- Network Slicing : Vì 5G sẽ yêu cầu các loại mạng khác nhau cho các ứng dụng các nhau, một lược đồ được gọi là phân khúc mạng đã được sáng chế ra.. Theo cách này, cùng một phần cứng sử
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ THÔNG TIN
- -BÁO CÁO MÔN THÔNG TIN DI ĐỘNG
Đề tài: Cơ bản về mạng 5G thế hệ tiếp theo
Giảng viên hướng dẫn : TS.Hoàng Trọng Minh Sinh viên thực hiện : Lại Minh Hoàng
Hà Thành Bình Phạm Minh Dương
Hà Nội, tháng 9 năm 2021
Trang 2
Cơ bản về mạng 5G thế hệ tiếp theo
Mặc dù các triển khai 5G thời kì đầu sử dụng lõi mạng LTE hoặc thậm chí có thể là mạng 3G, nó vẫn cần chuyển sang cấu trúc phẳng hơn để cung cấp dung lượng dữ liệu cần thiết với độ trễ thấp Mạng
lưới lõi NG Nextgen sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc cho phép
kết quả tổng thể của hệ thống truyền thông di động 5G để đáp ứng các
mục tiêu hiệu suất Lõi 5G Nextgen, mạng NG sẽ đóng vai trò then
chốt trong việc cho phép hoạt động của hệ thông 5G Định nghĩa về kiến trúc của thê hệ tiếp theo là phần của Nhóm Đặc tả Kỹ thuật Kiến trúc Hệ thống 3GPP(SA) về các loại dịch vụ và hệ thống Các yêu cầu đối với mạng 5G rất đa dạng Trong một trường hợp cụ thể, yêu cầu truyền băng thông rất cao, và trên các ứng dụng các cần một độ trễ cực thấp, bên cạnh đó, sẽ có các yêu cầu về tốc độ truyền dữ liệu thấp cho các ứng dụng giữa các máy-máy và IOT
Giữa phân đoạn này sẽ có giao tiếp thoại bình thường, duyệt web và các ứng dụng khác chúng ta đã và đang sử dụng Kết quả là mạng lưới 5G Nextgen cần phải phù hợp với sự đa dạng của các loại truyền tín hiện và phải có khả năng đáp ứng từng loại với hiệu suất và hiệu quả cao Thuật ngữ thường được cho là thích nghi với tất cả các phương pháp tiếp cận, không cung cấp hiệu suất tối ưu trong bất kì ứng dụng nào, nhưng đây là điều cần thiết cho mạng 5G Để đạt được các yêu cầu đối với mạng 5G, các kỹ thuật đa dạng khác nhau đang được triển khai Điều này sẽ làm cho mạng 5G có khả năng mở rộng, linh hoạt,
và hiệu quả hơn đáng kể:
- Phần mềm xác định mạng ( SDN): Khi sử dụng phần mềm xác định mạng (SDN), chúng ta có thể vận hành mạng lưới bằng phần mềm thay vì phần cứng Điều này mang lại những cải tiến đáng kể về tính linh hoạt và hiệu quả
- Ảo hoá các chức năng mạng ( NFV): Khi sử dụng phần mềm xác định mạng, chúng tả có thể thực hiện các chức năng mạng khác nhau chỉ bằng phần mềm Điều này có nghĩa là phần cứng chung có thể được cấu hình lại để cung cấp các chức năng khác nhau và có thể triển khai khi cần thiết trên lưới mạng
Trang 3
- Network Slicing : Vì 5G sẽ yêu cầu các loại mạng khác nhau cho các ứng dụng các nhau, một lược đồ được gọi là phân khúc mạng đã được sáng chế ra Bằng việc sử dụng SDN và NFV, chúng ta có thể định cấu hình loại mạng mà người dùng yêu cầu cho ứng dụng của họ Theo cách này, cùng một phần cứng sử dụng các phần mềm khác nhau
có thể cung cấp mức độ trễ thấp cho một người dùng, đồng thời cung cấp đàm thoại cho người khác bằng một phần mềm khác, một số người dùng khác có thể muốn các loại hiệu suất mạng khác và mỗi người có thể có một phần băng thông với hiệu suất họ cần
Hiệu suất cần thiết cho 5G Nextgen đã được xác định bởi NGMN ( Hiệp hội mạng di động Nextgen) Hiệp hội mạng di động Nextgen là hiệp hội viễn thông di động gồm các nhà cung cấp dịch vụ di động, các nhà cung cấp, nhà sản xuất và các viện nghiên cứu, nhờ kinh nghiệm của các bên, chúng ta đã phát triển các chiến lược cho các mạng di động tiếp theo, điển hình như 5G Như vậy, hệ thống cốt lõi 5G NG, Nextgen sẽ có thể sử dụng mức độ linh hoạt cao hơn để chúng
