ĐỀ CƯƠNG Nghiên cứu triển khai mạng 4G LTE/SAE tại Việt Nam

MỞ ĐẦU Công nghệ LTE đang được nghiên cứu và phát triển rộng rãi trên thế giới; cung cấp cho người dùng tốc độ truy cập dữ liệu nhanh lên đến hàng trăm Mb/s thậm chí đạt 1Gb/s, cho phép

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

_

Lê Tiến Hiệu NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI MẠNG 4G LTE/SAE

TẠI VIỆT NAM

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử

Mã số: 60.52.70

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2012

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Xuân Công

Phản biện 1: TS Nguyễn Chiến Trinh

Phản biện 2: TS Dư Đình Viên

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc

sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Vào lúc: 13 giờ 30 ngày 20 tháng 01 năm 2013

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

MỞ ĐẦU

Công nghệ LTE đang được nghiên cứu và phát triển rộng rãi trên thế giới; cung cấp cho người dùng tốc độ truy cập dữ liệu nhanh lên đến hàng trăm Mb/s thậm chí đạt 1Gb/s, cho phép phát triển thêm nhiều dịch vụ truy cập sóng vô tuyến mới dựa trên nền tảng hoàn toàn IP… Việt Nam là nước ứng dụng công nghệ nên trước khi triển khai công nghệ LTE vào Việt Nam cần phải nghiên cứu về các khía cạnh kỹ thuật, kinh tế, luật pháp , của công nghệ LTE

Vì vậy mục đích nghiên cứu của luận văn là đề đề xuất chính sách triển khai LTE tại Việt Nam nhằm hướng tới: Sử dụng đúng quy hoạch, hiệu quả tài nguyên viễn thông - tần số vô tuyến điện, lựa chọn những doanh nghiệp thích hợp để triển khai mạng 4G LTE/SAE

Luận văn gồm 4 chương:

Chương 1- Tổng quan về sự phát triển của công nghệ LTE

trên thế giới

Chương 2- Đánh giá tình hình triển khai LTE trên thế giới,

kinh nghiệm quốc tế về cấp phép triển khai LTE

Chương 3- Tình hình triển khai cung cấp dịch vụ băng rộng

vô tuyến 3G và xu thế thị trường băng rộng công nghệ LTE tại Việt Nam

Chương 4- Đề xuất triển khai LTE tại Việt Nam

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ LTE TRÊN THẾ GIỚI

1.1 Giới thiệu sự phát triển công nghệ LTE

LTE là viết tắt của Long Term Evolution hay “Sự phát triển dài hạn” LTE là bước tiếp theo dẫn đến hệ thống thông tin

di động 4G Xây dựng trên các nền tảng kỹ thuật của họ các hệ thống mạng tế bào 3GPP (bao gồm GSM, GPRS và EDGE, WCDMA và HSPA) LTE còn được gọi là E-UTRA hay E-UTRAN là thế hệ thứ tư tương lai của chuẩn UMTS do 3GPP phát triển Đây là công nghệ có khả năng đáp ứng: Hiệu quả sử dụng phổ (Spectrum Efficiency); Độ trễ trong giao thức điều khiển nhỏ hơn 20ms và đối với dịch vụ viễn thông nhỏ hơn 5ms;

Hỗ trợ nhiều băng thông (5, 10, 15, 20, dưới 5 MHz); tốc độ dữ liệu: 100Mbps cho hướng DL, và 50 Mbps cho hướng UL với băng thông sử dụng là 20MHz, tốc độ dữ liệu của Realase 10 - LTE Advanced đường xuống có thể đạt được trên 1 Gbps

1.2 Tổng quan kiến trúc mạng 4G LTE/SAE

Kiến trúc của mạng 4G LTE/SAE gồm thành phần chính như sau:

- Mạng truy cập vô tuyến tiên tiến RAN gồm eNodeB (eNB) cung cấp giao tiếp vô tuyến với các UE

