Luận văn tìm hiểu công nghệ lte và Ứng dụng cho mạng mobifone

Các dịch vụ và ủng đụng trong 4G Mô hình các địch vụ trong mạng 4Œ Sự phát triển của các ruang khác nhau đâu đến 4G Sự kết hợp các mạng khác nhau Người dùng ở các mạng khác rau có thể

BO GIAO DUC VA DAO TAO

G DAI HOC BACH KHOA HA NOI

NGUYEN HẢI CƯỜNG

„_ TÌM HIỂU CONG NGIE LTE

VA UNG DUNG CHO MANG MOBIFONE

LUAN VAN THAC Si Ki THUAT

KỸ THUẬT TRUYÊN THONG

HaNg Nam 2014

BỘ GIÁO ĐỤC VÀ ĐÀO TẠO |

G ĐẠT HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRU

NGUYEN HAT CUONG

TiM HIEU CONG NGHE LTE DUNG CHO MANG MOBIFONE

Chuyên ngành : Kỹ thuật Truyền thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KÍ THUẬT

KY¥ THUAT TRUYEN THONG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYEN XUAN DŨNG

Ha Noi —Nam 2014

MUCL

CAC TU VIET TAT

DANH MUC BANG

DANH MỤC HÌNH VỀ ĐÔ TH

LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG l: XU HƯỚNG PHÁT TRIÊN CÔNG NGHỆ

VA DICH VU CUA CAC MANG DI DỘNG

11 GIỎI THIẾU HỆ THONG THONG TIN DI DONG 4G,

12 LỊCH SỬ PHAT TRIEN VA XU HUGNG CÔNG NGHỆ - eos dS

2.2.1 Ưu nhược điễm của cầu trúc mạng 3G và 3,50 .36

2.8.1.2 Điễm truy nhập vô nuền 1 RAP Radio Access Point): AL

2.3.4 Lớp địch vụ

CHUONG 3: DICH VU VA CHAT LUONG DICH VU - - .53

3.1.2 Mội số loại hình địch vụ điển hình cho 4G 44

3.2.3 Các tham số Qo§ trong trạng đì động 4G - - 65

3.2.4 Thách thức và chất hượng địch vụ trong mang đi đông 4G .B7

42 TIÊN TRÌNH TRIÊN KHAI LÊN 4G TỪ 2.5 G CỦA MẠNG MORIEONH 73 4.3 QUY HOẠCH MẠNG 4G1.TE VÀ ÁP DỤNG CHO TP.HCM eos TD

4.3.1 Khải quát về quá trình quy hoach mang 4G LTE 79

4.3.2 Dự báo lưu lượng và phân lích vừmg phủ - - 79

5.2.1.3 Quy hoạch vùng phủi

5.2.2 Quy hoạch đìmg lượng của 4G 1T

5.243 Tối ưu số trạm

5.2.4 Sơ sinh vừng phủ của LTE va WCDMA

5.3 CHUYEN GIAO VA DIEU KHIEN CONG SUAT

5.3.1 Giao điện chính

5.3.2 Điều khiển công s

5.3.2.1 Điều khiên công suất LTE,

5.3.2.2 So sánh điều khiẩn công suất của LTE và WCDMA

5.3.3 Chuyển giao

5.3.3.1 Trường hợp chuyên giao thành công

5.3.3.2 Trưởng hợp chuyển giao bị rớt

CAC TU VIET TAT

3G ‘Third Generation 118 théng théng tin di déng thé hé 3

3GPP Third Generation Parmersbsp Dự án hợp tác thông tin di động thể hệ 3

Project

AG Fourth Generation HỆ thông thông tim di déng thé hé 4

AMC Adaplive Modulation and Coding = Điều chế và mã hóa thích ứng

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ phát không đẳng bộ

BCCH Broadcast Control Channel Kénh diéu khién quang ba

BSC Base Station Controller Bộ điều khién trạm gốc

BTS Base Transceiver Station "Trạm thu phát gốc

CCCH Common Control Channel Kênh điều khiển chung

CDMA —— Code Division Multiple Access — Da truy nhập phản chia theo mã

CTCH Common Packet Channel Kênh gói chung,

CTCH Common Pilot Channel Kénh hoa tiéu chang

Cơn Common Packet ChannelPower Phân điển khiến công suat kênh gói

GỌI Chamael Quality Ladicator Chỉ thị chất lượng kênh

CRC Cyclic Redundance Check Kiểm tra vòng dư

CSCE Call Session Control #unction Chúc năng điều khiên phiên cuộc gọi

Dedicated Physical Control oe DPCCH os wemel Xênh diều khiển vật ly đành riêng,

DPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý riêng

DPDCH — Dedicated Physical Dala Channel Kênh đữ liệu vật lý riêng

DIX Discontinuos Transmission Phát không liên tục

Viết tắt Tiếng Anh Tiéng Việt

Enhanced Data Rales for GSM

Standards Institute

FACH Forward Access Channel Kênh truy nhập đường xuống

FDD Frequeney Corroctlon Chømnol — Ghúp song công phân chúa theo tên số

GGSN Gateway GPRS Support Node út hỗ trợ GPRS cong,

Trlerlaeo Belwocrt GG8N and Giao diện giữa GGSN va mang ban

Gi

External Network ngoài

Gn Interface Between Two GSNs Giao diện giữa hai GSN

Gp Interface Between Two GGSNs —_Giao dién gitta bai GGSN

Interface Between SGSN and

Gr Giao diện giữa SGSN với HLR/AuC

HLR/AuC

q Trlerlaec Betwecrt SGSN and Giao diện giữa SG8N với MSC/VT.R

38

Serving MSC/VLR phục vụ Global System for Mobile GSM : Hệ thông thông tn dĩ động toàn cầu

GGI11I16ã10I

User Plane Part of the GPRS Phia ngudi sit dung ca giao thite Tunel GTP-U

Tunclling Protocol GPRS

Gx Any G Interface Giao diện G

LLARQ 1iybrid Automatic Repeat Request Yêu cầu phát lại tự động nhanh

LLR Home Location Register Hộ ghỉ định vị thường trú

IIS-CSD — LHigh SpeedCrcuit Switehed Data Số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao

High Speed Downlink Packet - HS-DPA Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao

Accuss High Speed Downlink Shared - a HS-DSCH Knh chia sé dudng xudng téc 43 cao

Viết tắt Tiếng Anh Tiéng Việt

ASS Home Subscriber Server

TIS-8CCIL Shared Control Channel for HS-

uis-sicy Shared information Channel for sh théng tin chia sé cho HS - DSCH

HS-DSCH Tnlemel Prolacol Multimedia

¬ Subsystem

1P Internet Protocol Giao thức lriternet

MBUA MIP3-User Adaptation Layer Lớp thích ứng người sứ dụng-MIP3

MAC Medium Access ControE Điều khiển truy nhập môi trường

MCs Modulation and Coding scheme — Lược đổ điều chế và mã hóa

MEIIO Mobile Evaluated Ilandover Chuyển giao quyết định bởi thuê bao

MGCT Media Gateway Control Function Chưc năng điêu khiển cổng phương tiện

MGW Media Gateway Cảng đa phương tiện

MIMO Multi Input Muli Output Đa đầu vào đa đầu ra

Multimedia Resource Function tay g MRTC Comotler Điều khiển chức năng tải nguyên đa

MEP Multimedia Resource Function Xú ly chức năng tải nguyên đa phương,

MSC Mobile Switching Centre Trung tam chuyên mạch di động,

MIP3b Message Transfer PartLevel3 Mức 3 của phân truyén ban tin

NEHO Network Fvalualed Handover Chuyển giao quyết định bởi mạng

NNT Network Node Interface Giao diện núi mạng

pcr

PDN Packet Data Network Mang đữ liệu gói

PDU Protocol Data Unit Đơn vị số liệu giao thức

PRACH PhysicalRandom Access Channel Kênh truy nhập ngẫu nhiên vật lý

P§ Packet Switching Chuyển mạch gói

QAM Quadrature Amplitude Điều chế biên độ câu phương,

Modulation Qo8 Quality of Serviec Chất lượng địch vụ

QPSK Quadrature Phase ShiftKeying — Khóa dịch pha cầu phương

RAB Radio Access Bearer K6nh mang truy nhập vô tuyên

RACH Random Access Channel Xênh truy nhập ngẫu nhiên

RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyển

Radio Access Network `

Application Part RLB Radio Link Budget Quỹ đường truyền

BL€ Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến

RNC Radio Network Contraller Bộ điều khiến mạng vô tuyển

RNS Radio Nelwork Subsystem Phân hệ mạng võ tuyến

RRC Radio Resouree Control Điệu khiến tải nguyên vô tuyến

SCCP Signalling Connection Control Thân điêu khiến nổi thông báo hiệu

Part cer Simple Control Transmission Giao thức truyện dẫn điều khiển đơn

SDU Service Data Umit Đơn vị số liệu phục vụ

SEG Security Galoway

SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ

S8GW Signalling Gateway

SMS Short Message Service Dịch vụ tin ngắn

SscF Service Specific Co-ordination Chúc năng điện phối đặc thủ dịch vụ:

Function- Service Specific Comection Giao thức định hưởng theo nỗi thông đặc SSCOP

