MẠNG THẾ hệ mới NGN mạng 4g lte

âm thanh kém, không có chế độ bảo mật...do vậy hệ thống 1G không thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng.=>Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật th

NỘI DUNG THỰC HIỆN

2

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ TỔNG QUAN VỀ MẠNG 4G

1

Công nghệ 4G – LTE

2

I: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN

GI ĐỘNG

5

Hình 1.1: Lộ trình phát triển của hệ thồng thông tin di động

1 CÁC THẾ HỆ MẠNG DI ĐỘNG

âm thanh kém, không có chế độ bảo mật do vậy hệ thống 1G không thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng.

=>Giải pháp duy nhất để loại bỏ các hạn chế trên là phải chuyển sang sử dụng kỹ thuật thông tin số cho thông tin di động cùng với kỹ thuật đa truy cập mới ưu điểm hơn về cả dung lượng và các dịch vụ được cung cấp Vì vậy đã xuất hiện Hệ thống thông tin di động thế

hệ 2

Hệ thống di động thế hệ thứ 2 sử dụng truyền vô tuyến

số cho việc truyền tải Những hệ thống mạng 2G thì có dung lượng lớn hơn những hệ thống mạng thế hệ thứ nhất Một kênh tần số thì đồng thời được chia ra cho nhiều người dùng bởi việc chia theo mã (Code Division Multiple Access - CDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các chuỗi mã khác nhau hoặc chia theo thời gian (Time Division Multiple Access - TDMA): phục vụ các cuộc gọi theo các khe thời gian khác nhau.

Quá trình phát triển 2.5G : GSM  HSCSD ( High Speed Circuit Switched Data)  GPRS (General Packet Radio Service)  EDGE ( Enchanced Data Rates for GSM Evolution).

8

1.3 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ BA (3G VÀ 3,5G)

GI ĐỘNG

 Tốc độ của thế hệ thứ ba được xác định như sau:

 384 Kb/s đối với vùng phủ sóng rộng

 2 Mb/s đối với vùng phủ sóng địa phương

 Các tiêu chí chung để xây dựng hệ thống thông tin

1.4 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ TƯ (4G)

GI ĐỘNG

Thế hệ 4 dùng kỹ thuật truyền tải truy cập phân chia theo tần số trực giao OFDM, là kỹ thuật nhiều tín hiệu được gởi đi cùng một lúc nhưng trên những tần

số khác nhau Trong kỹ thuật OFDM, chỉ có một thiết bị truyền tín hiệu trên nhiều tần số độc lập (từ vài chục cho đến vài ngàn tần số) Thiết bị 4G sử dụng máy thu vô tuyến xác nhận bởi phần mềm SDR (Software – Defined Radio) cho phép sử dụng băng thông hiệu quả hơn bằng cách dùng đa kênh đồng thời Tổng đài chuyển mạch mạng 4G chỉ dùng chuyển mạch gói, do đó, giảm trễ thời gian truyền

và nhận dữ liệu.

4G là hệ thống thông tin băng rộng được xem như IMT tiên tiến (IMT Advanced) được định nghĩa bởi ITU-R.Tốc độ dữ liệu đề ra là 100Mbps cho thuê bao

di chuyển cao và 1Gbps cho thuê bao ít di chuyển, băng thông linh động lên đến 40MHz Sử dụng hoàn toàn trên nền IP, cung cấp các dịch vụ như điện thoại

IP, truy cập internet băng rộng, các dịch vụ game và dòng HDTV đa phương tiện…

Cũng giống như các thuật ngữ 2G hay 3G, 4G chỉ là một từ viết tắt của cụm từ "fourth generation" (thế hệ thứ 4)

MẠNG DI ĐỘNG 4G

Hiện thế giới đang tồn tại 2 chuẩn công nghệ lõi của mạng 4G là

• WiMAX là chuẩn kết nối không dây được phát triển bởi IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

• Long Term Evolution (LTE)là chuẩn do 3GPP, một bộ phận của liên minh các nhà mạng sử dụng công nghệ GSM.

