(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu công nghệ xg pon và đề xuất triển khai tại tỉnh chăm pa sắc

VANMANY XAYSONGKHAM HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - VANMANY XAYSONGKHAM CHUYÊN NGÀNH QUY HOẠCH MẠNG 5G VÀ TRIỂN KHAI TẠI TỈNH ATTAPEU (LÀO) 2021 - 2023 ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) Hà Nội, 2023 HÀ NỘI – 2023 iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT i iii v DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG 5G 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Một số chuẩn công nghệ mạng 5G 1.1.2 Các số hiệu mạng 5G 1.1.3 Ưu nhược điểm mạng 5G 1.2 Mơ hình mạng thơng tin di động 5G 1.2.1 Mạng lõi 5G 10 1.2.2 Mạng truy nhập vô tuyến 5G 12 1.3 Giao thức 5G 13 1.3.1 Công nghệ vô tuyến 13 1.3.2 Truyền tải quang 15 1.3.3 Ethernet 17 1.4 Các kỹ thuật sử dụng 5G 18 1.5 Kết luận chương 24 CHƯƠNG QUY HOẠCH MẠNG 5G 25 2.1 Giới thiệu định cỡ mạng vơ tuyến 25 2.2 Tiến trình định cỡ mạng 5G 28 2.2.1 Đầu vào định cỡ mạng 5G 28 2.2.2 Đầu định cỡ mạng 5G 29 2.2.3 Tiến trình định cỡ mạng 5G 30 2.3 Quy hoạch vùng phủ 2.3.1 Truyền thông Trực tiếp D2D 33 33 iv 2.3.2 Multi-RAT 35 2.3.3 Mạng di chuyển MN 37 2.4 Kết luận chương 38 CHƯƠNG QUY HOẠCH VÀ TRIỂN KHAI MẠNG 5G TẠI TỈNH ATTAPEU(LÀO) 3.1 Tình hình triển khai mạng thơng tin di động tỉnh ATTAPEU (Lào) 40 40 3.1.1 Hiện trạng phân bố trạm thu phát sóng mạng thơng tin di động tỉnh Attapeu, nước Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào 41 3.1.2 Hiện trạng sở hạ tầng nhà trạm 42 3.2 Thuận lợi khó khăn triển khai 5G tỉnh ATTAPEU (Lào) 44 3.2.1 Thực trạng triển khai quốc gia giới 44 3.2.2 Kế hoạch triển khai mạng 5G tỉnh Attapeu 45 3.2.3 Thuận lợi 48 3.2.4 Khó khăn 49 3.3 Lộ trình triển khai 5G tỉnh ATTAPEU (Lào) 50 3.3.1 Lộ trình dự kiến triển khai mạng di động 5G UNITEL Attapeu 50 3.3.2 Giai đoạn nghiên cứu, thử nghiệm công nghệ 52 3.3.3 Giai đoạn chuẩn bị sở hạ tầng 54 3.3.4 Giai đoạn triển khai mạng 5G 57 3.4 Đề xuất giải pháp triển khai 5G tỉnh ATTAPEU (Lào) 3.4.1 So sánh đánh giá lựa chọn kiến trúc mạng 60 60 3.4.2 Đối với nhà mạng tỉnh Attapeu chưa có mạng 4G LTE/LTEAdvanced 61 3.4.3 Đối với nhà mạng tỉnh Attapeu có mạng 4G LTE/LTEAdvanced 62 3.4.4 Giải pháp truyền tải cho mạng truy nhập vô tuyến 5G ứng dụng UNITEL Attapeu 64 3.5 Kết luận chương 65 KẾT LUẬN 66 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5G EIR 5G Equipment Identity Register Đăng ký nhận dạng thiết bị 5G AF Application Function Chức ứng dụng AMF Access and Mobility Chức quản lý truy cập di Management Function động API Application Program Interface Giao diện lập trình ứng dụng ASN Abstract Syntax Notation Ký hiệu cú pháp trừu tượng AUSF Authentication Server Function Chức máy chủ xác thực BBU Baseband Unit Đơn vị băng tần sở BH Backhaul Vận chuyển phía sau BS Base Station Trạm gốc Ca Carrier aggregation Tập hợp sóng mang CC Connected Car Ơ tơ kết nối CP Control Plane Mặt phẳng điều khiển CPRI