Download miễn phí Đồ án Cải thiện chất lượng phục vụ của mạng thông tin di động thế hệ 2 bằng phương pháp mượn kênh
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU i
MỤC LỤC iii
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ix
DANH MỤC HÌNH VẼ xv
DANH MỤC BẢNG xvii
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG SỐ 1
1.1. Lịch sử phát triển của thông tin di động 1
1.2. Các đặc tính cơ bản của hệ thống thông tin di động 3
1.3. Cấu trúc địa lý của hệ thống thông tin di động. 4
1.3.1. Phân chia theo vùng mạng 5
1.3.2. Phân chia theo vùng phục vụ 5
1.3.3. Phân chia theo vùng định vị 5
1.3.4. Phân chia theo ô 6
1.4. Xu thế phát triển của mạng thông tin di động. 7
1.5. Kết luận 9
CHƯƠNG 2. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 2. 10
2.1. Mô hình hệ thống 10
2.2. Các phần tử chức năng của hệ thống 11
2.2.1. Trạm di động (Mobile Station - MS). 12
2.2.1.1. Thiết bị di động (Mobile Equipment - ME). 12
2.2.1.2. Modul nhận dạng thuê bao (Subscriber Identity Module – SIM). 13
2.2.2. Phân hệ trạm gốc (Base Station Subsystem-BSS). 14
2.2.2.1. Trạm thu phát gốc (Base Tranceiver Station - BTS). 16
2.2.2.2. Khối chuyển đổi mã và tốc độ (Transcode/Rate Adapter Unit -TRAU). 17
2.2.2.3. Bộ điều khiển trạm gốc (Base Station Controller - BSC). 17
2.2.3. Phân hệ chuyển mạch (Switching Subsystem - SS). 18
2.2.3.1. Trung tâm chuyển mạch di động (Mobile Services Switching Center -MSC). 19
2.2.3.2. Bộ ghi định vị thường trú (Home Location Register - HLR). 19
2.2.3.3. Bộ ghi định vị tạm trú (Visitor Location Register - VLR). 20
2.2.3.4. Trung tâm nhận thực (Authentication Center - AUC). 20
2.2.3.5. Thanh ghi nhận dạng thiết bị (Equipment Identity Register - EIR). 21
2.2.4. Phân hệ khai thác và bảo dưỡng (Operation system - OS). 21
2.2.4.1. Khai thác và bảo dưỡng mạng 21
2.2.4.2. Quản lý thuê bao 22
2.2.4.3. Quản lý thiết bị di động 22
2.3. Giao diện vô tuyến 22
2.3.1. Kênh vật lý. 24
2.3.2. Kênh logic. 24
2.3.2.1. Kênh lưu lượng. 25
2.3.2.2. Kênh điều khiển. 25
2.4. Các mã nhận dạng sử dụng trong hệ thống thông tin di động 27
2.4.1. Kế hoạch đánh số. 27
2.4.2. Mã xác định khu vực ( Location Area Identity - LAI ) 27
2.4.3. Các mã số đa dịch vụ toàn cầu (International ISDN Numbers). 28
2.4.4. Mã nhận dạng tế bào toàn cầu (Cell Global Identity – CGI) 28
2.4.5. Mã nhận dạng trạm gốc (Base Station Identity Code – BSIC). 28
2.4.6. Số thuê bao ISDN của máy di động (Mobile Subscriber ISDN Number - MSISDN) 28
2.4.7. Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu (International Mobile Subscriber Identity - IMSI. 29
2.4.8. Nhận dạng thuê bao di động cục bộ (Location Mobile subscriber Identity - LMSI) 30
2.4.9. Nhận dạng thuê bao di động tạm thời (Temporaly Mobile subscriber Identity – TMSI). 30
2.4.10. Số vãng lai của thuê bao di động (Mobile Station Roaming Number - MSRN) 30
2.4.11. Số chuyển giao (Handover Number - HON). 30
2.4.12. Nhận dạng thiết bị di động quốc tế (International Mobile Equipment Identity - IMEI) 31
2.5. Kết luận. 31
CHƯƠNG 3. NGUYÊN LÝ VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 2. 32
3.1. Mở đầu 32
3.2. Tái sử dụng tần số trong hệ thống thông tin di động 35
3.2.1. Vấn đề sử dụng lại tần số trong hệ thống thông tin di động 35
3.2.2. Các mẫu tái sử dụng tần số 39
3.3. Các hình thức phân chia tần số trong mạng 43
3.3.1. Hình thức phân kênh cố định (Fixed Channel Assignment – FCA) 43
3.3.2. Hình thức phân kênh động (Dynamic Channel Assignment – DCA) 44
3.3.3. Hình thức phân kênh kết hợp (Hybrid Channel Assignment – HCA) 46
3.4. Một số quá trình diễn ra trong hệ thống thông tin di động 48