Oriented Protocol thủ dịch vụ

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiến phát

TDD Time Division Duplex Góp song công phân chia theo thời gian

Viết tắt Tiếng Anh

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

TE Terminal Equipment "Thiết bị dầu cuỗi

Transport Format Combination IPCI Chi thi tổ hợp khuồn đạng phát

TPC ‘Transmit Power Control Digu khign cong suat phat

TSN Transmission Sequence Number — Số chuỗi phát

UDP User Datagram Frotocol Giao thức đataeram người sứ dụng,

UMIs Hệ thống viễn thông di động toàn câu

Telecommunications System Universal Subcriber Tdentity - - USIM Médun chi thi thuê bao toàn câu

Module Universal Terrestrial Radio : UTRA Truy nhập vỗ Luyễn ruặt dất toàn cầu

Access

Universal Terrestrial Radio Mạng truy nhập vô luyén mal dat toan

Access Network cầu

Ưu Radio Interface for ULRA Giao diện vô tuyển dùng cho UTRA,

VLR Visitor Location Register ‘Thanh ghi dinh vị tạm trủ

Wideband Code Division Multiple Da truy nhip phan chia theo ma bing WCDMA

DANH MUC BANG

Bang so sanh tham sé céng nghệ cơ bán

Cáo đặc tính và lợi ích của hệ thông anten thông minh Cav tham s6 QoS trong mạng dĩ động 4G

Vi du về quỹ đường lên của mạng 4G LTE

Ví dụ về quỹ đường xuống mạng 4G LTE 8o sánh quỹ đường truyền lên của các hệ thống 8o sánh về quỹ đường truyền xuống, của các hệ thống,

Các giá trị K sử dụng cho tỉnh Loán vùng phố sóng

Tốc độ bít dinh tương ứng với từng tốc dé ma hoa va bang thông, Giá trị của băng thêng cầu hình tương ứng với bằng thông kênh truyền

Điện tích và dân số từng quận của TP.HCM

Lớp công suất phát của UE

Lộ trình biệu năng đo Aleatel thử nghiệm

Ảnh hưởng qua lại giữa các lớp và lỗi ưu liên quan

Các dịch vụ và ủng đụng trong 4G

Mô hình các địch vụ trong mạng 4Œ

Sự phát triển của các ruang khác nhau đâu đến 4G

Sự kết hợp các mạng khác nhau Người dùng ở các mạng khác rau có thể truy nhập vào lệ thôn:

Tính đi dộng của mạng

'trếc độ truyền dữ liệu trong mạng 4G

Mô hình cầu trúc mạng 4Œ

Nguyên lý OFDM

Câu trúc chức năng của khỏi IP multimedia

Mô hình phát triển lên 4G từ hệ thống GSM

Câu trúc mạng GSM-GPRS

Mô hình triển khai mạng UIMTS Mạng lõi cơ sở TP

Mô hình mạng 3.5G Mobifone

Thay déi RNC va Node B

Mô hình cấu trúc mạng 4 Mobifone

Khái quát vẻ quả trình quy hoach mang 4G LYE Các tham số của mô hình Walfish-Tkegami

Tình 410: Quan hệ giữa băng thông kênh truyền và bằng thông cầu hình

Quỹ đường truyền của LI¿

Tỉnh 5.5 Môi trường truyền sống trong nhả

Hình 5.6

Tlinh 5.7:

Mỗi trường truyền sóng ngoài trời

Môi trường xe cộ

Hinh 5.8: Quy hoach ving phủ 4G LTE

[lin 5.9: Quy hoach dung luong 4G LTE

Hình 5.10: Tính toán tắc độ đình

Hinh 5.11: Tôi ưu số trạm

THinh 5.12: So sánh quỹ đường truyền lên của LTE va WCDMA

Tình 513: So sánh quỹ đường tuyển xuống của TTE và WCDMA

Hình 5.14: Bo sanh ving phi cua LTE va WCDMA

Tinh 5.15: Giao điện phản chuyển giao và điền khiển công suất

Tình 5.16: Nhập đữ liệu cho điểu khiến công suât

1ình 5.17: Điều khiến công swt 6 LTE

Hinh 5.18: Nhập liệu của WCDMIAHinh 5.19: So sánh điều khiến công suất của I.TE và

WCDMA

Tinh 5.20: Trường hợp chuyển giao thành công

Hinh 5.21: Trường hợp chuyến giao bị rớt

LOI MO DAU

Trước sự phát triển vô cùng mạnh mẽ của các địch vụ số liệu, trước xu hướng tích

hop vàTP hoá đã đặt ra các yêu cầu mới đối với công nghiệp Viễn Thông di động Mạng

thong tin di déng thẻ hệ ba ra dời dã khắc phục được các nhược điểm của các mạng thông, tin đi động thế hệ trước đó Tuy nhiên, mạng đi động này cũng có một số nhược điểm như: Tốc độ truyền đữ liệu lớn nhất là 2Mbps, vẫn chưa cáp ứng dược yêu câu ngây công, cao của người dùng, khá năng đáp ứng các dịch vụ thời gian thực như hội nghị truyền

tình là chưa cao, rất khó trong việc download các file dữ liệu lớn, chưa đáp ứng được các yêu cầu như: khả năng tích hợp với các mạng khác (Ví dụ: WLAN, WIMAX, )

chưa tốc, tỉnh mở của mạng chưa cao, khi đưa một dịch vụ mnởi vào mạng sẽ gặp rất nhiều

van dé do tốc độ mạng tháp, tài nguyên băng tan it,

Trong bói cảnh dó người ta dã chuyển hướng sang nghiên cửu hệ thông thông tin di

động mới có tên gọi là 4G LTT Sự ra đời của hệ thống này rnở ra khả năng tích hợp tắt

câ các địch vụ, cung cập băng thông rông, đung lượng lớn, truyền đẫn đữ liệu tốc độ cao, cứng cấp cho người sử dụng những hình ảnh video mâu chất hượng cao, các trò chơi đỗ

hoạ 3D linh hoạt, các địch vụ âm thanh số Việc phát triển công nghệ giao thức đầu cudi

dung lượng lớn, các địch vụ gói dữ liệu tốc độ cao, công nghệ dựa trên nên tang phan mềm công công mang đến các chương trình ứng dụng download, công nghệ truy nhập vô tuyén da mode, va céng nghệ mã hoa media chat lượng cao trên nên các mạng di động,

Tiện may thị trường đi động Việt Nam được đánh giá là tăng trưởng đứng thứ 2 trên

thể giới sau Trung Quốc, số thuê bao không ngừng tăng, nhu câu về việc sử dụng các

dịch vụ vã các địch vụ đa phương tiện ngày cảng cao và càng đòi hỏi cao hơn trong tương

lai Do dé việc nghiên củu một công nghệ mới dễ đáp ứng các nhủ cầu thị trường trong, tương lai là rất cần thiết

Tiiện nay, Mobifone đã đưa vào sử đưng GPRS/HDGBISDPA để đáp ứng nhu câu

sử dụng các dịch vụ dữ liêu ngảy cảng cao của các thuê bao Các địch vu chủ yếu của GPRS/UDG1/HSDPA như: WAP, truy nhập Internet có hai phương thức lá truy nhập

gián tiếp và truy nhập trực tiếp, địch vụ nhắn tin đa phương tiện, video, xem các đoạn phim tâi về, xern video trực tuyến Ngoài ra, côn có địch vụ thương mài điện tử đi động,

dịch vụ ngân hàng, quảng cảo trên diện thoại di dộng do giả cước cỏn cao niên các loại

thuế bao hiện có vẫn lả các thuê bao có mức độ truy nhập trung bình và cao Dựa trên

như cầu thị trường, Việt Nam hiện tai cling ta thay ring nhu cấu chỉnh trong thông tin di động vẫn lá địch vụ thoại truyền thống, dịch vụ dữ liệu cũng bắt đầu tăng trướng, theo dự

đoán Lổng số thuê bao có nhụ câu địch vụ đữ liệu chiếm khong 50% vào năm 2014 Với

dời sống thu nhập ngảy cảng cao của người dân, nhĩu cầu các dịch vụ chất lượng tốt ngày cảng lớn, thỉ mạng đi động Mobifone ngày càng phải nâng cấp để đáp ứng được các nhụ cầu này Mặt khác, xu hướng chúng trên thể giới là hội lụ tất cả các mạng viễn thông lại với nhau Do đỏ, yêu cầu phát triển mạng thông tin di động lên thể hệ 4G có tốc độ gao,

stt dung “all IP” cé khả năng tích hợp với các mạng khác là yêu cầu tất yên của mạng di

động Mobifone

Luận văn “Tim hiểu công nghệ LTE và ủng dung cho mang Mobifone” duoc dua ra

không chỉ nhằm mục đích tìm hiển, nghiên cửu ede dich vu ma no dp img ma con cổ gắng đưa vào áp dụng ở Việt Nam cụ thể là trên mạng đi động của Mobifone.Với mục dich đó đề tài nghiên cứu của tôi được chia làm 05 chương;

