BÁO cáo bài tập lớn môn hệ THỐNG VIỄN THÔNG CHỦ đề mạng 3g,4g,5g

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỆ THỐNG VIỄN THÔNG CHỦ ĐỀ : Mạng 3G,4G,5G Giảng Viên Hưỡng Dẫn : TH.s Lại Nguyễn Duy Nhóm : Trần Trung Hậu Nguyễn Quốc Trung Lương Hồng Tĩnh Nguyễn Hồng Quý Bùi Tín Thành phố Hồ Chí Minh , năm 2021 download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC MỤC LỤC .2 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT I KIẾN TRÚC 3G WCDMA UMTS R3 1.1 Thiết bị người sử dụng (UE) .4 1.2 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS .6 1.3 Mạng lõi .7 1.4 Các mạng 1.5 KIẾN TRÚC 3G WCDMA UMTS R4 10 1.6 KIẾN TRÚC 3G WCDMA UMTS R5 R6 12 CHƯƠNG : MẠNG 4G ỨNG DỤNG INTERNET 14 2.1 Công nghệ 4G đặc điểm 14 2.1.1 Sự phát triển di động hướng tới 4G 14 2.2 Đặc điểm hệ thống mạng không dây 4G 14 2.3 Kiến trúc mạng 4G 15 2.4 Mơ hình doanh nghiệp cho mạng 4G 18 2.5 Đặc tả mạng 4G 20 2.6 Các vấn đề phát sinh tầng cao mạng 4G 22 2.7 Ưu điểm mạng 4G 23 CHƯƠNG 3: MẠNG 5G 25 3.1 Khái niệm 25 3.2 Bối cảnh 25 3.3 Đặc Điểm 26 3.4 TÁC ĐỘNG CỦA 5G 28 3.5 Mạng linh hoạt: 32 3.6 ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM MẠNG 5G 33 download by : skknchat@gmail.com THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ viết tắt 3G Third g 4G Fourth AMPS Advanc CDMA DVB-H EV-DO GSM Code-d Digital EVoluti Global HSPA HSDPA HSUPA IMTS MMS MVNO PDA PIM PVR RFID RTT High-S High-S High S Improv Multim Mobile Persona Persona Persona Radio f Real-tim Subscri SIM SMS UMTS Short m Univers WCDMA System Code D Wireles Wideba access Wi-Fi WLAN Wireles Wireles CDMA WAP download by : skknchat@gmail.com CHƯƠNG I: INTERNET DI ĐỘNG MẠNG 3G I KIẾN TRÚC 3G WCDMA UMTS R3 WCDMA UMTS R3 hỗỗ̃ trợ kết nối chuyển mạch kênh lẫn chuyển mạch gói: đến 384 Mbps miền CS 2Mbps miền PS Các kết nối tốc độộ̣ cao đảm bảo cung cấp mộộ̣t tậộ̣p dich vụ cho người sử dụng di độộ̣ng giống mạng điện thoại cố định Internet Các dịch vụ gồm: điện thoại có hình (Hộộ̣i nghị video), âm chất lượng cao (CD) tốc độộ̣ truyền cao đầu cuối Mộộ̣t tính khác đưa với GPRS "luôn kết nối" đến Internet UMTS cung cấp thông tin vị trí tốt hỗỗ̃ trợ tốt dịch vụ dựộ̣a vị trí Mộộ̣t mạng UMTS bao gồm ba phần: thiết bị di độộ̣ng (UE: User Equipment), mạng truy nhậộ̣p vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Network), mạng lõi (CN: Core Network) (xem hình 1.8) UE bao gồm ba thiết bị: thiết bị đầu cuối (TE), thiết bị di độộ̣ng (ME) module nhậộ̣n dạng thuê bao UMTS (USIM: UMTS Subscriber Identity Module) UTRAN gồm hệ thống mạng vô tuyến (RNS: Radio Network System) mỗỗ̃i RNS bao gồm RNC (Radio Network Controller: bộộ̣ điều khiển mạng vô tuyến) nút B nối với Mạng lõi CN bao gồm miền chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói HE (Home Environment: Môi trường nhà) HE bao gồm sở liệu: AuC (Authentication Center: Trung tâm nhậộ̣n thựộ̣c), HLR (Home Location Register: Bộộ̣ ghi định vị thường trú) EIR (Equipment Identity Register: Bộộ̣ ghi nhậộ̣n dạng thiết bị) Hình 1.8 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 1.1 Thiết bị người sử dụng (UE) UE (User Equipment: thiết bị người sử dụng) đầu cuối mạng UMTS người sử dụng Có thể nói phần hệ thống có nhiều thiết bị sựộ̣ phát triển ảnh hưởng lớn lên ứứ́ng dụng dịch vụ khả dụng Giá thành giảm nhanh chóng sẽnhờ tiêu chuẩn hóa giao diện vơ tuyến cài đặt trí tuệ card thơng minh tạo điều kiện cho người sử dụng mua thiết bị UMTS Điều đạt download