THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: TÌM HIỂU THÔNG TIN DI ĐỘNGTHẾ HỆ 4GLTE ADVANCED

Thông tin di động ngày nay đã trở thành một ngành công nghiệp phát triển vô cùng nhanh chóng. Mặc dù các hệ thống thông tin di động thế hệ 3G hay 3.5G vẫn đang phát triển không ngừng nhưng những nhà khai thác viễn thông trên thế giới đã tiến hành triển khai một chuẩn di động thế hệ mới đó là hệ động thông tin di động thế hệ thứ tư. Xuất phát từ vấn đề trên em đã lựa chọn đề tài tốt nghiệp của mình là: “Nghiên cứu công nghệ LTE – Advanced trong thông tin di động”. Mục tiêu cơ bản của đồ án là nêu ra những hoạt động cơ bản của hệ thống LTEAdvanced, tìm hiểu những công nghệ mới, những cải tiến về chất lượng dịch vụ để đảm bảo đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của người dùng đối với mạng di động. Đề tài của em bao gồm 3 chương : • Chương 1 : Tổng quan thông tin di động hiện nay • Chương 2 : Thông tin di đông thế hệ 4G • Chương 3 : Công nghệ LTE – Advanced trong thông tin di động.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

4G-LTE ADVANCED

Họ và tên:

Lớp:

Khóa:

Khoa, Trung tâm:

Giáo viên hướng dẫn:

TẠ VĂN MINH

LT CĐ-ĐH ĐT1 09

Điện tư ĐINH THỊ KIM PHƯỢNG

Hà nội – 2015

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Thông tin di động ngày nay đã trở thành một ngành công nghiệp phát triển vôcùng nhanh chóng Mặc dù các hệ thống thông tin di động thế hệ 3G hay 3.5G vẫnđang phát triển không ngừng nhưng những nhà khai thác viễn thông trên thế giới đãtiến hành triển khai một chuẩn di động thế hệ mới đó là hệ động thông tin di động thế

hệ thứ tư

Xuất phát từ vấn đề trên em đã lựa chọn đề tài tốt nghiệp của mình là: “Nghiêncứu công nghệ LTE – Advanced trong thông tin di động” Mục tiêu cơ bản của đồ ánlà nêu ra những hoạt động cơ bản của hệ thống LTE-Advanced, tìm hiểu những côngnghệ mới, những cải tiến về chất lượng dịch vụ để đảm bảo đáp ứng được yêu cầungày càng cao của người dùng đối với mạng di động

Đề tài của em bao gồm 3 chương :

• Chương 1 : Tổng quan thông tin di động hiện nay

• Chương 2 : Thông tin di đông thế hệ 4G

• Chương 3 : Công nghệ LTE – Advanced trong thông tin di động

Tuy nhiên do LTE – Advanced là công nghệ còn mới, đang được hoàn thiệncũng như do giới hạn về kiến thức và thời gian nên đồ án khó tránh khỏi thiếu sót Rấtmong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN THÔNG TIN DI ĐỘNG HIỆN NAY

1 Lịch sư và xu thế phát triển của thông tin di động

1.1 Toàn cảnh hệ thống thông tin di động

Thông tin di động luôn không ngừng phát triển và ngày càng đòi hỏi các kĩthuật tiên tiến và công nghệ cao Ý tưởng về sự liên lạc tức thời mà không quan tâmđến khoảng cách là một trong những giấc mơ lâu đời nhất của loài người và giấc mơđó đang ngày càng trở thành hiện thực nhờ sự trợ giúp của kĩ thuật và công nghệ Việc

sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông tin diễn ra lần đầu tiên vào cuối thế kỉ 19 Kể

từ đó nó trở thành công nghệ được ứng dụng rộng rãi trong thông tin quân đội và saunày là thông tin vô tuyến công cộng

Sau nhiều năm phát triển thông tin di động đã trải qua nhiều giai đoạn pháttriển quan trọng Từ hệ thống thông tin di động tương tự thế hệ thứ nhất đến hệ thốngthông tin di động thế hệ thứ hai, hệ thống thông tin băng rộng thế hệ thứ ba đang đượctriển khai trên phạm vi toàn cầu và hệ thống thông tin đi động đa phương tiện thế hệthứ tư đang được nghiên cứu tại một số nước Dịch vụ chủ yếu của hệ thống thông tin

di động thế hệ thứ nhất và thứ hai là thoại còn dịch vụ thế hệ thứ ba và thứ tư pháttriển về dịch vụ dữ liệu và đa phương tiện

