Các công nghệ mạng CDMA I

Một thập kỷ phát triển và những thách thức - Phần 1 Bài viết mô tả tóm tắt những khởi nguồn của công nghệ CDMA và sự ra đời các phiên bản 3G như CDMA2000 1X và CDMA2000 1x EV-DO. Một tổng quan về cấu trúc mạng được trình bày với những giải thích chi tiết về vai trò của mỗi thành phần và giao diện trong mạng và việc kiểm nghiệm giao thức nhằm thay đổi theo nhu cầu của mạng. Bài viết sẽ kết thúc với việc thảo luận về một số vấn đề kỹ thuật có...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các công nghệ mạng CDMA I Các công nghệ mạng CDMA: Một thập kỷ phát triển và những thách thức - Phần 1 Bài viết mô tả tóm tắt những khởi nguồn của công nghệ CDMA v à sự ra đời các phiên bản 3G như CDMA2000 1X và CDMA2000 1x EV-DO. Một tổng quan về cấu trúc mạng được trình bày với những giải thích chi tiết về vai tr ò của mỗi thành phần và giao diện trong mạng và việc kiểm nghiệm giao thức nhằm thay đổi theo nhu cầu của mạng. B ài viết sẽ kết thúc với việc thảo luận về một số vấn đề kỹ thuật có thể xuất hiện trong các mạng CDMA v à một số giải pháp đề xuất. Công nghệ CDMA (Code Division Multiple Access) đã ra đời như một lựa chọn thay thế cho kiến trúc tế bào GSM và góp phần vào sự tăng trưởng bùng nổ trên thị trường không dây trong thập kỷ qua. CDMA, nh ư GSM, đã đưa ra những cải tiến không ngừng trong suốt thời kỳ này. Hiện cả hai mạng đang trong quá trình chuyển giao sang các hệ thống thế hệ 3G trên toàn cầu, cho phép nhiều dung lượng và các dịch vụ dữ liệu hơn. Cuộc cách mạng số và tình hình phát triển Trong khi ngành công nghiệp truyền thông di động bắt đầu với sự chuyển tiếp từ công nghệ Analog thế hệ thứ nhất đến kiến trúc số thế hệ thứ hai, th ì tại châu Âu, kiến trúc GSM đã trở thành phổ thông, trong khi tại n ước Mỹ, một phần châu Á và một số nơi khác, công nghệ CDMA “spread-spectrum”[5] đã chiếm thị phần lớn trên thị trường. Do “spread spectrum” sử dụng băng rộng, các tín hi ệu dạng nhiễu thường rất khó phát hiện. Chúng cũng không dễ bị chặn hay giải điều chế. Ngoài ra, các tín hiệu “spread spectrum” th ường khó khăn hơn khi gây nhiễu (jam) so với các tín hiệu băng hẹp. Những đặc tính LPI (Low Probability of Intercept) và AJ (antijam) là nguyên nhân chính vì sao quân đội đã sử dụng “spread spectrum” trong nhiều năm. Cả hai công nghệ mạng GSM và CDMA ngày càng được cải tiến về băng thô ng, thêm các tính năng và độ tin cậy với giá thành thấp hơn nhằm giữ chỗ khách hàng. CdmaOne hỗ trợ truyền thông di động 2G đi vào quên lãng Chuẩn CDMA IS-95 của TIA/EIA (công bố vào tháng 7/1993) thiết lập những nguyên tắc nền tảng cho hệ thống truyền thông không dây số đầu cuối. Kiến trúc hệ thống mạng thương mại dựa trên chuẩn này được biết với tên CdmaOne. IS-95 của TIA/EIA và phiên bản có sửa đổi tiếp theo IS-95A (công bố vào tháng 3/1995) t ạo ra cơ sở cho phần lớn các mạng trên nền tảng CDMA 2G được triển khai trên toàn thế giới. Từ quan điểm các dịch vụ thoại, công nghệ CdmaOne cung cấp những tính năng quan trọng cho các nhà điều hành mạng di động như : Sự tăng dung lượng thoại từ 8X đến 10X cho thấy tính hơn hẳn khi so với các hệ thống AMPS Analog. Sự quy hoạch mạng được đơn giản hoá, với cùng tần số được sử dụng trong mỗi vùng của mỗi