by : skknchat@gmail.com 1.1.1 Các đầu cuối (TE) Vì máy đầu cuối không đơn dành cho điện thoại mà cung cấp dịch vụ số liệu mới, nên tên chuyển thành đầu cuối Các nhà sản xuất đãỗ̃ đưa nhiều đầu cuối dựộ̣a khái niệm mới, thựộ̣c tế mộộ̣t số đưa vào sản xuất Mặc dù đầu cuối dựộ̣ kiến khác kích thước thiết kế, tất chúng có hình lớn phím so với 2G Lýứ́ để tăng cường sử dụng đầu cuối cho nhiều dịch vụ số liệu đầu cuối trở thành tổổ̉ hợp máy thoại di độộ̣ng, modem máy tính bàn tay Đầu cuối hỗỗ̃ trợ hai giao diện Giao diện Uu định nghĩa liên kết vơ tuyến (giao diện WCDMA) Nó đảm nhiệm toàn bộộ̣ kết nối vậộ̣t lýứ́ với mạng UMTS Giao diện thứứ́ hai giao diện Cu UMTS IC card (UICC) đầu cuối Giao diện tuân theo tiêu chuẩn cho card thông minh Mặc dù nhà sản xuất đầu cuối có nhiều ýứ́ tưởng thiết bị, họ phải tuân theo mộộ̣t tậộ̣p tối thiểu định nghĩa tiêu chuẩn để người sử dụng đầu cuối khác truy nhậộ̣p đến mộộ̣t số chứứ́c sở theo mộộ̣t cách Các tiêu chuẩn gồm: Bàn phím (các phím vậộ̣t lýứ́ hay phím ảo hình) Đăng kýứ́ mậộ̣t Thay đởổ̉i mãỗ̃ PIN Giải chặn PIN/PIN2 (PUK) Trình bầy IMEI Điều khiển cuộộ̣c gọi Các phần lại giao diện dành riêng cho nhà thiết kế người sử dụng chọn cho đầu cuối dựộ̣a hai tiêu chuẩn (nếu xu 2G kéo dài) thiết kế giao diện Giao diện kết hợp kích cỡ thơng tin hình cung cấp (màn hình nút chạm), phím menu 1.1.2 UICC UMTS IC card mộộ̣t card thông minh Điều mà ta quan tâm đến dung lượng nhớ tốc độộ̣ bộộ̣ xử lýứ́ cung cấp Ứng dụng USIM chạy UICC 1.1.3 USIM Trong hệ thống GSM, SIM card lưu giữ thông tin cá nhân (đăng kýứ́ thuê bao) cài cứứ́ng card Điều đãỗ̃ thay đổổ̉i UMTS, Modul nhậộ̣n dạng thuê bao UMTS cài mộộ̣t ứứ́ng dụng UICC Điều cho phép lưu nhiều ứứ́ng dụng nhiều chữ kýứ́ (khóa) điện tử với USIM cho mục đích khác (các mãỗ̃ truy nhậộ̣p giao dịch ngân hàng an ninh) Ngồi có nhiều USIM mộộ̣t UICC để hỗỗ̃ trợ truy nhậộ̣p đến nhiều mạng USIM chứứ́a hàm số liệu cần để nhậộ̣n dạng nhậộ̣n thựộ̣c thuê bao mạng UMTS Nó lưu hồ sơ thuê bao download by : skknchat@gmail.com Người sử dụng phải tựộ̣ nhậộ̣n thựộ̣c USIM cách nhậộ̣p mãỗ̃ PIN Điểu đảm bảo người sử dụng đích thựộ̣c truy nhậộ̣p mạng UMTS Mạng cung cấp dịch vụ cho người sử dụng đầu cuối dựộ̣a nhậộ̣n dạng USIM đăng kýứ́ 1.2 Mạng truy nhập vô tuyến UMTS UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network: Mạng truy nhậộ̣p vô tuyến mặt đất UMTS) liên kết người sử dụng CN Nó gồm phần tử đảm bảo cuộộ̣c truyền thông UMTS vô tuyến điều khiển chúng UTRAN định nghĩa hai giao diện Giao diện Iu UTRAN CN, gồm hai phần: IuPS cho miền chuyển mạch gói IuCS cho miền chuyển mạch kênh; giao diện Uu UTRAN thiết bị người sử dụng Giữa hai giao diện hai nút, RNC nút B 1.2.1 RNC RNC (Radio Network Controller) chịu trách nhiệm cho mộộ̣t hay nhiều trạm gốc điều khiển tài nguyên chúng Đây điểm truy nhậộ̣p dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho CN Nó nối đến CN hai kết nối, mộộ̣t cho miền chuyển mạch gói (đến GPRS) mộộ̣t đến miền chuyển mạch kênh (MSC) Mộộ̣t nhiệm vụ quan trọng RNC bảo vệ sựộ̣ bí mậộ̣t tồn vẹn Sau thủ tục nhậộ̣n thựộ̣c thỏa thuậộ̣n khóa, khố bảo mậộ̣t tồn vẹn đặt vào RNC Sau khóa sử dụng hàm an ninh f8 f9 RNC có nhiều chứứ́c logic tùy thuộộ̣c vào việc phục vụ nút Người sử dụng kết nối vào mộộ̣t RNC phục vụ (SRNC: Serving RNC) Khi người sử dụng chuyển vùng đến mộộ̣t RNC khác kết nối với RNC cũ, mộộ̣t RNC trôi (DRNC: Drift RNC) cung cấp tài nguyên vô tuyến cho người sử dụng, RNC phục