Các hệ thống thông tin di động tế bào số hiện nay đang ở giai đoạn thế hệ 2,5Gvà 3G,3,5G Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các dịch vụ thông tin di độngnên ngay từ đầu những năm 90 người ta đã tiến hành nghiên cứu hệ thống thông tin diđộng thế hệ thứ 3 Liên hiệp viễn thông quốc tế bộ phận vô tuyến (ITU-R) đã thựchiện tiêu chuẩn hóa cho hệ thống thông tin di động toàn cầu ITM-2000 Ở Châu Âu,viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) đã thực hiện tiêu chuẩn hóa phiên bản của

hệ thống này với tên gọi là UMTS (Universal Mobile Telecommunication System: Hệthống viễn thông di động toàn cầu ) Hệ thống mới này làm việc ở dải tần 2GHz vàcung cấp nhiều loại dịch vụ bao gồm từ các dịch vụ thoại, số liệu tốc độ thấp hiện cóđến các dịch vụ số liệu tốc độ cao, video và truyền thanh Tốc độ cực đại của người sửdụng có thể lên tới 2Mpbs Tốc độ cực đại này chỉ có ở các ô pico trong nhà, còn cácdịch vụ với tốc độ 14,4Kbps sẽ được đảm bảo cho thông tin di động thông thường ở

các ô macro Người ta cũng đang nghiên cứu các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ

tư có tốc độ cho người sử dụng khoảng 2Gpbs Ở hệ thống di động băng rộng (MBS)thì các sóng mang được sử dụng ở các bước sóng mm, độ rộng băng tần 64MHz và dựkiến sẽ nâng tốc độ của người sử dụng đến STM-1

Hiện nay, trên các quốc gia trên thế giới ở hầu hết các nước đã triển khai hệthống di động 3G Theo thống kê của hai hãng Informa Telecom & Media và WCISand 3G America, hiện nay có 181 hãng cung cấp dịch vụ trên 77 quốc gia đã đưa vàokhai thác dịch vụ các mạng di động thế hệ 3 của mình Với hệ thống di động 3.5G(HSDPA) thì có đến 135 hãng cung cấp dịch vụ trên 63 quốc gia đã cung cấp các dịch

vụ của hệ thống di động 3.5G Hệ thống tiền 4G (Pre-4G) là WiMax cũng đã đượctriển khai và đưa vào khai thác dịch vụ ở một số thành phố như London, New Yorkvào quý 2 năm 2007

Ở nước ta, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của thông tin liên lạc nói chungtrong những năm gần đây thông tin di động ra đời như một tất yếu khách quan nhằmđáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin trong thời kì đổi mới của đất nước Vào thời kì banđầu, xuất hiện một số mạng thông tin di động như mạng nhắn tin ABC, mạng nhắn tintoàn quốc… có tính chất thử nghiệm cho công nghệ thông tin di động ở Việt Nam.Sau đó vào tháng 3 năm 1993, mạng điện thoại di động Mobiphone sử dụng kĩ thuật

số GSM đã được triển khai và chính thức đưa vào hoạt động ở Việt Nam với các thiết

bị của hãng ALCATEL Tháng 6 năm 1996, mạng Vinaphone ra đời và cùng tồn tạisong song với mạng VMS Năm 2003, mạng Sphone sử dụng công nghệ CDMA củahãng Sai Gon Postel đưa vào khai thác Đến năm 2004, mạng GSM của Viettel cũngchính thức đi vào hoạt động Và gần đây, EVN Telecom cũng đưa vào khai thác mạng

di động thế hệ thứ ba Trong hai năm gần đây, số thuê bao của các mạng này đangtăng rất nhanh

1.2 Lộ trình phát triển của thông tin di động

Thời kì đầu, khi mới triển khai, hệ thống di động thế hệ thứ nhất mới chỉ cungcấp cho người sử dụng dịch vụ thoại, nhưng nhu cầu về truyền số liệu tăng lên đòi hỏicác nhà khai thác mạng phải nâng cấp rất nhiều tính năng mới cho mạng và cung cấpcác dịch vụ giá trị gia tăng trên cơ sở khai thác mạng hiện có Từ đó các nhà khai thác

đã phải triển khai các hệ thống di động 2G,2.5G để cung cấp dịch vụ truyền số liệucao hơn Cùng với Internet đang trở thành một trong những hoạt động kinh doanhngày càng quan trọng, một trong các hoạt động này là xây dựng các công sở vô tuyến