- Thực thể quản lý di động (MME) là phần tử điều khiển chính trong EPC

- PDN GW cung cấp kết nối giữa các UE và mạng dữ liệu gói bên ngoài, là một điểm neo khi di động giữa các mạng 3GPP

và các mạng không phải 3GPP khác

- Server thuê bao nhà (HSS) chứa số liệu đăng ký thuê bao của người sử dụng; thông tin về các PDN (mạng số liệu gói); lưu thông tin động như số nhận dạng MME mà hiện thời UE đang đăng nhập hay đăng ký; cũng có thể liên kết với trung tâm nhận thực

1.3 Chuẩn hóa mạng 4G (IMT-ADVANCED)

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn IMT – Advanced

Hạng mục Tiêu chuẩn IMT - Advanced

Peak Data Rate (Downlink) 1 Gbps

Peak Data Rate (Uplink) 500 Mbps

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

Hiệu suất phổ đỉnh (Uplink) 6,75 bps/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) Khả năng di chuyển Tới 350 km/h

1.4 Kết luận chương

LTE là bước tiếp theo dẫn đến hệ thống thông tin di động 4G Mạng 4G LTE/SAE ra đời đã thể hiện những ưu điểm vượt trội so với các mạng thế hệ trước

Chương 2 - ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI LTE TRÊN THẾ GIỚI, KINH NGHIỆM QUỐC

TẾ VỀ CẤP PHÉP TRIỂN KHAI LTE

2.1 Tình hình triển khai LTE trên thế giới

Theo thống kê và dự báo trên trang www.gsacom.com thì đến tháng 9 năm 2012 trên thế giới:

+ Có 347 nhà cung cấp đang đầu tư phát triển LTE:

- 292 nhà mạng đang lên kế hoạch triển khai LTE ở 93 quốc gia

- 55 nhà mạng tại trên 11 quốc gia khác cam kết và đang thử nghiệm công nghệ LTE Trong đó có 3 nhà mạng của Việt Nam: VNPT, Viettel và FPT

+ Có 96 nhà mạng của 46 quốc gia đã tiến hành thương mại hóa dịch vụ trên nền LTE Đến tháng 6 năm 2012 là khoảng 28 triệu thuê bao LTE Dự kiến hết năm 2012 sẽ có 152 nhà mạng cung cấp dịch vụ chính thức ở 65 quốc gia trên toàn thế giới + Có 417 sản phẩm đầu cuối LTE được sản xuất bởi 67 nhà sản xuất

2.2 Tiến trình thương mại hóa của công nghệ LTE

- Đến hết năm 2010 đã có 17 mạng LTE được triển khai cung cấp dịch vụ Năm 2011 đã có thêm 30 mạng LTE Đến tháng 9 năm 2012 đã có thêm 49 mạng LTE

- Theo dự báo của các nhà phân tích thì đến năm 2015 trên toàn thế giới có 3,4 tỷ thuê bao băng rộng, trong đó: 273 triệu thuê bao LTE (7%); 3,6 tỷ thuê bao HSPA (73.06%)

2.3 Các dịch vụ triển khai trên nền mạng 4G LTE/SAE

Gồm: Dịch vụ thoại, tin nhắn, Truyền thông tốc độ cao (High Multimedia), Dịch vụ dữ liệu (Data Service), Dịch vụ đa phương tiện (Multimedia Service), Tính toán mạng công cộng (PNC), Bản tin hợp nhất (Unified Messaging), Thương mại điện

tử (E-Commerce/ M-Commerce), Trò chơi tương tác trên mạng (Interactive gaming), Quản lý tại gia (Home Manager)

2.4 Định hướng cấp phép mạng 4G LTE/SAE

2.4.1 Định hướng công nghệ

Hiện tại WiMAX và LTE được coi là 2 công nghệ mạng di động 4G LTE đã giành ưu thế so với WiMAX: LTE là công nghệ đầu tiên trên thế giới thương mại hóa; có hơn 80% telco trên thế giới hiện đang sử dụng công nghệ GSM, công nghệ LTE

có khả năng tương thích gần như hoàn hảo với công nghệ nền tảng GSM Ngay cả các telco sử dụng công nghệ CDMA cũng chuyển tiếp lên 4G với công nghệ LTE Các hãng sản xuất thiết

bị viễn thông hàng đầu thế giới đã cùng với các telco lớn trên thế giới thực hiện các cuộc thử nghiệm trên công nghệ LTE và đã đạt những thành công

