42 trang 2 lượt tải

Đề cương ôn tập Mạng truyền thông di động | Trường Đại học Kinh tế kỹ thuật công nghiệp

4

Đề cương ôn tập Mạng truyền thông di động | Trường Đại học Kinh tế kỹ thuật công nghiệp. Tài liệu được sưu tầm giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem.

Môn: An ninh mạng không dây 24 tài liệu

Trường: Trường Đại học Kinh tế kỹ thuật công nghiệp 1.6 K tài liệu

Tác giả:

Profile

Tu Ninh

2 ngày trước
Tải xuống
Báo cáo
Danh sách Quiz
Tải xuống
/42
ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MẠNG DI ĐỘNG
CHƯƠNG 1: CÂU 1.........................................................................................................4
Câu 1: Trình bày lịch sử phát triển mạng di động từ 1G đến 4G. Nêu các công nghệ đa
truy nhập tương ứng (FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA). Các loại tín hiệu?...............4
Câu 2: Khái niệm Fading là gì? Phân tích nguyên nhân (đa đường, môi trường) và liệt
kê 4 loại: phẳng, chọn lọc tần số, nhanh và chậm...........................................................7
Câu 3: Trình bày khái niệm Grade of Service (GoS) và ý nghĩa của công thức Erlang B
trong việc đánh giá chất lượng phục vụ mạng................................................................9
Câu 4: Liệt kê tên và chức năng các khối: MS, BSS (BTS & BSC), MSC, HLR, VLR.
.....................................................................................................................................10
Câu 5: Mô tả giao diện Um trong GSM? Các phương thức đa truy nhập và điều chế sử
dụng trên giao diện này................................................................................................10
Câu 6: So sánh TDMA và SDMA? Nêu ưu nhược điểm của mỗi loại? Lý giải tại sao
SDMA lại tiêu tốn năng lượng hơn TDMA?................................................................12
Câu 7: Khái niệm về giao thức nghe trước khi truyền và trong khi truyền vẫn tiếp tục
lắng nghe (CSMA)? Giải thích nguyên lý làm việc của giao thức CSMA (Nghe trước
khi truyền)? Thế nào là "nghe trước khi truyền" và "trong khi truyền vẫn tiếp tục lắng
nghe"?..........................................................................................................................14
Câu 8: Phân tích quá trình tiến hóa từ 2G lên 2.5G (GPRS và EDGE)? Cần bổ sung
những thành phần phần cứng nào (liệt kê) và chúng hỗ trợ dịch vụ gì khác biệt?........15
CHƯƠNG 2-3: CÂU 2:..................................................................................................16
Câu 9: Phân tích cấu trúc khung multiframe (26 frame và 51 frame) trong GSM? Vẽ
hình và mô tả chức năng các khung trong Multiframe 26 (truyền dữ liệu) và
Multiframe 51 (điều khiển)?.........................................................................................16
Câu 10: Lý giải: Tại sao kênh lưu lượng (TCH) cần đặc điểm cách biệt chu kỳ khung,
cách đoạn? Việc này ảnh hưởng thế nào đến độ trễ và chất lượng tín hiệu?.................19
1
Câu 11: Tìm hiểu về quy trình cập nhật vị trí (location update) của GSM? Phân biệt
giữa cập nhật vị trí định kỳ và cập nhật do di chuyển sang vùng LA mới?..................20
Câu 12: Giải thích hiện tượng nhiễu đồng kênh trong GSM? Tại sao hai cell liền nhau
không dùng chung tần số? Nguyên lý tái sử dụng tần số giải quyết vấn đề này ra sao?
.....................................................................................................................................21
Câu 13: Trình bày vai trò, cấu trúc và số ký tự của IMEI và EIR?...............................23
Câu 14: Cơ chế hoạt động của EIR trong việc chặn điện thoại khi bị mất cắp (chặn
thiết bị thay vì chặn SIM) như thế nào?........................................................................25
Câu 15: Vai trò của kênh SDCCH? Giải thích lý do khi gửi SMS việc xác thực thuê
bao lại ở trên kênh SDCCH mà không phải là kênh TCH?..........................................26
Câu 16: Phân biệt chuyển vùng nội bộ (Intra-MSC) và chuyển vùng giữa các MSC
(Inter-MSC)? Vai trò của MSC trong trường hợp Inter-MSC là gì?.............................29
Câu 17: Cơ chế mã hóa và bảo mật trong GSM? Phân tích mục đích của cơ chế này? 30
Câu 18: Phân biệt sự khác biệt cốt lõi giữa công nghệ LTE và LTE-Advanced...........31
CHƯƠNG 5G – 6G: CÂU 3...........................................................................................34
Câu 19: Đặc điểm truyền sóng mmWave (Millimeter Wave)? Ảnh hưởng của bước
sóng đến suy hao đường truyền....................................................................................34
Câu 20: Trình bày cơ chế chia sẻ phổ tần rộng của 5G? Lý giải tại sao sử dụng kỹ thuật
này nó cho phép 4g-5g cùng tồn tại trên 1 băng tần mà không gây nhiễu?..................35
Câu 21: Vai trò của C-band (sử dụng 3.5GHz) trong triển khai 5G? Giải thích tại sao
đây là dải tần cân bằng dung lượng và vùng phủ sóng?................................................36
Câu 22: So sánh kỹ thuật TDD và FDD? Tại sao TDD lại được sử dụng nhiều hơn
trong dải tần số cao của 5G?.........................................................................................36
Câu 23: Mô hình tế bào nhỏ (Small Cell) trong kiến trúc C-RAN? Lý giải lý do C-
RAN là giải pháp tối ưu cho khu vực có mật độ thuê bao cao?....................................37
2
Câu 24: Trình bày khái niệm ảo hóa tài nguyên vô tuyến và mối quan hệ với Cloud-
RAN.............................................................................................................................38
Câu 25: Phân tích sự khác biệt hai dải tần chính của 5G: FR1 (6GHz) và FR2
(MMWave)? Tại sao FR1 lại ưu tiên cho mở rộng vùng thuê bao? còn FR2 lại quyết
định tóc độ siêu cao?....................................................................................................39
Câu 26: So sánh mục tiêu về độ trễ và tốc độ của 5G và 6G. Kể tên các ứng dụng thực
tế sẽ sử dụng các thông số này?....................................................................................39
3
CHƯƠNG 1: CÂU 1
Câu 1: Trình bày lịch sử phát triển mạng di động từ 1G đến 4G. Nêu các công nghệ
đa truy nhập tương ứng (FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA). Các loại tín hiệu?
