Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mimo 4g lte advance cho mạng di động mobifone ở trung tâm thông tin di động khu vực vi

NGUYỄN TRUNG DŨNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TRUNG DŨNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MIMO 4G LTE ADVANCE CHO MẠNG DI ĐỘNG MOBIFONE Ở TRUNG TÂM THÔNG TIN DI ĐỘNG KHU VỰC VI NGÀNG KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT TRUYỀN THƠNG Khóa20122014 2012 Hà Nội, năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TRUNG DŨNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MIMO 4G LTE ADVANCE CHO MẠNG DI ĐỘNG MOBIFONE Ở TRUNG TÂM THÔNG TIN DI ĐỘNG KHU VỰC VI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN QUỐC KHƯƠNG NĂM 2014 i LỜI CAM ĐOAN Luận văn hoàn thành sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu nguồn tài liệu học Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu hồn tồn độc lập không giống với kết luận văn khác Các số liệu liệu trung thực có nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, ngày 15 tháng 09 năm 2014 Người viết ii LỜI CẢM ƠN Quá trình thực luận văn tốt nghiệp vận dụng kiến thức học tronng trường ngồi thực tế cơng ty, đồng thời hội để rèn luyện kỹ làm việc cách khoa học Sau thời gian nghiên cứu đề tài luận văn, gặp khó khăn giúp đỡ đặc biệt thầy: Nguyễn Quốc Khương em hồn thành xong, luận văn kiến thức, hành trang để em ứng dụng vào thực tiễn, công việc mà em làm, Em xin cảm ơn tất thầy cô trường ĐHBK Hà Nội Viện đào tạo sau đại học, tạo điều kiện cho chúng em trao dồi thêm kiến thức kỹ nghiên cứu vấn đề công nghệ để chúng em tự tin công việc Hà Nội, ngày 15 tháng 09 năm 2014 Học viên Nguyễn Trung Dũng iii Mục Lục LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II DANH SÁCH HÌNH VẼ VI DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT VIII CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ CÔNG NGHỆ 4G 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động 1.1.1 Thế hệ 1G (First Generation) 1.1.2 Hệ thống thông tin di động hệ thứ hai ( 2G) 1.1.3 Hệ thống thông tin di động hệ thứ ( 3G) 1.2 Công nghệ 4G 1.2.1 Nhu cầu hệ thống sau 3G 1.2.2 Khái niệm 4G 1.2.3 Thiên hướng “liên đới” 11 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ MIMO, OFDM, STTCMIMO-OFDM, VLAST-MIMO-OFDM 13 2.1 Giới thiệu OFDM (Orthonogal Freqency Division Multiplexing) 13 2.1.1 Khái niệm OFDM 13 2.1.2 Tính chất trực giao sóng mang 14 2.2 Kỹ thuật OFDM 15 2.2.1 Bộ chuyển đổi nối tiếp-song song Serial/Parallel Parallel/Serial 16 2.2.2 Bộ Mapper Demapper 17 2.2.3 Bộ IFFT FFT 18 2.2.4 Bộ Guard Interval Insertion Guard Interval Removal 19 2.2.5 Băng thông OFDM[1] 23 2.2.6 Bộ biến đổi D/A A/D 24 2.2.7 Bộ Up-Converter Down-Converter 24 2.3 Ưu điểm nhược điểm OFDM 25 2.3.1 Ưu điểm 25 2.3.2 Nhược điểm 25 iv 2.4 Kỹ thuật MIMO 26 2.4.1 Kỹ thuật phân tập (Diversity) 26 2.4.2 Phân tập thời gian 27 2.4.3 Phân tập tần số 28 2.4.4 Phân tập không gian 28 2.4.5 Khái niệm mơ hình