(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu kiến trúc vô tuyến đám mây c ran và giải pháp ứng dụng trong mạng tin di động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN ĐÌNH VĂN h NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC VƠ TUYẾN ĐÁM MÂY C-RAN VÀ GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT VIỄN THƠNG Bình Định - Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN ĐÌNH VĂN h NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC VƠ TUYẾN ĐÁM MÂY C-RAN VÀ GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 52 02 08 Ngƣời hƣớng dẫn: TS Hồ Văn Phi LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn thực hướng dẫn trực tiếp thầy TS Hồ Văn Phi Mọi nội dung tham khảo luận văn tham khảo từ nguồn tài liệu trích dẫn phần tài liệu tham khảo C c kết nghi n cứu luận văn c nh n tự t m hi u ph n t ch c ch trung thực kh ch quan Tác giả luận văn Nguyễn Đình Văn h LỜI CẢM ƠN Đ hoàn thành luận văn t t nghiệp n c nh c gắng th n trước hết xin bày tỏ lời cảm ơn s u sắc đến Thầy TS Hồ Văn Phi đ quan t m gi p đỡ tận t nh góp ý định hướng cho tơi su t q trình thực luận văn Qua đ y tơi xin g i lời cảm ơn ch n thành đến c c thầy cô gi o Khoa K thuật Công nghệ Ph ng Đào t o sau đ i học Trường Đ i học Quy Nhơn l nh đ o c c c n ộ đồng nghiệp công t c t i VNPT nh Định đ t o điều kiện quan t m gi p đỡ su t qu tr nh học tập t i trường qu tr nh thực luận văn Cu i c ng xin g i lời cảm ơn đến gia đ nh n đ quan t m động vi n gi p đỡ đ tơi hồn thành luận văn Xin ch n thành cảm ơn h Tác giả luận văn Nguyễn Đình Văn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU MỞ Đ U 1 Lý chọn đề tài Tổng quan tình hình nghiên cứu đề tài 3 Mục tiêu đ i tượng ph m vi phương ph p nghi n cứu Mục tiêu Đ i tượng h 3 Ph m vi nghi n cứu đề tài 4 Phương ph p nghi n cứu 4 Cấu trúc nội dung luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Mơ hình tr m HAPS 1.3 Tiêu chuẩn k thuật m ng di động 5G 11 1.3.1 Tiêu chuẩn 5G NR NSA 3GPP 11 1.3.2 Các thơng s k thuật 5G NR NSA 13 1.3.3 Các giải pháp k thuật 14 1.4 Viễn cảnh dịch vụ 5G 16 1.4.1 Tự động hóa 16 1.4.2 Ngôi nhà thông minh 16 1.4.3 Thành ph thông minh 17 4 Chăm sóc sức khỏe 18 1.4.5 Giáo dục thông minh 18 1.5 Tình hình nghiên cứu, th nghiệm chuẩn hóa 5G 18 1.5.1 Tình hình th nghiệm chuẩn hóa 5G giới 18 1.5.2 Tình hình th nghiệm chuẩn hóa 5G t i Việt Nam 20 1.6 Kết luận chương 21 CHƢƠNG KIẾN TRÚC C-RAN TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G 23 2.1 Tổng quan k thuật C-RAN 23 2.1.1 M ng truy nhập vô tuyến (RAN) 23 2.1.2 M ng truy nhập vô tuyến đ m m y (C-RAN) 24 Tầm nh n C-RAN 25 2.2 Kiến trúc C-RAN m ng thông tin di động 5G 26 h 2.2.1 Các thành chức C-RAN 26 2 Kiến tr c C-RAN tập trung hoàn toàn 28 2 Kiến tr c C-RAN tập trung phần 29 2.2.4 Kiến trúc ảo hóa m ng vơ tuyến 31 2.2.5 C-RAN m ng thông tin di động 5G 35 2.3 Các giải pháp C-RAN 35 2.3.1 Chia sẻ tài nguy n tiết kiệm lượng 35 2.3.2 Tri n khai tr m BS C-RAN tập trung 37 2.3.3 C c giải ph p tri n khai sợi quang 37 2.3.4 Giải pháp cải thiện dung lượng v ng phủ cho vùng sóng yếu 40 Kết luận chương 41 CHƢƠNG ẢO HÓA CÁC THÀNH PH N CHỨC NĂNG 42 3.1 Tổng quan SDN 42 3.1.1 Cấu trúc SDN 42 3.1.2 Lợi ich SDN 44 3.1.3 Ứng dụng SDN 44 3.2 Chức ảo hóa m ng (NFV) 45 3.2.1 Cấu trúc NFV 47 3.2.2 Lợi ích NFV 48 3.2.3 Ứng dụng NFV 48 3.2.4 Kiến trúc NFV C-RAN 49 3.3 Giải pháp ảo hóa C-RAN k thuật SDN NFV 51 3.3.1 Ảo hóa truy nhập vô tuyến 51 3.3.2 Ảo hóa Cell C-RAN 53 3.3.3 Truy