởi đầu vào cuối thập niên 80, Qualcomm bắt tay vào một chuỗi các thử nghiệm và cuối cùng đã chứng minh rằng CDMA có tiềm năng cung cấp một giao diện sóng có hiệu quả sử dụng trong các mạng cellular. Tháng 7 năm 1993, các đề xuất của Qualcomm đã được Hiệp Hội Công Nghiệp Viễn Thông (TIA) thông qua như là chuẩn tạm thời IS-95. Bắt đầu từ chế độ kép, với AMPS băng tần 800Mhz và PSC băng tần 1900 Mhz (băng 3G), cuối cùng IS - 95 hoạt động ở băng tần cao hơn (PCS). Điều này cho phép IS-95 liên kết với IS-41-C để đến vùng rộng lớn US như trước đây, IS-95 bây giờ đã trở thành chuẩn thế giới. Các tốc độ thông điệp gốc, bây giờ được biết như là tốc độ mức 1 (RS1), được tăng lên thành tốc độ mức 2 (RS2) và có những thay đổi khác đối với kỹ thuật IS-95 ban đầu. Những điều chúng ta đang nói đến chính là con đường phát triển mà IS-95 đang đi sẽ đưa nó tới với môi trường CDMA băng rộng (W-CDMA) và môi trường đa phương tiện 3G. Hình 1.1 Sự phát triển từ IS-95 lên CDMA2000 Ngày nay hệ thống IS-95 được gọi là cdmaOne, được dự định phát triển lên phiên bản 3G, gọi là CDMA2000. Các dịch vụ cơ bản mà CDMA2000 sẽ cung cấp là thoại di động truyền thống, nâng cao các dịch vụ tiếng như thoại hội nghị và thư thoại. Cùng với các dịch vụ dữ liệu tốc độ thấp, sẽ có các dịch vụ tốc độ dữ liệu trung bình từ 64kbps đến 144 kbps đối với các ứng dụng như Internet, và tốc độ dữ kiệu cao lên tới 2 Mbps đối với các dịch vụ chuyển mạch theo mạch và chuyển mạch gói tốc độ cao. CDMA2000 sẽ cho phép các MS liên kết với các dịch vụ đa phương tiện, kết hợp với các tín hiệu âm thanh, dữ liệu và hình ảnh động được xử lý đồng thời. Các dịch vụ 2 Mbps dường như bị hạn chế đối với các môi trường trong nhà, trong khi đó 144 kbps sẽ đáp ứng với tất cả các môi trường. Khi cdmaOne và CDMA2000 cùng hoạt động với nhau thì chúng hoàn toàn tương thích, mặc dù chỉ các dịch vụ tốc độ bit thấp đáp ứng trong vùng chiếm giữ của sóng mang 1,25 Mhz. Giống cdmaOne, các BS của CDMA2000 được đồng bộ với nhau và đồng bộ với các BS của cdmaOne, kết quả là giữa hai hệ thống có sự chuyển giao nhanh chóng. Các tốc độ chip của CDMA2000 là bội số của 1,2288 Mchip/s - là tốc độ chip của cdmaOne và không gian sóng mang trong CDMA2000 là 1,25N Mhz, N=1,3,6,9 và 12. Định rõ độ rộng băng tần nhỏ nhất trong chế độ FDD là độ rộng 2 x 1,25 Mhz IS-95, hay 2 x (1,25 + 0,625) Mhz với khoảng bảo vệ trong trường hợp trải phổ bất thường (unco-ordinated). Các khoảng sóng mang 1,25 Mhz (IS-95), 3,75 Mhz, 7,5 Mhz, 11,25Mhz và 15 Mhz có nghĩa là cả CDMA băng hẹp và CDMA băng rộng đều có thể được đáp ứng. Do đó, một bản tin dữ liệu tốc độ cao có thể được xử lý hoặc bằng cách phân nhỏ bản tin thành N các luồng dữ liệu tốc độ thấp song song, mỗi luồng được trải rộng và điều chế trên các sóng mang 1,25 Mhz riêng biệt, tốc độ 1,2288 Mchip/s hoặc được truyền trên một sóng mang băng rộng đơn ở tốc độ 1,2288N Mchip/s. Hai phương thức này có tên tương ứng là đa sóng mang và trải phổ trực tiếp. (Có một phương thức khác, ở đó mỗi luồng được điều chế trên cùng một sóng mang như là có N người dùng tốc độ bit thấp). Hình 1.2: (a) Đa sóng mang, (b) Trải phổ trực tiếp với N=3 Hình 1.2(a) mô tả kênh chiếm giữ của 3 sóng mang 1,25 Mhz kế nhau trong băng tần 5 Mhz của CDMA2000, ở đó khoảng bảo vệ là 1,25/2=0,625 Mhz ở biên của băng tần bị bỏ đi. Sự sắp xếp này là sự triển khai đa sóng mang với N=3. Trải phổ trực tiếp với N=3 được biểu diễn trong hình 1.2(b). Mặc dù hai phương thức có những liên kết tương tự, nhưng đa sóng mang đạt được khi sử dụng trong cdmaOne được bao phủ bởi môi trường CDMA2000 cho phép cả hai sóng mang được chỉ định linh hoạt đến hệ thống khác khi được yêu cầu. Phương thức đa sóng mang cũng cho phép tính đa dạng tuyến hướng xuống được kết hợp chặt chẽ mà không tăng bất cứ độ phức tạp nào ở MS. Với thể thức này của tính đa dạng, N sóng mang khác nhau được truyền từ anten được tách biệt về không gian . Ví dụ, trong hình 1.2(a) thay vì truyền các sóng mang f1, f2 và f3 từ một anten băng rộng mỗi sóng mang có thể được truyền từ anten của chính nó, kênh fading được kết hợp với mỗi anten về cơ bản không tương quan. Bộ nhận MS hoạt động kết hợp tỉ lệ tối đa (MRC) trên tín hiệu đa sóng mang được nhận. Đáng chú ý là hệ thống CDMA2000 với N=1 được xem như để đáp ứng cho số lượng người sử dụng thoại tương tự như một sóng mang cdmaOne. Thực tế CDMA2000 có thể đáp ứng gấp đôi số người sử dụng thoại đó, bởi nó sử dụng vòng khóa pha số bốn (QPSK), gấp hai số mã Walsh, đó là các kênh có sẵn. Nó cũng tận dụng điều khiển công suất nhanh trên tuyến hướng lên, điều mà cdmaOne không làm được. Vì vậy thậm chí ở trạng thái N=1, CDMA2000 vẫn có dung lượng cao hơn cdmaOne. 1.1.2 Yêu cầu chung đối với hệ thống thông tin di dộng thế hệ thứ ba Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba xây dựng trên cơ sở tiêu chuẩn chung IMT-2000 (Viễn thông di động quốc tế 2000). Các tiêu chí chung để sử dụng IMT-2000 như sau: - Sử dụng dải tần quy định quốc tế 2 Ghz như sau: + Đường lên : 1885-2025 Mhz + Đường xuống : 2110-2200 Mhz - Là hệ thống thông tin di động toàn cầu cho các loại hình thông tin vô tuyến: +Tích hợp các mạng thông tin hữu tuyễn và vô tuyến + Tương tác cho mọi loại dịch vụ viễn thông - Sử dụng các môi trường khai thác khác nhau: + Trong công sở + Ngoài đường + Trên xe + Vệ tinh - Có thể hỗ trợ các dịch vụ như: Môi trường gia đình ảoVHE trên cơ sở mạng thông minh, di động cá nhân và chuyển mạng toàn cầu. - Đảm bảo các dịch vụ đa phương tiện đồng thời cho tiếng, số liệu chuyển mạch kênh và số liệu chuyển mạch gói. - Dễ dàng hỗ trợ các dịch vụ mới xuất hiện. Môi trường hoạt động của IMT-2000 được chia thành bốn vùng với các tốc độ bit Rb phục vụ như sau: - Vùng 1: trong nhà, ô pico, Rb Ê 2Mbps - Vùng 2: thành phố, ô micro, Rb Ê 384 kbps - Vùng 3: ngoại ô, ô macro, Rb Ê 144 kbps - Vùng 4: toàn cầu, Rb =9,6 kbps Có thể tổng kết các dịch vụ do IMT-2000 cung cấp ở bảng 1.1. Kiểu Phân loại Dịch vụ chi tiết Dịch vụ di động Dịch vụ di động Di động đầu cuối/ di động cá nhân /di động dịch vụ Dịch vụ thông tin định vị Theo dõi di động/ theo dõi di động thông minh Dịch vụ viễn thông Dịch vụ âm thanh - Dịch vụ âm thanh chất lượng cao(16-64 kbps) - Dịch vụ truyền thanh AM (32-64 kbps) - Dịch vụ truyền thanh FM (64-384 kbps) Dịch vụ số liệu - Dịch vụ số liệu tốc độ trung bình (64-144 kbps) - Dịch vụ số liệu tốc độ tương đối cao(144kbps-2Mbps) - Dịch vụ số liệu tốc độ cao (³ 2Mbps) Dịch vụ đa phương tiện - Dịch vụ video (384 kbps) - Dịch vụ hình chuyển động(384kbps-2Mbps) - Dịch vụ hình chuyển động thời gian thực (³ 2Mbps) Dịch vụ Internet Dịch vụ Internet đơn giản Dịch vụ truy cập Web (384kbps-2Mbps) Dịch vụ Internet thời gian thực Dịch vụ Internet (384kbps-2Mbps) Dịch vụ Internet đa phương tiện Dịch vụ Website đa phương tiện thời gian thực (³ 2Mbps) Bảng 1.1 Phân loại các dịch vụ ở IMT-2000 IMT-2000 CDMA Multi-Carrier IMT-2000 Terrestrial Radio Interfaces IMT-2000 CDMA TDD IMT-2000 CDMA Direct Spread IMT-2000 TDMA Single Carrier IMT-2000 FDMA/ TDMA WCDMA (UMTS) CDMA2000 and 1xEV UTRA TDD and TD-SCDMA UWC-136/ EDGE DECT Hình 1.3 Sơ đồ các tiêu chuẩn của IMT-2000 Hiện nay hai tiêu chuẩn đã được chấp nhận cho IMT-2000 là : - WCDMA được xây dựng trên cơ sở cộng tác của Châu Âu và Nhật Bản. - CDMA2000 do Mỹ xây dựng. Mô hình tổng quát của mạng IMT-2000 được cho ở hình 1.4. Các dạng máy đầu cuối bao gồm : - Thoại cầm tay: + Tiếng : 8/16/32 kbps + Cửa số liệu (Chẳng hạn PCMCIA) . Truyền dẫn số liệu bằng modem tiếng cho các tốc độ : 1,2 kbps, 2,4 kbps, 4,8 kbps, 9,6 kbps, 19,2 kbps, 28,8 kbps. . Truyền dẫn số liệu số chuyển mạch theo mạch cho các tốc độ : 64 kbps, 128 kbps, đầu cuối video thấp hơn 2 Mbps. - Phát quảng bá thông tin truy nhập hệ thống - Phát và thu vô tuyến -Điều khiển truy nhập vô tuyến Mạng lõi - Điều khiển cuộc gọi, chuyển mạch dịch vụ… -Quản lý dịch vụ, vị trí, nhận thực… TE di động TE di động TE di động UI Vùng thiết bị đầu cuối Vùng mạng truy nhập Vùng mạng lõi Vùng các dịch vụ ứng dụng Các dịch vụ ứng dụng Ký hiệu : TE: Thiết bị đầu cuối UI: Giao diện người sử dụng Hình 1.4 Mô hình mạng IMT-2000 - ảnh tĩnh ( đầu cuối cho PSTN). - Hình ảnh sách tay : được phân loại theo các cấp bậc chất lượng (32/ 64/ 128 kbps). - Thoại có hình chất lượng cao với tốc độ không thấp hơn 128 kbps. - Đầu cuối giống như máy thu hình + Đầu cuối kết hợp máy thu hình và máy tính. + Máy thu hình cầm tay có khả năng thu được MPEG - Đầu cuối số liệu gói , PC vở ghi có cửa thông tin cho phép : . Điện thoại có hình. . Văn bản, hình ảnh, truy nhập cơ sở dữ liệu video. - Đầu cuối PDA + PDA tốc độ thấp + PDA tốc độ cao hoặc trung bình + PDA kết hợp sách điện tử bỏ túi - Máy nhắn tin hai chiều - Sách điện tử bỏ túi có khả năng ghi thông tin. 1.1.3 CDMA2000ễ 1.Tiêu chuẩn hóa CDMA2000 là giải pháp thế hệ thứ ba (3G) dựa theo IS-95 hay còn gọi là cdmaOne. CDMA2000 là sự phát triển của chuẩn không dây 2G. CDMA2000 đáp ứng các dịch vụ 3G được định nghĩa bởi Tổ chức viễn thông quốc tế ITU đối với IMT-2000, các mạng 3G sẽ phân bổ các dịch vụ không dây với sự trình diện tốt hơn, sinh lợi lớn hơn, nội dung nhiều hơn đáng kể và công nghệ CDMA2000 thỏa mãn các mục đích này. Hình 1.5 Kiến trúc mạng CDMA2000 Cả hai hệ thống cdmaOne và CDMA2000 đều dựa vào công nghệ trải phổ đa truy nhập, được nhanh chóng chấp nhận trên toàn cầu cho hoạt động không dây, các mạng cdmaOne và CDMA2000 trải phổ và mã hóa các cuộc thoại và dữ liệu, chuyển qua phổ 1,25 Mhz, cho phép số lượng lớn người sử dụng chia sẻ đồng thời cùng một sóng mang. CDMA2000 là một giải pháp đối với hoạt động không dây, muốn mang lại thuận tiện của tính thương mại năng động mới được tạo bởi di động và Internet. Cả giao diện vô tuyến và giải pháp mạng lõi đều dành để phân phối các dịch vụ mà khách hàng đòi hỏi khắt khe như hiện nay- đôi khi đưa ra các dịch vụ 3G. CDMA2000 là một kiểu truy nhập vô tuyến “gia đình” của giao diện vô tuyến được sự ủng hộ của Tập đoàn hòa hợp hệ thống (OHG) đối với việc đẩy mạnh và dễ dàng đưa tới mạng 3G. Một mục đích của sự hòa hợp là cung cấp sự lưu động toàn cầu một cách liên tục giữa hai kiểu công nghệ CDMA thế hệ 3G là CDMA2000 và WCDMA. 2. Phục vụ dữ liệu Chuẩn CDMA2000 sẽ phát triển để tiếp tục đáp ứng các dịch vụ mới trong chuẩn sóng mang 1,25 Mhz. Pha đầu tiên của CDMA2000- hay còn gọi là CDMA2000 1x sẽ phân phối tốc độ dữ liệu đỉnh 153 kbps. Pha thứ hai với tên gọi CDMA2000 1xEV sẽ cung cấp tốc độ dữ liệu lớn hơn 2 Mbps. Hình 1.6 Sự phát triển chuẩn giao diện vô tuyến của mạng CDMA2000 3. CDMA2000 1x Chuẩn IS-2000 (CDMA2000 1x) được hoàn thành vào năm 2000 và được xuất bản bởi Hiệp hội công nghiệp viễn thông TIA. CDMA2000 1x đưa ra xấp xỉ gấp hai lần dung lượng thoại của cdmaOne, tốc độ dữ liệu đỉnh là 153 kbps, tương thích ngược với mạng cdmaOne và nhiều cải tiến trình diện khác. 1x ám chỉ CDMA2000 bổ sung trong vòng chỉ định phổ đang tồn tại 1,25 Mhz. Thuật ngữ kỹ thuật này rút ra từ N=1 (đó là sử dụng cùng một sóng mang 1,25 Mhz như ở thế hệ 2G và 1x có nghĩa là một lần 1,25 Mhz). CDMA2000 có thể được thực thi trong phổ đang tồn tại hoặc trong cấp phổ mới. Mạng CDMA2000 1x cũng sẽ giới thiệu đồng thời các dịch vụ thoại và dữ liệu và các cải tiến trình diện khác. 4. CDMA2000 1xEV Sự phát triển của CDMA2000 vượt xa hơn 1x và được biết là CDMA2000 1xEV. 1xEV được chia thành hai bước: 1xEV-DO và 1xEV-DV. 1xEV-DO là 1x Evolution Data Only. 1xEv-DV là 1x Evolution Data and Voice. Cả hai bước 1xEV đều cung cấp các dịch vụ tiên tiến trong CDMA2000 sử dụng chuẩn sóng mang 1,25 Mhz. Sự phát triển với CDMA2000 do đó tiếp tục tương thích ngược với mạng hiện nay và tương thích với mỗi tùy chọn phát triển. 