Chương 1: Xu hướng phát triển công nghệ và địch vụ của các rưạng ch dộng

Chương 2: Mô hình cầu trúc mạng 4G LTE

Chương 3: Dịch vụ và chất lượng dich vu trong mang 4G LTE

Chương 4: Lộ trình tiến lén mang théng tin di déng 4G LTE cho Mobifone, quy

hoach mang tai TP 116 Chí Minh

Chương 5: Mô phông

Với việc triển khai dé tai “Tim hiéu công nghệ LTE và ứng dụng cho mạng Aobifowe", Mobifone đã mở ra một cơ hội mới, động lực mới cho sự phát triển công nghệ mạng cũng như thương mnại điện tử trong thời đại kinh tế số hiện nay, không chi cho công ty mả còn mong muốn sẽ dóng gỏp một phản vào sự phát triển trong lĩnh vực viễn thông — công nghệ thông tin của nuớc nhả Dó cũng là mong muốn lớn nhất của người

thục hiện dé

CHUONG 1: XU HUGNG PHAT TRIEN CONG NGHE

VA DICH VU CUA CAC MANG DI DONG

1.1 GIỚI THIỆU HE THONG THONG TIN DI DONG 4G

Việc nghiên cửu chuyến hướng sang các hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (1G

T.TE) để giải quyết các vấn để tổn tại trong hệ thống di động thế hệ 3 (3G) Đó là việc cung cáp các loại hình dịch vụ ngày cảng da dang hơn, từ tín hiệu thoại chất lượng cao sang tín hiệu video độ phân giải cao, các kênh võ tuyến có tắc đệ đữ liệu cao Khái niệm 4G T.TE được sử dụng rộng rãi không chỉ có các hệ thống điện thoại tổ bảo mà còn bao gdm các kiểu hệ thống viễn thông truy nhập vô tuyên băng thông rộng, Một trong số các

thuật ngữ đủng đế mê tà 4G là MAGIC: Mobile multimedia (Da phương tiện đi động),

Anytime anywhere (Bất cứ khi nào, bất cứ nơi dâu), Global mobility support (Hễ trợ di động toán cầu), Integrated wireless solution (Giải pháp vô tuyến tích hợp) và Customized

personal service (Dich vu theo yéu câu eá nhân) Như là một lời húa cho tương lai, hệ

thống, 4G LTE là hệ thông truy nhập vô tuyến tế bảo băng thông rộng, dã và dang là môi

quan tâm lớn của lĩnh vực thông tin đi động 4G LTE không chỉ hỗ trợ cho cáo địch vụ

thông tin di động thể hẻ tiếp theo mà côn hễ trợ cho cả các mạng vô tyên cố định

Chúng tá xem xét liên cơ sở cái nhìn lổng quan về các đặc trưng cửa 4G, cách tổ chức và tích hợp hệ thống đi động Dặc trưng của 4G có thể cô dong lai bang ti “tích hep” Cac hé théng 4Œ là một sự tích hợp gắn kết không tách rời của các (rảnh phân thiết

bị đầu cuối, mạng lưới và các ứng dụng nhằm thoả mãn dỏi hỏi không ngừng và ngày

càng cao của người sử dụng,

1.2 LICH SU PHAT TRIEN VA XU HUONG CONG NGHE,

1.2.1 Lịch sử phát triển

Lịch sử ra đời và sự phát triển của địch vu di động từ thế hệ đầu tiên 1G tới thế hệ

4G Wai qua nhiêu giai đoạn khảo nhau Bảng 1.1 cho thấy tôm lược quá trình Liến triển của công nghệ thông tin đi động thoại

Quá trình bắt đầu với các thiết kế đầu tiên được biết đến như là 1G trong những nim 70 của thế kỹ trước Các hệ thông ra dời sớm nhất dược thực hiện dụa trên công, nghệ tương tự và cầu trúc tế bảo cơ bản của thông tin di động Nhiều vấn để có tình

nguyên tic eo ban da 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

GSM (hệ thống đi động toàn câu) chủ yêu ở chân Ân, TDMA (đa truy nhập phân chia

theo thời gian) T8-5418-136 6 My, PDC (hé thống di động tế bào số cả nhân) ở Nhật và CDMA (da truy nhập phân chia theo mã) 1S95, một hệ thông khác tại Mỹ Các hệ thông

này hoạt động rộng khắp trên lãnh thỏ quốc gia hoặc quốc tê và hiện nay chúng vẫn

chiếm vai Hỗ là các hệ thống chủ đạo, mặc đủ tổc độ dữ liệu của các thuê bao rong hệ

thống bị giới hạn nhiều

Bước chuyến tiếp giữa 2G và 3G là 2.5G Thế hệ 2,5G được phat trién tir 2G với

dịch vụ dữ liệu và các phương thức chuyển mạch gói, và nó cũng chủ trọng tới các dịch

vụ 3G cho các mạng 2G Về cơ bản nó là sự phát triển của công nghệ 2G dé ting dung

lượng trên các kênh lẫn số vô tuyên của 2Œ và bước đâu đưa

ác địch vụ dữ liệa dung lương cao hơn vào, có thể nâng tới 384 Kbps Một khía cạnh rất quan trọng của 25G là

các kénh đữ liệu được tối ưu hoá cho dữ liệu gói tuy nhập vào Internet từ các thiết bị di

động như điện thoại, PDA hoặc máy tỉnh xách Lay Trên củng tội mạng luới với 2G, thể

G di dua intemet vao thé gidi thông tin di động cá nhân Đây thực sự dã là một

he

khải miệm mang tinh cach mang cho hé théng vién théng lai ghép hybrid

Trong thập kỷ 90, các nhà nghiên cứu đã định nghĩa ra hệ thông di động thé hệ kế tiếp, thế hệ thử 3, dã loại trừ dược những, sự khỏng tương thích của các hệ thống trước đây và thực sự trở thành hệ thống toàn cầu Hệ thẳng 3G có các kênh thoại chất lượng cao cũng như các khả năng về đữ liệu băng rộng, có thể đạt lới 2Mbps

Cac hệ thông 3G hùa hẹn cung cắp những dịch vụ viễn théng tốc độ cao hơn, bao

gém thoại, fax và internet ở bất sứ thời gian nảo, bắt cứ nơi đầu với sự chuyển vùng,

yoaming toàn cầu không gián đoạm Chuẩn 3Œ toàn cầu của ITU đã mở đường cho các

tứng dụng về địch vụ sáng tạo (ví dụ loại hình giải trí da phương tiện, các dịch vụ dựa trên

vị trí ) Mạng 3Œ đầu tiên được thiết lập tại Nhật bản năm 2001 Các mạng 2.50, như

16

là GPRS (dịch vụ vô tuyển gói chung) dã sẵn sảng ở Châu Âu Công nghệ 3G hỗ trợ băng,

thông 144 Kbps với tốc độ di chuyển lớn (trên xe hơi), 384 Kbps (rong một khu vục), và

2 Mbps (đối với trường hợp trong nhà)

IPEasac mabiity Vor? tgh cata rates,

Cung cấp uộc gọi Củng cấp hiệu | suit cao, hoan a

thom tin higu — Cungcipcuốc | Cung cap higu

cao dữ liệu | thành hướngJP, Dich va | tương đồngbộ gọiThoaitinhiệu | suất cao, đủ liệu

: băng thông rộng | da phương đữliệ đến %6 — số tinnhẩnngẫn | đuạc đóng gối i

Tuy nhiên đòi hỏi của viên thông da phương tién truy nhap téc dé cao déi với xã hội ngày nay, phụ thuộc rất lớn vào công nghệ thông tin số Theo cáo con số lịch sử của cuộc cách ruang về công nghệ điển ra trong 1 thập kỷ thủ thời điểm hiện tại chính là thời điểm thích hợp để nghiên cứu hệ thống thông tin di déng 46

Tiện nay tốc độ download 6 ché độ đù liệu đang bị giới hạn 4 9.6 Kbps, thấp hơn khoảng 6 lẫn so với Ì dường kết nỗi có định ISDN (Mạng số tích hợp địch vụ) Gần dây, với các thiết bị cảm tay 504i tốc độ download dữ liệu đã được tăng lên 3 lần đạt 28.8

Kbps Tuy nhién trong thực tế sử dụng tốc độ đữ liện thường tháp hơn, đặc biệt là ä

những khu vực đông đúc, hoặc là khi mạng bị “nghẽn” Tốc độ dữ liệu đi động thể hệ 3 là tối đa 384 Kbps download, điển hình lả xắp xi 200 kbps, va upload đạt 64 kbps tir nam

2001 Thêng tin di động thể hệ 4 sẽ có tốc độ truyền đữ liên cao hơn, dự kiến có thể đạt

tối 200 Mbps

3G được các nhà sản xuất để xuất đầu tiên mà không phải là từ các nhà khai thác

Nam 1996 nỏ được triển khai nhờ NTT (Hãng điện thoại và điện báo Nhật bản) cùng Tricsson, nấm 1997 Hiệp hội công nghiệp Viễn thông TIA ở Mỹ chọn CDMA như là 1 công nghệ cho 3Œ, năm 1998 CDMA bing rộng (W-CDMA) và CDMA2000 được thông, qua cho Hé thing thong tin di déng chung UMTS Trong db W-CDMA và CDMA2000

Ja 2 dé xuất chính của 3G Tuy nhiên 3G vẫn tổn tại một số vẫn để khiếm khuyết ở những,

điểm sau:

- Rat khó cho việc tăng băng thông Nên tục và tốc độ dữ liệu cao dé dap img dược yêu cầu của các dịch vụ da phương tiện, củng với sự tồn tại song song, của các dịch vụ khác nhàu cần có băng thông và QoS khác nhau

-_ Giới hạn phổ và phân bố phố

-_ Khóroaming qua các mỗi trường dịch vụ khác nhau ở các băng tân khác nhau

-_ Thiếu cơ chế vận chuyên liên tục từ đầu cuối đến đầu cuối để liên kết mở rộng một mạng di động nhô với một mạng cổ định nhỏ khác

'Trong các lĩnh vực thông tin đi động, dịch vụ di động 4G là sự phát triển của các

dịch vụ thông tin đi động 4G Các địch vụ đi động 4G được chào đón bởi khả năng cung

cấp băng thông rộng, dung lượng lớn, truyền đẫn đữ liệu lốc độ cao, cùng cấp cho người

sử dụng những hình ảnh video mau chất lượng cao, các trỏ chơi đỏ hoa 3D linh hoạt, các dịch vụ âm thanh số Việc phát triển công nghệ giao thửc đầu cuối dung lượng lớn, các

18

dịch vụ gói đữ liệu tốc dộ cao, céng nghé dua trén nén tang phin mém céng céng mang đến các chương trình ủng dụng download, công nghệ truy nhập vô tuyến da mode, va công nghệ mã hoá rmedia chất lượng cao trên tiên các rạng đi động Với sự xuất hiện của mạng 4G, nó sẽ giải quyết dược:

- Hỗ gợ các địch vụ tương tác đa phương tiện: truyền hình hội nghị, Internet không

đây,

- Bang thông rộng hơn, tốc độ bít lớn hơn

- _ Tỉnh đi động toàn câu và tính đi chuyển địch vụ

Voi đặc lrưng này, người dùng sẽ có thể truy nhập vào các địch vụ khác nhau, lồng

vùng phú, thuận tiện ho các thiết bị đơn lẻ, một hoa don cho việc giảm tối đa tổng cộng,

các chỉ phí và rải nhiều truy nhập không dây đáng tín cậy khác, thậm chí ngay cả khi có

sy hu héng hay lỗi của 1 hay nhiều mang dồng thời Các mạng 4G cũng có đặc trưng liên

hệ IP cho truy nhập Internet đi động không ngắt quãng và téc dé bit eo thé dat SO Mbps

tay cao hon

Do việc triển khai 4G trên thực tế chí có thể thực hiện được từ sau năm 2006 hoặc

thậm chí còn lâu hơn nữa nên các nhà phát triển hy vọng có thời gian để giải quyết nhiều van để liên quan tới các mạng hỗn hợp, cụ thể là:

-_ Xác thực và bảo mật vô tuyến

- Léi mang va backup

19

- Tinh ewde

iu trúc mạng sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc dap ứng được tất cá những đòi

hồi trên Hỗ trợ Qo8 trong mạng 4G là một thử thách chính vì lốc độ bít, đặc trưng kênh,

gan băng thông, mức lỗi và hỗ trợ chuyển giao giữa các mạng vô tuyến hỗn hợp Hỗ trợ QoS có thể thục hiện đổi với gói, chuyển dịch tác vụ, kênh, nguời đừng và các cấp mạng

- Mite QoS géi ting dung cho jter, thông lượng, và tỉ lệ lỗi Các nguồn tài nguyên xuạng như khoảng đệm vả giao thức truy nhập lả những ảnh hưởng có khá năng,

- Mite QoS chuyén giao tác vụ mỏ tả cã 2 yếu tố: thời gian cần thiết để hoàn thành

transaction và lĩ lệ mắt gói Các chuyên giao chắc chắn có thể rất nhạy vẻ thời giam, tròng lchi một số chuyển giao khác thi không được phép để mắt gói

- Mite QoS kénh bao gém block cuộc gọi mới cũng như cáo cuộc gọi đang thực hiện

Nó phụ thuộc ngay vào khả năng của mạng thiết lập và duy trì kênh thông tín từ thiết

bị đầu cuối đến thiết bị đầu cuổi Dịnh tuyển cuôc gọi và quản lý định vị là 2 thuộc

tỉnh quan trọng của mức kênh

- Mite QoS người sử dụng phụ thuộc vào tính di động vả loại ứng dụng cửa người

dùng, Vị trí mới có thể hỗ trợ nhu cầu QoS cực tiểu, thậm chỉ với các ứng dụng thích

nghỉ

Trong một giải pháp vô tuyên hoàn thiện, thông tin tử điểm cuối đến diễm cuối giữa hai người sử dựng cũng có khá năng liên quan tới nhiều mạng vô tuyển Vì Qo5 sẽ thay đổi qua các rượng khác nhan, nên QoS cho những thuê báo này có khả năng là mức lối thiểu má những mạng nảy hỗ trợ

1.3.2 Xu huớng công nghệ

Có ba xu hướng có thể tiếp cận Thứ nhất là hướng tập trung quanh 3G, trong đó đa truy cập phân chia theo mä (CDMA) sẽ dược dây dân tới diễm tai do cao nhà sản xuất thiết bị đầu cuối sẽ tù bỏ Khi đạt tới thới điểm đó, cần có công nghệ khác để đáp ứng được đi hồi tăng lên về đụng lượng và tốc độ đứ liệu

Xu hướng thứ hai lả xu hưởng về mạng LAN vô tuyến Sự phát triển rộng khắp của

WiFi được bắt đâu từ năm 2005 cho các PC, máy tính xách tay, và PDA Trang các

doanh nghiệp, lín liệu thoại được truyền đi bởi công nghệ Voice qua mạng LAN vd tuyến (VoWLAN) Tuy nhiên chưa ai thấy rõ dược công nghệ thánh công tiếp theo lả công nghệ nảo Dễ đạt tỏi sự thông nhất vẻ công nghệ 200 Mbps (và cao hơn nữa) vẫn

20

còn là một chẳng dường lâu dải và có qua nhiều giải pháp cần đẻ xuất

Xu hưởng thứ 3 la I1 802.16e và 802.20 thực hiện đơn gián hơn 3G Sự phát

triển của mạng lõi hưởng tới thể hệ NGN băng rộng sẽ hỗ trợ cho việc áp dụng các công nghệ mạng truy nhập mới thông qua các gateway truy nhập tiêu chuẩn, dựa trên các chuan ETSI-TISPAN, ITU-T,3GPP, hiệp hội tiêu chuẩn viễn thông Trưng Quốc (CC5A)

gian, miễn tần số và thậm chỉ cỗ tiễn rõ để tối ưu hoá việc sử dụng kênh võ tuyến Chắc

chắn rằng nó có ưu thẻ lớn với truyền dẫn trong môi trường đa đường với việc làm giảm

thiểu sự phúc tạp của bộ thu

Tín hiệu được chữa thành các sông mang nhô trực giao, trên xnỗi sóng tang đó lín hiệu là “băng hep” (vai KHz) va vi vay tránh được hiệu ứng đa đường, tạo nên một khoảng bảo về chèn vào giữa mỗi tín hiệu OFDM OFDM cũng lạo nên một độ lợi về

phân tập tân số, cải thiện hiểu năng của lớp vật lý Nó cũng tương thích với những công,

nghệ mớ rộng nâng cao khác, như lá các anten thông minh và MIMO

Điền chế OFDM cing co thé tin dung như bà một sông nghệ đa truy nhập (đa truy nhập phân chia tần sở trực giao, OFDMA) Trong trường hợp này mỗi tin hiệu OFDM có thể truyền thông tin từ/tới một vải thuê bao sủ dụng một bộ các sóng mang nhỏ khác

nhau (subcarrier, subchannel) Diéu nay không chỉ cung cập thêm độ linh hoạt cho việc

cấp nguồn tài nguyên (tang dung lượng), mả còn có thể tối ưu hoá các lúp chéo của việc

sử đụng link vô tuyển Vô tuyển được định nghĩa bằng phân mềm — SDR

Tượi ích của vô tuyến được định nghữa bằng phân nêm 8IDR mang lại hiệu suất xử lý cao đề phát triển các trạm gốc và thiết bị đầu cuối đa băng, đa chuẩn Mặc dù trong tương, lai các đầu cuối sẽ thích ứng với giao điền về tuyến để sẵn sảng, cho công nghệ truy nhập

vô tuyển, ở thời điểm hiện nay điều này đã được thực hiện nhờ có có số hạ ting SDR sang lại nhiều lợi ích cho một số cơ sở ha tầng Ví dụ đẻ tắng dung lượng mạng tại thời điểm nhật định (vi dụ như 1 sụ kiện thể thao), nhà khai thác sẽ cầu hình lại mạng của họ

21

nhờ việc lắp thêm vào trạm gốc vải thiết bị modem SDR khiển cho việc câu hình lại này rất dễ dàng