vụ quản lýứ́ kết nối người sử dụng đến CN Vai trị logic SRNC DRNC mơ tả hình 1.9 Khi UE chuyển giao mềm RNC, tồn nhiều kết nối qua Iub có mộộ̣t kết nối qua Iur Chỉ mộộ̣t số RNC (SRNC) đảm bảo giao diện Iu kết nối với mạng lõi RNC khác (DRNC) làm nhiệm vụ định tuyến thông tin Iub Iur Chứứ́c cuối RNC RNC điều khiển (CRNC: Control RNC) Mỗỗ̃i nút B có mộộ̣t RNC điều khiển chịu trách nhiệm cho tài ngun vơ tuyến Hình 1.9 Vai trị logic SRNC DRNC download by : skknchat@gmail.com 1.2.2 Nút B Trong UMTS trạm gốc gọi nút B nhiệm vụ thựộ̣c kết nối vơ tuyến vậộ̣t lýứ́ đầu cuối với Nó nhậộ̣n tín hiệu giao diện Iub từ RNC chuyển vào tín hiệu vơ tuyến giao diện Uu Nó thựộ̣c mộộ̣t số thao tác quản lýứ́ tài nguyên vô tuyến sở "điều khiển cơng suất vịng trong" Tính để phịng ngừa vấn đề gần xa; nghĩa tất đầu cuối phát mộộ̣t cơng suất, đầu cuối gần nút B che lấp tín hiệu từ đầu cuối xa Nút B kiểm tra công suất thu từ đầu cuối khác thông báo cho chúng giảm công suất tăng công suất cho nút B thu công suất từ tất đầu cuối 1.3 Mạng lõi Mạng lõi (CN) chia thành ba phần, miền PS, miền CS HE Miền PS đảm bảo dịch vụ số liệu cho người sử dụng kết nối đến Internet mạng số liệu khác miền CS đảm bảo dịch vụ điện thoại đến mạng khác kết nối TDM Các nút B CN kết nối với đường trục nhà khai thác, thường sử dụng công nghệ mạng tốc độộ̣ cao ATM IP Mạng đường trục miền CS sử dụng TDM miền PS sử dụng IP 1.3.1 SGSN SGSN (SGSN: Serving GPRS Support Node: nút hỗỗ̃ trợ GPRS phục vụ) nút miền chuyển mạch gói Nó nối đến UTRAN thơng qua giao diện IuPS đến GGSN thông quan giao diện Gn SGSN chịu trách nhiệm cho tất kết nối PS tất thuê bao Nó lưu hai kiểu liệu thuê bao: thông tin đăng kýứ́ thuê bao thông tin vị trí thuê bao Số liệu thuê bao lưu SGSN gồm: IMSI (International Mobile Subsscriber Identity: số nhậộ̣n dạng thuê bao di độộ̣ng quốc tế) Các nhậộ̣n dạng tạm thời gói (P-TMSI: Packet- Temporary Mobile Subscriber Identity: số nhậộ̣n dạng thuê bao di độộ̣ng tạm thời gói) Các địa PDP (Packet Data Protocol: Giao thứứ́c số liệu gói) Số liệu vị trí lưu SGSN: Vùng định tuyến thuê bao (RA: Routing Area) Số VLR Các địa GGSN GGSN có kết nối tích cựộ̣c 1.3.2 GGSN GGSN (Gateway GPRS Support Node: Nút hỗỗ̃ trợ GPRS cổổ̉ng) mộộ̣t SGSN kết nối với mạng số liệu khác Tất cuộộ̣c truyền thông số liệu từ thuê bao đến mạng qua GGSN Cũng SGSN, lưu hai kiểu số liệu: thơng tin th bao thơng tin vị trí Số liệu thuê bao lưu GGSN: download by : skknchat@gmail.com IMSI Các địa PDP Số liệu vị trí lưu GGSN: Địa SGSN thuê bao nối đến GGSN nối đến Internet thông qua giao diện Gi đến BG thông qua Gp 1.3.3 BG BG (Border Gatway: Cổổ̉ng biên giới) mộộ̣t cổổ̉ng miền PS PLMN với mạng khác Chứứ́c nút giống tường lửa Internet: để đảm bảo mạng an ninh chống lại cơng bên ngồi 1.3.4 VLR VLR (Visitor Location Register: bộộ̣ ghi định vị tạm trú) HLR cho mạng phục vụ (SN: Serving Network) Dữ liệu thuê bao cần thiết để cung cấp dịch vụ thuê bao copy từ HLR lưu Cả MSC SGSN có VLR nối với chúng Số liệu sau lưu VLR: IMSI MSISDN TMSI (nếu có) LA thời thuê bao MSC/SGSN thời mà thuê bao nối đến Ngồi VLR lưu giữ thông tin dịch vụ mà thuê bao cung cấp Cả SGSN MSC thựộ̣c mộộ̣t nút vậộ̣t lýứ́ với VLR gọi VLR/SGSN VLR/MSC 1.3.5 MSC MSC thựộ̣c kết nối CS đầu cuối mạng Nó thựộ̣c chứứ́c báo hiệu chuyển mạch cho thuê bao vùng quản lýứ́ Chứứ́c MSC UMTS giống chứứ́c MSC GSM, có nhiều khả Các kết nối CS thựộ̣c giao diện CS UTRAN MSC Các MSC nối đến mạng ngồi qua GMSC 