hệ thống MIMO 29 2.5 Các độ lợi hệ thống MIMO 31 2.5.1 Độ lợi Beamforming 31 2.5.2 Độ lợi ghép kênh không gian (Spatial multiplexing) 31 2.5.3 Độ lợi phân tập không gian (Spatial Diversity) 32 2.6 Các mơ hình dung lượng hệ thống thông tin vô tuyến 32 2.6.1 Hệ thống SISO 32 2.6.2 Hệ thống SIMO 33 2.6.3 Hệ thống MISO 33 2.6.4 Hệ thống MIMO 33 2.6.5 Mơ hình hệ thống MIMO 34 2.6.6 Dung lượng hệ thống MIMO 35 2.6.7 Trường hợp biết phía phát phía thu 37 2.6.8 Trường hợp biết phía thu 39 2.7 Kỹ thuật STTC-MIMO-OFDM 40 2.7.1 Các hệ thống mã hóa khơng gian thời gian 40 2.7.2 Sơ đồ Alamouti 42 2.7.3 Mã trellis không gian-thời gian STTC-MIMO-OFDM 45 2.7.4 Bộ giải mã STTC 47 2.7.5 Sơ đồ hệ thống STTC-MIMO-OFDM 47 2.8 VBLAST-MIMO-OFDM 48 2.8.1 Mơ hình hệ thống MIMO-OFDM V-BLAST 48 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN 3G LÊN 4G CỦA MẠNG MOBIFONE Ở TRUNG TÂM THÔNG TIN DI ĐỘNG KHU VỰC VI 52 3.1 Quá trình phát triển Mobifone từ: 2G-2,5G-2,75G-3G-4G tương lai 52 3.1.1 cấu trúc 2G mạng Mobifone 52 v 3.1.2 Phân hệ trạm gốc (BSS) 53 3.1.3 Phân hệ chuyển mạch (SS) 54 3.1.4 Phân hệ khai thác hỗ trợ (OSS) 55 3.1.5 Vùng mạng: Tổng đài vô tuyến cổng (Gateway – MSC) 55 3.1.6 Vùng Phục vụ MSC/VLR 56 3.1.7 Vùng định vị LA (Location Area) 56 3.1.8 Cell 56 3.1.9 Phương pháp đa truy cập GSM 57 3.1.10 Quản lý di động MM (Mobility Manegement) 59 3.1.11 Quản lý chuyển giao (Handover) 59 3.2 Các thủ tục thông tin 60 3.2.1 Chuyển vùng 60 3.2.2 Thực gọi 61 3.2.3 Cuộc gọi từ điện thoại cố định đến thiết bị di động 61 3.2.4 Cuộc gọi từ thiết bị di động đến thiết bị di động 62 3.2.5 Kết thúc gọi 62 3.2.6 Các Bước nâng cấp hệ thống 2G-2,5G-2,7G-3G 62 3.2.7 Cấu trúc 3G 66 3.2.8 Các thành phần hệ thống 67 3.2.9 Thiết bị người sử dung UE 67 3.2.10 Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UTRAN 68 3.2.11 Mạng lõi 70 3.3 Cấu trúc 4G tương lai 73 3.3.1 Cấu trúc LTE liên kết với mạng khác 76 3.3.2 Các kênh sử dụng E-UTRAN 78 3.3.3 Giao thức LTE (LTE Protocols) 79 3.4 Tiến trình triển khai 4G từ mạng 3G mạng Mobifone 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 vi DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Tiến trình phát triển thơng tin di động Hình 1.2 Tốc độ bit phát triển di động đến IMT-Advance 12 Hình 1.3 Quá trình phát triển công nghệ thông tin di động 4G 12 Hình 2.1 OFDM 13 Hình 2.2 Phân biệt FDM OFDM 14 Hình 2.3 Các sóng mang 14 Hình 2.4 Phổ sóng trực giao 15 Hình 2.5 mô tả sơ đồ khối tiêu biểu hệ thống OFDM 15 Hình 2.6 Bộ S/P P/S 16 Hình 2.7 Bộ Mapper Demapper 17 Hình 2.8 Bit Symbol 17 Hình 2.12 Bộ IFFT FFT 18 Hình 2.13 Bộ Guard Interval Insertion Guard Interval dịch chuyển 19 Hình 2.14 Đáp ứng xung kênh truyền frequency selective fading 20 Hình 2.15 Tín hiệu chèn khoảng bảo vệ 22 Hình 2.16 Bộ A/D D/A 24 Hình 2.17 Bộ Up-Converter Down-Converter 25 Hình 2.19 Xen kênh phân tập thời gian 28 Hình 2.20 mơ hình hệ thống MIMO 30 Hình 2.21 Độ lợi Beamforming 31 Hình 2.22 Ghép kênh không gian 31 