Thông tin vô tuyến nâng cao

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Môn học Thông tin vô tuyến nâng cao Bài làm thi kết thúc học phần Giảng viên PGS TS Đặng Thế Ngọc Học viên Nguyễn Văn Công MSHV B20CHTE.

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC  Môn học: Thông tin vô tuyến nâng cao Bài làm thi kết thúc học phần Giảng viên: PGS.TS Đặng Thế Ngọc Học viên : Nguyễn Văn Công MSHV : B20CHTE050 Lớp : M20CQTE02-B Hà Nội, 03/2021 Câu 1: Mạng thông tin di động 5G triển khai thương mại hóa vào thời điểm nào? Bài làm - Tình hình triển khai thương mại hóa 5G quốc gia giới: Theo thống kê, tính đến tháng 03/2019 giới có 52 quốc gia vùng lãnh thổ thức xác định băng tần cung cấp cho dịch vụ 5G, số có kế hoạch đấu giá sử dụng 12 quốc gia hoàn thành việc đấu giá cấp phép băng tần cho 5G 19 quốc gia thức thông báo kế hoạch cho việc cấp phép băng tần phù hợp cho 5G từ đến hết 2020 17 quốc gia có kế hoạch cho việc cấp phép đấu giá băng tần tiềm sử dụng cho 5G tương lai Khu vực châu Âu Tại châu Âu, quốc gia hoàn thành việc đấu giá sử dụng phổ tần 5G bao gồm Finland, Italy, Ireland, Latvia, Spain UK quốc gia khác vừa hoàn thành đấu giá cho phổ tần có tiềm sử dụng cho 5G bao gồm Austria, Czechia, Germany, Greece, Norway, Slovakia, Spain, Sweden Switzerland 13 quốc gia xác nhận việc đấu giá bắt đầu năm 2019-2020 Khu vực châu Á – Thái Bình Dương Có quốc gia khu vực châu Á – Thái Bình Dương xác nhận việc đấu giá băng tần phù hợp cho 5G vào năm 2019-2021 bao gồm Australia, Hong Kong, India, Japan, New Zealand, South Korea, Taiwan Thailand Vào tháng 6/2018, South Korea hoàn thành đấu giá băng tần 3,42-3,7 GHz 26,5-28,9 GHz cho 5G Australia thực đấu giá phổ tần cho 5G 3,5 GHz Khu vực Châu Mỹ Tại châu Mỹ, USA quốc gia điển hình việc cấp phép phổ tần tảng cơng nghệ trung tính băng tần 600 MHz, có tiềm sử dụng cho 5G Vào tháng 10/2018, Mỹ xác nhận việc thay đổi quy định cho việc sử dụng băng tần treo nhiều năm trước gồm băng 28 GHz (27,5-28,35 GHz) 39 GHz (37- 40 GHz) Vào tháng 1/2019, Mỹ hoàn thành việc đấu giá sử dụng băng 28 GHz, theo đó, nhà mạng sử dụng 2,5 GHz băng thông cho triển khai 5G Mexico đấu giá xong băng 2,6 GHz, sử dụng cho 4G 5G Trong đó, Argentina, Brazil, Canada, Chile, Colombia, El Salvador, Mexico thông báo khoảng thời gian cụ thể cho việc đấu giá/ cấp phép phổ tần tiềm cho 5G Khu vực Châu Phi Trung Đơng Nhìn chung, quốc gia Châu Phi Trung Đông ưu tiên cho băng tần thấp hơn, khác với khu vực giới Oman Qatar cấp phổ tần cho dịch vụ 5G Tanzania cấp băng tần 700 MHz cho dịch vụ ICT Ghana cấp băng tần 800 MHz cho dịch vụ di động South Africa quy hoạch băng 800 MHz cho dịch vụ IMT - Tiến trình thương mại hóa mạng 5G Việt Nam: Mạng 5G có mặt thức Việt Nam vào khoảng năm 2021 sau ba nhà mạng hoàn tất việc thử nghiệm cấp phép hoạt động Bộ Thông Tin Truyền Thông Hiện tại, theo thơng tin ghi nhận gọi thử nghiệm đường truyền 5G tiến hành từ ngày 10/5/2019 Đến 20/8/2020 Bộ Thơng Tin Truyền Thông công bố quy hoạch băng tần 24.25 – 27.5 để phục vụ cho việc kết nối sử dụng mạng 5G nước ta Hơn nữa, Bộ Thông Tin Truyền Thông duyệt qua giấy phép thử nghiệm dịch vụ mạng 5G Việt Nam cho hai nhà mạng Viettel MobiFone Cụ thể, Viettel có quyền sử dụng đoạn băng tần từ 2.500MHz đến 