1xEV-DO cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn hệ thống 1x. 1xEV-DO đòi hỏi sóng mang riêng biệt cho dữ liệu nhưng sóng mang này có thể đẩy thành sóng mang 1x nếu dữ liệu và thoại được yêu cầu cùng lúc. Bằng cách cấp sóng mang cho dữ liệu, sự hoạt động sẽ có thể phân phối các tốc độ đỉnh trong mức 2Mbps (hiệu lực tốt nhất) đối với dữ liệu khách hàng của họ. 1xEV- DV xuất hiện sau 1xEV-DO khoảng 1,5 năm đến 2 năm. 1xEV-DV mang đến các dịch vụ dữ liệu và thoại cho CDMA2000 trên một sóng mang. Sóng mang 1xEV-DV không chỉ mang đồng thời dịch vụ dữ liệu và thoại tốc độ cao, mà còn có khả năng phân phối các dịch vụ gói thời gian thực. Hình1.7 Kiến trúc mạng CDMA2000 1xEV-DO Hình 1.8 Kiến trúc mạng CDMA2000 1xEV-DV 5. Mạng lõi gói CDMA2000 (PCN) Chuẩn mạng lõi gói công nghệ CDMA đã phát triển như một phần của nhóm công tác Dự án 2 hội nhập thế hệ thứ ba (3GPP2). Chuẩn này được phát triển bằng cách sử dụng chuẩn đang tồn tại của IETF (Lực lượng tác vụ kỹ thuật Internet) trên IP di động. 3GPP2 đang gấp rút định nghĩa sự phát triển của CDMA2000 lên toàn IP. PCN CDMA2000 là bước đầu tiên của sự phát triển này. Mạng PCN bao gồm nút phục vụ dữ liệu gói (PDSN), máy chủ xác nhận, trao quyền và thanh toán (AAA). Tác vụ thường trú (HA) có thể được thêm vào để cung cấp các dịch vụ dữ liệu gói dựa trên IP di động. Hình 1.9 Kiến trúc mạng lõi gói PCN CDMA2000 1.2 Cấu hình mạng Cấu trúc mạng của một hệ thống CDMA2000 hỗ trợ cả 2,5G và 3G, nó có cả các phần tử thoại truyền thống liên quan đến các hệ thống thế hệ thứ 2. Tuy nhiên việc đưa vào mạng gói đòi hỏi các phần tử mới để đảm bảo kết nối giữa mạng truy nhập vô tuyến và mạng số liệu (cho cả mạng công cộng và mạng riêng). Vì thông tin dạng gói có thể được truyền giữa các mạng gói khác nhau hoặc chỉ trong nội bộ mạng nên có thể tồn tại rất nhiều cấu hình IP được sử dụng để hỗ trợ 2,5G và 3G. Tất nhiên vấn đề về thông lượng yêu cầu và các giao diện vật lý còn phụ thuộc vào vị trí . Mạng gói còn được gọi là IP, mạng truy nhập IP hay mạng IP phụ thuộc vào từng hoàn cảnh cụ thể. Tuy nhiên điều cơ bản nhất là mạng gói cần hỗ trợ việc truyền tải, xử lý gói ở cấu hình được chọn. Trong phần này ta xét ba phương án chính lập cấu hình cho mạng gói. Để đáp ứng các yêu cầu riêng ta có thể cải tiến các phương án này. Chẳng hạn ta có thể gửi toàn bộ lưu lượng IP đến nhà cung cấp dịch vụ IP (ISP) địa phương và các ứng dụng mạng riêng ảo (VPN) tùy theo yêu cầu xử lý có thể được đưa đến một vị trí tập trung để phân bố trên mạng ATM khi cần kết nối đến một mạng LAN kết hợp. Ba phương án để lập cấu hình cho mạng CDMA2000 như sau: - Phân bố - Miền - Tập trung Về mặt khái niệm các phương án phân bố và tập trung giống nhau, ngoại trừ phương án tập trung là sự kết hợp của một số mạng miền tiềm năng. Để quyết định thực hiện phương án nào cần xét các vấn đề sau: - Các dịch vụ cần hỗ trợ - Thể tích lưu lượng - Vị trí của PDSN - Các thỏa thuận kết nối thương mại - Tính khả dụng và tin cậy của mạng Ngoài cấu hình được sử dụng, cần có các Router cho mạng đường trục và cổng cho việc chuyển và thu các dịch vụ ngoài mạng. Các phần dưới đây trình bày ba phương án lập cấu hình chính cho mạng CDMA2000. Nói chung lúc đầu cấu hình mạng sẽ phụ thuộc vào hệ thống thế hệ thứ hai hiện có. 1.2.1 Cấu hình phân bố Mạng phân bố hay còn được gọi là mạng địa phương bao gồm việc thiết lập mạng và cho một nhà khai thác độc lập với các mạng khác. Mạng phân bố là một mạng lý tưởng cho một hãng khai thác thông tin di động chỉ có ít thị trường đặt ở một vài vùng như ở thành phố A và B như hình 1.10 chẳng hạn. Mạng phân bố có ưu điểm là triển khai đơn giản. ở giai đoạn sau kiến trúc phân bố cũng có thể phát triển thành miền hoặc tập trung. Nhược điểm của mạng phân bố là vấn đề lặp mạng và kém kinh tế do phạm vi thực hiện, khai thác mạng. Ngoài ra cũng xảy ra khả năng các mạng sẽ thực hiện các dịch vụ khác nhau nếu không thực hiện các thủ tục và tiêu chuẩn hóa đối với thiết kế và khai thác. Hình 1.10 Cấu hình mạng phân bố 1.2.2 Cấu hình theo miền Hình 1.11 cho thấy một mạng theo miền đơn giản cho hai thị trường ở hai thành phố A và B. Phương pháp theo miền này có thể áp dụng cho nhà khai thác phục vụ nhiều vùng ở hai miền của một đất nước ( miền Bắc và miền Nam chẳng hạn). Trong trường hợp này cần phải thiết lập hai mạng riêng biệt, một cho miền Bắc và một cho miền Nam. Mạng ở hình 1.11 bao gồm có hai thành phố ở miền Bắc, nhưng có thể mở rộng khái niệm này cho các vùng và các miền khác. Hình 1.11 Cấu hình mạng theo miền ưu điểm của mạng theo miền là nó cho phép tiết kiệm kích cỡ, mà vẫn khắc phục được trở ngại khi phải quản lý từ một điểm các thị trường phân đoạn. Cấu hình cũng cho phép mở rộng và đưa ra các dịch vụ cần thiết và đồng nhất cho toàn miền. Ngoài ra cấu hình này cũng cho phép tách riêng các nền tảng khác nhau của các nhà cung cấp mạng. Nhược điểm của cấu hình là không thể thiết kế và quản lý mạng theo cùng một cách. Điều này dẫn đến hậu quả là cùng một hãng phải khai thác hai mạng có mục đích thiết kế và chất lượng hoạt động khác nhau. Ngoài ra cũng như đối với cấu hình phân bố cần thực hiện các thủ tục và thực tiễn tiêu chuẩn hóa đối với thiết kế và khai thác. 1.2.3 Cấu hình tập trung Cấu hình tập trung cho phép đơn giản việc quản lý các vùng khai thác khác nhau (các thị trường) và các hệ thống khác nhau. Phương pháp này có ưu điểm là đảm bảo việc tiết kiệm kích cỡ và thống nhất đối với tạo lập và xử lý dịch vụ. Có thể dễ dàng chuyển từ cấu hình vùng đến cấu hình tập trung. Nhược điểm chính của phương pháp này là làm mất tính mềm dẻo đối với thị trường địa phương. Ngoài ra kích cỡ đường truyền tải có thể lớn vì rất nhiều lưu lượng truyền tải phải sử dụng mạng IP. Vì thế trong thực tế, chỉ nên tập trung việc điều khiển hệ thống. 1.3 Các phần tử mạng CDMA2000 1.3.1 Mạng truy nhập vô tuyến (RAN) 1. Bộ điều khiển trạm gốc (BSC) BSC chịu trách nhiệm điều khiển toàn bộ các trạm thu phát gốc (BTS) trong vùng quản lý của mình. BSC trao đổi bản tin với cả BTS và MSC. Lưu lượng và báo hiệu liên quan với điều khiển cuộc gọi, quản lý tính di động và quản lý MS có thể được truyền trong suốt qua BSC. BSC định tuyến các gói đến và từ nút phục vụ số liệu gói (PDSN). Ngoài ra BSC định tuyến lưu lượng ghép kênh theo thời gian đến chuyển mạch kênh MSC. Hình1.12 Các phần tử mạng truy nhập vô tuyến RAN CDMA2000 2. Trạm thu phát gốc (BTS hay RBS) BTS chịu trách nhiệm cấp phát các tài nguyên gồm tần số, công suất và mã định kênh (Walsh) cho thuê bao. BTS chứa các thiết bị vô tuyến để phát và thu các tín hiệu CDMA2000. BTS giao diện với mạng CDMA2000 và thiết bị của người sử dụng. BTS điều khiển nhiều tính năng của hệ thống liên quan đến hoạt động của mạng. Chẳng hạn BTS điều khiển các sóng mang ở một trạm, công suất đường xuống và tất nhiên là ấn định các mã Walsh. Cũng như hệ thống IS-95, hệ thống CDMA2000 sử dụng nhiều sóng mang trên một đoạn ô. Vì thế khi khởi đầu một cuộc gọi hay một phiên gói, BTS phải quyết định cách ấn định sóng mang để đáp ứng tốt nhất việc cung cấp dịch vụ cho người sử dụng. Khi quyết định, nó không chỉ xem xét yêu cầu dịch vụ mà cả cấu hình vô tuyến, kiểu người sử dụng và tất nhiên phải xem xét dịch vụ là thoại hay số liệu gói. Như vậy việc cấp phát tài nguyên của BTS giới hạn cả về mặt vật lý lẫn logic và phụ thuộc vào tình trạng cụ thể. BTS giảm tốc độ trải phổ hay cấu hình vô tuyến nếu: - Yêu cầu tài nguyên không phải là cho chuyển giao - Không có yêu cầu tài nguyên - Có các yêu cầu tài nguyên khác Dưới đây là một số tài nguyên vật lý và logic mà BTS phải cấp phát khi ấn định cho thuê bao: - Các kênh cơ bản (FCH) - Công suất đường xuống FCH ( công suất đã được cấp phát và công suất khả dụng) - Mã Walsh yêu cầu Các tài nguyên vật lý mà BTS có thể cấp cũng bao gồm quản lý các phần tử kênh cần thiết cho các dịch vụ thoại và số liệu gói. Việc tiếp nhận hay từ chối chuyển giao cũng phụ thuộc vào việc có công suất hay không. Cùng với sơ đồ quản lý tài nguyên, việc quản lý mã Walsh cũng quan trọng. Đối với CDMA2000 pha thứ nhất (1x, 1x EV-DO hay 1x EV-DV ) có thể cấp phát 128 mã Walsh. Khi đưa vào CDMA2000 3x số mã Walsh lên đến 256. Đối với CDMA2000 1x, việc phân phối số liệu và thoại được xử lý bằng các thông số do nhà khai thác thiết lập, các thông số này gồm: - Các tài nguyên số liệu (phần trăm tài nguyên khả dụng gồm: kênh FCH và SCH) - Các tài nguyên FCH (phần trăm tài nguyên số liệu) - Các tài nguyên thoại (phần trăm tổng tài nguyên khả dụng) Kiểu tài nguyên Phần trăm Tài nguyên Tổng tài nguyên 64 Các tài nguyên thoại 70% 44 Các tài nguyên số liệu 30% 20 Các tài nguyên FCH 40% 8 Bảng 1.2 Ví dụ về ấn định tài nguyên kênh Rõ ràng rằng việc ấn định các tài nguyên số liệu /FCH trực tiếp điều khiển số lượng người sử dụng số liệu đồng thời tại một đoạn ô hay một ô. 1.3.2 Mạng lõi chuyển mạch gói (PSCN) 1. Nút phục vụ WLAN (WSN) WSN CDMA2000 là chìa khóa để đưa mạng cục bộ không dây (WLAN) đa sóng mang trên mạng CDMA2000. WSN hoạt động như một cầu nối giữa WLAN và đường trục CDMA2000 và cung cấp truy nhập mạng, tác vụ bên ngoài (FA), vận hành và bảo đưỡng (O&M) và mạng riêng ảo (VPN) đáp ứng nhiều chức năng. 2. Nút phục vụ số liệu gói (PDSN) PDSN CDMA2000 có chức năng như điểm nối giữa mạng truy nhập vô tuyến và mạng IP. Đây là một phần tử quan trọng để xử lý các dịch vụ gói. Nhiệm vụ của PDSN là hỗ trợ các dịch vụ gói và thực hiện các chức năng chính sau: -Thiết lập, duy trì và kết cuối các phiên của giao thức điểm đến điểm (PPP). - Hỗ trợ các dịch vụ gói đơn giản và IP di động (MIP). - Thiết lập, duy trì và kết thúc các liên kết logic với mạng vô tuyến và giao diện vô tuyến-gói (R-P). - Khởi đầu nhận thực, trao quyền và thanh toán (AAA) đến AAA Server cho khách hàng di động. - Tiếp nhận các thông số dịch vụ từ AAA Server cho khách hàng di động. - Định tuyến các gói đến và từ các mạng số liệu ngoài. - Thu thập số liệu sử dụng để chuyển đến AAA. Tổng dung lượng của PDSN được xác định bằng thông lượng và số phiên PPP được phục vụ. Cần lưu ý rằng dung lượng chỉ là một khía cạnh của quá trình định cỡ và cần phải lưu ý đến yếu tố tin cậy của toàn mạng trong quá trình định cỡ. 3. Tác vụ thường trú (HA) Kết nối với PDSN, HA CDMA2000 xác nhận các đăng ký IP di động từ khách hàng di động và duy trì thông tin vị trí hiện hành. HA thực hiện nhiều nhiệm vụ liên quan