Hình 2.23 Phân tập khơng gian 32 Hình 2.24 Các hệ thống anten SISO, SIMO MISO 33 Hình 2.25 N Kênh truyền nhiễu Gauss trắng song song 35 Hình 2.26 Hệ kênh truyền nhiễu Gauss trắng song song tương đương 37 Hình 2.27 Sơ đồ hệ thống MIMO biết CSI nơi phát thu 37 Hình 2.28 Định lý Waterfilling 38 Hình 2.29 Phân phối công suất SNR cao 38 Hình 2.30 Phân phối cơng suất SNR thấp 39 Hình 2.31 Sơ đồ khối mã hóa khơng gian thời gian 40 Hình 2.32 Sơ đồ Alamouti anten phát anten thu 43 vii Hình 2.33 Các symbol phát thu sơ đồ Alamouti 43 Hình 2.34 Sơ đồ lưới trạng thái, QAM 46 Hình 2.35 Space Time Trellis Code (STTC) 47 Hình 2.36 Mô tả chế STTC 48 Hình 2.37 Máy phát MIMO-OFDM VBLAST 49 Hình 2.38 Máy thu MIMO-OFDM VBLAST 51 Hình 2.39 ZF/MMSE Decoder 51 Hình 3.1 Mơ hình hệ thống GSM 52 Hình 3.2 phân vùng vùng phục vụ MSC thành vùng định vị ô 56 Hình 3.3 Cấu trúc mạng GSM-GPRS 63 Hình 3.4 Kiến trúc đồng tồn GSM UMTS 64 Hình 3.5 Kiến trúc mạng RAN tích hợp 65 Hình 3.6 kiến trúc mạng 3G 66 Hình 3.7: So sánh cấu trúc UTMS LTE 73 Hình 3.8: Cấu trúc LTE 74 Hình 3.9 Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập 3GPP 76 Hình 3.10: Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập3GPP 3GPP 77 Hình 3.11: Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập3GPP liên mạng với CDMA 2000 77 Hình 3.12: Giao thức UTRAN 80 Hình 3.13: Giao thức E-UTRAN 80 Hình 3.14: Phân phối chức lớp MAC, RLC, PDCP 81 Hình 3.15 Mơ hình nâng cấp GPRS, EDGE 83 Hình 3.16 Mơ hình nâng cấp lên 2,7G 84 Hình 3.17 Mơ hình nâng cấp MSC để nâng cấp 3G 85 Hình 3.18 Mơ hình nâng cấp lên 3.5G 86 Hình 3.19 Mơ hình hỗn tạp 4G LTE 87 viii DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT 2G Second generation 3G Third generation 4G Fourth generation 3GPP Third Generation Partnership Project A AMPS Advanced Mobile Phone Sytem C CDMA Code Division Multiple Access CP Cycle Prefix D DFT Discrete Fourier Transform E EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution F FDD Frequency Division Duplex G GGSN Gateway GPRS Support Node GPRS General packet radio GSM Global System for Mobile Communications H HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest HSCSD High Speed Circuit Switched Data HSPA High Speed Packet Access I IMT International Mobile Telecommunications ITU International Telecommunications Union L LTE Long Term Evolution M MBMS Multimedia Broadcast Multicast System 77 chưa thật đủ độ chín để thuyết phục nhà cung cấp mạng đầu từ triển khai Kiến trúc IMS cho phức tạp với nhiều thực thể vô số chức khác IMS dựa nhà khai thác: IMS tích hợp sẵn cấu trúc hệ thống 3GPP IMS không dựa nhà khai thác: IMS không định nghĩa chuẩn Các nhà khai thác tích hợp dịch vụ mạng họ Các UE kết nối đến qua vài giao thức chấp thuận dịch vụ video streaming ví dụ Các dịch khác không cung cấp 3GPP cấu trúc phụ thuộc vào yêu cầu dịch vụ Cấu hình điển hình UE kết nối đến máy chủ qua mạng chẳng hạn kết nối đến trang chủ cho dịch vụ lướt web 3.3.1 Cấu trúc