2.600MHz, từ 3.700MHz đến 3.800MHz băng tần từ 27.100MHz đến 27.500MHz Ngồi ra, quy mơ thử nghiệm nhà mạng kéo dài đến 30/6/2021 140 địa điểm Hà Nội Trong đó, MobiFone bắt đầu thương mại viễn thông mạng 5G TP Hồ Chí Minh với 50 địa điểm đặt trạm BTS giấy phép thử nghiệm nhà mạng kéo dài đến ngày 30/6/2021 VinaPhone sớm thử nghiệm 5G từ tháng 4/2020 công bố kế hoạch cung cấp thương mại 5G thử nghiệm vào cuối tháng 11 Nhà mạng VinaPhone cho hay tốc độ tải xuống liệu mạng 5G hãng cung cấp đạt tốc độ tối đa 2.2Gbps độ trễ xấp xỉ 0%, số tuyệt vời đáng trông chờ Tài liệu tham khảo: https://meta.vn/hotro/mang-5g-la-gi-7448 Câu 2: Ba trường hợp sử dụng mạng thông tin di động 5G trường hợp nào? Trình bày yêu cầu hiệu tương ứng với trường hợp? Bài làm - Ba trường hợp sử dụng mạng thông tin di động 5G là: Ngày 28/11/2017, Liên minh Viễn thơng quốc tế (ITU) thức phát hành báo cáo số M.2410 yêu cầu hiệu kỹ thuật tối thiểu giao diện vô tuyến 5G Theo 5G cung cấp dịch vụ đa dạng ba kịch sử dụng, bao gồm: Kết nối băng thông rộng di động nâng cao (enhanced mobile broadband - eMBB), thông tin độ tin cậy cao với độ trễ thấp (ultrareliable and low-latency communications – URLLC) truyền thông máy số lượng cực lớn (massive machine type communications - mMTC) Theo đó, eMBB cung cấp liệu tốc độ cực cao, tốc độ đường xuống 10Gbps gấp 100 tốc độ sóng mang đơn mạng LTE Sử dụng kỹ thuật tiên tiến băng thông rộng (2GHz), tần số băng tần cao (sóng milimet) sử dụng kết hợp băng tần cấp phép URLLC sử dụng để xây dựng thành phố thông minh, kết nối giao tiếp đèn giao thông, ô tô tự động đường cao tốc để điều khiển giao thông Trong môi trường này, mật độ nút, tiêu thụ lượng chi phí yêu cầu quan trọng Cuối mMTC, hai yêu cầu kết nối không dây độ trễ độ tin cậy - Yêu cầu hiệu tương ứng với trường hợp: eMBB Yêu cầu - Tốc độ liệu đỉnh hiệu đường xuống (downlink) 20 Gbit/ s tốc độ liệu đỉnh đường lên (uplink) 10 Gbit/s - Hiệu suất phổ đỉnh đường xuống 30 bits/s/Hz hiệu suất URLLC mMTC - Độ trễ giao diện người dùng ms, độ trễ giao diện điều khiển 20ms - Sự gián đoạn đường truyền - Yêu cầu băng thông tối thiểu - Yêu cầu tối thiểu mật độ kết nối 1.000.000 thiết bị 01 km2 - Băng thông tối thiểu 100MHz cho phép hỗ trợ băng thông lên đến phổ đỉnh đường lên: 15 bits/s/Hz - Tốc độ liệu người dùng trải nghiệm đường xuống 100 Mbit/s tốc độ liệu người dùng trải nghiệm đường lên 50 Mbit/s - Độ trễ giao diện người dùng ms, độ trễ giao diện điều khiển 20ms - Yêu cầu băng thông tối thiểu 100 MHz - Tính di động: tốc độ chuyển động trạm di động (km/h) mà đạt chất lượng dịch vụ (QoS) theo yêu cầu 5G hỗ trợ tốc độ tối đa trạm di động lên tới 500 km/h 100 MHz - Tính di động: tốc độ chuyển động trạm di động (km/h) mà đạt chất lượng dịch vụ (QoS) theo yêu cầu 5G hỗ trợ tốc độ tối đa trạm di động lên tới 500 km/h 1GHz hoạt động băng tần 6GHz - Tính di động: tốc độ chuyển động trạm di động (km/h) mà đạt chất lượng dịch vụ (QoS) theo yêu cầu 5G hỗ trợ tốc độ tối đa trạm di động lên tới 500 km/h - Dải 164dB MCL Câu 3: Vẽ hình trình bày khái niệm kiến trúc mạng 5G NSA (tùy chọn 3X)? Bài làm Việc triển khai ban đầu dịch vụ 5G dựa 5G NSA, gọi tùy chọn Các biến thể tùy chọn tùy chọn 3, tùy chọn 3a tùy chọn 3x Tùy chọn 3/ 3a/ 3x minh bạch MME