1. Lịch sử phát triển 1G – 4G:
*Thế hệ 1G (Hệ thống tương tự): Ra đời lần đầu tại Nhật Bản vào năm 1979 và sử
dụng công nghệ tương tự (analog). Đặc điểm chính là chỉ hỗ trợ dịch vụ thoại, chất lượng
âm thanh kém, dung lượng thấp và không có cơ chế bảo mật nên dễ bị nghe trộm. Các
chuẩn tiêu biểu bao gồm AMPS, NMT, TACS.
*Thế hệ 2G (Hệ thống số): Xuất hiện vào những năm 1990 với việc chuyển sang tín
hiệu số, sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (kết hợp FDMA).
Tín hiệu số giúp tăng bảo mật, hỗ trợ dịch vụ SMS, với tốc độ dữ liệu hạn chế từ 9.6 kbps
đến 19.2 kbps. Chuẩn phổ biến nhất là GSM và IS-95 (CDMA).
*Giai đoạn 2.5G và 2.75G (Giai đoạn chuyển tiếp): Là bước đệm lên 3G bằng cách bổ
sung chuyển mạch gói cho mạng 2G. GPRS (2.5G) cho phép truyền dữ liệu tốc độ lên tới
115 kbps, trong khi EDGE (2.75G) nâng cao tốc độ lên khoảng 384 kbps nhờ kỹ thuật
điều chế 8PSK.
*Thế hệ 3G (Hệ thống băng rộng): Được chuẩn hóa bởi ITU theo chuẩn IMT-2000,
nhằm cung cấp các dịch vụ đa phương tiện như video call, xem phim, truy cập Internet.
Tốc độ đạt khoảng 384 kbps khi di chuyển và lên tới 2 Mbps trong điều kiện tĩnh. Hai
công nghệ chủ đạo là WCDMA (UMTS) và CDMA2000.
*Giai đoạn 3.5G (Giai đoạn nâng cấp 3G): Là giai đoạn nâng cấp từ 3G nhằm tăng tốc
độ truyền dữ liệu, không phải một thế hệ hoàn toàn mới. Công nghệ tiêu biểu là
HSDPA/HSUPA (HSPA), giúp cải thiện đáng kể trải nghiệm Internet và dịch vụ đa
phương tiện.
*Thế hệ 4G (Hệ thống IP hoàn toàn): Được thiết kế để cung cấp dịch vụ băng rộng di
động tốc độ cao, độ trễ thấp, dựa trên kiến trúc All-IP. Mạng 4G hỗ trợ lưu lượng IP
4
thuần và khả năng chuyển giao liền mạch giữa các mạng con. Công nghệ tiêu biểu là
LTE/LTE-Advanced (các hướng phát triển tiền 4G gồm UMB, WiMAX II).
2. Các công nghệ đa truy nhập tương ứng (FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA).
*FDMA – Đa truy nhập phân chia theo tần số:
- Công nghệ sử dụng: FDMA là công nghệ đa truy nhập dựa trên phân chia phổ tần,
thường được sử dụng trong mạng 1G, truyền tín hiệu tương tự (analog).
- Nguyên lý hoạt động: Băng thông hệ thống được chia thành nhiều kênh tần số con, mỗi
thuê bao được cấp một tần số cố định để truyền tín hiệu liên tục trong suốt thời gian liên
lạc. Việc thu–phát có thể thực hiện theo FDD (hai tần số khác nhau cho đường lên và
xuống) hoặc TDD (một tần số, phát–thu luân phiên theo thời gian).
*TDMA – Đa truy nhập phân chia theo thời gian:
- Công nghệ sử dụng: TDMA là công nghệ đa truy nhập số, được sử dụng chủ yếu trong
mạng 2G (GSM), thường kết hợp với FDMA.