1.3.6 GMSC GMSC mộộ̣t số MSC GMSC chịu trách nhiệm thựộ̣c chứứ́c định tuyến đến vùng có MS Khi mạng ngồi tìm cách kết nối đến PLMN mộộ̣t nhà khai thác, GMSC nhậộ̣n yêu cầu thiết lậộ̣p kết nối hỏi HLR MSC thời quản lýứ́ MS 1.3.7 Môi trường nhà Môi trường nhà (HE: Home Environment) lưu hồ sơ thuê bao hãỗ̃ng khai thác Nó cung cấp cho mạng phục vụ (SN: Serving Network) thông tin download by : skknchat@gmail.com thuê bao cước cần thiết để nhậộ̣n thựộ̣c người sử dụng tính cước cho dịch vụ cung cấp Tất dịch vụ cung cấp dịch vụ bị cấm liệt kê Bộ ghi định vị thường trú (HLR) HLR mộộ̣t sở liệu có nhiệm vụ quản lýứ́ thuê bao di độộ̣ng Mộộ̣t mạng di độộ̣ng chứứ́a nhiều HLR tùy thuộộ̣c vào số lượng thuê bao, dung lượng HLR tổổ̉ chứứ́c bên mạng Cơ sở liệu chứứ́a IMSI (International Mobile Subsscriber Identity: số nhậộ̣n dạng thuê bao di độộ̣ng quốc tế), mộộ̣t MSISDN (Mobile Station ISDN: số thuê bao có danh bạ điện thoại) mộộ̣t địa PDP (Packet Data Protocol: Giao thứứ́c số liệu gói) Cả IMSI MSISDN sử dụng làm khố để truy nhậộ̣p đến thông tin lưu khác Để định tuyến tính cước cuộộ̣c gọi, HLR cịn lưu giữ thông tin SGSN VLR chịu trách nhiệm thuê bao Các dịch vụ khác chuyển hướng cuộộ̣c gọi, tốc độộ̣ số liệu thư thoại có danh sách với hạn chế dịch vụ hạn chế chuyển mạng HLR AuC hai nút mạng logic, thường thựộ̣c mộộ̣t nút vậộ̣t lýứ́ HLR lưu giữ thông tin người sử dụng đăng kýứ́ th bao Như: thơng tin tính cước, dịch vụ cung cấp dịch vụ bị từ chối thông tin chuyển hướng cuộộ̣c gọi Nhưng thông tin quan trọng VLR SGSN phụ trách người sử dụng Trung tâm nhận thực (AuC) AUC (Authentication Center) lưu giữ toàn bộộ̣ số liệu cần thiết để nhậộ̣n thựộ̣c, mậộ̣t mãỗ̃ hóa bảo vệ sựộ̣ tồn vẹn thơng tin cho người sử dụng Nó liên kết với HLR thựộ̣c với HLR mộộ̣t nút vậộ̣t lýứ́ Tuy nhiên cần đảm bảo AuC cung cấp thông tin vectơ nhậộ̣n thựộ̣c (AV: Authetication Vector) cho HLR AuC lưu giữ khóa bí mậộ̣t chia sẻổ̉ K cho thuê bao với tất hàm tạo khóa từ f0 đến f5 Nó tạo AV, thời gian thựộ̣c SGSN/VLR yêu cầu hay tải xử lýứ́ thấp, lẫn AV dựộ̣ trữ Bộ ghi nhận dạng thiết bị (EIR) EIR (Equipment Identity Register) chịu trách nhiệm lưu số nhậộ̣n dạng thiết bị di độộ̣ng quốc tế (IMEI: International Mobile Equipment Identity) Đây số nhậộ̣n dạng cho thiết bị đầu cuối Cơ sở liệu chia thành ba danh mục: danh mục trắứ́ng, xám đen Danh mục trắứ́ng chứứ́a số IMEI phép truy nhậộ̣p mạng Danh mục xám chứứ́a IMEI đầu cuối bị theo dõi danh mục đen chứứ́a số IMEI đầu cuối bị cấm truy nhậộ̣p mạng Khi mộộ̣t đầu cuối thông báo bị cắứ́p, IMEI bị đặt vào danh mục đen bị cấm truy nhậộ̣p mạng Danh mục sử dụng để cấm seri máy đặc biệt không truy nhậộ̣p mạng chúng không hoạt độộ̣ng theo tiêu chuẩn 1.4 Các mạng ngồi Các mạng ngồi khơng phải bộộ̣ phậộ̣n hệ thống UMTS, chúng cần thiết để đảm bảo truyền thông nhà khai thác Các mạng ngồi mạng điện thoại như: PLMN (Public Land Mobile Network: mạng di độộ̣ng mặt đất công cộộ̣ng), PSTN (Public Switched Telephone Network: Mạng điện thoại chuyển mạch công cộộ̣ng), download by : skknchat@gmail.com 1.