Báo cáo tiểu luận thông tin di Động Đề tài mạng thông tin di Động 5g

Sự cần thiết: Mạng 5G là viết tắt của 5th Generation thế hệ thứ năm của công nghệ di động, đang trở thành một yếu tố không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại.Với tốc độ siêu nhanh, độ tr

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÁO CÁO TIỂU LUẬN THÔNG TIN DI ĐỘNG

ĐỀ TÀI: MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G

SVTH : TRẦN ĐỨC ANH - 21810510003

NGUYỄN THU HẰNG - 21810510026 NGUYỄN VĂN LONG - 21810510539 PHẠM GIA MINH - 21810510550 NGUYỄN ĐÌNH TIẾN - 21810510443 NGUYỄN ĐỨC SƠN - 20810510117

HÀ NỘI – 03/2025

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô trườngĐại học Điện Lực, đặc biệt là quý thầy cô khoa Điện tử viễn thông, những người đãluôn tận tâm giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho sinh viên Chúng

em vô cùng biết ơn khi được học tập trong một môi trường chuyên nghiệp, được tiếpcận với nhiều môn học bổ ích và thực tiễn

Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Phạm Duy Phong,người đã không chỉ cung cấp cho chúng em những kiến thức chuyên sâu về môn

“Thông tin di động” mà còn truyền cảm hứng học tập và giúp chúng em hiểu rõ hơn

về tầm quan trọng của lĩnh vực này trong thực tế Sự tận tâm và hướng dẫn của thầy

đã giúp chúng em có cái nhìn rộng mở và tiếp cận kiến thức một cách hiệu quả hơn

Trong suốt quá trình học tập môn “Thông tin di động”, chúng em đã không chỉtích lũy được những nền tảng lý thuyết vững chắc mà còn có cơ hội thực hành và ứngdụng kiến thức vào thực tế Môn học không chỉ giúp chúng em hiểu rõ về kiến trúc hệthống di động, các nguyên lý vận hành mà còn giúp chúng em trang bị tư duy logic

và khả năng nghiên cứu chuyên sâu trong lĩnh vực này Đây chắc chắn sẽ là hànhtrang quý báu cho chúng em trong quá trình học tập cũng như trong sự nghiệp saunày

Dù đã cố gắng hết sức để hoàn thành bài tiểu luận một cách tốt nhất, nhưng dohạn chế về kiến thức và kinh nghiệm thực tế, bài làm của chúng em khó tránh khỏinhững thiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự góp ý của thầy để bài tiểu luậnđược hoàn thiện hơn và để chúng em có cơ hội học hỏi nhiều hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 25 tháng 03 năm 2025

SINH VIÊN

(Đại diện nhóm)

Trần Đức Anh

NHẬN XÉT

(Của giảng viên hướng dẫn)

GIẢNG VIÊN

TS Phạm Duy Phong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN

ĐỀ CƯƠNG TIỂU LUẬN Môn: Thông tin di động

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thu Hằng -21810510026

Nguyễn Văn Long -21810510539Trần Đức Anh -21810510003Phạm Gia Minh -21810510550Nguyễn Đình Tiến - 21810510443Nguyễn Đức Sơn -20810510117

Lớp : D16DTVT1 Khoá: D16

Ngành đào tạo: CNKT ĐTVT Hệ đào tạo: Chính quy

1 Tên tiểu luận: Mạng thông tin di động 5G

2 Sự cần thiết: Mạng 5G là viết tắt của 5th Generation thế hệ thứ năm của công

nghệ di động, đang trở thành một yếu tố không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại.Với tốc độ siêu nhanh, độ trễ cực thấp và khả năng kết nối hàng tỷ thiết bị cùng lúc,5G hứa hẹn mang đến một cuộc cách mạng công nghệ, thay đổi cách chúng ta sống

và làm việc

3 Mục tiêu: Mạng 5G được xây dựng để đáp ứng nhu cầu kết nối ngày càng tăng,

tập trung vào tốc độ truyền tải dữ liệu siêu nhanh, độ trễ cực thấp, khả năng kết nốihàng loạt thiết bị, độ tin cậy cao và tính linh hoạt Mục tiêu là tạo ra một nền tảngmạnh mẽ cho các ứng dụng tiên tiến như xe tự lái, Internet vạn vật (IoT), và côngnghiệp 4.0, đồng thời thúc đẩy sự đổi mới trong nhiều lĩnh vực khác nhau