P-GW chuyển sang quy trình sửa đổi E-RAB MME Tùy chọn 3: Lưu lượng chia thành 4G 5G eNodeB Tùy chọn 3a: Lưu lượng chia thành 4G 5G EPC (S-GW) Tùy chọn 3x: Lưu lượng chia thành 4G 5G ô 5G Trong chế độ mạng tùy chọn 3X, có lưu lượng mạng người dùng LTE giao diện X2 Từ góc độ ảnh hưởng đến mạng tại, 3X tương đối nhỏ trở thành lựa chọn cho mạng NSA Bằng cách sử dụng 4G làm điểm neo mặt phẳng điều khiển, đáp ứng tốt tính liên tục dịch vụ hỗ trợ xây dựng mạng nhanh chóng giai đoạn đầu triển khai 5G Nhiều nhà khai thác di động bắt đầu hành trình 5G họ cách triển khai tùy chọn 3x Trong tùy chọn này, 5G triển khai với 4G LTE hai hỗ trợ EPC có Tùy chọn 3X tùy chọn triển khai ban đầu giúp nhà khai thác di động bắt đầu lộ trình 5G đẩy nhanh thời gian thương mại hóa dịch vụ 5G Tùy chọn 3x dựa tín hiệu hỗ trợ qua LTE, thực thơng qua sóng LTE tới thiết bị người dùng (UE) Đài 5G thiết lập kết nối người dùng với lõi EPC thơng qua tín hiệu từ đài LTE Lựa chọn 3X kết hợp 3A Trong cấu hình này, lưu lượng liệu người dùng chuyển trực tiếp đến phần 5G gNB trạm gốc Từ đó, phân phối qua đường hàng không đến thiết bị di động Một phần liệu chuyển tiếp qua giao diện X2 tới phần eNB 4G trạm gốc từ đến UE Các luồng liệu chậm (Dữ liệu thấp), ví dụ thiết bị mang VoLTE có địa IP khác với địa IP sử dụng để truy cập Internet phân phối trực tiếp từ mạng lõi đến phần eNB 4G trạm gốc 4G / 5G Ưu điểm nâng cấp 5G trạm gốc có giao diện IP hoạt động tốt nhiều, phù hợp để xử lý tốc độ liệu cao mà đạt triển khai mạng 4G / 5G Không độc lập Tùy chọn 3X cung cấp vùng phủ sóng mạnh mẽ tần số cao tốc độ bit cao tổng hợp LTE 5G cho tần số thấp Tùy chọn 3X cung cấp khả di động LTE-5G thời gian gián đoạn gần Tùy chọn 3X cho phép thoại LTE mà không cần sử dụng dự phịng RAT Cấu hình sử dụng tình mà phạm vi phủ sóng LTE vượt trội so với NR thúc đẩy EPC Câu 4: Vẽ hình trình bày khái niệm kiến trúc mạng 5G SA (tùy chọn 2)? Bài làm - Kiến trúc mạng 5G Standalone: - Kiến trúc mạng 5G Standalone Option – 2: 5G Standalone (SA) mơ hình triển khai dịch vụ 5G cung cấp thông qua mạng 5G đầu cuối Phương thức triển khai SA đảm bảo nhà khai thác mang lại hiệu suất tốt hứa hẹn giới thiệu 5G Nó mang đến liệu tốc độ cao, độ trễ cực thấp với loạt cải tiến khiến 5G trở thành cơng nghệ mang tính cách mạng 5G Standalone, người dùng cuối (UE) mặt phẳng điều khiển sử dụng sở hạ tầng cụ thể 5G Các trạm gốc 5G NR tạo thành phần mạng vô tuyến hoạt động với mạng lõi 5G gốc đám mây Nó cung cấp kiến trúc thiết bị RAN đơn giản hóa đồng thời giới thiệu kiến trúc RAN mở Vì tồn kiến trúc mạng 5G cụ thể, phương thức triển khai SA thiết kế để sử dụng phổ FR2 5G Dải tần số (FR2), gọi mmWave, tần số cao 24 GHz Việc sử dụng dải tần số cao dẫn đến tốc độ liệu cao Gbps độ trễ cực thấp Option dựa gNodeB kết nối với Mạng lõi 5G GNodeB sử dụng giao diện vô tuyến (NR) giao thức báo hiệu cho thiết bị người dùng cuối GNodeB kết nối với Chức quản lý di động truy cập (AMF) để truyền tín hiệu mặt phẳng điều khiển với Mạng lõi 5G GNodeB kết nối với UPF để truyền liệu ứng dụng Các gNodeB kết nối với thông qua giao diện Xn Kết nối với AMF: gNodeB kết nối với nhiều AMF GNodeB chọn AMF ban đầu cho UE Kết nối hướng tới AMF dựa giao diện Mặt phẳng điều khiển - Thế hệ (NG-C) Giao