Nghiên cứu công nghệ WCDMA ứng dụng cho nâng cấp mạng GSM của Viettel lên 3G

BẢN CAM ĐOAN

Tôi là Đào Quang Anh, học viên cao học lớp XLTT&TT khóa 2006 - 2008. Thầy giáo hướng dẫn là TS. Bạch Thành Lê.

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong bản luận văn nay là kết quả tìm hiểu và nghiên cứu của riêng tôi, trong quá trình nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu công nghệ CDMA ứng dụng cho nâng cấp mạng GSM của Viettel lên 3G”. Các kết quả và dữ liệu được nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và rõ ràng. Mọi thông tin trích dẫn đều được tuân theo luật sở hữu trí tuệ, liệt kê rõ ràng các tài liệu tham khảo. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với những nội dung được viết trong luận văn này.

Hà nội, ngày 06 tháng 11 năm 2008.

HỌC VIÊN

ĐÀO QUANG ANH

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 105 trang tài liệu này.

MỤC LỤC

TRANG 1 1

LỜI CAM ĐOAN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 4

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 8

1.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 8

1.2 Tình hình phát triển công nghệ 3G trên thế giới và tại Việt Nam 8

1.3 So sánh hệ thống WCDMA với các hệ thống 2G 19

1.4. So sánh, đánh giá 2 công nghệ W-CDMA và CDMA - 2000 22

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG WCDMA 25

2.1. Hệ thống thông tin trải phổ 25

2.2. Giới thiệu chung hệ thống UMTS 27

2.3. Mạng truy nhập UTRAN 29

2.4. Mạng lõi CN 33

2.5. Thiết bị người sử dụng UE (user Equipment) 34

2.6. Mạng truyền dẫn 35

CHƯƠNG 3 CÁC ĐIỀU KIỆN VỀ KỸ THUẬT, CÔNG NGHỆ CHO QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI LÊN 3G 37

3.1. Khả năng chuyển đổi 2G lên 3G 37

3.2. Cấu trúc hệ thống GSM đang tồn tại 40

3.3. Giai đoạn HSCSD 44

3.4. Giai đoạn GPRS 46

3.5. Giai đoạn EDGE 49

3.6. Giai đoạn UMTS 52

CHƯƠNG 4 CÁC PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ VÀ GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN MẠNG 3G CHO VIETTEL 54

4.1 Giới thiệu về công ty Viettel Telecom 54

4.2. Đánh giá về cơ sở hạ tầng mạng hiện có 54

4.3 Phân tích các phương án và lựa chọn giải pháp 63

4.4. Tính toán các thông số và xây dựng cấu trúc mạng 73

4.5. Một số thiết bị mạng 3G của Siemens 90

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TRIỂN KHAI 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

3G Third Generation – Thế hệ thứ ba

3GPP Third Generation Partnership Project – Dự án đối tác 3G ATM Asynchronous Transfer Mode – Chế độ truyền không đồng bộ BSC Base Station Controller – Bộ điều khiển trạm gốc

BSS Base Station Subsystem – Phân hệ trạm gốc BTS Base Transceiver Station – Trạm thu phát gốc

CDMA Code Division Multiple Access – Đa truy nhập theo phân mã EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution – Tốc độ dữ liệu cao FDD Frequency Division Duplex – Song công phân tần

GGSN Gateway GPRS Support Node – Nút hỗ trợ cổng GPRS GPRS General Packet Radio Service – Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Global System for Mobile Communications – Hệ thống GSM HLR Home Location Register – Bộ đăng ký vị trí thường trú

HSCSD High Speed Circuit Switched Data – Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao

IP Internet Protocol – Giao thức Internet

ITU International Telecommunications Union – Liên minh viễn thông quốc tế

IPv6 IP version 6 – IP phiên bản 6

IWF Internetworking Functions – Khối chức năng liên mạng MAP Mobile Application Protocol – Giao thức ứng dụng di động MS Mobile Staion – Máy di động

MSC Mobile Switching Center – Trung tâm chuyển mạch di động

PLMN Public Land Mobile Network – Mạng di động mặt đất công cộng

PSTN Public Switched Telephone Network – Mạng điện thoại chuyển mạch gói công cộng

RAN Radio Access Network – Mạng truy nhập vô tuyến SGSN Serving GPRS Support Node – Nút hỗ trợ phục vụ GPRS SMS Short Message Service – Dịch vụ nhắn tin ngắn

TCP Trasmission Control Protocol – Giao thức điều khiển truyền TDD Time Division Duplex – Song công phân thời

TDMA Time Division Multiple Access – Đa truy nhập phân chia theo thời gian

UMTS Universal Mobile Telecommunications System – Hệ thống thông tin di động UMTS

UTRA Universal Terrestrial Radio Access – Truy nhập vô tuyến mặt đất của UMTS

VLR Visitor Location Register – Bộ đăng ký vị trí tạm trú VPN Virtual Private Network – Mạng riêng ảo

WAP Wireless Application Protocol – Giao thức ứng dụng vô tuyến

WCDMA Wideband Code Division Multiple Access – Đa truy nhập phân mã băng rộng

MỞ ĐẦU

Nhu cầu trao đổi thông tin là nhu cầu thiết yếu trong xã hội hiện đại. Sự ra đời của thông tin di động là một bước ngoặt lịch sử trong ngành viễn thông cũng như bước phát triển quan trọng của loài người. Qua quá trình phát triển và cho đến ngày nay đó là mạng di động 3G. Cùng với việc cho phép kết nối mọi nơi, mọi lúc, là một trong những khả năng của mạng 3G. 3G mang tới nhiều tiện ích, ứng dụng hơn là khả năng di động cho Internet. Các dịch vụ mới sẽ xuất hiện như nhắn tin đa phương tiện, các dịch vụ định vị, các dịch vụ thụng tin cá nhân, vui chơi giải trí, các dịch vụ ngân hàng, thanh toán điện tử... sẽ phát triển mạnh. ở Việt Nam, các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba cũng đã và sẽ được nhanh chóng triển khai.