Trong bồi cảnh các hệ thống 4G, SDR sẽ tạo điều kiện dễ dàng cho một tập hop rat nhiêu các pieocell và mierocell đa chuẩn Đôi với nhà sản xuất, việc này có thẻ là một sự

hỗ trợ lớn trong việc cung cập các thiết bị đa chuẩn, đa băng và giảm đi những nỗ lực

phát triển và hạ giá thành thông qua việc xử lý đa kênh một cách đồng thời

1.2.2.2 MIMO — Multiple Input Multiple Output

MIMO sir dung ghép kênh tín hiệu giữa rất nhiều các anten phát (đa thành phan

không gian) trên miễn thời gian hoặc miễn tân số Điều nảy rất phủ hợp với OFDM, bởi

vi có thể xử lý các tín hiệu thời gian độc lập ngay khí dạng sóng OFDM được thiết lập

chính xác cho kênh Đặc điểm này của OFDM giúp cho công đoạn xử lý được đơn giản

hoá đi rất nhiều Tín hiệu phát đi bởi z anten được n anten thu lại Việc xử lý các tin hiệu

thu được có thê mang lại một vài cải thiện hiệu năng: phạm vi, chất lượng của tin hiệu

thu vả hiệu suất phổ Triển khai hiệu năng trong mạng tế bao van dang cỏn là đối tượng,

cho nhiều nghiên cứu và mô phỏng (hình 1.2) Tuy nhiên, nói chung có thẻ thừa nhận rằng những gì nhân được tử việc sử dụng hiệu quả phố liên quan trực tiếp tới số lượng

anten cực tiêu trong tuyên kết nổi

Mbps

= Bang thông lớn + MÁC 8 MIMO được tồi ini ha

~MIMO mạnh mẽ tương quan và

hóa: đả

2007

Hình 1.2: Lộ trình hiệu năng do Alcatel thữ nghiệm

1.2.2.3 Tôi ưu giữa các lớp

Hiển nhiên cỏ sự ảnh hưởng qua lại giữa MIMO và lớp MAC Các mỗi ảnh hưởng,

qua lại khác được thẻ hiện trên hình 1.3

2

Các công nghệ chuyên giao dựa trên công nghệ IP di động cần cỏ sự xem xét cả về

dữ liêu và thoại Các kỹ thuật IP di động thường chậm nhưng có thẻ được tăng tốc với

các phương pháp cẻ điển (TP di động nhanh, phân cấp) Các phương pháp nảy có thể áp

dụng được cho đữ liệu và cũng có thẻ cho cả thoại Trong những mạng đơn tân, có thẻ

xem xét các phương pháp chuyển giao Một số kỹ thuật có thể sử dụng khi tỉ số sóng

mang/nhiễu có giá tri am (vi du VSFOFDM), nhung điều trở ngại của những kỹ thuật này chính là dung lượng Trong OFDM, cùng một lựa chọn cỏ thẻ thay thể có trong CDMA,

có thể sử dụng phân tập macro Trong trường hợp OFDM, MIMO cho phép xử lỷ phân

tập macro với các độ lợi về hiệu năng Tuy nhiên, thực hiện phân tập macro dẫn đền việc

xử lý MIMO được tập trung vả truyền dẫn được đồng bộ Điều này không phức tạp như

trong CDMA, nhưng những kỹ thuật nảy chỉ sử dụng trong các tình huéng ma pho rat

khan hiểm

1.3 CAC UNG DUNG VA DICH VỤ TRONG MẠNG 4G LTE

Phan nay sẽ đánh giá vả chỉ ra được các dịch vụ vô tuyến đang nỏi lên, các công

nghệ tiêm năng cho tỉnh an toản chung được sử dụng trong tương lai gan va xa hơn Nó

sẽ đưa ra một chuỗi các nghiên cửu tiếp theo cho các công nghệ vô tuyến không dây đang

xuất hiện Sự nghiên cứu này tập chung chính vào các ứng dụng (các dịch vụ và các thách

23

thúc) dang hoạch dịnh cho sự phát triển cửa mạng vô tuyến không đây thể hệ thứ tư 4G

Phần nảy sẽ trình bảy nhiều hơn va cung cấp chỉ tiết hơn các dịch vụ thấy được

trong mạng 4G Trên thực tế sự thúc đây mạnh mẽ chủ yêu cho các công nghệ 4G la cung cấp thông tin dữ liệu gói hóa, độ rộng băng lớn, tée độ cao Lhậm chỉ người ta mong, muốn rằng lưu lượng thoại được truyền đi tới các thiết bị cảm tay ở trong các gói (trái ngược với việc phân phát thông qua kênh chuyển mạch đành riêng) Chuyên rạch kênh liên quan tới kỹ thuật trong đó các kênh dành riêng được sử dụng dé phat va nhận tín hiệu

thoại hay dữ liệu Sự thông tin đữ liệu gói hóa liên quan tới kỹ thuật báo hiệu số trong đó

thông tin (thoại hay đứ liệu) được chuyển thành mã nhị phẫu và được chía cắt thành các

Tác đoạn nảy sau dé sẽ được giải đóng gói theo thử tự sắp xếp

đoạn ngắn (segrnents),

chính xác và được chuyến đối ngược lại thành các thông tin ban đầu ở phía thu Trong

chuyển mạch gói chỉ cỏ tín liệu thọni có nội dụng thục sự được đồng gói và gửi tới hệ

thống Diễu này là có thể nhờ sự tiến bộ trong các kỹ thuật đa truy cập và công nghệ Thật đáng tiệc là các kỹ thuật truy nhập vô tuyến không đây ngay nay không hỗ trợ việc truyền bằng rộng và truyền tốc độ cao Sụ hạn chế mày chỉnh là sự thue đây cho quá trình phat triển thông tin võ tuyển không, dây Trong thị trường vô tuyến không dây ngày nay, thững người sử dụng yêu câu các địch vụ giá trị gia tăng Cùng với sự giới thiệu râm rõ các dich vụ thể hệ 3, những người sử dụng mong muốn công nghệ vô tuyén 6 thé hệ kế tiếp sẽ không chỉ là phương tiện thông tin thoại ma cỏn sẽ có chúc năng hóa giéng nh Trternel Các nhà cung cấp dịch vụ và các nhà phát triển ứng dụng đang trên con đường

nhận ra các nhu cẩu của người sử dụng nhưng, dó vẫn là con dường dải ở phía trước

'thực tế, trong triển khai 3G, việc mong muốn việc chức năng hóa đặc điểm Internet theo đường thông tin vẽ tuyên không đây chúng ta có thế không, nhận thức đây đủ được Các

kỹ thuật da truy nhập hoạch dịnh cho 3G sẽ không hỗ trợ các tốc dé truyền dữ liệu và băng thông được yêu cầu cho các ứng dụng cải tiến mà người sử đụng mong miễn Các

công nghệ 3G sẽ thực sự có các chức năng mạnh hơn các bệ thống vô Luyễn không dây ngày nay, tuy nhiên không mạnh bằng khi chủng ta triển khai 4G

Những người sử dựng vô tuyến không không dây hôm nay mong đợi nhiều thứ lớn

từ các mạng vô tuyến không dây ngày mai Họ chờ đợi rằng các mạng vỗ luyến không dây thẻ hệ tiếp theo nhất là 4Œ sẽ mang lại gì Các nhà cung cấp dịch và các phát triển ting dung dang chú ý hơn nữa tới sự mong đợi của người sử đụng để quyết định hướng

24

phát triển và đưa ra các loại hình dịch vụ Từ đó các nhà cung cấp phân chia những người

sử dụng vô tuyến ra thành các mảng chung Cao ngành kinh doanh vỏ tuyến phái hiểu

được các mảng này, sự mong chò và các nhụ câu của mắng (scgrnenl) sẽ đi theo hướng

mảo trong công nghệ vó tuyến không dây thể hệ tiếp theo lên 4G Những người sử dụng, được phân mảng theo nhiều cách Theo rửnư cách trình bày ở hội thảo gân day cha Lucent

Toehnologics lại Supereomm, Tueeni đang xem xét phân chia các người sử dụng thành 5

ming nhu sau:

-_ Măng Gender: Tìm đến các người sử đụng là phụ nữ Những người sử đụng này điền

tỉnh là những cá nhân thu niập trung bình Các kiểu ứng dụng đang phát triển cho mảng này là các ứng dụng giái trí và xã hội như dịch vụ chat vả nhắn tín nhanh

- Mang theo d@ tuéi (Age): Puoc bao gdm thị trường giới trẻ các đổi tượng 18 tudi

hoặc trẻ hơn Họ không phải trả tiên cho dịch vụ do chính họ dũng mà việc tả tiển đó

là đo bố mẹ hay người có liên quan thực hiện Các kiểu ứng dụng đang được phát

triển cho đoàn này là các ứng đụng giải trí và xã hội như các dịch vụ âm rhhạc

- Mang theo cach sit dung Internet (Internet Dsaga): Đao gồm diễn hình là các cá nhân sứ dạng nhiều hơn so với mức trung bình (nhiều hơn 30 phút trên một phiên) dé

trình duyệt Tnlernel Những nguời sử dụng trong mắng này được hội tạ công nghệ

Các kiểu ứng dung đang phát triển là các ứng dựng thông tin như các dịch vụ trì tức

cá nhân vả các đòng tin tức chính (được truyền đi với âm thanh, hình ảnh, văn bản, hwae bat ky su kết hợp nào ở thể hệ thứ 3) Các nhà cưng cấp dịch đặc biết khỏ khăn

trong việc đáp ứng như câu của các khách hàng nảy bởi họ đã quen vơi việc tính tiễn

kiểu Internet

- Mang theo mire thu nhập (Income Brackets): Bao gồm những cả nhân ở độ tuỗi

trung lưu những cá nhàn biết hiểu rõ giá trị dịch vụ Các loại ứng dụng dang phát triển trong mảng nảy là cáo địch vụ thông tin như địch vụ thời gian ngắn (up-to-the-

minule), personalized stock Iickers Những người sử dựng này cũng đuợc định hướng

tính an toản chưng; vì thế các thông tin dữ liệu và thoại có độ tin cậy được nâng cao