đến theo dõi vị trí của thuê bao MIP khi thuê bao này chuyển động từ một vùng chuyển mạch gói này đến vùng chuyển mạch gói khác. Trong quá trình theo dõi máy di động, HA đảm bảo rằng các gói được chuyển đúng đến máy di động. 4. Chức năng tương tác (IWF) Hoạt động như một cổng giữa mạng CDMA không dây, mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) và mạng IP. IWF cung cấp các chức năng tương tác và giao thức chuyển đổi yêu cầu đối với hoạt động di động để đưa ra các dịch vụ dữ liệu sóng mang thực đối với các thuê bao CDMA. IWF có thể có một giao diện đến một thực thể mạng (WNE) để đảm bảo các dịch vụ biến đổi. IWF có thể làm tăng thêm một giao diện được nhận dạng giữa hai WNE để cung cấp các dịch vụ biển đổi cho cả hai WNE. 1.3.3 Mạng lõi chuyển mạch theo mạch (CSCN) Mạng lõi chuyển mạch theo mạch chứa trung tâm chuyển mạch di động (MSC). MSC là một thực thể chuyển mạch lưu lượng được khởi xướng hoặc kết cuối MS. Thông thường một MSC được kết nối với ít nhất một BSC. Nó cũng có thể kết nối với các mạng công cộng khác (PSTN, ISDN…), các MSC khác trong mạng hoặc các MSC ở các mạng khác. Hình 1.13 Sơ đồ mạng theo chức năng 1.3.4 Mạng dịch vụ (SN) 1. Bộ ghi định vị thường trú (HLR) HLR CDMA2000 phục vụ như một bộ lưu cơ sở dữ liệu căn bản về thông tin của thuê bao, được dùng để cung cấp điều khiển thông minh trong mạng ANSI-41. HLR cung cấp khả năng quản lý dữ liệu, vị trí, hoạt động của thuê bao di động và điều khiển các dịch vụ thuê bao bổ sung. Thông tin dịch vụ được HLR nạp xuống bộ ghi định vị tạm trú (VLR) của MSC liên quan trong quá trình đăng ký thành công. Một HLR có thể phục vụ nhiều hơn một MSC. HLR có thể ở cùng vị trí với AC, điều đó sẽ giảm giá thành về phần cứng và phục vụ. 2. Trung tâm nhận thực (AC) AC CDMA2000 quản lý chức năng nhận thực, đã được dùng để xác nhận và thông qua nhận dạng điện thoại di động trong mạng ANSI-41. Nó bao gồm mã hóa và các chìa khóa nhận thực, cũng như các thuật toán phức tạp được dùng để tránh việc sử dụng không đúng tài nguyên mạng. AC cũng kết hợp với các chức năng cơ sở dữ liệu được dùng để lưu bộ mã hóa và nhận thực. Một AC có thể phục vụ nhiều hơn một MSC thông qua HLR, AC có thể phục vụ nhiều HLR. AC có thể ở cùng vị trí với HLR, điều này giảm giá thành về phần cứng và phục vụ. 3. Nhận thực, trao quyền và thanh toán (AAA) AAA nhận thực và trao quyền cho khách hàng di động, cung cấp mô tả người sử dụng, thông tin chất lượng dịch vụ (QoS) đến PDSN và lưu dữ liệu thanh toán. Máy chủ AAA cũng cung cấp quản lý chính sách thực sự, định nghĩa mô tả khả năng đưa ra các dịch vụ khác nhau, do đó cho phép phục vụ dữ liệu gói thường xuyên và định địa chỉ các đoạn thị phần. AAA tương tác với PSDN để thực hiện các chức năng AAA trong việc hỗ trợ PDSN cho các trạm di động yêu cầu. AAA tương tác với các thực thể AAA khác để thực hiện các chức năng khi AAA tại nhà nằm ngoài mạng di động đang phục vụ. 4. Cho phép ủy quyền Internet di động (MIEP) MIEP CDMA2000 cung cấp cầu nối giữa mạng di động và các ứng dụng trên Intranet và Internet. MIEP hoạt động như một ủy quyền nâng cấp trình diện bằng cách cung cấp các giao thức không dây như giao thức ứng dụng không dây (WAP), do đó tránh các tín hiệu không cần thiết đi qua giao diện vô tuyến. Do vị trí trung tâm của nó trong cơ sở hạ tầng Internet di động nên MIEP cũng là hệ thống hoàn hảo cung cấp các chức năng như đáp ứng thông tin đa phương tiện, đẩy WAP, điều khiển truy nhập và tính cước. 5. Thông điệp qua IP (MoIP) Thông điệp qua IP là bước đầu tiên tiến đến Internet di động tương lai. Bằng cách thực hiện MoIP, các nhà cung cấp dịch vụ sẽ sở hữu một giải pháp bản tin, điều đó sẽ tạo ra lợi ích thiết thực. MoIP dựa trên kiến trúc mở, có thể nâng cấp với các giao thức và giao diện chuẩn. Sản phẩm MoIP bao gồm các ứng dụng đối với thông điệp hợp nhất, thư di động và thư thoại. a. Thông điệp qua IP nâng cấp thư thoại MoIP nâng cấp thư thoại là thư thoại với giao diện web, dựa trên nền IP. Sản phẩm này hướng tới người sử dụng đầu cuối tìm kiếm di động dễ dàng kiểm soát thư thoại. Các dịch vụ tùy chọn đến số đơn, gọi ngược lại trong một phiên thư thoại, thêm vào kích thước mở rộng phức. b. Thông điệp qua IP thư điện tử không dây Thư điện tử không dây là dịch vụ thư di động, nó cho phép người sử dụng quản lý thư điện tử, sổ địa chỉ và thông tin cá nhân của họ qua một thư điện tử khách, web hay WAP ( giao thức ứng dụng không dây). Thư điện tử không dây đáp ứng các giao thức và giao diện chuẩn công nghiệp (Netscape Messenger, Microsoft Outlook, Microsoft Internet Explorer hay Netscape Communicator) loại bỏ yêu cầu đối với các đầu cuối độc quyền hay phần cứng và phần mềm đặc biệt. Hình 1.14 Kiến trúc mạng CDMA2000-3G c. Thông điệp qua IP hợp nhất Với thông điệp hợp nhất, người sử dụng tự do quản lý thông điệp bất cứ lúc nào và bất cứ đâu. Tất cả các thông điệp như thư điện tử, thư thoại, thư fax… được lưu và quản lý trong một hòm thư. Các thông điệp này có thể truy nhập bằng nhiều thiết bị khác nhau ( điện thoại cố định, điện thoại di động, PDA hay PC…). 6. Dịch vụ gói trả trước (PPCS) Bằng cách kết hợp việc trả cước tiên tiến, giải pháp PPCS CDMA2000 cho phép giảm tối thiểu các rủi ro tài chính, tăng tiền dòng. Đáp ứng lên tới 3 triệu thuê bao trên một máy chủ, PPCS đưa ra khả năng truy nhập SMS thời gian thực, truy nhập WAP, quản lý card điện thoại phức tạp, cách sử dụng đường tuyến và dữ liệu thuê bao. Hơn nữa PPCS cho phép bộ máy thực thi dịch vụ trả trước trong khi vẫn dùng các chuyển mạch đang tồn tại, không thêm các chuyển mạch phụ các tuyến thoại và máy cầm tay đặc biệt được đáp ứng. 1.4 Cấu trúc phân lớp của CDMA2000 1.4.1 Các lớp cao Các lớp cao chứa các dịch vụ sau: - Các dịch vụ thoại. Các dịch vụ thoại bao gồm truy nhập PSTN, các dịch vụ thoại di động-di động và thoại Internet. - Các dịch vụ mang số liệu người sử dụng-đầu cuối. Các dịch vụ chuyển mọi dạng số liệu cho người sử dụng đầu cuối di động gồm : số liệu gói (IP chẳng hạn), các dịch vụ số liệu kênh (chẳng hạn các dịch vụ mô phỏng B-ISDN) và SMS. Các dịch vụ gói phù hợp với số liệu gói nối thông và không nối thông theo tiêu chuẩn công nghiệp bao gồm các giao thức trên cơ sở IP (chẳng hạn TCP và UDP) và giao thức nối mạng theo không nối thông (CLIP) của ISO/OSI. Các dịch vụ số liệu k._.ênh mô phỏng các dịch vụ định hướng theo nối thông được định nghĩa theo tiêu chuẩn quốc tế như: truy nhập quay số dị bộ, fax, ISDN thích ứng tốc độ V.120 và các dịch vụ B-ISDN. - Báo hiệu. Các dịch vụ điều khiển toàn bộ hoạt động của máy di động. 1.4.2 Lớp liên kết Lớp liên kết đảm bảo thay đổi các mức độ tin cậy và các đặc tính của QoS theo yêu cầu dịch vụ của các lớp cao hơn. Lớp này cung cấp hỗ trợ giao thức và cơ chế điều khiển cho các dịch vụ truyền tải số liệu và thực hiện tất cả các chức năng cần thiết để sắp xếp các nhu cầu của các lớp cao hơn vào các khả năng đặc thù và các đặc tính của lớp vật lý. Lớp liên kết được chia thành các lớp con sau: - Lớp con điều khiển truy nhập liên kết (LAC) - Lớp con điều khiển truy nhập môi trường (MAC) Lớp con LAC quản lý các kênh thông tin điểm đến điểm giữa các phần tử đồng cấp lớp cao và đảm bảo hỗ trợ nhiều giao thức lớp liên kết tin cậy đầu cuối-đầu cuối. Hệ thống CDMA2000 gồm lớp con MAC linh hoạt và hiệu quả cho phép hỗ trợ nhiều trường hợp của một máy trạng thái tiên tiến, trong đó một trường hợp cho từng số liệu kênh hoặc mạch tích cực. Cùng với phần tử kiểm soát QoS, lớp con MAC thực hiện đa phương tiện phức tạp, các khả năng đa dịch vụ của các hệ thống vô tuyến 3G với các khả năng quản lý QoS cho từng dịch vụ tích cực. Lớp con MAC đảm bảo ba chức năng quan trọng sau: - Trạng thái điều khiển MAC. Các thủ tục để điều khiển truy nhập các dịch vụ số liệu (gói và kênh) đến lớp vật lý (gồm cả điều khiển va chạm giữa các dịch vụ gói từ một người sử dụng cũng như giữa các người sử dụng cạnh tranh). - Truyền nỗ lực nhất. Truyền dẫn tin cậy một cách hợp lý trên đoạn truyền vô tuyến bằng giao thức liên kết vô tuyến (RLP) để đảm bảo mức tin cậy nỗ lực nhất. Hình1.15 Cấu trúc phân lớp tổng quát của CDMA2000 - Ghép kênh và điều khiển QoS. ép buộc các mức QoS đã đàm phán bằng cách hòa giải các yêu cầu cạnh tranh từ các dịch vụ cạnh tranh và ưu tiên thích hợp các yêu cầu truy nhập. Lớp con MAC đảm bảo phân loại QoS cho lớp con LAC (chẳng hạn các chế độ khai thác khác nhau). Nó có thể bị hạn chế bởi tính tương thích với thế hệ trước ( chẳng hạn đối với lớp 2 của báo hiệu IS-95B), nó có thể tương thích với các giao thức lớp liên kết khác ( chẳng hạn để tương thích với giao diện vô tuyến không phải IS-95 hay để tương thích với các ngăn xếp giao thức được ITU định nghĩa trong tương lai). MAC được chia thành : - Chức năng hội tụ độc lập với lớp vật lý (PLICF) - Chức năng hội tụ phụ thuộc lớp vật lý (PLDCF), chức năng này lại được chia thành : + PLDCF đặc thù trường hợp + Lớp con PLDCF ghép kênh và QoS PLICF cung cấp dịch vụ cho lớp con LAC và bao gồm tất cả các thủ tục hoạt động MAC và các chức năng không phải duy nhất đối với lớp vật lý. Mỗi trường hợp của PLICF duy trì trạng thái dịch vụ cho dịch vụ tương ứng. PLICF sử dụng các dịch vụ do PLDCF cung cấp để thực hiện các hoạt động thông tin nhằm hỗ trợ dịch vụ lớp MAC. Các dịch vụ do PLICF sử dụng được định nghĩa như là tập các kênh logic để mang các kiểu thông tin số liệu hoặc điều khiển khác nhau. PLDCF thực hiện sắp xếp các kênh logic từ PLICF vào các kênh logic được hỗ trợ bởi lớp vật lý đặc thù. PLDCF thực hiện ghép kênh, phân kênh và kết hợp thông tin điều khiển với số liệu mang từ kênh điều khiển và kênh lưu lượng từ nhiều trường hợp của PLICF trong cùng một MS. PLDCF thực hiện các khả năng QoS bao gồm quyết định các ưu tiên giữa các trường hợp cạnh tranh của PLICF và sắp xếp các yêu cầu QoS từ các trường hợp khác nhau PLICF và các yêu cầu dịch vụ lớp vật lý một cách thích hợp để chuyển đi QoS cần thiết. Các chức năng chính của lớp con này là: - Thực hiện sắp xếp cần thiết các kênh logic đơn giản từ PLICF vào các kênh logic được lớp vật lý hỗ trợ. - Thực hiện mọi (tùy chọn) chức năng giao thức yêu cầu phát lặp tự động (ARQ) có liên kết chặt chẽ với lớp vật lý. Thực hiện một số chức năng mức thấp đặc thù lớp vật lý của IS-95B. Đối với CDMA2000, bốn PLDCF ARQ đặc thù được định nghĩa : 1. Giao thức liên kết vô tuyến (RLP). Giao thức này đảm bảo tạo dòng dịch vụ hiệu suất cao để thực hiện tốt nhất việc truyền số liệu giữa các thực thể PLICF đồng cấp. RLP đảm bảo cả chế độ hoạt động trong suốt lẫn không trong suốt. ở chế độ không trong suốt, RLP sử dụng giao thức ARQ để phát lại các đoạn số liệu không được lớp vật lý truyền đúng, ở chế độ này RLP có thể đưa vào một trễ nhất định. ở chế độ trong suốt, RLP không phát lại các đoạn số liệu bị mất. Tuy nhiên RLP duy trì đồng bộ byte giữa phát và thu và thông báo cho thu về các phần bị mất của dòng số liệu. RLP trong suốt không gây ra bất kỳ trễ truyền dẫn nào và rất lợi cho việc thực hiện các dịch vụ thoại ở RLP. 2. Giao thức cụm vô tuyến (RBP). Giao thức này đảm bảo cơ chế để truyền các đoạn số liệu tương đối ngắn với truyền nỗ lực nhất trên kênh lưu lượng chung truy nhập phân chia (ctch). Khả năng này có lợi khi truyền một lượng nhỏ số liệu không cần đến thông tin bổ sung để thiết lập kênh lưu lượng riêng (dtch). 