3.4.1. Quá trình báo hiệu khi bật tắt máy di động trong mạng 48
3.4.2. Quá trình cập nhật vị trí cho thuê bao di động trong mạng 49
3.4.2.1. Cập nhật vị trí bình thường 49
3.4.2.2. Cập nhật khi rời bỏ IMSI 50
3.4.2.3. Cập nhật khi nhập lại IMSI 51
3.4.2.4. Cập nhật vị trí định kỳ 52
3.4.3. Quá trình diễn ra đối với một cuộc gọi 52
3.4.3.1. Cuộc gọi từ máy di động (Mobile Originated Call) 53
3.4.3.2. Cuộc gọi đến máy di động (Mobile Terminal Call) 55
3.5. Chuyển giao (Handover) 58
3.5.1. Phân loại chuyển giao 58
3.5.2. Các tiêu chuẩn chuyển giao 61
3.5.3. Khởi tạo thủ tục chuyển giao 61
3.5.4. Các quy trình chuyển giao cuộc gọi 62
3.5.4.1. Chuyển giao giữa hai cell thuộc cùng một BSC 62
3.5.4.2. Chuyển giao giữa hai cell thuộc hai BSC khác nhau 63
3.5.4.3. Chuyển giao giữa hai cell thuộc hai MSC khác nhau 65
3.6. Kết luận 66
CHƯƠNG 4. CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG PHỤC VỤ CỦA MẠNG BẰNG HÌNH THỨC MƯỢN KÊNH. 67
4.1. Các chỉ tiêu chất lượng phục vụ của mạng 67
4.1.1. Khái niệm 67
4.1.2. Các yếu tố quyết định chất lượng phục vụ của mạng 68
4.1.2.1. Chất lượng chuyển mạch 68
4.1.2.2. Chất lượng truyền dẫn 69
4.1.2.3. Độ ổn định của mạng 69
4.1.3. Các tham số đặc trưng cho chất lượng phục vụ của mạng 69
4.1.3.1. Các tham số chất lượng chuyển mạch 70
4.1.3.2. Các tham số chất lượng truyền dẫn 70
4.1.3.3. Các tham số của độ ổn định 71
4.1.4. Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng phục vụ của mạng 72
4.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng truyền dẫn vô tuyến 73
4.2.1. Ảnh hưởng của tạp âm 73
4.2.1.1. Tạp âm cộng 73
4.2.1.2. Tạp âm nhân 73
4.2.2. Ảnh hưởng của can nhiễu 74
4.2.2.1. Ảnh hưởng của nhiễu cùng kênh 74
4.2.2.2. Ảnh hưởng của nhiễu cận kênh 75
4.2.3. Tổn hao đường truyền sóng vô tuyến 77
4.2.3.1. Tính toán lý thuyết 77
4.2.3.2. Các mô hình truyền sóng trong hệ thống thông tin di động 79
4.3. Các phương pháp cải thiện chất lượng phục vụ của mạng 81
4.3.1. Phương pháp tích cực 81
4.3.1.1. Tách cell 82
4.3.1.2. Sử dụng anten định hướng 84
4.3.2. Phương pháp thụ động 86
4.3.2.1. Hình thức mượn kênh đơn giản (Simple Borrowing). 86
4.3.2.2. Hình thức mượn kênh rỗi nhất (Borrow from the Richest- SBR) 88
4.3.2.3. Hình thức mượn kênh theo thứ tự và sắp xếp lại (On Demand Channel Assignment-ODCA). 89
4.3.2.4. Hình thức mượn kênh không khóa (Channel Borrowing Without Locking - CBWL). 91
4.4. Chất lượng phục vụ của các hệ thống sử dụng phương pháp mượn kênh 92
4.4.1. Chỉ số cấp độ phục vụ (Grade of Service - GoS) 93
4.4.2. Phân loại cell 94
4.4.3. cách mượn kênh 94
4.4.3.1. Điều kiện vay-mượn kênh 94
4.4.3.2. Các khái niệm cơ bản 95
4.4.3.3. Cân bằng lưu lượng trong hệ thống thông tin di động bằng hình thức mượn kênh 95
1. Xác định vùng nóng 95
2. Tính toán các thông số cần thiết 96
3. Mô hình hệ thống sử dụng hình thức mượn kênh để giảm tắc nghẽn và cân bằng lưu lượng 97
4.5. Kết luận 100
KẾT LUẬN 101
NHẬN XÉT CỦA GVHD VÀ GV ĐỌC DUYỆT 103
LỜI CẢM ƠN 104
TÀI LIỆU THAM KHẢO 105
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG
Trong quá trình phát triển của xã hội, thông tin liên lạc luôn đóng một vai trò cần thiết và quan trọng. Khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực thông tin đã đưa ra nhiều hình thức liên lạc ngày càng tiện nghi hơn, chất lượng tốt hơn. Nội dung Chương 1 sẽ trình bày về lịch sử phát triển cũng như các đặc tính của hệ thống thông tin di động. Bên cạnh đó, nó cũng giới thiệu về cấu trúc địa lý và xu hướng phát triển của hệ thống. Qua đó, sẽ có cái nhìn tổng quát về hệ thống thông tin di động.
