Giao diện LTE trong hệ thống thông tin di động thế hệ 4

Do đó LTE được dự kiến sẽ trở thanh tiêu chuẩn điện thoại di động toàn cầu thực sự đầu tiên, mặc dù việc sử dụng các băng tần khác nhau tại các quốc gia khác nhau sẽ yêu cầu điện thoại d

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

-***** -

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử

GIAO DIỆN LTE TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 4

HỌC VIÊN: ĐỖ NGỌC ANH

HÀ NỘI - 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

GIAO DIỆN LTE TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ 4

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử

Mã ngành: 60520203

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN HOÀI GIANG HỌC VIÊN THỰC HIỆN: ĐỖ NGỌC ANH

HÀ NỘI - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

Đỗ Ngọc Anh

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài “Giao diện LTE trong hệ thống thông tin di

động thế hệ 4” Tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, tạo điều kiện của tập thể

lãnh đạo, cán bộ, giảng viên Viện Đại học Mở Hà Nội

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Hoài Giang đã hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu của mình

Xin cùng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo, người đã đem lại cho tôi những kiến thức bổ trợ, vô cùng có ích trong những năm học vừa qua Cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo sau

đại học Viện Đại học Mở Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập

Cuối cùng tôi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã luôn bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình

Hà Nội, ngày 12 tháng 9 năm 2015

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các chữ viêt tắt

Danh mục bảng

Danh mục hình

CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ 4G VÀ LỘ TRÌNH PHÁT TRIỂN 1

1.1.Kiến trúc mạng 4G/LTE 1

1.1.1.Khái niệm mạng 4G 1

1.1.2.Các đặc điểm công nghệ 4G 3

1.1.3.Tiêu chuẩn chất lượng hệ thống mạng 4G 4

1.1.4.Giải pháp nâng cao chất lượng hệ thống 5

1.2.Chuẩn giao diện LTE 9

1.3.ChuẩngiaodiệnWirelessMAN 11

1.4.So sánh các chuẩn giao diện 15

1.5.Quá trình phát triển từ 3G lên 4G 18

1.5.1.Một số đánh giá chọn lựa công nghệ của các nhà cung cấp dịch vụ 19

1.5.2.Cáccông nghệ 3G được phát triển để tiến lên 4G 20

KẾT LUẬN CHƯƠNG I 24

CHƯƠNG II KIẾN TRÚC GIAO DIỆN VÔ TUYẾN LTE 26

2.1 Các mục tiêu thiết kế LTE 26

2.1.1 Mục tiêu 26

2.1.2 Kiến trục mạng LTE 27

2.1.3 Các thực thể trong LTE 28

2.2 Một số công nghệ quan trọng trong LTE 30

2.3 Kiến trúc giao diện vô tuyến LTE 33

2.4 Truy nhập vô tuyến LTE 35

2.4.1 Các chế độ truy nhập vô tuyến 35

2.4.2 Kỹ thuật đa truy nhập cho đường xuống OFDMA 36

2.4.3 Kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDMA 40

2.4.4 Truyền dẫn dữ liệu hướng xuống 44

2.4.5 Kỹ thuật đa truy nhập đường lên LTE SC-FDMA 47

2.4.5.1 SC-FDMA 48

2.4.5.2 Các tham số SC-FDMA 48

2.4.6 Truyền dẫn dữ liệu hướng lên 50

2.4.7 Kỹ thuật MIMO 53

2.5 Lớp vật lý trong LTE 55

2.5.1 Sơ đồ truyền dẫn đường xuống 58

2.5.2 Scheme truyền dẫn đường lên 63

KẾT LUẬN CHƯƠNG II 69

CHƯƠNG III: TRIỂN KHAI 4G TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 71

3.1 Triển khai 4G trên thế giới 71

3.2 Thực trạng phát triển mạng thông tin di động tại Việt Nam 77

3.2.1 Xa lộ rộng 77

3.2.2 Xu hướng của các nhà mạng tại Việt Nam 79

3.2.3 Thử nghiệm công nghệ 4G tại Việt Nam 80

3.3 Nhu cầu phát triển các dịch vụ tốc độ cao 81

3.3.1 Ứng dụng của 4G LTE trong việc nâng cao chất lượng thoại 82

3.3.2 Nhu cầu đối với các hệ thống sau 3G 84

3.3.3 Tình hình phát triển, sử dụng các thiết bị handheld kết nối mạng không dây tại Việt Nam 87

3.4 Lộ trình phát triển mạng thông tin di động lên 4G 88

3.4.1 UMB 91

3.4.2 WiMAX IEEE 802.x 92

3.4.3 3GPP LTE 92

3.4.4 LTE-Advance 93

3.4.5 So sánh các cách đi lên 4G 95

KẾT LUẬN CHƯƠNG III 98

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO

ACK Acknowledgement (In ARQ

Protocols)

Báo nhận (trong giao thức ARQ)

ACLR Adjacent Channel Leakage

AGW Access Gateway (In LTE/SAE) Cổng truy nhập

AM Acknowledged Mode (RLC

Configuration) Chế độ báo nhận (cấu hình RLC)

AMC Adaptive Modulation And

ARQ Automatic Repeat-Request Yêu cầu lặp lại tự động

BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển quảng bá

BLER Block-Error Rate Tỉ lệ lỗi khối

BM-SC Broadcast/Multicast Service

Center

Trung tâm dịch vụ broadcast/multicast

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 mã

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã

CPC Continuous Packet Connectivity Khả năng kết nối gói liên tục

CPICH Common Pilot Channel Kênh hoa tiêu chung

CQI Channel Quality Indicator Chỉ thị chất lượng kênh truyền

CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra tính du tuần hoàn

DCCH Dedicated Control Channel Kênh điều khiển dành riêng

DCH Dedicated Channel Kênh dành riêng

DFE Decision Feedback Equalization Cân bằng hồi tiếp để quyết định DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi fourier rời rạc

DL-SCH Downlink Shared Channel Kênh chia sẻ đường xuống

DPCCH Dedicated Physical Control

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

DPDCH Dedicated Physical Data

DRX Discontinuous Reception Sự thu nhận không liên tục

DTCH Dedicated Traffic Channel Kênh lưu lượng dành riêng

DTX 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

Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số

FDMA Frequency Division Multiple

FFT Fast Fourier Transform Biến đổi fourier nhanh

GERAN GSM EDGE RAN Mạng truy nhập vô tuyến GSM

EDGE GPRS General Packet Radio Services Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp

GSM Global Sytem For Mobile

HSCSD High Speed Circuit Switched

Data

Dữ liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao

HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú

HS-DSCH

High-Speed Downlink Shared

HSDPA High Speed Downlink Packet

Access

Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao

HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao

HSUPA High Speed Uplink Packet

IEEE Institute Of Electrical And

Electronics Engineers Viện kỹ sư điện và điện tử

IMS IP Multimedia Subsystem Hệ thống con đa truyền thông IP

IR Incremental Redundancy Sự dư thừa gia tăng

LTE Long Term Evolution Sự phát triển dài hạn

MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường

MBMS Multimedia Broadcast/Multicast

Service

Broadcast đa truyền thông/dịch vụ multicast

MBS Multicast And Broadcast

MIMO Multiple Input Multiple Ouput Nhiều đầu vào nhiều đầu ra

MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động NAK Negative Acknowledgement (In Báo nhận thất bại (trong giao thức

ARQ Protocols) ARQ)

NodeB

NodeB, a logical node handling

transmission/reception in

multiple cells Commonly, but

not necessarily, corresponding

to a base station

Một node logic điều khiển việc phát

và thu trong nhiều tế bào Có khi còn xem như tương ứng với một trạm gốc

OFDM Orthogonal Frequency Division

PCCH Paging Control Channel Kênh điều khiển tìm gọi

PCI Pre-conding Control Indication Chỉ thị điều khiển tìm gọi

PDCCH Physical Downlink Control

PDCP Packet Data Convergence

Protocol Giao thức hội tụ dữ liệu gói

PDSCH Physical Downlink Shared

PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức

QAM Quadrature Amplitudr

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha cầu phương

RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến

RLC Radio Link Protocol Giao thức liên kết vô tuyến

RNC Radio Network Controller Khối điều khiển mạng vô tuyến ROHC 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 mang

SDMA Spatial Division Multiple

TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian TD-

SCDMA

Time Division-Synchronous

Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã đồng

bộ, phân chia theo thời gian

TF Transport Format Định dạng truyền tải

TFC Transport Format Combination Sự kết hợp định dạng truyền tải

TM Transparent Mode (RLC

Configuration) Chế độ trong suốt (cấu hình RLC) TTI Transmission Time Interval Khoảng thời gian truyền dẫn

UE User Equipment, the 3GPP

name for the mobile terminal

Thiết bị người dùng, tên 3GPP đặt cho thiết bị đầu cuối di động

UL-SCH Uplink Shared Channel Kênh chia sẻ đường lên

UM Unacknowledgement Mode

(RLC Configuration)

Chế độ không báo nhận (cấu hình RLC)

UMTS Universal Mobile

Telecommunications System Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

UTRA Universal Terrestrial Radio

UTRAN Universal Terrestrial Radio

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Liệt kê các yêu cầu của IMT –Advanced đặt ra bởi ITU 4

Bảng 1.2: Tiến trình phát triển các chuẩn của 3GPP 14

Bảng 1.3: So sánh giữa LTE và WiMax 15

Bảng 1.4: So sánh thông số đặc diểm của các hệ thống 23

Bảng 2.1 Các băng tần FDD và TDD cho LTE 32

Bảng 2.2 Sơ đồ khối tài nguyên theo băng thông kênh truyền 43

Bảng 2.3 Tham số cấu trúc khung đường xuống ( FDD & TDD ) 44

Bảng 2.4 Các tham số cấu trúc khung đường lên ( FDD&TDD) 50

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Tổng quan mạng LTE 1

Hình 1.2: Hệ MIMO tiêu chuẩn và hệ MIMO phối hợp (co-operative) 5

Hình 1.3: Sử dụng Relay 6

Hình 1.4: Femtocell trong LTE 8

Hình 1.5: Các giao diện trong LTE 9

Hình 1.6: Công nghệ WiMax hiện nay 14

Hình 1.7: Quá trình phát triển lên 4G 18

Hình 1.8: Sơ đồ phát triển mạng WiMax 21

Hình 2.1 Kiến trúc mạng LTE 27

Hình 2.2 Các kết nối của P-GW với các nút logic khác và các chức năng chính 29

Hình 2.3 Kênh logic, kênh truyền tải, kênh vật lý trong LTE 34

Hình 2.4 Mô tả các trạng thái trong LTE 35

Hình 2.5 So sánh phổ tần của OFDM với FDMA 38

Hình 2.6 Biểu diễn tần số - thời gian của một tín hiệu OFDM 37

Hình 2.7 Các song mang trực giao với nhau 38

Hình 2.8 Biến đổi FFT 38

Hình 2.9 Sơ đồ chuỗi tín hiệu OFDM 39

Hình 2.10 OFDM và OFDMA 40

Hình 2.11 Cấu trúc khung loại 41

Hình 2.12 Cấu trúc khung loại 41

Hình 2.13 Cấu trúc khối tài nguyên 43

Hình 2.14 Ghép kênh thời gian – tần số OFDMA 45

Hình 2.15 Máy phát và thu OFDMA 46

Hình 2.16 Lưới tài nguyên đường lên 49

Hình 2.17 Phát & thu hướng lên của LTE 52

Hình 2.18 Mô hình SU-MIMO và MU-MIMO 53

Hình 2.19: Ghép kênh không gian 55

Hình 2.20: Cấu trúc miền thời gian LTE 56

Hình 2.21: Các ví dụ về việc chỉ định khung phụ đường lên/đường xuống trong trường hợp TDD và sự so sánh với FDD 58

Hình 2.22: Tài nguyên vật lý đường xuống LTE 59

Hình 2.23: Cấu trúc miền tần số đường xuống LTE 60

Hình 2.24: Cấu trúc khung phụ và khe thời gian đường xuống LTE 61

Hình 2.25: Khối tài nguyên đường xuống dành cho tiền tố chu trình bình thường, nghĩa là, có 7 ký hiệu OFDM trên 1 khe 63

Hình 2.26: Cấu trúc tín hiệu tham khảo đường xuống LTE dành cho tiền tố chu trình bình thường, nghĩa là có 7 ký hiệu OFDM trên 1 khe 63

Hình 2.27: Kiến trúc cơ bản của truyền dẫn DFTS-OFDM 64

Hình 2.28: Kiến trúc miền tần số đường lên LTE 66

Hình 2.29: Khung con đường lên LTE và cấu trúc khe 67

Hình 2.30: Cấp phát tài nguyên đường lên LTE 67

Hình 2.31: Nhảy tần đường lên 68

Hình 3.1: Thị phần của các Vendors trên thế giới 72

Hình 3.2: Thị phần 4G LTE trên thế giới năm 2013 72

Hình 3.3: Doanh số từ dịch vụ 4G LTE 73

Hình 3.4: Sơ đồ tóm lược phát triển của mạng thông tin di động từ 1G lên 4G 88

Hình 3.5 : Tốc độ bit và sự phát triển di động đến IMT-Advance 90

Hình 3.6: Sơ lược sự phát triển công nghệ từ 1G lên 4G 91

CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ 4G VÀ LỘ TRÌNH

thế hệ thứ 3) ban hành và được quy định trong một loạt các chỉ tiêu kỹ thuật của Phiên bản 8 (Release 8), với những cải tiến nhỏ được mô tả trong Phiên bản 9