3. Giao thức liên kết vô tuyến báo hiệu (SRLP). Giao thức này đảm bảo tạo luồng dịch vụ tốt nhất cho thông tin báo hiệu tương tự như RLP, nhưng tối ưu cho kênh báo hiệu riêng (dsch). Hình 1.16 Các giao diện của lớp liên kết với lớp vật lý và các lớp cao 4. Giao thức cụm vô tuyến báo hiệu (SRBP). Giao thức này đảm bảo cơ chế để truyền các bản tin báo hiệu tương tự như RBP một cách nỗ lực nhất, nhưng tối ưu cho thông tin báo hiệu và kênh báo hiệu chung (csch). PLDCF bao gồm một chức năng điều khiển truy nhập liên kết vô tuyến (RLAC) để hợp nhất RLP và RBP từ PLICF và điều phối truyền dẫn số liệu (lưu lượng hoặc báo hiệu ) giữa RL và RBP theo trạng thái hoạt động hiện thời của MAC (chẳng hạn hạn chế sử dụng RBP trong trường hợp PLICF ở trạng thái ngủ của số liệu gói). Lớp con ghép kênh PLDCF và QoS điều phối ghép và phân kênh các kênh mã từ các trường hợp PLICF khác nhau. Nó thực hiện và ép buộc tôn trọng các khác nhau giữa các trường hợp và sắp xếp các luồng dữ liệu, thông tin điều khiển lên nhiều kênh logic nhận được từ các trường hợp PLICF khác nhau vào các yêu cầu kênh logic, các tài nguyên và thông tin điều khiển từ lớp vật lý. Việc phát triển họ các tiêu chuẩn CDMA2000 là kế thừa ở mức độ lớn nhất cấu trúc phân lớp ở các tiêu chuẩn khác nhau. Lớp vật lý ở CDMA2000 được định nghĩa ở C.S0002-A, MAC ở C.S0003-A, LAC ở C.S0004-A và báo hiệu lớp cao ở C.S0005-A. Chương 2 Các kênh ở giao diện vô tuyến CDMA2000 2.1 Các kênh logic 2.1.1 Các quy ước ký hiệu kênh 1. Quy ước ký hiệu kênh logic Ký hiệu kênh logic bao gồm ba chữ thường tiếp sau là “ch” (kênh), một vạch ngang được sử dụng sau chữ cái đầu. Bảng 2.1 dưới đây cho thấy ký hiệu kênh logic. Chữ thứ nhất Chữ thứ hai Chữ thứ ba f =đường xuống (forward) r =đường lên (reverse) d =riêng (dedicated) c =chung (common) t =lưu lượng (traffic) m =MAC s =báo hiệu (signalling) Thí dụ : ký hiệu kênh lưu lượng riêng đường xuống là f-dtch. Kênh lưu lượng riêng(f/r-dtch) dtch là kênh logic đường lên hoặc đường xuống được sử dụng để mang số liệu của người sử dụng. Đây là kênh logic điểm đến điểm và được ấn định để sử dụng trong suốt thời gian của trạng thái tích cực của dịch vụ số liệu. Kênh lưu lượng chung(f/r-ctch) ctch là một kênh logic đường lên hoặc đường xuống được sử dụng để mang các cụm số liệu ngắn liên quan đến dịch vụ số liệu ở tiểu trạng thái cụm/ngủ của trạng thái ngủ. Kênh logic này là kênh điểm đến điểm và được ấn định trong thời gian của cụm ngắn. Nó cho phép dùng chung truy nhập nhiều máy di động. Kênh MAC riêng(f/r-dmch_control) dmch_control là kênh logic đường lên hoặc đường xuống được sử dụng để mang các bản tin MAC. Đây là kênh logic điểm đến điểm được ấn định ở trạng thái tích cực và trạng thái giữ điều khiển của dịch vụ số liệu. Nó mang thông tin điều khiển riêng cho một trường hợp PLICF. Kênh MAC chung đường lên(r-cmch_control) cmch_control là kênh logic đường lên được MS sử dụng khi dịch vụ số liệu ở tiểu trạng thái ngủ/rỗi của trạng thái ngủ hoặc trạng thái treo. Kênh logic này được sử dụng để mang các bản tin MAC. Được chia sẻ cho một nhóm di động với ý nghĩa là truy nhập đến kênh này được thực hiện trên cơ sở va chạm. Kênh MAC chung đường xuống (f-cmch_control) f-cmch_control là kênh logic đường xuống được sử dụng bởi BS ở dịch vụ số liệu trong tiểu trạng thái ngủ /rỗi của trạng thái ngủ hoặc trạng thái treo. Kênh logic này được sử dụng để mang các bản tin MAC. Đây là kênh điểm-đa điểm. Kênh báo hiệu riêng (dsch) dsch mang số liệu báo hiệu lớp cao riêng cho một trường hợp PLICF. Kênh báo hiệu chung(csch) Kênh csch mang số liệu báo hiệu lớp cao với truy nhập chung cho nhiều MS và nhiều trường hợp PLICF. 2. Quy ước ký hiệu kênh vật lý Kênh vật lý được ký hiệu bằng các chữ hoa. Giống như kênh logic chữ đầu chỉ thị phương của kênh (xuống hay lên). Bảng 2.2 dưới đây cho thấy ký hiệu và ý nghĩa của tất cả các kênh vật lý ở CDMA2000. Tên kênh Kênh vật lý F/R-PICH Kênh hoa tiêu đường xuống/lên (Forward/Reverse Pilot Channel) F-SYNC Kênh đồng bộ đường xuống (Forward Sync Channel) F-TDPICH Kênh phân tập phát đường xuống (Forward Transmit Diversity Pilot Channel) F-PCH Kênh tìm gọi đường xuống (Forward Paging Channel) F-BCCH Kênh điều khiển quảng bá đường xuống (Forward Broadcast Control Channel) F-QPCH Kênh tìm gọi nhanh đường xuống (Forward Quick Paging Channel) F-CPCCH Kênh điều khiển công suất chung đường xuống (Forward Common Power Control Channel) F-CACH Kênh ấn định chung đường xuống (Forward Common Assignment Channel) F/R-CCCH Kênh điều khiển chung đường xuống/lên (Forward/Reverse Common Control Channel) F/R-DCCH Kênh điều khiển riêng đường xuống/lên (Forward/Reversse Dedicated Control Channel) F/R-FCH Kênh cơ bản đường xuống/lên (Forward/Reverse Fundamental Channel) F/R-SCH Kênh bổ sung đường xuống/lên (Forward/Reverse Supplemental Channel) R-ACH Kênh truy nhập đường lên (Reverse Access Channel) R-EACH Kênh truy nhập tăng cường đường lên (Reverse-Enhanced Access Channel) F-APICH Kênh hoa tiêu phụ đường xuống (Forward Auxiliary Pilot Channel) F-ATDPICH Kênh hoa tiêu phân tập phát bổ sung đường xuống (Forward Auxiliary Transmit Diversity Pilot Channel) F/R-SCCH Kênh bổ sung mã đường xuống /lên (Forward/Reverse Supplemental Code Channel) Bảng 2.2 Quy ước ký hiệu kênh vật lý 2.1.2 Ghép các kênh logic lên kênh vật lý Ghép các kênh logic lên kênh vật lý được thực hiện ở lớp con ghép kênh của lớp MAC. Lớp con này bao gồm cả chức năng phát thu. Chức năng phát nhận thông tin từ các nguồn khác nhau (báo hiệu lớp cao, các dịch vụ số liệu và dịch vụ thoại) và tạo ra các đơn vị số liệu dịch vụ (SDU) lớp vật lý để truyền dẫn. Chức năng thu của lớp này phân tách thông tin nhận được ở các SDU lớp vật lý và chuyển đến các thực thể tương ứng (báo hiệu lớp cao, các dịch vụ số liệu và dịch vụ thoại). Báo hiệu Dịch vụ số liệu (sr_id =1) dtch dtch, sr_id=1 dtch, sr_id=1 Khối số liệu Khối số liệu Khối số liệu Khối số liệu Khối số liệu Khối số liệu Khối số liệu CRC Khối số liệu CRC Lớp ghép kênh Đầu đề (Các bit lập khuôn) Đầu đề Mux PDU Đầu đề Mux PDU Mux PDU kiểu 1,2 hay 6 FCH hayDCCH SDU Mux PDU kiểu 3 hay 5 Mux PDU kiểu 3 hay 5 LTU LTU SCH SDU Hình 2.1 Ví dụ ghép kênh logic lên kênh vật lý 2.2 Các kênh vật lý đường xuống 2.2.1 Đặc điểm chung kênh CDMA2000 đường xuống Truyền dẫn đơn và đa sóng mang Đường xuống hỗ trợ tốc độ chip Nx1,2288 Mchip/s (trong đó N=1,3,6,12). Đối với N=1, trải phổ giống như IS-95B; tuy nhiên điều chế QPSK và điều khiển công suất vòng kín nhanh được sử dụng. Đối với N>1, có hai tùy chọn: đa sóng mang (MC-Multicarrier) và trải phổ trực tiếp (DS-Direct Spread). Phương pháp đa sóng mang phân các ký hiệu điều chế vào N sóng mang 1,25MHz (N=3,6,9,12). Mỗi sóng mang được trải phổ bởi tốc độ 1,2288 Mchip/s. Phương pháp trải phổ trực tiếp N>1 phát các ký hiệu điều chế trên một sóng mang duy nhất được trải phổ bằng tốc độ chip Nx1,2288 Mchip/s (N=3,6,9,12). Phân tập phát Phân tập phát cho phép giảm tỷ số Ebr/N’0 yêu cầu hay công suất phát yêu cầu trên kênh và nhờ vậy tăng dung lượng hệ thống. Có thể thực hiện phân tập phát theo hai cách sau: * Phân tập phát đa sóng mang (MultiCarrier Transmit Diversity). Phân tập phát được thực hiện trên đường xuống nhiều sóng mang, trong đó một tập con sóng mang được phát trên một anten. Các đặc tính chính của phương pháp phân tập đa sóng mang là: - Các ký hiệu thông tin sau mã hóa đựoc phân chia lên nhiều sóng mang 1,25MHz. - Phân tập tần số tương ứng với trải phổ trên toàn bộ độ rộng băng tần. - Cả phân tập thời gian và phân tập tần số đều sử dụng bộ mã hóa/ lặp ký hiệu đan xen. - Máy thu RAKE thu năng lượng từ tất cả các băng. - Có thể ấn định chung một mã Walsh cho kênh đường xuống ở tất cả sóng mang. - Điều khiển công suất nhanh. ở máy phát đa sóng mang 3x1,25 MHz, các ký hiệu thông tin nối tiếp sau mã hóa được chia thành ba luồng song song và mỗi luồng được trải phổ bằng một mã Walsh và một chuỗi PN dài tốc độ 1,2288 Mchip/s. Có ba sóng mang A, B và C được tạo ra ở đầu ra của máy phát. Sau khi xử lý các ký hiệu đã mã hóa nối tiếp bằng các sóng mang song song, đa sóng mang được đa anten phát, phân tập kiểu này được gọi là phân tập phát đa sóng mang (MCTD- MultiCarrier Transmit Diversity). ở MCTD các sóng mang được chia thành các tập con; sau đó mỗi tập con sóng mang đượcphát trên một anten trong đó lọc tần số đảm bảo tính trực giao gần như hoàn hảo giữa các anten. Quá trình này đảm bảo cải thiện tính phân tập và vì thế tăng dung lượng đường xuống. * Phân tập phát trải phổ trực tiếp ( Direct Spread Transmit Diversity). Có thể sử dụng phân tập phát trực giao(OTD-Orthogonal Transmit Diversity) để đảm bảo phân tập phát cho trải phổ trực tiếp. Các bit sau mã hóa được chia thành hai luồng số liệu và được phát bằng hai anten tách biệt. Mỗi anten có một mã trải phổ trực giao riêng. Điều này đảm bảo tính trực giao giữa hai luồng ra và vì thế loại bỏ được tự giao thoa do pha đinh phẳng. Lưu ý rằng bằng cách phân tách các bit sau mã hóa vào hai luồng riêng biệt, số mã hiệu dụng trên người sử dụng vẫn giống như trường hợp không sử dụng OTD. Một hoa tiêu phụ được bổ sung cho anten bổ sung. Ngoài ra còn có trải phổ thời gian không gian (STS-Spacy Time Spread), tất cả các ký hiệu kênh đường xuống được phát trên nhiều anten và được trải phổ bằng hàm Walsh bù hay hàm tựa trực giao (QOF). Điều chế trực giao Để giảm hoặc loại bỏ nhiễu giao thoa trong cùng ô, mỗi kênh vật lý đường xuống được điều chế bằng một mã Walsh. Có thể sử dụng điều chế BPSK hoặc QPSK trước trải phổ. Để tăng thêm số mã Walsh sử dụng, điều chế QPSK được sử dụng trước khi trải phổ. Cứ hai bit thông tin được sắp xếp vào một ký hiệu QPSK. Vì thế số mã Walsh có thể có tăng gấp đôi so với BPSK (trải phổ trước). Độ dài mã Walsh thay đổi để đạt được các tốc độ bit thông tin khác nhau. Đường xuống có thể bị giới hạn bởi nhiễu giao thoa hay mã Walsh phụ thuộc vào triển khai đặc thù hoặc vào môi trường khai thác. Khi xảy ra giới hạn mã Walsh, có thể tạo thêm mã bổ sung bằng cách nhân các mã Walsh với các hàm mặt chắn. Các mã được tạo ra như vậy là các hàm tựa trực giao. Điều khiển công suất Thuật toán điều khiển công suất đường xuống nhanh mới (FFPC-Fast Forward Power Control) cho đường xuống và điều khiển công suất cho F-FCH và F-SCH được sử dụng ở CDMA2000. Các tiêu chuẩn quy định điều khiển công suất vòng kín nhanh ở 800 Hz. Hai sơ đồ điều khiển công suất được đề suất cho F-FCH và F-SCH. * Điều khiển công suất kênh đơn. Sơ đồ này dựa trên chất lượng của kênh tốc độ cao giữa F-FCH và F-SCH. Thiết lập khuếch đại cho kênh tốc độ thấp được xác định trên quan hệ với kênh tốc độ cao. * Điều khiển độc lập. Trong trường hợp này, các hệ số khuếch đại cho các kênh F-FCH và F-SCH được xác định độc lập. MS có thể