- Nguyên lý hoạt động: Trong TDMA, nhiều thuê bao dùng chung một tần số, nhưng mỗi
thuê bao được cấp một khe thời gian (time slot) riêng trong một khung thời gian. Các
thuê bao phát tín hiệu luân phiên theo thời gian, không phát đồng thời. TDMA có thể
hoạt động theo TDMA/FDD (hai tần số cho uplink/downlink) hoặc TDMA/TDD (một tần
số, phân chia theo thời gian).
*CDMA – Đa truy nhập phân chia theo mã:
- Công nghệ sử dụng: CDMA là công nghệ đa truy nhập số, dựa trên kỹ thuật trải phổ,
được sử dụng trong mạng 3G như WCDMA/UMTS và CDMA2000.
- Nguyên lý hoạt động: Trong CDMA, tất cả thuê bao sử dụng chung băng tần và thời
gian, nhưng mỗi thuê bao được gán một mã trải phổ riêng. Máy thu tách tín hiệu mong
muốn bằng cách giải mã đúng mã, các tín hiệu khác được xem như nhiễu. CDMA có thể
hoạt động theo FDD hoặc TDD.
5
* OFDMA – Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao:
- Công nghệ sử dụng: OFDMA là công nghệ đa truy nhập số, được sử dụng trong mạng
4G (LTE, LTE-Advanced) và là nền tảng cho các hệ thống băng rộng hiện đại.
- Nguyên lý hoạt động: OFDMA chia băng tần thành nhiều sóng mang con trực giao
(subcarriers). Các thuê bao được cấp những nhóm sóng mang con khác nhau trong cùng
một khoảng thời gian, do đó có thể truyền song song mà không gây nhiễu lẫn nhau. Nhờ
tính trực giao, OFDMA sử dụng phổ hiệu quả, chống fading chọn lọc tần số tốt và cho
phép phân bổ tài nguyên linh hoạt theo nhu cầu từng thuê bao.
- Trong hệ thống 4G LTE, OFDMA được sử dụng cho đường xuống (downlink) nhằm
phục vụ nhiều thuê bao đồng thời với hiệu suất phổ cao; đường lên (uplink) sử dụng SC-
FDMA để giảm công suất phát và tiết kiệm năng lượng cho thiết bị di động.
*SDMA – Đa truy nhập phân chia theo không gian:
- Công nghệ sử dụng: SDMA là kỹ thuật đa truy nhập bổ trợ, được sử dụng xuyên suốt
các thế hệ mạng di động (1G → 4G, 5G) trong các hệ thống thông tin vô tuyến tổ ong.
SDMA không tồn tại độc lập mà kết hợp với FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA để tăng
dung lượng hệ thống.
- Nguyên lý hoạt động: SDMA cho phép nhiều thuê bao sử dụng cùng một tần số, cùng
thời gian hoặc cùng mã, nhưng được phân tách theo vị trí không gian. Việc phân chia
không gian được thực hiện thông qua mô hình tế bào, tái sử dụng tần số, chia ô (cell
splitting), ô micro/ô pico, phân đoạn ô bằng anten định hướng và anten thông minh. Các
thuê bao đủ xa nhau trong không gian sẽ không gây nhiễu đồng kênh, nhờ đó tăng dung
lượng mạng.
3. Các loại tín hiệu
- 1G: Sử dụng tín hiệu tương tự (Analog), chỉ hỗ trợ thoại, dễ bị nhiễu và không có cơ
chế bảo mật.
6
- 2G và 2.5G, 2.75G: Sử dụng tín hiệu số (Digital), hỗ trợ thoại số, SMS và truyền dữ liệu
tốc độ thấp; cho phép mã hóa và nâng cao chất lượng dịch vụ.
- 3G và 3.5G: Sử dụng tín hiệu số băng rộng, kết hợp kỹ thuật trải phổ
(CDMA/WCDMA), hỗ trợ đồng thời thoại, dữ liệu và các dịch vụ đa phương tiện.
- 4G: Sử dụng tín hiệu số hoàn toàn trên nền IP, điều chế đa sóng mang
(OFDM/OFDMA), hỗ trợ truyền dữ liệu băng rộng tốc độ cao và các dịch vụ multimedia
thời gian thực.
Câu 2: Khái niệm Fading là gì? Phân tích nguyên nhân (đa đường, môi trường) và
liệt kê 4 loại: phẳng, chọn lọc tần số, nhanh và chậm.
1. Khái niệm Fading
- Fading là hiện tượng biên độ và pha của tín hiệu thu bị biến đổi theo thời gian.
Hiện tượng này xảy ra do đặc tính kênh truyền vô tuyến không ổn định, chủ yếu là do
truyền đa đường. Khi sóng vô tuyến truyền qua nhiều môi trường khác nhau (nhà cửa, địa
hình, vật cản…), tín hiệu sẽ đi theo nhiều đường khác nhau với độ trễ, biên độ và pha
khác nhau.
- Các tín hiệu này khi gặp nhau tại máy thu sẽ cộng hoặc triệt tiêu lẫn nhau, làm suy giảm
chất lượng tín hiệu thu, gây ra fading.