4 Phân công nhiệm vụ

Họ và tên Chức vụ Công việc

Nguyễn Thu Hằng Phó nhóm Tìm hiểu phần chương II

Nguyễn Văn Long Phó nhóm Tìm hiểu phần 3.2 chương III

Trần Đức Anh Trưởng nhóm Tìm hiểu phần 1.1 1.2 chương I

Phạm Gia Minh Phó nhóm Tìm hiểu phần 3.3 chương III

Nguyễn Đình Tiến Phó nhóm Tìm hiểu phần 3.2 chương III

Nguyễn Đức Sơn Phó nhóm Tìm hiểu phần 1.3 1.4 chương I

5 Nội dung chính của tiểu luận:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ 5G

 1.1 : Sự ra đời của mạng 5G ( Tài liệu 1 mục 8.1 trang 269)

1.2 : Kiến trúc tổng quan mạng di động 5G ( Tài liệu 1 mục 8.3 trang 271) 1.3 : Mô hình kênh vô tuyến 5G ( 8.5 tài liệu 1 trang 275)

1.4 : Ưu nhược điểm của mạng 5G (Tài liệu 4,5)

Chương 2: Công nghệ của mạng di động 5G

2.1 : Công nghệ OFDMA ( Tài liệu 1 mục 8.7 trang 277)

2.2 : Công nghệ đa truy nhập SCMA ( Tài liệu 1 mục 8.7 trang 277)

2.3 : Công nghệ đa truy nhập phi trực giao NOMA ( Tài liệu 1 mục 8.7

trang 278)

Chương 3: Thực tiễn mạng 5G tại Việt Nam

3.1 : Mô hình triển khai 5G và lộ trình chuyển đổi sang mạng 5G SA (Tài

liệu 2)

3.2 : Điều kiện để triển khai mạng 5G tại Việt Nam (Tài liệu 6)

3.3 : Xu hướng phát triển của 5G trong tương lai (Tài liệu 3)

6 Tài liệu tham khảo:

[1] Nguyễn Văn Đức (2023), Giáo trình thông tin di động, Nhà xuất bản Bách

Khoa Hà Nội

[2] “Mô hình triển khai 5G độc lập và thuần Ipv6”,Cổng thông tin điện tử tỉnh Hà

Tĩnh,2023

[3] “5G và những thay đổi toàn diện trong xây dựng thành phố thông minh”,Tạp

chí thông tin và truyền thông,2023

[4] “5G: definition, operation, advantages & disadvantages” | Myra

[5] Informa TechTarget “What are the pros and cons of 5G?”

[6] Kinh nghiệm triển khai 5G và những đề xuất với doanh nghiệp Việt Nam,Bộ

khoa học và công nghệ cục tần số vô tuyến điện,2021

7 Kết quả của tiểu luận:

Mạng 5G mang lại tốc độ truyền tải cao, độ trễ thấp và dung lượng kết nối lớn,đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dùng và các ứng dụng công nghệ mới Hệthống 5G tận dụng băng tần cao, công nghệ MIMO và Beamforming để tối ưu hóahiệu suất, nhưng đối mặt với thách thức về phạm vi phủ sóng và tiêu thụ năng lượng.Sóng mmWave dễ bị suy hao và cản trở bởi vật cản, đòi hỏi triển khai dày đặc trạmthu phát sóng nhỏ (small cells) để duy trì kết nối ổn định Các kỹ thuật như điều chếthích nghi, mã hóa kênh và ghép băng tần giúp cải thiện độ tin cậy và hiệu suất truyềndẫn, đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người dùng và ứng dụng IoT

8 Thời gian làm tiểu luận: Từ 27/12/2024 đến 25/03/2025

Ngày nộp: 25/03/2025

Hà Nội, ngày 25 tháng 03 năm 2025

NGƯỜI HƯỚNG DẪN SINH VIÊN

(Đại diện nhóm)

TS Phạm Duy Phong Trần Đức Anh

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1

MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 5G 3

1.1 Sự ra đời của mạng 5G 3

1.1.1 Bối cảnh phát triển 3

1.1.2 Quá trình hình thành và phát triển 3

1.1.3 Những đặc điểm nổi bật của 5G so với các thế hệ trước 3

1.1.4 Các quốc gia tiên phong trong phát triển 5G 4

1.2 Kiến trúc tổng quan mạng di động 5G 4

1.3 Mô hình kênh vô tuyến 5G 5

1.4 Ưu nhược điểm của mạng 5G 6

Kết luận chương I: 7

CHƯƠNG II:CÔNG NGHỆ MẠNG DI ĐỘNG 5G 8

2.1 Công nghệ OFDMA 8

2.2 Công nghệ đa truy nhập SCMA 8

2.2.1 : Nguyên lý hoạt động của SCMA… ……….8

2.2.2: Ưu điểm của SCMA………

9 2.2.3 Ứng dụng của SCMA……… 9

2.3 Công nghệ đa truy nhập phi trực giao NOMA 9

2.3.1 Nguyên lý hoạt động của NOMA 9

2.3.2 Ưu điểm của NOMA 10

2.3.3 Nhược điểm của NOMA 10

Kết luận chương II 11

CHƯƠNG III: THỰC TIỄN MẠNG 5G TẠI VIỆT NAM 12

3.1 Mô hình triển khai 5G và lộ trình chuyển đổi sang mạng 5G SA 12

3.2 Điều kiện để triển khai mạng 5G tại Việt Nam 13

3.3 Xu hướng phát triển của 5G trong tương lai 14

Kết luận Chương III 15

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ CỦA TIỂU LUẬN 15

4.1 Tóm tắt những nội dung chính 15

4.2 Đánh giá tổng quan về 5G 16

4.3 Định hướng phát triển trong tương lai 16

KẾT LUẬN 17

TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

3 MIMO Multiple Input Multiple Output Đa đầu vào - Đa đầu ra

4 ITU Telecommunication UnionInternational Liên minh Viễn thôngQuốc tế

5 3GPP 3rd Generation PartnershipProject Dự án Hợp tác Thế hệ thứBa

6 RAT Radio Access Technology Công nghệ truy cập vôtuyến

12 FAA Federal AviationAdministration Cục Hàng không Liênbang Mỹ

Division Multiple Access

Truy cập Đa người dùngPhân chia Tần số Trực

giao

15 OFDM Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing Ghép kênh phân chia theotần số trực giao

16 CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chiatheo mã

18 NOMA Non-Orthogonal MultipleAccess Đa truy nhập không trựcgiao

19 TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chiatheo thời gian

20 SIC Successive InterferenceCancellation Hủy nhiễu liên tiếp

1

MỞ ĐẦU

Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghệ số đang diễn ra mạnh mẽ, mạng

di động thế hệ thứ năm (5G) ngày càng khẳng định vai trò quan trọng trong việcthúc đẩy kết nối, hỗ trợ các hoạt động sản xuất, kinh doanh và nâng cao chất lượngdịch vụ trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, y tế, giáo dục và giao thông Côngnghệ 5G không chỉ đơn thuần là sự nâng cấp từ các thế hệ mạng trước mà cònđóng vai trò là nền tảng cốt lõi cho sự phát triển của các ứng dụng công nghệ tiêntiến như Internet vạn vật (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI) và thành phố thông minh(Smart City) Việc triển khai và tối ưu hóa mạng 5G là một bước tiến quan trọngnhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng và thúc đẩy quá trình chuyểnđổi số trên toàn cầu

Một trong những yếu tố quan trọng quyết định hiệu suất của mạng 5G chính

là hạ tầng viễn thông và công nghệ truyền sóng Nhờ ứng dụng các công nghệ tiêntiến như sóng mmWave, MIMO đa anten và Beamforming, mạng 5G có thể cảithiện đáng kể tốc độ truyền tải, giảm độ trễ và mở rộng khả năng kết nối Tuynhiên, mạng 5G cũng đối mặt với nhiều thách thức về phạm vi phủ sóng, nhiễu tínhiệu và yêu cầu triển khai mật độ cao các trạm thu phát sóng nhỏ (small cells).Việc nghiên cứu và ứng dụng các phương pháp tối ưu hóa mạng là yếu tố then chốtgiúp nâng cao chất lượng kết nối, tối ưu tài nguyên tần số và giảm thiểu nhiễutrong hệ thống

Tại Việt Nam, quá trình phát triển từ mạng 2G, 3G, 4G cho đến 5G đã đặt ranhững yêu cầu mới về hạ tầng viễn thông cũng như các công nghệ truyền dẫn phùhợp với điều kiện địa lý đa dạng của đất nước Với sự pha trộn giữa các khu đô thị,khu công nghiệp, vùng nông thôn và địa hình đồi núi, việc triển khai mạng 5G đòihỏi phải có chiến lược hợp lý để đảm bảo vùng phủ sóng rộng, tín hiệu ổn định vàhiệu suất mạng tối ưu Do đó, nghiên cứu về mạng di động 5G không chỉ mang ýnghĩa lý thuyết mà còn có giá trị thực tiễn cao trong việc cải thiện chất lượng dịch

vụ viễn thông và thúc đẩy chuyển đổi số tại Việt Nam

Bài tiểu luận này sẽ phân tích tổng quan về mạng 5G, bao gồm đặc điểm, lợiích, thách thức và ứng dụng thực tiễn Thông qua đó, chúng ta có thể hiểu rõ hơn

về vai trò của 5G trong xu hướng phát triển công nghệ toàn cầu và dự báo nhữngthay đổi mà nó mang lại trong tương lai

2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ 5G

1.1 Sự ra đời của mạng 5G

1.1.1 Bối cảnh phát triển

Mạng di động 5G (thế hệ thứ năm) ra đời trong bối cảnh nhu cầu về tốc độkết nối nhanh hơn, độ trễ thấp hơn và khả năng kết nối nhiều thiết bị hơn ngàycàng trở nên cấp thiết Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ số, đặc biệt là Internetvạn vật (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI), và thực tế ảo/tăng cường (VR/AR), đã đòi hỏimột hệ thống mạng mới có khả năng đáp ứng các yêu cầu về băng thông lớn vàhiệu suất cao hơn so với mạng 4G LTE

1.1.2 Quá trình hình thành và phát triển

Quá trình nghiên cứu và phát triển mạng 5G bắt đầu từ đầu những năm

2010, với sự tham gia của nhiều tổ chức công nghệ và viễn thông trên toàn cầu

Dưới sự dẫn dắt của Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) và 3rd Generation

Partnership Project (3GPP), các tiêu chuẩn kỹ thuật cho 5G đã được thiết lập và

hoàn thiện qua nhiều giai đoạn:

 2015-2017: Các tổ chức viễn thông và công ty công nghệ tiến hành thử

nghiệm 5G sơ bộ, xác định các yêu cầu kỹ thuật cốt lõi

 2018: 3GPP công bố tiêu chuẩn đầu tiên của 5G (Release 15), mở đường cho

các thử nghiệm thực tế

 2019: Các quốc gia như Hàn Quốc, Mỹ, Trung Quốc chính thức triển khai

mạng 5G thương mại đầu tiên

 2020-2023: 5G dần được mở rộng trên toàn cầu, với nhiều ứng dụng trong

công nghiệp, y tế, giáo dục và giao thông thông minh

1.1.3 Những đặc điểm nổi bật của 5G so với các thế hệ trước

So với các thế hệ mạng trước, 5G mang lại những cải tiến đáng kể:

 Tốc độ cao hơn: 5G có thể đạt tốc độ tải xuống lên tới 10 Gbps, nhanh gấp

100 lần so với 4G

 Độ trễ thấp: Giảm xuống chỉ còn 1 mili-giây (ms), cải thiện hiệu suất cho

các ứng dụng thời gian thực

3

 Kết nối đa thiết bị: Hỗ trợ hàng triệu thiết bị trên mỗi km², giúp phát triển

IoT và thành phố thông minh

 Tiết kiệm năng lượng: Hiệu suất sử dụng năng lượng tốt hơn, kéo dài thời

gian hoạt động của thiết bị di động

1.1.4 Các quốc gia tiên phong trong phát triển 5G

Một số quốc gia đã đóng vai trò tiên phong trong nghiên cứu và triển khai5G, bao gồm:

 Hàn Quốc: Triển khai thương mại mạng 5G đầu tiên trên thế giới vào tháng

đa dạng thông qua các cấu hình cell khác nhau bao hàm cả truy nhập WLAN vàcác mạng cảm biến được kết nối trực tiếp hoặc qua các bộ chuyển tiếp đến trạmgốc diện rộng (Macro BS) và đính tuyến đến 5G Gateway Thiết bị đầu cuối diđộng 5G được tích hợp các giao diện vô tuyến khác nhau cho mỗi công nghệ truynhập vô tuyến RAT (Radio Access Technology) để cung cấp hỗ trợ cho tất cả cáccông nghệ truy nhập không dây khác nhau Bên cạnh đó hệ thống 5G cũng hỗ trợkết nối các thiết bị đầu cuối có dây vào 5G GW Kiến trúc mạng lõi 5G hỗ trợ côngnghệ điện toán đám mây, kiến trúc toàn IP, cho phép ảo hoá mạng, cho phép sửdụng Internet cũng như các máy chủ ở xa trung tâm để duy trì dữ liệu và ứng dụng

4

của người dùng Các công nghệ mới cho phép người dùng có thể sử dụng các ứngdụng mà không cần cài đặt và truy cập tài nguyên và dữ liệu từ thiết bị di động bất

kỳ trên phạm vi toàn cầu kết nối qua Internet

1.3 Mô hình kênh vô tuyến 5G

Các mô hình kênh truyền không dây 5G đóng vai trò quan trọng để đánh giá và

so sánh việc thực hiện các đề xuất công nghệ khác nhau và dể đánh giá hiệu suấttổng thể hệ thống không dây 5G

Một số yêu cầu quan trọng cơ bản đối với kênh truyền 5G bao gồm:

- Kênh vô tuyến băng rộng thuộc băng tần từ dưới 1 GHz lên đến 100 GHz

- Độ rộng kênh rất lớn, lên đến 500 MHz

- Mô hình hóa phân cực chính xác theo ba chiều

- Nhất quán vè mặt không gian, nghĩa là các kênh không bị ảnh hươnghr khimất phát/thu di chuyển hay thay đổi vị trí để hỗ trợ các tình huống mật độthuê bao cao

- Cùng tồn tại nhiều loại đưởng truyền khác nhau trong cùng một vùng phủsóng với kích cỡ cell khác nhau cũng như các kết nối từ thiết bị đến thiết bịD2D (Device - to - Device)

- Hỗ trợ tính di động cho nhiều đầu cuối cũng di chuyển đồng thời và độc lậpnhằm hỗ trợ các kết nối D2D và V2V cũng như trạm gốc di chuyển

- Độ phân giải không gian lớn thông qua sử dụng kỹ thuật mảng ăng ten rấtlớn, masive MIMO và beamforming

Hai yếu tố để quyết định yêu cầu của mô hình kênh đó là: (1) ngữ cảnh môitrường và nhu cầu người dùng; (2) các thành phần công nghệ cần thiết để cung cấpcác dịch vụ đầu cuối – đến – đầu cuối yêu cầu

Các yêu cầu đối với mô hình kênh 5G được thể hiện trên bảng 8.4

5

Bảng 8.4 Các yêu cầu đối với mô hình kênh [AFI16]

Phân loại Yêu cầu phải đạt

Môi trường Cho phép mô hình phạm vi làn truyền sóng diện rộng

Phổ - dải tần Từ 1 GHz đến 100 GHz

Ăng ten Cho phép mô hình hệ thống ăng ten mảng cỡ lớn

Hệ thống Cho phép mô hình các tham số cell nhỏ, cell dịch chuyển, D2D,

M2M, V2V, MU-MIMO,

Độ phức tạp Có tính khả thi cho việc thực hiện

- Về băng tần: Ngoài tần số dưới 6 GHz, một số băng tần trên 6 GHz được đề

xuất sử dụng bao gồm: 10GHz, 18 ÷ 19 GHz, 28 ÷ 29 GHz, 32 ÷ 33 GHz, 36GHz, 41 ÷ 52 GHz, 56 ÷ 76 GHz và 81 ÷86 GHz Trong đó dải tần ưu tiên là

32 ÷ 33 GHz, 43 GHz, 46 ÷50 GHz, 56 ÷ 76 GHz và 81 ÷ 86 GHz Mục tiêucủa mô hình kênh truyền 5G là xác định các tham số kênh và hiệu ứng ảnh hưởng truyền dẫn trong dải từ dưới 1GHz đến 100 GHz

- Về ăng ten: Một thay đổi quan trọng của công nghệ 5G là việc sử dụng các

ăng ten mảng rất lớn massive MIMO và beamforming Các mô hình kênh mới này cần cải thiện độ phân giải góc, cũng như các tham số kênh cần được

mô hình hóa chính xác: góc phương vị và góc ngẩng, biên độ, độ phân cực,

độ trễ

1.4 Ưu nhược điểm của mạng 5G

Ưu điểm của 5G:

1 Tốc độ cao và độ trễ thấp: 5G cung cấp tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơnđáng kể so với các thế hệ trước, cho phép truyền tải dữ liệu gần như tức thời.Điều này hỗ trợ mạnh mẽ cho các ứng dụng yêu cầu độ trễ thấp như thực tế

ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) và xe tự hành

2 Kết nối đa thiết bị: 5G có khả năng hỗ trợ số lượng lớn thiết bị kết nối đồngthời, tạo điều kiện cho sự phát triển của Internet vạn vật (IoT) và các ứngdụng thông minh trong các lĩnh vực như nhà ở, thành phố và công nghiệp

3 Hiệu quả năng lượng: Mặc dù yêu cầu hạ tầng phức tạp hơn, 5G được thiết

kế để tiêu thụ ít năng lượng hơn trên mỗi bit dữ liệu truyền tải, giúp giảm chiphí vận hành và tác động môi trường

6