-_ Măng những người chuyên sử dụng Afabile (Mobile Profesional): Hướng tới những,

Thưười sử dụng tin lưởng vào cáo thiết bị vỗ tuyến không đây để quản lý công việc

kinh doanh hàng ngày Mảng này bao gốm những người sử đụng chuyên nghiệp

Những người sử dung nay hau hết rất quan trọng đối với các nhả cung cấp dịch vụ

25

bởi họ thường xuyên sử dụng nhiều hơn các dịch vụ mà họ yêu cầu Các kiểu ứng dụng đang phát triển cho mang nay 1a fax di động, thư điện tử, nhắn tin nhanh Để tăng sự tin cây các ứng dụng, các nhà cung cấp cũng đang phát triền thiết bị thuê bao

để có thể chuyên vùng vảo các mạng vô tuyên không dây khác nhau trên toàn thê giới

sử dụng một thiết bị thông tin đơn Giỏng như mảng Income Brackets, Mobile

Professional yêu cầu các phương tiện thông ti dữ liệu và thoại phải tin cậy và liên

tục, Tỉnh an toàn chung sẽ được quan tâm vả hiệu chỉnh hợp lý trong mảng nay, Toàn

bộ chức năng sẽ được thêm vào đề đảm bảo tính bảo mật thông tin cho người sử dụng

Thing in da) Tn Do ih, Te

Mục địch của phản nảy là định nghĩa các dich vụ cũng như chức năng mà nhả cung

cấp đưa ra cho khách hàng Các trình ứng dụng được định nghĩa như cac phan mem,

chương trinh hoặc các tỉnh năng mang lại lợi thể cho các dịch vụ cung cấp bởi nhà khai thác Nhìn chung có bổn loại dịch vụ hoặc trình ứng dụng được phát triển và đưa vào sử

dụng ở thông tin vô tuyển thể hệ tiếp theo Đó là dịch vụ thông tin cá nhân/khoanh vũng,

các phương tiện liên lạc, tổ chức, giải trí Các ứng dụng va các dich vu thông tin cả nhân/

Các dịch vụ này cho phép người sử dạng xác mình các thông tin dơn lẻ liên quan tới

người sử dựng dủ họ ở trong vùng phục vụ hay chuyển vúng sang cáo hệ thống khác Các quốc gia Châu Âu đã có các ứng dụng theo đối phương tiện giao thông công cổng Từ các thông, thì giảm sát này người sử đụng có thể xác dịnh thời gian xe buýt hay tiu diện dừng, lại ở bên Kiểu dịch vụ thông tin cá nhân/khoanh vùng này đã được triển khai giới hạn trong các quốc gia Dịch vụ nảy có thể là push-based hoặc puli-based, phụ thuộc vào vị trí thuê bao muốn thông tin phát tập nung tự động gửi tới thiết bị võ tuyến không, giây

hoặc nêu muản thông tin phát tập trung trên một điểm có nhu cầu Các dich vu push va

pull sé được thảo luận chỉ tiết sau ö phần này Các địch vụ và các ứng dụng có mội tầm quan trọng đổi với tắt cá các máng người sử dụng đặc biệt là mảng, Mobile Professional

- Các dịch vụ thông tin (Communication): bao gôm có địch vụ nhắn tin ngắn (SMS),

thư điện tổ, hội thảo truyền hình, fax, và cáo bulletin board Mặc dù một số các địch

vụ đã được sẵn sàng trong các hệ thống không đây ngày nay, nhưng các dịch vụ này

sẽ tiếp tục được nâng cao hơn trang thể hệ tương lai Trong các dịch vụ này: thoại và

độ tin cậy được chủ ý nhất trong kế hoạch phát triển

-_ Các dịch vụ Organizational: bao gôm các khả năng hỗ trợ số cá nhân (PDA Personal đïgital assisuamU, trao đổi tiên tệ dựa lrên cơ số xác định người sử đụng, và các trình

ứng đụng quân lý cá nhân khác (vi dụ: lịch công tác, quản lý cuộc gọi, sẻ lưu địa chỉ)

Các địch vụ và cách trình ứng dụng Organizational cé liên quan tới tất cả các mắng,

người số dụng nhưng nỗ được hướng tới phục vụ cho các mắng người sử dụng là Income Brackets va Mobile Professional

- Cée dịch vu gidi tri (entertainment): duge đưa vào tắm ngắm của các nhà cũng cấp địch vụ và các nhà cung cấp quay trẻ lại đâu tư vào nó khi nhận thây nó có một tiếm năng lớn Các dịch vụ giải trí có thể gồm có đoạn âm thanh, doan video, chat, trao đối hình ảnh, và chơi game Trong thị trường vô tuyển không giây Châu Á 3G đang được phải triển, các địch vụ giả trí đang tạo ra lợi nhuận đáng ké Mang ma cac dich vụ giải

trí hướng tới đó Li mang Age

- Mét dich vụ khác đang tạo ra rất nhiều sự sôi động trong ngành kinh đoanh đó là

Thương mại di động (M-Commerce) Thuong mai dì động đưa ra khả năng cho thuê bao đăng ký mua các món hàng (ví dụ: mua gas, thức ăn từ các máy bản hàng tự

động.v.v) sử dưng một thiết bị vô tuyến không dày Ví dụ đề đăng ký mua một mòn

kẻ 3

hàng từ máy bản hàng tự dộng, mọi người sử dụng sẽ quay số điện thoại hoặc mã truy

nhập liên quan tới mỏn hàng đó và món hàng đỏ sẽ được phản phối tới người mua Trong sự phối hợp này, máy bán hàng tự động sẽ được kết nỗi tới mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) thông qua một modem hoặc một thiết bị kiểu gateway Các nhà cung cấp dịch vụ vô tuyển không đây sẽ gửi thông tin tới công ty

bắn hàng và công ly này sẽ gửi thông tìn tới máy bán làng Lự động để chỉ thị cho may ban hang phan phổi món hàng, Tài khoản của người sử dụng dịch vụ không dây sẽ được tính vào các món hàng mà họ đăng ký, giồng như một thẻ tín dụng Kiểu dịch vụ thường tuại dã động này hiện thời đang được thử nghiệm và đã được thực hiện (trên

cơ sở còn nhiều hạn chế) trong các quốc gia ở Châu Âu vá Châu Á và thực sự dang

tién xa Thuong mại di động có thế được xem như là mệt kiểu địch vụ Information hoặc Organzalion

1.3.2 Các dịch vụ dựa trên cơ sử xác dịnh vị trí Push, Pull

Cac dich vu Push va Pull dua ra độ tìn cậy cho mạng về khả năng xác định vị trí các

thuê bao Trong mạng 4Œ, điểu đó có thể nhận thấy, mạng có khả nẵng xdc dink vị trí

chỉnh xác của các thuê bao ở cá trong nhà và ngoài nhả Khả năng này được thực hiện từ

các chức năng được thêm vào từ các nhà cung cấp địch vụ

Các thông tin cá nhân người dùng dược thiết lập và cập nhệt bởi các thuê bao, dâm

bảo thông tin tới mỗi người sử dụng đứng yêu cẩu Thông tin cá nhân chủa đựng các sở

thích của thuê bao (ví dụ: thích/không thích, kế hoạch làm việc, khuôn khổ) và sự cho phép các thuê bao (ví dụ: người nào được phép biết hiện tại họ dang ở đâu), Nhà cung,

cấp dịch vụ sẽ duy trì vá hưu giữ thông tin cả nhân người sử dụng trong cơ sở dữ liệu Mạng phục vụ sẽ sử dụng các thông tin này để đây các địch vụ cho các thuê bao Ví dụ: xiểu một thuê bao thích một kiểu thức ăn riêng, mang sẽ xem trong, thông tin cá nhân cúa thuê bao đó và sẽ đây (push) các thông tin có liên quan tới nhiều nhà hàng mà phục vụ

kiểu món ăn đó ở vị trí của thuê bao

'Tương tụ, người sử dựng có thể yêu câu các thông tin giống như vậy xuất phát từ

mang (pull) néu cô ta hay anh ta không lựa chọn đề có thông tín này và thông tin nay

chi ta vị trí của các thuê bao với độ chính xác cao có thể trong khoảng vai Feet, Cac mạng không dây hiện thời không có khá năng này Các mạng ngáy nay nhìn vào các cell

đăng phục vụ và đang thông tin với thiết bị cầm tay để xác định vị trí của thuê bao Kỹ thuật này có thể chính xác cao nhất ở một vải khỏi nhà trong thành phê nhưng, đôi với các trình ứng dựng của 4G sự chính xác nãy gần như là không cản thiết Các kế hoạch hiện thời cho mạng 4G bao gồm sử dụng giao thức Iriemet phiên bản 6 Pv6) dễ định tuyến các gói dữ liệu tới mày điện thoại cảm tay, 1Pv6 đã gắn liên với việc theo dõi định vị va