Đảm bảo: tính tốn trước giới hạn trễ cần thiết cho dịch vụ 2.Tốt : + Đoán trước: Các dịch vụ cần giới hạn trễ + Trễ kiểm sốt : Dịch vụ cho phép trễ biến độộ̣ng + Tải kiểm sốt : Dịch vụ cần tài ngun (băng thơng xử lýứ́ gói tin) Đăng kí quyền hạn dịch vụ Hỗ trợ cho chất lượng dịch vụ - Đăng kí quyền hạn dịch vụ Q trình đăng kýứ́ bắứ́t đầu sau Care of Address (CoA) mua lại MT thơng qua cấu hình tựộ̣ độộ̣ng không trạng thái, tránh sựộ̣ phát trùng lặp địa (Duplicate Address Detection DAD) việc sử dụng định danh layer-2 để tạo mộộ̣t phần giao diện nhậộ̣n dạng địa IPv6 Tuy nhiên, việc nhậộ̣n mộộ̣t CoA không cho phép người dùng sử dụng tài nguyên, bên cạnh việc đăng kýứ́ nhắứ́n tin cuộộ̣c gọi khẩn cấp MT phải bắứ́t đầu xử lýứ́ xác thựộ̣c việc trao đổổ̉i thông tin xác thựộ̣c với (Authentication, Authorisation, Accounting and Charging AAAC) thông qua môt AR Người phụ vụ hay người quản lýứ́ QoS AR hỗỗ̃ trợ thúc đẩy với QoS Broker, phân tích yêu cầu cho phép không cho phép dịch vụ, dựộ̣a User NVUP (Network View of the User Profile ) tính sẵn sang tài nguyên 2.7 Ưu điểm mạng 4G 1.Các nguồn tài ngun sóng vơ tuyến tiết kiệm 2.Chi phí sở hạ tầng giảm 3.Lượng điện tiêu thụ thâp 4.Tốc độộ̣ cao, dung lượng lớn chi phí bit thấp Cơng nghệ 3G Vs 4G Thuộộ̣c tính download by : skknchat@gmail.com 4G Đặc điểm Kiến trúc mạng Dải tần Thiết kế thành phần Băng thông Tốc độộ̣ truyền liệu Truy cậộ̣p Sửa lỗỗ̃i trước Chuyển mạch Di độộ̣ng với tốc độộ̣ cao IP Năm thựộ̣c thi download by : skknchat@gmail.com CHƯƠNG 3: MẠNG 5G Công Nghệ Năm đời Dải Tần Số Tốc Độ Tín Hiệu 3.1 Khái niệm 5G viết tắứ́t “5th Generation” (thế hệ mạng di độộ̣ng thứứ́ hệ thống không dây thứứ́ 5), hệ công nghệ truyền thông di độộ̣ng sau hệ 4G 3.2 Bối cảnh Từ tháng năm 2008, Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp - mộộ̣t tổổ̉ hợp NASA Research Park - sựộ̣ lãỗ̃nh đạo Geoff Brown - bắứ́t đầu phát triển công nghệ thông tin liên lạc 5G Tổổ̉ chứứ́c mạng quốc tế ITU vừa công bố mộộ̣t báo cáo công nghệ vơ tuyến IMT-2020, cịn gọi 5G, cơng nghệ 5G download by : skknchat@gmail.com hoàn thiện vào cuối năm 2017 Tuy nhiên, cần thêm mộộ̣t khoảng thời gian để xuất đại trà quốc gia 3.3 Đặc Điểm Theo nhà phát minh, mạng 5G có tốc độộ̣ nhanh khoảng 100 lần so với mạng 4G nay, giúp mở nhiều khả hấp dẫn Lúc đó, xe tựộ̣ lái đưa định quan trọng tùy theo thời gian hoàn cảnh Tính chat video có hình ảnh mượt mà trôi chảy hơn, làm cho cảm thấy mộộ̣t mạng nộộ̣i bộộ̣ Các quan chứứ́c thành phố theo dõi tình trạng tắứ́c nghẽn giao thơng, mứứ́c độộ̣ ô nhiễm nhu cầu bãỗ̃i đậộ̣u xe, gửi thơng tin đến xe thông minh người dân theo thời gian thựộ̣c Mạng 5G xem chìa khóa để vào giới Mạng lưới vạn vậộ̣t kết nối Internet (IoT), bộộ̣ cảm biến yếu tố quan trọng để trích xuất liệu từ đối tượng từ môi trường Hàng tỷ bộộ̣ cảm biến tích hợp vào thiết bị gia dụng, hệ thống an ninh, thiết bị theo dõi sứứ́c khỏe, khóa cửa, xe thiết bị đeo Tuy nhiên, để cung cấp 5G, nhà mạng cần phải tăng cường hạ tầng sở mạng lưới (gọi trạm gốc) Họ bắứ́t đầu cách khai thác dải phởổ̉ cịn trống Sóng tín hiệu với tần số đo MHz nâng cao lên thành GHz hay thậộ̣m chí nhanh Tần số giao tiếp điện thoại ởdưới mứứ́c GHz mạng 5G yêu cầu băng tần cao -Độộ̣ tin cậộ̣y: Độộ̣ trễ mạng 5G giảm xuống 1/1000 giây, thời gian di chuyển liệu chưa đầy chớp mắứ́t, từ giúp gia tăng độộ̣ tin cậộ̣y cho kết nối dịch vụ triển khai mạng 5G -Tính di độộ̣ng, mạng 5G truyền tải lượng liệu lên tới 10TB mỗỗ̃i kilomet vuông đơn vị thời gian -Năng lượng, hiệu khả triển khai: Mạng 5G hứứ́a hẹn tiêu tốn lượng tới 90% so với mạng 4G, kết hợp khả kết nối nhanh, giúp cho việc triển khai mạng 5G diện rộộ̣ng dễ dàng đáng kể download by : skknchat@gmail.com SO SÁNH HOẠT ĐỘNG Mạng di độộ̣ng 5G sử dụng sóng milimét (Millimetre wave) Sóng milimét đại diện cho phởổ̉ tín hiệu RF tần số 20GHz 300GHz với