MẠNG DI ĐỘNG 4G

MẠNG DI ĐỘNG 4G

MẠNG DI ĐỘNG 4G

3 Cấu trúc LTE và các vấn đề liên

3.1 Thông số yêu cầu LTE

3.1.1 Thông số vật lí của LTE.

Chiều dài

CP

Ghép kênh không gian

1 lớp cho UL/UE Lên đến 4 lớp cho DL/UE

Sử dụng MU-MIMO cho UL và DL

3.1.2 Các đặc tính cơ bản của LTE.

trường hợp độ dài băng lên và băng xuống bằng nhau

hoặc không.

-Tính di động : Tốc độ di chuyển tối ưu là 0-15 km/h nhưng vẫn hoạt động tốt với tốc độ di chuyển từ 15-120 km/h, có thể lên đến 500 km/h tùy băng tần.

- Phổ tần số:Hoạt động ở chế độ FDD hoặc TDD, độ phủ sóng từ 5-100 km, dung lượng 200 user/cell ở

băng tần 5Mhz

- Chất lượng dịch vụ: hỗ trợ tính năng đảm bảo chất lượng, VoIP đảm bảo chất lượng âm thanh tốt, trễ tối thiểu thông qua mạng UMTS

- Liên kết mạng: khả năng liên kết với các hệ thống UTRAN/GERAN hiện có và các hệ thống không

thuộc 3GPP cũng sẽ được đảm bảo

- Thời gian trễ trong việc truyền tải giữa

E-UTRAN và E-UTRAN/GERAN sẽ nhỏ hơn 300ms cho các dịch vụ thời gian thực và 500ms cho các dịch vụ còn lại

- Chi phí: chi phí triển khai và vận hành giảm

• Băng thông linh hoạt trong vùng từ 1.4 MHz

đến 20 MHz, điều này có nghĩa là nó có thể

hoạt động trong các dải băng tần của 3GPP

Trong thực tế, hiệu suất thực sự của LTE tùy thuộc vào băng thông chỉ định cho các dịch vụ

và không có sự lựa chọn cho phổ tần của

chính nó Điều này giúp đáng kể cho các nhà khai thác trong chiến lược về kinh tế và kỹ thuật

3.2 Cấu trúc LTE.

• Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Radio Access

Network): mạng truy nhập vô tuyến của LTE được

gọi là E-UTRAN và một trong những đặc điểm chính của nó là tất cả các dịch vụ, bao gồm dịch vụ thời

gian thực, sẽ được hỗ trợ qua những kênh gói được chia sẻ Phương pháp này sẽ tăng hiệu suất phổ, làm cho dung lượng hệ thống trở nên cao hơn Một kết quả quan trọng của việc sử dụng truy nhập gói cho tất

cả các dịch vụ là sự tích hợp cao hơn giữa những dịch

vụ đa phương tiện và giữa những dịch vụ cố định và không dây

- Mạng lõi: mạng lõi mới là sự mở rộng hoàn toàn của mạng lõi trong hệ thống 3G, và nó chỉ bao phủ miền chuyển mạch gói Vì vậy, nó có một cái tên mới: Evolved Packet Core (EPC).

- Cùng một mục đích như E-UTRAN, số node trong

EPC đã được giảm EPC chia luồng dữ liệu người dùng thành mặt phẳng người dùng và mặt phẳng điều khiển Một node cụ thể được định nghĩa cho mỗi mặt phẳng, cộng với Gateway chung kết nối

mạng LTE với internet và những hệ thống khác EPC gồm có một vài thực thể chức năng

• - MME (Mobility Management Entity): chịu trách nhiệm xử lý những chức năng mặt bằng điều

khiển, liên quan đến quản lý thuê bao và

mạng Internet.

• - PCRF (Policyand Charging Rules Function): điều khiển việc tạo ra bảng giá và cấu hình hệ thống con đa phương tiện IP IMS (the IP Multimedia Subsystem) cho mỗi người dùng.