để kết nối các cán bộ “di động” với xí nghiệp hoặc công sở của họ Ngoài ra tiềmnăng to lớn đối với các công nghệ mới là cung cấp trực tiếp tin tức và các thông tinkhác cho các thiết bị vô tuyến sẽ tạo ra các nguồn lợi nhuận mới cho nhà khai thác

Do vậy, để đáp ứng được các dịch vụ mới về truyền thông máy tính và hình ảnh, đồngthời đảm bảo tính kinh tế thì hệ thống thông tin di động thế hệ thứ hai (GSM,PDC,IS-136) đã từng bước chuyển đổi sang hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba Khi mànhu cầu về dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao tăng mạnh, mà tốc độ của hệ thống3G hiện tại không đáp ứng được thì các tổ chức viễn thông trên thế giới đã nghiên cứuvà chuẩn hóa hệ thống di động 4G

Lộ trình phát triển của thông tin di động từ thế hệ thứ nhất đến thế hệ thứ tưđược mô tả ở hình 1.1

Hình 1.1 Lộ trình phát triển của thông tin di động

+SMR (Specialized Mobile Radio): Vô tuyến di động chuyên dụng.

+GSM900 (Global System for Mobile): hệ thống thông tin di động toàn cầu băng tần900MHz

+GSM1800: Hệ thống GSM băng tần 1800MHz

+GSM1900: Hệ thống GSM băng tần 1900MHz

+IS-136 (Interim Standard-136): Tiêu chuẩn thông tin di động TDMA cải tiến doAT&T đề xuất

+IS-95 (CDMA): Tiêu chuẩn thông tin di động CDMA cải tiến của Mỹ

+GPRS (General Packet Radio System): Hệ thống vô tuyến nói chung

+EDGE (Enhance Data Rates for GSM Evolution): Những tốc độ số liệu tăng cường

để phát triển GSM

+cdma2000 1x: Hệ thống cdma2000 giai đoạn 1

+WCDMA (Wideband CDMA): Hệ thống CDMA băng rộng

+cdma 2000 Mx: Hệ thống cdma giai đoạn 2

+HSPA (High Speed Packet Access): Hệ thống di động truy cập gói tốc độ cao Hệthống HSPA được chia thành 3 công nghệ sau:

- HSDPA (High Speed Downlink Packet Access): Hệ thống truy cập góiđường xuống tốc độ cao

- HSUPA (High Speed Uplink Packet Access): Hệ thống truy cập gói đườnglên tốc độ cao

- HSODPA (High Speed OFDM Packet Access): Hệ thống truy cập góiOFDM tốc độ cao

+Pre-4G: Các hệ thống tiền 4G: gồm có WiMax WiBro (Mobile WiMax)

+WiMax: Wordwide Interoperability for Microwave Access

+WiBro: Wireless Broadband System: Hệ thống băng rộng không dây

2 Tổng kết các thế hệ thông tin di động.

Bảng 2.1 Tổng kết các thế hệ thông tin di động

TDMA hoặc CDMA,công nghệ số, băng hẹp (8-13kps)

Thế hệ 2+

(2,5G)

GPRS,EDGE,cdm a2000 1x

Chủ yếu vẫn là

thoại, dịch vụ số liệu gói tốc độ thấp và

trung bình

TDMA (kết hợp nhiều khe thơi gian hoặc tần số) hoặc CDMA, sử dụng phổ chồng lên phổ tần của hệ thống 2G, tăng cường truyền số liệu gói Tốc độ tối đa đạt 144kbps

Thế hệ 3 (3G) Cdma 2000 1x EV

DO/DV, cdma2000,WCD MA

Truyền dẫn thoại và

dịch vụ số liệu đa phương tiện

CDMA,CDMA/TDMA, băng rộng, riêng cdma2000 1x EV sử dụng phổ chồng lên phổ của hệ thống 2G Tốc độ tối đa đường xuống 2Mbps, đường lên 384kbps

Thế hệ 3+

(3,5G)