diện sử dụng Giao thức Ứng dụng Thế hệ Tiếp theo (NGAP) để chuyển tin báo hiệu gNodeB với AMF Các tin NGAP cung cấp 3GPP TS 38.413 chuyển SCTP qua IP NGAP sử dụng để chuyển thông báo gNodeB AMF UE AMF báo hiệu cho cách sử dụng tin báo hiệu Non-Access Stratum (NAS) Kết nối với UPF: gNodeB kết nối với nhiều UPF Chức Quản lý Phiên (SMF) chọn UPF cho phiên PDU Kết nối hướng tới UPF dựa giao diện Mặt phẳng người dùng hệ (NG-U) Giao diện sử dụng giao thức đường hầm GRPS - Mặt phẳng người dùng (GTP-U) để truyền liệu ứng dụng thuộc PDU Sessions Có đường hầm GTP-U cho Phiên PDU Các gói mặt phẳng người dùng chuyển GTP-U qua UDP qua IP Câu 5: Trình bày phổ băng tần giành cho 5G số nước giới Việt Nam Băng tần thấp (dưới GHz) băng tần mm phù hợp cho trường hợp sử dụng mạng 5G? Bài làm Để triển khai mạng di động (2G, 3G, 4G) nói chung mạng 5G nói riêng quốc gia giới tập trung vào băng tần, là: - Băng tần thấp (Low-band): có tần số GHz - Băng tần trung (Mid-band): có tần số từ GHz đến GHz Băng tần cao (High-band hay cịn gọi băng tần mm): có tần số từ 24 GHz đến 100 GHz Theo số liệu 12/2020 từ Qualcomm.com, thấy phổ băng tần nước dành cho 5G giới hầu hết tập trung vào khoảng 600800MHz, – 4GHz 24-30GHz Ngồi có số nước có triển khai ngồi khoảng Chi tiết hơn, Qualcomm cịn đưa thông tin chi tiết trạng thái băng tần 3,4-3,8GHz 26GHz nước châu Âu: Theo bảng trạng thái, thấy băng tần 3,4 GHz-3,8GHz đấu giá nước Anh, Ý, Tây Ban Nha, Thụy Sĩ , Đức, Phần Lan, Hungary Ireland Băng tần 26GHz hầu kế hoạch đấu giá để triển khai, có Nga, Ývà Phần Lan đưa vào sử dụng Có số quốc gia Pháp, Hy Lạp, Thụy Điển, Romania có kế hoạch đưa băng tần vào sử dụng vào khoảng cuối 2020 đầu 2021 Ngoài ra, số liệu số quốc gia thuộc châu Á Đông Nam Á Qualcomm đề cập Trung Quốc: MIIT thức phân bổ 700MHz (703-733 / 758-788MHz),3,3-3,6 GHz & 4,8-5,0 GHz dạng băng tần 5G; ra, 2,6GHz (Băng tần n41) phép cho 4G 5G triển khai Chính phủ Trung Quốc phê duyệt thử nghiệm R&D công nghệ 5G tần số sử dụng 24,75-27,5 GHz & 37-42,5 GHz Chính phủ Trung Quốc hỗ trợ nhận dạng IMT toàn cầu 59257125MHz, 24,75-27,5GHz, 40,5-43,5GHz 66- 71GHz 10 Hàn Quốc: MSIT hồn tất thành cơng phiên đấu giá phổ tần 5G 6/2018 cho 3,42–3,7GHz 26,5–28,9 GHz Nhật Bản: Vào tháng năm 19, MIC định phổ 5G 3.6-4.2 GHz, 4,4-4,9 GHz 27-29,5 GHz, cho bốn nhà khai thác Tất băng tần 4G có, 700 MHz, 850 MHz,900 MHz, 1,5 GHz, 1,8 GHz, 2,1 GHz (FDD), 2,5 GHz 3,5 GHz (TDD) có sẵn cho triển khai 5G Quy tắc kỹ thuật cho băng tần mạng riêng 2575-2595 GHz 28,2-28,3 GHz có quy định Các băng tần mạng riêng bổ sung 1,9 GHz , 4,6–4,9 GHz 28,3– 29,1GHz điều chỉnh quý năm 2020 Các quy tắc kỹ thuật cho phổ cấp phép bổ sung (4.9-5GHz, 26,6-27 GHz, 39,5–43,5 GHz) nghiên cứu 2021 Theo kết WRC-19, nghiên cứu 7025–7125 MHz tiến hành Singapore: - Phổ 3,5 GHz phân bổ cho nhà mạng - Phổ 800MHz phân bổ cho nhà mạng Thailand: - Phổ 2,5 GHz phân bổ cho mạng - Phổ 26 GHz phân bổ cho nhà khai thác - Phổ 28 GHz xem xét Indonesia: - Tất nhà khai thác tiến hành thử nghiệm 5G 28 GHz - Chính phủ có kế hoạch tiến hành thử nghiệm 3,5 GHz Chính phủ thơng báo họ tham vấn sách 5G phổ 6GHz, 26 GHz hồn thiện sách vào năm 2020 Phổ băng tần cho 5G Việt Nam: 11 VNPT cấp phép sử dụng băng tần di động mặt đất, đoạn băng