• - HSS (Home Subscriber Server): là nơi lưu trữ dữ liệu của thuê bao cho tất cả dữ liệu của người dùng Nó là cơ sở dữ liệu chủ trung tâm trong trung tâm của nhà khai thác.

TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG LTE

2.1 OFDMA là gì ???

2.1.1 Tính chất trực giao trong OFDM

Kênh vô tuyến

X 0 ,X 1 ,…,X p-1

0 0

FFT

N điểm P/S

 Bộ IFFT cho ra N sóng mang con miền thời gian :

Bộ Giải Pháp ( GI )

31

Bộ Giải Pháp ( GI )

32

Sóng mang trễ 2 gây ra ICI trên sóng mang 1 =>giải pháp tiếp theo là

thêm bộ chèn CP(Cyclic Prefix)

Nhiễu Giữa Các Sóng Mang

Kênh vô tuyến

X 0 ,X 1 ,…,X p-1

0 0

FFT

N điểm P/S

Hình 2.5 Bộ FFT chuyển đổi ký hiệu từ miền thời gian vào miền tần số

35

2.1.3.2: Máy thu

Tín hiệu tại đầu vào máy thu có dạng sau :

Sau FFT máy thu lấy ra P sóng mang con cần thu trong miền tần số

Trong đó : h(t) : độ lợi kênh

(t) : tạp âm Gauss trắng cộng

     

y t x t  � h t   ( )t

ƯU ĐIỂM CỦA MANG 4G

LTE

 1 Tốc độ cao

 2 Công suất cao

3 Hỗ trợ ứng dụng phần mềm trên thiết bị chạy mượt hơn

 4 Hiệu suất cao

 5 Hứa hẹn phát triển công nghệ thông minh vượt trội

trong tương lai

1 Tốc độ cao

Cải thiện tốc độ là yếu

tố gây ấn tượng và dễ nhận thấy nhất ở mạng 4G Về lý thuyết, theo định nghĩa của Liên minh Viễn thông Thế giới (ITU), 4G có thể tăng tốc độ tải về của thiết bị lên tới 100 Mbps khi di chuyển, và đạt xấp xỉ 1 Gbps trong điều kiện đứng yên.

2 Công suất cao

• Mạng 4G thực sự là một hệ thống không dây tiên tiến, mang lại trải nghiệm kết nối di động băng rộng vượt trội so với các thế hệ trước Mạng 4G có công suất cao hơn, nghĩa là có thể

hỗ trợ một lượng lớn người dùng tại một thời điểm bất kỳ Một trạm phát 3G có thể phục vụ cùng lúc khoảng 60 đến 100 người dùng dịch vụ 3G đủ nhanh và đáng tin cậy Tuy nhiên một tháp 4G LTE có thể phục vụ tới 300 - 400 người.

3 Hỗ trợ ứng dụng phần mềm trên thiết bị chạy mượt hơn

•Công nghệ 4G hỗ trợ truyền dữ liệu tốc độ cao hơn, do vậy các ứng dụng đa truyền thông như thoại có hình hay các đoạn video chạy trên YouTube sẽ mượt hơn Đặc biệt, 4G có khả năng giảm độ trễ xuống ở mức rất thấp, lý tưởng cho các dịch vụ đòi hỏi đáp ứng theo thời gian thực.

4 Hiệu suất cao

• Hiệu suất 4G sử dụng phổ tần cao hơn 3G, cho phép dung lượng dữ liệu truyền lớn hơn Đó là nhờ công nghệ này đã sử dụng các chương trình mã hóa thông minh hơn, nén được nhiều bit dữ liệu hơn trong mỗi herzt trên phổ tần số so với 3G

5 Hứa hẹn phát triển công nghệ thông minh vượt trội trong

tương lai

• Đáng ngạc nhiên là mạng 4G đủ thông minh để thực hiện các công việc như vậy mà không có sự can thiệp của con người Hệ thống 4G là mạng lưới IP được thiết kế theo kiến trúc đồng đẳng, có khả năng tự cấu hình bù đắp giữa các thiết bị để truyền tải thông tin, đáp ứng nhanh hơn cho nhiều người dùng đồng thời Tương tự, sự cố mất điện và hỏng thiết bị thường làm

tê liệt mạng 3G Nhưng nhờ các cảm biến và phần mềm tiên tiến, một mạng 4G sẽ tự biết điều chuyển lưu lượng truyền qua các trạm phát khác cho đến khi khắc phục xong sự cố.

