Nghiên cứu hệ thống thông tin di động 4g lte và ứng dụng tại việt nam

Luâ LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Nguyễn Hữu Trung hướng dẫn thực luận văn Cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Khoa sau đại học, Viện Đại học Mở Hà Nội tạo điều kiện cho q trình học tập Xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới thầy cô giáo, người đem lại cho kiến thức bổ trợ, vô có ích năm học vừa qua Cuối tơi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, người bên tôi, động viên khuyến khích tơi q trình thực đề tài nghiên cứu Hà Nội, ngày 20 tháng 09 năm 2015 Tạ Mạnh Hà Luâ LỜI CAM ĐOAN Tên Tạ Mạnh Hà, học viên cao học lớp Điện tử K6, chuyên ngành Kỹ thuật Điện tử, niên khóa 2013 - 2015 Tơi xin cam đoan luận văn thạc sĩ ‘‘Nghiên cứu hệ thống thông tin di động 4G LTE ứng dụng Việt Nam’’ cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Học viên Tạ Mạnh Hà Luâ LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển Khoa học Cơng nghệ nói chung ngành Viễn thơng nói riêng khơng ngừng phát triển, đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày đa dạng ngƣời sử dụng Các hệ thống thông tin di động hệ 2.5G hay 3G khai thác nhƣng hãng viễn thông lớn giới bắt đầu tiến hành triển khai chuẩn di động hệ có nhiều tiềm trở thành chuẩn di động 4G tƣơng lai, 4G LTE (Long Term Evolution) Với 4G LTE truy cập tất dịch vụ lúc nơi di chuyển: xem phim chất lƣợng cao HDTV, điện thoại video, chơi game, nghe nhạc trực tuyến, tải sở liệu v.v… với tốc độ “siêu tốc” Đó khác biệt mạng di động hệ thứ (3G) mạng di động hệ thứ tƣ (4G) Tuy mẻ nhƣng mạng di động băng rộng 4G đƣợc kỳ vọng tạo nhiều thay đổi khác biệt so với mạng di động Chính vậy, em lựa chọn làm luận văn tốt nghiệp đề tài “Nghiên cứu hệ thống thông tin di động 4G LTE ứng dụng Việt Nam” Luận văn vào tìm hiểu tổng quan công nghệ 4G LTE nhƣ kỹ thuật thành phần đƣợc sử dụng công nghệ để hiểu rõ thêm tiềm hấp dẫn mà công nghệ mang lại tình hình triển khai cơng nghệ giới Việt Nam Tại Việt Nam, nhà mạng bắt đầu triển khai xây dựng hạ tầng từ cuối tháng 4/2015 Trên thực tế số nhà mạng nhƣ Viettel thử nghiệm 4G từ năm 2011 Các nhà mạng triển khai mạng 4G dải tần số 1.800 MHz Nhƣ vậy, kỳ vọng năm 2016 tới, mạng 4G Việt Nam đƣợc thử nghiệm rộng rãi đến với ngƣời dùng Luâ Đề tài gồm chƣơng : - CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ 4G LTE - CHƢƠNG 2: KIẾN TRÚC MẠNG VÀ GIAO THỨC CỦA 4G LTE - CHƢƠNG 3: TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG 4G LTE - CHƢƠNG 4: TRIỂN KHAI 4G LTE TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM Để thực luận văn tốt nghiệp này, em sử dụng kiến thức đƣợc trang bị trình học tập kiến thức chọn lọc từ tài liệu thầy giáo, giáo ngồi trƣờng Ngồi ra, luận văn sử dụng tài liệu phổ biến rộng rãi Internet Mặc dù cố gắng, nhƣng hạn chế thời gian nhƣ hiểu biết có hạn học viên nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn, em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy giáo, giáo nhƣ bạn Luâ MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN LỜI CAM ĐOAN LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC…………………………………………………………………… DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ 14 DANH MỤC BẢNG BIỂU 17 CHƢƠNG - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG & GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ 4G LTE 18 1.1 Tổng quan hệ thống thông tin di động 18 1.1.1 Hệ thống thông tin di động hệ thứ (1G) 18 1.1.2 Hệ thống thông tin di động hệ thứ hai (2G) 19 1.1.3 Hệ thống thông tin di động hệ thứ (3G) 23 1.2 Giới thiệu công nghệ 4G LTE 25 1.3 Kết luận chƣơng………………………………………………………… 28 Luâ CHƢƠNG – KIẾN TRÚC MẠNG VÀ GIAO THỨC 29 2.1 Kiến trúc mạng 4G LTE 29 2.1.1 Tổng quan cấu hình kiến trúc hệ thống 30 2.1.2 Thiết bị ngƣời dùng (UE) 32 2.1.3 E-UTRAN nodeB (eNodeB) 32 2.1.4 Thực thể quản lý tính di động (MME) 34 2.1.5 Cổng phục vụ (S-GW) 37 2.1.6 Cổng mạng liệu gói(P-GW) 39 2.1.7 Chức sách tính cƣớc tài nguyên (PCRF) 42 2.1.8 Máy chủ thuê bao thƣờng trú (HSS) 42 2.2 Các giao diện giao thức cấu hình kiến trúc hệ thống 42 2.3 QoS kiến trúc dịch vụ mang chuyển 47 2.4 Giao thức trạng thái chuyển tiếp trạng thái 47 2.5 Hỗ trợ tính di động liên tục 48 2.6 Kiến trúc hệ thống phát quảng bá đa điểm 51 2.7 Kết luận chƣơng 55 Luâ CHƢƠNG - TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TRONG 4G LTE 56 3.1 Các chế độ truy nhập vô tuyến 56 3.2 Băng tần truyền dẫn 56 3.3 Các băng tần đƣợc hỗ trợ 57 3.4 Kỹ thuật đa truy nhập cho đƣờng xuống OFDMA 59 3.4.1 OFDM 59 3.4.2 Các tham số OFDMA 61 3.4.3 Truyền dẫn liệu hƣớng xuống 63 3.5 Kỹ thuật đa truy nhập đƣờng lên 4G LTE SC-FDMA 65 3.5.1 SC-FDMA 66 3.5.2 Các tham số SC-FDMA 67 3.5.3 Truyền dẫn liệu hƣớng lên 68 3.5.4 So sánh OFDMA SC-FDMA 70 3.6 Tổng quan kỹ thuật đa ăng ten MIMO 71 3.6.1 Đơn đầu vào Đơn đầu (SISO) 72 3.6.2 Đơn đầu vào đa đầu (SIMO) 72 3.6.3 Đa đầu vào đơn đầu (MISO) 72 3.6.4 Đa đầu vào đa đầu (MIMO) 73 Luâ 3.6.5 Kế hoạch 4G LTE đa ăng ten 74 3.6.5.1 Chế độ truyền dẫn đa ăng ten đƣờng xuống 4G LTE 75 3.6.5.2 Chế độ đa ăng ten hƣớng lên 4G LTE 76 3.7 Kết luận chƣơng 77 CHƢƠNG – TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI 4G 4G LTE TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 78 4.1 Triển khai 4G LTE giới 78 4.2 Triển khai 4G LTE VIỆT NAM 84 4.3 Kết luận chƣơng 86 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 Luâ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 3GPP Third Generation Partnership Dự án đối tác hệ thứ Project AAA Authentication, ba Authorization and Xác thực, cấp phép tính cƣớc Accounting ACF ACIR Analog Channel Filter Bộ lọc kênh tƣơng tự Adjacent Channel Interference Loại bỏ nhiễu kênh lân cận ACK ACLR ACS ADC ADSL Rejection Acknowledgement Adjacent Channel Leakage Ratio Adjacent channel selectivity Analog-to Digital Conversion Asymmetric Digital Subscriber Line Sự báo nhận Tỉ lệ dò kênh lân cận Chọn lọc kênh lân cận Chuyển đổi tƣơng tự - số Đƣờng dây thuê bao số không đối AM Acknowledged Mode Chế độ báo nhận AMBR Aggregate Maximum Bit Rate Tốc xứngđộ bít tối đa cấp phát AMD Acknowledged Mode Data Dữ liệu chế độ báo nhận AMR Adaptive Multi-Rate Đa tốc độ thích ứng AMR-NB Adaptive Multi-Rate Narrowband Băng hẹp đa tốc độ thích ứng AMR-WB Adaptive Multi-Rate Wideband Băng rộng đa tốc độ thích ARP Allocation Retention Priority Ƣu tiên trì cấp phát ứng AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu Gauss trắng thêm vào BB Baseband Băng gốc BCCH Broadcast Control Channel Kênh điều khiển phát quảng BCH Broadcast Channel Kênh phát quảng bá bá BPF Band Pass Filter Bộ lọc băng tần BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân BS Base Station Trạm gốc BSC Base Station Controller Điều khiển trạm gốc BSR Buffer Status Report Báo cáo tình trạng đệm BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc BW Bandwidth Dải thông AZAC Constant Amplitude Zero Mã tự tƣơng quan zero biên độ không đổi