Mạng 4g – công nghệ LTE

1.1 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin di độngNăm 1946, mạng điện thoại vô tuyến đầu tiên được thử nghiệm tại ST Louis, bang Missouri của Mỹ Phần 1: Mạng 4G... Tiếp nối thành công c

BÀI THUYẾT TRÌNH

Mạng 4G – Công Nghệ LTE

Khoa: Điện tử - viễn thông

Lớp: D10_VT01

Thành viên nhóm 4: Bùi Minh Đức

Đặng Thanh Bình

1.1 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động

Năm 1946, mạng điện thoại vô tuyến đầu tiên được thử nghiệm tại ST Louis, bang Missouri của Mỹ

Phần 1: Mạng 4G

Tiếp nối thành công của 2G, mạng thông tin di động thế hệ thứ ba (3G) ra đời

Cải tiến nổi bật nhất của mạng 3G so với 2G là khả năng cung ứng truyền

thông gói tốc độ cao nhằm triển khai các dịch vụ truyền thông đa phương tiện

Tuy nhiên tốc độ truyền dữ liệu tối đa chỉ 2Mbps, khả năng tích hợp với các mạng khác chưa tốt…

Trong bối cảnh đó,người ta đã chuyển hướng sang nghiên cứu hệ thống thông tin di động mới có tên gọi 4G

Lộ trình phát triển của hệ thống thông tin di động tế bào

1.2 Hệ thống thông tin di động 1G,2G,3G

Thế hệ 1: (1st Generation)

Chỉ có chức năng nghe và gọi 1G là chữ viết tắt của công nghệ không dây thế

hệ đầu tiên

Năm 1980, 1G được giới thiệu trên thị trường dùng tín hiệu sóng analog

Công nghệ phổ biến:NMT(Bắc Âu,Tây Âu,Nga), AMPS(Mỹ & Úc), TACS(Anh,Tây Đức,Bồ Đào Nha,Nam Phi)

Điểm yếu: dung lượng thấp, xác suất rớt cuộc gọi cao, khả năng chuyển cuộc gọi không tin cậy, chất lượng âm thanh kém, không có chế độ bảo mật…

Việc số hóa các hệ thống điện thoại di động dẫn đến sự ra đời của hệ thống di động thứ 2

1G

Tất cả hệ thống 2G đều sử dụng kỹ thuật điều chế số

Sử dụng 2 phương pháp đa truy cập:

• Đa truy cập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access - TDMA)

• Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access - CDMA)

Thế hệ 3:

Qua một giai đoạn trung gian là thế hệ 2.5.

2.5G sử dụng công nghệ TDMA mở rộng (kết hợp nhiều khe hoặc nhiều tần số hoặc sử dụng CDMA cải tiến với khả năng chồng phổ

Ở thế hệ thứ 3 này các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một tiêu chuẩn duy nhất và có khả năng phục vụ ở tốc độ bit lên đến 2 Mbit/s

Để phân biệt với các hệ thống thông tin di động băng hẹp hiện nay, các hệ thống thông tin di động thế hệ 3 gọi là các hệ thống thông tin di động băng rộng

nhằm tiêu chuẩn hóa mạng 3G

1.3 Thế hệ mạng di động tiền 4G (PRE-4G)

Hai công nghệ xem như tiền 4G là chuẩn Wimax-2 và LTE do chưa đáp ứng chuẩn 4G là cho phép truyền tải tốc độ 100MBps khi di chuyển và 1GBps khi đứng yên

Cả 2 đều sử dụng công nghệ ăng-ten tiên tiến nhằm cải thiện khả năng tiếp nhận và thực hiện, tuy nhiên lại hoạt động trên các băng tần khác nhau

 Long Term Evolution (LTE):

Công nghệ di động mới đang được phát triển và chuẩn hóa bởi 3GPP , nhưng LTE đầu tiên phát hành không thực hiện đầy đủ các yêu cầu IMT-Advanced LTE

có tốc độ bit net lý thuyết là 100 Mbit/s cho download và 50 Mbit/s cho upload

 Wimax-2:

Được phát triển bởi IEEE (IEEE 802.16m) , WiMax cung cấp khả năng kết nối Internet không dây nhanh hơn so với WiFi, sử dụng được nhiều ứng dụng hơn,

và quan trọng là vùng phủ sóng rộng hơn, và không bị ảnh hưởng bởi địa

hình.Tốc độ bit net lý thuyết là 128 Mbit/s cho download và 64 Mbit/s cho upload

1.4 Công nghệ mạng không dây thế hệ thứ 4 (4G)

Với sự xuất hiện của mạng 4G, nó sẽ giải quyết được :

• Hỗ trợ các dịch vụ tương tác đa phương tiện: truyền hình hội nghị, Internet không dây

• Băng thông rộng hơn

• Tính di động toàn cầu và tính di chuyển dịch vụ

• Hạ giá thành

• Tăng độ khả dụng của hệ thống thông tin di động

Một số công nghệ quan trọng của 4G:

OFDMA - Orthogonal Frequency Division Multiple Access

(kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao)

Đây là 1 dạng cải tiến của OFDM

Trạm gốc sẽ chỉ tập trung vào số sóng mang con được sử dụng.Trong quá trình truyền dẫn mỗi trạm thuê bao được cấp phát một kênh con riêng

Một số công nghệ quan trọng của 4G:(tt)

MIMO - Multiple Input Multiple Output :

MIMO là công nghệ truyền thông không dây, trong đó cả đầu nhận lẫn đầu

phát tín hiệu đều sử dụng nhiều anten để tối ưu hóa tốc độ truyền và nhận dữ liệu, đồng thời giảm thiểu lỗi như nhiễu sóng, mất tín hiệu…

MIMO tận dụng sự dội lại của sóng khi “đụng” phải những chướng ngại trên đường truyền khiến chúng có thể đến được đầu nhận tín hiệu bằng nhiều con đường khác nhau

Phần 2: Công nghệ LTE

2.1 Quá trình phát triển

• Tháng 12/2008 chuẩn LTE đầu tiên phiên bản Release 8 dựa vào nền tảng GSM ra mắt

• Chuẩn LTE thế hệ thứ 4 của UMTS với tốc độ truyền dữ liệu cao,delay thấp,tối

ưu việc truy cập sóng

• Tháng 3/2011 chuẩn LTE-Advanced:tương thích với tất cả các phiên bản cũ và xài chung băng tần với phiên bản cũ

Quá trình phát triển tiến đến LTE

2.2 Yêu cầu của LTE:

Tốc độ tối đa (peak data rate)

100Mbps tải xuống, 50Mbps tải lên trên băng thông kênh truyền 20MHz

Hỗ trợ lên đến 200 người dùng hoạt động trong một cell (5 MHz)

2.2 Yêu cầu của LTE: (tt)

Tính lưu động

Tối ưu hóa từ 0 ~ 15 km/h

Hiệu suất cao trong khoảng 15 ~ 120 km/h

Hỗ trợ lên đến 350 km/h hoặc thậm chí lên đến 500 km/h

2.2 Yêu cầu của LTE: (tt)

Tăng cường dịch vụ phát sóng đa phương tiện (E-MBMS)

Độ trải phổ linh hoạt: 1,25 ~ 20 MHz

Tăng cường hỗ trợ chất lượng dịch vụ đế người dùng đầu cuối

2.3 Kỹ thuật sử dụng LTE

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

Frequency domain equalization

SC-FDMA (Single Carrier FDMA)

MIMO (Multi-Input Multi-Output)

Multicarrier channel-dependent resource scheduling

Fractional frequency reuse

Chuẩn kỹ thuật LTE:

• eNB: Bastion host

• MME (Mobility Management Entity)

• S-GW

• P-GW (Packet Data Network)

Chức năng mạng truy nhập vô tuyến:

-Có khả năng tích hợp giữa các thiết bị đầu cuối

-Định tuyến lưu lượng

-Chuyển đổi dạng dữ liệu tất cả IP

Chức năng điều khiển:

-Cung cấp nền tảng hạ tầng kết nối mạng dịch vụ

Nhược điểm:

 Chi phí lắp đặt

Thank You !