Bài giảng Thông tin di động

TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI – CƠ SỞ IIBÀI GIẢNG:THÔNG TIN DI ĐỘNGNgô Thế Anh Mobile: 0948866699 E-mail: ntanh@utc2.edu.vnBÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G)Khái niệm về thông tin di độngLịch sử phát triển của thông tin di độngCác hệ thống 1GHệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G)Lịch sử 2GCác hệ thống 2GHệ thống thông tin di động thế hệ 3Các hướng phát triển từ 2G lên 3GCác công nghệ sử dụng trong 3GCấu trúc, đặc điểm của 3GHệ thống thông tin di động thế hệ 4BÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G )Khái niệm về thông tin di động: Hãy trả lời cho các ý sau:Di động?Hệ thống di động?Dịch vụ di động?Tổng đài di động?Đầu cuối di động? Thông tin di động được hiểu là các hệ thống thông tin cung cấp các dịch vụ tới các đầu cuối (có khả năng) di động. Nói một cách khác, người sử dụng có thể vừa di chuyển, vừa sử dụng các dịch vụ của hệ thống.BÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG Các phần tử cơ bản của hệ thống thông tin di độngTrạm thu/phát sóng di động BS (Base Station)Đầu cuối di động MS (Mobile Staion)(có cần trung tâm chuyển mạch di động MSC không?) BÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG Các khái niệm và định nghĩa cơ bản (Ref.[1])Trạm gốc BS (Base Station): là một trạm thu/phát sóng cố định trong hệ thống di động được sử dụng để cung cấp các giao tiếp vô tuyến với các trạm di động. Như vậy, trạm gốc bao gồm các các kênh vô tuyến và các antenna thu/phát được gắn trên các tháp vô tuyến.Kênh điều khiển: là các kênh vô tuyến được sử dụng để truyền dẫn các tín hiệu thiết lập cuộc gọi, yêu cầu gọi, bắt đầu gọi, và các tín hiệu dẫn đường hoặc với các mục đích điều khiển khác.BÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG Các khái niệm và định nghĩa cơ bản (cont.)Các hệ thống song công hoàn toàn: là các hệ thống thực hiện việc truyền dẫn 2 hướng cùng một lúc từ trạm gốc đến trạm di động và ngược lại trên 2 kênh vô tuyến khác nhau. Nói một cách khác, các tín hiệu thu và phát được truyền dẫn đồng thời cùng 1 lúc trên 2 kênh vô tuyến khác nhau.Các hệ thống bán song công: là các hệ thống di động mà việc thu và phát được thực hiện trên cùng 1 kênh vô tuyến. Như vậy, tại 1 thời điểm thì người sử dụng chỉ có thể gửi hoặc nhận thông tin.Thuê bao: là những người sử dụng các dịch vụ của mạng.BÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG Các khái niệm và định nghĩa cơ bản (cont.)Chuyển giao: là một quá trình cơ bản trong thông tin di động nhằm bảo đảm cho việc cung cấp được các dịch vụ thông tin tới người sử dụng một cách liên tục khi người này đang sử dụng dịch vụ trong lúc đang di chuyển. Chuyển giao được hiểu là quá trình chuyển một trạm di động từ một kênh vô tuyến hoặc một trạm gốc này sang một kênh vô tuyến hoặc một trạm gốc khác trong quá trình đàm thoại của thuê bao.Trạm di động MS (Mobile Station): là các thiết bị đầu cuối được sử dụng để phục vụ cho việc liên lạc của các thuê bao trong khi đang di chuyển. MS có thể là các thiết bị cầm tay hoặc là các thiết bị được cài đặt trong các phương tiện giao thông.BÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG Các khái niệm và định nghĩa cơ bản (cont.)Trung tâm chuyển mạch di động MSC (Mobile Switching Center): là hệ thống cung cấp một kết nối chính xác từ thuê bao đến thuê bao cho một cuộc gọi. Các thuê bao trong mạng di động được chuyển mạch bởi MSC để kết nối với nhau hoặc chuyển mạch bởi MSC cổng để kết nối tới một thuê bao cố định trong mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PSTN.Kênh hướng