HSDPA HSUPA HSOPA

Tích hợp thoại, dịch

vụ số liệu và đa phương tiện tốc độ cao

Phát triển từ 3G,CDMA/HS-DSCH HSDPA cho tốc độ tối đa đường xuống 14,4Mbps

HSUPA có tốc độ đường lên tối đa 5.7Mbps

HSOPA cho tốc độ Downlink/Uplink tối đa là 200/100Mbps

Thế hệ 4(4G) 4G Truyền dẫn thoại, số

liệu đa phương tiện tốc độ cao

OFMA tốc độ tối đa trong nhà la 5Gbps, 100Mbps trên đối tượng ngoài trời

CHƯƠNG 2: THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 4G

1 Tìm hiểu sơ lược về hệ thống 4G

Việc tiến đến hệ thống thông tin di động 4G được đặt ra để giải quyết các vấn

đề vẫn còn tồn tại ở hệ thống 3G và cũng để cung cấp khả năng đáp ứng rộng cho cácdịch vụ mới, từ thoại chất lượng cao đến truyền hình độ phân giải cao cho đến cáckênh vô tuyến tốc độ dữ liệu cao Thuật ngữ 4G được sử dụng với một ý nghĩa rộngbao gồm các loại khác nhau của hệ thống truyên thông truy nhập vô tuyến băng rộng,không chỉ riêng hệ thống điện thoại tế bào Một trong các thuật ngữ cũng được dùng

để miêu tả 4G đó là MAGIC – đa truyền thông di động (Mobile multimedia), mọi lúc mọi nơi (Anytime anywhere), hỗ trợ lưu động toàn cầu (Global mobility support), giải pháp vô tuyến tích hợp (Integrated wireless solution), và dịch vụ thuê bao cá nhân (Customized personal service) Hệ thống 4G không chỉ sẽ hỗ trợ các dịch vụ di động

thế hệ sau mà còn hỗ trợ cho các mạng vô tuyến cố định

2 Các yêu cầu và mục tiêu thiết kế hệ thống 4G

2.1 Thông tin băng rộng

Từ trước đến nay, lưu lượng trên mạng thông tin di động vẫn chủ yếu là lưu

lượng thoại Hệ thống thế hệ 2G, hệ thống tế bào số cá nhân PDC (Personal Digital

Cellular) đã giới thiệu các dịch vụ I-mode Những dịch vụ đang được phổ biến hiện

nay như: truy cập Internet, thương mại điện tử, e-mail Những dịch vụ này chủ yếu làthông tin dữ liệu dựa trên văn bản qua mạng tế bào Hệ thống IMT-2000 đề xuấtnhững dịch vụ tốc độ cao từ 64 đến 384 kbit/s, và tỷ lệ lưu lượng số liệu trên thoạităng lên Tuy nhiên, sự phát triển mạnh của các dịch vụ băng rộng như ADSL

(Asymmetric Digital Subscriber Line), các hệ thống truy nhập cáp quang, các mạng

LAN cơ quan, gia đình đã làm tăng nhu cầu sử dụng các dịch vụ tương đồng củamạng thông tin di động

2.2 Chi phí thấp

Khi các dịch vụ băng rộng phát triển, các thuê bao có thể trao đổi rất nhiều loạithông tin với nhau, tuy nhiên họ lại không sẵn sảng trả một chi phí quá cao cho lượng

thông tin trao đổi quá nhiều như vậy Vì vậy cần phải giảm giá cước của các dịch vụxuống bằng hoặc thấp hơn giá cước của các dịch vụ hiện tại Hệ thống IMT-2000 đãgiảm mức cước tính theo bít và đưa ra các mức giá tương đối thấp, nhưng hệ thống 4Gđòi hỏi một kênh băng thông rộng với mức giá thậm chí thấp hơn mức giá theo bit màIMT-2000 đưa ra

2.3 Vùng phủ sóng rộng

Một trong những đặc tính của thông tin di động là có mặt khắp mọi nơi mọilúc Những khả năng này cũng là một tiêu chí quan trọng cho sự phát triển của thôngtin di động trong tương lai Khi một hệ thống mới đầu tiên được giới thiệu thì nóichung rất khó khăn trong việc cung cấp một vùng phủ sóng rộng như mạng hiện có,và khách hàng sẽ không mua các thiết bị đầu cuối mới nếu họ bị giới hạn vùng phủ

sóng Những thiết bị có màn hình hiển thị lớn, như PDAs (Personal Digital Assistans)

và máy tính cá nhân với khả năng kết nối không dây ngày càng được sử dụng phổbiến Gắn liền với những thiết bị này là các dịch vụ cao cấp và thường được sử dụngtrong nhà, vì vậy chúng ta cần đưa ra các dịch vụ với vùng phủ sóng trong nhà tốt

2.4 Dịch vụ đa dạng và dễ sư dụng

Đối tượng sử dụng thông tin di động rất đa dạng và rất khác nhau Trong tươnglai, chúng ta hy vọng có thể nâng cao phẩm chất và chức năng hệ thống để có thể cungcấp nhiều loại hình dịch vụ, không chỉ là các dịch vụ thoại truyền thống mà còn truyềncác thông tin liên quan đến tất cả năm giác quan của con người Và thuê bao phải dễdàng sử dụng các dịch vụ này (dễ dàng cài đặt, dễ dàng kết nối, …)