Dịch vụ LTE thương mại đầu tiên trên thế giới được hãng TeliaSonera giới thiệu ở Oslo và Stockholm vào ngày 14/12/2009 LTE là hướng nâng cấp tự nhiên cho các sóng mang với các mạng GSM/UMTS, nhưng ngay cả các nhà mạng dựa trên công nghệ CDMA như Verizon Wireless (hãng này đã khai trương mạng LTE quy

mô lớn đầu tiên ở Bắc Mỹ vào năm 2010), và au by KDDI ở Nhật cũng tuyên bố họ

sẽ chuyển lên công nghệ LTE Do đó LTE được dự kiến sẽ trở thanh tiêu chuẩn điện thoại di động toàn cầu thực sự đầu tiên, mặc dù việc sử dụng các băng tần khác nhau tại các quốc gia khác nhau sẽ yêu cầu điện thoại di động LTE phải làm việc được ở các băng tần khác nhau tại tất cả các quốc gia sử dụng công nghệ LTE

Dù đóng mác là dịch vụ không dây 4G, nhưng chỉ tiêu kỹ thuật của LTE quy định trong loạt tài liệu Phiên bản 8 và 9 của 3GPP, không đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của liên minh 3GPP đã áp dụng cho thế hệ tiêu chuẩn mới, và được quy định bởi tổ chức ITU-R trong các đặc tả kỹ thuật IMT-Advanced (theo Wikipedia)

Khái niệm mạng 4G giản đơn:

Mạng 4G có băng thông rộng hơn, tốc độ dữ liệu cao hơn, chuyển giao nhanh hơn và không gián đoạn, cung cấp dịch vụ liên tục giữa các hệ thống và các mạng

Mạng 4G bao gồm tất cả các hệ thống của các mạng khác nhau, từ mạng công cộng đến mạng riêng, từ mạng băng rộng có quản trị mạng đến mạng cá nhân và các mạng Ad-hoc

Các hệ thống 4G sẽ hoạt động kết hợp với các hệ thống 2G và 3G cũng như các hệ thống phát quảng bá băng rộng khác Thêm vào đó, mạng 4G là mạng Internet di động hoàn toàn dựa trên IP

Hiện thế giới đang tồn tại 2 chuẩn công nghệ lõi của mạng 4G là WiMax và Long Term Evolution (LTE) WiMax là chuẩn kết nối không dây được phát triển

bởi IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) còn LTE là chuẩn do 3GPP, một bộ phận của liên minh các nhà mạng sử dụng công nghệ GSM Cả WiMax và LTE đều sử dụng các công nghệ thu phát tiên tiến để nâng cao khả năng bắt sóng và hoạt động của thiết bị, mạng lưới Tuy nhiên, mỗi công nghệ đều sử dụng một dải băng tần khác nhau

1.1.2 Các đặc điểm công nghệ 4G

Hỗ trợ lưu lượng IP

Sự xuất hiện của dịch vụ VoIP cho thấy việc truyền thoại có thể dễ dàng thực hiện qua mạng IP chuyển mạch gói Kiến trúc mạng 4G được xây dựng với mục tiêu cung cấp dịch vụ IP chất lượng cao

Hỗ trợ nhiều công nghệ vô tuyến khác nhau

Trong các hệ thống 4G, sử dụng nhiều công nghệ truy nhập vô tuyến khác nhau Xu hướng hiện nay là sử dụng phổ tần trong băng tần không cần cấp phép ISM (Industrial, scientific and medical radio bands): công nghệ Bluetooth (IEEE 802.15.1), tiêu chuẩn IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, IEEE 802.11g Nút mạng 4G có thể thích ứng các khả năng để khai thác một cách hiệu quả cả các dải tần còn trống

Hỗ trợ tính di động tốt

Trong các hệ thống 4G, người dùng sẽ di động trong một vùng có kích thước đáng kể và giao tiếp thông qua các thiết bị đầu cuối vô tuyến Người dùng phải có khả năng liên lạc bằng một số nhận dạng duy nhất Như vậy, mạng 4G sẽ phải có một phương tiện phù hợp để nhận dạng người dùng và cho phép người dùng điều khiển số nhận dạng và thực hiện ánh xạ một cách hiệu quả đến điểm đích chung

Không cần liên kết điều khiển

Trong trường hợp của băng tần ISM thì có thể lập mạng Ad-hoc từ một nhóm nút, cho phép các nút giao tiếp trực tiếp với nhau, thậm chí các nút có thể

Hỗ trợ bảo mật đầu cuối –đầu cuối

Trong các mạng 4G, yêu cầu về bảo mật lớn hơn rất nhiều so với mạng 3G

do mạng 4G có kiến trúc mở Do đó cần phải có một môđun bảo mật tích hợp để bảo vệ dữ liệu giữa các mạng khác nhau và hơn nữa là một mô hình b ảo mật để bảo

vệ nhiều thực thể Các nút di động và cố định sẽ tương tác với nhau không cần liên

hệ với điều hành mạng Các giao thức và thủ tục phải có khả năng cho phép người dùng trong các nút mạng này nhận thực đủ thông tin đểnhận dạng người dùng và có thể kết nối Đây chính là tính năng bảo mật đầu cuối –đầu cuối

1.1.3 Tiêu chuẩn chất lượng hệ thống mạng 4G

Bảng 1.1: Liệt kê các yêu cầu của IMT –Advanced đặt ra bởi ITU

Các tiêu chuẩn chất lượng Tiêu chuẩn IMT -Advanced

Tốc độ đường xuống-Peak Data Rate (Downlink) 1 Gbps

Tốc độ đường lên - Peak Data Rate (Uplink) 500 Mbps

Hiệu suất phổ đỉnh (Downlink) 15 bps/Hz (4x4)

Hiệu suất phổ đỉnh (Uplink) 6,75bps/Hz (2x4)

Hiệu suất phổ trung bình (Downlink) 2,2 bps/Hz (4x2)

Hiệu suất phổ trung bình (Uplink) 1,4 bps/Hz (2x4)

Hiệu suất phổ tại biên tế bào (Downlink) 0,06 bps/Hz (4x2)

Hiệu suất phổ tại biên tế bào (Uplink) 0,03 bps/Hz (2x4)

1.1.4 Giải pháp nâng cao chất lượng hệ thống

Kết hợp băng thông

Giải pháp này nhằm mục đích đạt được yêu cầu về tốc độ dữ liệu đỉnh (peak data rate) Việc kết hợp băng thông 100MHz có tương lai không chắc chắn lắm do chi phí phát sinh và sự phức tạp đối với UE Việc kết hợp băng thông ở các kênh tần số 20 MHz là phương án khả quan hơn vì dễ tìm kiếm phổ tần