bước sóng từ 1~15mm, xét khía cạnh mạng vơ tuyến thiết bị thơng tin, tên gọi sóng milimét tương ứứ́ng với dải tần 24GHz, 38GHz, 60GHz Và gần đây, dải tần 70GHz, 80 GHz đãỗ̃ sử dụng công cộộ̣ng cho mục đích thiết lậộ̣p mạng truyền thơng vơ tuyến Những dải tần tậộ̣n dụng cải thiện nhiều tốc độộ̣ băng thông không dây download by : skknchat@gmail.com Hiện thời, gần khơng có liệu truyền mốc 24GHz, bước sóng có xu hướng sử dụng tầm gần, hoạt độộ̣ng với khoảng cách ngắứ́n Ví dụ, mạng 4G LTE AT&T thời hoạt độộ̣ng dải tần 700MHz, 850MHz, 1,9GHz 2,1GHz Thay trạm sở mặt đất sử dụng mạng 2G, 3G 4G, 5G sử dụng trạm HAPS (High Altitude Stratospheric Platform Stations) Về bản, trạm HAPS máy bay treo lơ lửng mộộ̣t vị trí cố định khoảng cách từ 17km~22km so với mặt đất hoạt độộ̣ng mộộ̣t vệ tinh Cách giúp đường tín hiệu thẳng giảm tình trạng bị cản trở kiến trúc cao tầng Ngồi ra, nhờ độộ̣ cao, trạm sở có khả bao phủ diện tích rộộ̣ng lớn; làm giảm, khơng nói loại bỏ, vấn đề diện tích vùng phủ sóng Thậộ̣m chí biển, nơi trạm phát sóng đất liền khơng thể phủ sóng, bắứ́t tín hiệu 5G 3.4 TÁC ĐỘNG CỦA 5G Các công nghệ 5G mạnh mẽ cho phép số lượng ứng dụng sử dụng ngày tăng, thể Các trường hợp sử dụng 5G thường phân loại vào tính sau: Tốc độ cực cao: VR / AR (phát trựộ̣c tiếp video chơi trò chơi), video 4K / 8K sứứ́c khỏe điện tử (như phẫu thuậộ̣t điện tử) download by : skknchat@gmail.com - Tốc độộ̣ truyền liệu 5G đạt 4,7Gb/giây Tốc độộ̣ cao gấp 40 lần tốc độộ̣ 4G gấp lần tốc độộ̣ 5G có Về chất Thựộ̣c tế ảo VR sử dụng nguyên liệu đầu vào đối tượng, môi trường 3D video 360… với dung lượng lớn, phục vụ cho trải nghiệp tốt Các ứứ́ng dụng VR game vr sựộ̣ kết hợp, thiết kế, coding để tạo sản phẩm thựộ̣c tế ảo Dung lượng truyển tải liệu từ trước đến tốn khó giải Nhưng với băng thông 5G sựộ̣ kết hợp bởổ̉ sung cho hồn hảo phát triển Việc phát triển công đồng hay ứứ́ng dụng online cho nhiều người dùng môt lúc Các game vr online phục vụ cho nhóm người chơi, cộộ̣ng đồng vr tất yếu sựộ̣ cần thiết băng thông 5G sở 2.Độ trễ cực thấp: lái xe tựộ̣ độộ̣ng, điều khiển drone giám sát công nghiệp download by : skknchat@gmail.com -Lái xe tựộ̣ độộ̣ng bao gồm xe đến xe (V2V), xe đến sở hạ tầng (V2I), phương tiện nối mạng (V2N) phương tiện bộộ̣ (V2P) Lái xe tựộ̣ độộ̣ng yêu cầu độộ̣ trễ ms, truy cậộ̣p đa điểm 5G chứứ́ng tỏ tảng mạng phù hợp để đáp ứứ́ng yêu cầu cần thiết công nghệ -Điều khiển drone giám sát công nghiệp: Bằng cách sử dụng máy bay không người lái để giám sát phương tiện đỗỗ̃, Drone 5G giúp tiết kiệm thời gian xử lýứ́ tình vi phạm đỗỗ̃ xe Nhờ công nghệ Internet of Things, máy bay khơng người lái lậộ̣p trình để tựộ̣ độộ̣ng bay mộộ̣t hành trình xác định trước, quản lí cần giám sát hoạt độộ̣ng Với tính chụp ảnh thời gian thựộ̣c, Automatic License Plate Recognition tăng độộ̣ xác việc xử lýứ́ vi phạm đỗỗ̃ xe 3.Kết nối lớn: robot thông minh, nhà thông minh thành phố thơng minh - Các robot 5G tích hợp IoT, AI, điện tốn đám mây cơng nghệ liệu lớn để thựộ̣c cảm biến môi trường, định độộ̣ng, kiểm soát chuyển độộ̣ng tựộ̣ trị, cảm nhậộ̣n hành vi tương tác Để kích hoạt khả tính tốn tiên tiến vậộ̣y, robot tuần tra 5G cung cấp sứứ́c mạnh máy tính biên cơng nghiệp hiệu suất cao - Lỗỗ̃i người nguy chấn thương giảm thiểu thậộ̣m chí loại bỏ hồn tồn - Nhiệm vụ kiểm tra, bảo trì sửa chữa tiến hành từ xa thiết lậộ̣p từ nhà máy công nghiệp thơng minh Hệ thống phản hồi cảm ứứ́ng tối ưu hóa kiểm tra chất lượng nhà