2.5 Mục tiêu thiết kế

Mục tiêu thiết kế hệ thống để đáp những yêu cầu trên đây được minh hoạ trênHình 2.1 Coi thông tin dữ liệu và video là dịch vụ chính, hệ thống 4G phải cung cấptốc độ truyền dẫn cao hơn với dung lượng lớn hơn (cả về số lượng thuê bao là lưulượng) IMT-2000

Bắt đầu các dịch vụ mới dựa trên khả năng mớiHạ tầng dịch vụ mới:

- Triển khai nhanh các dịch vụ mới

- Dễ dàng triển các dịch vụ mới kết nối và chuyển giao linh hoạt giữa nhiều hệ thống truy nhập

100 Mbit/s (tốc độ cao nhất của môi trường di động); 1Gbit/s ( tốc độ tối đa của môi trường trong nhà) Gấp 10 lần hệ thống 3G

1/10 đến 1/100 trên bit AII IP

50 ms hoặc nhỏ hơn

Các dịch vụ cao cấp nhờ nâng cao phẩm chất, tính năng mạng

Tốc độ truyền dẫn: 384 kbit/s Dung lượng hệ thống

Chi phí

Hệ thống trạm gốc Thời gian trễ

Hình 2.1 Mục tiêu thiết kế hệ thống 4G

Hiện nay, coi tốc độ chính là chất lượng truyền dẫn, mạng LAN đạt được tốc

độ từ 10 đến 100 Mbit/s, và tốc độ của mạng ADSL cũng đạt được 2-3 Mbit/s Mục

tiêu thiết kế hệ thống thông tin di động là đạt tốc độ xấp xỉ 100 Mbit/s đối với môi

trường ngoài trời và cỡ Gbit/s với môi trường trong nhà Sẽ không có chỗ cho mạng

thông tin di động thế hệ mới nếu không có tốc độ lớn hơn ít nhất 10 lần tốc độ hiện tại

của IMT-2000 Để đảm thông tin thời gian thực giữa các thiết bị đầu cuối với nhau thì

hệ thống mới cần phải giảm thời gian trễ truyền dẫn xuống dưới 50 ms Giả sử rằng

các dịch vụ trong tương lai sẽ dựa trên truyền dẫn IP (Internet Protocol), hiệu quả

truyền dẫn gói IP qua mạng vô tuyến cũng cần phải tính đến Hệ thống mới bên cạnhviệc nâng cao dung lượng truyễn dẫn phải đảm bảo được việc giảm chi phí Chi phítính trên 1 bít truyền dẫn phải giảm xuống bằng 1/10 hoặc 1/100 mức chi phí hiện tạibằng cách giảm chi phí thiết bị hạ tầng, chi phí hoạt động và chi phí xây dựng Mụctiêu thiết kế được đề cập trên đây tập trung vào những dịch vụ có phẩm chất tốt hơncác dịch vụ hiện tại, và dễ dàng sử dụng Điều mà những nhà đi tiên phong trong thịtrường dịch vụ 4G cần phải lưu ý là khả năng tích hợp hệ thống LAN không dây trongnhà với hệ thống hữu tuyến và thực hiện triển khai các dịch vụ mới trong thời gianngắn

3 Những vấn đề cơ bản trong cấu hình hệ thống 4G

3.1 Dung lượng lớn và tốc độ truyền dẫn cao

IMT-2000 đã triển khai đa truy nhập theo mã băng rộng WCDMA (Wideband

Code Division Multiple Access) và đạt được tốc độ 2Mbit/s với băng tần có độ rộng 5

MHz Ngày nay, việc phát triển kỹ thuật điều chế và giải điều chế thích nghi đa lớpcho phép tốc độ truyền dẫn đạt xấp xỉ 10 Mbit/s với cùng một băng tần sử dụng Đểđạt được tốc độ truyền dẫn từ 100 Mbit/s đến 1 Gbit/s, chúng ta cần phải sử dụng băngtần lớn hơn và các hệ thống truyền dẫn mới phù hợp với truyền dẫn tốc độ cao