2. Nguyên nhân gây ra Fading
Fading chủ yếu xuất phát từ các nguyên nhân sau:
Truyền đa đường (Multipath propagation):
o Sóng vô tuyến khi lan truyền trong môi trường thực tế không đi theo một
đường duy nhất mà bị phản xạ, khúc xạ, tán xạ bởi các vật cản như nhà cao
tầng, cây cối, địa hình…
7
o Các tín hiệu đến máy thu theo nhiều đường khác nhau, có độ trễ, biên độ và
pha khác nhau, khi cộng lại có thể tăng cường hoặc triệt tiêu lẫn nhau, gây
fading.
Môi trường truyền dẫn thay đổi: Sự chuyển động của máy di động, người sử dụng,
phương tiện giao thông hoặc các vật thể xung quanh làm thay đổi đặc tính kênh
truyền theo thời gian.
Chuyển động tương đối giữa máy phát và máy thu: Gây ra hiệu ứng Doppler, làm
tần số tín hiệu thu thay đổi, dẫn đến fading nhanh.
3. Các loại Fading

- Xảy ra khi băng thông của tín hiệu nhỏ hơn băng thông của kênh truyền.
- Đặc điểm: Toàn bộ các thành phần tần số của tín hiệu đều bị ảnh hưởng (suy giảm)
giống nhau. Hình dạng của phổ tín hiệu được bảo toàn nhưng biên độ thì thay đổi theo
thời gian.

- Xảy ra khi băng thông của tín hiệu lớn hơn băng thông của kênh truyền (thường gặp
trong các hệ thống tốc độ cao như 3G, 4G).
- Đặc điểm: Chỉ một số thành phần tần số nhất định của tín hiệu bị suy giảm mạnh, trong
khi các phần khác thì không. Điều này gây ra hiện tượng méo dạng tín hiệu nghiêm trọng.

- Xảy ra khi đáp ứng xung của kênh truyền thay đổi rất nhanh so với chu kỳ của ký hiệu
tín hiệu. Thường do người dùng di chuyển với tốc độ rất cao.
- Đặc điểm: Biên độ và pha của tín hiệu thay đổi đáng kể ngay trong khoảng thời gian của
một ký hiệu (Symbol).
 !
8
- Xảy ra do các vật cản lớn (tòa nhà, ngọn đồi) che chắn trên đường truyền (còn gọi là
hiện tượng Shadowing).
- Đặc điểm: Tín hiệu suy giảm từ từ trên một khoảng cách lớn hoặc một khoảng thời gian
dài. Biên độ tín hiệu coi như không đổi trong khoảng thời gian của nhiều ký hiệu.
Câu 3: Trình bày khái niệm Grade of Service (GoS) và ý nghĩa của công thức
Erlang B trong việc đánh giá chất lượng phục vụ mạng.
1. Khái niệm Grade of Service (GoS)
- Grade of Service (GoS) là chỉ tiêu dùng để đánh giá chất lượng phục vụ của mạng viễn
thông, phản ánh xác suất nghẽn cuộc gọi trong hệ thống. GoS cho biết khả năng một cuộc
gọi bị từ chối do không còn kênh rỗi tại thời điểm yêu cầu thiết lập cuộc gọi.
- GoS thường được biểu diễn dưới dạng phần trăm, ví dụ GoS = 2% hoặc 5%, nghĩa là
trong 100 cuộc gọi thì có khoảng 2 hoặc 5 cuộc gọi bị nghẽn. GoS càng nhỏ thì chất
lượng phục vụ càng cao, nhưng chi phí đầu tư cho hệ thống càng lớn do phải trang bị
nhiều kênh hơn.
2. Công thức Erlang B
- Erlang B là mô hình toán học lưu lượng kiểu tiêu hao (loss system), trong đó cuộc gọi bị
nghẽn sẽ bị từ chối ngay và không được xếp hàng chờ. Mô hình giả thiết lưu lượng đến
tuân theo phân bố Poisson, số thuê bao lớn hơn nhiều so với số kênh và không có kênh
dự trữ.
- Công thức Erlang B dùng để tính xác suất nghẽn cuộc gọi (GoS) dựa trên lưu lượng
trung bình (Erlang) và số kênh của hệ thống, thường được áp dụng trong quy hoạch và
thiết kế mạng chuyển mạch kênh như GSM.
"
(
# $ %
)
=
#
%
% &
∑
' =0
%
#
'
' &
9
- Trong đó:
B: Là tỷ lệ chặn cuộc gọi (tương ứng với giá trị GoS mục tiêu, ()* +,-+
./.,).
E (hoặc A): Là lưu lượng tính bằng đơn vị Erlang.
N: Là số lượng kênh (trung kế) cần thiết cho hệ thống.
Câu 4: Liệt kê tên và chức năng các khối: MS, BSS (BTS & BSC), MSC, HLR,
VLR.
- 0 0 1 Thiết bị thuê bao di động, thực hiện phát/thu tín hiệu vô tuyến và
cung cấp dịch vụ cho người dùng.
- " "   – 2341
Gồm:
BTS (Base Transceiver Station): Trạm thu phát gốc, trực tiếp liên lạc vô tuyến với
MS.
