ĐÁNH GIÁ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ 4G, ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM

ĐÁNH GIÁ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ 4G, ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM Việt Nam là một trong những quốc gia đã đưa vào khai thác hệ thống thông tin di động 2G từ rất sớm, đã phủ sóng và cung cấp dịch vụ cho khắp các tỉnh thành trong cả nước. Trong 2 năm gần đây, nước ta cũng đã đưa công nghệ 3G vào triển khai.

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

-

NGUYỄN THỊ THẢO

ĐÁNH GIÁ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ 4G,

ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

Mã số: 60.52.02.8

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - NĂM 2013

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: TS ĐẶNG HOÀI BẮC

Phản biện 1:………

Phản biện 2:………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại

Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc:….giờ… ngày….tháng….năm…

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

LỜI MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Việt Nam là một trong những quốc gia đã đưa vào khai thác hệ thống thông tin di động 2G từ rất sớm, đã phủ sóng và cung cấp dịch vụ cho khắp các tỉnh thành trong cả nước Trong 2 năm gần đây, nước ta cũng đã đưa công nghệ 3G vào triển khai Tuy nhiên, theo đánh giá từ một số chuyên gia viễn thông, hiện nguồn thu từ 3G của các nhà mạng chỉ chiếm khoảng

từ 2 - 3%, còn lại từ các dịch vụ truyền thống là gọi và tin nhắn Thực tế cho thấy, đã hơn hai năm "ra đời" nhưng các dịch vụ trên nền tảng công nghệ 3G vẫn còn xa xỉ và chưa thực sự trở thành xu hướng tiêu dùng Nhiều dịch vụ như Mobile TV, Mobile Camera, Video Call vẫn còn kém thông dụng; chỉ có dịch vụ truy cập Internet từ điện thoại di động và qua máy tính từ 3G có ưu thế hơn trong nhu cầu sử dụng và xu hướng tiêu dùng, nhưng số người dùng và tần suất sử dụng vẫn rất hạn chế, do giá cước vẫn còn đắt và tốc độ đường truyền còn chậm

Tuy vậy, thị trường viễn thông Việt Nam được xem là một điểm sáng trên bản đồ viễn thông quốc tế với tốc độ phát triển nhanh thứ 2 thế giới Với đà phát triển đó, trong tương lai không xa, mạng thông tin di động 4G chắc chắn sẽ được triển khai trên nền mạng 3G hiện tại nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển của thị trường viễn thông trong nước

Vậy khi nào thì triển khai 4G trên thị trường Việt Nam, làm sao để lựa chọn đúng về công nghệ để tránh đầu tư sai hướng đang là vấn đề lớn đặt

ra cho các nhà quy hoạch mạng viễn thông nước ta Việc nghiên cứu thiết

kế để triển khai mạng thông tin di động 4G cần được đặt ra ngay từ thời điểm hiện nay để từng bước tiếp cận và theo sát sự phát triển công nghệ

mới trên thế giới, cung cấp luận cứ khoa học cho việc xây dựng triển khai mạng 4G trong giai đoạn tiếp theo

Do đó, để khắc phục một phần hạn chế trên, qua các kiến thức tìm hiểu, luận văn này được tiến hành nhằm đề xuất tìm hiểu một số giải pháp,

xu hướng phát triển công nghệ, dịch vụ cả về phần thiết bị đầu cuối 4G cho phù hợp với khả năng của các nhà cung cấp và đáp ứng được nhu cầu của thị trường viễn thông nước ta

2 Mục đích nghiên cứu

- Tìm hiểu chung về công nghệ 4G

- Tìm hiểu chung các xu hướng phát triển công nghệ 4G

- Đề xuất tiêu chuẩn công nghệ 4G khi triển khai tại Việt Nam

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu : Công nghệ 4G

- Phạm vi nghiên cứu : Đánh giá xu hướng phát triển công nghệ 4G,

đề xuất ứng dụng tại Việt Nam

4 Phương pháp nghiên cứu

- Khảo sát các nghiên cứu, tài liệu liên quan để thu thập thông tin

về cơ sở lý thuyết từ nhiều nguồn (tài liệu, sách giáo trình, Internet…)

- Thu thập, phân tích dữ liệu nhằm đánh giá thực trạng công nghệ thông tin Việt Nam Tổng hợp, phân tích, đánh giá, lựa chọn các chuẩn công nghệ 4G phù hợp với điều kiện thực tế và tổng hợp các kết quả nghiên cứu để lựa chọn cách tiếp cận phù hợp với nội dung nghiên cứu

5 Kết cấu của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và danh mục tài liệu tham khảo, luận văn được kết cấu gồm 3 chương:

Chương 1: Trong chương này giới thiệu chung về côn nghệ 4G, tiếp

đó so sánh công nghệ 4G và công nghệ 3G

Chương 2: Chương này nghiên cứu tình hình phát triển và xu hướng,

chiến lược, phát triển thiết bị LTE/ 4G của các nhà cung cấp thiết bị viễn thông hàng đầu trên thế giới, nghiên cứu xu hướng phát triển công nghệ 4G trên thế giới

Chương 3: Trong chương này đề cập đến hiện trạng công nghệ 3G

và tình hình triển khai của các nhà mạng ở nước ta Sau đó là phân tích đánh giá các tiêu chuẩn LTE/4G phù hợp với điều kiện Việt Nam, qua đó

để xuất lựa chọn tiêu chuẩn công nghệ 4G cho Việt Nam Đồng thời đưa ra các giải pháp, chính sách phát triển ứng dụng công nghệ 4G tại Việt Nam

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE/4G

1.1 Giới thiệu chung về công nghệ 4G

c Mạng di động thế hệ thứ hai 2G

Cuối những năm 1990, điện thoại di động đã chuyển sang công nghệ

kỹ thuật số có thêm khả năng truyền tin nhắn và dữ liệu Các cuộc gọi của người dùng được số hóa, nén lại rồi mới truyền đi, giúp tăng lưu lượng truyền và an toàn hơn không còn bị nghe lén dễ dàng như thời 1G

Mạng di động 2.5G là cách gọi mang tính quảng bá cho công nghệ chuyển mạch gói GPRS (General Packet Radio Services) được triển khai trên mạng GSM, dựa vào giao thức IP (Internet Protocol), cho phép triển khai nhiều dịch vụ gia tăng như duyệt web, truy cập email, tải video, nhạc Công nghệ di động tiếp theo của mạng GSM là EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) đưa tốc độ lên đến 384 Kbps khi đứng yên

và 144 Kbps khi di chuyển EDGE còn được gọi là Enhanced GPRS, được xem như là công nghệ 2,75G

d Mạng di động thế hệ thứ ba 3G

Công nhệ 3G ra đời đầu những năm 2000, đáp ứng đòi hỏi truyền tải

dữ liệu lớn, tốc độ cao cho các dịch vụ truyền thông đa phương tiện như thoại có hình, nghe nhạc, xem phim, chơi game trực tuyến

e Mạng di động thế hệ thứ tư 4G

Theo định nghĩa của Liên minh Viễn thông Thế giới (ITU), Công nghệ không dây 4G ra đời cho phép truyền dữ liệu với tốc độ 100MB/s trong khi đang di chuyển và có tốc độ 1GB/s cho người sử dụng cố định, băng thông linh động lên đến 400GHz Sử dụng hoàn toàn trên nền IP, cung cấp các dịch vụ như điện thoại IP, truy cập internet băng rộng, các dịch

vụ game và dòng HDTV đa phương tiện

1.1.2 Các đặc điểm nổi bật của công nghệ 4G

Các đặc điểm nổi bật của công nghệ 4G:

 Hỗ trợ lưu lượng IP:

 Hỗ trợ nhiều công nghệ vô tuyến khác nhau

 Hỗ trợ tính di động tốt:

 Không cần liên kết điều khiển:

 Hỗ trợ bảo mật đầu cuối – đầu cuối:

1.1.3 Yêu cầu kỹ thuật cho một hệ thống 4G

thông qua kết nối Internet Trong họ IEEE 802.16 nổi bật nhất là chuẩn 802.16e-2005 với khả năng đáp ứng cả các ứng dụng cố định cũng như các dịch vụ di động

1.3.2 Đôi nét về 3GPP LTE

LTE là thế hệ thứ tư của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển UMTS thế

hệ thứ ba dựa trên WCDMA đã được triển khai trên toàn thế giới Để đảm bảo tính cạnh tranh cho hệ thống này trong tương lai, tháng 11/2004 3GPP đã bắt đầu dự án nhằm xác định bước phát triển về lâu dài cho công nghệ di động UMTS với tên gọi Long Term Evolution (LTE) 3GPP đặt ra yêu cầu cao cho LTE, bao gồm giảm chi phí cho mỗi bit thông tin, cung cấp dịch vụ tốt hơn, sử dụng linh hoạt các băng tần hiện có và băng tần mới, đơn giản hóa kiến trúc mạng với các giao tiếp mở và giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ ở thiết bị đầu cuối

1.3.3 So sánh LTE với HSPA và WiMax

LTE có một thế mạnh được cho là rất quan trọng hơn WiMax đó là LTE cho phép tận dụng hạ tầng GSM có sẵn dù vẫn phải đầu tư thêm thiết

bị, còn WiMax nếu muốn triển khai thì phải xây dựng từ đầu một mạng lưới mới Hiện na, LTE đã và đang được triển khai ở rất nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam

1.4 Tình hình thử nghiệm công nghệ 4G tại Việt Nam

Ở nước ta, ngay cả khi các chuẩn 3G còn đang hoàn thiện, ngành viễn thông đã hướng đến công nghệ 4G với những nghiên cứu và con đường đi khác nhau Các doanh nghiệp lớn như VNPT, Viettel đã thử nghiệm 4G theo hướng WiMAX nhưng sau đó đã không tiếp tục đi theo hướng này và chuyển theo hướng LTE Theo Bộ Thông tin và Truyền thông, đến nay, Bộ

đã cấp giấy phép thử nghiệm 4G/LTE trong một năm cho 5 đơn vị, gồm VNPT, Tập đoàn Viễn thông Quân đội, Công ty Cổ phần Viễn thông FPT (FPT Telecom), Tập đoàn Công nghệ CMC và Tổng công ty Truyền thông

Đa phương tiện (VTC)

1.5 Kết luận chương 1

Chương 1 đã khái quát được các nét đặc trưng của công nghệ 4G và đã chỉ ra những ưu điểm vượt trội của 4G so với với công nghệ 3G và cơ sở để hình thành ưu điểm đó Và trong chương này cũng đã nêu được rõ tình hình triển khai thử nghiệm của công nghệ 4G và tình hình sản xuất thiết bị 4G tại nước ta Để tìm hiểu thêm về xu thế phát triển của công nghệ 4G ta cùng theo dõi chương tiếp theo

Chương 2: XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ LTE/4G 2.1 Phân tích, đánh giá xu hướng phát triển công nghệ LTE/4G của các nhà mạng trên thế giới

Theo các cuộc khảo sát gần đây có hơn 80% nhà cung cấp dịch vụ di động (telco) trên thế giới hiện đang sử dụng công nghệ GSM (gồm GSM, GPRS/EDGE, HSPA) Theo giới chuyên gia phân tích và đánh giá, lợi thế về hạ tầng sẵn có và số lượng người sử dụng đông đảo là lý do chính để phát triển thị trường di động băng thông rộng với công nghệ HSPA và tiếp theo sẽ là LTE Đặc tả kỹ thuật của công nghệ LTE có khả năng tương thích gần như hoàn hảo với công nghệ nền tảng GSM Không chỉ GSM, các telco sử dụng công nghệ CDMA cũng không bỏ qua cơ hội chuyển tiếp lên 4G với công nghệ LTE

Bên cạnh sản phẩm mới, hội nghị thế giới di động (MWC) thường niên cũng là nơi các công nghệ mới và định hướng phát triển của ngành viễn thông di động được giới thiệu rộng rãi đến công chúng Tại MWC

2011 ở Barcelona (Tây Ban Nha), LTE là một trong những đề tài được quan tâm nhiều nhất

Thực tế cho thấy, hầu hết các hãng sản xuất thiết bị viễn thông hàng đầu thế giới: Alcatel-Lucent, Ericsson, Motorola, Nokia, Nokia Siemens Networks, Huawei, LG Electronics, Samsung, NEC, Fujitsu đã nhận ra tiềm năng to lớn này và đã cùng bắt tay với các telco lớn trên thế giới (Verizon Wireless, AT&T, France Telecom-Orange, NTT DoCoMo, T-Mobile, China Mobile, ZTE ) thực hiện các cuộc thử nghiệm quan trọng trên công nghệ LTE và đã đạt những thành công đáng kể

2.2 Phân tích, đánh giá xu hướng, chiến lược phát triển thiết bị

LTE/4G

Trong phần này, sự phát triển và nâng cấp các sản phẩm LTE của các nhà cũng cấp thiết bị trên thế giới hiện nay như sau:

2.2.1 Thiết bị mạng lõi

 Alcatel-Lucent: Thiết bị mạng lõi (EPC) của Alcatel-Lucent sử

dụng các bộ định tuyến biên 7750 Các thiết bị SGW và PGW sẽ dựa trên các bộ định tuyến EDGE, trong khi đó MME sẽ dựa trên một nền tảng

ATCA hoàn toàn mới

 Cisco Systems: Cisco quyết định vẫn giữ nguyên bộ định tuyến biên 76xx làm nền tảng để phát triển các dòng SGW và PGW của mình

 Ericsson: Ericsson sẽ sử dụng Redback và nền tảng các bộ định

tuyến Juniper Networks cho SGW và PGW, trong khi vẫn giữ nền tảng

riêng của mình để phát triển các thiết bị SGSN và MME

 Huawei: dự định sẽ giới thiệu dòng sản phẩm dựa trên nền tảng định tuyến NE-series cho SGW và PGW, và ATCA cho MME

 Nokia Siemens Networks: NSN sẽ sử dụng chung nền tảng ATCA cho cả SGW, PGW và MME

2.2.2 Thiết bị mạng vô tuyến

 Ericsson:

 Huawei:

 Nokia Siemens Networks:

2.3 Xu hướng phát triển thiết bị đầu cuối thông minh.

Trong những năm gần đây, chúng ta đã được chứng kiến sự ra đời và phát triển rất nhanh của các thiết bị di động cầm tay (Mobile Devices) tương thích với các công nghệ mạng thế hệ sau 3G/4G Các thiết bị cầm tay không chỉ tạo ra làn sóng công nghệ đối với giới trẻ mà còn là bước thay đổi quan trọng đối với các ứng dụng mang tính chuyên nghiệp cao như định vị, dẫn đường, bản đồ và GIS

Giới công nghệ thông tin đã chứng kiến sự bùng nổ của nền công nghiệp mạng không dây Khả năng liên lạc không dây đã gần như tất yếu trong các thiết bị cầm tay (PDA), máy tính xách tay, điện thoại di động và các thiết bị số khác Với các tính năng ưu việt về vùng phục vụ kết nối linh động, khả năng triển khai nhanh chóng, giá thành ngày càng giảm, mạng không dây đã trở thành một trong những giải pháp cạnh tranh có thể thay thế mạng Ethernet LAN truyền thống

Ước tính đến năm 2012 thị trường thiết bị cầm tay có tích hợp công nghệ Wi-Fi sẽ đạt giá trị khoảng 70 tỉ USD Đóng góp phần lớn vào con số này là doanh thu đến từ các sản phẩm hỗ trợ cả công nghệ Wi-Fi và công nghệ điện thoại di động thông thường Sản phẩm thị trường thiết bị cầm tay chỉ dùng công nghệ Wi-Fi chỉ góp được 2% vào tổng doanh thu 70 tỉ USD đó

Hãng điện tử khổng lồ Ericsson vừa đưa ra dự báo trong vòng 5 năm nữa số lượng thuê bao di động trên toàn thế giới sẽ đông hơn số dân toàn cầu sẽ là 9 tỷ thuê bao thiết bị cầm tay vào năm 2017 Quý 1-2012, tổng số thuê bao điện thoại trên toàn thế giới là 6,2 tỷ trong lúc dân số thế giới là 7

tỷ người Dự kiến tới năm 2017, dân số thế giới sẽ là 7,4 tỷ người nhưng lượng thuê bao thiết bị cầm tay vượt lên mức 9 tỷ

Tỷ lệ sử dụng thiết bị cầm tay lớn nhất thế giới hiện nay là Trung Quốc Dân số châu Âu là 540 triệu người Thiết bị cầm tay ở châu Âu đạt

tỷ số 126% so với dân số Tuy nhiên phát triển mạnh nhất vẫn là Trung Quốc gì với con số 1 tỷ thuê bao thiết bị cầm tay Châu Phi thấp nhất chỉ với 55% số dân sử dụng thiết bị cầm tay

Theo dự báo mới đây của hãng nghiên cứu thị trường IHS, điện thoại thông minh sẽ chiếm 54% tổng doanh số bán hàng thiết bị cầm tay di động trên thế giới vào năm 2013 Bằng các số liệu nghiên cứu và so sánh, hãng này dự báo 46% số thiết bị cầm tay được phân phối và bán ra trên thị trường trong năm 2012 sẽ là điện thoại thông minh, tăng từ con số 35% trong năm 2011 Và tới năm 2013, lần đầu tiên điện thoại thông minh sẽ chiếm hơn một nửa số thiết bị cầm tay bán ra trên toàn thế giới

Tình hình phát triển, sử dụng các thiết bị handheld kết nối mạng không dây tại Việt Nam

a Điện thoại thông minh

Trong quý II năm 2013, lần lượt FPT, Q-mobile, Mobiistar và đặc biệt VNPT Technology đã tung ra các sản phẩm tầm trung, màn hình 3,5 inch

và chạy Android 4.x Các nhà sản xuất trong nước cho biết, số lượng thiết

bị sẽ còn nhiều hơn trong nửa cuối năm nay, bổ trợ thêm nhiều tính năng như màn hình đẹp, kết nối 3G phổ biến hơn

b Máy tính bảng Tablet

Hiện nay, thị trường máy tính bảng đang trên đà phát triển mạnh mẽ

và chiếm dụng thị trường tiêu thụ lớn về các thiết bị công nghệ cao trên thế giới cũng như ở Việt Nam Thống kê thị trường cho thấy toàn bộ ngành

công nghiệp máy tính bảng đang phát triển với tốc độ

2.4 Kinh nghiệm các nước trong việc phát triển công nghệ 4G

Công nghệ thông tin di động thế hệ thứ tư 4G là công nghệ hứa hẹn đầy tiềm năng, đặc trưng bởi tốc độ truyền dữ liệu cao (trên 100 Mb/s đối với thuê bao di động và 1Gb/s – thuê bao cố định) và chất lượng truyền âm thanh tốt Không giống như 3G, được ITU tiêu chuẩn hóa theo IMT-2000, đến nay các định nghĩa chuẩn chung cho 4G vẫn chưa được thông qua Những người ủng hộ của công nghệ WiMAX cho rằng WiMAX là thế hệ truyền thông di động thứ tư , nhưng vấn đề này không được thống nhất hoàn toàn bởi các tiêu chuẩn WiMax chỉ đáp ứng một phần các yều cầu 4G Trên quan điểm kỹ thuật, sự khác biệt chính giữa các mạng 4G và 3G

là công nghệ 4G dựa hoàn toàn vào các giao thức gói dữ liệu, trong khi 3G kết hợp truyền âm và "gói" Để truyền "tiếng nói" trong công nghệ 4G sử dụng dịch vụ cung cấp VoIP , cho phép thực hiện cuộc gọi thoại bằng cách truyền "nhanh" theo gói dữ liệu

Những nghiên cứu cơ bản thiết kế hệ thống thông tin 4G đươc tập trung theo hướng sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM với các giao thức truyền dữ liệu theo gói như IPv4 (hiện tại ) và IPv6 (trong tương lai)

2.5 Kết luận chương 2

Chương 2 đã đánh giá được xu hướng phát triển các công nghệ, thiết

bị mạng lõi cho LTE/4G và xu hướng phát triển thiết bị cầm tay kết nối