Hạn chế của mạng 4G LTE

• Chi phí cho băng tần không hề rẻ, và các nhà mạng còn phải nâng cấp mạng của họ, thay thế các bộ định tuyến (router), máy chủ, nghĩa là sẽ tốn tiền và thời gian trong khi chưa có ngay được thuê bao mới để bù đắp chi phí.

• Theo các chuyên gia, 4G phủ sóng khắp nơi sẽ tác động mạnh mẽ tới truyền hình, giáo dục,y tế, bán lẻ và nhiều lĩnh vực khác Nhưng các nhà mạng và người dùng cũng đừng quá ảo tưởng vào tốc độ của mạng 4G, vì khi lượng người dùng bắt đầu tăng cao tốc độ sẽ giảm xuống

• 4G cho phép đàm thoại có hình, xem video YouTube miễn phí, nhưng hình ảnh bị giật Dường như điều đó sẽ khiến người dùng sẵn sàng trả tiền nếu muốn sử dụng dịch vụ suôn sẻ Tuy nhiên, các gói dữ liệu 4G sẽ có giá cao hơn 3G, do vậy người dùng sẽ đối mặt với hạn mức

dữ liệu và họ khó có thể hài lòng.

• Thêm nữa, pin vẫn là điều gây khó chịu cho người dùng

smartphone Chip 4G gây hao pin hơn cả 3G, có nghĩa là

smartphone dùng với mạng 4G thậm chí không dùng đủ một ngày với một lần sạc pin Thêm vào đó, chính những chiếc điện thoại đang nhận được các tính năng mạnh mẽ hơn khiến pin cạn nhanh hơn Công nghệ pin vẫn đang “ì ạch” trước sức mạnh tăng nhanh của smartphone

ỨNG DỤNG CỦA NGN

Như đã trình đã trình bày mạng NGN là sự tập trung của ba loại mạng chính: Mạng PSTN, mạng

di động và mạng chuyển mạch gói (mạng Internet) vào một kết cấu thống nhất để hình thành một

mạng chung, thông minh, hiệu quả cho phép truy xuất toàn cầu, tích hợp nhiều công nghệ mới, ứng dụng mới

ỨNG DỤNG CỦA NGN

Xây dựng trên các thành phần mở và được module

hóa, trên các giao thức chuẩn và các giao diện mở, NGN

đã trở thành một phương tiện cho phép kết nối giữa con

người và máy móc ở bất cứ khoảng cách nào Nói cách

khác, NGN có khả năng cung cấp các yêu cầu đặc biệt của tất cả khách hàng công ty, văn phòng ở xa, văn phòng nhỏ, nhà riêng,…Nó hợp nhất thoại hữu tuyến và vô tuyến, dữ liệu, video,… bằng cách sử dụng chung một lớp truyền tải gói

 Dịch vụ thoại (voice Telephony)

 Vẫn cung cấp các dịch vụ đã tồn tại như: chờ cuộc

gọi, chuyển cuộc gọi, gọi ba bên, …nhưng với công nghệ mới.

 Dịch vụ dữ liệu (Data Service)

 Các dịch vụ dữ liệu có khả năng thiết lập kết nối theo

băng thông và chất lượng dịch vụ QoS theo yêu cầu

 Dịch vụ đa phương tiện (Multimedia Service)

 Cho phép nhiều người tham gia tương tác với nhau

qua thoại, video, dữ liệu Các dịch vụ này cho phép khách hàng vừa nói chuyện vừa hiển thị thông tin

Ngoài ra, các máy tính còn có thể cộng tác với nhau

 Dịch vụ sử dụng mạng riêng ảo (VPN)