BSC (Base Station Controller): Điều khiển nhiều BTS, quản lý tài nguyên vô
tuyến và handover.
- 0 50 !51 Trung tâm chuyển mạch di động, thực hiện thiết lập,
duy trì và giải phóng cuộc gọi, quản lý di động và kết nối với mạng ngoài (PSTN/ISDN).
- 6786781 Bộ ghi định vị thường trú, lưu trữ hồ sơ thuê bao và vị
trí đăng ký hiện tại của thuê bao di động, phục vụ định tuyến cuộc gọi và tính cước.
- 9789781 Cơ sở dữ liệu thuê bao tạm trú, lưu thông tin các thuê
bao đang hoạt động trong vùng MSC để hỗ trợ xử lý cuộc gọi và roaming.
Câu 5: Mô tả giao diện Um trong GSM? Các phương thức đa truy nhập và điều chế
sử dụng trên giao diện này.
1. Giao diện UM
10
- Giao diện Um là giao diện vô tuyến giữa thiết bị di động MS (Mobile Station) và trạm
thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station) trong hệ thống GSM. Đây là giao diện duy
nhất trong GSM không phải giao diện hữu tuyến, chịu ảnh hưởng trực tiếp của môi
trường truyền sóng vô tuyến như nhiễu, suy hao, fading và chuyển động thuê bao.
- Giao diện Um đảm nhiệm việc:
Truyền thoại, dữ liệu, tín hiệu điều khiển
Cho phép nhiều thuê bao truy nhập đồng thời
Đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) và tính bảo mật
2. Các phương thức đa truy nhập trên Um
Hệ thống GSM sử dụng kết hợp nhiều kỹ thuật để tối ưu hóa tài nguyên vô tuyến:
FDMA (Frequency Division Multiple Access):
o Chia băng tần tổng thành các kênh tần số (sóng mang) riêng biệt.
o Mỗi kênh có độ rộng phổ là 200 kHz.
o Trong băng tần GSM 900, tài nguyên được chia thành 124 kênh tần số.
TDMA (Time Division Multiple Access):
o Mỗi kênh tần số 200 kHz tiếp tục được chia thành 8 khe thời gian (Time
Slots).
o Mỗi khe thời gian tương ứng với một kênh vật lý, cho phép 8 thuê bao dùng
chung một tần số tại các thời điểm khác nhau.
o Đây là kỹ thuật then chốt giúp giải quyết bài toán dung lượng cho nhiều
người dùng đồng thời.
SDMA (Space Division Multiple Access):
o Thực hiện thông qua việc cấu trúc mạng theo mô hình tế bào (cell), phân
đoạn (sector) và sử dụng anten định hướng.
11
o Nguyên lý cốt lõi là tái sử dụng tần số ở các vùng không gian đủ xa để
không gây nhiễu đồng kênh.
o Giúp tăng dung lượng hệ thống mà không cần mở rộng phổ tần.
3. Phương thức điều chế trên giao diện Um
GSM chuyển đổi tín hiệu số sang sóng vô tuyến thông qua hai kỹ thuật chính:
GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying):
o Là phương thức điều chế chuẩn của hệ thống 2G GSM.
o Phổ tín hiệu gọn: Giúp giảm thiểu nhiễu kênh lân cận (ACI).
o Hiệu suất năng lượng: Cho phép bộ khuếch đại công suất làm việc ở chế độ
bão hòa, giúp tiết kiệm pin cho thiết bị di động.
o Phù hợp với môi trường truyền sóng phức tạp và nhiễu cao.
8-PSK (8-Phase Shift Keying):
o Được áp dụng khi nâng cấp lên công nghệ EDGE (2.5G).
o Cơ chế: Mỗi symbol điều chế mang 3 bit dữ liệu (thay vì 1 bit như GMSK).
o Tăng tốc độ: Giúp tốc độ truyền dữ liệu tăng gấp 3 lần, tiệm cận yêu cầu
của mạng 3G.
o Được sử dụng hiệu quả khi điều kiện kênh truyền tốt.
Câu 6: So sánh TDMA và SDMA? Nêu ưu nhược điểm của mỗi loại? Lý giải tại sao
SDMA lại tiêu tốn năng lượng hơn TDMA?
1. So sánh
Tiêu chí
TDMA (Time Division
Multiple Access)
SDMA (Space Division Multiple
Access)
12
Nguyên lý
cốt lõi
Chia tài nguyên theo thời gian.
Chia tài nguyên theo vị trí không
gian.
Cách hoạt
động
Chia một kênh tần số thành các
khe thời gian (Time Slots);
người dùng truyền tin luân
phiên.
Tập trung năng lượng sóng mang
vào hướng có lợi nhất hoặc lặp lại
tần số ở khoảng cách đủ xa.
Đặc điểm kỹ
thuật
Phát không liên tục theo cấu trúc
khung (frame).
Sử dụng anten thông minh, phân
đoạn ô (sectorization) hoặc mô hình
tế bào (cell).
2. Ưu, nhược điểm
TDMA (Time Division Multiple
Access)
SDMA (Space Division Multiple
Access)
Ưu
điêrm
- Tăng dung lượng: Cho phép nhiều
người dùng chia sẻ cùng một tần số
bằng cách sử dụng các khe thời gian
khác nhau.