tần thu, phát trạm gốc 2600-2690 MHz Viettel cấp quyền sử dụng đoạn băng tần 2500-2600 MHz, 3700-3800 MHz 27100-27500 MHz quy hoạch để thử nghiệm thương mại 5G MobiFone sử dụng băng tần 2600 MHz để triển khai thử nghiệm theo quy hoạch phổ tần số vô tuyến điện quốc gia quy định quản lý tần số vô tuyến điện Băng tần 5G dành cho số khu vực giới - Băng tần thấp (dưới GHz) băng tần mm phù hợp cho trường hợp sử dụng mạng 5G sau: Lợi ích băng tần mm: - Thông lượng mạng cao hơn, lên đến 20Gbps - Giảm độ trễ mạng tốc độ truyền liệu - Dung lượng kết nối mạng lớn, hỗ trợ nhiều thiết bị thuê bao - Giảm chi phí chung nên giảm chi phí cho kết nối mạng - Dải băng thông tần số lớn làm tăng khả thơng lượng mạng Do trường hợp sử dụng băng tần thấp (dưới 1GHz) băng tần mm sau: Để sửa lỗi truy cập Internet không dây Tốc độ liệu Gigabit 5G mmWave hồn tồn thay số cơng nghệ truy cập Internet cáp quang mạng không dây kết nối nhà thuê bao Mặc dù không thực 12 hệ thống di động, cung cấp cạnh tranh cho hệ thống Wi-Fi có cung cấp loại truy cập khơng dây cố định Các small cell ngồi thị / ngoại thành Một kịch triển khai dự kiến cho 5G mmWave cung cấp khả gia tăng không gian công cộng địa điểm có nhu cầu cao Với kích thước khoảng 100m, điểm truy cập nhỏ 5G mmWave đặt cột tòa nhà để cung cấp mức độ phù hợp cần thiết Các ứng dụng kiểm soát nhiệm vụ quan trọng Các phương tiện tự động, thông tin liên lạc từ xe đến xe, thông tin liên lạc không người lái ứng dụng độ nhạy cao, độ tin cậy khác cung cấp kịch triển khai khác cho 5G mmWave với độ trễ mạng dự kiến mili giây Các điểm nóng nhà Trung tâm mua sắm, văn phịng khu vực nhà khác yêu cầu mật độ cao sóng 5G mmWave microcell Những tế bào nhỏ có khả hỗ trợ tốc độ tải lên tới 20 Gbps, cung cấp khả truy cập liền mạch vào liệu đám mây khả hỗ trợ nhiều ứng dụng, hình thức giải trí đa phương tiện khác Internet of Things Kết nối chung đối tượng, cảm biến, thiết bị thiết bị khác để thu thập, kiểm sốt phân tích liệu Tiềm bao gồm ứng dụng nhà thơng minh, an ninh, quản lý lượng, hậu cần theo dõi, chăm sóc sức khỏe vơ số hoạt động công nghiệp khác Tài liệu tham khảo: https://www.anritsu.com/en-in/test-measurement/technologies/5g-everything-connected/5gworld-freq Câu 6: Trình bày cơng nghệ vơ tuyến chủ chốt 5G? Bài làm - Các công nghệ vô tuyến chủ chốt 5G: 13  Công nghệ 5G: Bước sóng mm Sóng mm phát tần số 30 GHz đến 300 GHz, so với băng tần GHz sử dụng cho 4G LTE Các mạng 5G truyền lượng liệu lớn - vài khối thời điểm Mặc dù 5G mang lại lợi ích lớn tần số cao này, hoạt động tần số thấp tần số không cấp phép mà WiFi sử dụng, nhiên lại không xung đột với mạng WiFi có Vì lý này, mạng 5G sử dụng tế bào nhỏ để bổ sung cho trạm di động truyền thống  Small cell Small cell trạm gốc di động cơng suất thấp đặt khắp thành phố Các nhà mạng lắp đặt nhiều small cell để tạo thành sở hạ tầng đa diện, dày đặc Ăng-ten có cấu hình thấp small cell làm cho chúng khó nhìn thấy, số lượng tuyệt đối chúng khiến chúng khó thiết lập vùng nông thôn  Massive MIMO Công nghệ 5G cho phép trạm gốc hỗ trợ nhiều ăng-ten so với trạm gốc 4G Với MIMO, điểm phát điểm thu có nhiều ăng-ten, tối đa hóa hiệu tốc độ  Cơng nghệ tạo chùm truyền dẫn (Beamforming) Công nghệ tạo chùm cơng nghệ 5G giúp tìm hướng truyền liệu