5G là mạng di động thế hệ thứ 5 eMBB, URLLC và eMTC là ba trường phát triển chính của mạng di động 5G, mỗi trường phát triển tập trung vào các khía cạnh cụ thể của việc kết nối di động: • eMBB (enhanced Mobile Broadband): eMBB tập trung vào cung cấp khả năng truyền tải dữ liệu siêu nhanh và khả năng kết nối hàng tỷ thiết bị. Điều này thường liên quan đến việc đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn như video 4K8K streaming, trải nghiệm thực tế ảo (VR) ..... • URLLC (UltraReliable Low Latency Communications): URLLC tập trung vào cung cấp độ trễ thấp và độ tin cậy cao cho các ứng dụng thời gian thực và yêu cầu đáng tin cậy như điều khiển tự động, hệ thống an toàn xe tự lái, và các ứng dụng y tế đòi hỏi thời gian phản hồi nhanh chóng. .... • eMTC (enhanced MachineType Communications): eMTC tập trung vào hỗ trợ việc kết nối một lượng lớn thiết bị IoT (Internet of Things) với các yêu cầu truyền tải dữ liệu thấp và tiết kiệm năng lượng. Các ứng dụng như theo dõi địa điểm, cảm biến thời tiết, và các hệ thống đo đạc từ xa đòi hỏi khả năng kết nối ổn định, nhưng không cần băng thông cao....
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG I - - BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ SỞ Khóa Đào Tạo IP & 5G Giảng viên hướng dẫn: Thầy Đỗ Ngọc Tuấn Giảng viên phụ trách: Thầy Nguyễn Văn Thăng Thầy Đặng Trần Lê Anh Sinh viên: ############ Mã sinh viên: ############ Lớp: ############ HÀ NỘI, 8/2023 LỜI CẢM ƠN Kính gửi tập thể cơng ty VHT quý thầy cô giáo Học Viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng Em xin gửi lời cảm ơn tới Khoa Viễn thông tạo điều kiện cho em có hội thực tập cơng ty VHT Ngoài ra, em xin cảm ơn thầy Đỗ Ngọc Tuấn ln nhiệt tình, giảng dạy cho em kiến thức IP&5G, nhờ có thầy mà kiến thức em học trường trở nên thực tế dễ hiểu nhiều Không thể thiếu chuyến hành trình hỗ trợ định hướng từ thầy cô Học Viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, với lời khuyên, hướng dẫn kiến thức mà thầy cô truyền đạt hành trang quý báu để em vứng bước đường phía trước Cuối cùng, em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới giảng viên hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Thăng thầy Đặng Trần Lê Anh Cảm ơn hai thầy ln dìu dắt, giúp đỡ bảo tận tình cho em để em hồnh thành tốt kì Thực Tập Cơ Sở Em xin chân thành cảm ơn! ############ MỤC LỤCC LỤC LỤCC I BÁO CÁO THỰC TẬP TẠI LỚP ĐÀO TẠO .4 Giới thiệu mạng 5G .4 1.1 Lịch sử phát triển .4 1.2 Mạng 5G .4 1.3 ITU – International Telecommunication Union 1.4 3GPP-(3rd Generation Partnership Project) 1.5 Nhà cung cấp 1.6 4G/5G Network Architecture Overview 1.7 Radio Frequency 1.8 5G Việt Nam 5G Protocol Stack overview 10 2.1 Định nghĩa 10 2.2 gNB NR Layer 10 2.3 gNodeB Protocol Stack – Control Plane 11 2.4 gNodeB Protocol Stack – User Plane 12 2.5 5G NR layer 12 2.6 5G NR Layer 13 2.7 5G NR Layer 14 2.8 Các loại kênh 5G NR .15 2.9 Ánh xạ kênh 5G NR 15 Trạm gốc 5G gNodeB 17 3.1 5G gNodeB 17 3.2 Kiến trúc 5G gNodeB .18 3.3 Các tùy chọn triển khai 5G gNodeB .18 3.4 gNodeB-Central Unit (CU) 18 3.5 gNodeB-Distributed Unit (DU) .19 3.6 gNodeB-Radio Unit (RU) + Antenna 19 II 3.7 gNodeB – Thông số kỹ thuật 20 3.8 Throughput 20 3.9 Kết nối đa dạng hàng loạt (mMTC) 20 5G gNodeB – Physical Layer overview 20 4.1 Chức khối 20 4.2 Cấu trúc khung 21 4.3 Numerology – Frequency view 21 4.4 Lưới tài nguyên 21 