Tiết kiệm năng lượng cho MS:
Máy di động chỉ phát sóng trong khe
thời gian được cấp, thời gian còn lại
máy ở trạng thái nghỉ.
- Linh hoạt: Dễ dàng cấp phát băng
thông bằng cách thay đổi số lượng
khe thời gian cho một người dùng.
- Tối ưu phổ tần: Cho phép tái sử
dụng tần số, giúp tăng dung lượng
mạng mà không cần thêm băng tần
mới.
- Giảm nhiễu: Các búp sóng hẹp của
anten thông minh giúp tập trung
năng lượng, giảm nhiễu đồng kênh
cho các vùng khác.
- Mở rộng vùng phủ: Tăng khả
năng phục vụ tại các vùng có mật độ
lưu lượng cao (ô micro, ô phân
đoạn).
Nhược
điểm
- Đồng bộ phức tạp: Đòi hỏi sự
đồng bộ thời gian cực kỳ chính xác
giữa trạm gốc và các máy di động để
các cụm dữ liệu không đè lên nhau.
- Trễ hồi âm: Cần xử lý tín hiệu
nhiều hơn có thể gây ra độ trễ nhất
định.
Chi phí cao: Đòi hỏi hệ thống anten
thông minh và các bộ xử lý tín hiệu
không gian phức tạp.
- Khó khăn trong quản lý: Việc
chuyển giao (handover) giữa các búp
sóng hoặc các ô nhỏ phức tạp hơn.
* Lý giải tại sao SDMA lại tiêu tốn năng lượng hơn TDMA?
- Xử lý tín hiệu phức tạp: SDMA (đặc biệt với anten thông minh) cần các thuật toán
beamforming và theo dõi vị trí thuê bao liên tục, tiêu tốn nhiều năng lượng xử lý hơn
TDMA.
13
- Duy trì kết nối liên tục: SDMA thường phải phát tín hiệu liên tục hoặc trên nhiều anten
để tối ưu búp sóng, trong khi TDMA chỉ phát theo khe thời gian nên tiết kiệm năng lượng
hơn.
- Số lượng thiết bị đầu cuối và trạm gốc: SDMA cần triển khai nhiều trạm gốc/cell nhỏ
hoạt động dày đặc, làm tổng năng lượng tiêu thụ của hệ thống tăng lên.
Câu 7: Khái niệm về giao thức nghe trước khi truyền và trong khi truyền vẫn tiếp
tục lắng nghe (CSMA)? Giải thích nguyên lý làm việc của giao thức CSMA (Nghe
trước khi truyền)? Thế nào là "nghe trước khi truyền" và "trong khi truyền vẫn
tiếp tục lắng nghe"?
1. Khái niệm
- CSMA (Carrier Sense Multiple Access) - Đa truy nhập nhận biết sóng mang - là một
giao thức điều khiển truy cập môi trường truyền dẫn, dựa trên nguyên lý các trạm đầu
cuối phải kiểm tra trạng thái của kênh truyền (sóng mang) trước khi bắt đầu gửi dữ liệu.
- Mục tiêu chính của CSMA là giảm thiểu khả năng xảy ra xung đột (collision) khi có
nhiều trạm cùng muốn truyền dữ liệu trên một tài nguyên chung.
2. Nguyên lý làm việc
Nguyên lý hoạt động cơ bản của CSMA tuân theo các bước logic sau:
Bước 1 : Lắng nghe (Listen/Sense): Trước khi truyền, trạm đầu cuối sẽ kiểm tra
xem kênh truyền đang "rảnh" (idle) hay "bận" (busy).
Bước 2 : Ra quyết định:
o Nếu kênh rảnh: Trạm có thể bắt đầu truyền gói tin ngay lập tức hoặc sau
một khoảng thời gian chờ quy định.
o Nếu kênh bận: Trạm sẽ trì hoãn việc truyền tin và tiếp tục lắng nghe hoặc
chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi thử lại.
14
Bước 3 : Truyền tin: Sau khi xác nhận kênh rảnh, dữ liệu sẽ được phát đi.
* Thế nào là "nghe trước khi truyền" và "trong khi truyền vẫn tiếp tục lắng nghe"?
- “Nghe trước khi truyền” là cơ chế trong đó trạm phải kiểm tra trạng thái kênh truyền
trước khi gửi dữ liệu; chỉ khi kênh rỗi mới được phép truyền.
- “Trong khi truyền vẫn tiếp tục lắng nghe” là cơ chế mà trạm vẫn giám sát kênh trong
quá trình truyền để phát hiện va chạm; nếu xảy ra va chạm thì dừng truyền và thực hiện
truyền lại theo quy định của giao thức.
Câu 8: Phân tích quá trình tiến hóa từ 2G lên 2.5G (GPRS và EDGE)? Cần bổ sung
những thành phần phần cứng nào (liệt kê) và chúng hỗ trợ dịch vụ gì khác biệt?