Common Public Radio Interface Giao diện vô tuyến công cộng chung CU Control Unit Bộ điều khiển DN Data Network Mạng liệu DU Data Unit Đơn vị liệu eMBB Enhanced Mobile Broadband Băng rộng di động nâng cao eNB Evolved Node B Mạng 4G E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial FDD Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất cải Access Radio Network tiến Frequency Division Duplex Ghép đôi song công phân chia theo tần số FU Fronthaul Vận chuyển phía trước vi gNB Next Generation node B Mạng hệ sau (3G) GMPLS Generalized multi-protocol label Chuyển đổi nhãn đa giao thức tổng switching quát High Altitude Stratospheric Trạm thu phát không HAPS Platform Stations HARQ Hybrid Automatic Repeat Yêu cầu lặp lại tự động Request H Hindicates Tiêu đề LTE Long Term Evolution Tiến hóa dài hạn MAC Media Access Control Kiểm sốt truy nhập phương tiện MBB Mobile Broad Band Băng thông di động MeNB Mullti eNode B Nhiều Mạng 4G MF Midhaul Vận chuyển mMTC Massive Machine Type Truyền thông máy số lượng lớn Communication MME Moblity Managemant Entily Thực thể quản lý di động Mw Millimetre wave Sóng milimet MPLS Multi-protocol label switching Chuyển đổi nhãn đa giao thức NAS Non Access Stratum Tầng không truy cập NEF Network Exposure Function Chức tiếp xúc mạng NFV Network Function Virtualization Ảo hóa chức mạng NGFI Next generation Fronthaul Giao diện phía trước mạng Interface hệ NRF Network Repository Function Chức kho lưu trữ mạng NSA Non Stand Alone Khơng đứng NSSF Network Slice Selection Chức lựa chọn lát mạng Function PCF Policy Control Function Chức kiểm sốt sách vii PDCP Physical Downlink Control Tiền tố điều khiển đường xuống vật prefix PE Router Edge Router biên PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RLC Radio Link Control Điều khiển kết nối vô tuyến RRM Remote Radio Management Quản lý vô tuyến từ xa RRU Remote Radio Unit Đơn vị vô tuyến từ xa RU Radio Unit Đơn vị vô tuyến SDN Software defined Networking Mạng định nghĩa phần mềm SMF Session Management Function Chức quản lý phiên SC Small Cell Ô nhỏ OTT Over The Top Giá trị gia tăng TTI Transmission Time Intervel Khoảng thời gian truyền TDD Time Division Duplex Ghép đôi song công phân chia theo thời gian UDM Unified Data Management Quản lý liệu hợp (tập trung) UDR Unified Data Repository Kho liệu hợp UDSF Unstructured Data Storage Chức lưu trữ liệu phi cấu Function trúc UE User Equipment Thiết bị người dùng UP User Plane Mặt phẳng người dùng UPE User Plane Function Chức mặt phẳng người dùng UPE U-plane Entity Thực thể luồng điều khiển URLLC Ultra-Reliable Low-Latency Truyền thông trễ thấp độ tin cậy cực Communication cao viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các số hiệu mạng 5G Bảng 1.2 Bảng so sánh thông số kỹ thuật 4G 5G Bảng 3.1: Số lượng trạm thông tin di động 2G,3G,4G địa bàn tỉnh Attapeu tính đến tháng 12/2022 43 Bảng 3.2: Hiện trạng phân loại hạ tầng cột Ăng-ten thu phát sóng thơng tin mạng viễn thơng tỉnh