LTE liên kết với mạng khác Hình 3.9 Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập 3GPP 78 Hình 3.10: Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập3GPP 3GPP Hình 3.11: Cấu trúc hệ thống cho mạng truy cập3GPP liên mạng với CDMA 2000 Hệ thống 3GPP (GSM WCDMA/HSPA) 3GPP2 (CDMA2000 1xRTT, EV-DO) kết hợp vào hệ thống thông qua giao diện 79 chuẩn hóa, miễn tối ưu tính di động với LTE Với hệ thống 3GPP, điều có nghĩa giao diện báo hiệu SGSN (Serving GPRS Support Node) mạng lõi mới, với hệ thống 3GPP2 có giao diện báo hiệu CDMA RAN mạng lõi 3.3.2 Các kênh sử dụng E-UTRAN Kênh vật lý : kênh vật lý sử dụng cho liệu người dùng bao gồm : - PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) : phụ tải có ích (payload) - PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) : PUSCH dùng để mang liệu người dùng Các tài nguyên cho PUSCH định subframe việc lập biểu đường lên Các sóng mang định 12 khối tài nguyên (RB) nhảy từ subframe đến subframe khác PUSCH dùng kiểu điều chế QPSK, 16QAM, 64QAM - PUCCH(Physical Uplink Control Channel): có chức lập biểu, ACK/NAK - PDCCH(Physical Downlink Control Channel): lập biểu, ACK/NAK - PBCH(Physical Broadcast Channel): mang thông tin đặc trưng cell Kênh logic : định nghĩa thông tin mang bao gồm: [18] - Kênh điều khiển quảng bá (BCCH) : Được sử dụng để truyền thông tin điều khiển hệ thống từ mạng đến tất máy di động cell Trước truy nhập hệ thống, đầu cuối di động phải đọc thông tin phát BCCH để biết hệ thống lập cấu nào, chẳng hạn băng thơng hệ thống - Kênh điều khiển tìm gọi (PCCH) : sử dụng để tìm gọi đầu cuối di động mạng khơng thể biết vị trí chúng cấp độ cần phát tin tìm gọi nhiều (vùng định vị) - Kênh điều khiển riêng (DCCH) : sử dụng để truyền thông tin điều khiển tới/từ đầu cuối di động Kênh sử dụng cho cấu hình riêng đầu cuối di động chẳng hạn tin chuyển giao khác 80 - Kênh điều khiển đa phương (MCCH) : sử dụng để truyền thông tin cần thiết để thu kênh MTCH - Kênh lưu lượng riêng (DTCH) : sử dụng để truyền số liệu người sử dụng đến/từ đầu cuối di động Đây kiểu logic sử dụng để truyền tất số liệu đường lên người dùng số liệu đường xuống người dùng MBMS - Kênh lưu lượng đa phương (MTCH) : Được sử dụng để phát dịch vụ MBMS Kênh truyền tải : bao gồm kênh sau [18] - Kênh quảng bá (BCH) : có khn dạng truyền tải cố định chuẩn cung cấp - Nó sử dụng để phát thơng tin kênh logic - Kênh tìm gọi (PCH) : sử dụng để phát thông tin tìm gọi kênh PCCH, PCH hỗ trợ thu khơng liên tục (DRX) phép đầu cuối tiết kiệm công suất ắc quy cách ngủ thức để thu PCH thời điểm quy định trước - Kênh chia sẻ đường xuống (DL-SCH) : kênh truyền tải để phát số liệu đường xuống LTE Nó hỗ trợ chức LTE thích ứng tốc độ động lập biểu phụ thuộc kênh miền thời gian miền tần số Nó hổ trợ DRX để giảm tiêu thụ công suất đầu cuối di động mà đảm bảo cảm giác kết nối giống chế CPC HSPA DL-DCH TTI 1ms - Kênh đa phương (MCH) : sử dụng để hỗ trợ MBMS Nó đặc trưng khuôn dạng truyền tải bán tĩnh lập