hiệu đến người dùng Ăng-ten tần số cao cho phép điều khiển chùm tia truyền dẫn hẹp Định dạng chùm tia dành riêng cho người dùng cho phép truyền theo chiều dọc chiều ngang Hướng tia thay đổi vài lần phần nghìn giây Cơng nghệ tạo chùm giúp Massive MIMO sử dụng hiệu phổ tần xung quanh chúng  Công nghệ song công Full duplex Công nghệ song công giúp tăng gấp đôi tốc độ truyền thông không dây Bằng cách sử dụng song công kênh, cần kênh để truyền liệu đến từ trạm gốc, thay hai kênh Một nhược điểm tiềm ẩn song cơng tạo nhiễu tín hiệu  Ảo hóa mạng lưới ảo hóa chức mạng Ảo hóa mạng lưới (Software Defined Networking) ảo hóa chức mạng (Network Functions Virtualization) coi tảng cho cách thức triển khai 5G Ảo hóa 5G thơng qua cơng nghệ cho phép khả thích 14 ứng tính linh hoạt quản trị viên thay đổi từ xa khía cạnh mạng Ngồi cơng nghệ nêu cịn nhiều cơng nghệ khác phát triển thông qua hợp tác với nhà cung cấp - thúc đẩy mạng không dây tương lai, cho phép trường hợp sử dụng 5G truyền hình tương tác, video độ nét cao video 3-D, trò chơi xã hội, thực tế ảo (VR) thực tế tăng cường (AR), robot, phương tiện tự động, sản xuất tiên tiến, chẩn đốn hình ảnh chăm sóc sức khỏe, v.v Câu 7: Trình bày cơng nghệ Massive MIMO anten thích ứng tích cực? Bài làm MIMO (Multiple-input multiple-output) công nghệ sử dụng nhiều ăngten cấu hình mảng pha hai chiều Hệ thống ăng ten MIMO gắn vào trạm gốc điều khiển việc truyền nhận tín hiệu vơ tuyến Công nghệ Massive MIMO (Massive Multiple-Input Multiple-Output) nhiều ăngten MIMO cỡ lớn sử dụng để giao tiếp với nhiều thiết bị không dây khác lúc làm tăng dung lượng dải băng tần, giúp đạt tỉ số tín hiệu nhiễu (SNR - Signal to Noise Ratio) cao đồng tế bào (cell) Nhằm tăng dung lượng kênh truyền đảm bảo tính ổn định hệ thống tăng tốc độ truyền liệu BS MUs Kỹ thuật MIMO bước đột phá lớn áp dụng mạng viễn thông hàng thập kỹ qua mạng viễn thông LTE (Long-Term Evolution) ngày Trong kỹ thuật MIMO truyền thống, số lượng MUs phục vụ đồng thời giới hạn phụ thuộc vào kích thước thiết kế hệ thống ban đầu Trong đó, massive MIMO đa người dùng kỹ thuật dựa nhiều anten để đồng thời lúc truyền đa đường liệu mạng viễn thông không dây Các hệ thống Massive MIMO hệ thống MIMO lớn với hàng trăm ăng-ten Nhiều ăng-ten hoạt động mang lại số lợi thế, số lợi ích kỹ thuật Massive MIMO: - Nhiều ăng-ten song song có độ lợi cao - Chống lại cố tình gây nhiễu - Nhiều đường dẫn đến ứng dụng khách 5G cung cấp cường độ tín hiệu mạnh - Việc truyền tập trung chùm tia máy khách 5G, gọi tạo chùm tia cung cấp nhiều lượng cho máy khách với nhiễu - Nhiều ăng-ten song song phục vụ số lượng người dùng lớn 15 - Mảng ăng-ten xác định vị trí thực tế khách hàng 5G - Mảng theo dõi máy khách di động hướng chùm truyền đến máy khách, theo dõi chuyển động máy khách trì kết nối mạng - Các hệ thống Massive MIMO xử lý khối lượng lớn thông lượng mạng hỗ trợ số lượng lớn kết nối máy khách, yêu cầu hiệu suất cốt lõi mạng 5G - Tăng tốc độ đường truyền liệu từ BS tới MUs hệ thống mạng viễn thông Điều tăng số lượng anten, nhiều đường liệu độc lập truyền phục vụ lúc nhiều MUs - Tăng độ tin cậy hệ thống: Khi sử dụng nhiều anten BS tạo nhiều đường truyền liệu riêng biệt để liệu truyền lên đường riêng biệt - Cải thiện hiệu sử dụng