Autocorrelation Codes Luâ IP Internet Protocol Giao thức Internet CBR CCE CCCH CDD CDF CDM CDMA AIR CP CPICH CQI CRC CS Constant Bit Rate Control Channel Element Common Control Channel Cyclic Delay Diversity Cumulative Density Function Code Division Multiplexing Code Division Multiple Access Carrier to Interference Ratio Cyclic Prefix Common Pilot Channel Channel Quality Information Cyclic Redundancy Check Circuit Switched Tốc độ bít khơng đổi Phần tử kênh điều khiển Kênh điều khiển chung Phân tập trễ vịng Chức mật độ tích lũy Ghép kênh phân chia theo mã Đa truy nhập phân chia theo Tỷ số sóng mang tập âm mã Tiền tố vịng Kênh điều khiển chung Thông tin chất lƣợng kênh Kiểm tra dƣ vòng Chuyển mạch kênh D-BCH DCCH DCI DFCHA Dynamic Broadcast Channel Dedicated Control Channel Downlink Control Information Dynamic Frequency and Channel Kênh phát quảng bá động Kênh điều khiển riêng Thông tin điều khiển đƣờng Cấp phát kênh tần số động xuống DFT DL UL DL-SCH DTX E-DCH EDGE Allocation Discrete Fourier Transform Downlink uplink Downlink Shared Channel Discontinuous Transmission Enhanced DCH Enhanced Data Rates for GSM Biến đổi fourier rời rạc Đƣờng xuống Đƣờng lên Kênh chia sẻ đƣờng xuống Truyền phát không liên tục DCH đƣợc tăng cƣờng Tốc độ liệu tăng cƣờng Evolution EPC Evolved Packet Core EPDG Evolved Packet Data Gateway E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio cho GSM phát triển Mạng lõi gói phát triển Cổng liệu gói phát triển Truy nhập vô tuyến mặt đất EDO FD FDD FDM Access Evolution Data Only Frequency Domain Frequency Division Duplex Frequency Division Multiplexing ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số dịch vụ tích hợp 10 tồn cầu phát triển Chỉ có liệu phát triển Miền tần số Song công phân chia tần số Ghép kênh phân chia tần số Luâ kênh Kết tối ƣu luồng đƣợc lan truyền qua nhiều ăng ten phát Với kỹ thuật để làm việc hiệu máy phát phải có hiểu biết điều kiện kênh truyền, trƣờng hợp FDD điều kiện phải đƣợc cung cấp thời gian thực thông tin phản hồi từ UE Nhƣ làm phức tạp thêm cách đáng kể cho việc tối ƣu hóa nhƣng hệ thống cung cấp với hiệu suất cao Tiền mã hóa với hệ thống TDD khơng u cầu nhận phản hồi máy phát xác định cách độc lập điều kiện kênh truyền việc phân tích tín hiệu nhận đƣợc tần số Những lợi ích mặt lý thuyết MIMO chức số lƣợng ăng ten truyền nhận, điều kiện lan truyền vô tuyến, khả máy phát để thích nghi với điều kiện thay đổi, SNR Kết là, MIMO đặc biệt phù hợp với mơi trƣờng nhà, tạo mức độ cao đa đƣờng cực tiểu tầm nhìn 3.6.5 Kế hoạch 4G LTE đa ăng ten Các vấn đề kỹ thuật ăng ten đƣợc trình bày trên, xét tới quy định 4G LTE, bắt đầu với số thuật ngữ định nghĩa số thuật ngữ đƣợc sử dụng nhƣ sau : - Từ mã: từ mã biểu diễn liệu ngƣời dùng trƣớc đƣợc định dạng để truyền Một hai từ mã, CW0 CW1, đƣợc sử dụng tùy thuộc vào điều kiện kênh truyền chiếm ƣu trƣờng hợp sử dụng Trong trƣờng hợp phổ biến MIMO ngƣời sử dụng (SU-MIMO), hai từ mã đƣợc gửi đến UE nhất, nhƣng trƣờng hợp phổ biến đƣờng xuống MIMO nhiều ngƣời dùng (MU-MIMO), từ mã đƣợc gửi cho UE - Lớp: thuật ngữ lớp đồng nghĩa với luồng Đối với ghép kênh không gian, tối thiểu hai lớp phải đƣợc sử dụng Đƣợc cho phép lên tới bốn lớp Số lƣợng lớp biểu thị biểu tƣợng Số lƣợng lớp nhỏ số lƣợng ăng ten 74 Luâ - Tiền mã hóa (Precoding): Tiền mã hóa chỉnh sửa tín hiệu lớp trƣớckhi truyền Điều đƣợc thực với phân tập, tạo chùm tia ghép kênh khơng gian Hình 3.16: Xử lý tín hiệu cho phân tập phát ghép kênh không