1. Phân tích
Quá trình tiến hóa từ 2G lên 2.5G là một bước ngoặt quan trọng, chuyển đổi bản
chất mạng từ thuần túy phục vụ thoại sang hỗ trợ dữ liệu gói mà không cần thay đổi toàn
bộ hạ tầng mạng hiện có.
- *:2;** 01 Hệ thống ban đầu chỉ tập trung vào dịch vụ thoại và SMS, sử
dụng chuyển mạch kênh nên mỗi thuê bao chiếm kênh riêng trong suốt thời gian kết nối,
dẫn đến truyền dữ liệu chậm và lãng phí tài nguyên mạng.
- *:2*<8 *<'8 1 Là bước chuyển quan trọng khi đưa
chuyển mạch gói vào mạng GSM, cho phép dữ liệu được chia thành các gói và truyền khi
cần, giúp tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên, cải thiện tốc độ và hỗ trợ kết nối dữ liệu liên
tục.
- *:2#=*##=* 0#1 Là bước nâng cấp hoàn
thiện của 2.5G, thay đổi điều chế ở lớp vật lý từ GMSK sang 8-PSK, nhờ đó tăng đáng kể
tốc độ truyền dữ liệu và mở rộng khả năng cung cấp các dịch vụ dữ liệu so với GSM và
GPRS.
2. Các thành phần phần cứng cần bổ sung
15
Để hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu gói, hạ tầng mạng cần bổ sung các nút mạng chức năng sau:
* % *<8 %1 Chịu trách nhiệm quản lý các thuê bao dữ
liệu trong vùng phục vụ. Thực hiện nhiệm vụ định tuyến, chuyển giao gói tin giữa
thiết bị di động (MS) và mạng lõi GPRS.
** %*!*<8 %1 Đóng vai trò là nút cổng kết nối mạng di
động với các mạng IP bên ngoài như Internet hoặc mạng nội bộ doanh nghiệp.
<5><'5>1 Thường được tích hợp vào bộ điều khiển trạm gốc
(BSC) để quản lý các khe thời gian dành cho dữ liệu gói.
%?@"A B" 5: Cập nhật phần mềm và bổ sung các bộ thu phát (TRX) có khả
năng xử lý điều chế 8-PSK để triển khai EDGE.
*Khác biệt dịch vụ so với 2G: Từ chỉ thoại + SMS → hỗ trợ dịch vụ dữ liệu gói, truy
nhập Internet, đa phương tiện cơ bản.
CHƯƠNG 2-3: CÂU 2:
Câu 9: Phân tích cấu trúc khung multiframe (26 frame và 51 frame) trong GSM?
Vẽ hình và mô tả chức năng các khung trong Multiframe 26 (truyền dữ liệu) và
Multiframe 51 (điều khiển)?
1. Khái niệm và Vai trò
Trong GSM, kỹ thuật TDMA chia tần số thành các khung (Frame) gồm 8 khe thời
gian.
16
Để tổ chức và ánh xạ hiệu quả các kênh logic (lưu lượng và báo hiệu) vào kênh vật
lý, GSM nhóm các khung TDMA thành các cấu trúc lớn hơn gọi là Multiframe.
Có hai loại cơ bản: 26-frame (cho lưu lượng) và 51-frame (cho điều khiển).
2. Cấu trúc 26-frame Multiframe (Traffic Multiframe)
- Chức năng: Dùng để mang kênh lưu lượng (TCH) và kênh điều khiển liên kết (SACCH)
- Chu kỳ thời gian: Gồm 26 khung TDMA. Thời gian của một Multiframe là:
;CDE/CF,+F;.
- Cấu trúc phân bổ: Trong 26 khung (đánh số từ FN 0 đến FN 25), các khung được phân
bổ như sau:
Khung 0 - 11 (12 khung): Dành cho kênh TCH để truyền thoại hoặc dữ liệu.
Khung 12 (1 khung): Dành cho kênh SACCH. Kênh này mang thông tin báo hiệu
không cấp thiết (như điều khiển công suất, báo cáo đo lường) song song cuộc gọi
Khung 13 - 24 (12 khung): Tiếp tục dành cho kênh lưu lượng (TCH).
Khung 25 (1 khung): Là khung rỗi (Idle Frame).
'GH:I:J2K.;,
Trong đó:
T (Traffic): Khung mang lưu lượng (Thoại/Dữ liệu).
A (SACCH): Khung điều khiển liên kết chậm (Slow Associated Control Channel).
I (Idle): Khung rỗi.
17
L
Ý nghĩa khung Idle: Tại khung 25, máy di động không thu phát tín hiệu mà dùng thời
gian này để đo cường độ tín hiệu các trạm lân cận (Neighbor Cells), phục vụ cho quá
trình chuyển vùng (Handover).
3. Cấu trúc 51-frame Multiframe (Control Multiframe)
- Chức năng: Dùng cho các kênh điều khiển để đồng bộ, quảng bá và thiết lập cuộc gọi.
- Chu kỳ thời gian: Gồm 51 khung TDMA. Thời gian của một Multiframe là:
,FDE/CF,+;M,/MN
- Cấu trúc phân bổ (Đường xuống - Downlink): Điển hình trên Timeslot 0 của sóng mang
BCCH:
FCCH (Frequency Correction Channel): Giúp MS đồng bộ tần số với trạm BTS
SCH (Synchronization Channel): Giúp đồng bộ khung thời gian và mang mã nhận
diện trạm (BSIC).