4.5 Dạng sóng mã hóa kênh 22 4.6 Kênh vật lý – Tín hiệu .22 4.7 Phân bổ tài nguyên 23 BÁO CÁO BÀI THỰC HÀNH 24 Trình bày giao tiếp Socket qua TCP 24 1.1 Socket gì? 24 1.2 Tại người dùng cần đến socket? .24 1.3 Socket hoạt động nào? .24 1.4 Client-Server sử dụng Socket chế độ có kết nối (TCP) 25 Trình bày thủ tục quảng bá tin MiB 5G 26 Mô code thủ tục quảng bá tin MIB 27 3.1 Code mô thủ tục 27 3.2 Kết mô 30 3.3 Kết luận 30 I BÁO CÁO THỰC TẬP TẠI LỚP ĐÀO TẠO Giới thiệu mạng 5G 1.1 Lịch sử phát triển Năm 1980: 1G-Mobile voice calls Năm 1990: 2G-Mobile voice calls and SMS Năm 2000: 3G-Mobile web browsing Năm 2010: 4G-Mobile video consumption and higher data speed Năm 2020: 5G-Technology to enhance experience and drive digitalization of industries 1.2 Mạng 5G 5G mạng di động hệ thứ eMBB, URLLC eMTC ba trường phát triển mạng di động 5G, trường phát triển tập trung vào khía cạnh cụ thể việc kết nối di động: eMBB (enhanced Mobile Broadband): eMBB tập trung vào cung cấp khả truyền tải liệu siêu nhanh khả kết nối hàng tỷ thiết bị Điều thường liên quan đến việc đáp ứng yêu cầu ứng dụng yêu cầu băng thông lớn video 4K/8K streaming, trải nghiệm thực tế ảo (VR) tăng cường (AR), video hội nghị chất lượng cao nhiều ứng dụng truyền tải liệu khác eMBB cải thiện trải nghiệm người dùng cách cung cấp tốc độ internet tốt hơn, đáng tin cậy cho thiết bị di động URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communications): URLLC tập trung vào cung cấp độ trễ thấp độ tin cậy cao cho ứng dụng thời gian thực yêu cầu đáng tin cậy điều khiển tự động, hệ thống an toàn xe tự lái, ứng dụng y tế địi hỏi thời gian phản hồi nhanh chóng Đối với ứng dụng này, độ trễ (thời gian mà liệu để di chuyển từ nguồn đến đích) quan trọng phải giữ mức thấp eMTC (enhanced Machine-Type Communications): eMTC tập trung vào hỗ trợ việc kết nối lượng lớn thiết bị IoT (Internet of Things) với yêu cầu truyền tải liệu thấp tiết kiệm lượng Các ứng dụng theo dõi địa điểm, cảm biến thời tiết, hệ thống đo đạc từ xa đòi hỏi khả kết nối ổn định, không cần băng thơng cao Hình 1.0 Các u cầu kỹ thuật tiêu chuẩn 5G 1.3 ITU – International Telecommunication Union Tổ chức Viễn thông Quốc tế (ITU) tổ chức quốc tế hoạt động lĩnh vực viễn thông công nghệ thông tin Được thành lập năm 1985 Liên Hiệp Quốc, có trụ sở Geneva, Thụy Sĩ,ITU có 193 quốc gia thành viên 900 công ty, trường đại học tổ chức ITU có nhiệm vụ thúc đẩy phát triển sử dụng hiệu công nghệ viễn thông thơng tin tồn giới ITU có ba phân ngành hoạt động lĩnh vực này, gọi "3 main sectors" main sectors gồm: ITU-R (Radiocommunication Sector): ITU-R tập trung vào việc phân bổ quản lý tài nguyên tần số điện từ để đảm bảo tương thích hiệu sử dụng Cụ thể, ITU-R thúc đẩy việc phát triển tiêu chuẩn liên quan đến việc sử dụng tần số cho dịch vụ di động, vệ tinh, truyền hình radio ITU-T (Telecommunication Standardization Sector): ITU-T tập trung vào việc phát triển tiêu chuẩn khung làm việc lĩnh vực viễn thông công nghệ thông tin Các tiêu chuẩn đảm bảo tương thích tương tác thiết bị, hệ thống dịch vụ khác toàn cầu ITU-T thúc đẩy tiêu chuẩn liên quan đến mạng di động, Internet, mã hóa, an ninh mạng nhiều khía cạnh khác ITU-D (Development Sector): ITU-D tập trung vào việc hỗ trợ phát triển công nghệ thông tin viễn thông quốc gia phát triển ITU-D thực dự án chương trình để giúp quốc gia nâng cao khả tiếp cận công nghệ, phát