gian (MIMO) Các biểu tƣợng d,x y đƣợc sử dụng chi tiết kỹ thuật để biểu thị tín hiệu trƣớc sau lớp ánh xạ,và sau tiền mã hóa 3.6.5.1 Chế độ truyền dẫn đa ăng ten đƣờng xuống 4G LTE Có chế độ truyền dẫn đa ăng ten đƣợc xác định cho 4G LTE để tối ƣu hiệu suất đƣờng xuống dƣới điều kiện vô tuyến khác Đó : - Cổng đơn-ăngten; cổng 0-MIMO - Phân tập phát MISO - Ghép kênh khơng gian vịng mở MIMO, khơng có tiền mã hóa - Ghép kênh khơng gian vịng đóng MIMO, khơng có tiền mã hóa - MIMO đa-ngƣời sử dụng MIMO, UE tách biệt 75 L - Vịng đóng bậc =1 tiền mã hóa-MISO, lái chùm tia (beamsteering) - Cổng đơn- ăng ten; cổng –MISO, lái chùm tia 3.6.5.2 Chế độ đa ăng ten hƣớng lên 4G LTE Có ba loại kỹ thuật đa ăng ten đƣợc xác định cho hƣớng lên : - Phân tập thu eNodeB (đã trình bày phần trƣớc) - SU-MIMO cho UE đơn - MU-MIMO cho nhiều UE SU-MIMO nằm phạm vi 4G LTE nhƣng khơng hồn tồn đƣợc định nghĩa 3GPP phiên Để thực SU-MIMO UE yêu cầu hai máy phát Đây thách thức đáng kể chi phí kích cỡ mức tiêu thụ pin, lý SU-MIMO khơng đƣợc ƣu tiên phát triển Ngồi ra, tốc độ liệu tăng lên đƣờng lên mà có đƣợc từ MUMIMO khơng phải quan trọng nhƣ có đƣờng xuống việc phân phối lƣu lƣợng bất đối xứng Hơn nữa, hệ thống đƣợc triển khai với đƣờng lên-hiệu năng-hạn chế, không thực tế để tăng cƣờng công suất phát từ UE đủ để đạt đƣợc SNR cần thiết eNodeB nhận Hình 3.17: Đa ngƣời sử dụng MIMO hƣớng lên 76 Luâ Trong hình 3.17, hai luồng liệu có nguồn gốc từ hai UE khác Hai thiết bị phát đƣợc tách riêng xa nhiều so với trƣờng hợp ngƣời dùng nhất, thiếu kết nối vật lý có nghĩa khơng có hội để tối ƣu mã hóa chế độ riêng kênh cách trộn hai luồng liệu Tuy nhiên, tách biệt khơng gian tăng thêm có làm tăng hội eNodeB chọn lên cặp UE mà có đƣờng dẫn khơng tƣơng quan Điều làm tăng tối đa độ khuyếch đại công suất tiềm năng, trái ngƣợc với trƣờng hợp SU-MIMO, độ xác ăng ten có vấn đề, đặc biệt tần số dƣới 1GHz MU-MIMO có lợi bổ sung quan trọng: UE khơng địi hỏi tiêu hao cơng suất chi phí hai máy phát, nhƣng có lợi từ gia tăng công suất Để tận dụng đƣợc nhiều lợi ích MU-MIMO, UE phải đƣợc xếp theo thời gian công suất nhƣ nhận đƣợc 3.7 Kết luận chƣơng Ở chƣơng 3, luận văn đề cập phân tích Truy nhập vô tuyến 4G LTE Cụ thể, 4G LTE hỗ trợ hai chế độ song công phân chia theo tần số (FDD) song công phân chia theo thời gian (TDD) Giao diện không gian 4G LTE cũnghỗ trợ phát đa phƣơng tiện dịch vụ phát quảng bá đa điểm (MBMS) Băng thông 4G LTE biến đổi lựa chọn từ 1,4 đến 20MHz, khoảng cách sóng mang 15Khz Ngồi ra, kỹ thuật truyền dẫn liệu hƣớng lên hƣớng xuống đƣợc giới thiệu cụ thể chƣơng Trung tâm 4G LTE ý tƣởng kỹ thuật đa ăng ten, đƣợc sử dụng để tâng vùng phủ sóng khả lớp vật lý Thêm vào nhiều ăng ten với hệ thống vô tuyến cho phép khả cải thiện hiệu suất tín hiệu phát có đƣờng dẫn vật lý khác 77 Luâ CHƢƠNG – TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI 4G LTE TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 4.1 Triển khai 4G LTE giới 4G LTE trở thành công nghệ truyền thông di động phát triển nhanh từ trƣớc đến Các nhà khai thác viễn thông cho biết lƣu lƣợng liệu doanh thu tăng mạnh từ băng rộng di động tăng cƣờng đầu tƣ vào hệ thống mạng lƣới sở hạ tầng họ để đáp ứng nhu cầu tƣơng lai Theo thông tin từ nhà cung cấp dịch vụ nhƣ GSMA, OVUM, Qualcomm, dự kiến đến hết năm 2015, tồn giới có 450 mạng 4G LTE khai thƣơng mại so với số 364 mạng thức cung cấp dịch vụ thời điểm cuối năm 2014 4G LTE đến với quốc gia Asean khu vực vào cuối