baocaothuctap

THUẬT NGỮ VIẾT TẮTPGS Pathgain to the serving Base Station Độ lợi đường tới BS đang phục vụ PGI Sum of pathgain to the non serving Base Station Tổng độ lợi đường tới các BS không phục vụ

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

BÁO CÁO THỰC TẬP

ĐỀ TÀI:

TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ 4G LTE

Giáo viên hướng dẫn : Th.S NGUYỄN CHIẾN TRINHSinh viên thực hiện : NHỮ VĂN SƠN

NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ, CHO ĐIỂM

(Của công ty VNPT Tech)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm: (bằng chữ ……… )

NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ, CHO ĐIỂM

(Của giáo viên hướng dẫn)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm: (bằng chữ ……… )

LỜI NÓI ĐẦU

Tiếp theo mạng thông tin di động (TTDĐ) thế hệ thứ 3(3G), Liên minh Viễnthông quốc tế (ITU) đang hướng tới một chuẩn cho mạng di động tế bào mới thế hệthứ 4 (4G) 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 rất nhiều so với các mạng di độnghiện nay Theo tính toán, tốc độ truyền dữ liệu có thể lên đến 100 Mb/s, thậm chí lênđến 1 Gb/s trong các điều kiện tĩnh

Ở Việt Nam, hiện nay 3G đang phát triển rầm rộ và để tiến lên 4G không còn xanữa Theo tin từ Tập đoàn Bưu chính viễn thông Việt Nam (VNPT), đơn vị này vừahoàn thành việc lắp đặt trạm BTS sử dụng cho dịch vụ vô tuyến băng rộng công nghệLTE, công nghệ tiền 4G đầu tiên tại Việt Nam và Đông Nam Á

LTE viết tắt của từ Long Term Evolution, là một hệ thống công nghệ đượcphát triển từ họ công nghệ GSM/UMTS (WCDMA, HSPA) đang được nghiên cứu,thử nghiệm để tạo nên một hệ thống truy cập băng rộng di động thế hệ mới, hướngđến thế hệ thứ 4G

Báo cáo sẽ bao gồm các nội dung chính như sau:

Giới thiệu về công ty VNPT Tech

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về LTE

Điểm qua lộ trình phát triển của mạng vô tuyến và đặc điểm đặc trưng của LTE

Chương 2: Cấu trúc mạng LTE

Đưa ra cấu trúc của mạng LTE khác hơn so với các thế hệ mạng khác

Chương 3: Điều khiển công suất và chuyển giao trong LTE

Đưa ra các kỹ thuật điều khiển công suất và chuyển giao trong LTE

Chương 4: Hệ thống thực tế LTE tại VNPT Tech

Tìm hiểu hệ thống LTE của SAMSUNG được lắp đặt thử nghiệm tại VNPT Tech

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các thầy cô trong Khoa Viễn thông

đã luôn nhiệt tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian học tập tạitrường, là nền tảng giúp em có thể hoàn thành được báo cáo thực tập này

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến công ty VNPT Tech đã tạo cho em môitrường làm việc và học tập trong quá trình thực tập tại quý công ty

Xin gửi lời cảm ơn đặc biệt các anh trong nhóm hướng dẫn thực tập của công tyVNPT Tech, người đã hết lòng hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt thời gian em thực tập tạicông ty, giúp em có những hướng đi đúng đắn để có thể hoàn thành được bài báo cáonày

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Mục lục:

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

PGS Pathgain to the serving Base

Station

Độ lợi đường tới BS đang phục vụ

PGI Sum of pathgain to the non

serving Base Station

Tổng độ lợi đường tới các BS không phục vụ

3G 3rd Generation Technology Công nghệ truyền thông thế hệ thứ 33GPP 3rd Generation Partnership

CLPC Closed Loop Power Control Điều khiển công suất vòng đóngFPC Fractional Power Control Điều khiển công suất một phầnFTB Fixed Transmission Bandwidth Băng thông truyền dẫn cố địnhG-IPC Generalized Interference Based