điển này sẽ làm tàng khả năng xác định một cách chính xác vị trí của thuê bao trong Trang

Một số đã được để xuất áp đụng cáo khá năng của hệ thông định vị toản cầu (GPS)

vào các máy cằm tay giúp cho việc xáo định vị trí của các thuê bao Tuy nhiên GPS sẽ chỉ

hữu ích đối với phạt vì nhỏ GP8 tì vào khả nắng mây thu bat duoc lín hiệu tít các vệ tỉnh quay quanh trái đất Nếu znáy thu không truy cập ở bên ngoài (ở trong nhà), các thông tin về vị trí không được cưng cấp Ngoài vị trí ra, mạng phải có khả năng xác định các số liêu thống kê khác

1.3.3 Kết luận:

Các dịch vụ và các trình ứng dung cho 4G van đang được định nghĩa, nỗ phát triển

và địch chuyển theo nhu cầu người sử dụng, Các ủng dụng 4G hưởng tỏi phục vụ cho thị

trường khách hang cé nhu cdu lớn về chất lượng dịch vụ cững như sự đa dạng của dịch

vụ Với khả nững của mình, 4G thực sự đập ứng đuợc các nhủ cầu về đủ dịch vụ của khách hàng hiện tại và trong tương lại Chương này mới chi giới thiệu và đưa ra một số

loại hinh địch vụ điễn hình và một số ví dụ về các ứng dựng trong 4G theo một khia quan điểm chưng Phản dịch vụ và mô hình cụ thể của nó sẽ được giới thiệu kỳ hơn trong chương 3 Định hưởng phát triển các dịch vụ cho 4G dựa trên nên tăng, của 3G nhưng với

độ tín cậy và tính an toàn cao hơn, mô hình đưới đầy có thê là các địch vụ cụ thê cho 4G:

® Chương 1 đã khái quát được những nét đặc trưng, wu nhược điểm và sự phát triển của

các hệ thống thông tin đi động thế hệ 1,2 và 3,4 đồng thời đã sơ lượt tổng quan của hệ thống thông tin di động thế hệ 4 Hai thông số quan trọng đặc trưng cho các hệ thông

thông tin di động số là tốc độ bịt thông tin của người sử dụng và tính ải động, ở các thé

hệ tiếp theo các thông số này càng được cải thiện Nêu được ưu điểm của 4G so với 3G

và các cơ sở đề hình thành ưu điểm đó Để tìm hiểu thêm về 4G ta qua chương tiếp theo

CHUONG 2: MÔ HÌNH CÁU TRÚC MẠNG 4G LTE

2.1 CÁC YÊU CAU VE CÂU TRÚC MẠNG MỚI

Mạng 4G ra đời là cuộc cách mạng vẻ tốc độ truyền dữ liêu, khả năng tương tác,

giao tiếp giữa các mạng khác nhau Nó là sự kết hợp giữa các mạng khác nhau dựa trên

nên IP Mục đích chính của mạng lả cho phép người dùng cỏ thẻ truy nhập và khai thác

các dịch vụ trong mạng với tốc độ cao, chất lượng tốt, an toàn, bảo mật Vì vậy, để đáp

ng được các nhu cầu và các dịch vụ đó, mang 4G phải đáp ứng được các yêu câu sau:

o_ Mạng 4G phải đáp ứng được yêu cầu tích hợp

Tich hợp được các mạng khác như các mạng di động thể hệ 2, thẻ hệ 3, thế hệ

3,5G, và WLUAN, WIMAX, vả các mạng không dây khác

cao, Đây là yếu tổ rất quan trọng giúp cho một mạng, công nghệ mới đạt được thành

công Với sự kết hợp nảy, người sử dụng có kha nang kết nói tới nhiều mạng, cỏ thể sử

dụng nhiều dạng dịch vụ khác nhau như PSTN, ISDN, intemet, WLAN, WiMAX, ma

31

không cân quan tâm tới dạng thiết bị đang sử dụng cũng như việc họ đang ở đâu

Hình 2.2: Sự kết hợp các mạng khác nhau

o Mang có tính mở:

Xem xét các ứng dụng, dịch vụ mạng hiện nay, ching ta thay ring các hệ thống

mạng hiện nay vẫn đang phát triển như là các hệ thông đóng Trong mạng thẻ hệ hai, dịch

vụ cung cấp chỉ là những dịch vụ đơn giản như tin nhắn SMS, MMS, Các mạng di

đông thẻ hệ ba đã bắt đầu cung cập một số ứng dụng, dịch vụ nhưng còn rất ít, chất lượng,

chưa cao Các nhả cung cấp dịch vụ cũng chỉ trong phạm vi là “third-party” trong mạng

Điều nảy có thể được khắc phục trong mạng 4G Câu trúc mở của mạng 4G cho phép cài

đặt các thành phân mới với các giao điện mới giữa các câu trúc khác nhau trên các lớp

Đây là điều rất quan trọng, đặc biệt cho các dịch vụ tôi tu trong mạng di động với liên

kết không dây vả các đặc tỉnh di động, Mô hình được xây dựng ra phải có tính mở Điều nảy giúp cho hệ thông trở nên linh hoạt trong quá trình phát triển Yêu câu vẻ mở rộng,

nâng cấp hệ thông hay thêm vào các ứng dung, dịch vụ mới luôn là một đòi hỏi đối với

các mạng viên thông hiện nay Do đỏ mạng phải đảm bảo cho khả năng đáp ứng các nhủ

cầu này ngay từ thời điểm hiện tại cho đến tương lai

32

Hình 2.3: Người dùng ở các mạng khác nhau có thể truy nhập vào hệ thống

© Dam bao chat lượng dich vụ cho các ứng dụng đa phương tiện trên nền IP:

Để đảm bảo chất lượng dịch vụ, cân sự kết hợp chặt chẽ giữa các lớp truy nhập,

truyền tải vả các dịch vụ Internet Đặc biệt đối với các vẫn đẻ vẻ độ trễ mạng, băng thông

dịch vụ vv Mang 4G yêu câu tỏc độ truyền dữ liêu cao, độ trễ nhỏ, dịch vụ thời gian

thực, chât lượng cao

© Đảm bảo tính an toàn, bảo mật thông tin

Đây là yêu cầu quan trọng hàng đâu của hệ thông Hệ thống thông ti cảng phát

triển, càng có nhiêu người dùng ở các mạng khác nhau củng truy nhập vào hệ thông thì

thông tin bí mật của người ding cảng không dam bao an toản Tính an toản của hệ thống, được danh giá qua khả năng bảo mật trong truyền thông, tính đúng din và riêng tư của

các dữ liệu người sử dụng cũng như khả năng quân lý, giám sát hệ thống Bảo mật là yêu

cau chung đổi với tất cả các hệ thông viên thông

© Mang dam bao tinh di dong:

Một trong những van dé quan trong của 4G đỏ là cách để truy nhập nhieu mang di

33

đông và không dây khác nhau Có be khả năng: Sử dụng thiết bị da chế độ, vùng phú da dịch vụ, hoặc sử dụng giao thức truy nhập chung,

Các thiết bị đa chế độ:

Thiết bị da chế dộ có nhiều chế dộ hoạt dộng khác nhau, vi dụ như da truy nhập phan chia theo mã, thống tin đi động toàn cầu GSM, chế độ truy nhập vệ tỉnh, Do đó, khi thiết bị năm ngoài vùng phủ của mạng mình thì nỏ vẫn có thể truy nhập được vào thống thông qua các mạng khác, Đối với loại thiết bị nảy thì vẫn dé chất lượng dich vụ

yêu cầu phải được xử lý tắt Xem (hình 2.4— a)

Ving phii da dịch vụ:

‘Trong kiến trúc nảy, người dùng truy nhập vào ving phi da dich vụ gồm nhiều

diém tray chung (UAL: Universal Access Point) Nhimg UAP nay kich hoạt để chọn

xnạng dưa lrên những cải có săn, đặc điểm chất lượng, và sự lua chon thông thường của người dùng Người đùng, thiết bị có thể chuyên dich vụ khi di chuyên từ UAP này sang

UAP khác Xem (hình 2.4 — b)

Giao thức truy nhập chưng:

‘Trong trường hợp này các mạng không dây có thể hỗ trợ một hoặc hai giao thức truy nhập chuẩn Khi đó thiệt bị có thế chuyển mạng cô cùng giao thức truy nhận khi

không truy nhập được vào mạng của mình Xem (hình 2.4- e}

34

Mạng mới ra đời phải cỏ tốc đô truyền dữ liệu cao, đáp ứng được yêu cầu của

người sử dụng Tỏe độ truyền dữ liệu trong mạng mới có thẻ lên den 100Mbps, va 160Mbps khi sử dụng MIMO (Nhiều đầu vào - Nhiều đầu ra)