năm 2016 Tuy nhiên, việc triển khai 4G LTE quốc gia phát triển mức khiêm tốn thực tế giá smartphone 4G LTE cao so với thu nhập ngƣời dân nƣớc Asean Tại nƣớc phát triển phát triển, tỷ lệ thuê bao di động 4G LTE chiếm tƣơng ứng 90% 30% vào năm 2020 Hiện giới có nhiều nhà khai thác 4G LTE thành công LG U + cung cấp dịch vụ 4G LTE lần Hàn Quốc vào tháng 7/ 2011, tới phát triển mạnh; EE nhà khai thác 4G LTE lớn châu Âu, phủ sóng tới 80% dân số triệu thuê bao 4G LTE Theo khảo sát gần có 80% nhà cung cấp dịch vụ di động (telco) giới sử dụng công nghệ GSM (gồm GSM, GPRS/EDGE, HSPA) Theo giới chuyên gia phân tích đánh giá, lợi hạ tầng sẵn có số lƣợng ngƣời sử dụng đông đảo lý để phát triển thị trƣờng di động băng thơng rộng với công nghệ HSPA 4G LTE Đặc tả kỹ thuật công nghệ 4G LTE có khả tƣơng thích gần nhƣ hồn hảo với công nghệ tảng GSM Không GSM, telco sử dụng công nghệ CDMA không bỏ 78 Luâ qua hội chuyển tiếp lên 4G với công nghệ 4G LTE Bên cạnh sản phẩm mới, hội nghị giới di động (MWC) thƣờng niên nơi công nghệ định hƣớng phát triển ngành viễn thông di động đƣợc giới thiệu rộng rãi đến công chúng Tại MWC 2011 Barcelona (Tây Ban Nha), 4G LTE đề tài đƣợc quan tâm nhiều Thực tế cho thấy, hầu hết hãng sản xuất thiết bị viễn thông hàng đầu giới: Alcatel-Lucent, Ericsson, Motorola, Nokia, Nokia Siemens Networks, Huawei, LG Electronics, Samsung, NEC, Fujitsu nhận tiềm to lớn bắt tay với telco lớn giới (Verizon Wireless, AT&T, France Telecom- Orange, NTT DoCoMo, T-Mobile, China Mobile, ZTE ) thực thử nghiệm quan trọng công nghệ 4G LTE đạt thành công đáng kể Trong đó, Nokia Siemens Networks cơng bố thử nghiệm thành công 4G LTE với tốc độ lên đến 173Mbps môi trƣờng đô thị với nhiều thuê bao lúc tần số 2,6GHz, băng thông 20MHz AlcatelLucent thông báo thử nghiệm thành công 4G LTE với tốc độ tải đạt 80Mbps ZTE (Trung Quốc) cho biết trình diễn thành cơng 4G LTE với mức tốc độ tải 130Mbps Tiếp đó, Motorola tuyên bố, họ cộng tác với nhà khai thác di động Anh hoàn nghiệm kết nối ngồi trời cơng nghệ 4G LTE, tần số 700MHz 2,6GHz Mới đây, Motorola tiếp tục cơng bố họ hồn tất thử nghiệm giai đoạn công nghệ TD-4G LTE (TD Mode – 4G LTE ) với Bộ Công nghiệp CNTT (MIIT) Trung Quốc, tốc độ tải xuống thực tế đạt đƣợc 80Mbps Các thử nghiệm trình diễn chứng tỏ khả tuyệt vời công nghệ 4G LTE khả thƣơng mại hóa 4G LTE đến gần Kế hoạch thử nghiệm triển khai công nghệ 4G LTE đƣợc công ty hợp tác thúc đẩy đến thức có dịch vụ 4G LTE thƣơng mại Trong chạy đua để trở thành để trở thành nhà khai thác mạng đƣa vào vận hành thƣơng mại dịch vụ 4G LTE, TeliaSonera đích sớm TeliaSonera telco giới thƣơng mại hóa cơng nghệ 4G LTE hai thủ Stockholm (Thụy Điển) Oslo (Na Uy) vào năm 2010 tiếp tục triển khai sang Phần Lan Song hành với chiến dịch triển khai mạng 4G 4G LTE, TeliaSonera 79 Luâ tiếp tục mở rộng mạng Turbo-3G (công nghệ HSPA) nhằm tăng dung lƣợng khu vực phủ sóng TeliaSonera tiếp tục mở rộng mạng 4G đến 25 thành phố lớn Thụy Điển thành phố Na Uy Hãng sử dụng công nghệ 4G LTE tần số 2,6GHz với băng thông 20MHz, tốc độ tối đa lên đến 100Mbps Telstra (Úc) nhà mạng giới thức xác nhận việc triển khai 4G LTE cách rộng rãi Theo nhà mạng này, họ thử nghiệm 4G LTE từ cuối năm 2011 khu vực trung tâm thành phố lớn Úc Song song đó, Ericsson nhà sản xuất thiết bị phát triển hạ tầng phục vụ hệ thống mạng tần số 1.800 MHz Và Sierra Wireless đƣa thị trƣờng thiết bị “lƣỡng tính” hỗ trợ ngƣời dùng tƣơng thích ngƣợc với hệ mạng 3G khỏi vùng phủ sóng 4G LTE Theo Wireless Intelligence, có khoảng 10-15 mạng 4G LTE đƣợc đƣa vào phục vụ vào cuối năm 2010 lên đến 30 mạng vào cuối năm 2012 Tại thị trƣờng Mỹ, Verizon Wireless cho biết, mạng 4G LTE họ sử dụng phổ 10MHz hỗ trợ tốc độ từ 5Mbps -12Mbps Đại diện hãng Verizon Wireless cho biết, điện thoại 4G LTE hãng có hai chip vơ tuyến Vì vậy, chúng làm việc mạng 4G LTE mạng viễn thông công nghệ CDMA Verizon Wireless dự kiến cho mắt điện thoại khơng dây tích hợp cơng nghệ 4G LTE vào năm 2011 Ericsson Alcatel-Lucent đối tác cung cấp thiết bị cho mạng 4G LTE Verizon Wireless Tiếp theo, AT&T có kế hoạch thƣơng mại hóa 4G LTE vào năm 2011 Hãng tun bố có đủ băng thơng 20MHz dành cho 4G LTE để phủ sóng cho 100 thành phố lớn Mỹ NTT DoCoMo nhà khai thác di động Nhật Bản thử nghiệm thành công 4G LTE với tốc độ đạt đến 250Mbps tuyên bố bắt đầu đƣa dịch vụ 4G LTE từ 2010 Giai đoạn đầu mạng 4G LTE NTT DoCoMo sử dụng tần số 2GHz, băng thông 15MHz anten MIMO cho khoảng 20 nghìn trạm gốc Và đến cuối năm 2012 chuyển sang sử dụng tần số 1,5GHz Hiện nay, Ericsson hãng cung cấp sở hạ tầng mạng cho NTT DoCoMo Song hành với NTT DoCoMo KDDI, telco nhƣ KDDI, Softbank Mobile, eMobile đƣợc quan quản lý viễn thông Nhật 80 Luâ Bản – Bộ nội truyền thông (MIC) phê chuẩn kế hoạch triển khai mạng 4G LTE Cùng lúc này, ba nhà khai thác di động Singtel, StarHub MobileOne cho lắp đặt thử nghiệm dịch vụ 4G LTE tần số 2,5GHz Tại triển lãm CES hồi đầu năm Las Vegas, Verizon Wireless giới hạn thiệu nhiều sản phẩm sử dụng công nghệ 4G LTE : gồm mẫu tablet, mẫu smartphone, mẫu laptop mẫu hotspot di động Tất chúng đến từ đơn vị OEM khác nhau, sử dụng loại chipset không dây khác Hiện có 10 mạng di động (MNO) hỗ trợ 4G LTE phạm vi toàn cầu Dự kiến 2011 có thêm 30 MNO khác Về phía WiMAX, đa số MNO tập trung châu Âu, tiếp đến châu Á – TBD, vùng Trung Đông đến Mỹ Đại diện nhà mạng với số thuê bao lớn giới nhƣ China Mobile (Trung Quốc) hay Bharti Airtel (Ấn Độ) liên kết thành lập nhóm phát triển chuẩn 4G LTE gọi tắt GTI Chủ tịch Softbank (Nhật) Masayoshi Son cho biết nhà mạng ủng hộ việc đƣa 4G LTE trở thành chuẩn mạng hệ dựa ƣu điểm giá thành thấp, tốc độ mạng cao hiệu suất tần số tốt hẳn hệ mạng khác Ơng số đơng ln đóng vai trị định vấn đề tƣơng tự với 2/3 dân số giới, hậu thuẫn cho 4G LTE, nhà mạng Châu Á gần nhƣ định xong số phận chuẩn mạng 4G chung cho toàn cầu Theo số liệu Hiệp hội nhà sản xuất di động toàn cầu GSA, tới năm 2010, giới có 80 nhà mạng 33 quốc gia cam kết phát triển lên 4G LTE, có 21 nhà mạng khu vực châu Á-Thái Bình Dƣơng Tại Đơng Nam Á có M1, SingTel StarHub Singapore triển khai 4G LTE  Đối với nhà phát triển thiết bị Qualcomm thông báo lộ trình sản phẩm mới, bổ sung cơng nghệ 4G 4G LTE cho tất modem Gobi họ Dựa thành công Gobi, Qualcomm (đối tác hãng sản xuất máy tính: Sony, Acer, Lenovo, Dell, HP ) chuẩn bị tập trung vào dòng sản phẩm: e-reader, thiết bị chơi game, modem USB ứng dụng thƣơng mại M2M (mobile to mobile – di động tới di 81 Luâ động) Các chipset gồm: MDM9200 hỗ trợ tốc độ lên đến 100Mbps, tƣơng thích ngƣợc với HSPA, MDM9600 hỗ trợ tốc độ 100Mbps, tƣơng thích ngƣợc với HSPA+ EV-DO (Rev A Rev B) Cũng MWC, RIM - nhà sản xuất tiếng với sản phẩm BlackBerry - xác nhận kết nối 4G LTE đƣợc trang bị cho dòng sản phẩm PlayBook từ năm 2011 “PlayBook máy tính bảng chuyên nghiệp dành cho ngƣời thực muốn hoàn tất việc” - Đại diện RIM cho biết Trong đó, với khoảng 170 thiết bị di động thức hoạt động hệ điều hành