Yêu cầu lặp tự động lai

HSPA High Speed Packet Access Công nghệ truy nhập gói tốc độ caoIoT It is the interference over Thermal

noise

Nhiễu trên tạp âm nhiệt

IPC Interference Based Power Control Điều khiển công suất dựa trên nhiễuKPI Key Performance Indicator Chỉ số hiệu năng quan trọng

LTE Long Term Evolution

MCS Modulation and Coding Scheme Kỹ thuật điều chế và mã hóa

MRC Maximal Ratio Combining Kết hợp tỷ lệ tối đa

OFDMA Orthogonal Frequency Division

Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao

OLPC Open Loop Power Control Điều khiển công suất vòng đóngPAPR Peak To Average Power Ratio Tỷ số công suất đỉnh trên trung bình

PRB Physical Resource Block Khối tài nguyên vật lý

Psd Power Spectral Density Mật độ phổ công suất

PUCCH Physical Uplink Control Channel Kênh điều khiển đường lên vật lýPUSCH Physical Uplink Shared Channel Kênh chia sẻ đường lên vật lý

RRM Radio Resource Management Quản lý tài nguyên vô tuyến

SINR Signal To Interference Noise

Ratio

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu có tạp âm

RNC Radio Network Control Điều khiển mạng truy nhập

TTI Time Transmission Interval Khoảng thời gian truyền

Tx power Transmitting power Công suất phát

WCDMA Wideband Code Division

Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã theo băng rộng

Giới thiệu về công ty VNPT Tech

1 Địa chỉ:

124 Đường Hoàng Quốc Việt – Cầu Giấy – Hà Nội

2 Quá trình hình thành và phát triển

VNPT Technology được thành lập vào ngày 06 tháng 01 năm 2011 với vốn điều

lệ là 500 tỉ do các cổ đông sáng lập chính là Tập đoàn VNPT (51%), VNPost (10%),Pacifab (10%) và các đối tác tiềm năng khác Công ty hoạt động chủ yếu trong cáclĩnh vực : Nghiên cứu phát triển, sản xuất công nghệ công nghiệp, thương mại và dịch

vụ về viễn thông và công nghệ thông tin

Mặc dù là đơn vị thành viên trẻ của VNPT, nhưng VNPT Technology lại sở hữunguồn nhân lực và kinh nghiệm số 1 trên lĩnh vực điện tử viễn thông và công nghệthông tin, (với hơn 500 cán bộ trình độ kỹ sư, thạc sỹ và tiến sỹ tốt nghiệp từ cáctrường đại học kỹ thuật lớn trong nước cũng như từ các nước phát triển (Anh, Pháp,Đức, Singapore, Australia, Hàn Quốc ….)

3 Quy mô và cơ cấu tổ chức của công ty

Sứ mệnh

Trở thành đơn vị hàng đầu về nghiên cứu phát triển, thiết kế chế tạo và sản xuấtcác thiết bị viễn thông và công nghệ thông tin; về nghiên cứu phát triển, thiết kế, xâydựng và cung cấp các hệ thống và các giải pháp viễn thông và công nghệ thông tin.Trở thành nhà cung cấp, đối tác tin cậy của nhà mạng dịch vụ, các doanh nghiệp cũngnhư người tiêu dùng trong lĩnh vực điện tử, viễn thông, truyền thông và công nghệthông tin

Văn hóa công ty

VNPT Technology đã xây dựng được một văn hóa doanh nghiệp lành mạnh trên

cơ sở nền tảng khuyến khích tinh thần làm việc nhóm (teamworking và teamworking) Mọi người cùng nhau chia sẻ thông tin, hỗ trợ nhau trong công việc,trong một môi trường làm việc nhân văn và chuyên nghiệp, là cơ sở để kích thích vàkhơi nguồn sáng tạo trong hoạt động nghiên cứu, phát triển công nghệ

cross-Đội ngũ cán bộ công nhân viên nhiệt huyết, giỏi chuyên môn nghiệp vụ và ngoại ngữ,

có năng lực sáng tạo cùng với việc kế thừa kinh nghiệm quản lý, tác phong làm việcchuyên nghiệp trong các liên doanh với của các tập đoàn công nghệ Viễn thông hàngđầu thế giới trước đây như Alcatel Lucent và Nokia Siemens đã tạo ra giá trị cốt lõicủa công ty, giúp VNPT Technology phát triển bền vững