Đối với thông tin dữ liệu, chúng ta sẽ cần hệ thống truy nhập vô tuyến có thể truyềndẫn gói tin hiệu quả Tầm quan trọng của việc phủ sóng trong nhà đã thúc đẩy cáccông nghệ phải phát triển theo hướng có thể sử dụng cho cả môi trường truyền sóngtrong nhà và ngoài trời Để có được những băng tần rộng cho truyền dẫn tốc độ cao vàđáp ứng nhu cầu lưu lượng thoại đang tăng cao, chúng ta phải quan tâm đến các băngtần mới, và phát triển các phần tử mạng cần thiết như các bộ khuếch đại, các bộ lọc vàtính toán suy hao truyền sóng cho những băng tần này Cùng với đó việc nghiên cứuphát triển các giải pháp sử dụng hiệu quả tài nguyên phổ tần hạn chế cũng rất cầnthiết

3.2 Chi phí thấp hơn

Với các công nghệ cấu hình hệ thống thông thường, nếu sử dụng một băng tầncao hơn để đạt được tốc độ truyền dẫn cao hơn sẽ làm giảm kích thước cell, hay giảm

vùng phủ sóng của một trạm gốc Để vẫn giữ được vùng phủ sóng rộng như trước đâyyêu cầu phải có nhiều trạm gốc hơn và do đó làm tăng chi phí mạng Để tránh đượcvấn đề này chúng ta cần phải mở rộng bán kính cell bằng cách sử dụng những phươngpháp truyền dẫn vô tuyến phẩm chất cao hơn, các kỹ thuật điều chế và giải điều chếcải tiến, dàn anten thích nghi, các bộ thu tạp âm thấp Xa hơn nữa, để giảm chi phí xâydựng và hoạt động mạng, chúng ta phải nghiên cứu thực hiện kết nối các trạm gốc vớimạng đường trục, công nghệ trạm gốc điều khiển độc lập và các công nghệ kết nối vôtuyến phân lớp.

Hình 2.2 Những vấn đề kĩ thuật liên quan đến công nghệ vô tuyến

3.3 Kết nối liên mạng dựa trên công nghệ IP

Một biện pháp để cho những thuê bao sử dụng hệ thống mới không gặp phảivấn đề về vùng phủ sóng là phải đảm bảo các thiết bị đầu cuối mới phải hỗ trợ để hoạtđộng trên cả hệ thống cũ và hệ thống mới Mặt khác, chúng ta phải tính đến khả năngroaming quốc tế, một thiết bị đầu cuối phải được hỗ trợ để hoạt động trên nhiều hệ

thống nhờ sử dụng công nghệ SDR (Softwave Defined Radio) Với công nghệ này,

thiết bị đầu cuối có thể hoạt động trên nhiều băng tần khác nhau của các quốc gia vàkhu vực khác nhau Hơn nữa, mạng thông tin di động trong tương lai phải tích hợp với

nhiều phương thức truy nhập khác nhau, với rất nhiều loại cell có các khả năng kết nốiliên mạng dựa trên công nghệ IP Chính vì vậy, kết nối liên mạng và chuyển giao giữacác hệ thống truy nhập là một yêu cầu cần thiết ngoài yêu cầu về khả năng chuyểngiao và roaming nội bộ và giữa hai mạng thông tin di động với nhau.

4 Công nghệ cho 4G

Tiếp theo mạng thông tin di động (TTDĐ) thế hệ thứ 3 (3G - 3 rd Generation),

Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) đang hướng tới một chuẩn cho mạng di động tế

bào mới thế hệ thứ 4 (4G - 4 th Generation) 4G có những tính năng vượt trội như: Cho

phép thoại dựa trên nền IP, truyền số liệu và đa phương tiện với tốc độ cao hơn rấtnhiều so với các mạng di động hiện nay… Theo tính toán, tốc độ truyền dữ liệu có thểlên tới 100 Mb/s, thậm chí lên tới 1 Gb/s trong các điều kiện tĩnh

Hình 2.3 Sơ đồ tóm lược quá trình phát triển của mạng thông tin di động tế bào.

3 công nghệ dưới đây được xem là các công nghệ tiền 4G, đó là các công nghệ làm sở

cứ để xây dựng nên chuẩn 4G trong tương lai

-LTE (Long-Term Evolution)

Tổ chức chuẩn hóa công nghệ mạng TTDĐ tế bào thế hệ thứ ba 3G UMTS

3GPP (3 rd Generation Partnership Project) bao gồm các tổ chức chuẩn hóa của các

nước châu á, châu âu và Bắc Mỹ đã bắt đầu chuẩn hóa thế hệ tiếp theo của mạng diđộng 3G là LTE