Attapeu 43 Bảng 3.3: Số lượng trạm thông tin di động 2G,3G,4G địa bàn tỉnh Attapeu tính đến tháng 12/2022 44 65 cấp dịch với yêu cầu tốc độ cao độ trễ thấp - Cho phép tận dụng mạng core PS 4G; qua giảm mức đầu tư tổng - Phù hợp với điều kiện hạ tầng truyền dẫn điều kiện kinh tế xã hội tạị Tuy nhiên, thực tế UNITEL Attapeu chưa có kế hoạch tập đồn Bưu viễn thơng Lào giao Nhưng vào nhu cầu dử dụng hiệu đầu tư UNITEL Attapeu xác định - Kế hoạch lắp đặt trạm dựa hạ tầng mạng 4G khu vực đông dân cư, có kinh tế phát triển Các thành phố, thị xã khu công nghệ cao - Lắp đặt hệ thống 5G theo nhu cầu khách hàng - Do vùng phủ mạng 5G ngắn, nên BBU lắp đặt chung điểm, sau RRU lắp đặt lan tỏa theo hướng theo nhu cầu khách hàng Các RRU lắp đặt dãy phố, tòa nhà, cột đèn chiếu sáng… sử dụng ăng ten ngụy trang tịa nhà mà khơng cần sử dụng cột ăng ten cao, không cần xây dựng nhà trạm … Việc tiết kiệm chi phí đầu tư lớn Theo dự kiến tập đoàn Bư Viễn thơng Lào hướng dẫn UNITEL tỉnh thực theo mơ hình Slide Remote (Trượt từ xa) theo nguyên lý xếp chồng BBU sau kéo cáp quang khu vực có nhu cầu để lắp đặt RRU ăng ten cho khu vực 3.5 Kết luận chương Chương phân tích chi tiết hệ thống mạng truy nhập UNITEL Attapeu, thông qua phân tích hệ thống mạng truy nhập thông tin di động UNITEL Attapeu khai thác Ngồi chương cịn phân tích kiến trúc mạng truyền dẫn phù hợp với 5G hỗ trợ dịch vụ backhaul fronthaul Các phương pháp tiếp cận phù hợp để đánh giá cao nhiều loại công nghệ không dây có dây yêu cầu giao tiếp đường dẫn liệu liên quan Các giải pháp giao thức công nghệ phù hợp xác định mô tả Chúng bao gồm: công nghệ không dây, quang thụ động, tích cực kết hợp, mạng truyền tải Ethernet Ngồi ra, chương cịn phân tích phát triển hệ thống truyền tải cho UNITEL Attapeu tương lai gần qua xây dựng, phát triển hệ thống 5G địa bàn tỉnh Attapeu 66 KẾT LUẬN Công nghệ thông tin di động 5G công nghệ di động nay, công nghệ giúp tăng đáng kể tốc độ công nghệ khác Công nghệ 5G nghiên cứu đưa vào áp dụng vào số nước phát triển Mỹ, Nhật Ở Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào đưa vào thử nghiệm Thủ Viêng Chăn có kết mong đợi Với phạm vi nghiên cứu luận văn, em trình bày số nội dung bao gồm: Chương giới thiệu kiến thức công nghệ 5G bao gồm: lịch sử phát triển, đặc điểm công nghệ, kiến trúc hệ thống ưu, khuyết điểm mạng 5G Chương tìm hiểu mạng truy cập vô tuyến (RAN) chủ yếu bao gồm tế bào nhỏ 5G tế bào vĩ mô tạo thành mấu chốt công nghệ di động 5G hệ thống kết nối thiết bị di động với mạng lõi Đồng thời sâu chi tiết vào thiết kế kiến trúc RAN cho 5G kiến trúc ngăn xếp chức mạng, thay đổi xảy ngăn xếp xếp giao thức 5G Khả đa kết nối 5G/LTE, 5G/5G, 5G/wifi Nó tách biệt chức (CP) mặt phẳng điều khiển (UP) mặt phẳng người dùng Mặt khác phân chia linh hoạt chức RAN thành điều khiển (CU) đơn vị liệu (DU) Chương giới thiệu khái quát hệ thống mạng truy nhập UNITEL Attapeu bao gồm cấu trúc hệ thống mạng lõi cấu trúc mạng di động 2G, 3G 4G Chương