Lịch sử phát triển của thông tin di động
Khi các ngành thông tin quảng bá bằng vô tuyến phát triển thì ý tưởng về thiết bị điện thoại vô tuyến ra đời, [1], khi đó, điện thoại di động chỉ sử dụng như là các phương tiện thông tin giữa các đơn vị cảnh sát ở Mỹ. Mặc dù các khái niệm tổ ong, các kỹ thuật trải phổ, điều chế số và các công nghệ vô tuyến hiện đại khác đã được biết đến, nhưng dịch vụ điện thoại di động mãi đến đầu những năm 1960 mới xuất hiện ở các dạng sử dụng được. Các hệ thống điện thoại di động đầu tiên này ít tiện lợi và dung lượng rất thấp so với các hệ thống hiện nay, [2].
Sau đó, hệ thống thông tin di động tế bào sử dụng kỹ thuật tương tự, điều chế tần số FM (Frequency Modulation), ở dải tần số 850Mhz ra đời. Dựa trên công nghệ này, hàng loạt các chuẩn thông tin di động ra đời như mạng điện thoại di động cải tiến AMPS (Advance Mobile Phone Service), hệ thống điện thoại di động Bắc Âu NMT (Nordic Mobile Telephone), hệ thống truyền thông truy nhập hoàn toàn TACS (Total Access Communication System).
Giai đoạn này gọi là hệ thống di động tương tự thế hệ đầu tiên 1G (Generation wireless telephone technology 1) với dải tần hẹp, tất cả các hệ thống 1G sử dụng kỹ thuật điều chế tần số FM cho đàm thoại, điều chế khoá dịch tần FSK (Frequency Shift Keying) cho tín hiệu và kỹ thuật truy nhập được sử dụng là kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access), [1].
Cuối những năm 1980, cùng với sự gia tăng của thuê bao di động, người ta nhận thấy rằng các hệ thống tổ ong tương tự không thể đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng vào thế kỷ sau, nếu như không loại bỏ được các hạn chế cố hữu của các hệ thống này. Việc sử dụng kỹ thuật FDMA không thể đáp ứng được sự phát triển của các thuê bao vì tần số phân bổ cho di động rất hạn chế. Hơn nữa, khi máy di động di chuyển từ vùng này đến vùng khác sẽ xuất hiện nhiễu và gây ra tiếng ồn khó chịu, bên cạnh đó, hệ thống cũng không đảm bảo được tính bí mật của các cuộc gọi. Nếu chỉ sử dụng các hệ thống tổ ong tương tự thì sẽ không đáp ứng được các dịch vụ mới đối với khách hàng cũng như không thể giảm giá thành của thuê bao di động và cơ sở hạ tầng. Ngoài ra, không có tính tương thích giữa các hệ thống khác nhau, làm cho thuê bao không thể sử dụng được máy di động của mình ở nước khác.
Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với các kỹ thuật đa truy nhập mới.
Hệ thống thông tin di động số sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access) đầu tiên ra đời ở Châu Âu, [2].
Thế hệ thứ 2 được phổ biến trong suốt thập niên 90. Sự phát triển công nghệ thông tin di động thế hệ thứ hai cùng các tiện ích của nó đã làm bùng nổ lượng thuê bao di động trên toàn cầu.