ta đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng hoá do mạng truy cập vô tuyến yêu cầu, cải thiện số lượng kết nối cũng như lưu lượng truy cập
Dòng thời gian 5G
Công nghệ 5G đã phát triển nhanh chóng Việc triển khai thực tế đầu tiên được triển khai vào năm 2019 và các đợt triển khai khác ngay sau
đó Mặc dù có một số vấn đề ban đầu, nhiều người nhận thấy sự gia tăng đáng kể về tốc độ Điện thoại mới đã được phát hành để phù hợp với công nghệ mới và những người dùng này có thể tận dụng tốc độ tải xuống cao hơn nhiều Nhiều quốc gia quan tâm đến việc triển khai nhanh chóng công nghệ 5G, vì truyền thông hiệu quả cho phép tăng trưởng kinh tế và được coi là một yếu tố thiết yếu của cuộc sống và công nghiệp hiện đại cũng triển khai nhiều năm Lịch sử của công nghệ 5G liên quan đến nhiều người và công ty trước khi nó được triển khai thành công và được sử dụng rộng rãi Công nghệ truyền thông di động 5G đang phát triển nhanh chóng và trở thành công nghệ mà mọi
Trang 4người đang hướng tới Nó không chỉ có thể đáp ứng tốc độ siêu nhanh được yêu cầu, mà còn có thể đáp ứng các yêu cầu tốc độ dữ liệu thấp cho các ứng dụng IoT và IoT Như vậy, truyền thông di động 5G sẽ có thể mở rộng một số lượng lớn các ứng dụng khác nhau và chứa nhiều loại dữ liệu khác nhau
Băng tần 5G, kênh cho FR1 & FR2
Công nghệ không dây 5G sử dụng nhiều băng tần trong phạm vi được gọi là FR1 dưới 7.225 GHz và FR2 trên 24.250 GHz cho 5G mới, đài 5G NR 5G mới, đài 5G NR sử dụng nhiều băng tần khác nhau
Giống như các hệ thống truyền thông di động khác, các ấn định tần số được tìm thấy trong nhiều lĩnh vực khác nhau của phổ vô tuyến Việc phân công các băng tần truyền thông di động 5G thường được thực hiện theo thỏa thuận quốc tế, mặc dù việc đánh số được thực hiện bởi 3GPP Điều này làm giảm mức độ nhiễu và làm cho chuyển vùng dễ dàng hơn: càng có nhiều băng tần, càng khó làm cho radio có thể chuyển vùng trên toàn thế giới Với việc sử dụng ngày càng tăng của truyền thông di động, tần số và băng tần bổ sung là cần thiết để phù hợp với công nghệ 5G Không chỉ nhiều băng tần hiện tại sẽ được tái
sử dụng cho công nghệ không dây 5G, mà những băng tần mới đang được phân bổ Trong một tính năng mới cho truyền thông di động 5G, tần số trong vùng sóng milimet của quang phổ sẽ được sử dụng Băng thông cao hơn nhiều có sẵn ở các khu vực này cao hơn nhiều, cho phép tốc độ dữ liệu cao hơn, nhưng phạm vi tín hiệu ngắn hơn, mặc dù điều này sẽ mang lại khả năng tái sử dụng tần số tốt hơn
Dải tần số, FR1 & FR2
Hai dải tần số khác nhau có sẵn cho công nghệ 5G và các phạm vi khác nhau đã được chỉ định FR1 - dải tần số 1 và FR2 - dải tần số 2 Các dải tần số trong dải tần số 1, FR1 được dự kiến sẽ mang phần lớn lưu lượng truyền thông di động di động truyền thống Các băng tần
Trang 5cao hơn trong phạm vi FR2 nhằm mục đích cung cấp khả năng tốc độ
dữ liệu rất cao tầm ngắn cho radio 5G Với công nghệ không dây 5G
dự kiến sẽ mang dữ liệu tốc độ cao hơn nhiều, băng thông bổ sung của các băng tần cao hơn này sẽ là cần thiết Ban đầu băng tần FR1 được
dự định định nghĩa các băng tần dưới 6 GHz, nhưng với phân bổ phổ
bổ sung dự kiến, phạm vi FR1 hiện đã được mở rộng lên 7,125 GHz
DẢI TẦN SỐ, FR1 & FR2 CHO 5G NR
Dải tần số 5G FR1
Các băng tần trong FR1 sử dụng nhiều băng tần tương tự như các băng tần được sử dụng cho 4G và các dịch vụ truyền thông di động di động khác Theo thời gian, các kênh và các băng tần được sử dụng để vận chuyển dữ liệu 5G dự kiến sẽ tiếp quản nhiều băng tần đã được phân bổ cho viễn thông di động hoặc di động Bằng cách này, công nghệ không dây 5G sẽ có thể mang mức lưu lượng truy cập cần thiết Các băng tần đã được dành riêng cho duplex phân chia tần số, sử dụng FDD hoặc duplex phân chia thời gian, sử dụng TDD Để sử dụng FDD, các dải tần số được yêu cầu cho liên kết lên và liên kết xuống,