nhập vô tuyến phần mềm 54 3.4 Kết luận chương 56 h CHƢƠNG MÔ PHỎNG TỔNG QUAN NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA C-RAN 57 4.1 Giới thiệu phần mềm Matlab 57 4.2 Mô đ nh gi 57 4.2.1 Mơ hình hệ th ng 58 4.2.2 Kết mô 61 4.3 Kết luận chương 66 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 67 Kết luận 67 Hướng ph t tri n đề tài 68 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (Bản sao) DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 3GPP 3rd Generation Project Partnership Dự n đ i tác hệ thứ 4G Fourth Generatiom Thế hệ thứ tư 5G Fifth Generatiom Thế hệ thứ năm A AI Artificial Intelligence Trí tuệ nhân t o ACI Adjacent Channel Interference Nhiễu k nh kề ACL Access Control List Danh s ch điều n truy cập AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ th ng điện tho i di động ti n tiến API Application Interface AR Argumented Reality h Programming Giao diện lập trình ứng dụng Thực tế tăng cường B BBU Baseband Unit Kh i ăng tần g c BDMA Beam Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo búp sóng BS Base Station Tr m g c BLAST Bell Labs Layer Space Time Đa lớp không - thời gian theo Bell Lab BTS Base Tranceiver Station Tr m thu phát g c C CAPEX Capital Expenditure Chi ph đầu tư CCI Co-Channel Interference Nhiễu k nh c ng tần s CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CPRI Common Public Radio Interface Giao diện vô tuyến chung C-RAN Cloud Radio Access Network M ng truy nhập vô tuyến đ m mây C-RNTI Cell Radio Network Temporary S nhận d ng m ng vô tuyến Cell Identifier t m thời CSP Communication service Provider Nhà cung cấp dịch vụ truyền thông D Device to Communication Device Truyền thông thiết bị - thiết bị DC Data Center Trung tâm liệu DoS Denial of Service Từ ch i dịch vụ DDoS Distributed Denial of Service Từ ch i dịch vụ phân tán DPC Dirty Paper Coding M hóa “tờ giấy bẩn” DRX Discontinuous Reception Thu nhận không liên tục DSP Digital Signal Processing X lý tín hiệu s DU Digital Unit Kh i s DUE D2D User Equipment Thiết bị người s truyền thông D2D h D2D dụng dùng E EDGE Enhanced Data Rates for GSM Giải ph p cải tiến t c độ liệu Evolution cho m ng GSM eMMB Enhanced Mobile Broadband ăng thông rộng di động nâng cao F FBMC Filter Bank Multi-Carrier Đa sóng mang lọc ăng tần FDD Frequency Division Duplex Ghép song công phân chia theo tần s FDMA Frequency Access Multiple Đa truy nhập phân chia theo tần s Division G Vệ tinh địa tĩnh GEO Geostationary Orbit GFDM Generalised Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần s Multiplexing tiêu chuẩn GPP General Purpose Proccessor Bộ x lý thông thường GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vơ tuyến gói chung GPS Global Positioning System Hệ th ng định vị toàn cầu GSM Global System Communication for Mobile Hệ th ng thông tin di động tồn cầu H Tr m cao khơng tầng nh lưu High Altitude Platform Station HSDPA High Speed Downlink Packet Truy nhập gói đường xu ng t c độ Access cao HSS Home Subscriber Server HSUPA High Speed Uplink Packet Truy nhập gói đường lên t c độ Access cao h HAPS Máy chủ thuê bao nội trú I and Viện k nghệ Điện Điện t IEEE Institute of Electrical Electronics Engineers IMT International Telecommunications IoE Internet of Everything Internet thứ IoT Internet of Thing Internet v n vật IP Internet Protocol Giao thức Internet IS Interim Standard Tiêu chuẩn t m thời ISDN Integrated Services Mobile Viễn thông di động qu c tế Digital M ng s tích hợp đa dịch vụ