2.4.2 Hình thức và mục tiêu cấp phép

- Phạm vi triển khai (triển khai trên toàn quốc, theo vùng);

- Thời gian triển khai nhanh - cạnh tranh phát triển hạ tầng;

- Hiệu quả sử dụng tài nguyên viễn thông;

- Giảm chi phí đầu tư hạ tầng mạng thông qua các chính sách về roaming quốc gia;

- Chia sẻ sử dụng chung CSHT nhưng không làm mất tính cạnh tranh;

- Xem xét việc có thể bổ sung tần số ở các băng tần khác sau khi giải phóng, quy hoạch đáp ứng triển khai công nghệ LTE;

- Việc cấp phép phải tạo sự cạnh tranh dịch vụ trên cơ sở hội

tụ mạng, dịch vụ di động, cố định

2.5 Kết luận chương

Từ năm 2010 đến nay, tốc độ triển khai mạng 4G LTE diễn

ra ngày càng nhanh thể hiện qua sự tăng trưởng về số lượng nhà mạng đã và đang triển khai LTE, số lượng thuê bao LTE và số lượng thiết bị đầu cuối LTE

Chương 3 - TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI CUNG CẤP DỊCH VỤ BĂNG RỘNG VÔ TUYẾN 3G VÀ XU THẾ THỊ TRƯỜNG BĂNG RỘNG CÔNG NGHỆ

LTE TẠI VIỆT NAM3.1 Giới thiệu về sự phát triển băng rộng 3G tại Việt Nam

Tại Việt Nam, công nghệ di động 3G đã thực sự phổ biến với sự tham gia của các hãng di động Viettel, VNPT (Mobile Phone, VinaPhone) Theo báo cáo của các doanh nghiệp thì:

Tổng số đã triển khai

doanh nghiệp 3G

Vùng phủ sóng (%) Tại thời điểm

3 năm

Vùng phủ sóng

đã triển khai (%)

Bảng 3.3 Tốc độ tăng trưởng lưu lượng 3G trung bình tháng STT Tên doanh nghiệp 3G Mức độ tăng trưởng (%)

2 Liên danh EVNTelecom và

3.1.3 Về tài chính, đầu tư

Bảng 3.7 Tổng số vốn đầu tư vào mạng 3G

STT Tên doanh nghiệp 3G Tổng số vốn đầu tư (tỷ VNĐ)

2 Liên danh EVNTelecom

- Thời điểm cấp phép 3G phù hợp với tình hình phát triển;

- Quy mô triển khai phù hợp với năng lực của doanh nghiệp

và thị trường Việt Nam;

- Sử dụng có hiệu quả hạ tầng mạng lưới, các dịch vụ ứng dụng và dịch vụ nội dung;

- Việc tổ chức thi tuyển và cấp phép 3G giúp cho các doanh nghiệp thật sự có năng lực triển khai được cấp phép

3.3 Nội dung thử nghiệm mạng và dịch vụ LTE tại Việt Nam

3.3.1 Nội dung cấp phép thử nghiệm

Theo quy định tại Công văn số 4209/BTTTT-VT ngày 15/12/2010 của Bộ Thông tin và Truyền thông về việc Hướng

dẫn khung cấp phép thử nghiệm cung cấp dịch vụ viễn thông WiMAX, LTE cho phép doanh nghiệp được thử nghiệm:

3.3.1.1 Phạm vi thử nghiệm

Tối đa trên địa bàn 2 tỉnh hoặc thành phố trực thuộc TƯ 3.3.1.2 Quy mô thử nghiệm

Giai đoạn 1: Được triển khai tối đa 100 trạm thu phát sóng

và được phép cung cấp dịch vụ cho tối đa 1000 khách hàng trên địa bàn một Tỉnh/Thành phố thử nghiệm

Giai đoạn 2: Gia hạn giấy phép thử nghiệm

Có thể xem xét cho phép mở rộng quy mô thử nghiệm cụ thể đối với từng doanh nghiệp nhưng tối đa không quá 625 trạm và