Để theo kịp xu thế chung của thế giới là tiến tới mạng thế hệ sau 3G và cung cấp các dịch vụ mới, việc nghiên cứu để triển khai, chuyển đổi sang mạng 3G tại Việt Nam là cần thiết. Đối với các nhà khai thác mạng di động GSM thì cái đích 3G là các hệ thống thông tin di động CDMA băng rộng (W-CDMA) theo chuẩn IMT-2000. Xuất phát từ định hướng này, luận văn đề cập đến (Nghiên cứu công nghệ CDMA ứng dụng cho nâng cấp mạng GSM của Viettel lên 3G) nghiên cứu tổng quan về công nghệ W-CDMA và hệ thống thông tin di động W-CDMA nói chung, phân tích các quá trình phát triển lên 3G từ đó ứng dụng lựa chọn, tính toán dụng lượng mạng trên cơ sở đó xây dựng cấu trúc 3G, phù hợp với xu hướng phát triển mạng thông tin di động Viettel.

Luận văn được chia làm 4 chương:

Chương 1: Giới thiệu chung về tình hình phát triển di động 3G tên thế giới và tại Việt nam.

Chương 2: Hệ thống WCDMA: Giới thiệu tổng quan về công nghệ và hệ thống WCDMA

Chương 3: Phân tích quá trình phát triển lên mạng 3G. Chương 4: Ứng dụng mạng 3G cho phát triển mạng Viettel.

Mặc dù đã hết sức cố gắng và đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp quí báu từ các thầy cô giáo, nhưng do thời gian có hạn, luận văn chưa thể đi sâu vào nhiều khía cạnh kỹ thuật khác. Song những vấn đề mà luận văn đề cập tới là những yếu tố quan trọng đã và đang đưa vào sử dụng cũng như những ứng dụng của nó trong phát triển mạng thông tin di động 3G. Rất mong được sự đóng góp và giúp đỡ hơn nữa của các thầy cô giáo và đồng nghiệp để luận văn được kết quả tốt hơn.

Sau cùng em xin chân thành cám ơn thầy giáo TS Bạch Thành Lê, người trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành luận văn này. Em xin cám ơn các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thông tin đã giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn này.

Tác giả

Đào Quang Anh

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

1.1.1 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu công nghệ WCDMA và quá trình nâng cấp mạng GSM(2G) lên WCDMA(3G) để ứng dụng cho phát triển mạng thông tin di động Viettel.

1.1.2 Nhiệm vụ của đề tài

Đánh giá tình hình phát triển công nghệ mạng 3G trên thế giới cũng như tại Việt Nam và nêu lên sự cần thiết phát triển 3G tại Việt Nam.

Tổng quan công nghệ WCDMA và mạng UMTS phân tích các quá trình phát triển để nâng cấp mạng GSM (2G) lên mạng WCDMA (3G).

Đưa ra các phương án có thể thực hiện phát triển mạng GSM lên 3G cho Viettel, lựa chọn và đề xuất phương án tối ưu, để đảm bảo khi phát triển mạng là tốt nhất cả về mặt kỹ thuật và về mặt kinh tế cho việc đầu tư là có hiệu quả nhất. Tính toán sơ bộ các thông số kỹ thuật mạng vô tuyến dựa trên khả năng tăng trưởng thuê bao 3G. Trên cơ sở đó lựa chọn giải pháp công nghệ và xây dựng cấu trúc mạng cho cả phần truy nhập vô tuyến và phần mạng lõi.

1.2 Tình hình phát triển công nghệ 3G trên thế giới và tại Việt Nam

1.2.1 Lịch sử và xu hướng phát triển

Hình 1.1. Các bước phát triển đến mạng thế hệ thứ 3

Lịch sử ra đời và sự phát triển của dịch vụ di động từ thế hệ đầu tiên 1G tới thế hệ 3G trải qua nhiều giai đoạn khác nhau. Bảng 1.1 cho thấy tóm lược quá trình tiến triển của công nghệ thông tin di động.

Bảng 1.1 tóm lược quá trình tiến triển của công nghệ thông tin di động Quá trình bắt đầu với các thiết kế đầu tiên được biết đến như là 1G trong

những năm 70 của thế kỷ trước. Các hệ thống ra đời sớm nhất được thực hiện dựa trên công nghệ tương tự và cấu trúc tế bào cơ bản của thông tin di động. Nhiều vấn đề có tính nguyên tắc cơ bản đã được giải quyết trong những hệ thống này. Và có nhiều các hệ thống không tương thích đã được đưa ra cung cấp dịch vụ trong những năm 80, như: AMPS, TACS, NMT,…

Các hệ thống thế hệ thứ 2 (2G) được xây dựng trong những năm 80 vẫn được sử dụng chủ yếu cho thoại nhưng đã được thực hiện trên cơ sở công nghệ số, bao gồm các kỹ thuật xử lý tín hiệu số. Các hệ thống 2G này cung cấp các