lượng: Khi sử dụng nhiều anten BS, BS tập trung phổ lượng cho MUs mong muốn nhận liệu từ BS - Giảm thiểu nhiễu hệ thống: Khi tăng số lượng anten BS lên đến hàng trăm chí hàng ngàn lần, ảnh hưởng nhiễu liên kênh truyền MUs tế bào gần khơng có [7] cách kết hợp với xử lý tuyến tính (Maximum ratio/zero-forcing linear processing) Tất cải tiến kỹ thuật khơng thể đạt đồng thời lúc, phải phụ thuộc vào mơi trường khơng gian truyền tín hiệu Tuy nhiên, lợi ích nêu kỹ thuật massive MIMO ưu điểm vượt trội áp dụng mạng viễn thông hệ tương lai cho mạng 5G - Ăng-ten thích ứng tích cực: Một ăng-ten dạng đơn lẻ khơng có nhiều tác dụng việc truyền sóng di động độ lợi bị giảm kích thước bị thu nhỏ Nhưng cách xếp hàng chục ăng-ten tí hon với thành mảng, khuyếch đại lượng tổng cộng chúng lên mà không cần phải tăng công suất phát Những mảng ăng-ten dùng từ lâu thông tin radar vũ trụ, nhiều công ty sản xuất bán dẫn, bao gồm Intel, Qualcomm, Samsung, tích hợp chúng chip WiGig Giống ăng-ten hình loa hay đĩa ăng-ten vệ tinh, mảng ăng-ten tăng cường độ lợi cách tập trung sóng vơ tuyến vào hướng Nhưng mảng ăng-ten tạo hướng truyền theo phương thức điện tử, nhanh chóng thay đổi hướng truyền để nhanh chóng tìm trì kết nối di động 16 Một mảng ăng-ten có khả liên tục hướng theo mục tiêu di động gọi mảng ăng-ten thích nghi (adaptive antenna array), hay mảng ăng-ten thơng minh (smart antenna array) Nó hoạt động sau: ăng-ten thành phần mảng phát tín hiệu (hay thu tín hiệu), sóng điện từ chúng kết hợp với để tăng độ lợi hướng triệt tiêu lẫn hướng khác Mảng lớn tia truyền (beam) hẹp Để định hướng tia truyền này, mảng ăng-ten thay đổi biên độ hay pha (hay hai) tín hiệu ăngten Trong mạng di động, phát thu kết nối với cách quét tia truyền thật nhanh, kiểu quét đèn rọi, chúng tìm hướng với tín hiệu mạnh Sau chúng trì kết nối cách tính tốn đặc tính tín hiệu, chẳng hạn góc tới, điều chỉnh lại hướng thu phát cách tương ứng Câu 8: Yêu cầu trễ thấp mạng truy nhập vô tuyến 5G bao nhiêu? Giải pháp nhằm đạt độ trễ thấp gì? Bài làm - Yêu cầu trễ thấp mạng truy nhập vô tuyến 5G là: Trong hoàn cảnh lý tưởng, mạng 5G cung cấp cho người dùng độ trễ tối đa 4ms (so với 20ms cho LTE) Mạng vô tuyến 5G đời với kỳ vọng đáp ứng yêu cầu độ trễ thấp cho ứng dụng thời gian thực Việc đáp ứng độ trễ từ đầu cuối đến cuối thấp quan trọng để thực hóa dịch vụ lĩnh vực tiêu dùng, y tế, vận tải Hoạt động quan trọng thời gian thiết bị tự động hóa nhà máy trình bày Cơng nghiệp 4.0 yêu cầu độ trễ từ đầu đến cuối thấp nhất, ms Các hệ thống lái xe tự động yêu cầu phải có độ trễ từ đầu đến cuối khoảng từ 10 ms đến 100 ms chúng phải trao đổi thơng báo khẩn cấp vịng 10 ms để đảm bảo an toàn đường tự động Các dịch vụ robot viễn thông yêu cầu robot điều khiển từ xa với phản hồi theo thời gian thực để đáp ứng cảm giác thực tế người dùng cuối thông qua độ trễ từ đầu đến cuối vài mili giây Hệ thống phẫu thuật từ xa yêu cầu độ trễ từ đầu đến cuối nhỏ 10 ms để hỗ trợ bác sĩ phẫu thuật hoạt động từ xa cần phản hồi Do đó, 5G phải cung cấp độ trễ từ đến 10 ms để hỗ trợ dịch vụ - Giải pháp nhằm đạt độ trễ thấp là: - Độ trễ qua kết nối vơ tuyến giảm xuống thấp cách giảm khoảng thời gian truyền dẫn Để bổ sung cách tiếp cận này, giao diện vô tuyến cần thiết kế máy thu