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về LTE

Thông tin di động là một lĩnh vực rất quang trọng trong đời sống xã hội Xã hộicàng phát triển, nhu cầu về thông tin di động của con người càng tăng lên và thông tin

di động càng khẳng định được sự cần thiết và tính tiện dụng của nó Cho đến nay, hệthống thông tin di động đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ di động thế hệ 1 đếnthế hệ 3 và thế đang phát triển trên thế giới – thế hệ 4 Trong chương này sẽ trình bàykhái quát các đặc tính chung của LTE, một công nghệ di động mới đang được pháttriển và chuẩn hóa bởi 3GPP và hướng đến 4G

1.1 Giới thiệu chung về 3GPP LTE

Số lượng thuê bao di động đã tăng lên một cách đáng kinh ngạc trong suốt thập

kỷ qua: kỷ lục một tỷ thuê bao đã được vượt qua vào năm 2002, đạt hai tỷ trong năm

2005, ba tỷ vào năm 2007 và đến cuối năm 2008 con số thuê bao đã là bốn tỷ Mỗingày trên toàn cầu có thêm hơn một triệu thuê bao mới, tức là trung bình mỗi giây lại

có thêm hơn 10 thuê bao Khoảng 60% dân số thế giới hiện đang có điện thoại diđộng Di động trở thành phương thức thông tin thoại được ưa thích hơn, các mạng diđộng đã che phủ trên 90% khu vực dân cư trên thế giới Sự gia tăng dịch vụ thoạiđược hỗ trợ thêm bởi các điện thoại di động giá thấp và vùng phủ, dung lượng mạnghiệu quả, tất cả là nhờ các giải pháp được chuẩn hóa và những hệ thống mở

Các mạng di động thế hệ hai như hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM) banđầu được thiết kế để mang lưu lượng thoại trong khi dung lượng dữ liệu được thêm vàosau Việc sử dụng dữ liệu ngày càng tăng nhưng rõ ràng lưu lượng thoại vẫn vượt trội hơntrong các mạng thế hệ hai Việc đưa ra các mạng thế hệ ba với Truy nhập gói đườngxuống tốc độ cao (HSDPA) đã đẩy việc sử dụng lưu lượng dữ liệu lên đáng kể, các mạnglưu lượng thoại chiếm ưu thế đã chuyển sang các mạng lưu lượng gói chiếm ưu thế.Việc dùng lưu lượng dữ liệu cũng được nâng cao bởi một số các ứng dụng củamáy tính xách tay cần rất nhiều băng thông như truy nhập internet, intranet, chia sẻfile, các dịch vụ streaming để cung cấp nội dung video, mobile TV và trò chơi tươngtác Các nhóm dịch vụ gồm video, dữ liệu và thoại – hay còn được gọi triple play –đang tiến vào thị trường di động, thay thế cho thoại trên đường dây cố định truyềnthống và các dịch vụ dữ liệu băng rộng với các dịch vụ di động cả ở nhà và cơ quan.Các nghiên cứu hướng tới Phát triển dài hạn (LTE) của Dự án cộng tác thế hệ ba(3GPP) đã bắt đầu từ năm 2004 với việc xác định các mục tiêu Ngay cả khi HSDPAvẫn chưa được triển khai tại thời điểm đó Phải mất hơn 5 năm từ việc thiết lập cácmục tiêu hệ thống đến triển khai thương mại dùng các chuẩn tương thích với nhau Do

đó, việc chuẩn hóa hệ thống phải được bắt đầu đủ sớm để có thể sẵn sàng khi có nhucầu Vì các công nghệ có dây vẫn đang tiếp tục phát triển cho nên một sự phát triển

tương tự cũng được yêu cầu trong mạng không dây để đảm bảo rằng các ứng dụngcũng làm việc trôi chảy trong mạng không dây Ngoài ra cũng có các công nghệkhông dây khác – bao gồm IEEE 802.16 – cũng hứa hẹn các dung lượng dữ liệu cao.Các công nghệ 3GPP phải phối hợp và vượt qua các đối thủ cạnh tranh Dung lượnglớn hơn là một yêu cầu rõ ràng để tận dụng tối đa dải phổ sẵn có và các site trạm gốc.Đây chính là các động lực thúc đẩy sự phát triển LTE.