Hệ MIMO bậc cao và định hướng búp sóng

LTE phiên bản 8 hỗ trợ tới 4 máy thu và máy phát trên eNB, tới 2 máy phát

và 4 máy thu cho UE Khả năng tăng độ lợi thu từ các hệ MIMO và từ điều khiển búp sóng (beamsteering) là hàm của số lượng các ăng ten Đề xuất có thể tăng con số này của hệ thống lên đến 8x8 với eNB và 4x4 cho UE Tại eNB, ăngten 4x đang được sử dụng Nếu tăng lên 8xphải lắp đặt thêm một số thiết bị trên cột để tránh chi phí khităng thêm cáp Sự tiêu hao công suất của hệ thống MIMO cũng là một yếu tố cần phải xem xét Một vấn đề nữa đó là sự cân bằng thích hợp giữa số ăngten trên một sector và số sector trên một cell Ngoài ra tạiUE, vấn đề chính với

hệ MIMO bậc cao là không gian yêu cầu cho các ăng ten, có thể giải quyết bằng sử dụng ăng ten trực giao

Sự khác nhau rõ ràng nhất là ở hệ MIMO phối hợp, thiết bị phát không đặt gần nhau về mặt vật lý Hệ MIMO nhiềungười dùng trong đường uplinkcũng có các thiết bị phát độc lập theo các UE khác nhaunhưng không có khả năng chia sẻdữ liệu giữacác UE để phục vụ mục đích phối hợp tiền mã hóa.Tình huống này có thể khả thi trong đường downlink vì không thể chia sẻ dữ liệu băng gốc giữa các UE riêng biệt Mặc dù hệ MIMO phối hợp đường downlink là khả thi, nó cũng đặt ra thách thức mới cho việc truyền tin của inter-eNB (giao diện X2) Có thể coi MIMO phối hợp là một dạng nâng cấp của kỹ thuật phân tập vĩ mô (macro diversity) được dùng để chuyển giao mềm

Sử dụng Relay

Một phương pháp khác để mở rộng vùng phủ sóng trong các điều kiện khó triển khai là sử dụng relay

Hình 1.3: Sử dụng Relay Phương pháp đơn giản nhất là sử dụng một bộ lặp (repeater) làm nhiệm vụ nhận, khuếch đại và truy ền lại tín hiệu downlink và uplink để khắc phục tình trạng phủ sóng yếu

Bộ lặp có thể đặt ở biên tế bào hoặc ở địa điểm nằm trong vùng phủ sóng yếu, chúng có thể tăng vùng phủ sóng nhưng không tăng được dung lượng

Các relay hiện đại hơn có thể giải mã sự truyền trước khi truy ền lại chúng, giúp lựa chọn đường truy ền đến và từ UE đến trạm relay do đó giảm được can nhiễu

Khái niệm trạm relay có thể áp dụng trong triển khai mật độ thấp nếu như sự thiếu vắng của một đường backhaul thích hợp sẽ dẫn đến mạng di động không hoạt động được

Mạng tự tối ưu hóa

Ngày nay các hệ thống thông tin di động tế bào ngày càng được tập trungvà việc đưa thêm các node vào mạng sẽ gây tốn kém về tài chính và thời gian.Một tính năng đang được xem xét của LTE –Advanced là khái niệm “Mạng tự tối ưu hóa” (Self Optimizing Network –SON) Lợi ích của nó là giúp giảm ảnh hưởng của việc đưa thêm các node mới vào mạng

Các khái niệm này được đề cập đến ở phiên bản 8 và tiếp tục trong các phiên bản 9 và 10

Sử dụng Femtocell

Một giải pháp hiệu quả choviệc nâng cao chất lượng dịch vụ là sử dụng

“femtocell” hay Home Node B (HNB) hoặc Home eNB 3GPP làm việc với femtocellbao gồm cả trong UMTS vẫn đang tiến triển ở phiên bản 8 và tiếp tục ở phiên bản 9 với Home eNB Khả năng xuất hiện femtocelltrong công nghệ LTE ngay từ banđầu là cao hơn so với việc đưa vào một hệ thống đã tồn tại như UMTS hay GSM Trên quan điểm triển khai vô tuyến, femtocell hoạt động trên một diện tích nhỏ trong một cell lớn Khái niệm femtocell về cơ bản khác biệt so với relaying vì femtocellkết nối trở lại với mạng lõi được cung cấp cục bộ bởi một đường kết nối Internet DSL có sẵn chứ ít khi kết nối qua không gian về macrocell Phần lớn femtocellđược triển khai trong nhà nên có sự cách ly giữa femtocellvà

macrocell Việc triển khai femtocell/hotspot không phải là để cạnh tranh với micro/macro cellmà là để bổ sung, đảm bảo chất lượng hệ thống

Điều phối và gạt nhiễu

Sự áp dụng công nghệ OFDMA vào hệ thống thông tin di động tổ ong (bắt đầu từ 802.16e và tiếp tục với LTE/SAE) đã làm thay đổi lớn về gạt nhiễu ở biên tế bào Trong kỹ thuật OFDMA khả năng lập lịch chọn tần với kênh truyền đã mở ra khả năng về tối ưu hóa các thông số trong tế bào nhưng nhiễu đồng kênh trong tế bào trở nên biến đổi nhiều hơn Việc nghiên cứu các tác động của loại nhiễu này vẫn đang được tiến hành

Hình 1.4: Femtocell trong LTE Phương pháp bảo vệ khỏi nhiễu của các tế bào trong hệ thống CDMA bằng cách làm trắng nhiễu dựa trên mã trộn tần không khả dụng trên truy ền tin OFDMA băng hẹp, làm tăng nguy cơ xuất hiện nhiễugiữa các tín hiệu băng hẹp Biện pháp khắc phục loại nhiễu này bao gồm việc tạo ra một đường truyền ổn định bằng cách trải thông tin trên một sự cấp phát rộng hơn Các phương pháp khác để gạt nhiễu vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu

1.2 Chuẩn giao diện LTE

Hình 1.5: Các giao diện trong LTE Trong đó:

User Equipment là thiết bị đầu cuối, IP Connectivity Layer là lớp kết nối IP, Services connectivity layer là lớp kết nối dịch vụ

Evolved Radio Access Network (RAN)

Phần evolved RAN cho LTE chỉ gồm 1 thiết bị duy nhất, eNodeB (eNB), giao diện với UE eNB chứa các lớp PHYsical (PHY), Medium Access Control (MAC),

Radio Link Control (RLC), và Packet Data Control Protocol (PDCP) và các chức năng mã hóavà nén mào đầu gói dữ liệu user-plane