Android, Google ủng hộ mạnh mẽ 4G LTE Eric Schmidt - CEO Google cho “4G LTE tảng cho ứng dụng mạnh mẽ mà tƣởng tƣợng đến” Samsung Craft điện thoại 4G tính thời điểm sử dụng công nghệ không dây tốc độ cao 4G LTE Cũng theo Samsung, nhà mạng MetroPCS (Mỹ) 4G LTE đƣợc chọn đơn vị phân phối thức mẫu máy sau vƣợt qua đối thủ tên tuổi khác nhƣ Verizon, AT&T, T-Mobile, Cricket Cƣớc liệu hàng tháng 55 USD Hình 4.1: Samsung Craft - Chiếc điện thoại 4G sử dụng mạng 4G LTE giới 82 Luâ Nhà khai thác dịch vụ viễn thông TeliaSonera liên kết với hãng điện tử Samsung để giới thiệu MTXT có hỗ trợ dịch vụ 4G LTE Thụy Điển Đó MTXT X430 Samsung có khối lƣợng 2kg, hình 14” (đƣờng chéo 35,6 cm) vi xử lý i3 Intel Bên cạnh việc hỗ trợ 4G LTE, X430 dùng đƣợc với mạng 3G hay GSM để truy cập Internet Hình 4.2: Laptop X430 Theo tin từ TeliaSonera Samsung, X430 MTXT hỗ trợ 4G LTE có mặt thị trƣờng Cũng triển lãm điện tử tiêu dùng quốc tế CES 2011 Las Vegas, Mỹ hồi tháng trƣớc, hãng viễn thông Verizon thông báo thời gian tới có MTXT HP hỗ trợ 4G LTE Verizon chƣa cho biết thời điểm cụ thể tung MTXT này, nói chúng sớm có mặt, vào năm Các sản phẩm Verizon truy cập vào hệ thống mạng 4G LTE TeliaSonera ngƣợc lại Do hai nhà khai thác viễn thông sử dụng công nghệ mạng di động hệ 4G LTE với dải băng tần khác TeliaSonera không “hé lộ” kế hoạch tung sản phẩm điện thoại thông minh thiết bị khác tƣơng thích với 4G LTE, nhƣng họ có tiết lộ số lƣợng thiết bị hỗ trợ 4G LTE dần xuất năm năm tới 4.2 Triển khai 4G 4G LTE VIỆT NAM 83 Luâ Bộ TT&TT đồng ý cho VNPT, Viettel, FPT Telecom, CMC VTC đƣợc thử nghiệm mạng di động công nghệ 4G LTE Thời gian thử nghiệm năm Theo Luật Viễn thông, doanh nghiệp phải đấu giá tần số để lấy giấy phép Việc đấu giá tần số nhằm tránh tình trạng xin giấy phép để “giữ chỗ” Ngày 10/10/2010, VNPT tuyên bố hoàn thành trạm BTS theo cơng nghệ 4G LTE đặt tịa nhà Internet, lô 2A, làng Quốc tế Thăng Long, Cầu Giấy, Hà Nội với tốc độ truy cập Internet lên đến 60 Mbps Giai đoạn dự án thử nghiệm cung cấp dịch vụvô tuyến băng rộng công nghệ 4G LTE VNPT đƣợc VDC triển khai với 15 trạm BTS Hà Nội, bán kính phủ sóng trạm khoảng 1km Hình 4.3: Ericsson phối hợp với Cục Tần số Vô tuyến điện thử nghiệm công nghệ 4G LTE Hà Nội Hình 4.4: Trạm gốc 4G LTE 84 Luâ Tại hội thảo quốc tế 4G 4G LTE khai mạc vào 26/3 Hà Nội, Thứ trƣởng Thơng tin Truyền thơng nói kế hoạch triển khai, cấp phép khai tháng mạng tốc độ cao Theo đó, Thứ trƣởng Lê Nam Thắng cho biết Việt Nam triển khai mạng 4G năm 2015 đƣợc cấp phép, đƣa vào sử dụng, khai thác từ năm 2016 Đây thông tin đƣợc nhiều ngƣời mong chờ 4G đƣợc triển khai nhiều nƣớc khu vực nhƣng Việt Nam chƣa có Ngồi ra, dân mạng mong đợi đƣợc lƣớt mạng di động „vi vu‟ smartphone, máy tính bảng Hình 4.5: Hội thảo 4G LTE Hà Nội Chia sẻ hội thảo, Thứ trƣởng Lê Nam Thắng cho biết: "Mạng 4G 4G LTE phát triển nhanh chóng tồn cầu Với ƣu vƣợt bậc khả cung cấp dịch vụ truy nhập tốc độ cao, với xu hƣớng dần phổ cập thiết bị đầu cuối, khẳng định mạng 4G 4G LTE xu hƣớng phát triển chủ đạo viễn thông giới thời gian tới, Tuy nhiên, triển khai 4G Việt Nam cho hiệu quả, bền vững vấn đề cần đƣợc nghiên cứu, phân tích kỹ lƣỡng" Tháng 4/2015, Qualcomm tổ chức buổi giới thiệu chia sẻ tăng trƣởng mạng 3G nhƣ dự báo tƣơng lai mạng 4G Ông Mantosh 85 Luâ Mahotra, Giám đốc Qualcomm khu vực Đông Nam Á nhận định tăng trƣởng thiết bị mạng 3G lên đến 55% với số lƣợng ngƣời đăng ký đạt 20 triệu ngƣời Số lƣợng ngƣời kết nối thƣờng xuyên (unique user) với thiết bị khơng dây tồn giới lên đến 3,6 tỷ ngƣời với mức độ phổ biến nhiều nƣớc sinh hoạt hàng ngày Doanh thu tồn ngành viễn thơng di động đạt nghìn tỷ USD năm 2013 kỳ vọng đạt đƣợc mức 2,9 nghìn tỷ năm 2020 dựa thống kê GSM Association Với tổng mức độ thâm nhập 3G tăng từ 21% đến 30% năm 2013 đến 2014, Qualcomm cho thời điểm thích hợp để triển khai mạng 4G LTE Việt Nam tốc độ tăng trƣởng 3G mức cao khu vực châu Á Hiện Qualcomm có đầy đủ dải chipset từ phổ thơng đến cao cấp hỗ trợ mạng 4G LTE, từ Snapdragon 210 phiên đƣợc triển khai Snapdragon 820 Đối với việc cấp mạng 4G 4G LTE Việt Nam, nhà mạng bắt đầu triển khai xây dựng hạ tầng từ cuối tháng 4/2015 Trên thực tế số nhà mạng nhƣ Viettel thử nghiệm 4G từ năm 2011 Các nhà mạng triển khai mạng 4G dải tần số 1.800 MHz Nhƣ vậy, kỳ vọng năm 2016 tới, mạng 4G Việt Nam đƣợc thử nghiệm rộng rãi đến với ngƣời dùng 4.3 Kết luận chƣơng Ở chƣơng cuối luận văn, tìm hiểu tình hình thực tế triển khai 4G LTE toàn giới nhƣ kế hoạch phát triển 4G LTE Việt Nam Việc 4G LTE đƣợc triển khai rộng rãi toàn giới chứng tỏ 4G LTE ƣu điểm nhà khai thác viễn thông, hãng cung cấp thiết bị muốn hƣớng đến ngƣời dùng, để tận dụng bùng nổ khoa học kỹ thuật nhu cầu sử dụng sản phẩm thông minh, tạo cách mạng truyền dẫn viễn thông số Ở Việt Nam, 4G LTE khơng cịn khái niệm mà đƣợc thực thí điểm từ sớm tiến tới không xa 4G LTE đƣợc triển khai 86 Luâ KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Công nghệ 4G LTE công nghệ mới, đƣợc triển khai toàn giới, với khả truyền tải tốc độ cao kiến trúc mạng đơn giản, sử dụng băng tần hiệu hoàn toàn tƣơng thích với hệ thống trƣớc (GSM & WCDMA) dựa mạng toàn IP 4G LTE trở thành hệ thống thơng tin di động tồn cầu Vì việc tìm hiểu cơng nghệ 4G LTE cần thiết có ý nghĩa thực tế Trong luận văn em đề cập cách tổng quan công nghệ 4G LTE, trọng tâm gồm phần : - Tìm hiểu trình phát triển hệ thống thông tin di động nay, giới thiệu cơng nghệ 4G LTE - Tìm hiểu kiến trúc mạng 4G LTE, thành phần giao thức sử dụng - Nắm bắt đƣợc công nghệ OFDMA, SC_FDMA MIMO sử dụng giao diện vơ tuyến 4G LTE - Tình hình triển khai 4G LTE giới VIỆT NAM 4G LTE công nghệ phát triển sau so với WIMAX, nhƣng với đặc tính tuyệt vời mà đem lại, nên có nhiều nhà mạng lớn giới ủng hộ lựa chọn để triển khai Các nhà chế tạo thiết bị đầu cuối tiến hành tích hợp cơng nghệ 4G LTE vào sản phẩm Tại Việt Nam nhà mạng tiến hành thử ngiệm công nghệ 4G LTE đạt đƣợc kết khả quan Do vậy, việc nắm bắt công nghệ 4G LTE cần thiết “Nghiên cứu hệ thống thông tin di động 4G LTE ứng dụng Việt Nam” 87 Luâ TÀI LIỆU THAM KHẢO Harri Holma, Antti Toskala (2009), LTE for UMTS – OFDMA and SC- FDMA Based Radio Access, John Wiley & Sons Ltd Agilent Technologies (2009), 3GPP Long Term Evolution: System Overview, Product Development,and Test Challenges Farooq Khan (2009), 4G LTE for 4G Mobile Broadband: Air Interface Technologies and Performance, Cambridge University Press C.Gessner (2008), UMTS Long Term Evolution (LTE ) Technology Introduction, Rohde-Schwarz Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld, Per Beming (2007), 3G EVOLUTION: HSPA and LTE FOR for mobile broadband, Academic Press I- Lộ trình phát triển thơng tin di động 3G lên 4G - TS Nguyên Phạm Anh Dũng Giáo trình Thơng tin Di động – PGS TS Tơ Đăng Hải Các website tham khảo : www.Thongtincongnghe.com www.Vntelecom.org www.Tapchibcvt.gov.vn www.Tudiencongnghe.net www.Xahoithongtin.com http://www.pcworld.com.vn/ 88