Giai đoạn này có các hệ thống thông tin di động số như: hệ thống thông tin di động sử dụng dải tần 900Mhz và 1800MHz đó là hệ thống GSM 900 và GSM 1800, cách truy nhập TDMA được sử dụng trong các hệ thống di động cải tiến số D-AMPS (Digital Advance Mobile Phone Service) ở dải tần số 800 Mhz đó là hệ thống IS-54 (Interim Standard 54) và công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã CDMA (Code Division Multiple Access) ở dải tần số 800 Mhz đó là hệ thống IS-95 (Interim Standard 95). Các hệ thống sử dụng kỹ thuật TDMA ngoại trừ IS-95 sử dụng kỹ thuật CDMA. Thế hệ 2 có khả năng cung cấp dịch vụ đa dạng, các tiện ích hỗ trợ cho công nghệ thông tin, cho phép thuê bao thực hiện quá trình chuyển vùng quốc tế, tạo khả năng giữ liên lạc trong một diện rộng khi họ di chuyển từ quốc gia này sang quốc gia khác, [1].
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các khách hàng viễn thông về các dịch vụ viễn thông mới, các hệ thống thông tin di động đã tiến tới thế hệ thứ ba (3G), [2]. Từ năm 1992, hội nghị thế giới truyền thông dành cho truyền thông một số dải tần cho hệ thống di động 3G. Sau đó, Liên minh viễn thông quốc tế ITU (International Telecommunication Union) chủ trương một hệ thống di động quốc tế toàn cầu cho năm 2000 IMT-2000 (International Mobile Telecommunications for the year 2000) sử dụng trong các dải 1885-2025MHz và 2110- 2200MHz.
Thế hệ 3 gồm có các kỹ thuật: đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng W-CDMA (Wide band CDMA) kiểu song công phân chia theo tần số FDD (Frequency Division Duplex) và TD-CDMA (Time Division CDMA) kiểu song công phân chia theo thời gian TDD (Time Division Duplex). Mục tiêu của IMT- 2000 là giúp cho các thuê bao liên lạc với nhau và sử dụng các dịch vụ đa truyền thông trên phạm vi thế giới, [1].
Các đặc tính cơ bản của hệ thống thông tin di động
Ngoài nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ như mạng điện thoại cố định thông thường, các mạng thông tin di động phải cung cấp các dịch vụ đặc thù cho mạng di động để đảm bảo thông tin mọi lúc mọi nơi và phải đảm bảo các đặc tính sau:[2]
Do sự hạn chế của dải tần vô tuyến dùng trong thông tin di động nên hệ thống phải sử dụng băng tần được cấp phát một cách hiệu quả để đạt được dung lượng cao.
Hệ thống thông tin di động phải đảm bảo chất lượng truyền dẫn theo yêu cầu. Do truyền dẫn được thực hiện bằng vô tuyến là môi trường truyền dẫn hở, nên tín hiệu dễ bị ảnh hưởng của nhiễu và fading. Các hệ thống thông tin di động phải có khả năng hạn chế tối đa các ảnh hưởng này.
Một đặc tính cơ bản nữa là hệ thống thông tin di động phải đảm bảo an toàn thông tin tốt nhất. Môi trường truyền dẫn vô tuyến là môi trường rất dễ bị nghe trộm và sử dụng trộm đường truyền nên cần có biện pháp đặc biệt để đảm bảo an toàn thông tin. Để đảm bảo quyền lợi của thuê bao, cần có các biện pháp như: giữ bí mật số nhận dạng thuê bao, kiểm tra tính hợp lệ của mỗi người sử dụng khi họ truy nhập mạng, mật mã hoá thông tin của người sử dụng.
Hệ thống thông tin di động còn phải giảm tối đa rớt cuộc gọi khi thuê bao di động chuyển từ vùng phủ sóng này sang vùng phủ sóng.
Cái mới sẽ luôn phát triển trên nền tảng của cái cũ, do đó, hệ thống phải cho phép phát triển các dịch vụ mới nhất đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.
Hệ thống thông tin di động cần đảm bảo được tính toàn cầu, nghĩa là cho phép chuyển vùng quốc tế.
Vì đặc điểm của thông tin di động là đáp ứng nhu cầu của người sử dụng “mọi lúc, mọi nơi” nên thiết bị cầm tay phải gọn nhẹ, tiêu tốn ít năng lượng.
Cấu trúc địa lý c...