triển sở hạ tầng viễn thông tăng cường khả quản lý lĩnh vực viễn thơng Hình 1.1 So sáng IMT-2020 IMT-Advanced HÌnh 1.2 Logo ITU 1.4 3GPP-(3rd Generation Partnership Project) 3GPP viết tắt "3rd Generation Partnership Project," tổ chức liên danh quốc tế chịu trách nhiệm phát triển tiêu chuẩn hóa cơng nghệ liên quan đến mạng di động viễn thông 3GPP tạo để làm việc tiêu chuẩn 2G (GSM) ban đầu sau tiếp tục phát triển tiêu chuẩn 3G, 4G 5G Trong 3GPP có nhóm hoạt động, gọi “3 main group”, main group gồm: RAN (Radio Access Network): Nhóm RAN chịu trách nhiệm phát triển tiêu chuẩn liên quan đến phần giao tiếp không dây thiết bị di động sở hạ tầng mạng Nhóm tập trung vào việc xác định yêu cầu phạm vi phủ sóng, tốc độ truyền dẫn, độ trễ khả kết nối mạng di động Các công nghệ liên quan đến việc cải thiện hiệu suất mạng di động, băng thông rộng tốc độ cao nằm phạm vi hoạt động nhóm RAN SA (Service & Systems Aspects): Nhóm SA tập trung vào khía cạnh dịch vụ hệ thống việc phát triển tiêu chuẩn hóa cơng nghệ di động Nhóm đảm nhận nhiệm vụ phát triển kiến thức mơ hình dịch vụ, giao thức khung làm việc để hỗ trợ tính ứng dụng mạng di động SA nhấn mạnh việc đảm bảo tích hợp tốt tương thích dịch vụ hệ thống khác mạng CT (Core Network and Terminals): Nhóm CT tập trung vào phát triển tiêu chuẩn liên quan đến hạ tầng mạng lõi thiết bị di động (terminals) Các yếu tố kiến thức kiến trúc mạng lõi, cách thiết bị di động kết nối tương tác với với mạng cốt lõi vấn đề nhóm CT quản lý Họ đảm bảo hạ tầng mạng lõi thiết bị di động hoạt động tương thích tương tác theo tiêu chuẩn chất lượng Hình 1.3 Logo 3GPP 1.5 Nhà cung cấp Một số nhà cung cấp tiếng như: CISCO, ERICSSON, NOKIA, VIETTEL, VIAVI Hình 1.4 Một số nhà cung cấp 1.6 4G/5G Network Architecture Overview Ba tùy chọn “option” để triển khai mạng di động 4G 5G là: 4G LTE Option 1: Tùy chọn liên quan đến cách triển khai mạng 4G Long-Term Evolution (LTE) Option thường áp dụng cho mơ hình mạng di động truyền thống, dịch vụ 4G cung cấp cách sử dụng sở hạ tầng LTE mà khơng có tương tác với mạng 5G Các dịch vụ di động tốc độ cao liệu phong phú cung cấp qua mạng 4G LTE 4G/5G NSA Option 3: Tùy chọn liên quan đến cách triển khai mạng 5G Non-Standalone (NSA) kết hợp với mạng 4G Option cho phép sử dụng sở hạ tầng 4G có để hỗ trợ dịch vụ 5G Điều đồng nghĩa với việc thiết bị 5G kết nối với sở hạ tầng 4G để truy cập dịch vụ 5G thông qua sở hạ tầng 4G Tùy chọn giúp việc triển khai mạng 5G nhanh thông qua việc sử dụng sở hạ tầng có, vận hành phức tạp Dưới mơ hình hệ thống: Hình 1.5 4G/5G NSA 5G SA Option 2: Tùy chọn liên quan đến cách triển khai mạng 5G Standalone (SA) Option cho phép triển khai mạng 5G hoàn toàn độc lập với sở hạ tầng 4G Mạng 5G SA không phụ thuộc vào mạng 4G hoạt động độc lập, khiến cho việc vận hành đơn giản Điều cung cấp linh hoạt việc phát triển tính ứng dụng độc lập cho mạng 5G Dưới mơ hình hệ thống: Hình 1.6 5G SA 1.7 Radio Frequency Hình 1.7 Dải tần số nước giới 1.8 5G Việt Nam Hiện tại: Mạng 4G phủ sóng 99,8% tồn quốc Ba nhà mạng lớn Việt Nam (Viettel, VNPT, MobiFone) tiến hành thí điểm mạng 5G 20 thành phố Gần 75% người dùng cáp quang nhà Tương lai: Có giấy phép tần số 5G Dữ liệu người dùng (User data) thông tin thực tế mà thiết bị di động truyền tải nhận Đây liệu âm thanh, video, tin nhắn, ảnh loại liệu khác gửi tới nhận từ thiết bị mạng Dữ liệu người dùng truyền