 Mạng riêng ảo hay VPN (viết tắt cho Virtual Private

Network) là một mạng dành riêng để kết nối các máy tính của các công ty, tập đoàn hay các tổ chức với

nhau thông qua mạng Internet công cộng

 Dịch vụ sử dụng mạng riêng ảo (VPN)

 Sự ra đời của công nghệ mạng riêng ảo trên nền NGN

đã cho phép các tổ chức doanh nghiệp có thêm sự lựa chọn mới, có được nhiều ứng dụng, giải pháp hữu ích trên mạng diện rộng WAN, với ưu điểm đơn giản chi phí thấp

 Thương mại điện tử (E-commerce)

 Cho phép khách hàng mua hàng hóa, dịch vụ được xử lý

bằng điện tử trên mạng, bao gồm: việc xử lý tiến trình, kiểm tra thông tin thanh toán tiền, bảo mật, ngân hàng tại nhà, đi chợ tại nhà

 Thương mại điện tử (E-commerce)

 Đây là loại dịch vụ cho phép người sử dụng tham gia

vào thị trường thương mại điện tử (mua và bán) qua các thiết bị di động cầm tay

 Bản tin hợp nhất (Unified Messaging)

 Hỗ trợ cung cấp các dịch vụ voice mail, email, fax mail,

pages qua các giao diện chung Thông qua các giao diện này, người sử dụng sẽ truy nhập (cũng như được thông báo) tất cả các loại tin nhắn trên, không phụ thuộc vào hình thức truy nhập (hữu tuyến hay vô tuyến, máy tính, thiết bị dữ liệu vô tuyến)

 Môi giới thông tin (Information Brokering)

 Bao gồm quảng cáo, tìm kiếm và cung cấp thông tin

đến khách hàng tương ứng với nhà cung cấp

 Các dịch vụ chuyển cuộc gọi (Call Center Service)

 Một thuê bao có thể chuyển một cuộc gọi thông

thường đến trung tâm phân phối cuộc gọi bằng cách kích chuột trên một trang web

 Các cuộc gọi thoại cũng như các tin nhắn email có thể

được xếp hàng giống nhau đến các Agent

 Trò chơi tương tác trên mạng (Interactive Gaming)

 Cung cấp cho khách hàng một phương thức gặp nhau

trực tuyến và tạo ra các trò chơi tương tác (chẳng hạn như Video Games)

 Quản lý tại nhà (Home Manager)

 Với sự ra đời của các thiết bị mạng thông minh, các

dịch vụ này có thể giám sát và điều khiển các hệ thống bảo vệ tại nhà, các hệ thống đang hoạt động, các hệ

thống giải trí, và các công cụ khác tại nhà

 Quản lý tại nhà (Home Manager)

 Giả sử như chúng ta đang xem ti vi và có chuông cửa,

không vấn đề gì cả, ta chỉ việc sử dụng điều khiển ti vi

từ xa để xem được trên màn hình ai đang đứng trước cửa nhà mình

 Dịch vụ hội nghị truyền hình

 Dịch vụ truyền hình hội nghị là dịch vụ truyền dẫn tín

hiệu, hình ảnh, âm thanh, giữa hai hoặc nhiều điểm khác nhau Dịch vụ cho phép nhiều người tham dự tại các địa điểm có thể trao đổi trực tiếp bằng âm thanh, hình ảnh qua màn hình và loa

 Dịch vụ hội nghị truyền hình

 Hệ thống truyền hình hội nghị còn cung cấp nhiều tiện

ích khác cho người sử dụng như: kết nối với máy tính

để trình chiếu văn bản, kết nối với hệ thống âm thanh ngoài, các thiết bị lưu trữ (đầu ghi băng từ, đĩa quang VCD, DVD hoặc ổ cứng) để lưu trữ những phiên hội thảo quan trọng

 Dịch vụ truyền hình hội nghị là công cụ hiệu quả, hữu

ích trong công tác đào tạo, giảng dạy hoặc trợ giúp y tế

từ xa

Ketnooi.com 54

Em Xin Chân

Thành Cảm Ơn!