thực hiện hai thuật toán vòng ngoài cách biệt (với chỉ tiêu Ebr/N’0 khác nhau) và phát hai bit lỗi đường xuống Ebr/N’0 cho trạm gốc. 2.2.2 Cấu trúc các kênh chung đường xuống Do tương thích với IS-95, CDMA2000 có các kênh điều khiển chung hướng xuống tương tự như IS-95. Có kênh hoa tiêu đường xuống (F-PICH), nhưng CDMA2000 có thể cũng sử dụng các hoa tiêu phụ khi sử dụng các dãy anten đa chùm tia thích ứng. Kênh hoa tiêu vùng chung đường xuống(F-CAPICH) được dùng bởi tất cả các máy di động trong khu vực địa lý các chùm sóng, ví dụ các cửa hàng mua sắm, ở đó suy hao truyền sóng cao và lưu lượng thoại cao. Bằng cách sử dụng chùm sóng spot, công suất truyền của cả BS và các MS được giảm. Wim Wim Wim Wim Wim Wim Wim Wi Wim Wim Wim Wim Wim Wim Wim Wim Wim Wim Wim Wim Wim Hình 2.2 Cấu trúc cây mã hoa tiêu Cũng có kênh hoa tiêu vùng riêng đường xuống (F-DAPICH), hoạt động khi một anten phát hiện chùm sóng theo sau và được dùng dành riêng bởi máy di động đặc biệt. F-DAPICH được dùng bởi các MS tốc độ bit cao hoặc MS cá nhân chịu suy hao đường truyền cao. MS sẽ dùng hoa tiêu F-PICH của IS-95 che phủ sector để chiếm nhận dạng cell, tham khảo pha và thông tin định thời, nhưng nếu sử dụng anten đáp ứng thì MS phải có hoa tiêu riêng, được gửi thông qua chùm sóng hẹp để kênh vô tuyến đối với chùm sóng đó là duy nhất cho hoạt động máy thu RAKE. Bằng cách sử dụng nhiều hoa tiêu, dung lượng và tuyến có thể được nâng cao. Nếu mỗi MS có một mã Walsh duy nhất thì chúng ta cần quan tâm đến các mã Walsh, giữ nguyên để xử lý lưu lượng người dùng. Do đó các mã hoa tiêu phụ có được từ bộ các mã Walsh mở rộng. Bắt đầu với mã Walsh Wim, mã có chiều dài m, dãy i, chúng ta có thể tạo mã dài hơn như trong hình 2.2. Mỗi nhánh chúng ta nhân đôi chiều dài mã, và chúng ta quan sát nếu m=64 thì từ một mã chiều dài 64, các thiết bị người sử dụng (UEs), Wim, chúng ta tạo ra 4 mã Walsh chiều dài 256. Do vậy, sử dụng một mã Walsh (Wim) sẽ sinh ra 4 mã hoa tiêu duy nhất, mỗi hoa tiêu là 4 lần chiều dài, đó là 4m. Chúng ta có thể tiếp tục với cấu trúc cây, và với N nhánh chúng ta tạo ra các mã Walsh có chiều dài Nm. Sự tương quan giai đoạn ở các máy nhận phải được qua giai đoạn kết hợp với Nm, và sự giới hạn ở trên N là kênh này phải giữ nguyên vị trí về cơ bản đối với tương quan giai đoạn. Chúng ta chú ý rằng các mã này tương tự như mã trải phổ trực giao (OVSFs) của UTRA. Cch,4,2 =(1,-1,1,-1) Cch,4,3 =(1,-1,-1,1) Cch,4,1 =(1,1,-1,-1) Cch,4,0 =(1,1,1,1) Cch,1,0 =(1) Cch,2,0=(1,1) Cch,2,1=(1,-1) SF=1 SF=2 SF=4 Hình 2.3 Cấu trúc cây mã trải phổ trực giao OVSF Kênh đồng bộ đường xuống (F-SYNC), kênh tìm gọi đường xuống (F-PCH) và kênh điều khiển chung đường xuống (F-CCCH) giống như trong IS-95. Kênh đồng bộ đường xuống (F-SYNC) Kênh đồng bộ mang thông tin đã yêu cầu cho phép MS đồng bộ với BS đã cho. Tốc độ dữ liệu kênh là 1,2 Kbps, dữ liệu tin trên kênh đồng bộ bằng 1/2 tốc độ đã mã hóa sử dụng mã chiều dài bắt buộc 9 bit, định nghĩa bằng các đa thức sau: g0 = 1 + D + D2 + D3 + D5 + D7 + D8 g1 = 1 + D2 + D3 + D4 + D8 (2.1) Mã này có khoảng cách tự do nhỏ nhất là 12, tốc độ ký hiệu sau mã hóa là 2,4 Ksymbols/s. Mỗi ký hiệu được lặp lại một lần để tạo tốc độ ký tự là 4,8 Ksymbols/s. Các ký hiệu này sau đó được xen vào các khối 128 ký tự, tức là một chu kỳ mã hoa tiêu 26,66ms. Sau đó tín hiệu ra được EXOR với mã W32, mã Walsh này có tốc độ chip 1,2288 Mchips/s, bao gồm 32 chip 0 và 32 chip 1 theo sau. Mã Walsh này sẽ không trải phổ tín hiệu dữ liệu hiệu quả trên cả băng 1,25 Mhz (1,2288Mchips/s) nếu cực tính của nó chỉ thay đổi 2 lần trên chu kỳ 64 chip. Để đạt được trải phổ trên cả băng tần 1,25 Mhz, tín hiệu đồng bộ được EXOR với cả chuỗi PNI và chuỗi PNQ, sau đó các tín hiệu ra được cho qua hai bộ lọc thông thấp định dạng xung giống hệt nhau dùng trên kênh hoa tiêu. Các tín hiệu sau lọc sẽ điều chế 2 sóng mang vuông góc với sơ đồ pha như nhau. Kênh đồng bộ sẽ dùng các offset PNI và PNQ như kênh hoa tiêu trên cùng một sóng mang. Theo đó MS có thể liên kết kênh đồng bộ với đúng kênh hoa tiêu, và quay vòng với đúng ô. Kênh đồng bộ mang số nhận dạng hệ thống (SID) 15 bit và số nhận dạng mạng(NID), ngoài ra nó còn mang offset PN hoa tiêu của ô (PILOT_PN), trạng thái mã dài (LC_STATE) và định thời hệ thống (SYS_TIME). Hình 2.4 Cấu trúc kênh đồng bộ Dữ liệu kênh đồng bộ được tạo với tốc độ 1,2Kbps hay khung 32bit/26,6ms. Mỗi khung kênh đồng bộ được sắp khởi đầu là chuỗi PN, do đó MS có thể thu được thông tin định thời khung kênh đồng bộ từ kênh hoa tiêu. Việc xen vào kênh đồng bộ cũng được thực hiện trên các kênh 26,6ms. Chỉ một bản tin được truyền trên kênh đồng bộ; cấu trúc bản tin kênh đồng bộ xem hình 2.4. Tám bit đầu tiên của bản tin đưa ra độ dài bản tin (MSG_LENGTH) trên một octet. Độ dài này bao gồm thông số MSG_LENGTH 8 bit, phần thân bản tin và 30 bit kiểm tra. Phần thân bản tin chứa thông tin kênh đồng bộ (ví dụ : LC_STATE và SYS_TIME). Bản tin kênh đồng bộ được bảo vệ bằng 30 bit kiểm tra CRC, các bit này được gắn ở cuối bản tin và được định nghĩa bằng đa thức sinh sau: g(x) =x30 +x29 +x21 +x20 +x15 +x13 +x12 +x11 +x8 +x7 +x6 +x2 +x +1 (2.2) CRC được tao ra cho cả 8 bit MSG_LENGTH và phần thân bản tin. Nó được MS dùng để kiểm tra và sửa lỗi còn lại trên bản tin kênh đồng bộ, tốc độ bằng nửa tốc độ giải mã sửa lỗi đường xuống (FEC). Bản tin kênh đồng bộ được sắp trên các khung kênh đồng bộ, mỗi khung bao gồm một bit đơn cờ khởi tạo bản tin (SOM), tiếp theo là 31 bit thông tin dùng để mang nội dung bản tin kênh đồng bộ; trong đó cờ SOM dùng để chỉ rõ điểm bắt đầu bản tin mới, khi cờ SOM=1 thì thông tin trong phần còn lại của khung là khởi đầu của bản tin mới , khi cờ SOM =0 thì thông tin chứa trong khung là phần của bản tin bắt đầu của khung sớm hơn. Hình 2.5 Định thời kênh đồng bộ và kênh hoa tiêu Các kênh đồng bộ được tạo thành các siêu khung độ dài 80ms, gồm 3 khung liên tiếp nhau. Bản tin kênh đồng bộ sẽ luôn được xếp trên một số nguyên các siêu khung kênh đồng bộ, do đó cuối bản tin sẽ được chèn thêm để làm đầy siêu khung cuối; có nghĩa là một bản tin kênh đồng bộ sẽ chỉ bắt đầu tại các biên của siêu khung. Các siêu khung đồng bộ được sắp sao cho chuỗi offset PN 0 (toàn bit 0), khởi đầu của siêu khung sẽ luôn trùng với các giây chẵn của định thời đồng bộ. Trong trường hợp offset PN khác, khởi đầu siêu khung sẽ luôn cùng với thời điểm offset PN, sau các giây chẵn của định thời hệ thống. Trong đặc điểm kỹ thuật, các giây chẵn của định thời hệ thống được gọi là các dấu hiệu giây chẵn, chúng rất quan trọng khi tham khảo định thời cho các offset PN. Các hoa tiêu offset PN 0 sẽ luôn khởi đầu trên các dấu hiệu giây chẵn; các hoa tiêu offset còn lại sẽ khởi đầu tại thời điểm bằng với offset PN sau các dấu hiệu kênh chẵn. Thông tin trong bản tin kênh đồng bộ rất nhạy với thời gian, tức là nó chỉ hợp lệ tại đúng một thời điểm, và quan trọng là MS hiểu được khoảng thời gian chính xác tham khảo thông tin. Trong trường hợp hoa tiêu offset PN 0, thông tin trong bản tin kênh đồng bộ 320ms là hợp lệ, bằng 4 siêu khung, phần cuối của siêu khung cuối chứa một phần của bản tin kênh đồng bộ, các thông số LC_STATE và SYS_TIME chúa trong bản tin kênh đồng bộ chỉ ra con số 320ms; với hoa tiêu offset PN còn lại, nội dung của bản tin hợp lệ tại thời điểm là 320ms trừ đi offset PN siêu khung cuối đang mang bản tin. Hình 2.6 Nội dung bản tin kênh đồng bộ Tóm lại, F-SYNC là một kênh mã được các MS trong vùng phủ sóng của BS sử dụng để bắt bản tin đồng bộ lúc đầu. Có hai kiểu kênh F-SYNC: F-SYNC chia sẻ và F-SYNC băng rộng. F-SYNC chia sẻ đảm bảo dịch vụ cho cả IS-95B và CDMA2000 khi sử dụng F-SYNC ở kênh IS-95B bị chồng lấn. Chế độ này chỉ áp dụng cho hệ thống chồng lấn. F-SYNC băng rộng được điều chế trên toàn bộ băng rộng. F-SYNC được điều chế như một kênh riêng trong kênh vật lý chung đường xuống (F-CPHCH). Chế độ này áp dụng cho cả cấu hình chồng lấn và không chồng lấn. Kênh tìm gọi đường xuống (F-PCH) Kênh tìm gọi thực hiện một số chức năng khác nhau, thêm vào các bản tin tìm gọi giữa mạng và MS. Nó truyền thông tin hệ thống chung( ví dụ : các ngưỡng chuyển giao), truy nhập thông tin (ví dụ: cho phép mức tối đa số lần truy nhập không thành công), một danh sách các ô lân cận và các bản tin chỉ định kênh. Thông tin kênh tìm gọi có tốc độ dữ liệu 9,6 kbps hoặc 4,8 kbps; trong một hệ thống, các kênh tìm gọi có cùng một tốc độ dữ liệu. Dữ liệu kênh tìm gọi được mã hóa tốc độ 1/2, cũng sử dụng loại mã đã dùng trên kênh đồng bộ; tốc độ ký tự ra là 19,2 ksymbols/s hoặc 9,6 ksymbols/s, tùy thuộc tốc độ dữ liệu đầu vào. Các ký hiệu mã tốc độ dữ kiệu thấp được lặp lại một lần để tạo tốc độ không đổi 19,6 ksymbols/s, bất chấp tốc độ dữ liệu đầu vào. Khi tốc độ dữ liệu đầu vào là 9,6 kbps, quá trình lặp lại sẽ không được thực hiện. Các ký hiệu sau điều chế được chèn vào khối 20ms, tương đương 384 ký hiệu, tốc độ 19,2 ksymbols/s. Mặc dù dữ liệu kênh nhắn tin được tạo trong các khung 20ms nhờ quá trình chèn nhưng quá trình mã hóa xoắn coi dữ liệu như một luồng bit liên tục; có nghĩa là, không bit đuôi mã hóa nào được chèn giữa các khối trước khi mã hóa xoắn để khởi động lại bộ mã hóa và các bit đuôi cuối cùng của một khối sẽ có ảnh hưởng đến các ký hiệu mã của khối tiếp sau; điều này ngược với các sơ đồ mã hóa xoắn đã dùng trong GSM và trên kênh lưu lượng cdmaOne - các bit đuôi mã hóa được dùng để khởi động lại bộ mã hóa giữa các khung. Các ký hiệu mã đã chèn được trộn bằng cách EXOR chúng với một luồng dữ liệu được tạo ra ở tốc độ 19,2 ksymbols/s. Chuỗi trộn này được lấy từ một chuỗi tốc độ cao hơn - được tạo từ một mã dài (242-1)bit, tốc độ 1,2288 Mchips/s và được định dạng bằng thanh ghi hồi tiếp 42 bit . Đa thức của thanh ghi hồi tiếp là: P(x) = x42 + x35 +x33 +x31 +x27 +x26 +x25 +x22 +x21 +x19 +x18 +x17 +x16 +x10 +x7 +x6 +x5 +x3 +x2 +x +1 (2.3) Mã PN dài được tạo bằng cách AND nội dung của thanh ghi dịch 42 bit tại mỗi chu kỳ mặt nạ 42bit, sau đó thực hiện cộng modul 2 các bit kết quả (hình 2.7). Nội dung mặt nạ mã dài 42 bit sẽ thay đổi tùy loại kênh. Thanh ghi dịch được đặt ở tốc độ 1,2288 Mhz và mã PN ở tốc độ 1,2288 Mchips/s. Trong trường hợp kênh tìm gọi, cấu trúc mặt nạ dài như hình 2.8. Thông số PNC-3bit đưa ra số kênh nhắn tin và thông số này là khác nhau đối với mỗi kênh tìm gọi trên một sóng mang riêng biệt. 3 bit cho tối đa 8 kênh tìm gọi, (0-7) kênh trên một sóng mang CDMA; tuy nhiên thông số PCN không đưa ra giá trị 0, do đó sẽ có tối đa 7 kênh tìm gọi trên một sóng mang CDMA. Mặt nạ kênh tìm gọi cũng gồm 9 bit hoa tiêu offset PN (PN_OFFSET) trên một sóng mang CDMA nên sẽ có 511 offset được dùng. Chuỗi trộn 19,2 ksymbols/s được tạo bằng cách lấy đi 1 chip ra khỏi 64 bit -được tạo bằng bộ tạo mã dài. Quá trình trộn bao gồm : EXOR đầu ra của quá trình chèn với chuỗi trộn 19,2 ksymbols/s. Mục đích của quá trình trộn trên kênh tìm gọi là không rõ ràng, vì vậy cấu trúc của mặt nạ là khá đơn giản và khả năng bảo vệ chống nghe trộm là rất nhỏ. Dữ liệu kênh tìm gọi sau