LTE phải có hiệu năng vượt trội khi so với các mạng 3GPP đang tồn tại dựa trêncông nghệ truy nhập gói tốc độ cao (HSPA) Các mục tiêu hiệu năng trong 3GPP đượcđịnh nghĩa tương ứng với HSPA trong Phát hành 6 Thông lượng người dùng đỉnh tốithiểu là 100Mbps đường xuống và 50 Mbps đường lên, gấp 10 lần HSPA phát hành 6

Độ trễ cũng phải giảm để cải thiện hiệu năng người dùng cuối Tiêu thụ công suất ởthiết bị đầu cuối cũng phải giảm đáng kể để cho phép dùng nhiều ứng dụng đa phươngtiện hơn mà không cần sạc lại pin Các mục tiêu của LTE sẽ được trình bày ở các phầnsau

1.1.1 Tổng quan về LTE

Kỹ thuật đa truy nhập trong đường xuống LTE sử dụng Đa truy nhập theo tần

số trực giao (OFDMA) và đường lên sử dụng Đa truy nhập phần chia theo tần số đơn sóng mang (SC-FDMA) Các giải pháp đa truy nhập này cung cấp tính trựcgiao giữa những người dùng, giảm nhiễu và cải thiện dung lượng hệ thống Việccấp phát tài nguyên trong miền tần số thực hiện theo giải pháp các khối tài nguyên

-180 kHz trong cả đường lên và đường xuống Chiều tần số trong lập biểu gói làmột lý do cho khả năng dung lượng cao trong LTE Việc cấp phát cho người dùngđường lên là liên tục để cho phép truyền dẫn đơn sóng mang trong khi đườngxuống có thể dùng các khối tài nguyên một cách tự do từ các phần khác nhau trongphổ Giải pháp đơn sóng mang đường lên cũng được thiết kế để cho phép khuếchđại công suất đầu cuối hiệu quả, hợp lý cho chu kỳ pin của thiết bị đầu cuối Giảipháp LTE cho phép tính linh hoạt phổ mà băng thông phát có thể được chọn giữa1,4MHz và 20MHz phụ thuộc vào phổ sẵn có Băng thông 20MHz có thể cung cấptốc độ dữ liệu người dùng đường xuống lên đến 150Mbps với MIMO 2×2, và 300Mbps với MIMO 4×4 Tốc độ dữ liệu đỉnh đường lên là 75Mbps

Hình 1 1: Các kỹ thuật đa truy nhập trong LTE

1.1.2 Các phát hành của 3GPP

Hình 1 2: Các phát hành 3GPP theo thứ tự thời gian

1.2 Một số đặc điểm kỹ thuật của LTE

UE Các mục tiêu về tốc độ số liệu đỉnh nói trên được đặc tả trong UE tham chuẩn gồm:

…

…

Người dùng 1

Người dùng 2

Người dùng 3

SC-FDMA

OFDMA Tần số

 Khả năng đường xuống với hai anten tại UE

 Khả năng đường lên với một anten tại UE

Trong trường hợp phổ được dùng chung cho cả đường lên và đường xuống, LTEkhông phải hỗ trợ tốc độ số liệu đỉnh đường xuống và đường lên nói trên đồng thời

1.2.2 Trễ mặt phẳng C và mặt phẳng U

Cần giảm đáng kể trễ mặt phẳng điều khiển (mặt phẳng C) (chẳng hạn bao gồmtrễ chuyển đổi từ trạng thái rỗi sang trạng thái trao đổi số liệu không kể trễ tìm gọi là100ms), (hình 1.3)