Phần lớn tiêu chuẩn LTE hướng đến việc nâng cấp 3G UMTS để cuối cùng có thể thực sự trở thành công nghệ truyền thông di động 4G Một lượng lớn công việc là nhằm mục đích đơn giản hóa kiến trúc hệ thống, vì nó chuyển từ mạng UMTE sử dụng kết hợp chuyển mạch kênh + chuyển mạch gói sang hệ thống kiến trúc phẳng toàn IP E-UTRA là giao diện vô tuyến của LTE Nó có các tính năng chính sau:

• Tốc độ tải xuống đỉnh lên tới 299.6 Mbit/s và tốc độ tải lên đạt 75.4 Mbit/s phụ thuộc vào kiểu thiết bị người dùng (với 4x4 anten sử dụng độ rộng băng thông

là 20 MHz) 5 kiểu thiết bị đầu cuối khác nhau đã được xác định từ một kiểu tập trung vào giọng nói tới kiểu thiết bị đầu cuối cao cấp hỗ trợ các tốc độ dữ liệu đỉnh Tất cả các thiết bị đầu cuối đều có thể xử lý băng thông rộng 20 MHz

• Trễ truyền dẫn dữ liệu tổng thể thấp (thời gian trễ đi-về dưới 5 ms cho các gói IP nhỏ trong điều kiện tối ưu), trễ tổng thể cho chuyển giao thời gian thiết lập kết nối nhỏ hơn so với các công nghệ truy nhập vô tuyến kiểu cũ

• Cải thiện hỗ trợ cho tính di động, thiết bị đầu cuối di chuyển với vận tốc lên tới 350 km/h hoặc 500 km/h vẫn có thể được hỗ trợ phụ thuộc vào băng tần

• OFDMA được dùng cho đường xuống, SC-FDMA dùng cho đường lên để tiết kiệm công suất

• Hỗ trợ cả hai hệ thống dùng FDD và TDD cũng như FDD bán song công với cùng công nghệ truy nhập vô tuyến

• Hỗ trợ cho tất cả các băng tần hiện đang được các hệ thống IMT sử dụng của ITU-R

• Tăng tính linh hoạt phổ tần: độ rộng phổ tần 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz,

10 MHz, 15 MHz và 20 MHz được chuẩn hóa (W-CDMA yêu cầu độ rộng băng thông là 5 MHz, dẫn tới một số vấn đề với việc đưa vào sử dụng công nghệ mới tại các quốc gia mà băng thông 5 MHz thương được ấn định cho nhiều mạng, và thường xuyên được sử dụng bởi các mạng như 2G GSM và cdmaOne)

• Hỗ trợ kích thước tế bào từ bán kính hàng chục m (femto và picocell) lên tới các macrocell bán kính 100 km Trong dải tần thấp hơn dùng cho các khu vực nông thôn, kích thước tế bào tối ưu là 5 km, hiệu quả hoạt động hợp lý vẫn đạt được

ở 30 km, và khi lên tới 100 km thì hiệu suất hoạt động của tế bào vẫn có thể chấp nhận được Trong khu vực thành phố và đô thị, băng tần cao hơn (như 2,6 GHz ở Châu Âu) được dùng để hỗ trợ băng thông di động tốc độ cao Trong trường hợp này, kích thước tê bào có thể chỉ còn 1 km hoặc thậm chí ít hơn

• Hỗ trợ ít nhất 200 đầu cuối dữ liệu hoạt động trong mỗi tế bào có băng thông 5 MHz

• Đơn giản hóa kiến trúc: phía mạng E-UTRAN chỉ gồm các eNode B

• Hỗ trợ hoạt động với các chuẩn cũ (ví dụ

• hư GSM/EDGE, UMTS và CDMA2000) Người dùng có thể bắt đầu một cuộc gọi hoặc truyền dữ liệu trong một khu vực sử dụng chuẩn LTE, nếu tại một địa điểm không có mạng LTE thì người dùng vẫn có thể tiếp tục hoạt động nhờ các mạng GSM/GPRS hoặc UMTS dùng WCDMA hay thậm chí là mạng của 3GPP2 như cdmaOne hoặc CDMA2000)

• Giao diện vô tuyến chuyển mạch gói

• Hỗ trợ cho MBSFN (Mạng quảng bá đơn tần) Tính năng này có thể cung cấp các dịch vụ như Mobile TV dùng cơ sở hạ tầng LTE, và là một đối thủ cạnh tranh cho truyền hình dựa trên DVB-H

1.3 Chuẩn giao diện WirelessMAN

WIMAX, tên viết tắt của Worldwide Interoperability for Microwave Access,

là hệ thống truy nhập vi ba có tính tương tác toàn cầu dựa trên cơ sở tiêu chuẩn kỹ thuật EEE 802.16-2004 Tiêu chuẩn này do hai tổ chức quốc tế đưa ra: Tổ công tác 802.16 trong ban tiêu chuẩn IEEE 802 và diễn đàn WIMAX Tổ công tác IEEE 802.16 định ra tiêu chuẩn, còn diễn đàn WIMAX triển khai ứng dụng tiêu chuẩn IEEE 802.16 WIMAX có thể truyền dẫn dữ liệu tới 70 Mbps với phạm vi hoạt động 2-10 km trong khu vực thành thị và 50 km tại những vùng hẻo lánh

Tổ chức phi lợi nhuận WIMAX bao gồm các công ty sản xuất thiết bị và linh kiện truyền thông hàng đầu thế giới đang nỗ lực thúc đẩy và xác nhận tính tương thích và khả năng hoạt động tương tác của thiết bị truy cập không dây băng

thông rộng tuân theo chuẩn kỹ thuật IEEE 802.16 và tăng tốc độ triển khai truy cập không dây băng thông rộng trên toàn cầu Do đó các chuẩn 802.16 thường được biết đến với cái tên WIMAX

Chuẩn IEEE 802.16 đầu tiên được hoàn thành năm 2001 và công bố vào năm 2002 thực sự đã đem đến một cuộc cách mạng mới cho mạng truy cập không dây

Các chuẩn dành cho WIMAX

• Chuẩn IEEE 802.16- 2001 được hoàn thành vào tháng 10/2001 vàđược công bố vào ngày 08/04/2002, định nghĩa đặc tả kỹ thuật giao diện không gian WirelessMAN™ cho các mạng vùng đô thị

Chuẩn hướng vào các tần số từ 10 ÷ 66 GHz, nơi phổ rộng hiện có sẵn để sử dụng trên toàn cầu, nhưng do việc thông tin ở tần số cao gặp khó khăn do tần số càng cao thì tổn hao càng lớn Chính vì vậy chuẩn 802.16a đã được ra đời

• Chuẩn 802.16a được hoàn thành vào tháng 11/2002 và được công bố vào tháng 4/ 2003 Chuẩn này cung cấp khả năng truy cập băng rộng không dây ở đầu cuối và điểm kết nối bằng băng tần 2 ÷ 11 GHz, bao gồm cả những phổ cấp phép và không cấp phép, với khoảng cách kết nối tối đa có thể đạt tới 50 km trong trường hợp kết nối điểm điểm và 7 ÷ 10 km trong trường hợp kết nối từ điểm đa điểm Tốc độ truy nhập có thể đạt tới 70 Mbps

Trong khi với dải tần 10 ÷ 66GHz chuẩn 802.16 - 2001 phải yêu cầu tầm nhìn thẳng, thì với dải tần 2 ÷ 11GHz chuẩn 802.16a cho phép kết nối mà không cần thoả mãn điều kiện tầm nhìn thẳng do ở tần số thấp ít tổn hao hơn

• Chuẩn IEEE 802.16c được đưa ra vào tháng 9/2002 Chuẩn được nâng cấp lên từ chuẩn 802.16 – 2001 Bản cập nhật đã sửa một số lỗi và sự mâu thuẫn trong bản tiêu chuẩn ban đầu và thêm vào một số profiles hệ thống chi tiết cho dải tần 10

÷ 66 GHz

• Chuẩn IEEE 802.16d- 2004 được chính thức phê chuẩn ngày 24/07/2004 và được công bố rộng rãi vào tháng 9/2004.Chuẩn này được hình thành dựa trên sự tích hợp các chuẩn 802.16-2001, 802.16a, 802.16c

Chuẩn 802.16d hỗ trợ cả 2 dải tần số, cho phép kết nối thực hiện ở các môi trường khác nhau:

Băng tần 10 ÷ 66 GHz: với băng tần này thường được dùng trong môi trường tầm nhìn thẳng (LOS) Độ rộng kênh được khuyến nghị cho dải tần này là 25 đến 28 MHz Nó cung cấp khả năng hỗ trợ tốt trong những ứng dụng mô hình điểm – đa điểm

Băng tần 2 ÷ 11 GHz: với băng tần này thường được dùng trong môi trường không trong tầm nhìn thẳng (NLOS) Nó cung cấp khả năng hỗ trợ tốt trong những ứng dụng mô hình Mesh

• Chuẩn 802.16e - 2005 được tổ chức IEEE đưa ra vào tháng 11/ 2005 Đây là phiên bản phát triển dựa trên việc nâng cấp chuẩn 802.16d -

2004 nhằm hỗ trợ thêm cho các dịch vụ di động Chuẩn này sử dụng kỹ thuật đatruy nhập SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access), kỹ thuật điều chế đa sóng mang sử dụng kênh phụ Băng tần đượckhuyến cáo dành cho chuẩn là < 6GHz để phục vụ cho các ứng dụng trongmôi trường không nhìn thẳng và ứng dụng di động Tuy tốc độ và khả năngbao phủ không được lớn như chuẩn cố định, nhưng với kênh băng thông 10MHz, nó cũng có thể đạt tới tốc độ 30 Mbps, với khả năng bao phủ tới 15 km

Một đặc điểm nổi bật của chuẩn này là có thể ứng dụng trong môi trường di động với tốc độ lý thuyết có thể lên tới đến 120 km/h

• Chuẩn 802.16m (còn được gọi là WiMax 2.0)

Về lý thuyết, chuẩn WiMax hiện tại là 802.16e cho tốc độ tải xuống tối đa là 70Mbps, còn LTE dự kiến có thể cho tốc độ đến 300Mbps Tuy nhiên, khi LTE được triển khai 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

Hình 1.6: Công nghệ WiMax hiện nay Hiện tại WiMax có lợi thế đi trước LTE: mạng WiMax đã được triển khai và thiết

bị WiMax cũng đã có mặt trên thị trường, còn LTE đang được người dùng trải nghiệm

Bảng 1.2: Tiến trình phát triển các chuẩn của 3GPP

Phiên bản Thời điểm

hoàn tất Tính năng chính / Thông tin Release

99 Quí 1/2000 Giới thiệu UMTS và WCDMA

Release

4 Quí 2/2001 Bổ sung một số tính năng như mạng lõi dựa trên IP và có

những cải tiến cho UMTS

Release

5 Quí 1/2002 Giới thiệu IMS và HSDPA

Release

6 Quí 4/2004 Kết hợp với Wireless LAN, thêm HSUPA và các tính năng

nâng cao cho IMS như Push to Talk over Cellular (PoC)

Release 7 Quí 4/2007

Tập trung giảm độ trễ, cải thiện chất lượng dịch vụ và các ứng dụng thời gian thực như VoIP Phiên bản này cũng tập trung vào HSPA+ và EDGE Evolution

Release 8 Dự kiến cuối

năm 2008

Giới thiệu LTE và kiến trúc lại UMTS như là mạng IP thế

hệ thứ tư hoàn toàn dựa trên IP

hoặc đầu năm 2009

1.4 So sánh các chuẩn giao diện

So sánh công nghệ LTE và công nghệ Wimax?

Bảng 1.3: So sánh giữa LTE và WiMax Các vấn đề so sánh So sánh giữa các công nghệ

3GPP LTE RAN1 IEEE 802.16e R1 IEEE 802.16m R2 Tính kế thừa GSM/GPRS/EDGE

/UMTS/HSPA

IEEE 802.16a đến d

IEEE 80216a đến

e Mạng lõi UTRAN tiến tới

mạng lõi E-UTRA

có IMS với cấu trúc SAE

Mạng WiMax forum hoàn toàn IP

Mạng WiMax forum hoàn toànIP

FDMA OFDMA

OFDMA OFDMA Băng tần, MHz 800/900/1800/1900

800, 2620 MHz)

Băng thông, MHz 5; 3,5; 7; 8,75; 10 5; 10; 20; 40

Tốc độ, Mbit/s

- DL

- UL

2x2; 2x4; 4x2; 4x4 1x2;1x4; 2x2; 2x4

2x2 1x2

2x2;2x4;4x2; 4x4 1x2; 1x4; 2x2; 2x4 B.kính ph sóng,

> 50/user/sector FDD

> 25/user/sector TDD

> 100/user/sector FDD

> 50/user/sector TDD

Hiện tại WiMAX di động Rel 1 (802.16e) đã có đủ sức cạnh tranh về mặt công nghệ so với 4G LTE Tuy nhiên, nếu nhìn kỹ trên bảng so sánh thì ta thấy công nghệ 4G LTE vẫn vượt hơn 802.16e về cả tính năng di động và tốc độ truyền

dự liệu Song, đối với những nhà phát triển WiMAX thì họ không chấp nhận so sánh 4G LTE với 802.16e mà phải là 802.16m (cột thứ 3 trên bảng 1.3) Nhìn vào đây ta thấy WiMAX di động Rel 2 hứa hẹn những tính năng vượt trội so với 4G LTE