BCCH (Broadcast Control Channel): Quảng bá thông tin hệ thống chung (mã
vùng, danh sách tần số...).
CCCH (Common Control Channel): Gồm PCH (tìm gọi) và AGCH (chấp nhận
truy cập
- Đường lên (Uplink): Chủ yếu dành cho kênh truy cập ngẫu nhiên (RACH) để MS gửi
yêu cầu truy nhập mạng.
18
4. Mối quan hệ trong phân cấp khung (Hierarchy)
Để duy trì đồng bộ lâu dài phục vụ mã hóa, các Multiframe được nhóm thành
Superframe
.
Một Superframe = 51 cái 26-frame hoặc 26 cái 51-frame, có thời gian là 6.12s.
Câu 10: Lý giải: Tại sao kênh lưu lượng (TCH) cần đặc điểm cách biệt chu kỳ
khung, cách đoạn? Việc này ảnh hưởng thế nào đến độ trễ và chất lượng tín hiệu?
1. TCH cần truyền dẫn gián đoạn (Burst Transmission)
GSM sử dụng phương thức truyền theo cụm (Burst) thay vì liên tục vì 3 lý do chính:
Giảm chi phí và kích thước thiết bị: GSM bố trí khe thu (Rx) và phát (Tx) lệch
nhau 3 khe thời gian (Tx = Rx + 3). Nhờ đó, tại một thời điểm điện thoại chỉ thu
hoặc chỉ phát, không cần bộ lọc song công (Duplexer) cồng kềnh, giúp thiết bị nhỏ
gọn và rẻ hơn.
Hỗ trợ đo lường và chuyển vùng (MAHO): Khoảng thời gian "rảnh" giữa các lần
thu phát cho phép điện thoại đo cường độ tín hiệu các trạm lân cận
23
. Nếu truyền
liên tục, máy sẽ bị "mù" với môi trường xung quanh và không thể thực hiện
Handover.
Tiết kiệm năng lượng: Việc chỉ bật bộ phát trong 1/8 khoảng thời gian giúp tiết
kiệm pin đáng kể.
2. Ảnh hưởng đến Độ trễ (Latency)
Việc truyền dẫn cách đoạn tạo ra độ trễ cố hữu do hệ thống phải thu mẫu giọng nói
(20ms), nén, mã hóa, lưu đệm và chờ đúng khe thời gian mới phát đi.
Hậu quả: Gây ra độ trễ khoảng 90ms - 100ms. Mức này cao hơn mạng cố định
nhưng vẫn ở mức chấp nhận được.
3. Ảnh hưởng đến Chất lượng tín hiệu (Quality)
Cấu trúc khung rời rạc cho phép áp dụng các kỹ thuật chống nhiễu mạnh mẽ:
19
Kỹ thuật Ghép xen (Interleaving) - Chống Fading nhanh: Dữ liệu một khung thoại
được chia nhỏ và rải đều vào 8 khung TDMA khác nhau. Khi gặp lỗi trùm (Burst
Error) làm mất tín hiệu trong một khoảng ngắn, ta chỉ mất một phần nhỏ của nhiều
từ mã khác nhau thay vì mất trắng một từ, giúp mã sửa lỗi khôi phục lại dễ dàng.
Nhảy tần (Frequency Hopping): Vì truyền theo cụm, GSM có thể đổi tần số phát
cho mỗi cụm khác nhau. Nếu một tần số bị nhiễu nặng, chỉ 1 cụm tin bị hỏng, các
cụm sau ở tần số khác vẫn tốt, giúp loại bỏ Fading lựa chọn tần số.
Câu 11: Tìm hiểu về quy trình cập nhật vị trí (location update) của GSM? Phân biệt
giữa cập nhật vị trí định kỳ và cập nhật do di chuyển sang vùng LA mới?
1. Quy trình cập nhật vị trí (location update - lu)
*Khái niệm:
Cập nhật vị trí là quá trình máy di động (MS) thông báo cho mạng biết vị trí hiện
tại của nó (dưới dạng vùng định vị - Location Area).
Mục đích: Để mạng có thể truy tìm (Paging) chính xác và thiết lập cuộc gọi khi có
tín hiệu đến.
* Các bước thực hiện (Signaling Flow):
Quy trình này diễn ra trên các kênh điều khiển (RACH, AGCH, SDCCH) thuộc
cấu trúc 51-frame multiframe.
Bước 1: Yêu cầu cập nhật (Request): MS gửi bản tin chứa số nhận dạng
(IMSI/TMSI) và mã vùng cũ (Old LAI) tới MSC/VLR.
Bước 2: Xác thực và Bảo mật (Authentication & Ciphering): MSC thực hiện xác
thực thuê bao (gửi số ngẫu nhiên RAND, nhận lại SRES) và thiết lập chế độ mã hóa để
bảo vệ thông tin.
20

Tài liệu khác của Trường Đại học Kinh tế kỹ thuật công nghiệp

Tài liệu liên quan: