Công nghệ LTE trong mạng băng rộng luận văn tốt nghiệp đại học

Nội dung đồ án của em bao gồm 3 chương: • Chương 1: Tổng quan về công nghệ LTE • Chương 2: Kiến trúc mạng và truy nhập vô tuyến trong LTE • Chương 3: Giao diện vô tuyến và các thủ tục tr

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

_

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:

CÔNG NGHỆ LTE TRONG MẠNG BĂNG RỘNG

Sinh viên thực hiện: Dương Thức Định

Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Minh

Nghệ An, 5 - 2011

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU………5

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ……… 7

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU……… 8

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT……… 9

PHẦN MỞ ĐẦU……… ….14

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE ………….…… ….15

1.1 LTE là gì ? 15

1.2 Các đặc điểm của LTE……… ……….16

1.3 Băng tần triển khai LTE ………….……….……….18

1.4 Các dịch vụ LTE ……… 19

1.5 Các tùy chọn nâng cấp lên LTE ……… ……….21

1.6 Mục tiêu và yêu cầu thiết kế LTE ………23

1.6.1 Tiềm năng công nghệ………24

1.6.2 Hiệu suất hệ thống ……….25

1.6.3 Các vấn đề liên quan đến việc triển khai……… 27

1.6.4 Quản lý tài nguyên vô tuyến.……….31

1.6.5 Độ phức tạp……… 32

1.6.6 Những vấn đề chung……… 32

1.7 So sánh giữa LTE và WIMAX……… 32

1.8 Kết luận ……… 36

CHƯƠNG 2 KIẾN TRÚC MẠNG VÀ TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE 2.1 Kiến trúc mạng LTE……… 37

2.1.1 Các trạm cơ sở cải tiến ……….…… 37

2.1.2 Đường giao tiếp giữa mạng lõi với mạng truy nhập vô tuyến…39 2.1.3 Gateway nối với Internet ……… ………… 41

2.1.4 Đường giao tiếp với cơ sở dữ liệu người dùng ……… 42

2.1.5 Các thủ tục báo hiệu cơ bản……… ……… 42

2.1.5.1 Tìm kiếm mạng và quảng bá thông tin hệ thống……… …43

2.1.5.2 Liên hệ ban đầu với mạng ……….…… 44

2.1.5.3 Xác minh thuê bao (authentication)……… … …….45

2.1.5.4 Yêu cầu cấp phát một địa chỉ IP ………46

2.1.6 Chuyển qua chuyển lại giữa những công nghệ vô tuyến 47

2.2.Truy nhập vô tuyến trong LTE……… ……… 48

2.2.1.Truyền dữ liệu hướng xuống ………… … ……… 48

2.2.2 Truyền dữ liệu hướng lên ……….……… 51

2.2.3 Hoạch định phụ thuộc kênh truyền và sự thích ứng tốc độ 53

2.2.3.1 Hoạch định đường xuống ……… 55

2.2.3.2 Hoạch định đường lên……….……….………… 56

2.2.3.3 Điều phối nhiễu liên tế bào……… 56

2.2.4 ARQ hỗn hợp với việc kết hợp mềm ……… 57

2.2.5 Truyền MIMO trong LTE……… …… …….59

2.2.6 Tính toán thông suất LTE……… 64

2.2.7 Hỗ trợ multicast và broadcast……….……… 66

2.2.8 Tính linh hoạt phổ……… 67

2.2.8.1 Tính linh hoạt trong sắp xếp song công……… 67

2.2.8.2 Tính linh hoạt trong băng tần hoạt động……… 68

2.2.8.3 Tính linh hoạt về băng thông……… 69

2.3.Kết luận……….……70

CHƯƠNG 3 GIAO DIỆN VÔ TUYẾN VÀ CÁC THỦ TỤC TRUY CẬP

3.1.Giao diện vô tuyến LTE……… 71

3.1.1.Kiến trúc giao diện vô tuyến ……….71

3.1.2 Các trạng thái LTE……… 75

3.2.Các thủ tục truy cập trong LTE………77

3.2.1 Dò tìm tế bào (cell search)………77

3.2.1.1 Thủ tục dò tìm cell (cell search) ……… 77

3.2.1.2 Cấu trúc thời gian/tần số của các tín hiệu đồng bộ…… 79

3.2.1.3 Dò tìm cell ban đầu và kế cận……… 81

3.2.2 Truy cập ngẫu nhiên……… 82

3.2.2.1 Truyền dẫn Preamble truy cập ngẫu nhiên……… 84

3.2.2.2 Đáp ứng truy cập ngẫu nhiên……….87

3.2.2.3.Nhận dạng đầu cuối ……… 88

3.2.2.4 Giải quyết tranh chấp ……… 89

3.2.3 Paging ……… 90

3.3.Kết luận……… …91

KẾT LUẬN CHUNG……… …92

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… ….93

BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ VIỆT-ANH……… 94

LỜI NÓI ĐẦU

Trong gần 10 năm qua mạng vô tuyến (không dây) đã phát triển với tốc độchóng mặt Có rất nhiều loại hình mạng, nhiều công nghệ, nhiều chuẩn vô tuyến đã

và đang được chuẩn hóa Mặc dù các hệ thống thông tin di động thế hệ 2.5G hay3G vẫn đang phát triển không ngừng nhưng các nhà khai thác viễn thông lớn trênthế giới đã bắt đầu tiến hành triển khai thử nghiệm một chuẩn di động thế hệ mới córất nhiều tiềm năng và có thể sẽ trở thành chuẩn di động 4G trong tương lai, đó làLTE (Long Term Evolution) Các cuộc thử nghiệm và trình diễn này đã chứng tỏnăng lực tuyệt vời của công nghệ LTE và khả năng thương mại hóa LTE đã đến rấtgần.Trước đây, muốn truy cập dữ liệu, bạn phải cần có 1 đường dây cố định để kếtnối Trong tương lai không xa với LTE, bạn có thể truy cập tất cả các dịch vụ mọilúc mọi nơi trong khi vẫn di chuyển: xem phim chất lượng cao HDTV, điện thoạithấy hình,chơi game, nghe nhạc trực tuyến, tải cơ sở dữ liệu v.v…với một tốc độ

“siêu tốc” Đó chính là sự khác biệt giữa mạng di động thế hệ thứ 3 (3G) và mạng

di động thế hệ thứ tư (4G) Tuy vẫn còn khá mới mẻ nhưng mạng di động băngrộng 4G đang được kỳ vọng sẽ tạo ra nhiều thay đổi khác biệt so với những mạng diđộng hiện nay.Xuất phát từ những vấn đề trên, em đã lựa chọn đề tài tốt nghiệp củamình là: “Công nghệ LTE trong mạng băng rộng” Nội dung đồ án của em bao gồm

3 chương:

• Chương 1: Tổng quan về công nghệ LTE

• Chương 2: Kiến trúc mạng và truy nhập vô tuyến trong LTE

• Chương 3: Giao diện vô tuyến và các thủ tục truy cập LTE

Tuy nhiên do LTE là công nghệ vẫn đang được nghiên cứu, phát triển vàhoàn thiện cũng như là do những giới hạn về kiến thức của người trình bày nên đồ

án này chưa đề cập được hết các vấn đề của công nghệ LTE và không thể tránh khỏinhững thiếu sót Rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn

Trong quá trình học tập tại khoa Điện Tử Viễn Thông và thực hiện đồ án tốtnghiệp, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã trực tiếp và gián tiếp giúp đỡ em

hoàn thành tốt chương trình học tập Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn cô giáoThạc Sĩ Nguyễn Thị Minh đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án tốtnghiệp này

Vinh,ngày 09 tháng 05 năm 2011

Sinh viên

Dương Thúc Định

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các tùy chọn phát triển lên LTE………21

Hình 1.2 Các tùy chọn phát triển lên LTE cho họ công nghệ 3GPP2…… 23

Hình 1.3 Phân bố phổ băng tần lõi tại 2 GHz của nguyên bản IMT-2000 29

Hình 1.4 Cách thức LTE thâm nhập từng bước vào phân bố phổ của một hệ thống GSM đã được triển khai……… 31

Hình 2.1 Kiến trúc mạng LTE cơ bản……… 37

Hình 2.2.Việc nối thiết bị di động vào mạng LTE và yêu cầu cấp phát một địa chỉ IP……… ……… 44

Hình 2.3 Nối kết liên mạng LTE và UMTS ……… .47

Hình 2.4 Nguyên tắc của OFDMA đối với các cuộc truyền hướng xuống…50

Hình 2.5 Điều chế SC-FDMA cho các cuộc truyền hướng lên……… 53

Hình 2.6 Hoạch định phụ thuộc kênh trong miền thời gian và tần số………55

Hình 2.7 Ví dụ về công nghệ mimo………60

Hình 3.1 Kiến trúc giao thức LTE (đườngxuống)……… 71

Hình 3.2 Phân đoạn và hợp đoạn RLC………73

Hình 3.3 Các trạng thái LTE………75

Hình 3.4 Tín hiệu đồng bộ sơ cấp và thứ cấp……… 79

Hình 3.5 Việc phát tín hiệu đồng bộ trong miền tần số……… 80

Hình 3.6 Tổng quan của thủ tục truy cập ngẫu nhiên……… 83

Hình 3.7 Minh họa nguyên lý của truyền dẫn preamble truy cập ngẫu nhiên.85 Hình 3.8 Định thời Preamble ở eNodeB cho người sử dụng truy cập ngẫu nhiên khác nhau………86

. DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng1.1 Dịch vụ và ứng dụng của LTE……….19

Bảng 1.2 Các yêu cầu về hiệu suất phổ và lưu lượng người dùng……… 26

Bảng 1.3 Yêu cầu về thời gian gián đoạn, LTE-GSM và LTE-WCDMA 28

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Nghĩa Tiếng Anh Nghĩa Tiếng Việt

3GPP Third Generation Partnership

Project

Tổ chức chuẩn hóa mạng diđộng thế hệ thứ 3

AAS Adaptive Antenna System Hệ thống antenna thích ứngACK Acknowledgement (In ARQ

Protocols) Báo nhận (trong giao thức ARQ)ACLR Adjacent Channel Leakage

AGW Access Gateway(inLTE/SAE) Cổng truy nhập

AM Acknowledged Mode (RLC

Configuration) Chế độ báo nhận (cấu hình RLC)AMC AdaptiveModulationAndCoding Mã hóa và điều chế thích

nghiARQ Automatic Repeat-Request Yêu cầu lặp lại tự độngBCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá

BM-SC Broadcast/Multicast Service

Center Trung tâm dịch vụ broadcast/multicastBPSK Binary Phase-Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân

BSC Base Station Controller Khối điều khiển trạm gốc

BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

CDM Code-Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo

mãCDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chiatheo

mã

CPC Continuous Packet Connectivity Khả năng kết nối gói liên

tụcCPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung

CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh

CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra tính dư tuần hoàn

DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng

DFE Decision Feedback Equalization Cân bằng hồi tiếp để quyết

địnhDFT Discrete Fourier Transform Biến đổi fourier rời rạcDFTS-

OFDM

DFT-Spread OFDM, See Also SC-FDMA OFDM trải phổ DFT, cũngđược xem như là SC-

FDMA

DL-SCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuốngDPCCH Dedicated Physical Control

Channel Kênh điều khiển vật lý dànhriêngDPCH Dedicated Physical Channel Kênh vật lý dành riêng

DPDCH Dedicated Physical Data Channel Kênh dữ liệu vật lý dành

riêngDRX Discontinuous Reception Sự thu nhận không liên tụcDTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng dành riêngDTX Discontinuous Transmission Sự phát không liên tục

E-DCH Enhanced Dedicated Channel Kênh dành riêng nâng cao

EPC Evolved Packet Core Lõi gói cải tiến

ETSI European Telecommunication

tầnsốFDMA Frequency Division Multiple

Access Đa truy nhập phân chia theo tần sốFFT Fast Fourier Transform Biến đổi fourier nhanh

tuyếnGSM EDGEGPRS General Packet Radio Services Dịch vụ vô tuyến gói tổng

hợpGSM Global Sytem For Mobile

Communications

Hệ thống truyền thông di động toàn cầu

HARQ Hybrid ARQ ARQ hỗn hợp

HSCSD High Speed Circuit Switched

Data Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ caoHLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường

trúHS-DSCH High Speed Downlink Shared

Channel Kênh chia sẻ đường xuống tốc độ caoHSDPA High Speed Downlink Packet

Access Truy nhập gói đường xuốngtốc độ caoHSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ caoHSUPA High Speed Uplink Packet

Viện kỹ sư điện và điện tử

IMS IP Multimedia Subsystem Hệ thống con đa truyền

thông IPIMT-2000 International Mobile

Telecommunications 2000 Viễn thông di động quốc tế 2000

IR Incremental Redundancy Sự dư thừa gia tăng

ITU International

Telecommunications Union

Hiệp hội viễn thông quốc tế

LTE Long Term Evolution Sự phát triển dài hạn

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi

trườngMBMS Multimedia Broadcast/Multicas

MSC

Multiple Input Multiple OuputMobile Switching Center

Nhiều đầu vào nhiều đầu ra

Trung tâm chuyển mạch di động

NAK Negative Acknowledgement (In

ARQ Protocols Báo nhận thất bại (trong

giao thức ARQ)NodeB NodeB, a logical node handling

transmission/ reception in multiple cells Commonly, but not necessarily, corresponding

OFDM Orthogonal Frequency Division

Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

OFDMA Orthogonal Frequency Division

Multiple Access Đa truy nhập phân chia theotần số trực giaoPAPR Peak to Average Power Ratio Hệ số công suất đỉnh trên

trung bìnhPAR Peak to Average Ratio Hệ số đỉnh trên trung bìnhPCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi

PCI Pre-coding Control Indication Chỉ thị điều khiển tiền mã

hóaPDCCH Physical Downlink Control

Channel Kênh điều khiển đường xuống vật lýPDCP Packet Data Convergence

PDSCH Physical Downlink Shared

Channel Kênh chia sẻ đường xuống vật lýPDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức

QAM QuadratureAmplitudeModulatin Điều chế biên độ cầu

phương

QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha cầu phươngRAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến

RLC Radio Link Protocol Giao thức liên kết vô tuyếnRNC Radio Network Controller Khối điều khiển mạng vô

tuyếnROHC Robust Header Compression Nén tiêu đề mạnh mẽ

RRC Radio Resource Control Điều khiển tài nguyên vô

tuyến

RSN Retransmission Sequence

SC-FDMA Single Carrier FDMA FDMA đơn sóng mangFPC evoled packet core Phát triển gói cốt lõi

SAE Service Architecture Evolution Tiến hóa kiến trúc hệ thốngSON self-optimizing network Mạng tự tối ưu

OPEX Operational Expenses Chi phí hoạt động

RNL Radio network layer Lớp mạng vô tuyến

TNL Transport network layer Lớp mạng truyền tải

TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo

thời gian

Telecommunications System Hệ thống viễn thông di

động thế giớiE-UTRAN Evolved UMTS Terrestrial

Radio Access Network

M ng truy nh p Vô tuy n

M t t

TCP Transmission Control Protocol Cách thức điều khiển truyền

PHẦN MỞ ĐẦU

Đề tài sẽ đi vào tìm hiểu tổng quan về công nghệ LTE cũng như là những kỹthuật và thành phần được sử dụng trong công nghệ này để có thể hiểu rõ thêm vềnhững tiềm năng hấp dẫn mà công nghệ này sẽ mang lại Những lợi thế mà côngnghệ này có được so với các công nghệ khác ,đặc biệt là Wimax –Đối thủ cạnhtranh với LTE trong viêc được chọn là công nghệ cho 4G Do đây là một công nghệmới và vẫn đang còn nghiên cứu phát triển nên khuôn khổ nội dung đồ án chỉ mangtính tìm hiểu tổng quát,khái quát những đặc điểm cơ bản nổi bật nhất của công nghệnày.Cụ thể là trong chương 1 sẽ giới thiệu thế nào là công nghệ LTE?Các đặcđiểm,băng tần hoạt động,ưu điểm của công nghệ LTE.Từ nhưng điều khái quáttrong chương 1 thì trong chương 2 sẽ trình bày về các thành phần trong kiến trúcmạng LTE và các phương thức truy nhập vô tuyến cũng như các kỹ thuật được sửdụng trong công nghệ này.Trong chương 3 sẽ trình bày về các thành phần tronggiao diện vô tuyến cũng như các thủ tục cần thiêt để một thiết bị có thể truy cập vàomạng dựa trên LTE

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LTE 1.1 LTE là gì ?

Long Term Evolution(LTE) là bước tiếp theo dẫn đến hệ thống thông tin diđộng 4G Xây dựng trên các nền tảng kỹ thuật của họ các hệ thống mạng tế bào3GPP (bao gồm GSM, GPRS và EDGE, WCDMA và HSPA), LTE cung cấp mộtcon đường tiến hóa đến các tốc độ cao hơn và độ trễ thấp hơn Cùng với sự hiệu quảhơn trong sử dụng phổ tần hữu hạn của các nhà khai thác, LTE cho một môi trườngdịch vụ di động hấp dẫn và phong phú hơn Các mục tiêu của công nghệ này là:

 Tốc độ đỉnh tức thời với băng thông 20 MHz;Tải xuống: 100 Mbps Tảilên: 50Mbps

 Dung lượng dữ liệu truyền tải trung bình của một người dùng trên1MHz so với mạng HSDPA Rel 6: Tải xuống: gấp 3 đến 4 lần; Tải lên: gấp 2 đến 3lần

 Hoạt động tối ưu với tốc độ di chuyển của thuê bao là 0 – 15 km/h Vẫnhoạt động tốt với tốc độ từ 15 – 120 km/h Vẫn duy trì được hoạt động khi thuê bao

di chuyển với tốc độ từ 120 – 350 km/h (thậm chí 500 km/h tùy băng tần).Các chỉtiêu trên phải đảm bảo trong bán kính vùng phủ sóng 5km, giảm chút ít trong phạm

vi đến 30km Từ 30 – 100 km thì không hạn chế

 Độ dài băng thông linh hoạt: có thể hoạt động với các băng 1.25 MHz,1.6 MHz, 2.5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz và 20 MHz cả chiều lên và xuống

Hỗ trợ cả 2 trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau hoặc không [1]

Để đạt được mục tiêu này, sẽ có rất nhiều kỹ thuật mới được áp dụng,trong

đó nổi bật là kỹ thuật vô tuyến OFDMA (đa truy cập phân chia theo tần số trực

giao), kỹ thuật anten MIMO (Multiple Input Multiple Output - đa nhập đa xuất).

Ngoài ra hệ thống này sẽ chạy hoàn toàn trên nền IP (all-IP network), và hỗ trợ cả 2chế độ FDD và TDD

1.2 Các đặc điểm của LTE

Từ quan điểm kỹ thuật, mục đích cơ bản của LTE là cung cấp các tốc độ sốliệu cao hơn cho cả truyền dẫn đường lên và đường xuống Ngoài việc tăng tốc độ

số liệu thực, LTE còn làm giảm trễ gói; giới hạn xác định tình trạng phản ứng lạicủa trò chơi điện tử, VoIP, thoại video và các dịch vụ thời gian thực

Từ khía cạnh nhà khai thác, độ rộng băng tần kênh linh hoạt và chế độ hòahợp FDD/TDD của LTE cho phép sử dụng sóng mang hiện tại và nguồn phổ tầntrong tương lai một cách hiệu quả hơn LTE cũng cung cấp một nền tảng mạnh mẽhơn cho các nhà khai thác để cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng hấp dẫn trongmiền di động Sau đây là các đặc điểm quan trọng của LTE:

 Tăng cường giao diện không gian cho phép tăng tốc độ số liệu: LTE đượcxây dựng trên một mạng truy nhập vô tuyến hoàn toàn mới dựa trên công nghệOFDM Được chỉ rõ trong 3GPP Release 8, giao diện không gian LTE kết hợp đatruy nhập và điều chế dựa trên OFDMA cho đường xuống, cùng với SC-FDMA chođường lên OFDM chia phổ tần khả dụng thành hàng nghìn sóng mang con cực hẹp,mỗi trong số chúng mang một phần của tín hiệu Ở LTE, hiệu quả sử dụng phổ tầncủa OFDM được tăng cường lên nhờ các sơ đồ điều chế bậc cao hơn như là64QAM, FEC tinh vi như là bit đuôi, mã hóa xoắn, mã hóa turbo, cùng với các kỹthuật vô tuyến bổ sung như MIMO và định dạng chùm lên đến 4 anten mỗi trạm.Kết quả là thông lượng trung bình gấp 5 lần của HSPA, tốc độ số liệu đường xuốngcực đại về mặt lý thuyết là 300 Mbit/s cho mỗi phổ tần 20 MHz, tốc độ đường lêntheo lý thuyết của LTE có thể đạt 75 Mbit/s cho mỗi phổ tần 20 MHz

 Hiệu quả sử dụng phổ tần cao: Hiệu quả sử dụng phổ tần cao hơn củaLTE cho phép các nhà khai thác cung cấp ngày càng tăng số lượng khách hàngtrong vùng phổ tần đang tồn tại và trong tương lai với chi phí phân phối mỗi bitđược giảm xuống

 Kế hoạch tần số linh hoạt: LTE có thể được cung cấp tối ưu trong ô cókích thước lên đến 5 km, khả dụng trong ô có bán kính lên đến 30 km, và sự thựcthi bị giới hạn trong các ô có bán kính lên đến 100 km

 Trễ được giảm: Bằng cách giảm thời gian round-trip xuống còn 10 mshoặc thậm chí ít hơn (so với 40-50 ms cho HSPA), LTE cung cấp trải nghiệm người

sử dụng đáp ứng nhanh hơn Điều này cho phép các dịch vụ tương tác, thời gianthực như là trò chơi điện tử nhiều người, hội thảo video/audio chất lượng cao

 Môi trường toàn IP: Một trong những tính năng đáng kể nhất của LTE là

sự chuyển dịch đến mạng lõi hoàn toàn dựa trên IP với giao diện mở và kiến trúcđơn giản hóa Sâu xa hơn, phần lớn công việc chuẩn hóa của 3GPP nhắm đến sựchuyển đổi kiến trúc mạng lõi đang tồn tại sang hệ thống toàn IP Trong 3GPP, sựkhởi đầu này được xem như Tiến hóa kiến trúc hệ thống (SAE) và hiện nay đượcgọi là Lõi gói cải tiến (EPC) Chúng cho phép cung cấp các dịch vụ linh hoạt hơn

và sự liên hoạt động đơn giản với các mạng di động phi 3GPP và các mạng cốđịnh EPC dựa trên các giao thức TCP/IP – giống như phần lớn các mạng số liệu cốđịnh ngày nay- vì vậy cung cấp các dịch vụ giống PC như thoại, video, tin nhắn vàcác dịch vụ đa phương tiện Sự chuyển dịch lên kiến trúc toàn gói cũng cho phépcải thiện sự phối hợp với các mạng truyền thông không dây và cố định khác

 Cùng tồn tại với các chuẩn và hệ thống trước: Người sử dụng LTE sẽ cóthể thực hiện các cuộc gọi từ thiết bị đầu cuối của mình và phải truy nhập đến cácdịch vụ số liệu cơ sở, thậm chí khi họ nằm trong vùng không phủ sóng LTE Do đó,cho phép chuyển giao các dịch vụ xuyên suốt, liền, trôi chảy trong khu vực phủsóng của HSPA, WCDMA hay GSM/GPRS/EDGE Hơn thế nữa, LTE/SAE hỗ trợkhông chỉ chuyển giao trong hệ thống, liên hệ thống mà còn chuyển giao liên miềngiữa miền chuyển mạch gói và miền chuyển mạch kênh

 Khả năng giảm chi phí: Đưa ra những tính năng như RAN đa nhà cungcấp hoặc mạng tự tối ưu SON sẽ giúp giảm OPEX và cung cấp tiềm năng giảm chiphí trên mỗi bit thấp hơn

1.3 Băng tần triển khai LTE

Công nghệ LTE phù hợp triển khai trên độ rộng băng tần trong phạm vi từ

1.25 MHz đến 20 MHz, hơn thế nữa, nó có thể hoạt động trong tất cả các băng tần3GPP theo cặp phổ tần hoặc không theo cặp phổ tần

Như vậy, mạng LTE có thể triển khai trên bất cứ băng tần nào được sử dụngbởi các hệ thống 3GPP Bao gồm các băng tần lõi IMI-2000 (1.9-2 GHz) và cácbăng mở rộng (2.5 GHz) cũng như là 850-900MHz, 1800MHz, 1.7-2.1 GHz vàbăng UHF gần đây được xem xét ở Hội nghị thông tin vô tuyến thế giới ( WorldRadio communication Conference -WRC-07) cho các dịch vụ di động ở một số trênthế giới Ngoài các vị trí hiện tại, một số lượng ứng cử viên băng tần dưới 5 GHzcũng được ITU công nhận như là sự phù hợp tiềm năng của các dịch vụ IMT nhưLTE Trong khi khai thác các băng tần cao hơn 5 GHz cho việc cung cấp tốc độ sốliệu cực cao thông qua triển khai mạng LTE là khả thi, thách thức đặt ra liên quanđến việc cung cấp các vùng phủ sóng quốc gia diện rộng ở chi phí thực tế Sự linhhoạt của LTE thể hiện ở việc hoạt động ở độ rộng băng trên một cả một phạm vicũng cho phép các nhà khai thác triển khai LTE trong các vùng phổ tần đang tồn tạicủa họ Điều này có thể thu được thông qua sự tái quản lí, được xem xét bởi nhiềubên trong chuỗi giá trị viễn thông di động, như là một tùy chọn chi phí hiệu quả đốivới yêu cầu lưu lượng đang tăng

1.4 Các dịch vụ LTE

Tốc độ truyền đường xuống (và đường lên) rất cao với sự linh hoạt hơn, hiệuquả sử dụng phổ tần và giảm trễ gói, LTE hứa hẹn tăng cường việc phân phối cácdịch vụ băng rộng di động và thêm tính năng cho các dịch vụ giá trị gia tăng mớiđang tồn tại

Nhắn tin P2P SMS, MMS, email với

quyền ưu tiên thấp

Tin nhắn hình ảnh, IM,email di động, tin nhắnvideo

Trình duyệt Truy nhập đến các thông tin

dịch vụ trực tuyến chonhững người sử dụng nàochi trả giá mạng chuẩn

Hiên tại giới hạn việc duyệtWAP trên các mạng GPRS

và 3G

Duyệt web siêu nhanh,tải nội dung lên cáctrang mạng xã hội

Thông tin trả

trước

Nội dung cho người sửdụng nào trả trên cướcmạng chuẩn Phần lớn làthông tin dựa trên văn bản

Báo điện tử, luồngaudio chất lượng cao

Cá nhân hóa Phần lớn là nhạc chuông Âm thực (bản ghi gốc

của các nghệ sĩ), cáctrang web di động cánhân hóa

Trò chơi điện tử Trò chơi điện tử trực tuyến

và có thể tải về

Trải nghiệm trò chơiđiện tử như nhau ở cảmạng di động và cốđịnh

Âm nhạc Dịch vụ radio tương tự và

tải về toàn bộ bài

Lưu trữ và tải xuống

âm nhạc chất lượng

Phân bố trên phạm virộng các đoạn video,dịch vụ karaoke, quảngcáo di động dựa trênvideo

M-thương mại Đặt các giao dịch (bao gồm

cả đánh bạc) và phương tiệnchi trả trên mạng di động

Điện thoại di động như

là thiết bị chi trả, vớichi tiết về sự chi trảđược tải trên các mạngtốc độ cao để cho phéphoàn thiện các giaodịch tốc độ cao

Mạng số liệu di

động

Truy nhập các mạngInternet nội bộ và cơ sở dữliệu cũng như là sử dụngcác ứng dụng như CRM

Truyền tập P2P, cácứng dụng kinh doanh,chia sẻ ứng dụng,truyền thông M2M,mạng Internet nộibộ/mạng nội bộ mởrộng di động

1.5 Các tùy chọn nâng cấp lên LTE

Hình 1.1 Các tùy chọn phát triển lên LTE [3]

LTE cung cấp con đường tiến hóa cho các nhà khai thác triển khai tất cả cáccông nghệ 3GPP và phi 3GPP Song song với giao diện vô tuyến mới cấp cao của

nó, LTE yêu cầu sự tiến hóa từ các mạng chuyển mạch lai kênh/gói hiện nay trởthành một môi trường đơn giản hóa, toàn IP Dựa trên họ chuẩn UMTS/HSPA, LTE

sẽ tăng cường các khả năng của các công nghệ mạng tế bào hiện tại để thỏa mãnyêu cầu ngày càng cao của khách hàng có thói quen với các dịch vụ băng rộng cốđịnh Như vậy, nó hợp nhất môi trường định hướng thoại của các mạng di độnghiện nay với các khả năng dịch vụ tập trung số liệu cho Internet cố định Một mụctiêu then chốt khác của dự án là hòa hợp các hệ thống LTE cùng tồn tại với cácmạng chuyển mạch kênh kế thừa Điều này cho phép các nhà khai thác đưa ra LTEhoàn toàn IP và duy trì giá trị của các nền tảng dịch vụ dựa trên thoại đang tồn tạitrong khi thu lợi từ sự đẩy mạnh thực thi LTE cho các dịch vụ số liệu

Có nhiều tùy chọn để nâng cấp công nghệ mạng hiện tại lên LTE cho cả cáccông nghệ 3GPP và phi 3GPP Với các công nghệ mạng tế bào 3GPP, con đườngtiến hóa lên LTE dễ thấy nhất là từ GSM lên EDGE, tiếp theo lên WCDMA rồiHSPA và cuối cùng là lên LTE Ngoài ra, còn có nhiều con đường phát triển trựctiếp từ công nghệ 3GPP hiện tại lên LTE mà bỏ qua các bước trung gian khác,

chẳng hạn từ công nghệ WCDMA lên LTE mà bỏ qua bước phát triển trung gianlên HSPA

Sự tiến hóa lên LTE là tự nhiên đối với các nhà khai thác dựa trên họ côngnghệ 3GPP Nhưng với nhiều nhà khai thác di động dựa trên các công nghệ phi3GPP (như CDMA2000 của 3GPP2) cũng nên có quyết định tiến lên LTE bởi vì hệthống tương đương với LTE của 3GPP2 là UMB đã bị hủy chọn Để tiến lên thế hệ4G thì hoặc là sẽ triển khai LTE hoặc là triển khai một hệ thống không dây hoàntoàn khác là WiMAX Việc quyết định theo hướng nào còn phụ thuộc vào nhiềuyếu tố khác nữa như kinh tế, thị trường Tuy nhiên, như nhiều nhà khai thácCDMA2000 trên thế giới đã quyết định chuyển sang LTE

Việc lựa chọn con đường di trú lên LTE phụ thuộc vào nhiều tham số baogồm chiến lược truy nhập vô tuyến, chiến lược tài nguyên mạng, các dịch vụ chophép, định thời và chi phí Mục tiêu then chốt là tăng cường việc cung cấp dịch vụtrong khi đơn giản hóa sự liên hoạt động với các mạng di động phi-3GPP Ở đây,đặc biệt xin đề cập cụ thể hơn đối với con đường di trú lên LTE của các nhà khaithác CDMA2000 Có 3 con đường di trú cơ bản lên LTE khả dụng cho các nhà khaithác CDMA2000 là:

 Phủ lên trên mạng đang tồn tại: Triển khai trọn vẹn một mạng LTE như làmột mạng thứ hai đối với mạng HRPD (số liệu gói tốc độ cao) đang tồn tại nhưngchi phí sẽ đắt và việc roaming thuê bao từ mạng HRPD đến LTE bị rớt phiên

 Di chuyển sang UMTS (WCDMA): Đầu tiên di chuyển sang UMTS trướckhi chuyển sang LTE, yêu cầu triển khai trên một mạng mới và chuyển đổi tất cảcác thuê bao sang UMTS nhưng chi phí cũng đắt và thiếu phiên IP liên tục giữamạng HRPD và mạng UMTS

 Sử dụng số liệu gói tốc độ cao tiến hóa – eHRPD là một phương pháp chophép các nhà khai thác di động nâng cấp mạng lõi gói HRPD đang tồn tại nhờ sửdụng các thành phần của kiến trúc SAE/EPC Thêm vào đó, eHRPD là con đường

tiến hóa lên LTE với tính di động dịch vụ liền, bao gồm chuyển giao liền giữaeHRPD và các mạng LTE với giao thức quản lí di động đơn, giảm trễ chuyển giao,kinh tế hơn

Hình1.2 Các tùy chọn phát triển lên LTE cho họ công nghệ 3GPP2 [3]

1.6 Mục tiêu và yêu cầu thiết kế LTE

Những hoạt động của 3GPP trong việc cải tiến mạng 3G vào mùa xuân năm

2005 đã xác định đối tượng, những yêu cầu và mục tiêu cho LTE Những mục tiêu

và yêu cầu này được dẫn chứng bằng tài liệu trong văn bản 3GPP TR 25.913.Những yêu cầu cho LTE được chia thành các phần khác nhau như sau:

 Tiềm năng, dung lượng

 Các vấn đề liên quan đến việc triển khai

 Kiến trúc và sự dịch chuyển (migration)

 Quản lý tài nguyên vô tuyến

1.6.1 Tiềm năng công nghệ

Yêu cầu được đặt ra là việc đạt tốc độ dữ liệu đỉnh cho đường xuống là 100Mbit/s và đường lên là 50 Mbit/s, khi hoạt động trong phân bố phổ 20 MHz Khi

mà phân bố phổ hẹp hơn thì tốc độ dữ liệu đỉnh cũng sẽ tỉ lệ theo Do đó, điềukiệnđặt ra là có thể biểu diễn được 5 bit/s/Hz cho đường xuống và 2.5 bit/s/Hz chođường lên Như sẽ được thảo luận dưới đây, LTE hỗ trợ cả chế độ FDD và TDD

Rõ ràng, đối với trường hợp TDD, truyền dẫn đường lên và đường xuống, theo địnhnghĩa không thể xuất hiện đồng thời Do đó mà yêu cầu tốc độ dữ liệu đỉnh cũngkhông thể trùng nhau đồng thời Mặt khác, đối với trường hợp FDD, đặc tính củaLTE cho phép quá trình phát và thu đồng thời đạt được tốc độ dữ liệu đỉnh theophần lý thuyết ở trên.Yêu cầu về độ trễ được chia thành: yêu cầu độ trễ mặt phẳngđiều khiển (the control-plane latency requirements) và yêu cầu độ trễ mặt phẳngngười dùng (the user-plane latency requirements) Yêu cầu độ trễ control-plane xácđịnh độ trễ của việc chuyển từ các trạng thái thiết bị đầu cuối không tích cực khácnhau sang trạng thái tích cực khi đó thiết bị đầu cuối di động có thể gửi và nhận dữliệu Có hai cách xác định: cách xác định thứ nhất được thể hiện qua thời gianchuyển tiếp từ trạng thái tạm trú (camped state) chẳng hạn như trạng thái Release 6idle mode, khi đó thì thủ tục chiếm 100 ms; cách xác định thứ hai được thể hiện quathời gian chuyển tiếp từ trạng thái ngủ chẳng hạn như trạng thái Release 6Cell_PCH, khi đó thì thủ tục chiếm 50 ms Trong cả hai thủ tục này, thì độ trễ chế

độ ngủ và việc báo hiệu non-RAN đều được loại trừ (Chế độ Release 6 idle là 1trạng thái mà khi thiết bị đầu cuối không được nhận biết đối với mạng truy nhập vôtuyến, nghĩa là, mạng truy nhập vô tuyến không có bất cứ thuộc tính nào của thiết bịđầu cuối và thiết bị đầu cuối cũng không được chỉ định một tài nguyên vô tuyếnnào Thiết bị đầu cuối có thể ở trong chế độ ngủ và chỉ lắng nghe hệ thống mạng tạinhững khoảng thời gian cụ thể Trạng thái Release 6 Cell_PCH là trạng thái khi màthiết bị đầu cuối không được nhận biết đối với mạng truy nhập vô tuyến Tuy mạngtruy nhập vô tuyến biết thiết bị đầu cuối đang ở trong tế bào nào nhưng thiết bị đầucuối lại không được cấp phát bất cứ tài nguyên vô tuyến nào Thiết bị đầu cuối lúc

Yêu cầu độ trễ mặt phẳng người dùng được thể hiện quan thời gian để truyềnmột gói IP nhỏ từ thiết bị đầu cuối tới nút biên RAN hoặc ngược lại được đo từ lớp

IP Thời gian truyền theo một hướng sẽ không vượt quá 5 ms trong mạng không tải(unloaded network), nghĩa là không có một thiết bị đầu cuối nào khác xuất hiệntrong tế bào

Xét về mặt yêu cầu đối với độ trễ mặt phẳng điều khiển, LTE có thể hỗ trợ ítnhất 200 thiết bị đầu cuối di động ở trạng thái tích cực khi hoạt động ở khoảng tần 5MHz Trong mỗi phân bố rộng hơn 5 MHz, thì ít nhất có 400 thiết bị đầu cuối được

hỗ trợ Số lượng thiết bị đầu cuối không tích cực trong tế bào không nói rõ là baonhiêu nhưng có thể là cao hơn một cách đáng kể

1.6.2 Hiệu suất hệ thống

Các mục tiêu thiết kế công năng hệ thống LTE sẽ xác định lưu lượng ngườidùng, hiệu suất phổ, độ linh động, vùng phủ sóng, và MBMS nâng cao.Nhìn chung,các yêu cầu đặc tính LTE có liên quan đến hệ thống chuẩn sử dụng phiên bản 6HSPA Đối với trạm gốc, giả định có một anten phát và hai anten thu, trong khi đóthì thiết bị đầu cuối có tối đa là một anten phát và hai anten thu Tuy nhiên, mộtđiều quan trọng cần lưu ý là những đặc tính nâng cao như là một phần của việc cảitiến HSPA thì không được bao gồm trong tham chiếu chuẩn Vì thế, mặc dù thiết bịđầu cuối trong hệ thống chuẩn được giả định là có hai anten thu thì một bộ thuRAKE đơn giản vẫn được áp dụng Tương tự, ghép kênh không gian cũng khôngđược áp dụng trong hệ thống chuẩn

Yêu cầu lưu lượng người dùng được định rõ theo hai điểm: tại sự phân bố người dùng trung bình và tại sự phân bố người dùng phân vị thứ 5 (khi mà 95% người dùng có được chất lượng tốt hơn) Mục tiêu hiệu suất phổ cũng được chỉ rõ,

và trong thuộc tính này thì hiệu suất phổ được định nghĩa là lưu lượng hệ thống theo tế bào.Yêu cầu về độ linh động chủ yếu tập trung vào tốc độ di chuyển của cácthiết bị đầu cuối di động

Bảng 1.2 Các yêu cầu về hiệu suất phổ và lưu lượng người dùng

Phương pháp đo hiệu suất Mục tiêu đường

xuống so với cơbản

Mục tiêu đường lên so với cơ bản

Lưu lượng người dùng trung

Tại tốc độ thấp, 0-15 km/h thì hiệu suất đạt được là tối đa, và cho phép giảm

đi một ít đối với tốc độ cao hơn Tại vận tốc lên đến 120 km/h, LTE vẫn cungcấp hiệu suất cao và đối với vận tốc trên 120 km/h thì hệ thống phải duy trìđược kết nối trên toàn mạng tế bào Tốc độ tối đa có thể quản lý đối với một

hệ thống LTE có thể được thiết lập đến 350 km/h (hoặc thậm chí đến 500km/h tùy thuộc vào băng tần) Một yếu tố quan trong đặc biệt là dịch vụ thoạiđược cung cấp bởi LTE sẽ ngang bằng với chất lượng mà WCDMA/HSPA hỗtrợ.Yêu cầu về vùng phủ sóng chủ yếu tập trung vào phạm vi tế bào (bánkính),nghĩa là khoảng cách tối đa từ vùng tế bào (cell site) đến thiết bị đầucuối di động trong cell.Đối với phạm vi tế bào lên đến 5 km thì những yêucầu về lưu lượng người dùng, hiệu suất phổ và độ linh động vẫn được đảmbảo trong giới hạn không bị ảnh hưởng bởi nhiễu Đối với những tế bào cóphạm vi lên đến 30 km thì có một sự giảm nhẹ cho phép về lưu lượng ngườidùng và hiệu suất phổ thì lại giảm một cách đáng kể hơn nhưng vẫn có thểchấp nhận được Tuy nhiên, yêu cầu về độ di động vẫn được đáp ứng Khi màphạm vi tế bào lên đến 100 km thì không thấy có đặc tính kỹ thuật về yêu cầuhiệu suất nào được nói rõ trong trường hợp này

Những yêu cầu MBMS nâng cao xác định cả hai chế độ: broadcast(quảng bá) và unicast Nhìn chung, LTE sẽ cung cấp những dịch vụ tốt hơn sovới những gì có thể trong phiên bản 6 Yêu cầu đối với trường hợp broadcast

là hiệu suất phổ 1 bit/s/Hz, tương ứng với khoảng 16 kênh TV di động bằngcách sử dụng khoảng 300 kbit/s trong mỗi phân bố phổ tần 5 MHz Hơn nữa,

nó có thể cung cấp dịch vụ MBMS với chỉ một dịch vụ trên một sóng mang,cũng như là kết hợp với các dịch vụ non-MBMS khác Và như vậy thì đươngnhiên đặc tính kỹ thuật của LTE có khả năng cung cấp đồng thời cả dịch vụthoại và dịch vụ MBMS

1.6.3 Các vấn đề liên quan đến việc triển khai

Các yêu cầu liên quan đến việc triển khai bao gồm các kịch bản triển

khai, độ linh hoạt phổ, trải phổ, sự cùng tồn tại và làm việc với nhau giữaLTE với các công nghệ truy cập vô tuyến khác của 3GPP như GSM vàWCDMA/HSPA.Những yêu cầu về kịch bản triển khai bao gồm: trường hợp

mà hệ thống LTE được triển khai như là một hệ thống độc lập và trường hợp

mà LTE được triển khai đồng thời với WCDMA/HSPA hoặc GSM Do đó màyêu cầu này sẽ không làm giới hạn các tiêu chuẩn thiết kế Vấn đề cùng tồntại và có thể hoạt động phối hợp với các hệ thống 3GPP khác và những yêucầu tương ứng đã thiết lập ra những điều kiện về tính linh động giữa LTE vàGSM, và giữa LTE và WCDMA/HSPA cho thiết bị đầu cuối di động hỗ trợnhững công nghệ này Bảng 1.4 liệt kê những yêu cầu về sự gián đoạn, đó là,thời gian gián đoạn dài nhất trong liên kết vô tuyến khi phải di chuyển giữacác công nghệ truy cập vô tuyến khác nhau, bao gồm cả dịch vụ thời gianthực và phi thời gian thực Có một điều đáng chú ý là những yêu cầu nàykhông được chặt chẽ cho lắm đối với vấn đề gián đoạn trong chuyển giao và

hy vọng khi mà triển khai thực tế thì sẽ đạt được những giá trị tốt hơn đángkể

Yêu cầu về việc cùng tồn tại và có thể làm việc với nhau cũng xác địnhviệc chuyển đổi lưu lượng multicast từ phương pháp broadcast trong LTEthành phương pháp unicast trong cả GSM hoặc WCDMA, mặc dù không có

số lượng cho trước

Bảng 1.3 Yêu cầu về thời gian gián đoạn, LTE-GSM và LTE-WCDMA[5]

 Độ linh hoạt phổ và việc triển khai

Nền tảng cho những yêu cầu về độ linh hoạt phổ là những điều kiện đểLTE có thể được triển khai trên những băng tần IMT-2000 hiện hành, nghĩa làkhả năng cùng tồn tại với các hệ thống đã được triển khai trên những băng tầnnày, bao gồm WCDMA/HSPA và GSM Một phần liên quan đến những yêucầu LTE về mặt độ linh hoạt phổ là khả năng triển khai việc truy nhập vôtuyến dựa trên LTE cho dù phân bố phổ là theo cặp hay đơn lẻ, như vậy LTE

có thể hỗ trợ cả song công phân chia theo tần số (FDD) và song công phânchia theo thời gian (TDD).Sơ đồ song công hay việc qui hoạch song công làmột thuộc tính của công nghệ truy cập vô tuyến Tuy vậy, một phân bố phổcho trước thì cũng được liên kết với một qui hoạch song công cụ thể Hệthống FDD được triển khai theo một cặp phân bố phổ, với một dải tần chotruyền dẫn đường xuống và một dải tần khác dành cho đường lên Còn hệthống TDD thì được triển khai trong các phân bố phổ đơn lẻ

Lấy một ví dụ là phổ của IMT-2000 tại tần số 2 GHz, gọi là băng tầnlõi IMT-2000 Như trình bày trong hình 1.3, nó bao gồm cặp băng tần 1920-

1980 MHz và 2110-2170 MHz dành cho truy cập vô tuyến dựa trên FDD, vàhai băng tần là 1910-1920 MHz và 2010-2025 MHz dành cho truy cập vôtuyến dựa trên TDD Chú ý là có thể vì những qui định của địa phương vàvùng mà việc sử dụng phổ của IMT-2000 có thể khác so với những gì đượctrình bày ở đây

Hình 1.3 Phân bố phổ băng tần lõi tại 2 GHz của nguyên bản IMT-2000 [5]

Cặp phân bố cho FDD trong hình 1.3 là 2 x 60 MHz, nhưng phổ khảdụng cho một nhà khai thác mạng đơn lẻ có thể chỉ là 2 x 20 MHz hoặc thậmchí là 2 x 10 MHz Trong những băng tần khác phổ khả dụng có thể còn íthơn nữa Ngoài ra, sự dịch chuyển của phổ đang được sử dụng cho nhữngcông nghệ truy cập vô tuyến khác cần phải diễn ra một cách từ từ để chắcchắn rằng lượng phổ còn lại phải đủ để hỗ trợ cho những người dùng hiện tại

Vì vậy, lượng phổ ban đầu được dịch chuyển tới LTE có thể tương đối nhỏ,nhưng sau đó có thể tăng lên từ từ, được thể hiện trong hình 1.4 Sự khácnhau của những diễn tiến phổ có thể xảy ra sẽ dẫn đến một yêu cầu về độ linhhoạt phổ cho LTE dưới dạng băng thông truyền dẫn được hỗ trợ.Yêu cầu về

độ linh hoạt p

hổ đòi hỏi LTE phải có khả năng mở rộng trong miền tần số và có thểhoạt động trong nhiều băng tần khác nhau Yêu cầu về độ linh hoạt trong tàiliệu tham khảo được liệt kê thành danh sách các phân bố phổ của LTE (1.25,1.6, 2.5, 5, 10, 15 và 20 MHz) Ngoài ra, LTE còn có khả năng hoạt động theocặp phổ cũng như là đơn lẻ LTE cũng có thể triển khai trong nhiều băng tầnkhác nhau Những băng tần được hỗ trợ được chỉ rõ dựa vào “độc lập phiênbản” (“release independence”), nghĩa là phiên bản đầu tiên của LTEkhôngphải hỗ trợ tất cả các băng tần ngay từ đầu

Hơn nữa, tài liệu tham khảo cũng xác định về vấn đề cùng tồn tại và lắpđặt chung với GSM và WCDMA trên những tần số lân cận, cũng như là sựcùng tồn tại giữa những nhà khai thác và hệ thống mạng lân cận trên nhữngquốc gia khác nhau nhưng sử dụng phổ chồng nhau (overlapping spectrum)

Ở đây cũng có một điều kiện là không có hệ thống nào khác được yêu cầu

hợp lệ khi một thiết bị đầu cuối truy cập vào LTE, nghĩa là LTE cần phải cótất cả tín hiệu điều khiển cần thiết được yêu cầu cho việc kích hoạt truy nhập.

Hình 1.4 Cách thức LTE thâm nhập từng bước vào phân bố phổ của một

hệ thống GSM đã được triển khai [5]

1.6.4 Quản lý tài nguyên vô tuyến

Những yêu cầu về quản lý tài nguyên vô tuyến được chia ra như sau: hỗtrợ nâng cao cho QoS end to end, hỗ trợ hiệu quả cho truyền dẫn ở lớp caohơn, và hỗ trợ cho việc chia sẻ tải cũng như là quản lý chính sách thông quacác công nghệ truy cập vô tuyến khác nhau

Việc hỗ trợ nâng cao cho QoS end to end yêu cầu cải thiện sự giữathích ứng giữa dịch vụ, ứng dụng và các điều kiện về giao thức (bao gồm báohiệu lớp cao hơn) với tài nguyên RAN và các đặc tính vô tuyến.Việc hỗ trợhiệu quả cho truyền dẫn ở lớp cao hơn đòi hỏi LTE RAN phải có khả năngcung cấp cơ cấu để hỗ trợ truyền dẫn hiệu suất cao và hoạt động của các giao

thức ở lớp cao hơn qua giao tiếp vô tuyến, chẳng hạn như quá trình nén tiêu

đề IP (IP header)

Việc hỗ trợ chia sẻ tải và quản lý chính sách thông qua các công nghệtruy cập vô tuyến khác nhau đòi hỏi phải xem xét đến việc lựa chọn lại các cơcấu để định hướng các thiết bị đầu cuối di động theo các dạng công nghệ truycập vô tuyến thích hợp đã được nói rõ cũng như là hỗ trợ QoS end to endtrong quá trình chuyển giao giữa các công nghệ truy cập vô tuyến

1.6.5 Độ phức tạp

Yêu cầu về độ phức tạp trong LTE xác định độ phức tạp của toàn hệthống cũng như là độ phức tạp của thiết bị đầu cuối di động Về cơ bản thìnhững yêu cầu này đề cập đến số lượng những tùy chọn có thể tối thiểu hóavới những đặc tính dư thừa không bắt buộc Điều này cũng đưa đến việc tốigiản những trường hợp kiểm thử cần thiết

1.6.6 Những vấn đề chung

Phần này đề cập đến những yêu cầu chung trong LTE về những khíacạnh liên quan đến chi phí và dịch vụ Rõ ràng, mong muốn đặt ra là giảmthiểu các chi phí trong khi vẫn duy trì hiệu suất yêu cầu cho tất cả các dịch vụ.Các vấn đề về đường truyền, hoạt động và bảo dưỡng cũng liên quan đến yếu

tố chi phí Như vậy không chỉ giao tiếp vô tuyến, mà việc truyền tải đến cáctrạm gốc và hệ thống quản lý cũng phải được xác định rõ Một yêu cầu quantrọng về giao tiếp nhiều nhà cung cấp (multi-vendor interfaces) cũng thuộcvào loại yêu cầu này Ngoài ra thì các vấn đề như: độ phức tạp thấp, thiết bịđầu cuối di động tiêu thụ ít năng lượng cũng được đòi hỏi

1.7 So sánh giữa LTE và WIMAX

Nếu Việt Nam có triển khai 4G thì phải ít nhất 2-3 năm nữa mới tínhtới,song ở thời điểm này, câu chuyện lựa chọn công nghệ nào cho 4G vẫn

đang hút sự quan tâm của giới viễn thông Và xem ra, cán cân 4G đangnghiêng về LTE nhiều hơn.

Về công nghệ, LTE và WiMax có một số khác biệt nhưng cũng cónhiều điểm tương đồng Cả hai công nghệ đều dựa trên nền tảng IP Cả haiđều dùng kỹ thuật MIMO để cải thiện chất lượng truyền/nhận tín hiệu, đườngxuống từ trạm thu phát đến thiết bị đầu cuối đều được tăng tốc bằng kỹ thuậtOFDM hỗ trợ truyền tải dữ liệu đa phương tiện và video Theo lý thuyết,chuẩn WiMax hiện tại (802.16e) cho tốc độ tải xuống tối đa là 70Mbps, cònLTE dự kiến có thể cho tốc độ đến 300Mbps Tuy nhiên, khi LTE được triểnkhai ra thị trường có thể WiMax cũng sẽ được nâng cấp lên chuẩn 802.16m(còn được gọi là WiMax 2.0) có tốc độ tương đương hoặc cao hơn.Đường lên

từ thiết bị đầu cuối đến trạm thu phát có sự khác nhau giữa 2 côngnghệ.WiMax dùng OFDMA(Orthogonal Frequency Division MultipleAccess – một biến thể của OFDM), còn LTE dùng kỹ thuật SC-FDMA(Single Carrier - Frequency Division Multiple Access) Về lý thuyết, SC-FDMA được thiết kế làm việc hiệu quả hơn và các thiết bị đầu cuối tiêu thụnăng lượng thấp hơn OFDMA

LTE còn có ưu thế hơn WiMax vì được thiết kế tương thích với cảphương thức TDD (Time Division Duplex) và FDD (Frequency DivisionDuplex) Ngược lại, WiMax hiện chỉ tương thích với TDD (theo một báo cáođược công bố đầu năm nay, WiMax Forum đang làm việc với một phiên bảnMobile WiMax tích hợp FDD) TDD truyền dữ liệu lên và xuống thông qua 1kênh tần số (dùng phương thức phân chia thời gian), còn FDD cho phéptruyền dữ liệu lên và xuống thông qua 2 kênh tần số riêng biệt Điều này cónghĩa LTE có nhiều phổ tần sử dụng hơn WiMax Tuy nhiên, sự khác biệtcông nghệ không có ý nghĩa quyết định trong cuộc chiến giữa WiMax vàLTE

Nhận thấy lợi thế của LTE, một số nhà khai thác mạng đã cân nhắc lại

việc triển khai WiMax và đã có nhà khai thác quyết định từ bỏ con đườngWiMax để chuyển sang LTE, đáng kể trong số đó có hai tên tuổi lớn nhất tại

Mỹ là AT&T và Verizon Wireless Theo một khảo sát do RCR WirelessNews và Yankee Group thực hiện gần đây, có đến 56% nhà khai thác di độngchọn LTE, chỉ có 30% đi theo 802.16e Khảo sát cho thấy các nhà khai thác diđộng ở Bắc Mỹ và Tây Âu nghiêng về LTE, trong khi các nước mới phát triển(đặc biệt là ở khu vực châu Á - Thái Bình Dương) thì ủng hộ WiMax

Nhiều hãng sản xuất thiết bị đi nước đôi, một mặt tuyên bố vẫn ủng hộWiMax, mặt khác lại dốc tiền đầu tư cho LTE Ngay như Intel, đầu tàu hậuthuẫn WiMax, cũng “đổi giọng” Cả Siavash M Alamouti, giám đốc kỹ thuậtWireless Mobile Group và Sean Maloney, giám đốc tiếp thị của Intel, trongcác phát biểu gần đây đều cho rằng WiMax có thể “hoà hợp” với LTE.Liệuhai công nghệ này có thể cùng tồn tại độc lập hay sẽ sát nhập thành một chuẩnchung? Hiệu năng của WiMax và LTE tương đương nhau, do vậy việc quyếtđịnh hiện nay phụ thuộc vào yếu tố sẵn sàng và khả năng thâm nhập thịtrường

Theo thống kê trên website của liên minh Wimax, thế giới hiện có 568mạng ở 148 quốc gia đang triển khai công nghệ Wimax (WorldwideInteroperability for Microwave Access - Khả năng tương tác toàn cầu với truynhập vi ba) Riêng khu vực châu Á có 100 mạng triển khai công nghệ khôngdây này.công nghệ này cũng đã được triển khai thử nghiệm khá sớm ởViệt Nam, từ năm 2004 tới bây giờ

Không giống các chuẩn không dây khác, WiMAX cho phép truyền dữliệu trên nhiều dải tần, có thể tránh “đụng độ” với những ứng dụng không dâykhác.WiMAX cho tốc độ cao một phần nhờ kỹ thuật OFDM (OrthogonalFrequency Division Multiplexing) cho phép tăng băng thông bằng cách chiatách các kênh băng rộng thành nhiều kênh băng hẹp, mỗi kênh dùng tần số

Mobile WiMAX cung cấp khả năng di động bằng cách cho phépchuyển kênh truyền dữ liệu từ một trạm thu phát này sang một trạm khác khingười dùng di chuyển giữa 2 trạm Tương tự phiên bản 802.11n của Wi-Fi,Mobile WiMAX dùng công nghệ MIMO cho phép phát và thu qua nhiềuanten để cải thiện tốc độ và chất lượng tín hiệu Mobile Wimax được kỳ vọngcạnh tranh với các công nghệ di động, Wi-Fi và các công nghệ truy cậpInternet như DSL.

Đặc biệt, năm 2007, Hội Truyền thông Vô tuyến điện ITU đã đưaWimax vào họ công nghệ IMT-2000 Quyết định khi đó được kỳ vọng giúptăng khả năng triển khai ứng dụng WiMAX tại nhiều nước châu Á trong đó

có Việt Nam - những nơi còn đang chờ chuẩn hóa WiMAX để tận dụng kinh

tế qui mô toàn cầu về công nghệ và thiết bị “Họ” các công nghệ IMT-2000ngoài Wimax còn có GSM, CDMA và UMTS

Cùng với Wimax, LTE được xem là một ứng viên nặng ký khi các quốcgia triển khai lên 4G LTE là thế hệ thứ tư tương lai của chuẩn UMTS cònUMTS chính là thế hệ thứ ba dựa trên WCDMA đã được triển khai trên toànthế giới

4G dù chưa phải phổ biến song cũng đã có quốc gia và các hãng viễnthông triển khai Chẳng hạn như Ericsson Tháng 1/2009, Ericsson và nhàmạng tại Thụy Điển đã triển khai thương mại TeliaSonera mạng LTE/4G đầutiên tại Thụy Điển

Tới tháng 1/2010 đã triển khai diện rộng mạng TeliaSonera trên toànquốc ở Na Uy và Thụy Điển Ngoài ra, Ericsson đã ký hợp đồng triển khaiLTE trong thời gian tới với các nhà mạng AT&T (Mỹ), MetroPCS, VerizonWireless (Mỹ), NTT Docomo (Nhật) Ericsson cũng đã tiến hành các thửnghiệm LTE/4G với các mạng Telstra, SingTel, T-Mobile Hungary, ZainSaudia Arabia

Theo phân tích của các chuyên gia, hiện tại Wimax có lợi thế đi trướcLTE Không chỉ trên thế giới mà ngay cả ở Việt Nam, mạng Wimax đã đượctriển khai cung cấp thử nghiệm từ năm 2004 tới giờ Còn LTE, lại được chorằng phải tới khoảng năm 2012-2013 mới trở nên phổ biến.

Song, so với Wimax, LTE lại có một thế mạnh được cho là rất quantrọng LTE nếu được triển khai cho phép tận dụng dụng hạ tầng GSM có sẵn

dù vẫn phải đầu tư thêm thiết bị Còn Wimax, nếu muốn triển khai thì phảixây dựng từ đầu một mạng mới

Dẫu rằng mỗi người có những nhận định khác nhau, những cái nhìnkhác nhau về tính cạnh tranh của hai công nghệ này Có một điều thống nhất

là hai công nghệ này đã thu hút được một sự quan tâm lớn, tạo được một bước

nhảy trong công nghệ thông tin di động không dây [4]

1.8 Kết luận

Trong chương 1 này đã trình bày những khái niệm và các đặc điểm cơbản nhất về LTE.Công nghệ LTE phù hợp triển khai trên độ rộng băng tầntrong phạm vi từ 1.25 MHz đến 20 MHz Công nghệ LTE cho phép truyền

dữ liệu với tốc độ tải xuống trung bình 100 Mb/giây và tải lên là 50 Mb/giây.Tốc độ này nhanh hơn so với mạng 3G và cho phép sử dụng các dịch vụ vềhình ảnh như ti vi, video…

Trong cuộc đua 4G, WiMax và LTE hiện là hai công nghệ sáng giánhất.WIMAXcó lợi thế đi trước còn LTE lại có một thế mạnh được cho là rấtquan trọng LTE nếu được triển khai cho phép tận dụng hạ tầng GSM có sẵn

dù vẫn phải đầu tư thêm thiết bị Còn Wimax, nếu muốn triển khai thì phảixây dựng từ đầu một mạng mới.Từ những hiểu biết trong chương này thìchúng ta thấy rằng LTE là một công nghệ đầy tiềm năng và hứa hẹn sẽ pháttriển mạnh trong vài năm tới khi mang 4G được phát triển trên thế giới.Từ

những hiểu biết cơ bản này chúng ta sẽ đi sâu vào tìm hiểu các thành phần vàcác phương thức truyền dẫn trong LTE ở chương sau.

CHƯƠNG 2 KIẾN TRÚC MẠNG VÀ TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE

Trong chương trước, em đã trình bày những khái niệm cơ bảnnhất,những mục tiêu của LTE và từ những điều này thì rõ ràng là LTE đãđược phát triển với những mục tiêu hoạt động mạnh mẽ đáng ghi nhớ Và đếnchương này thì chúng ta sẽ được cung cấp một cái nhìn tổng quan về một sốđặc điểm và thành phần quan trọng của LTE

2.1 Kiến trúc mạng LTE

2.1.1 Các trạm cơ sở cải tiến

Kiến trúc mạng LTE bao gồm 2 thành phần chính:Phần truy nhập vôtuyến mặt đất và phần hệ thống mạng lõi.Hình 2.1 cho thấy các thành phầnchính của một mạng lõi và mạng truy nhập vô tuyến LTE Các trạm cơ sởLTE được gọi là Enhanced NodeB(eNodeB) Bởi vì không còn phần tửđiều khiển ở trung ương trong mạng vô tuyến nữa, nên giờ đây các trạm cơ

sở thực hiện chức năng quản lý dữ liệu truyền tải một cách tự lập, và bảo đảmchất lượng dịch vụ.Tuy nhiên, các RNC vẫn điều khiển các kênh truyền tảidành cho dịch vụ thoại chuyển kênh

Ngoài ra, các trạm cơ sở giờ đây còn chịu trách nhiệm thực hiện cáccuộc chuyển giao cho các UE tích cực Vì mục đích này, giờ đây các eNodeB

có thể liên lạc trực tiếp với nhau thông qua các đường giao tiếp X2 Cácđường giao tiếp này được dùng để chuẩn bị những cuộc chuyểngiao vàcũng có thể được dùng để gửi chuyển tiếp dữ liệu người dùng (các gói IP) từmạng cơ sở hiện tại sang mạng cơ sở mới để giảm thiểu lượng dữ liệu ngườidùng thất thoát trong quá trình chuyển giao

 Giao diện S1

Giao diện S1 là giao diện phân cách giữa E-UTRAN và EPC Nó đượcchia thành hai phần: S1-U, có thể mang theo dữ liệu giao thông giữa các-

eNode B và các GW phục vụ, và các S1-MME, mà là một giao diện báo hiệuchỉ giữa các-eNode B và các MME

 Giao diện X2

Giao diện X2 là giao diện giữa các eNode-B, gồm hai phần:C-X2 là cácmặt phẳng điều khiển giao diện giữa eNode-B, trong khi U-X2 là giao diệnngười dùng máy bay giữa eNode-B Người ta cho rằng luôn luôn tồn tại mộtgiao diện X2 giữa eNode-B rằng cần phải giao tiếp với nhau, ví dụ, để hỗ trợbàn giao

 Giao dịên S3

Giao dịên S3 là giao diện giữa S GW và cổng SGSN của mạng2G,3G Nó cho phép người sử dụng và trao đổi thông tin ghi tên cho liênmạng di động 3GPP truy cập ở trạng thái nhàn rỗi và / hoặc hoạt động

Hình 2.1 Kiến trúc mạng LTE cơ bản.

Bởi lẽ các đường giao tiếp X2 không bắt buộc phải có (optional), nên

để chuẩn bị các cuộc chuyển giao Tuy nhiên trong trường hợp này, dữ liệungười dùng không được gửi chuyển tiếp trong quá trình chuyển giao Thếnghĩa là một số dữ liệu đã được mạng gửi đi tới trạm cơ sở hiện tại có thể thấtthoát, bởi vì sau khi một quyết định chuyển giao được thực hiện, nó phải đượcthi hành càng nhanh càng tốt trước khi đường truyền vô tuyến mất đi.Cácmạng vô tuyến LTE chỉ thực hiện các cuộc chuyển giao cứng, tức là vào mỗithời điểm chỉ có một cell liên lạc với UE

Đường giao tiếp nối các eNodeB với các nút gateway giữa mạng

vô tuyến và mạng lõi là đường S1 Nó hoàn toàn dựa trên giao thức IP, và vìvậy không biết gì về công nghệ vận chuyển tầng thấp cả Trong LTE thì ngay

từ đầu đã hoàn toàn dựa trên vận chuyển IP trong mạng vô tuyến Cáctrạm cơ sở được trang bị những cổng Ethernet 100 Mbit/s hoặc 1 Gbit/squen thuộc trong thế giới PC, hoặc các cổng cáp quang Gigabit Ethernet

2.1.2 Đường giao tiếp giữa mạng lõi với mạng truy nhập vô tuyến

Như được minh họa trong Hình 2.1, nút gateway giữa mạng truy cập

vô tuyến và mạng lõi được phân ra thành hai thực thể luận lý: ServingGateway (SGW) và Mobility Management Entity (MME).Trong thực tế, cảhai thành phần lý luận này có thể được thực hiện trên cùng một thiết bị phầncứng hoặc có thể được tách ra để có thể tăng giảm kích cỡ độc lập vớinhau.SGW là một node kết thúc trong giao diện hướng tới EUTRAN.Chứcnăng của SGW bao gồm:

 Truyền dữ liệu người dùng giữa mạng vô tuyến và mạng lõithông qua giao thức GTP

 Định tuyến và hướng các gói dữ liệu người sử dụng

 Khi các UE ở trạng thái rỗi SGW kết thúc đường dữ liệudownlink và kích hoạt tìm gọi khi dữ liệu downlink chuyển tới UE

 Quản lí và lưu trữ các văn cảnh của UE

 Thực hiện sao chép của lưu lượng sử dụng trong trường hợpngăn chặn hợp pháp

MME là thực thể thuộc mặt phẳng điều khiển của LTE, chịu tráchnhiệm những phần việc sau đây:

 Báo hiệu quản lý phiên làm việc và quản lý tính di động của thuêbao Phần việc này bao gồm những tác vụ như xác minh (hoặc nhận thực_authentication), thiết lập các kênh truyền tải vô tuyến, hậu thuẫn việc chuyểngiao giữa các eNodeB khác nhau và đến/từ các mạng vô tuyến khác nhau (ví

dụ như GSM, UMTS)

 Theo dõi vị trí của các UE trong chế độ rỗi, tức là trong khikhông có kênh truyền tải vô tuyến nào được thiết lập bởi vì chúng đã khôngtrao đổi các gói dữ liệu với mạng trong một quãng thời gian kéo dài

 Chọn lựa một gateway nối với Internet khi UE yêu cầu thiết lậpmột phiên làm việc, tức là khi nó yêu cầu mạng cấp một địa chỉ IP Serving-

GW chịu trách nhiệm đối với mặt phẳng người dùng, tức là chịu tráchnhiệm gửi chuyển tiếp các gói IP giữa các UE và Internet Thế có nghĩa làBTS được nối trực tiếp qua một đường truyền IP với Serving-GW, và cóthể dùng các công nghệ mạng vận chuyển khác nhau chẳng hạn như Ethernetqua cáp quang hoặc cáp đồng, DSL, vi ba, v.v Ngoài ra, thiết kế của đườnggiao tiếp S1 đơn giản hơn những đường giao tiếp tương tự của các mạng vôtuyến trước đó, vốn phụ thuộc nặng vào các dịch vụ của các giao thức tầngthấp phức tạp

Bởi vì đường giao tiếp S1 được dùng cho cả dữ liệu người dùng (nốivới Serving-GW) lẫn dữ liệu báo hiệu (nối với MME), nên kiến trúc của cácgiao thức tầng cao hơn được phân ra thành hai bộ giao thức khác biệt: S1-C

và S1-U Giao thức S1-C (điều khiển) được dùng để trao đổi các thông điệpđiều khiển giữa một UE và MME Như được trình bày bên dưới, các thôngđiệp này được trao đổi qua các kênh “non-IP” đặc biệt trên giao tiếp vô tuyếnrồi sau đó được NodeB đặt vào trong các gói IP trước khi chúng được gửichuyển tiếp đến MME Tuy nhiên,dữ liệu người dùng đã được truyền với

qua giao thức S1-U (người dùng) đến GW Nếu MME và

Serving-GW được thực hiện riêng biệt, đường giao tiếp S11 sẽ được dùng để liên lạcgiữa hai thực thể đó Cần có sự liên lạc giữa hai thực thể đó, ví dụ như để tạo

ra các kênh truyền khi người dùng nối vào mạng, hoặc để sửa đổi một đườnghầm khi một người dùng nào đó di chuyển từ cell này sang cell khác

Không giống như các mạng vô tuyến không dây trước đó, khi mộtgateway của mạng truy nhập (SGSN) chịu trách nhiệm đối với một số RNCnhất định và mỗi RNC đến lượt nó lại chịu trách nhiệm đối với một số trạm

cơ sở nhất định, đường giao tiếp S1 hậu thuẫn một kiến trúc nối kết mắt lưới(mesh) Thế có nghĩa là không phải chỉ một mà vài MME và Serving-GW

có thể liên lạc với từng eNodeB, và số lượng MME và Serving-GW cóthể khác biệt Điều này làm giảm số lượng các cuộc chuyển giao liên-MMEkhi người dùng di chuyển, và cho phép số lượng MME phát triển độc lập với

số lượng Serving-GW, bởi vì dung lượng của MME lệ thuộc vào tải trọng báohiệu, còn dung lượng của Serving-GW lệ thuộc vào tải trọng dữ liệu truyềncủa người dùng Những dung lượng này có thể phát triển khác nhau qua thờigian Một kiến trúc mắt lưới của giao tiếp S1 cũng bổ sung tính dự phòng chomạng Nếu một MME hỏng, ví dụ như vậy, thì một MME thứ hai có thể tựđộng tiếp quản nếu nó được định cấu hình để phục vụ những cell giống nhưMME kia Tác hại duy nhất của một cơ chế khôi phục tự động khi gặp hỏnghóc như vậy là, những người dùng được phục vụ bởi MME hỏng phải đăng kýlại với mạng Những khả năng mắt lưới của giao tiếp S1 được dùng trong thực

tế như thế nào là tùy thuộc vào chính sách của các nhà cung cấp dịch vụ mạng

và vào kiến trúc của mạng vận chuyển bên dưới

2.1.3 Gateway nối với Internet

Cũng như trong các kiến trúc mạng trước đó, một router tại biên củamạng lõi không dây sẽ che giấu tính di động của người dùng khỏi Internet.Trong LTE, router này được gọi là PDN-GW(trong đó PDN là dạng viết tắtcủa Packet Data Network) và thực hiện những công việc giống như công việc

của GGSN trong mạng UMTS vậy Ngoài việc che giấu tính di động củangười dùng, nó còn quản lý một quĩ địa chỉ IP và cấp phát các địa chỉ IP chocác UE nào đang đăng ký với mạng Tùy theo số lượng người dùng, mộtmạng có thể có vài PDN-GW Số lượng PDN-GW cụ thể tùy thuộc vào khảnăng của phần cứng, số lượng người dùng, và lượng dữ liệu vận chuyểnbìnhquân của mỗi người dùng Như được minh họa trong Hình 2.1, đường giaotiếp giữa PDN-GW và các MME/Serving-GW được gọi là S5 Nó sử dụnggiao thức GTP-U (người dùng) để truyền xuyên hầm dữ liệu người dùng từ

và đến các Serving-GW, và giao thức GTP-S (báo hiệu) cho việc thiết lậpban đầu đường hầm dữ liệu người dùng và những sự sửa đổi đường hầm sau

đó khi người dùng di chuyển qua lại giữa các cell được quản lý bởi nhữngServing-GW khác nhau

2.1.4 Đường giao tiếp với cơ sở dữ liệu người dùng

Một đường giao tiếp quan trọng nữa trong các mạng lõi LTE là đườnggiao tiếp S6 nối giữa các MME và cơ sở dữ liệu lưu trữ thông tin thuê bao.Trong UMTS/GPRS/GSM, cơ sở dữ liệu này được gọi là HLR (HomeLocation Register) Trong LTE, HLR được sử dụng lại và được đổi tên thànhHome Subscriber Server (HSS) Về cơ bản, HSS là một HLR cải tiến, và chứathông tin thuê bao cho GSM, GPRS, UMTS, LTE và IMS (IP MultimediaSubsystem) Tuy nhiên, đường giao tiếp S6 không dùng giao thức MAP(Mobile Application Part) dựa trên SS-7, mà dùng giao thức Diameter dựatrên IP HSS là một cơ sở dữ liệu kết hợp, và nó được sử dụng đồng thời bởicác mạng GSM, UMTS và LTE thuộc cùng một nhà cung cấp dịch vụ mạng

Vì thế, ngoài đường giao tiếp S6 dành cho LTE ra, nó tiếp tục hậu thuẫnđường giao tiếp MAP truyền thống

2.1.5 Các thủ tục báo hiệu cơ bản

Một đặc điểm quan trọng của LTE, ngoài việc tăng thông lượng khảdụng trên giao tiếp vô tuyến, là việc hợp lý hóa các thủ tục báo hiệu để làm

đầu và tiếp tục truyền dữ liệu sau khi ra khỏi trạng thái rỗi Hình 2.2 cho thấyviệc trao đổi thông điệp báo hiệu của một UE đang nối vào mạng từ khi nóvừa được bật lên cho tới khi nó được cấp phát một địa chỉ IP Như đã nóitrước đây, việc nối vào mạng và nhận một địa chỉ IP là một thủ tục duy nhấttrong LTE, bởi vì tất cả các dịch vụ của LTE đều dựa trên IP Vì vậy, sẽ vônghĩa nếu nối vào mạng mà không yêu cầu một địa chỉ IP như trong trườnghợp của các mạng GSM và UMTS

2.1.5.1 Tìm kiếm mạng và quảng bá thông tin hệ thống

Bước đầu tiên trong việc UE nối kết vào mạng sau khi nó được bật lên

là tìm kiếm tất cả các mạng có thể dùng được quanh nó rồi chọn ra một mạngthích hợp để liên lạc Vì mục đích này, UE thực hiện một cuộc rà quét banđầu trong tất cả các băng tần mà nó hậu thuẫn và cố gắng tìm các tín hiệuđồng bộ hóa hướng xuống Bởi vì tất cả các thiết bị có khả năng LTE còn hậuthuẫn cả các mạng 2G và 3G như GSM và UMTS, nên thủ tục tìm kiếm mạngcũng bao gồm cả việc tìm những mạng này nữa Bởi vì hầu hết các băng tần

đó không được dành riêng cho một công nghệ mạng duy nhất, nên UE phải cókhả năng liên hệ các tín hiệu hướng xuống nó tìm được với những hệ thống

vô tuyến khác nhau Trong trường hợp hệ thống LTE, UE sẽ tìm kiếm nhữngtín hiệu đồng bộ hóa, vốn được đặt ở những khoảng cách đều đặn trongcác kênh con trung tâm (1.25 MHz) của một dải sóng mang LTE Sau khi đãtìm thấy và giải mã đúng đắn những thông tin này, UE có thể đọc kênh quảng

bá rồi tải xuống thông tin hệ thống đầy đủ của cell Trong phần lớn trườnghợp, UE sẽ bắt đầu quá trình tìm kiếm của nó trên kênh được dùng lần gầnnhất trước khi nó bị tắt đi.Nếu UE chưa hề bị di chuyển từ khi nó tắt đi thì nó

sẽ tìm thấy mạng rất nhanh Nếu UE tìm thấy một mạng, quá trình đăng ký sẽtiếp tục

Bằng không, quá trình này sẽ được lặp lại cho tới khi tìm ra mạng hoặc

đã tìm kiếm hết tất cả các băng tần được UE hậu thuẫn Nếu như không tìmđược mạng mà UE dùng lần gần nhất trước khi tắt đi, thì UE sẽ hoặc tự chọn