35

~ MÁC 8 MIMO được tối ưu hóa

+MIMO mạnh mẽ tương quan và

hoa: để điều chế cao

is nea baal

*MIMO được làm trước

Hình 2 5: Tốc độ truyền dữ liệu trong mạng 4G

2.2MÔ HÌNH MẠNG 4G LTE

2.2.1 Ưu nhược điểm của cấu trúc mạng 3G và 3,5G

a Mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA

Mạng thông tin di động thể hệ ba ra đời đã khắc phục được các nhược điểm của các

mạng thông tin di động the hệ trước đó Với việc cầu trúc mạng dùng giao thức IP kết

hợp với công nghệ ATM, củng với việc hỗ trợ tốc độ lên tới 2Mbps, mạng thông tin di

đông thể hệ ba WCDMA có thẻ hỗ trợ người dùng các dịch vụ như: hội nghị truyền hình,

truy cập internet tốc độ cao, download các file dữ liệu nhỏ

Tuy nhiên, mạng đi động này cũng có một số nhược điểm như: Tốc độ truyền dữ

liệu lớn nhất là 2Mbps, vẫn chưa đáp ứng được yêu cau ngay càng cao của người dùng, khả năng đáp ứng các dịch vụ thời gian thực như hội nghị truyền hình là chưa cao, rat

khỏ trong việc download các file dữ liệu lớn,

Mang thông tin di động thể hệ ba \WCDMA chưa đáp ứng được các yêu cầu như: khả năng tích hợp với các mang khác (Ví dụ: WLAN, WiMAX, ) chưa tốt, tính mở của

mạng chưa cao, khi đưa một dich vu mới vào mạng sẽ gặp rất nhiều van dé do tốc độ

mạng thấp, tải nguyên băng tân ít,

b Mang théng tin di déng thé hé 3,5G HSDPA va HSUPA

Cuộc cách mạng của thị trường thông tin đi động đưa ra các yêu cầu nâng cấp cải

36

tiến vẻ cả dung lượng hệ thống lần tốc độ truyền dẫn đỡ liễu Mang thong tin di dong thé

hệ ba WCDMA ra đời là một bước phát triển mạnh mẽ về tốc độ và chất lượng dịch vụ

tối đa trong WCDMA chỉ đạt tới 3Mbps Để tăng khả năng hỗ Tuy nhiên, tốc độ dữ liệt

trợ cho các dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói, dặc biệt là nâng cao tốc dộ truyền đữ liệu,

mà trước hết là tốc độ đường xuống, 3GPP đã phát triển và chuẩn hóa trong phiên bàn TRelcase 5 muội công nghệ mới, đó lả công nghệ truy nhập gói đường xuống tốc độ cao

(HSDPA) với những tỉnh năng mới được đề cập trong các phiên bản R5 của 3GPP cho hệ thông truy nhập vô tuyến WCDMA/UTRA -EFDD và được xem như là một trong những,

công nghệ tiên tiên cho hệ thống thông tin đi động 3,5G HSDDPA bao gồm ruột tập các tính năng mới kết hợp chặt chế với nhau để cái thiện dưng lượng mang, va ting téc dé dit

liệu định trên 10 Mbps đối với lưn lượng gói đường xuống Những cải tiễn về mặt kỹ

thuật cho phép các nhà khai thác có thể đưa ra nhiều dịch vụ tắc độ bít cao, cải thiên chất lượng dịch vụ (QoS) của các dịch vụ hiện có, và đạt chỉ phí thấp nhất Khả năng hỗ trợ

tốc độ đữ liệu và tính đi động của HSDPA là chưa từng có trong các phiên bân trước đây của 3GŒPP,

Cáo khia cạnh kỹ thuật trong nội dung HSDPA bao gồm:

+ Phát kênh chỉa sẻ

«+ Điều chế và mã hóa thích ứng

«_ Kỹ thuật phát đa mã

«+ Yêu câu lấn lại Lự động nhưnh HARQ,

Mục dích của HSDPA là hỗ trợ truy nhập gói dường xuống tốc dộ cao bằng cách

sử dụng một kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao (LIS-DSCH) và hỗ trợ thoại được tích

hẹp trên kênh DCH và đữ liệu tắc độ cao trên kênh H1S-DSCH trên cũng một sóng mang (trong ty nhu DSCH trong Release 99)

Lợi ích của ISDPA như đã trình bảy trang các phân trước cho đường xuống khi đấu hết lưu thông đữ liệu 3G được trồng đợi đầu liên là đường xuống Release 6 sẽ nói về cái tiến, nâng cấp đường lên, được gợi là nâng cấp đường lên LISUPA (LISUPA: lligh

Speed Uplink Packet Access) HSUPA sử đựng tương tự các đặc điểm chính như

HSDPA, nhưng thay vì áp dụng cho đường xuống thì nó lại áp dụng cho đường lên Điều này sẽ làm tắng tốc độ truyền dường xuống,

'Tuy nhiên, các mạng di động này cén nhiều nhược điểm như: tốc độ truyền đữ liệu

chưa cao, đo đó chất lượng của các địch vụ thời gian thục chua cao, tốc độ truyền đữ liệu

vẫn còn thấp, đặc biệt là tỉnh di động kém Khi người ding đi vào vùng phủ của loại xmạng khác ví dụ như mạng WLAN, WiMAX, mà không nằm trong vủng phủ sống cúa

minh thì mạng không thê phục vụ người đủng được Ngoài ra, việc sử dung IPv4 cing

gây ra gác han chế như không đã địa chỉ để triển khai theo yêu cầu của mạng, Khả

ốc độ

răng triển khai các địch vụ mới trên các mang nay rất khó đo các han chế

truyền thông va bang tan,

Trong lượng lại, người sử dụng móng muốn dược sử dụng nhiều loại hình dịch vụ khác nhau với tốc độ truyền cao lên tới hàng trăm Mbps, có chất lượng tốt, có thê thâm nhập vào mạng từ tuợi nơi, có khả năng sử dụng cac dich vu moi mat cach dé dang,

3.2.2 Mũ hình mạng thông tin di động 4G T.TE

Phạm vi của mạng 4Ö sẽ bao phú toàn bộ từ các phần truyền dân vô tuyển, truyền dẫn trong mạng lõi đến lận các ứng dụng trên thiệt bị đầu cuối Với yên cầu một kiến trúc phân lớp cho hệ thông, nhằm đâm bảo tỉnh mở và tỉnh thích ứng cho hệ thông, các thành phan chức năng trong mạng sẽ được chuẩn hoá theo các chức nắng chưng và mỗi chức

năng chưng này sẽ đại điện cho chức năng trong 1 lớp Với yêu cầu nảy, người thực hiện

phan chia cau tric mang trên cơ sở của 4 lớp chức năng, tương ứng với 4 phạm vị chức năng của các thành phản trong hệ thống mạng

38

Hinh 2.6: Mé hinh céu tritc mang 4G Với mô hình trên, tính tích hợp hệ thông đã được giải quyết trên lớp truyền dẫn Các

hệ thông sử dụng môi trưởng truyền vô tuyên được tích hợp chung vao mang RAN Với

mô hình nảy, các mạng truy nhập vô tuyển được tích hợp vào một môi trường chung, có nghĩa thuê bao đi động đầu cuối khi ở bất cứ môi trường truyền vô tuyến nảo cũng đảm bão hoạt động trong mạng

“Tỉnh tương tác giữa các lớp giúp cho mô hình có tính mở trong việc phát triển công

39

nghé cting như dịch vụ trong tương lai Việc xử lý các công nghệ điều chế, mã hoá và truy nhập trên các lớp tương tác cũng tạo ra tỉnh thích nghĩ với các yêu cầu về dịch vụ,

đâm bảo đây đủ các yêu câu về tắc độ địch vụ trong tương lại

> Chúc năng mạng truy nhập vô tuyến

= _ Có khả nàng tích hợp giữa các thiết bị đầu cuối

=- Đảm bảo lốc độ dịch vụ

> Chức năng của mạng lõi:

=- Kết nổi các mạng khác nhau: mạng không đây và mạng có dây

= Truyền tải trafTïc trên các tuyên từ nơi gửi đến đích an toàn

"_ Dịnh tuyến lưu lượng

= Chuyến đối dang dit ligu all IP

> Chức năng điều khiển:

= _ Cung cấp nên tảng hạ tảng kết nổi mạng địch vụ

> Dich vụ: Cung cấp địch vụ sử dựng cho người dùng,

2.3 CHUC NANG CAC PHAN TU TRONG MÔ HÌNH

2.3.1 Các phần tử lớp truy nhập vô tuyến

Nhiệm vụ chỉnh của mạng trey nhập võ tuyến (Radio Access Network) la tao va

duy trí các kênh mang truy nhập vô tuyển (RA) để thực hiện thông tin giữa thiết bị đi

động (ÚE) với mạng lới (CN) Thiết bị người đăng ở đây có thể là các MS, các tuết bị xách tay, Do đó, mạng truy nhập vô tuyến phải cỏ khá năng giao tiếp với các thiết bị

đầu cuỗi, kế cả khi thiết bị đầu cuải là thiệt bị di động không dây thuộc mạng khác

23.11 Thiết bị đầu cuỗi:

Thiết bị đầu cuối di động trong mạng 4G phải có sự phát triển trong việc chạy nhiều dạng ủng dụng khác nhau Diễu này cũng đảm bão cơ hội tăng lợi nhuận cho các nha

40