LTE được xây dựng trên nền công nghệ GSM (Global System for Mobile

Communications), vì thế nó dễ dàng thay thế và triển khai cho nhiều nhà cung cấp

dịch vụ Nhưng khác với GSM, LTE sử dụng phương thức ghép kênh phân chia theotần số trực giao (OFDM) - truyền dữ liệu tốc độ cao bằng cách phân chia thành cácsóng mang con trực giao LTE sử dụng phổ tần một cách thích hợp và mềm dẻo, nó cóthể hoạt động ở băng tần có độ rộng từ 1,25 MHz cho tới 20 MHz Tốc độ truyền dữliệu lớn nhất (về lý thuyết) của LTE có thể đạt tới 250 Mb/s khi độ rộng băng tần là 20MHz LTE khác với các công nghệ tiền 4G khác như WiMAX II ở chỗ, nó chỉ sửdụng OFDM ở hướng lên, còn ở hướng xuống nó sử dụng đa truy nhập phân chia theotần số đơn sóng mang để nâng cao hiệu quả trong việc điều khiển công suất và nângcao thời gian sử dụng pin cho thiết bị đầu cuối của khách hàng

-UMB (Ultra Mobile Broadband)

Tổ chức chuẩn hóa công nghệ mạng TTDĐ thế hệ thứ ba CDMA2000 3GPP2

(3 rd Generation Partnership Project 2) được thành lập và phát triển bởi các tổ chức

viễn thông của Nhật Bản, Trung Quốc, Bắc Mỹ và Hàn Quốc cùng với các hãng nhưAlcatel-Lucent, Apple, Motorola, NEC và Verizon Wireless Thành viên của 3GPP2,Qualcomm là hãng đi đầu trong nỗ lực phát triển UMB, mặc dù hãng này cũng chútâm cả vào việc phát triển LTE

UMB dựa trên CDMA (Code Division Multiple Access) có thể hoạt động ở

băng tần có độ rộng từ 1,25 MHz đến 20 MHz và làm việc ở nhiều dải tần số UMBđược đề xuất với tốc độ truyền dữ liệu lên tới 288 Mb/s cho luồng xuống và 75 Mb/scho luồng lên với độ rộng băng tần sử dụng là 20 MHz Công nghệ này sẽ cung cấpkết nối thông qua các sóng mang dựa trên đa truy nhập phân chia theo mã CDMA

-IEEE 802.16m (WiMAX II)

IEEE 802.16 là một chuỗi các chuẩn do IEEE phát triển, chúng hỗ trợ cả cố

định (IEEE 802.16-2004) và di động (IEEE 802.16e-2005) IEEE 802.16m (hay còn

gọi là WiMAX II) được phát triển từ chuẩn IEEE 802.16e, là công nghệ duy nhấttrong các công nghệ tiền 4G được xây dựng hoàn toàn dựa trên công nghệ đa truynhập phân chia theo tần số trực giao OFDMA (kỹ thuật đa truy cập vào kênh truyềnOFDM)

Công nghệ WiMAX II sẽ hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên tới 100 Mb/s cho cácứng dụng di động và có thể lên tới 1Gb/s cho các người dùng tĩnh Khoảng cáchtruyền của WiMAX II là khoảng 2 km ở môi trường thành thị và khoảng 10 km cho

các khu vực nông thôn.Hãng Intel đang dẫn đầu về đề xuất sử dụng và phát triểnWiMAX II cho hệ thống 4G, một chiến lược mà các Hãng Alcatel-Lucent, AT&T,Motorola, Nokia, Samsung, Sprint Nextel và các thành viên khác của WiMAX Forumcũng hỗ trợ tích cực

để có những biện pháp điều trị thích hợp

5.2 Dịch vụ cung cấp nội dung tiên tiến

Người dùng có thể dùng lời thoại để tìm kiếm (từ khóa không nhất thiết phảichính xác) và lựa chọn video yêu thích trên thiết bị di động đầu cuối ở bất cứ đâu, bất

cứ nơi nào.Nếu người dùng muốn xem phim ở rạp chiếu phim thì có thể đặt trướchoặc mua vé điện tử Những video cũng có thể được trình chiếu trên tàu thậm chí trênmột thiết bị kính đeo mắt có khả năng hiển thị hình ảnh

Hình 2.2 Hệ thống cung cấp nội dung tiên tiến

Trong đó :

+ Movie dilivery: phân phát phim

+ Movie info seach: tìm kiếm thông tin phim

+ Ambigous seach by voice: tìm kiếm thông tin phim bằng lời nói

+ Ticket Purchase: thẻ dịch vụ

+ Content streaming delivery: cung cấp luồng nội dung

+ Movie distributor: nhà cung cấp phim

+ Real media content distribution by compact high-density dise memory card : phân phối nội dung bằng thẻ nhớ đĩa nén mật độ cao