trộn được EXOR với mã Walsh tốc độ 1,2288 Mchips/s – tức là mỗi bit dữ liệu được biểu diễn bằng một mã Walsh và ngược lại. Một sóng mang CDMA có thể đáp ứng tới 7 kênh tìm gọi, các kênh này được phân mã Walsh với chỉ số của mã trong dải từ 1 đến 7 (W1-W7). PCN và chỉ số mã Walsh trên một kênh tìm gọi đã cho là như nhau, điều này giải thích tại sao thông số PCN không thể mang giá trị 0; đó là vì mã Walsh 0 được dành cho kênh hoa tiêu. Hình 2.7 Bộ tạo mã dài Các mã Walsh khởi dầu là bit 0 luôn đứng cùng với các dấu hiệu giây chẵn của đinh thời hệ thống bất chấp hoa tiêu offset PN. Có được điều này là bởi hoa tiêu offset PN được định nghĩa thành một đơn vị 64 chip, hay một chu kỳ mã Walsh. Sau khi trải phổ mã Walsh, dữ liệu được trải phổ vuông góc sử dụng các mã PNI và PNQ, lọc qua bộ lọc băng gốc và điều chế trên hai sóng mang vuông góc có sơ đồ pha như bảng 2.3. Hình 2.8 Mặt nạ mã dài kênh tìm gọi I Q Phase 0 0 p/4 1 0 3p/4 1 1 -3p/4 0 1 -p/4 Bảng 2.3 Sơ đồ pha I và Q Các mã PNI và PNQ có offset giống như kênh hoa tiêu và kênh đồng bộ trên cùng một sóng mang. Kênh tìm gọi có thể mang một số lượng tin tìm gọi khác nhau, ví dụ: bản tin thông số hệ thống, bản tin tìm gọi; tuy nhiên, tất cả chúng đều có định dạng cơ bản như hình 2.9. Trường MSG_LENGTH 8 bit đinh nghĩa độ dài bản tin kênh tìm gọi trong các octet, bao gồm chính trường MSG_LENGTH, phần thân bản tin và phần sửa lỗi. Giá trị lớn nhất của MSG_LENGTH là 148 cho phép kích thước tối đa của một bản tin là 1184 bit. Phần thân bản tin chứa thông tin bản tin kênh tìm gọi, 30 bit cuối cùng của bản tin dùng để mang mã CRC- mã dành cho các trường MSG_LENGTH và phần thân bản tin. Đa thức tạo CRC cho kênh tìm gọi cũng như ở kênh đồng bộ. Khi MS ở trạng thái rỗi (‘idle’), nó điều khiển một trong các kênh tìm gọi đường xuống để có thể thong báo sự có mặt của một cuộc gọi đến ở bất cứ thời điểm nào. Kênh tìm gọi này được chia nhỏ thành các khe 80 ms và tạo thành các chu kỳ chiều dài tối đa 2048 khe, tương ứng với khoảng 163,84 giây. Sử dụng các khe trên kênh tìm gọi phép hệ thống phục vụ chế độ hoạt động ‘slotted paging’, nhờ đó một MS chỉ được điều khiển kênh tìm gọi trong các khe cụ thể. Điều này cho phép MS giữ mức công suất trong suốt quá trình mà không cần điều khiển kênh tìm gọi, do đó kéo dài tuổi thọ của pin. Quá trình này rất giống với công nghệ DRX (thu bản tin nhắn gọi gián đoạn) thực hiện ở GSM. Hệ thống này cũng phục vụ chế độ ‘non-slotted paging’, nhờ đó MS luôn điều khiển kênh tìm gọi. MS có thể lựa chọn chu kỳ khe kênh tìm gọi cho chính nó và chu kỳ này có thể trải từ 1,28s (16 khe) đến độ dài chu kỳ tối đa là 163,84s (2048 khe). MS phát khoảng chu kỳ khe của nó đến mạng dưới dạng thông số SLOT_CYCLE_INDEX 3 bit. Khoảng chu kỳ khe T theo công thức sau: T = 2SLOT_CYCLE_INDEX (2.4) Trong đó : T là các đơn vị 1,28 s hay 16 khe. Ví dụ, MS với SLOT_CYCLE_INDEX =2 sẽ điều khiển kênh tìm gọi cứ 5,12 s (62 khe) một lần. MS chọn khe để điều khiển trong chu kỳ kênh tìm gọi của nó dựa vào số nhận dạng di động của nó (MIN), MIN là thông số 34 bit, dạng số điện thoại 10 số được chỉ định cho MS. Theo đó, các MS trong một ô được phân phối giả ngẫu nhiên giữa các khe tìm gọi trên kênh tìm gọi._.nh F-PDCH. Nếu nó chứa các chức năng đã chỉ định từ trước cho cả lớp vật lý và lớp MAC (điều chế và mã hóa thích ứng, HARQ) thì nó sẽ được tạo như một lớp trung gian. 4.5.2 Các đặc tính của 1x EV-DV Để đạt được các yêu cầu và kiến trúc đã đòi hỏi thì phải tạo ra các đặc tính mới cho 1x EV-DV. Các đặc tính mới này bao gồm các kênh mới, sơ đồ điều chế và mã hóa thích ứng, thêm ARQ cho lớp vật lý và sự lựa chọn ô. Khi được ghép cùng nhau, các đặc tính này cung cấp một công cụ rất mạnh cho những người điều hành muốn cung cấp các dịch vụ dữ liệu cho các thuê bao, trong khi tăng một lượng lớn dung lượng giao diện vô tuyến. Các đặc tính này cho phép người điều hành lập các kế hoạch di chuyển để tận dụng RF của mạng trong khi cung cấp cho các thuê bao sự lựa chọn về tốc độ dữ liệu để tăng tổng thu nhập các dịch vụ dữ liệu. Các kênh vật lý mới Đặc điểm kỹ thuật 1x EV-DV được thêm một kênh lưu lượng và 3 kênh điều khiển mới. Các kênh này được tổng kết trong bảng 4.12. Trên đường xuống, kênh lưu lượng mới là kênh số liệu gói đường xuống (F-PDCH), kênh điều khiển số liệu gói đường xuống( F-PDCCH). Trên kênh đường lên chỉ có hai kênh điều khiển mới được định nghĩa. Đó là kênh chỉ định chất lượng đường lên (R-CQICH) và kênh báo nhận đường lên (R-ACKCH). Không có một kênh lưu lượng mới nào tồn tại trên kênh đường lên 1x EV-DV. Các kênh lưu lượng 1x (R-FCH, R-DCCH và R-SCH) được sử dụng lại trong 1x EV-DV. F-PDCH là kênh lưu lượng mới được thêm vào CDMA2000 để cung cấp các tốc độ dữ liệu 1x EV-DV. Các kỹ thuật điều chế và mã hóa thích ứng, ghép kênh TDM/CDM và giao thức HARQ đều được ứng dụng để thông tin được phát trên kênh đạt được các tốc độ dữ liệu cao. Kênh F-PDCCH là kênh điều khiển đường xuống và cung cấp thông tin cho MS, cần có nó để nhận dạng chính xác dữ liệu dự kiến dành cho nó trên kênh F-PDCH. Thông tin được phát trên F-PDCCH được MS dùng để giải mã thông tin trên F-PDCH là MAC-ID, kích thước gói F-PDCH, số khe thời gian trên một gói con và chỉ số mã Walsh cuối cùng. MAC-ID dài 8 bit, MS và BS dùng để nhận biết dữ liệu trên F-PDCH nếu thuộc về máy di động đó. MAC-ID được thiết lập như một phần của sự khởi tạo cuộc gọi và duy trì liên kết với MS trong suốt cuộc gọi. Trường kích thước gói F-PDCH chỉ ra kích thước gói F-PDCH đang được phát và trường số khe thời gian chỉ ra số khe TDM được sử dụng để phát. Chỉ số mã Walsh cuối cùng được MS dùng để xác định mã Walsh đã dùng trong dữ liệu phát. Điều này cho phép ghép kênh phân chia theo mã (CDM) trên F-PDCH. Có hai kênh F-PDCCH phục vụ đường xuống. Các kênh này được đồng bộ thời gian với F-PDCH để MS có thể dễ dàng sử dụng thông tin F-PDCCH để giải mã và giải điều chế thông tin trên F-PDCH. Có hai kênh điều khiển mới được thêm vào kênh đường lên. Đó là kênh chỉ định chất lượng kênh đường lên (R-CQICH) và kênh báo nhận đường lên(R-ACKCH). R-CQICH được MS dùng và chỉ rõ cho BS thông số chất lượng kênh của sector phục vụ tốt nhất. MS báo cho BS biết dù gói F-PDCH có được giải mã thành công hay không nhờ dùng kênh R-ACKCH. Lợi ích chính của các kênh mới này là phục vụ dữ liệu tốc độ cao. Kiến trúc kênh này cũng cung cấp cho người điều hành một công cụ di chuyển mạnh. Nếu các kênh 1x EV-DV được tích hợp với các kênh CDMA2000 đang tồn tại, người điều hành có thể thực thi 1x EV-DV trong vùng phủ CDMA2000, nơi các dịch vụ số liệu đang cần yêu cầu tốc độ dữ liệu cao hơn. Mã hóa và điều chế thích ứng ở 1x EV-DV, mã hóa và điều chế đường xuống được thay đổi theo thời gian thực để thích ứng với môi trường RF. Đó là phối hợp thích ứng tuyến nơi BS chỉ định cho người sử dụng tốc độ điều chế và mã hóa tốt nhất đối với các điều kiện kênh tức thời. Mã hóa và điều chế thích ứng cung cấp cho người điều hành và thuê bao lợi ích về các dịch vụ số liệu tốc độ cao hơn. Với 1x EV-DV thuê bao truy nhập được các dịch vụ mà công nghệ CDMA trước đây không có. Điều này có được bằng cách thay đổi khoảng thời gian khung RF, số bit trên khung RF và thuật toán mã hóa. Khoảng thời gian khung RF là 1,25 ms, 2,5 ms và 5 ms. Các kênh 1x EV-DV Mô tả kênh Kênh số liệu gói đường xuống (F-PDCH) Kênh gói chính. Một kênh trên sector. Người dùng được phân biệt bằng TDM và CDM. Mang dữ liệu và báo hiệu lớp 3. Kênh điều khiển số liệu gói đường xuống(F-PDCCH) Gửi giải điều chế, giải mã và thông tin ARQ để xác định MS. Hai kênh trên sector. Kênh báo nhận đường lên (R-ACKCH) ACK/NAK hồi tiếp đối với HARQ Kênh chỉ định chất lượng kênh đường lên (R-CQICH) Cung cấp hồi tiếp chất lượng kênh đến BS. Dữ liệu hồi tiếp được dùng như đầu vào đối với điều chế, mã hóa và lập chường trình đường xuống. MS chỉ định lựa chọn sector phục vụ bằng cách trải phổ. Bảng 4.12 Các kênh 1x EV-DV mới Số bit trên khung RF thay đổi trong khoảng (408-3864) bit và lựa chọn điều chế QPSK, 8-PSK và 16-QAM. Thuật toán lập chương trình mang lại thuận lợi cho môi trường RF để tối đa sự tận dụng RF, bằng cách tạo lựa chọn khoảng thời gian khung RF tối ưu, số bit trên khung RF và điều chế . Bảng 4.13 chỉ ra kích thước gói và khoảng thời gian khung RF được kết hợp để thay đổi tốc độ dữ liệu. Số khe trên gói con biểu diễn khoảng thời gian khung RF (1 khe = 1,25 ms). Tất cả các khoảng thời gian khung RF và kích thước gói F-PDCH là đặc tính bắt buộc trong IS-2000 Release C. Sự điều hành về thay đổi khoảng thời gian khung RF, kích thước khung RF và các lựa chọn điều chế được mượn từ 1x EV-DO và được chứng minh thành công nhờ số lượng nhà cung cấp 1x EV-DO. Số khe trên gói 1 2 4 Kích cỡ gói F-PDCH (bits) 408 326,4kbps 163,2 kbps 81,6 kbps 792 633,6 kbps 316,8 kbps 158,4 kbps 1560 1248,0 kbps 624,0 kbps 3120 kbps 2328 1862,4 kbps 931,2 kbps 465,6 kbps 3096 2476,8 kbps 1238,4 kbps 619,2 kbps 3864 3091,2 kbps 1545,6 kbps 772,8 kbps Bảng 4.13 Tốc độ số liệu kênh số liệu gói đường xuống Lợi ích của đặc tính này là nó cung cấp kỹ thuật phức tạp để đạt được tốc độ số liệu lên tới 3,1 Mbps. Cũng có các tốc độ số liệu sẵn có để BS lựa chọn. Điều này cho phép BS tạo được việc sử dụng tài nguyên hiệu quả nhất. Tăng điều chế phức, giảm tốc độ mã hóa được biết như là các kỹ thuật để tăng thông lượng của một kênh thông tin. Cái giá của các kỹ thuật này là tăng độ nhạy đối với sự giảm chất lượng kênh. Trong các hệ thống vô tuyến truyền thống, tốc độ mã hóa cố định và điều chế được chọn dựa vào sự thỏa thuận giữa thông lượng dữ liệu và tính mạnh để thay đổi việc giảm chất lượng kênh. 1x EV-DV tránh việc thỏa hiệp bằng cách sử dụng hồi tiếp tiếp cận để lựa chọn sự kết hợp điều chế và mã hóa tốt nhất dựa vào môi trường vô tuyến tức thì giữa BS và MS. Điều này tối đa hóa thông lượng tuyến bằng cách chọn các cấp điều chế cao và các tốc độ mã hóa thấp đối với điều kiện vô tuyến thuận lợi, trong khi đó lựa chọn các tốc độ mã hóa và điều chế vừa phải hơn đối với các điều kiện vô tuyến ít thuận lợi hơn để việc phát lại được giảm thiểu. Hybrid ARQ (HARQ) Trong 1x EV-DV, phát lại nhanh các khung nhận được bị lỗi được giới hạn duy trì ở băng tần cao. Vì vậy, ARQ di chuyển từ lớp MAC đến lớp vật lý. HARQ cải thiện thông lượng bằng cách kết hợp (đúng hơn là loại bỏ) các lần thử phát bị lỗi với lần thử hiện tại, thực sự tạo ra mã mạnh hơn. HARQ cũng cho phép AMC nhanh bằng cách tạo quá trình lựa chọn tốc độ mã và điều chế ban đầu, bỏ qua các lỗi lựa chọn. Hai dạng cơ bản của HARQ là kết hợp theo đuổi (Chase combining) và độ dư thừa lớn (IR- Incremental Redundancy). Với Chase combining, mỗi lần phát lại quay lại lần phát đầu tiên hoặc một phần của nó. Với IR, mỗi lần phát lại cung cấp các bit mã mới từ mã gốc (mã mẹ) để tạo tốc độ mã thấp hơn. Trong khi Chase combining đủ khả năng để tạo AMC thô thì IR đưa ra tiềm năng thể hiện tốt hơn với các tốc độ mã cao ban đầu và các điểm hoạt động FER (đó là có thể phát tốt hơn nếu phát muộn hơn điểm đầu tiên), cái