biểu bán tĩnh Trong trường hợp phát đa ô sử dụng MBSFN, lập biểu lập cấu hình khn dạng truyền tải điều phối ô tham gia phát MBSFN 3.3.3 Giao thức LTE (LTE Protocols) Ở LTE chức RLC chuyển vào eNodeB, chức PDCP với mã hóa chèn tiêu đề Vì vậy, giao thức liên quan lớp vô 81 tuyến chia trước UTRAN NodeB RNC chuyển thành UE eNodeB Hình 3.12: Giao thức UTRAN Hình 3.13: Giao thức E-UTRAN Giao thức E-UTRAN phát triển thêm UTRAN cách thêm L1 MAC 82 Hình 3.14: Phân phối chức lớp MAC, RLC, PDCP Chức MAC(Medium Access Control) bao gồm : - Lập biểu - Điều khiển ưu tiên (Priority handling) - Ghép nhiều kênh logic khác kênh truyền đơn RLC, WCDMA có chức sau: o Truyền lại trường hợp giao nhận lớp thấp (MAC L1) bị hỏng, tương tự trường hợp chế độ ACK RLC UTRAN o Phân đoạn để phù hợp cho giao thức đơn vị liệu o Cung cấp kênh vật lý cho lớp cao Chức PDCP bao gồm: - Mã hóa (ciphering) - Chèn tiêu đề Trong suốt năm 2006, PDCP giả sử mạng lõi, định đưa PDCP vào eNodeB bao gồm mã hóa Điều làm cho chức vơ tuyến LTE tương tự HPSA cải tiến Trong giao diện điều khiển, chức giao thức RRC giống bên UTRAN Giao thức RRC cấu hình thơng số kết nối, điều khiển báo cáo đo 83 lường thiết bị đầu cuối, lệnh chuyển giao…Mã ASN1 sử dụng cho RRC LTE, dãn cách khác biệt phiên đường tương thích lùi Giao thức RRC bao gồm trạng thái EUTRAN Chỉ có trạng thái “tích cực” hay “rỗi” dự đốn đặc tính linh động phân bố nguồn tài nguyên Các trạng thái RRC LTE là: - RRC-rỗi: thiết bị quan sát tin paging sử dụng cell cho di động Khơng có RRC lưu trữ eNodeB cá nhân UE có ID nhận dạng vùng di chuyển - RRC-kết nối: biết vị trí UE cell liệu phát nhận Kết nối RRC tồn đến eNodeB Điều khiển chuyển giao mạng sử dụng cho di động Ta tìm hiểu số đặc tính kênh truyền ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu, đặc tính bao gồm trải trễ, fading, dịch tần Doppler, ảnh hưởng dịch tần Doppler tín hiệu OFDM, nhiễu MAI, cách khắc phục nhiễu MAI 3.4 Tiến trình triển khai 4G từ mạng 3G mạng Mobifone Giai đoạn 1: Kết hợp GPRS vào mạng GSM Giai đoạn dự kiến hoàn thành năm 2006 Thực chất vấn đề chủ yếu nhằm vào việc chuẩn bị mạng lõi IP cho 3G tương lai gần với hai nút mạng cho dịch vụ liệu gói GGSN SGSN GGSN kết nối với mạng GSM có qua SGSN PCU (Packet Control Unit) PCU lắp đặt phía BSC với mục đích bổ sung chức điều khiển gói cho BSC trình khai thác dịch vụ GPRS Cấu trúc mạng GPRS xây dựng hệ thống GSM Hệ thống mạng truy cập GSM giữ nguyên mà cần nâng cấp phần mềm Cụ thể BTS, BSC phải nâng cấp phần mềm, MS phải có chức GPRS, HLR/VLR, AuC EIR cần nâng cấp phần mềm để quản lý dịch vụ liệu Phân hệ mạng lõi bổ sung thêm phần chuyển mạch gói với hai nút chính: Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS(SGSN) nút hỗ trợ cổng GPRS(GGSN) Bằng cách này, với nâng cấp không đáng kể, hệ thống cung cấp dịch vụ liệu gói cho thuê bao di động 84 thích hợp với dịch vụ liệu khơng đối xứng Giai đoạn chủ yếu nhằm vào việc chuẩn bị mạng lõi IP cho 3G tương lai gần với hai