máy, hỗỗ̃ trợ lắứ́p ráp nâng cao quy trình sản xuất download by : skknchat@gmail.com - Để vậộ̣n hành thành phố thơng minh địi hỏi phải có hệ thống mạng đảm bảo cho hàng triệu hay thậộ̣m chí hàng tỷ kết nối với lưu lượng không lồ tốc độộ̣ phản hồi tứứ́c thời Hiện tại, cơng nghệ 5G có khả đáp ứứ́ng tốt yêu cầu - Trong mộộ̣t thử nghiệm thành công gần đây, mạng 5G MobiFone có khả cung cấp lưu lượng lên tớ 2Gbps độộ̣ trễ (lantency) mộộ̣t mili giây, tứứ́c nhanh gấp 10 lần tốc độộ̣ mắứ́t thường ghi nhậộ̣n mộộ̣t hình ảnh - Cơng nghệ đảm bảo khơng có bất cứứ́ gián đoạn việc điều hành hệ thống tàu điện, trì hệ thống an ninh giám sát liên tục hay cậộ̣p nhậộ̣t liên tục đặc điểm sinh trắứ́c học hàng triệu cư dân mà khơng xảy sai sót 5G móng "thành phố mây" - mộộ̣t cách gọi khác thành phố vậộ̣n hành Internet cơng nghệ điện tốn đám mây - Nhà Thơng Minh: Trong mộộ̣t nhà thông minh, máy rửa chén tựộ̣ hoạt độộ̣ng cách sử dụng thông tin chia sẻổ̉ thiết bị khác Mộộ̣t tủ lạnh thơng minh đề xuất ăn dựộ̣a ngun liệu có tủ lạnh người dùng Ngồi ra, thiết bị chăm sóc sứứ́c khỏe kết nối nhà gửi thơng tin sứứ́c khỏe quan trọng sóng nãỗ̃o, huyết áp nhịp tim đến hệ thống bệnh viện thời gian thựộ̣c để quan sát theo dõi sứứ́c khỏe người dùng download by : skknchat@gmail.com - Cửa Hàng Thông Minh: Trong trung tâm mua sắứ́m lớn, vùng lân cậộ̣n người mua sắứ́m sản phẩm liên tục theo dõi, thường mộộ̣t máy chủ đám mây Khi người dùng bước vào cửa hàng, mộộ̣t thiết bị thơng minh đưa thơng tin sản phẩm phù hợp với sở thích người dùng, đánh giá từ lịch sử mua hàng Sau đó, người dùng tiếp cậộ̣n sản phẩm, đề xuất cho sản phẩm giảm giá thông tin sản phẩm gửi đến thiết bị người dùng Mộộ̣t hệ thống vậộ̣y điều chỉnh để mang lại trải nghiệm tùy biến cao, từ nâng cao đáng kể trải nghiệm mua sắứ́m người dùng Để đáp ứứ́ng mơ trên, cần có kết nối lớn cơng nghệ có độộ̣ trễ thấp -Truy cập từ xa: Người dùng kiểm sốt máy móc từ xa thiết bị thể chúng trước mặt họ, thậộ̣m chí từ hàng ngàn dặm Nhờ kết nối đáng tin cậộ̣y độộ̣ trễ gần không 5G, người dùng điều khiển máy cơng nghiệp nặng từ xa Để lái xe an tồn hơn, liệu cảm biến camera xe thông tin bổổ̉ sung từ phương tiện lân cậộ̣n thu thậộ̣p mạng di độộ̣ng để thơng báo tình khẩn cấp tiềm ẩn cho người lái xe thời gian thựộ̣c thựộ̣c thao tác kịp thời tránh tai nạn đáng tiếc Tiêu biểu cho sựộ̣ độộ̣t phá hệ thống xe tựộ̣ lái 3.5 Mạng linh hoạt: an ninh cơng cộộ̣ng, hàng hóa hóa trạm sở, hoạt độộ̣ng khuôn viên ảo hoạt độộ̣ng IoT ảo - Cơng nghệ 5G đóng vai trị sở hạ tầng, dịch vụ trọng yếu thành phố thơng minh, đảm bảo cho hàng triệu, thậộ̣m chí hàng tỷ kết nối với lưu lượng khơng lồ tốc độộ̣ phản hồi tứứ́c thời, đảm bảo khơng có bất cứứ́ gián đoạn việc điều hành hệ thống Big Data ứứ́ng dụng việc phát nguy cháy nổổ̉, cảnh báo tai nạn giao thông, vấn đề y tế; tăng mứứ́c độộ̣ minh bạch dân chủ quản lýứ́ nhà nước; cải thiện dịch vụ công giảm chi phí… - Cơng nghệ điện tốn đám mây CNTT hệ ứứ́ng dụng quy hoạch đô thị, thu nhậộ̣n, phân tích tích hợp thơng tin để vậộ̣n hành thành phố, hỗỗ̃ trợ cuộộ̣c sống người dân, bảo vệ mơi trường, giữ an tồn cộộ̣ng đồng, phát triển dịch vụ đô download by : skknchat@gmail.com thị đáp ứứ́ng nhu cầu khác mộộ̣t cách thông minh, giúp cho kinh tế đô thị tăng trưởng, trì tiến bộộ̣ xãỗ̃ hộộ̣i phát triển bền vững Với VR AR, giới chứứ́c quy hoạch thị cư dân hình dung phát triển tương lai đánh giá tác độộ̣ng mơi trường, tính thẩm mỹỗ̃ - IoT( Internet of