So với 4G LTE, WiMax IEEE 802.16m hứa hẹn có nhiều điểm vượt trội Xét trên bình diện kỹ thuật truyền thông không dây thì LTE không có bất cứ một

kỹ thuật cơ bản nào vượt trội WiMax di động Điểm khác biệt cơ bản của 4G LTE

là sử dụng kỹ thuật đa truy nhập SC-CDMA cho tuyến ngược, thay vì OFDMA như trong WiMax Song nhiều chuy ên gia cho rằng sự khác biệt này lại là điểm yếu của 3G- LTE Thực tế SC-CDMA cho phép cải thiện PAPR (Peak-to -Average-Power Ratio) ở phía phát cỡ 2 dB, nhưng nó lại làm mất khoảng 2-3 dB về hiệu suất

truyền thông trên kênh truy ền có pha đinh ở phía thu Nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy thực tế SC-CDMA cho một hiệu suất trên kênh thấp hơn so với OFDMA

Lợi thế của WiMax so với 4G LTE là WiMax đã sẵn sàng cho việc triển khai dịch vụ rộng khắp: Thiết bị mạng đã hoàn thiện, thiết bị đầu cuối sẽ có mặt trong năm tới, trong khi đó 4G LTE phải đợi thêm vài năm nữa WiMax cung cấp cả giải pháp cố định lẫn di động băng rộng với chi phí triển khai thấp, so với chi phí triển khai mạng 4G LTE hoàn toàn mới Do vậy WiMax thực sự gây được sự chú ý ở các nước đang phát triển mà ở đó chưa có 3G, mạng Internet tốc độ cao bằng cáp đồng DSL chưa phát triển rộng khắp

So với WiMax, 4G LTE đã có một công nghệ đi trước là 2G, 3G với số lượng thuê bao lớn đã có sẵn Đây là một lợi thế khi triển khai 4G LTE Đặc biệt là thiết bị 4G LTE tương thích ngược với các mạng di động 2G GSM/GPRS/EDGE và UMTS đang tồn tại Điều này cho phép các nhà cung cấp mạng 4G LTE có thể triển khai mạng dần dần, giống như họ nâng cấp 2G lên 3G, trong khi đó WiMax phải triển khai từ con số không

Phân tích thị trường

IEEE 802.16d và đã được thử nghiệm và thương mại hóa trên toàn cầu IEEE 802.16m và LTE đang trong giai đoạn thử nghiệm LTE phát triển từ mạng UMTS/HSPA còn WiMax cho ta các mô hình giá thành thấp

1.5 Quá trình phát triển từ 3G lên 4G

Hình 1.7: Quá trình phát triển lên 4G Mặc dù những người ủng hộ WiMax khẳng định rằng 4G chính là WiMax, nhưng có vẻ nhưđây là một quan điểm sai lầm Các phiên bản của WiMax trong tương lai có thể sẽ trở thành các "ứng cử viên" tiềm tàng của 4G, và điều biến OFDMA sẽ là thành phần chủchốt của 4G, nhưng chắc chắn 4G không phải là WiMax

WiMax hoạtđộng như một chất xúc tác của 3G (hay 3GPP - công nghệ truyền thông thế hệ thứ ba) và 3GPP2, ứng dụng điều biến OFDM, bổ sung công nghệ MIMO và các công nghệ antenna thông minh khác, nhằm thúc đẩy các bước cải tiến tiếp theo Cả hai đều đãđịnh hướng rõ ràng hành trình "lên" 4G

Những người ủng hộ WiMax vẫn tự hào về một số ưu điểm của công nghệ này, bao gồm chi phí, thời gian tung ra thịtrường và có một môi trường sinh thái mạnh Với việc được đưa vào ứng dụng vào năm 2007, có vẻ như Mobile WiMax sẽ

có lợi thế về thời gian có mặt trên thị trường (time-to-market) hơn các công nghệ

LTE (Long Term Evolution – tiến hóa dài hạn) và UMB (Ultra Mobile Broadband – băng thông siêu di động)

Cả 3GPP và 3GPP2 đều đang có kế hoạch cải tiến không ngừng đối với HSPA và EVDO nhằm đưa ra dải tần băng thông cao hơn với hiệu quả kinh tế lớn hơn Nhiều nhà cung cấp dịch vụ có thể sẽ chọn những kiều "di cư" thế này thay vì xây dựng một mạng mới song song

Cả 3GPP và 3GPP2 cuối cùng cũng sẽ chuyền sang các công nghệ dựa trên OFDMA như LTE và UMB Mobile WiMax sẽ cạnh tranh với hai công ngh ệnày,

và nếu xét về các tiêu chuẩn và lợi ích thương mại thì quả thật WiMax có một lơi thế về thời gian ra mắt trên thị trường

Tuy nhiên, hầu hết các nhà cung cấp dich vụ vẫn chưa sẵn sàng triển khai băng thông di động, điều này làm lợi thế về thời gian giảm bớt ý nghĩa Kể cả khi

họ quyết định xây dựng một mạng băng thông di động song song nhằm đáp ứng các nhu cầu về dữ liệu tại các trị trường đông dân cư, có thể họ vẫn sẽ chọn LTE thay vì Mobile WiMax

1.5.1 Một số đánh giá chọn lựa công nghệ của các nhà cung cấp dịch vụ

Hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ có dải băng tần IMT-2000 chắc chắn sẽ ứng dụng công nghệ HSPA và cuối cùng là LTE Các hãng cung cấp di động trung thành với CDMA cũng sẽ theo con đường “di cư” 3GPP2, dù chưa biết họ sẽ chọn công nghệ OFDMA nào trong tương lai

Cũng với cách này, Qualcomm sẽ tiếp tục tồn tại với danh mục công nghệ và

ưu thếchuyên môn về mạng và các thiết bị "đa mode”

Trong số các "lính mới" đang tìm cách thâm nhập thị trường trong thời gian ngắn, Mobile WiMax có lẽ sẽ gặt hái được nhiều thành công nhất Không nên đánh giá thấp tiềm năng của các thị trường này Công ty tư vấn và nghiên cứu thị trường Parks Associates dự báo cho đến năm 2012, sẽ có hơn 80 triệu thuê bao di động trên toàn cầu sử dụng Mobile WiMax

Một đại lý công nghệ có có muốn tập trung vào WiMax hay không còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như chiến lược tổng thể của nhà đại lý, vị thế của họ trong ngành công nghệ di động, và các trọng điểm của họ theo từng vùng Vấn đề mấu chốt là ở chỗ liệu họ muốn giành được 10% thị phần tại một thị trường tương đương với 80% thị phần tiềm năng của tổng thị trường không dây toàn cầu, hay muốn có được 30% thị phần một thị trường tương đương với dưới 20% thị phần của tổng thị trường toàn cầu