+ Content server: máy chủ nội dung

+ Service provicer: nhà cung cấp dịch vụ

+ Speed analysis: khối phân tích thoại

+ Search server: máy chủ tìm kiếm

+ Member DB: cơ sở dữ liệu thành viên

5.3 Hệ thống định vị

Hình 2.3 Hệ thống định vị

Trong đó:

+ Monthly: phí dịch vụ hàng tháng

+ Location info: thông tin vị trí

+ Vehicle info: thông tin xe cộ

+ Entertainment: giải trí

+ Emergency info: thông tin khẩn cấp

+ Logistics info: thông tin hậu cần

+ Right hold: người giữ bản quyền

+ Content charge: phí nội dung

Người dùng có thể truy nhập các dịch vụ thông tin từ bên trong một chiếc xe đangchuyển động Những thông tin này sẽ được cung cấp một cách hợp lý phụ thuộc vàothời gian địa điểm và tính chất người sử dụng Bao gồm:

+ Dịch vụ thông tin định vị: định vị, chỉ dẫn tuyến đường, thông tin giao

thông…

+ Dịch vụ thông tin xe cộ: thông tin xe, thông tin điều chỉnh động cơ…

+ Dịch vụ giải trí: radio, chương trình truyền hình…

+ Dịch vụ điều khiển: điều khiển xe trong trường hợp thiên tai

+ Dịch vụ khẩn cấp: tại nạn, ốm đau bất ngờ…

5.4 Dịch vụ đặt hàng di động

Hình 2.4 Hệ thống đặt hàng di động

Trong đó:

+ Inquiry purchase application: yêu cầu mua ứng dụng

+ Product info/Ads: thông tin sản phẩm/quảng cáo

+ Product/delivery charge: phí sản xuất/phân phối

+ Commission: hoa hồng

+ Application info: thông tin ứng dụng

+ Product info: thông tin sản phẩm

+ Platform provider: nhà cung cấp nền tảng

+ Ad cost: chi phí quảng cáo

+ Server utilization fee: phí sử dụng server

+ Manufacturer: nhà sản xuất

Dịch vụ đặt hàng di động cho phép đặt mua các sản phẩm hay thu thập thông tin vềsản phẩm một cách dễ dàng nhờ thiết bị đầu cuối thông qua tạp chí, sách báo… haycác hình ảnh

Thông tin liên quan tới sản phẩm đó (video, đặc tính kỹ thuật) sẽ được tự động gửi tớimột thiết bị đầu cuối di động từ trung tâm sản phẩm, và được hiển thị dưới dạng hìnhảnh ba chiều (3D) Người sử dụng có thể đặt hàng sản phẩm ngay lập tức, việc thanhtoán bằng tài khoản được thực hiện qua thiết bị đầu cuối di động của họ Việc sử dụngchứng thực bằng võng mạc giúp cho việc đặt mua sản phẩm có giá trị trở nên đơn giản

an toàn

5.5 Quản lý thực phẩm

Hình 2.5 Hệ thống quản lý thực phẩm

Trong đó :

+ Service register/enry fee: phí đăng ký dịch vụ

+ Food purchase charge: phí mua thực phẩm

+ Billing for purchase: hóa đơn bán hàng

+ Payment: thanh toán

+ User membership DS: cơ sở dữ liệu thành viên

+ Order placement: sắp xếp đặt hàng

Dịch vụ hỗ trợ cho người sử dụng có thể truy nhập tới tủ lạnh của gia đình bằng thiết

bị đầu cuối di động từ bên ngoài, để thấy thực phẩm nào hết thực phẩm nào vẫn còn.Nhờ hình ảnh hiển thị người dùng có thể biết được hạn sử dụng của thực phẩm Người

sử dụng cũng có thể tìm được các công thức của thực đơn họ sẽ nấu sử dụng các thựcphẩm có sẵn trong tủ lạnh, thực phẩm nào thiếu sẽ được hiện ra trên màn hình và nếuđặt hàng chúng sẽ được gửi về nhà

5.6 Dịch vụ bảo hiểm rủi ro

Khi một ai đó bị kẹt trong đống đổ nát trong một trận động đất quy mô lớn, khảnăng của mạng điện thoại di động có thể cung cấp chính xác thông tin như vị trí củangười đó - thiết bị đầu cuối luôn được kết nối internet trừ khi nó bị hỏng và luôn sẵnsàng hoạt động giải cứu một cách nhanh chóng