và do đó hai băng tần được chỉ định Đối với sử dụng TDD, chỉ có một kênh duy nhất được sử dụng cho liên kết - các khe thời gian được gán cho đường nối lên và liên kết xuống thay vì các tần số khác nhau Kết quả là, đối với TDD chỉ cần một ban nhạc
Dải tần số 5G FR1
Trang 6
DẢI TẦN SỐ 5G NR BĂNG TẦN
UPLINK (MHZ)
BĂNG TẦN DOWNLINK (MHZ)
CHẾ ĐỘ DUPLEX
Trang 7
n76 1427 - 1432 SDL
Ngoài các băng tần FDD và TDD, các băng tần khác đã được phân bổ
để cung cấp khả năng uplink và downlink bổ sung Các dải được đánh dấu SDL dành cho các liên kết xuống bổ sung và SUL dành cho các liên kết lên bổ sung
Dải tần số 5G FR2
Dải tần số 2, FR2 băng tần 5G hiện đang bắt đầu đạt được động lực với sự phát triển mới để làm cho các liên kết vi sóng khả thi cho việc triển khai quy mô lớn sẽ cần thiết Phân bổ đang được thực hiện trong nhiều lĩnh vực của phổ trên 20 GHz vì nó được sử dụng tương đối nhẹ vào lúc này
Dải tần số 5G FR2
Trang 8
DẢI TẦN SỐ 5G NR BĂNG TẦN
UPLINK (MHZ)
BĂNG TẦN DOWNLINK (MHZ)
CHẾ ĐỘ DUPLEX
5G NR hỗ trợ tổng hợp nhà mạng để cho phép hệ thống cung cấp băng thông cần thiết để truyền dữ liệu tốc độ rất cao Đặc điểm kỹ thuật cho phép thêm tối đa 16 tàu sân bay thành phần bằng cách sử dụng các kết
hợp khác nhau của tổng hợp tàu sân bay liên băng tần và băng tần
Tính năng này có thể được sử dụng một cách thông minh để khắc
phục một số vấn đề có thể xảy ra không chỉ với băng thông cao hơn,
mà còn để khắc phục các vấn đề mất đường dẫn hơn nữa ở tần số cao
hơn Về các bài tập trên, sẽ thấy rằng các liên kết bổ sung, SUL và các liên kết xuống bổ sung, SDL có thể được sử dụng
Tóm tắt thông số băng tần 5G NR
Có một số thông số khác nhau được chỉ định cho lớp vật lý 5G NR
Đôi khi chúng được chỉ định khác nhau tùy thuộc vào tần số của tín
hiệu NR 5G Các khía cạnh như số lượng tàu sân bay, khoảng cách
subcarrier, sơ đồ điều chế và một loạt các thông số khác Bảng sau đây tóm tắt các đặc điểm của tín hiệu và phân biệt chúng theo cách sử
dụng chúng trong dải tần số 1, FR1 và dải tần số 2, FR2
Trang 9
THÔNG SỐ 5G NR CHO CÁC DẢI TẦN SỐ KHÁC NHAU
THÔNG SỐ 5G
NR
Tùy chọn băng
thông cho mỗi
nhà mạng
5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80,
90, 100 MHz
50, 100, 200, 400 Mhz
Khoảng cách
subcarrier
Số lượng
subcarriers tối đa
3300 (FFT 4096)
Tổng hợp tàu sân
bay
Tối đa 16 hãng hàng không
Chương trình tâm
trạng
QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM, uplink cũng cho phép π/2-BPSK (chỉ dành cho DFT-s-OFDM)
Chiều dài khung
radio
10ms
Thời lượng
khung con
1ms
Chương trình
truy nhập nhiều
lần
Đường xuống: CP-OFDM Uplink: CP-OFDM; DFT-s-OFDM
Sơ đồ MIMO tối đa 2 từ mã được ánh xạ tối đa 8 lớp trong liên kết
xuống và tối đa là 4 trong uplink
Trang 10
Có một số thông số khác nhau được chỉ định cho lớp vật lý 5G NR Đôi khi chúng được chỉ định khác nhau tùy thuộc vào tần số của tín hiệu NR 5G Các khía cạnh như số lượng tàu sân bay, khoảng cách subcarrier, sơ đồ điều chế và một loạt các thông số khác Bảng sau đây tóm tắt các đặc điểm của tín hiệu và phân biệt chúng theo cách sử dụng chúng trong dải tần số 1, FR1 và dải tần số 2, FR2
Trích : Sachan, Dr V K - Fundamentals of 5G Wireless Communications (Sachan Book 82)
(2020) – Mục 2.4
Sachan, Dr V K - Fundamentals of 5G Wireless Communications
(Sachan Book 82) (2020) - Google Tài liệu