Một vấn đề quan trọng khác là liệu nhu cầu từ phía các khách hàng hiện tại

và các khách hàng tiềm năng của các đại lý có đủ lớn để họ xây dựng một mạng WiMax mới bao phủ Đối với những đại lý không có một vị thế mạnh với 3G, WiMax có thể được coi như cánh cửa vào giúp họ giành được thịphần cao hơn trên thị trương không dây toàn cầu

Đối với những đại lý thống trị 3GPP, ví dụ như Ericsson, chiến lược tốt nhất có thể

là tập trung cải tiến tốt hơn nữa các công nghệ HSDPA, đồng thời đầu tư mạnh vào LTE, hỗtrợ đa chế độ(đa “mode”) và mạng tích hợp LTE/HSDPA

1.5.2 Các công nghệ 3G được phát triển để tiến lên 4G

Tiến lên công nghệ WiMAX

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 nhưcác dịch vụ di động, nên còn được gọi là WiMAX di động Chuẩn này đã và đang được thử nghiệm ở nhiều nước Hiện tại, WiMAX di động "Wave 2" dùng 2 ăng-ten phát và 2 ăng-ten thu đã cho tốc độ tối

đa tầm 75Mbps Bên cạnh đó, nhóm làm việc IEEE 802.16 đang phát triển phiên bản 802.16j trong đó nghiên cứu triển khai các trạm relay (tiếp sức) bên cạnh các trạm phát sóng BS để sử dụng kênh truyền một cách hiệu quả, tăng tốc độ truyền dẫn và mởrộng vùng phủ sóng

Nhóm IEEE 802.16 cũng đang nghiên cứu phiên bản 802.16m với mục đích đẩy tốc độ dữ liệu của WiMAX lên hơn nữa trong khi vẫn tương thích với WiMAX

cố định và di động đã và đang được triển khai Phiên bản này theo dựkiến sẽ được

hoàn thiện vào cuối năm 2009, như là một bước tiến để vượt trội hơn 4G LTE Phiên bản 802.16m sẽ vẫn dựa trên kỹthuật ăng-ten MIMO trên nền công nghệ đa truy nhập OFDMA với số lượng ăngten phát và thu nhiều hơn WiMAX di động « Wave 2 » 802.16m trang bị 4 ăng-ten phát và 4 ăng-ten thu sẽcó thể đẩy tốc độtruyền lên lớn hơn 350Mbps Theo dự kiến,WiMAX Release 2 với sự hoàn thiện của 802.16m sẽ hoàn thành vào cuối năm 2009 và có thể bắt đầu triển khai dịch vụ

từ 2010 (xem hình 1.8)

Hình 1.8: Sơ đồ phát triển mạng WiMax Nói tới WiMax, người ta có thể nghĩ tới rất nhiều giải pháp thay thế mà công nghệ này có thể mang lại Đó chính là khả năng thay thế đường xDSL giúp tiếp cận nhanh hơn các đối tượng người dùng băng rộng mà không cần phải đầu tư lớn Đặc biệt WiMAX rất hữu ích để cung cấp dịch vụ băng thông rộng ở những vùng xa xôi

mà giải pháp ADSL hoặc cáp quang là rất tốn kém

Bên cạnh các dịch vụ cố định, WiMAX còn cung ứng các dịch vụ di động giống như những dịch vụ của mạng 3G: thoại VoIP, internet di động, TV di động… Trong năm 2008, các thiết bị di động mà hiện nay được tích hợp WiFi sẽ được tích

hợp WiMAX.Đối với các thiết bị cũ sẽcần phải trang bị thêm thẻ PCMCIA WiMAX, hoặc usb WiMAX để có thể kết nối băng rộng của WiMAX

Tiến lên công nghệ 4G LTE

4G LTE là một công nghệ di động mới đang được phát triển và chuẩn hóa bởi 3GPP (The Third Generation Partnership Project) Dựán được bắt đầu từ cuối năm 2004, nhằm đảm bảo tính cạnh tranh của mạng 3G trong vòng 10 năm tới Mặc

dù 3GPP đã phát triển HSPA đểtăng tốc độ dữ liệu (tốc độ tối đa có thể là 14.4 Mbps), nhưng 3G HSPA vẫn không thể cung cấp tốt những dịch vụ như video, TV

di động Đứng trước sự ra đời và cạnh tranh của WiMAX cũng như nhu cầu cung cấp dịch vụ băng thông rộng ngày càng cao, 3GPP buộc phải phát triển 4G LTEđể

có thể đứng vững

4G LTE hứa hẹn sẽ cho tốc độ dữ liệu truyền trên kênh xuống (downlink) lớn hơn 100 Mbps và trên kênh lên (uplink) lớn hơn 50 Mbps Giống nhưWiMAX, 4G LTE dựa trên nền gói IP do đó sẽ không còn chuyển mạch kênh như trong các thế hệ 2G, 3G hiện tại Kiến trúc mạng của 4G LTE sẽ đơn giản hơn so với mạng 3G hiện thời Tuy nhiên mạng 4G LTE vẫn có thể tích hợp một cách dễ dàng với mạng 3G và 2G Điều này hết sức quan trọng cho nhà cung cấp mạng triển khai 4G LTE mà không cần thay đổi toàn bộ cơ sở hạ tầng mạng đã có 4G LTE sử dụng công nghệ đa truy cập OFDMA cho kênh xuống và SC-FDMA cho kênh lên và nó vẫn dựa trên công nghệ ăng-ten MIMO để đạt tốc độ truyền dữ liệu cao như mong muốn

Những thử nghiệm gần đây đã cho thấy rằng đối thủ của công nghệ di động WiMAX – 4G LTEđạt được những kết quả khả quan như dự kiến Cho dù được ra đời muộn hơn rất nhiều so với WiMAX, nhưng với những kết quả bước đầu mang tính hứa hẹn công nghệ LTE mới này vẫn có tính cạnh tranh cao trong tương lai Gần đây trong dịp triễn lãm di động châu Á (Mobile Asia Congress), hiệp hội GSM (GSM Association – GSMA), hiệp hội của nhiều nhà cung cấp mạng trên thếgiới, cho biết sẽ chọn công nghệ LTE như là một chuẩn di động tương lai, công nghệ tiếp

nối của HSPA Thông báo này đãđẩy LTE tiến một bước trên cuộc cạnh tranh giữa LTE với WiMAX và cả công nghệ UMB (Ultra Mobile Broadband) của Qualcom GSMA ủng hộ các công ty và các tổ chức đang phát triển công nghệ LTE Tuy nhiên việc chuẩn hóa công nghệ LTE theo dự kiến thì chưa thể kết thúc trước 2010 (xem bảng 1.4)

Bảng 1.4: So sánh thông số đặc diểm của các hệ thống