nút mạng cho dịch vụ liệu gói GGSN SGSN Chức định tuyến thực thực thông qua điểm hỗ trợ, bao gồm: GGSN SGSN Bên cạnh có mạng backbone để nối điểm GGSN SGSN với nhau, cổng biên giới để kết nối với mạng PLMN khác Ngồi cịn có server quản lý tên miền để phục vụ cho mục đích biên dịch địa Hình 3.15 Mơ hình nâng cấp GPRS, EDGE Cấu trúc mạng GSM-GPRS Để tăng tốc độ giao diện vô tuyến, EDGE thay phương thức điều chế GMK GSM (1bit/ symbol) điều chế 8-PSK, tương ứng với 3bit/symbol Tốc độ symbol kênh vật lý EDGE 271 kbit/s, tức 69,2 kbp/khe thời gian, gấp lần so với tốc độ 22,8 kbit/s /khe thời gian dùng GSMK Bằng việc sử dụng lại cấu trúc GPRS, EDGE cung cấp dịch vụ truyền liệu gói 85 với tốc độ từ 11,2 kbit/s đến 69,2 kbit/s cho khe thời gian Ngồi ra, EDGE cịn hỗ trợ phương thức sử dụng nhiều khe thời gian để tăng tốc độ truyền gói lên 554 kbit/s Việc triển khai EDGE hệ thống GSM đòi hỏi phải nâng cấp hạ tầng vơ tuyến, cịn phần core network khơng có nhiều thay đổi node GPRS, SGSN, GGSN nhiều độc lập với tốc độ truyền liệu Đối với giao thức truyền suốt, EDGE thực hịên chế tương tích kết nối (lin adaptation) để thay đổi phương thức mã hoá điều chế nhằm cung cấp khe thời gian có chất lượng đáp ứng yêu cầu tốc độ bit BER Giai đoạn hai: Triển khai mạng UMTS Trong giai đoạn này, bên cạnh việc sử dụng BTS GSM sẵn có, trạm triển khai Node B (Node B Universal BTS), kết nối với mạng di động qua RNC (Radio Network Controler) Các RNC nối trực tiếp với SGSN nối với MSC Lúc MSC SGSN thay đổi cho mục đích thích ứng với mạng UMTS nên gọi MSCu SGSNu Những thay đổi cần thiết để bước xoá bỏ mạng GSM hệ hai, phát triển lên mạng 3G Các Node B trạm thu phát gốc chung (Node B Universal BTS) tích hợp đầu tư từ site GSM tồn (tầng vĩ mô, M-Cell, InCell) Chúng linh hoạt để sử dụng lại/ triển khai site tồn Hình 3.16 Mơ hình nâng cấp lên 2,7G 86 Giai đoạn 3: mạng lõi sở IP Trong giai đoạn này, Mobifone tập trung cho việc phát triển mạng lõi thông qua việc xây dựng mạng lõi IP có tốc độ cao, sử dụng công nghệ tiên tiến Song song với trình này, Mobifone nâng cấp MSC Server, MGW MGW nâng cấp lên để đảm bảo có tính năng: -Giao diện Gigabit Ethernet cho kết nối với mạng lõi IP -Chức nén tín hiệu thoại GSM, có khả chuyển đổi mã tín hiệu PCM sang IP ngược lại Để đáp ứng việc phát triển thoại liệu, Mobifone tiến hành đồng thời việc nâng cấp MSC Server MGW với việc mở rộng dung lượng chúng Hình 3.17 Mơ hình nâng cấp MSC để nâng cấp 3G Giai đoạn 4: Mạng sở IP triển khai mạng 3,5G Trên sở mạng lõi IP mạng 3G xây dựng, Mobifone tập trung phát triển dịch vụ 3G cung cấp cho khách hàng Điều thực thông qua việc phát triển lên IMS 3,5G cho toàn mạng Cấu trúc mạng IMS tảng IP core đảm bảo việc cung cấp dịch vụ đa phương tiện tương lai cho khách hàng Đây trình chuyển dịch mạng di động sang hướng IP sở tảng dịch vụ IP linh động IMS Đồng thời với công nghệ tiên tiến 3,5G giải vấn đề mạng truy nhập vô tuyến Với công nghệ HSDPA HSUPA cho phép cải thiện đáng