Things):Các thiết bị tương lai trì kết nối mạng thời gian,địa điểm có khả giao tiếp với thiết bị khác mà không cần sựộ̣ can thiệp người.Cấu trúc thiết kế hệ thống 5G hỗỗ̃ trợ lên tới hàng triệu kết nối đồng thời mỗỗ̃i km vuông, cho phép nhiều dịch vụ máy móc kết nối với Các thiết bị thông minh liên lạc với mộộ̣t cách tựộ̣ độộ̣ng chia sẻổ̉ thông tin với mà không cần sựộ̣ can thiệp người Kiểu kết nối thiết bị nguyên lýứ́ dịch vụ 5G hứứ́a hẹn đem đến sựộ̣ thay đổổ̉i lớn cuộộ̣c sống người 3.6 ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM MẠNG 5G Ưu điểm: - Tốc độộ̣ liệu khoảng 10 Gbps cao đạt Điều cung cấp trải nghiệm người dùng tốt tốc độộ̣ tải xuống tải lên cao download by : skknchat@gmail.com - Băng thơng cao sử dụng với sựộ̣ trợ giúp tính tởổ̉ng hợp sóng mang - Dung lượng lớn (1.000 lần dung lượng 4G) - Giảm độộ̣ trễ (độộ̣ trễ dừng) - Cung cấp độộ̣ phân giải cao băng thông lớn - Công nghệ để thu thậộ̣p tất mạng mộộ̣t tảng - Tiêu thụ pin thấp - Kết nối đồng thời làm việc - Có thể cung cấp kết nối thống nhất, khơng bị gián đoạn quán toàn giới - Cho phép truy cậộ̣p song song nhiều dịch vụ - Song song nhiều dịch vụ, chẳng hạn bạn biết thời tiết địa điểm nói chuyện với người khác - Bạn điều khiển PC thiết bị cầm tay - Giáo dục trở nên dễ dàng Mộộ̣t học sinh ngồi nơi giới tham dựộ̣ lớp học - Điều trị y tế trở nên dễ dàng & tiết kiệm Mộộ̣t bác sĩ điều trị cho bệnh nhân vùng xa xôi giới - Giám sát dễ dàng Mộộ̣t tởổ̉ chứứ́c phủ điều tra cung cấp giám sát nơi giới Có thể giảm tỷ lệ tộộ̣i phạm - Hình dung vũ trụ, thiên hà hành tinh - Có thể xác định vị trí tìm kiếm người tích - Có thể, thảm họa tựộ̣ nhiên bao gồm sóng thần, độộ̣ng đất, vv phát nhanh download by : skknchat@gmail.com Nhược điểm: Mặc dù, công nghệ 5G nghiên cứứ́u khái niệm hóa để giải tất vấn đề khó khăn tín hiệu vơ tuyến giới di độộ̣ng, lýứ́ bảo mậộ̣t thiếu tiến bộộ̣ công nghệ hầu hết khu vựộ̣c địa lýứ́, đãỗ̃ gặp phải thiếu sót Cơng nghệ trình nghiên cứứ́u khả tồn diễn Tốc độộ̣, cơng nghệ cho có vẻổ̉ khó đạt (trong tương lai, vậộ̣y) sựộ̣ hỗỗ̃ trợ công nghệ không đủ lựộ̣c hầu hết nơi giới Nó địi hỏi kỹỗ̃ sư lành nghề để cài đặt trì mạng 5G Hơn thiết bị 5G tốn Điều làm tăng chi phí giai đoạn triển khai bảo trì 5G Nhiều thiết bị cũ khơng đủ khả cho 5G, đó, tất chúng cần thay thiết bị - thỏa thuậộ̣n đắứ́t tiền Phát triển sở hạ tầng cần chi phí cao Sẽ thời gian để vấn đề bảo mậộ̣t quyền riêng tư giải hồn tồn mạng 5G Độộ̣ che phủ độộ̣ rộộ̣ng băng tần tăng Chúng ta phải sử dụng nhiều tháp di độộ̣ng để tạo băng thơng lớn độộ̣ bao phủ khơng thể bao phủ nhiều khơng gian mộộ̣t tế bào 3G 4G Do đó, người dùng 5G khơng nhậộ̣n vùng phủ sóng tương đương với 3G 4G giai đoạn ban đầu > Về mặt logic mà nói việc xây dựộ̣ng mộộ̣t hệ thống chắứ́c chắứ́n mộộ̣t thách thứứ́c tốn nhiều thời gian để thựộ̣c download by : skknchat@gmail.com ... soát người dung truy cậộ̣p quyền truy cậộ̣p theo thông tin cung cấp hệ thống AAAC Hệ thống AAAC – Hệ thống xác thựộ̣c, hệ thống cấp giấy phép, hệ thống tính tốn chịu trách nhiệm, chịu trách nhiệm... CHƯƠNG 3: MẠNG 5G Công Nghệ Năm đời Dải Tần Số Tốc Độ Tín Hiệu 3.1 Khái niệm 5G viết tắứ́t “5th Generation” (thế hệ mạng di độộ̣ng thứứ́ hệ thống không dây thứứ́ 5), hệ công nghệ truyền thông di... tồn bộộ̣ hệ thống 2.3 Kiến trúc mạng 4G download by : skknchat@gmail.com Kiến trúc tổng quan mạng di động 4G Kiến trúc bao gồm mộộ̣t nhân mạng chung, nhân kết nối tới phần khác mạng dây mạng khơng