tải cách sử dụng kênh vật lý Downlink Shared Channel (DL-SCH) cho liệu tải xuống từ trạm sở tới thiết bị di động Uplink Shared Channel (UL-SCH) cho liệu tải lên từ thiết bị di động tới trạm sở Trong NR channel mapping, MIB truyền tải thông qua Broadcast Channel (BCH) để cung cấp thông tin quản lý cho thiết bị di động Còn liệu người dùng (User data) truyền tải qua kênh vật lý Downlink Shared Channel (DL-SCH) Uplink Shared Channel (UL-SCH), tùy thuộc vào hướng truyền tải (tải xuống tải lên) Trạm gốc 5G gNodeB 3.1 5G gNodeB 5G gNodeB, viết tắt "5G Next-Generation Node B", thành phần quan trọng kiến trúc mạng di động hệ 5G Nó thay trạm sở mạng di động hệ trước (4G LTE), gọi eNodeB, cung cấp tảng cho việc truyền tải liệu thông tin mạng 5G thiết bị di động (UE User Equipment) Hình 3.1 5G gNodeB 17 Hình 3.2 Các loại gNodeB 3.2 Kiến trúc 5G gNodeB gNodeB: Đơn vị trung tâm – CU Đơn vị phân phối –DU Đơn vị phát – RU Split Architecture: Triển khai HW linh hoạt Thích ứng với trường hợp sử dụng khác nhau: độ trễ, eMBB … Phối hợp hiển thị, tải lên … 3.3 Các tùy chọn triển khai 5G gNodeB Gồm tùy chọn: One Unit: CU/DU/RU khối Two Unit: CU khối – DU/RU khối Three Unit: CU khối – DU khối – RU khối 3.4 gNodeB-Central Unit (CU) CU viết tắt "Central Unit," ám đến thành phần quan trọng trạm sở 5G gNodeB CU có vai trị quan trọng việc quản lý điều khiển mạng để đảm bảo hiệu suất khả kết nối tốt cho thiết bị di động (UE - User Equipment) Giao diện gồm có: NG: Cho phép CU quản lý tài nguyên radio, điều khiển kết nối trao đổi liệu với trạm sở (gNodeB) thiết bị di động (User Equipment - UE) mạng Xn: Cho phép trao đổi thông tin Centralized Units (CU) trạm sở (gNodeB) khác F1: Cho phép Distributed Units (DU) trạm sở (gNodeB) khác giao tiếp với 18 Chức chính: Layer 3: Chịu trách nhiệm việc định tuyến chuyển tiếp liệu thiết bị mạng, nhằm đảm bảo việc truyền tải liệu cách hiệu đáng tin cậy PDCP: quản lý bảo vệ liệu truyền tải thiết bị di động (UE User Equipment) trạm sở (gNodeB 5G eNodeB LTE) SDAP: trách nhiệm cho việc quản lý điều chỉnh liệu dịch vụ truyền tải thiết bị di động (UE - User Equipment) trạm sở (gNodeB 5G), có vai trò quan trọng việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (Quality of Service - QoS) tối ưu hóa hiệu suất mạng 3.5 gNodeB-Distributed Unit (DU) DU viết tắt "Distributed Unit," DU có vai trị quan trọng việc xử lý quản lý tài nguyên radio (RAN) mức cục để đảm bảo hiệu suất khả kết nối tốt cho thiết bị di động (UE - User Equipment) Chức chính: High PHY layer: Chịu trách nhiệm cho việc truyền tải tín hiệu liệu mơi trường truyền (ví dụ: khơng gian, cáp, sóng radio) MAC layer: Chịu trách nhiệm cho việc quản lý kiểm sốt truy cập vào phương tiện truyền thơng (ví dụ: mơi trường truyền sóng, cáp) để đảm bảo thiết bị mạng truyền tải liệu cách hiệu không xảy xung đột RLC layer: Chịu trách nhiệm cho việc quản lý truyền tải liệu thiết bị di động (UE - User Equipment) trạm sở (NodeB UMTS eNodeB LTE) 3.6 gNodeB-Radio Unit (RU) + Antenna Mục đích RU (Radio Unit) chuyển đổi tín hiệu vơ tuyến gửi đến từ ăng-ten thành tín hiệu kỹ thuật số truyền qua đường phía trước tới DU (Distributed Unit) Giao diện: Đến DU: Cho phép truyền tải tín hiệu thơng tin RU DU để quản lý, điều khiển triển khai dịch vụ mạng Đến Antenna: Có nhiệm vụ xử lý tín hiệu sóng radio chuẩn bị chúng để truyền tải qua anten 3.7 gNodeB – Thông số kỹ thuật 19