giá của kết hợp nhớ và giải mã. Việc nhất trí trong cốt lõi các tiêu chuẩn CDMA 3G là định nghĩa và cho phép IR một cách rõ ràng, trong khi giữ được khả năng hoạt động giống Chase như một phần nhỏ của IR (đó là lặp lại một phần hoặc toàn bộ lần phát đầu tiên hơn là gửi các bit chẵn lẻ mới). HARQ cải thiện thông lượng và cho phép nhanh chóng điều chế thích ứng và mã hóa bằng cách tạo ra quá trình lựa chọn tốc độ mã hóa và điều chế ban đầu, bỏ qua các lỗi lựa chọn. Sự lựa chọn ô Trong sự lựa chọn ô, MS lựa chọn một BS từ chế độ tích cực của nó để phục vụ đường xuống. Sự lựa chọn được dựa trên các thông số chất lượng RF, được tạo bởi MS. Nếu MS đang lựa chọn BS với các đặc tính RF tốt nhất thì sẽ không có chuyển giao mềm đối với F-PDCH cũng như không đáp ứng các kênh điều khiển đường xuống. Sự lựa chọn ô đòi hỏi các BS đồng bộ luồng dữ liệu F-PDCH nếu có thể MS sẽ có các kênh thuộc về nhiều BS trong chế độ tích cực của nó. Hình 4.24 chỉ rõ ví dụ về sự lựa chọn ô. Trong hình, MS giám sát kênh hoa tiêu của cả BTS1 và BTS2. MS xác định chất lượng kênh tốt hơn từ BTS2, lựa chọn BTS2 cho lưu lượng F-PDCH. Nó chỉ rõ sự lựa chọn này được thông qua R-CQICH. Các thiết bị hệ thống nhận chỉ thị này và phát các kênh đường xuống 1x EV-DV thông qua BTS2. Hình 4.24 Sự lựa chọn ô Sự lựa chọn ô được sử dụng với kênh lưu lượng 1x EV-DV (F-PDCH). Vì vậy, ví dụ trong cuộc gọi đồng thời có thoại và dữ liệu, trong đó lưu lượng thoại dùng FCH và lưu lượng dữ liệu dùng F-PDCH, lưu lượng thoại vẫn sử dụng chuyển giao mềm trong khi đó lưu lượng dữ liệu sử dụng sự lựa chọn ô. Sự lựa chọn ô tạo ra sự tiết kiệm cơ sở hạ tầng so với các kỹ thuật chuyển giao mềm đã thực hiện ở CDMA2000. Bằng cách sử dụng sự lựa chọn ô, hệ thống không đòi hỏi kéo ngược (backhaul) cùng lưu lượng nhiều Mbit để ghép các site BTS hoặc giảm mạnh chế độ tích cực của MS đối với site BTS. Sự lựa chọn ô cũng tận dụng tuyến RF hiệu quả hơn. Các tốc độ trải phổ cao được dùng cho F-PDCH, nhiễu được giảm bằng cách không tận dụng chuyển giao mềm trên F-PDCH. Ghép kênh TDM/CDM phức hợp Quan trọng là 1x EV-DV phục vụ tất cả các loại dịch vụ, các dịch vụ sử dụng gói lớn (ví dụ: FTP) hoặc các dịch vụ sử dụng các gói nhỏ (ví dụ: chỉ định các dịch vụ hay thoại). Quan trọng đối với người phát triển các đặc tính 1x EV-DV là tất cả các dịch vụ sử dụng các kênh RF hiệu quả. Điều này dẫn đến sự kết hợp cả TDM và CDM trong các đặc tính 1x EV-DV. CDM là sự lựa chọn hiển nhiên đối với mạng CDMA nhưng TDM tạo cách giải quyết lớn về độ nhạy đối với chia sẻ kênh. Điều đầu tiên đạt được cho phép lập chương trình cả TDM và CDM và cho phép CDM nếu yêu cầu hiệu suất đầy khung (ví dụ: nhiều MS truyền các gói dữ liệu nhỏ). Ghép kênh TDM/CDM cho phép sự lựa chọn về số khe thời gian và số mã Walsh được phân phối cho một người sử dụng. Đặc tính này được minh họa trong hình 4.25. Trong ví dụ này, 4 người sử dụng chia sẻ F-PDCH. Đặc tính này chỉ ra 3 khả năng chính của ghép kênh TDM/CDM: Lập danh mục đa khe thời gian: hình này giải thích làm thế nào 4 người sử dụng được phân phối số khe thời gian khác nhau. Trong ví dụ này, một người sử dụng (MAC-ID-64) được phân phối 8 khe thời gian (1 khe = 1,25 ms) trong khi người sử dụng khác (MAC-ID-65) được phân phối 2 khe thời gian và một khe thời gian của 7,5 ms cuối cùng. Hình 4.25 Ghép kênh TDM/CDM Chia sẻ không gian mã Walsh cho nhiều người sử dụng: hình này chứng minh làm thế nào không gian mã Walsh được chia sẻ giữa nhiều người sử dụng trong cùng một thời điểm. Nó cũng chỉ ra sự phân phối này là năng động, như là sự phân phối mã Walsh thay đổi giữa 4 người sử dụng (biểu diễn bằng MAC-ID-64, MAC-ID-65, MAC-ID-66, MAC-ID-67). Phân phối toàn bộ F-PDCH cho một người sử dụng đơn: toàn bộ F-PDCH cũng có thể được phân phối cho một người sử dụng đơn. Việc quyết định phân phối toàn bộ F-PDCH được hoàn thành nhờ lập kế hoạch F-PDCH tập trung trong BSS và được kiểm soát bởi ưu thế của dịch vụ người dùng và số lượng dữ liệu cần phát đến người sử dụng đó. Ghép kênh TDM/CDM là đặc tính cực mạnh trong 1x EV-DV và chỉ có duy nhất ở 1x EV-DV. Đặc tính CDM tạo ra cơ hội phân phối toàn bộ F-PDCH cho một người sử dụng đơn hay chia sẻ F-PDCH cho nhiều người sử dụng. Đặc tính TDM tạo cơ hội lập kế hoạch tài nguyên F-PDCH cho người sử dụng dựa trên dữ liệu sẵn có. Nó cũng đảm bảo tài nguyên F-PDCH được chia sẻ cho tất cả những người sử dụng có yêu cầu. Một ví dụ về làm thế nào tài nguyên được chia sẻ giữa những người sử dụng số liệu và thoại được chỉ rõ trong hình 4.26. Trong các đặc tính kỹ thuật của 1x EV-DV, 88% các mã Walsh có sẵn dành cho các kênh 1x EV-DV, các mã còn lại phân phối cho các kênh 1x. Tuy nhiên, nếu các kênh 1x EV-DV chia sẻ các mã Walsh với các kênh 1x thì không gian mã 1x EV-DV có thể được giảm và các mã đã tự do được phân phối cho các cuộc gọi 1x. Hình 4.26 Cây mã Walsh Hình 4.26 chỉ rõ ở đó 28 mã Walsh (tại SF32) được phân phối đến F-PDCH (các mã Walsh được nhận biết như dữ liệu). Các mã Walsh còn lại sẵn sàng cho các kênh điều khiển. Hình cũng chỉ ra rằng sóng mang đang cung cấp tốc độ dữ liệu 1x EV-DV tối đa (3,1 Mbps). Sự phân phối 28 mã này cho F-PDCH được giảm bớt để đáp ứng các dịch vụ 1x. Vì thế ví dụ, người điều hành cần phân phối 50% sóng mang cho các dịch vụ thoại và phần còn lại cho các dịch vụ số liệu sẽ coi các mã Walsh được phân phối cho 1x EV-DV giảm đi một nửa. Điều này làm giảm tốc độ dữ liệu tối đa của 1x EV-DV còn 1,55 Mbps trong khi đang cung cấp các dịch vụ thoại. Lợi ích chính đối với người điều hành là phân phối tài nguyên thích hợp. Nếu lưu lượng luồng thoại tăng thì các mã Walsh đã phân phối cho F-PDCH có thể được phân phối lại cho các luồng thoại. BSS thích nghi với việc sử dụng mã Walsh đối với các mẫu lưu lượng đang tồn tại vì thế khi lưu lượng dữ liệu chiếm ưu thế thì phần lớn các mã Walsh được phân phối cho dữ liệu. Tuy nhiên, nếu các dịch vụ thoại tăng thì các mã Walsh có thể được tự động phân phối cho các dịch vụ thoại. Điều này cung cấp cho người điều hành các kỹ thuật để thích nghi với sự phân phối RF để chuyển đổi các mẫu lưu lượng thoại và dữ liệu, điều cần thiết để đáp ứng thông lượng hiện tại. Đáp ứng gói nhỏ 1x EV-DV sử dụng mã hóa và điều chế thích ứng nhanh (AMC) kết hợp với HARQ để phục vụ hiệu quả cho các dịch vụ dữ liệu và dịch vụ truyền thống (ví dụ: thoại ) trên một sóng mang đơn. AMC nhanh là một sơ đồ thích nghi tuyến, ở đó BS chỉ rõ cho người sử dụng tốc độ mã hóa và điều chế tốt nhất đối với các điều kiện kênh tức thì, và HARQ cải thiện thông lượng cũng như cho phép mã hóa và điều chế thích ứng nhanh (AMC) bằng cách tạo quá trình lựa chọn tốc độ mã hóa và điều chế thích ứng ban đầu, bỏ qua các lỗi lựa chọn. Bằng cách phục vụ cho mỗi người dùng tốc độ dữ liệu cao nhất mà các điều kiện kênh tức thời cho phép, thông lượng toàn hệ thống được cải thiện đáng kể. Trong các nhóm tiêu chuẩn phát triển CDMA 3G, phần cân nhắc lớn nhất là phương thức đa truy nhập được dùng cùng với AMC và HARQ. CDM là lựa chọn hiển nhiên trong quá trình phát triển CDMA, nhưng TDM đưa ra giải quyết lớn về độ nhạy đối với việc chia sẻ kênh fat-pipe. Theo lý thyết, bộ lập trình fat-pipe có thể làm hài lòng một người sử dụng và nhanh chóng chuyển tới người sử dụng khác. Nhưng trong thực tế khó mà cung cấp cả hai phần chính xác và chuyển fat-pipe nhanh chóng đến người sử dụng khác mà không lãng phí tài nguyên. Do đó tương đối dễ dàng tạo TDM với các dịch vụ đòi hỏi nhiều dữ liệu trên các chu kỳ thời gian dài hơn như với kiểu dữ liệu hàng đợi vô hạn hiệu quả tốt nhất hay ftp. Khi bộ lập trình fat-pipe phải nhanh và chính xác hơn như với WAP, VoIP, luồng video và các dịch vụ khác, các vấn đề có thể nảy sinh. Hệ thống TDM/CDM 1x EV-DV tối đa thông lượng hệ thống bằng cách cung cấp các chỉ định tốc độ mã hóa và điều chế tối ưu cho tất cả các dịch vụ trong khi vẫn duy trì hiệu suất làm đầy khung. Như trong hình 4.27, một gói nhỏ có thể nhận vài mã Walsh và các mã Walsh còn lại có thể được dùng cho những người sử dụng khác, cải thiện dung lượng toàn hệ thống. Hình 4.27 Ví dụ với các gói nhỏ khi chỉ dùng TDM và khi dùng TDM/CDM Một hệ thống phải có khả năng cung cấp tốc độ mã hóa và điều chế thích hợp (số bit thông tin trên ký hiệu) đối với các dịch vụ mong muốn để đạt được việc tăng dung lượng hệ thống có triển vọng tốt. Nó đặc biệt quan trọng để tạo tốc độ mã hóa và điều chế thích hợp đối với các dịch vụ quan trọng nhất. Giá cả dịch vụ vượt ngoài phạm vi nghiên cứu ở đây, nhưng cần chú ý rằng việc tính cước theo phút tạo cho các dịch vụ băng thông nhỏ xuất hiện thậm chí quan trọng hơn nhiều. Dịch vụ Kích thước gói Ghi chú Bộ đệm đầy Lớn Lý thuyết_loại lưu lượng không thực ftp nt MTU 576 hoặc 1500 byte http Trung bình/lớn nt WAP Nhỏ 256 byte Luồng video nt 32 kbps _50byte/gói Điều khiển TCP cho ftp và http nt Nhiều gói 40 byte Hội thảo truyền hình nt Chế độ mạch 32 kbps_ 80 byte/20ms Nhắn tin nt Các bản tin văn bản SMS VoIP nt 16 kbps_40 byte/20ms không có mào đầu Game tương tác nt Đố vui và trả lời bằng các bản tin văn bản, trò chơi ứng dụng giao dịch nt Tài chính/ ngân hàng, m-commerce Các dịch vụ địa phương nt Thông tin địa phương, quảng cáo, m-commerce Báo hiệu lớp 3 nt Thường không nhiều hơn 1 ACK TCP (40 byte), ít hơn Các ứng dụng khác ? ? Bảng 4.14 Các dịch vụ 4.5.3 Sự tích hợp 1x EV-DV vào CDMA2000 Tương thích ngược với CDMA2000 là yêu cầu chính đối với 1x EV-DV và các khái niệm đang tồn tại từ CDMA2000 được kết hợp vào 1x EV-DV. Trong thực tế, 1x EV-DV là bản sửa lại của IS-2000(Release C). Danh mục các yếu tố được sử dụng lại từ CDMA2000 gồm: Báo hiệu cuộc gọi là các thủ tục lớp 3 từ IS-2000 được dùng lại đối với 1x EV-DV. Đáp ứng các kênh 1x EV-DV được tiếp nhận bằng cách thay đổi đôi chút các bản tin lớp 3 đang tồn tại. Ngoài ra, giao thức báo hiệu lớp 2, lớp LAC cũng được sử dụng lại. Tùy chọn dịch vụ số liệu gói tốc độ cao được dùng lại ở 1x EV-DV. Các trạng thái phiên tương tự được định nghĩa trong 33 đặc tính. Tùy chọn dịch vụ được dùng lại trong các luồng thoại 1x EV-DV. ít cập nhật hơn đối với RLP để tính toán đối với thay đổi trong các thủ tục định thời NAK. Các kênh dành riêng CDMA2000 đang tồn tại (ví dụ: F/R-DCCH, F/R-FCH, F/R-SCH) cũng là một phần giao diện vô tuyến 1x EV-DV. Các đặc tính kỹ thuật của chúng và cách sử dụng không thay đổi so với IS-2000. Đặc tính kỹ thuật đường lên trong 1x EV-DV giống hệt đặc tính kỹ thuật đường lên IS-2000. Xác nhận người dùng không thay đổi so với IS-2000. Việc tích hợp này được giải thích trong hình 4.28, trong đó chỉ rõ làm thế nào các kênh 1x EV-DV được tích hợp vào kiến trúc CDMA2000 đang tồn tại. Chức năng điều khiển F-PDCH như là lớp trung gian giữa lớp vật lý và lớp MAC, nó chứa các chức năng mới. Các kênh điều khiển mới của 1x EV-DV chuyển thông tin điều khiển được yêu cầu giữa chức năng điều khiển F-PDCH và lớp vật lý. Chỉ các kênh 1x EV-DV thông tin với lớp MAC là F-PDCH mới cung cấp đường ống (pipe) để vận chuyển dữ liệu và điều khiển của người sử dụng. Ngoài ra, không