kể tốc độ liệu tới 87 người sử dụng Đây tảng bước chuẩn bị cho việc phát triển lên mạng 4G Mobifone Các khía cạnh kỹ thuật thực nội dung HSDPA bao gồm: • Phát kênh chia sẻ • Điều chế mã hóa thích ứng • Kỹ thuật phát đa mã • Yêu cầu lặp lại tự động nhanh HARQ - Để nâng cấp từ cơng nghệ WCDMA lên HSDPA, cần phải thay đổi phần cứng phần mềm RNC, Node B (BS), UE Sự thay đổi lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC: Medium Access Control), Node B có thêm MAC-hs để điều khiển tài nguyên kênh HS-DSCH Node B cải tiến để liên tục giám sát chất lượng tín hiệu nhờ nhận tin chất lượng kênh thời, cho , cho phép kích hoạt giao thức HARQ từ lớp vật lý, giúp cho trình phát lại nhanh Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MACMedium Access Control) đặt Node B, cho phép truy nhập nhanh tới giá trị đo lường tuyến kết nối, lập lịch gói hiệu nhanh hơn, điều khiển chất lượng chặt chẽ Bằng cách sử dụng kỹ thuật mã hóa Turbo tốc độ thay đổi, điều chế 16QAM, hoạt động đa mã mở rộng, kênh HSDSCH hỗ trợ tốc độ liệu đỉnh từ 120Kbps tới 10 Mbps Hình 3.18 Mơ hình nâng cấp lên 3.5G 88 HSUPA sử dụng kỹ thuật, công nghệ HSDPA áp dụng cho kênh đường lên Giai đoạn 5: Triển khai mạng 4G Sau giai đoạn 4, mạng có dựa IP, có tốc độ cao Trong giai đoạn cần nâng cấpMơ giao diện vơtạp tuyến, Hình 3.19 hình hỗn 4G nâng LTE cấp mạng thâm nhập vơ tuyến, thiết bị đầu cuối, để có tính linh hoạt q trình giao tiếp với Ngồi ra, thay dần IPv4 thành IPv6 Đưa số giao thức chuẩn cho mạng để dễ dàng việc tích hợp mạng với Với cấu trúc này, Viettel Mobile cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau, có tốc độ cao, chất lượng tốt Lúc này, mạng tích hợp với nhiều mạng khác WiMAX, WLAN,… 89 KẾT LUẬN Cùng với phát triển nhanh chóng mặt đời sống xã hội, nhu cầu người ngày tăng tất lĩnh vực Đặc biệt lĩnh vực thông tin, người mong muốn thông tin cập nhập nhanh nhất, liệu lấy với tốc độ cao Trong thông tin di động, công nghệ HSDPA đời bước phát triển lớn, làm tăng tốc độ truy cập mạng lên đến 7.2Mbps, hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ Internet di động đa phương tiện với chất lượng cải thiện so với 2,5G Trong giai đoạn tiếp theo, người ta phát triển công nghệ cơng nghệ 4G LTE Với nhiều kỹ thuật mới, cơng nghệ đạt tốc độ truyền liệu lên đến 100Mbps Tuy nhiên, công nghệ HSDPA chưa đáp ứng hết nhu cầu phát triển dịch vụ người Người sử dụng mong muốn mạng có tốc độ truyền liệu cao nữa, chất lượng dịch vụ tốt, đặc biệt có khả tích hợp với mạng khơng dây khác Với u cầu đó, mạng thơng tin di động hệ đời Khả truyền liệu tốc độ cao lên đến 100Mbps, chất lượng dịch vụ tốt, khả tích hợp dễ dàng với mạng khác, phần đáp ứng nhu cầu người Mobifone nhà cung cấp dịch vụ viễn thông, di động hàng đầu Việt Nam Với mong muốn phục vụ người dùng dịch vụ chất lượng cao, Mobifone không ngừng vận động, nâng cấp, phát triển mạng điện thoại di động Việc nghiên cứu xu hướng phát triển công nghệ dịch vụ khơng nằm ngồi mục tiêu Cơng