lên: là kênh vô tuyến được sử dụng để truyền dẫn thông tin từ MS tới BS.Kênh hướng xuống: là kênh vô tuyến được sử dụng để truyền dẫn thông tin từ BS tới MS.BÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG Các khái niệm và định nghĩa cơ bản (cont.)Chuyển vùng: là việc thực hiện các thao tác nghiệp vụ để cho phép thuê bao của 1 mạng này có thể thực hiện được việc liên lạc trong vùng phục vụ của một mạng khác.Trạm thu phát (Transceiver): là các thiết bị có khả năng thu và phát các tín hiệu vô tuyến cùng một lúc.Câu hỏi thảo luậnĐến đây, hãy mô tả một hệ thống TTDĐ cơ bản?Các khái niệm và định nghĩa cơ bản có giúp hình dung hệ thống TTDĐ rõ ràng hơn?Hãy xem lại FDMA, TDMA, và CDMA.BÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG Lịch sử phát triểnGắn liền với các hệ thống truyền dẫn vô tuyếnĐầu tiên là các máy bộ đàm gắn trên các xe của cảnh sát Mỹ  tại sao lại không nên mở rộng cho mọi đối tượng?Mở rộng cho các khách hàng có yêu cầuSau đó, nâng cấp thành các hệ thống thông tin: có các trạm phát sóng (transmission tower) lớn, cao, đủ để phục vụ 1 vùng rộng; sử dụng FDMA.Thế hệ đầu tiên (1G): là các hệ thống tương tự, chủ yếu cho thoại; dung lượng thấp, chất lượng kém ( nhiễu).Thế hệ 2 (2G): thông tin di động số; sử dụng TDMA kết hợp FDMA hoặc CDMA kết hợp FDMABÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG Lịch sử phát triển (cont.)Dịch vụ 2G: thoại + SMS + MMS (hạn chế)Chuyển mạch 2G: chuyển mạch kênh.Thế hệ 3 (3G): W-CDMA.Dịch vụ 3G: thoại + SMS + MMS + InternetChuyển mạch 3G: chuyển mạch kênh + chuyển mạch góiGiữa 2G và 3G: GPRS (2.5G) và EDGE (2.75G)Thế hệ 4 (4G): OFDM, OFDMA.Dịch vụ 4G: thoại + Data tốc độ caoChuyển mạch 4G: chuyển mạch góiĐặc điểm nổi bật: IP hoàn toànBÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG Lịch sử phát triển (cont.)Dịch vụ 2G: thoại + SMS + MMS (hạn chế)2G điển hình: GSM 2G ở Châu Âu; IS-95 ở Mỹ; PDC ở Nhật Bản.Chuyển mạch 2G: chuyển mạch kênh.Thế hệ 3 (3G): W-CDMA.Dịch vụ 3G: thoại + SMS + MMS + InternetChuyển mạch 3G: c huyển mạch kênh + góiGiữa 2G và 3G: GPRS (2.5G) và EDGE (2.75G)BÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG Câu hỏi thảo luận Tìm hiểu các đặc tính kỹ thuật cơ bản khác của 1G, 2G, 3G, và 4G?Mô tả quá trình thiết lập và thực hiện 1 cuộc gọi của thuê bao trong hệ thống AMPS và nhận xét?Dựa vào đặc tính ở câu 1, hãy phân biệt CDMA và W-CDMA? OFDM và OFDMA?Sự cần thiết của thông tin di động? Khả năng ứng dụng và phát triển của loại hình thông tin này?Các thông số trong 2 sơ đồ sau nói lên điều gì?Dự báo số liệu của 2 sơ đồ đến 2011 và tìm hiểu thực tế?BÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG Các hệ thống 1GAMPSBăng tần/Kiểu điều chế/Đặc tính kỹ thuậtNAMPSBăng tần/Kiểu điều chế/Đặc tính kỹ thuật E-TACSBăng tần/Kiểu điều chế/Đặc tính kỹ thuật NMTBăng tần/Kiểu điều chế/Đặc tính kỹ thuậtJTACSBăng tần/Kiểu điều chế/Đặc tính kỹ thuậtNTACSBăng tần/Kiểu điều chế/Đặc tính kỹ thuậtBÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G)Lịch sử 2GỞ Châu ÂuỞ Bắc Mỹ và Nhật BảnỞ các khu vực còn lại trên thế giớiCác hệ thống 2GGSMCDMAHệ thống thông tin di động thế hệ 3 (3G)Các hướng phát triển từ 2G lên 3GGSM  GPRS  EDGE  UMTSCDMA one  CDMA 20001x  CDMA 2000 3xBÀI GIẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG Hệ thống thông tin di động thế hệ 3 (cont.)Các công nghệ sử dụng trong 3GW-CDMACác công nghệ khácCấu trúc, đặc điểm của 3GCấu trúc tổng quátĐặc điểmCác dịch vụ cung cấp trong 3GHệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G)Xu hướng phát triển từ 3G lên 4GCác đặc điểm cơ bản của 4GCấu trúc tổng quan 4G