Trạng thái tích cực

Cell_DCH <50ms Trạng thái ngủCell_PCH

Trạng thái rỗi

Hình 1 3: Thí dụ về chuyển đổi trạng thái trong kiến trúc E-UTRAN

LTE phải có thời gian chuyển đổi trạng thái nhỏ hơn 100ms (như trong chế độrỗi của R6) vào trạng thái tích cực (như trong R6 Cell-DCH) Nó cũng cần đảm bảothời gian chuyển đổi nhỏ hơn 50ms từ trạng thái ngủ (như trong R6 Cell_PCH) vàotrạng thái tích cực (như trong R6 Cell_DCH)

Cần đảm bảo trễ trong mặt phẳng U nhỏ hơn 10ms Trễ mặt phẳng U được địnhnghĩa là trễ một chiều giữa một gói tại lớp IP trong UE (hoặc nút biên của UTRAN)đến lớp IP trong nút biên của UTRAN (hoặc UE) Nút biên của UTRAN là nút giaodiện UTRAN với mạng lõi Chuẩn phải đảm bảo trễ mặt phẳng U của LTE nhỏ hơn5ms (hình 1.6) trong điều kiện không tải (nghĩa là một người sử dụng với một luồng

số liệu) đối với gói nhỏ (chẳng hạn tải tin bằng không cộng với tiêu đề) Rõ ràng rằng

Trễ ~ 5ms

Mạng lõi

aGW eNodeB

eNodeB: Nút B có thêm các chức năng bổ sung so với nút B của WCDMA/HSPA

Hình 1 4: Trễ mặt phẳng U 1.2.3 Hiệu suất phổ tần

LTE phải đảm bảo tăng cường đáng kể hiệu suất phổ tần và tăng tốc độ bít tạibiên ô trong khi vẫn đảm bảo duy trì các vị trí đặt trạm hiện có của UTRAN vàEDGE

Trong mạng có tải, hiệu suất phổ tần kênh đường xuống của LTE phải gấp bađến bốn lần R6 HSDPA tính theo bit/s/HZ/trạm Trong đó giả thiết rằng R6HSDPA sử dụng một anten tại nút B và một máy thu, còn LTE sử dụng 2 anten tạinút B và một anten tại UE

Hiệu suất phổ tần kênh đường lên trong E-UTRAN phải gấp ba đến bốn lần R6HUSPA tính theo bit/s/Hz/trạm Với giả thiết HUSPA sử dụng hai anten tại nút B vàmột anten tại UE còn LTE sử dụng hai anten tại nút B và hai anten tại UE

Cần lưu ý rằng sự khác biệt về hiệu suất phổ tần trên đường xuống và đường lên

là do môi trường khai thác khác nhau giữa đường xuống và đường lên Thông thườngđường lên rất nhạy cảm với giảm cấp kênh như nhiễu đa đường vv…vì thế giá thành

để đảm bảo hiệu quả tách sóng trong đường lên cao hơn trong đường xuống

LTE cần hỗ trợ sơ đồ ấn định băng thông khả định cỡ, chẳng hạn 5, 10, 20 và cóthể cả 15MHz Cũng cần xem xét cả việc định cỡ băng thông 1,25 hay 2,5 MHz đểtriển khai trong các vùng băng thông được cấp phát hẹp

Bảng 1.2 và 1.3 cho thấy so sánh thông số tốc độ và hiệu suất sử dụng băng tầngiữa LTE và HSPA trên đường xuống và đường lên

HDSPA (R6) LTE Đích LTE/Đã đạt(Mbps)

Hiệu suất phổ tần

(bit/Hz/s)

đạt 2,5Thông lượng người

1.3 Kiến trúc mô hình LTE

Hai kiến trúc mô hính được các 3GPP WG (nhóm công tác của 3GPP) để xuấtcho kiến trúc LTE được cho trên hình 1.5, 1.6 , 1.7

Trên mô hình kiến trúc hình 1.6 các ký hiệu được sử dụng như sau R1, R2 và R3

là tên của các điểm tham khảo Gx+ ký hiệu cho Gx phát triển hay mở rộng PCRF1(Policy and changing Rules Function: chức năng các quy tắc tính cước và chính sách)thể hiện chức năng các quy tắc tính cước và chính sách phát triển các đường nối và cácvòng tròn không liên tục thể hiện các phần tử và các giao diện mới của kiến trúc LTE