phát liệu nhanh Để tránh giai đoạn yêu cầu trước truyền liệu, điều khiển phương tiện truy nhập cần truy nhập 17 lập tức, với cách đạt cách cung cấp nguồn truy nhập để giảm đến tối thiểu rủi ro xung đột gây Đối với số trường hợp dịch vụ khẩn cấp, cần phải có truyền thơng có độ trễ thấp thiết bị liền kề - Sử dụng khung ghép phân chia theo tần số trực giao OFDM mở rộng với phép toán số khác Trong khoảng thời gian 1ms, có sáu cấu hình riêng biệt hoạt động, ví dụ 1, 2, 4, 8, 16 32 vị trí Kích thước tối thiểu khối truyền tải giảm xuống tối thiểu 0,03125ms dựa cấu hình Hình Ví dụ cấu hình vị trí nhiều loại số (TTIs) - The slot-based framework với khả mở rộng khe thời gian sóng mang phụ Cơ chế cho phép nhà khai thác điều chỉnh độ trễ chất lượng dịch vụ (QoS) cần thiết - Cải thiện độ Mã hóa kênh (channel coding) quan trọng hiệu lượng độ trễ thấp, góp phần giải mã gói tin cách nhanh chóng Câu Trình bày khái niệm O-RAN mạng truy nhập vô tuyến 5G? Bài làm Phần truy cập vô tuyến RAN phần kết nối cuối mạng lưới điện thoại Đây phần nhìn thấy được, ăng-ten tịa nhà, tịa tháp … cộng thêm trạm gốc (base station) Khi thực gọi hay hay kết nối với máy chủ xem Youtube, Facebook, … ăng-ten truyền nhận tín hiệu đến từ điện thoại thiết bị cầm tay khác Sau tín hiệu số hóa trạm gốc RAN kết nối vào mạng Phần mạng lõi có nhiều chức Nó cung cấp kiểm sốt truy cập để đảm bảo người dùng xác thực cho dịch vụ họ dùng, phần 18 lõi định tuyến gọi qua mạng chuyển mạch điện thoại, từ cho phép nhà khai thác tính phí gọi sử dụng liệu Và kiểm sốt mạng cách thực chuyển giao người dùng di chuyển từ vùng phủ trạm RAN sang Hiện nay, nhà mạng hoàn toàn có nhà cung cấp giải pháp cho mạng lõi, sử dụng nhà cung cấp khác cho RAN Tuy nhiên khả tương tác thiết bị RAN đến từ nhà cung cấp khác bị xem nhẹ so với tính tổng thể khác Vì thế, với giải pháp tại, khó để kết hợp nhà cung cấp với nhau, nên hầu hết trường hợp sử dụng nhà cung cấp Open RAN thay đổi điều cho phép nhà khai thác kết hợp thành phần nhà cung cấp khác Trong môi trường Open RAN, RAN phân tách thành khối chính: - Đơn vị vô tuyến (Radio Unit) - Đơn vị phân tán (Distributed Unit) - Đơn vị tập trung (Centralised Unit) Đơn vị vơ tuyến (RU) nơi tín hiệu tần số vô tuyến truyền, nhận, khuếch đại số hóa RU đặt gần tích hợp vào ăng-ten Đơn vị phân tán (DU) đơn vị tập trung (CU) phần tính tốn trạm gốc, gửi tín hiệu vơ tuyến số hóa vào mạng DU đặt gần RU CU đặt gần Core Khái niệm O-RAN tính mở giao thức giao diện khối ( radio, phần cứng, phần mêm) RAN O-RAN Alliance định nghĩa 11 giao diện khác RAN bao gồm giao diện dành cho: - Fronthaul RU DU - Midhaul DU CU - Backhual RAN mạng lõi 19 20 ... giao diện vơ tuyến 5G Theo 5G cung cấp dịch vụ đa dạng ba kịch sử dụng, bao gồm: Kết nối băng thông rộng di động nâng cao (enhanced mobile broadband - eMBB), thông tin độ tin cậy cao với độ trễ... cấp phép hoạt động Bộ Thông Tin Truyền Thông Hiện tại, theo thơng tin ghi nhận gọi thử nghiệm đường truyền 5G tiến hành từ ngày 10/5/2019 Đến 20/8/2020 Bộ Thông Tin Truyền Thông công bố quy hoạch... băng thông rộng (2GHz), tần số băng tần cao (sóng milimet) sử dụng kết hợp băng tần cấp phép URLLC sử dụng để xây dựng thành phố thông minh, kết nối giao tiếp đèn giao thông, ô tô tự động đường cao