ô phủ sóng (cell). Cơ sở hạ tầng CDMA 2G lúc đầu đã chứng tỏ tính hiệu quả trong việc chuyển giao với chất lượng cao, lưu lượng thoại mất mát thấp. Tuy vậy, nó cũng không tồn tại được lâu do người dùng di động bắt đầu có những nhu cầu về các dịch vụ dữ liệu cơ bản như các dịch vụ Internet và Intranet, các ứng dụng đa phương tiện hay các giao dịch th ương mại tốc độ cao được bổ sung thêm vào các dich vụ thoại đơn thuần trên các máy điện thoại của họ. Chuẩn IS-95A của TIA/EIA đã đáp ứng đòi hỏi này với việc định ra các kênh CDMA 1.25 MHz băng rộng, điều khiển nguồn, xử lý cuộc gọi, các kỹ thuật “hand -off”[3] và đăng ký (registration) ph ục vụ cho hoạt động của hệ thống. IS-95A TIA/EIA đã đem đến các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch kênh phù hợp cho các thuê bao CDMA. Tuy nhiên, các dịch vụ này bị giới hạn với tốc độ tối đa l à 14.4 Kbit/s cho mỗi người dùng. Giai đoạn thứ hai của phiên bản sửa đổi cho đặc tả gốc đã cho ra đời chuẩn IS- 95B TIA/EIA. Chuẩn này đã cung cấp cho các thuê bao các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói với các tốc độ l ên đến 64 Kbit/s cho mỗi thuê bao ngoài các dịch vụ thoại hiện có. Với tốc độ dữ liệu tăng l ên, các mạng tương thích IS- 95B TIA/EIA được xem như công nghệ CDMA 2.5G. Cdma2000 thế chỗ CdmaOne Sự chuyển tiếp sang thế hệ mạng 3G hiện vẫn đang đ ược thực thi với một số lượng lớn các chuẩn mới đ ược đề nghị. Một số được thiết kế dựa trên cơ sở hạ tầng GSM và số khác ra đời trực tiếp từ công nghệ CDMA . Cuối cùng tổ chức ITU cũng định ra một chuẩn IMT-2000 bao gồm 5 giao diện vô tuyến khác nhau trong đó có CDMA2000. Lưu ý rằng tất cả các giao thức IMT -2000 đều sử dụng kỹ thuật “spread -spectrum”[5] có liên quan đến cài đặt, hoạt động và bảo trì mạng. ITU định nghĩa một mạng 3G là một mạng truyền thông trong đó dung l ượng hệ thống và hiệu suất phổ được cải tiến so với các hệ thống 2G. 3G hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu với các tốc độ truyền tối thiểu l à 144 Kbit/s trong môi trường di động và 2 Mbit/s trong môi trường cố định. Kiến trúc CDMA2000 phải đối mặt với các mục tiêu trên và bao gồm cả một số bổ sung mà một nhà khai thác có thể lựa chọn để phục vụ cho chiến l ược chuyển tiếp dựa tr ên cơ sở hạ tầng hiện có, giá cả và một số yếu tố khác. Những bổ sung này bao gồm CDMA2000 1X và CDMA2000 1xEV: + CDMA2000 1X tăng gấp đôi dung lượng thoại so với các mạng CdmaOne, phân bổ các tốc độ dữ liệu tối đa là 307 Kbit/s cho m ỗi thuê bao trong môi trường di động. + CDMA2000 1xEV bao g ồm hai biến thể, cả hai đều t ương thích ngược với các công nghệ CDMA2000 1X và CdmaOne. CDMA2000 1xEV-DO (Data Only - chỉ dữ liệu) có khả năng phân bổ các dịch vụ dữ liệu đa phương tiện như truyền MP3, hội nghị truyền hình với tốc độ dữ liệu tối đa là 2.4 Mbit/s cho m ỗi thuê bao trong môi trường di động. CDMA2000 1xEV-DV (Data Voice - dữ liệu và thoại) cung cấp các dịch vụ dữ liệu đa phương tiện và thoại tích hợp đồng thời với tốc độ dữ liệu tối đa l à 3.09 Mbit/s cho mỗi thuê bao. Một cấu trúc mạng được thiết kế cho truyền thông gói hoá Hình 1 minh hoạ một mạng CDMA2000 1X đơn giản hoá, cho thấy cả hai cấu trúc điện thoại (ANSI-41, xem viết tắt cuối bài) và dữ liệu. Hãy ...