nghệ 4G với tính ưu việt lợi ích việc cung cấp sử dụng dịch vụ xu hướng tất yếu cho nhà cung cấp dịch vụ di động Chúng mong muốn đề tài tài liệu có ích cho Mobile góp phần việc định hướng phát triển công nghệ cho mạng di động Mobifone Em xin chân thành cám ơn! 90 Tài Liệu Tham Khảo [1.] Cheng-Xiang Wang, Nguyen Van Duc, “Theory And Applications Of The OFDM Technique”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [2.] http://en.wikipedia.org/wiki/Orthogonal_frequency_division_multiplexing [3.] Hiroshi Harada, Ramijee Prasad, ”Simmulation and Software Radio for Mobile Communications”, Artech House, ISBN 1-58053-044-3 [4.] Hồng Đình Chiến, “Mạch Điện Tử Thơng Tin”, Nhà Xuất Bản ĐH Quốc Gia TP HỒ Chí Minh, 2004 [5.] Inaki Berenguer*, Xiaodong Wang, “ Space-Time Coding and Signal Processing for MIMO Communications” [6.] Gordon L Stuber, John R Barry Steven W Mclaughlin, Ye Li, Mary Ann Ingram, Thomas G Pratt, “Broadband MIMO-OFDM Wireless Communications” [7.] David Tse, Pramod Viswanath “ Fundamentals of Wireless Communication“ Cambridge University Press, ISBN-10 0-521-84527-0 [8.] P.W.Wolniansky, G.J.Foschini, G.D.Golden, R.A.Valenzuela, “V-blast: An architecture for realizing very high data rates over the rich-scattering wireless channel”, in:Proc.URSI international Symposium on Signals, Systems, and Electronics (ISSSE-98), Pisa, Italy, 1998 [9.] Volker kh, “Wireless Communications over MIMO Channels” Universitt Rostock, Germany, ISBN-10 0-470-02716-19(HB) [10.] Ta-Sung Lee “MIMO Techniques for Wireless Communications” Department of Communication Engineering, National Chiao Tung University [11.] Ye Li, Jack H Winters, Nelson R Sollenbergen,” MIMO-OFDM for Wireless Communications : Signal Detection With Enhanced Channel Estimation” 91 [12.] Fenghua Li, Master’s Degree Project, Stockholm, Sweden 2007-06-21, “Performance Analysis of V-BLAST Detectors for MIMO channel” [13.] Enrique Ulffe Whu, Stanford University “MIMO-OFDM Systems for High Data Rate Wireless Networks” [14.] Siavash M Alamouti, “A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications” IEEE Journal On Select Area In Communications [15.] A.Bruce Carlson, “Communicaton Systems" McGraw-Hill,ISBN 0-07009960-X, 1986 [16.] Ian Glover, University of Bradford, “Digital Communications” ISBN 0-23565392-6 ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN TRUNG DŨNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MIMO 4G LTE ADVANCE CHO MẠNG DI ĐỘNG MOBIFONE Ở TRUNG TÂM THÔNG TIN DI ĐỘNG KHU VỰC VI LUẬN... hàng đầu mạng thông tin di động 4G Định nghĩa nhiều công ty vi? ??n thông lớn nhiều nhà nghiên cứu, nhà tư vấn vi? ??n thông chấp nhận 11 Dù theo quan điểm nào, tất kỳ vọng mạng thông tin di động hệ... Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ CÔNG NGHỆ 4G 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống thông tin di động 1.1.1 Thế hệ 1G (First Generation) Công nghệ di động cơng nghệ tương tự, hệ thống truyền