5000 khách hàng trên địa bàn 1 Tỉnh/Thành phố thử nghiệm + Thời gian thử nghiệm:

- Thiết lập mạng và dịch vụ viễn thông là một năm

- Thời gian gia hạn hoặc tổng thời gian của các lần gia hạn không vượt quá 01 năm

3.3.1.3 Nội dung thử nghiệm

- Tính năng kỹ thuật của công nghệ;

- Tính năng thị trường của công nghệ;

3.3.1.4 Báo cáo kết quả thử nghiệm

Định kỳ 6 tháng; báo cáo tổng kết sau một năm kết thúc giấy phép thử nghiệm

3.3.1.5 Đánh giá công nghệ và kết quả thử nghiệm:

Bộ Thông tin và Truyền thông sẽ tổng kết đánh giá kết quả thử nghiệm để xây dựng quy hoạch, chính sách phát triển và quy định cấp phép

3.3.2.Cấp phép triển khai thử nghiệm công nghệ LTE

Ngày 01 tháng 9 năm 2010, Bộ Thông tin và Truyền thông

đã cấp phép cho 05 doanh nghiệp được thử nghiệm mạng và dịch

vụ LTE, bao gồm: VNPT; Viettel; VTC; FPT Telecom; CMCTI

3.4 Kết quả thử nghiệm mạng và dịch vụ LTE

3.4.1 Hiệu quả sử dụng tần số

Các doanh nghiệp được cấp được cấp tổng băng tần là 20Mhz (10MHz cho DL + 10MHz cho UL), sử dụng phương pháp phần kênh FDD, trong băng tần 2500 MHz đến 2690 MHz Hiện tại, công nghệ LTE cho phép cấu hình hệ thống mạng với tỉ

lệ tái sử dụng băng tần là N=1; Với tốc độ đạt được của thử nghiệm là: Tải xuống: 72Mbps; Tải lên: 25Mbps Hiệu suất phổ đạt được là: ~ 7 bit/s/Hz cho đường lên và ~3bit/s/Hz cho đường xuống

3.4.2 Nội dung thử nghiệm kỹ thuật LTE

- Đảm bảo về mặt chất lượng dịch vụ

- Đảm bảo hệ thống có phạm vi và khả năng phủ sóng lớn trong môi trường tầm nhìn thẳng hoặc môi trường có sự che chắn lớn, khu vực đông dân cư

- Đảm bảo về tính năng chống nhiễu tốt như can nhiễu giữa các trạm, can nhiễu với nhiều loại sóng vô tuyến khác

- Đảm bảo khả năng phục vụ tối đa của thiết bị

- Đảm bảo tính tương thích với các hệ thống thiết bị đã có sẵn trong mạng

- Đảm bảo khả năng chuyển vùng/chuyển giao với các hệ thống thiết bị khác nhau và với mạng 2G/3G

- Đảm bảo hiệu suất sử dụng phổ tần cao

- Đảm bảo hệ thống có khả năng bảo mật cao

- Lưu lượng phục vụ tối đa đạt 72 Mbps trên 01 eNode

- Bán kính phủ sóng của công nghệ LTE:

+ Bán kính phủ khu vực nội thành (Độ cao Antenđặt tại trạm

b) Phương pháp đo kiểm định lượng

- Đo kiểm dựa vào tham số RSRP (Công suất tín hiệu thu_ Reference Signal Received Power) để đánh giá mức độ phủ sóng của công nghệ LTE Tín hiệu tốt: RSRP > -70dB, tín hiệu trung bình RSRP từ -85dB đến -70dB, tín hiệu yếu RSRP < - 85dB

- Đo kiểm dựa trên tốc độ của đường Downlink và Uplink khi chia sẻ dữ liệu từ một máy đầu cuối tới máy chủ FTP đặt bên trong mạng LTE

- Đo kiểm dịch vụ khi di chuyển tốc độ cao

- Đo kiểm Handover giữa các trạm

3.4.4 Kết quả đo kiểm kỹ thuật đối với công nghệ thử nghiệm LTE

a) Kết quả đo kiểm định tính:

Công nghệ LTE đáp ứng rất tốt các dịch vụ Internet cơ bản như Web, Mail, ; sử dụng tốt các ứng dụng thoại và họp trực tuyến qua Skype, yahoo messenger, .; xem phim chất lượng cao; cho phép chuyển vùng dịch vụ khi di chuyển từ trạm này qua trạm khác; sử dụng tốt các dịch vụ khi di chuyển với tốc độ

từ 60km/h

b) Kết quả đo kiểm định lượng

+ Kết quả khảo sát đo được tại trạm: (RSRP -70dB):

3.5 Đánh giá khả năng thương mại của công nghệ LTE tại Việt Nam

3.5.1 Thống kê phát triển băng rộng

Bảng 3.16 Thống kê Internet (nguồn sách trắng MIC 2011)

3.5.2 Nhu cầu thị trường

- Chỉ số phát triển ICT (ICT development Index - IDI):

Việt nam đứng trong nhóm trung bình IDI 92/154 nước, chỉ số này cho thấy sự sẵn sàng của hạ tầng mạng viễn thông, mức độ ứng dụng ICT và cường độ sử dụng ICT của cả xã hội Trong những năm tới định hướng phát triển của Việt Nam đến 2020 sẽ nằm trong nhóm có IDI từ trung bình khá trở lên

- Chỉ số Hạ tầng công nghệ thông tin và truyền thông

Bảng 3.18 Chỉ số Hạ tầng công nghệ thông tin và truyền thông

- Mức độ sử dụng ICT

Ở Việt Nam, Tỷ lệ số người sử dụng Internet trên 100 dân tăng từ vị trí thứ 105/154 lên 71/154 trong vòng 5 năm 2002-2007; Số thuê bao băng rộng cố định trên 100 dân từ không đáng

kể tiến đến đứng thứ 75/154 nước (năm 2007); thuê bao băng rộng di động năm 2007 chưa có

- Chỉ số kỹ năng ICT

Các nội dung liên quan đến đào tạo ở trung học Việt Nam xếp thừ 92 – 100, đại học và cao đẳng xếp thứ 109 – 110, tỷ lệ xoá nạn mù chữ xếp thứ 69-70 trên 154 quốc gia

3.5.3 Đánh giá thị trường

Việt Nam theo đánh giá cũng sẽ phát triển theo tỷ lệ 10 % thuê bao LTE trong tổng số thuê bao 3G, WiMAX trong tương lai sau năm 2015

3.6 Kết luận chương

Sự phát triển mạnh mẽ, hiệu quả của mạng và dịch vụ 3G tại Việt Nam cho thấy tiềm năng phát triển dịch vụ di động băng rộng ở Việt Nam Đây là cơ sở để tin tưởng cho việc triển khai thành công mạng di động 4G LTE trong những năm tới ở Việt Nam

Chương 4 - ĐỀ XUẤT TRIỂN KHAI LTE

TẠI VIỆT NAM 4.1 Giới thiệu

4 2 Thành công và bài học sau triển khai 3G tại Việt Nam

4.2.1 Xây dựng cơ sở pháp lý

Cơ sở pháp lý đóng vai trò rất quan trọng cho sự thành công cho việc thi tuyển cấp phép 3G tại Việt Nam

Thực hiện hậu kiểm trên hình thức thực hiện cam kết bảo lãnh triển khai giấy phép theo hồ sơ thi tuyển Nguyên tắc lấy mẫu hậu kiểm áp dụng Tiêu chuẩn TCVN 7790-1:2007 (ISO 2859-1:1999) Bộ Thông tin và Truyền thông sẽ đối chiếu hồ sơ

và kiểm tra thực tế như sau:

4.2.3.1 Thời điểm chính thức cung cấp dịch vụ và thời điểm 3 năm kể từ ngày được cấp phép

4.2.3.2 Xác định tổng số tỉnh/thành cần kiểm tra (trên toàn quốc)

4.2.3.3 Xác định tổng số Node B cần kiểm tra (trên toàn mạng)

4.3 Quy trình triển khai liên quan đến công nhệ mới

- Nghiên cứu công nghệ thế giới, nghiên cứu thị trường, thiết

bị chuẩn