tìm hiểu kiến trúc mạng truyền tải cho 5G Trong kiến trúc mặt phẳng người dùng (UP) xem xét miền mạng quang học không dây hội tụ sở hạ tầng 5G chung hỗ trợ vận chuyển truy cập, kiến trúc mặt phẳng điều khiển sử dụng ảo hóa chức mạng (NFV) cho phép thực thi chức mạng tài nguyên điện toán cách tận dụng kỹ thuật ảo hóa phần mềm Chương tìm hiểu cơng nghệ truyền dẫn cho mạng truy nhập 5G như: công nghệ không dây, cơng nghệ quang, cơng nghệ Ethernet Ngồi chương đề cập đến giải pháp nâng cấp mạng truy nhập kế hoạch triển khai hệ thống 5G cho UNITEL Attapeu năm 67 Luận văn tập trung nghiên cứu mạng di động 5G, cấu trúc công nghệ áp dụng mạng di động 5G Bên cạnh đó, luận văn đưa giải pháp triển khai 5G đề xuất lộ trình triển khai 5G tỉnh ATTAPEU(Lào) Hướng nghiên cứu tiếp theo: Học viên mong muốn tiếp tục tìm hiểu cơng nghệ áp dụng cho mạng 5G mạng sau Tối ưu sau quy hoạch đưa vào sửa dụng Nghiên cứu sâu dẫn kỹ thuật hệ thống chuẩn hóa 3GPP, cập nhật thơng tin báo quốc tế, hội thảo chuyên đề mạng thơng tin di động 5G, nắm bắt tình hình triển khai mạng 5G giới, đúc rút kinh nghiệm để xây dựng đề xuất phù hợp với Lào báo cáo nghiên cứu 68 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Mạng di động 5G” Sách Thông tin di động 4G LTE 5G nhà xuất thông tin truyền thông năm 2019 Tiếng Anh [2] 5G Wireless Communication Network Architecture and Its Key Enabling Technologies International Review of Aerospace Engineering (I.RE.AS.E), Vol 12, N ISSN 1973-7459 April 2019 [3] Enterprise 5G: Guide to planning, architecture and benefits, Chuck Moozakis [4] Editor at Large Published: 05 May 2022 , https://www.techtarget.com/sear chnetworking/Enterprise-5G-Guide-to-planning-architecture-and-benefits Wang C X, Haider F, Gao X Q, et al Cellular architecture and key [5] [6] technologies for 5G wireless communication networks IEEE Commun Mag,2014,52:122–130 www.researchgate.net/publication/260277029 Mehnaz Rahman · Gwan S Choi K-Best Decoders for 5G+ Wireless Communication, Springer International Publishing Switzerland 2017 Huali Hao, David Hui, and Denvid Lau* Material advancement in technological development for the 5G wireless communications, May 13, 2020; accepted July 16, 2020 [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] Mobile Networks Evolution in nutshell of NOKIA, Mobile Network Evolution to 5G, 17.5.2019 Qualcomm Technologies, Inc Leading the world to 5G , February 2016 Hongjun Wang, Yu Zhou and Wenhao Sha Research on wireless coverage area detection technology for 5G mobile communication networks 2017 Nguyen Huu Trung, Multiplexing Techniques for Applications Based-on 5G Systems, IntechOpen, the world’s leading publisher of Open Access books Built by scientists, for scientists 2022 IEEE 5G And Beyond Technology Roadmap White Paper Thống Kê Về Trạm BTS Tỉnh Attapeu Sở Công Nghệ Truyền Thông Tỉnh Attapeu Thống Kê Của Sở Nội Vụ Tỉnh Attapeu Quy hoạch phát triển đến năm 2025 Bộ Công Nghệ Truyền Thông Lào