có giao diện dịch vụ mới nào được thêm vào lớp LAC, lớp 3 và các lớp dữ liệu. Việc tích hợp này làm lợi cho người điều hành bằng cách tạo ra đường di chuyển nhẹ nhàng từ cơ sở hạ tầng CDMA đã thực hiện của họ. Đặc tính này cũng tối thiểu hóa va chạm đối với cơ sở hạ tầng hiện có khi người điều hành nâng cấp mạng của họ lên 1x EV-DV. Thuê bao cũng truy cập đến tất cả các đặc trưng truyền thống đã được mạng CDMA cung cấp. Cuối cùng, thuê bao được đảm bảo về thiết bị di động mà thuê bao sở hữu có thể đáp ứng cả giao diện vô tuyến 1x và 1x EV-DV, cung cấp đầu cuối đơn có thể hoạt động trên toàn bộ mạng của nhà cung cấp. Minh họa khác là 1x EV-DV là sự phát triển tự nhiên của 1x với việc kết hợp kênh lưu lượng phục vụ trong 1x EV-DV. Bảng 4.15 giải thích làm thế nào F-PDCH của 1x EV-DV được tích hợp với các kênh lưu lượng 1x đang tồn tại. F-PDCH có thể được dùng ở hai chế độ. Trong chế độ thứ nhất, F-PDCH được sử dụng kết hợp với kênh đường xuống dành riêng. Chế độ thứ hai, F-PDCH là kênh lưu lượng đường xuống duy nhất. Trong chế độ này, cả báo hiệu và lưu lượng mang theo được ghép vào cùng F-PDCH. Trong cả hai chế độ, các kênh lưu lượng đường lên IS-2000 luôn được dùng và chọn lựa làm theo các thủ tục IS-2000. Tất cả các kênh có vẻ như cùng tồn tại trên cùng tần số. Hình 4.28 Lớp trung gian giữa lớp vật lý và lớp MAC ở 1x EV-DV Sự kết hợp các kênh này cung cấp cho người điều hành lợi ích phục vụ cho cả dich vụ thoại và dữ liệu ở đường xuống và đường lên. Nếu thuê bao chỉ muốn dịch vụ dữ liệu thì các kết hợp kênh lưu lượng cho phép người điều hành tùy chọn tốc độ dữ liệu sẵn có cho thuê bao này (cung cấp cho thuê bao một sự kết hợp kênh lưu lượng để chỉ cung cấp F-PDCH ở đường xuống). Nếu thuê bao muốn hoạt động với dịch vụ thoại và dữ liệu trộn lẫn thì kết hợp lênh lưu lượng cho phép người điều hành cung cấp cho thuê bao kênh thoại cũng như kênh dữ liệu tốc độ cao. Điều này cho người điều hành phương thức phức tạp đối với việc sử dụng phổ. Các kết hợp kênh lưu lượng Sử dụng điển hình F-PDCH+F/R-FCH+F/R-DCCH Các dịch vụ thoại và dữ liệu trộn lẫn F-PDCH+F/R-FCH+R-DCCH nt F-PDCH+F/R-DCCH Chỉ các dịch vụ số liệu F-PDCH+F/R-FCH Các dịch vụ thoại và dữ liệu trộn lẫn F-PDCH+F-CPCCH+R-DCCH Chỉ các dich vụ số liệu F-PDCH+F-CPCCH+R-FCH nt Bảng 4.15 Kết hợp kênh lưu lượng 1x Ev-DV 4.5.4 Luồng thoại 1x EV-DV Phần này biểu diễn hai ví dụ về luồng thoạI 1x EV-DV. Luồng thoại đầu tiên chỉ ra chuỗi thiết lập một cuộc gọi 1x EV-DV có các kênh lưu lượng dành riêng đường xuống. Trong luồng này, các bản tin lớp 3 IS-2000 được gửi thông qua các kênh chung đối với trạng thái ban đầu khởi tạo cuộc gọi trong khi kênh dành riêng được dùng cho báo hiệu và F-PDCH được dùng cho lưu lượng người dùng. Coi như kênh dành riêng mang lưu lượng báo hiệu trong khi lưu lượng kèm theo được gửi qua F-PDCH. Luồng thoại thứ hai chỉ ra chuỗi thiết lập cuộc gọi 1x Ev-DV mà không có các kênh lưu lượng dành riêng đường xuống. ở luồng này, các bản tin lớp 3 IS-2000 được gửi qua các kênh chung đối với trạng thái ban đầu khởi tạo cuộc gọi và F-PDCH được dùng cho cả lưu lượng báo hiệu và lưu lượng người dùng. Coi như F-PDCH mang cả lưu lượng báo hiệu phần mà thông thường được gửi thông qua kênh lưu lượng dành riêng cũng như lưu lượng kèm theo thường được gửi trên một kênh dành riêng khác hoặc trên kênh bổ sung. Hình 4.29 Cuộc gọi 1x EV-DV có các kênh lưu lượng dành riêng Hình 4.30 Cuộc gọi 1x EV-DV không có kênh lưu lượng dành riêng Thuật ngữ và các từ viết tắt 1x 1x EV 1x EV-DO 1x EV-DV 2G 3G 3GPP2 AAA AC ACK AM AMC AMP AMPS ANSI-41 ARQ B-ISDN B-PSK BS BSC BTS cdmaOne CDM CDMA CRC csch CSCN ctch DRX DS dsch dtch FA FCH FDD FEC FER FFPC F-CAPICH F-DAPICH F-PDCH F-PDCCH ftp GSM HA HARQ HLR H-PSK IETF IMT-2000 IOS IP IR ISDN IS- ISP ITU IWF LAC LAN MAC MC MIEP MIP MoIP MPEG M-PSK MRC MS MSC MUX OCQPSK OHG O&M OSI OTD OVSF PC PCN PCS PDA PDSN PLDCF PLICF PN PPCS PPP PSCN PSK PSTN QoS Q-PSK R-ACKCH RAN R-CQICH RBS RBP RF RLAC RLP R-P RS1 RS2 SCH SDU SID SMS SN SRBP SRLP STS TCP TDM TIA UDP UE UTRA VHE VLR VoIP VPN WAP WCDMA WLAN WNE WSN From CDMA2000 1x (IS-2000) 1 x1,25 Mhz carrier 1x Evolution 1x EV Data Only 1x EV Data and Voice Second Generation Third Generation Third Generation Partnership Project Two Athentication, Authorization and Acounting Authentication Center Acknowledgment Adaptive Modulation Adaptive Modulation and Coding Address Manage Protocol Advanced Mobile Phone System American National Standards Institute-41 Automatic Repeat Request Broadband-ISDN Binary Phase Shift Keying Base Station Base Station Controller Base Transceiver Station IS-95 Standard based CDMA System Code Division Multiplexing Code Division Multiple Access Cyclic Redundancy Check Common Signalling Channel Circuit Switched Core Network Common Traffic Channel Discontinuous Reception Direct Spread Dedicated Signalling Channel Dedicated Traffic Channel Foreign Agent Fundamental Channel Frequency Devide Duplex Forward Error Correction Frame Error Rate Fast Forward Power Control Forward Common Auxiliary Pilot Channel Forward Dedicated Auxiliary Pilot Channel Forward Packet Data Channel Forward Packet Data Control Channel File Tranfer Protocol Global System for Mobile Communication Home Agent Hybrid ARQ Home Location Register Hybrid - PSK Internet Engineering Task Force International Mobile Telecomunications-2000 Interoperability Specification Internet Protocol Icremental Redundancy Integrated Services Digital Network Interim Standard- Internet Service Provider International Telecommunication Union Interworking Function Logical Access Control Local Area Network Media Access Control MultiCarrier Mobile Internet Enabling Proxy Mobile IP Messaging Over IP Moving Picture Expert Group M- ary PSK Maximal Ratio Combining Mobile Station Mobile Switching Center Multiplexer Orthogonal Complex QPSK Operators Harmonization Group Operation and Maintenance Open System Interconnection Orthogonal Transmit Diversity Orthogonal Variable Spreading Function Personal Computer Packet Core Network Personal Communication System Personal Digital Assistant Packet Data Service Node Physical Layer Dependent Convergence Function Physical Layer Independent Convergence Function Pseudo- Noise PrePaid Calling Service Point to Point Protocol Packet Switched Core Network Phase Shift Keying Public Switched Telephone Network Quality of Service Quadrature PSK Reverse Acknowledgment Channel Radio Access Network Reverse Channel Quality Indicator Channel Radio Base Station Radio Burst Protocol Radio Frequency Radio Link Access Control Radio Link Protocol RAN-PDSN (interface) Rate Set 1 Rate Set 2 Supplemental Channel System Identification Number Short Message Service Service Network Signalling Radio Burst Protocol Signalling Radio Link Protocol Spacy Time Spread Transport Control Protocol Time Division Multiplexing Telecommunications Industry Association User Datagram Protocol User Equipment Universal Telecomunications Radio Access Virtual Home Environment Visitor Location Register Voice over IP Virtual Private Network Wireless Application Protocol Wideband CDMA Wireless LAN Wireless Network Entity WLAN Serving Node Lấy từ CDMA2000 1x (IS-2000) một sóng mang 1,25 Mhz Sự phát triển từ 1x 1x EV chỉ dành cho dữ liệu 1x EV cho dữ liệu và thoại Thế hệ thứ hai Thế hệ thứ ba Dự án 2 hội nhập thế hệ thứ 3 Xác nhận trao quyền và thanh toán Trung tâm nhận thực Báo nhận Điều chế thích ứng Mã hóa và điều chế thích ứng Giao thức quản lý địa chỉ Hệ thống điện thoại di động tiên tiến Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ Yêu cầu tự động lặp lại ISDN băng rộng Khóa dịch pha số Trạm gốc Bộ điều khiển trạm gốc Trạm thu phát gốc Chuẩn IS-95 dựa trên thống CDMA Ghép kênh phân chia theo mã Đa truy nhập phân chia theo mã Mã kiểm tra dư theo chu kỳ Kênh báo hiệu chung Mạng lõi chuyển mạch theo mạch Kênh lưu lượng chung Thu (bản tin nhắn gọi) gián đoạn Trải phổ trực tiếp Kênh báo hiệu dành riêng Kênh lưu lượng dành riêng Tác vụ bên ngoài Kênh cơ bản Song công kiểu chia tần số Hiệu chỉnh lỗi trước (khi phát) Tỷ lệ lỗi khung Điều khiển công suất nhanh đường xuống Kênh hoa tiêu phụ chung đường xuống Kênh hoa tiêu phụ dành riêng đường xuống Kênh số liệu gói đường xuống Kênh điều khiển số liệu gói đường xuống Giao thức truyền tệp Thông tin di động toàn cầu Tác vụ tại nhà ARQ lai Bộ ghi định vị thường trú PSK lai Lực lượng tác vụ kỹ thuật Internet Viễn thông di động quốc tế-2000 Tính năng hoạt động liên kết Giao thức Internet Độ dư thừa lớn Mạng số đa dịch vụ Chuẩn tạm thời- Nhà cung cấp dịch vụ Internet Hiệp hội viễn thông quốc tế Chức năng tương tác Điều khiển truy nhập vô tuyến Mạng cục bộ Điều khiển truy nhập đường truyền Đa sóng mang Cho phép ủy quyền Internet di động IP di động Thông điệp qua IP Nhóm chuyên gia hình ảnh động Kết hợp tỷ lệ cực đại Máy di động Trung tâm chuyển mạch di động Bộ ghép kênh Khóa dịch pha cầu phương phức trực giao Nhóm hài hòa hệ thống Vận hành và bảo đưỡng Kết nối hệ thống mở Phân tập phát vuông góc Hàm trải phổ khả biến vuông góc Máy tính cá nhân Mạng lõi gói Hệ thống thông tin cá nhân Trợ giúp số cá nhân Nút dịch vụ dữ liệu gói Chức năng hội tụ phụ thuộc lớp vật lý Chức năng hội tụ độc lập lớp vật lý Giả tạp âm Dịch vụ gọi trả trước Giao thức điểm đến điểm Mạng lõi chuyển mạch gói Khóa dịch pha Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Chất lượng dịch vụ Khóa dịch pha cầu phương Kênh báo nhận đường lên Mạng truy nhập vô tuyến Kênh chỉ định chất lượng kênh đường lên Trạm gốc vô tuyến Giao thức cụm vô tuyến Sóng vô tuyến Điều khiển truy nhập liên kết vô tuyến Giao thức liên kết vô tuyến Giao diện RAN-PDSN Tốc độ mức 1 Tốc độ mức 2 Kênh bổ sung Số nhận dạng hệ thống Dịch vụ tin ngắn Mạng dịch vụ Giao thức cụm vô tuyến báo hiệu Giao thức liên kết vô tuyến báo hiệu Trải phổ không gian –thời gian Giao thức điều khiển truyền Ghép kênh phân chia theo thời gian Hiệp hội công nghiệp viễn thông Giao thức dữ liệu người sử dụng Thiết bị người sử dụng Truy nhập vô tuyến viễn thông toàn cầu Môi trường gia đình ảo Bộ ghi dịnh vị tạm trú Thoại thông qua giao thức Internet Mạng riêng ảo Giao thức ứng dụng không dây CDMA băng rộng LAN không dây Thực thể mạng không dây Nút dịch vụ WLAN Tài liệu tham khảo Giáo trình thông tin di động Nguyễn Phạm Anh Dũng Nhà xuất bản bưu điện Giáo trình thông tin di động thế hệ thứ ba Nguyễn Phạm Anh Dũng Nhà xuất bản bưu điện – 2004 cdmaOne và cdma2000 ( hai tập ) Nguyễn Phạm Anh Dũng Nhà xuất bản bưu điện – 2003 4. Tính toán mạng thông tin di động số Cellular Vũ Đức Thọ Nhà xuất bản giáo dục GSM, cdmaOne and 3G systems Raymond Steele, Chin-Chun Lee and Peter Gould Copyright ể 2001 John Wiley & Sons Ltd Và tham khảo tài liệu trên một số trang Web như: www.cdg.org/technology/3g/3g_cdma2000.asp www.rohde-schwarz.com www.wiley.co.uk www.ericson.com www.zaborski.com/cdma/techterm.htm www.nld.com ._.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • doc24783.doc
Tài liệu liên quan