Nghiên ứu công nghệ di động 5g trong iot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ ANH TUẤN VŨ ANH TUẤN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG 5G TRONG IOT CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Công nghệ Thông tin GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN TUẤN DŨNG 2014B Hà Nội - 2016 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113936281000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ ANH TUẤN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ DI ĐỘNG 5G TRONG IOT Chuyên ngành : Công nghệ Thông tin LUẬN VĂN THẠC SĨ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN TUẤN DŨNG Hà Nội – 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi có giúp đỡ lớn thầy hướng dẫn TS Nguyễn Tuấn Dũng Các nội dung nghiên cứu, số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Trong luận văn, tơi có tham khảo đến số tài liệu liệt kê phần Tài liệu tham khảo cuối luận văn Các tài liệu tham khảo trích dẫn trung thực luận văn Hà Nội, ngày 09 tháng 09 năm 2016 Tác giả Vũ Anh Tuấn i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Tuấn Dũng dành thời gian quý báu, tận tình hướng dẫn bảo, góp ý cho tơi suốt q trình thực luận văn tốt nghiệp Tơi xin cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình Thầy giáo, Cô giáo Viện Đào tạo Sau đại học – Đại học Bách Khoa Đặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo, Cô giáo Viện Công nghệ thông tin Truyền thông tham gia giảng dạy trình học tập Trường Các thầy tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo tiền đề cho tơi hồn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp gia đình tơi quan tâm tạo điều kiện tốt nhất, động viên, cổ vũ suốt trình học tập nghiên cứu để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 09 tháng 09 năm 2016 Tác giả Vũ Anh Tuấn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BẢNG x MỞ ĐẦU Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG LÊN 5G 1.1 Quá trình phát triển hệ thống thông tin di động 1.1.1 Hệ thống thông tin di động hệ thứ 1G 1.1.2 Hệ thống thông tin di động hệ thứ hai (2G) 1.1.3 Hệ thống thông tin di động hệ thứ ba (3G) 1.2 Hệ thống thông tin di động 1.3 Hệ thống thông tin di động tương lai 5G CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G .9 2.1 Mở đầu 2.2 Kiến trúc Hệ thống thông tin di động 5G 13 2.2.1 Điện toán đám mây nơi 13 2.2.2 Khái niệm Flat IP .13 2.2.3 Cổng giao tiếp kết hợp (Aggegation) 14 2.3 Hệ thống thông tin di động 5G - NANOCORE 15 2.3.1 Công nghệ NANO .16 2.3.2.Thiết bị NANO 17 2.3.3 Điện toán đám mây 17 2.3.4 Mạng All IP .18 2.4 Kỹ thuật chia chùm tín hiệu đa truy nhập BDMA .18 2.4.1 Các công nghệ Đa truy nhập .18 2.4.2 Công nghệ Đa truy nhập phân chia chùm tín hiệu 20 2.5 Các nghiên cứu Hệ thống thông tin di động 5G 22 iii 2.5.1 Giao tiếp di động sóng mmWave .22 2.5.2 Hiệu lượng mạng 5G 22 2.5.3 Mạng NanoCore: Đòn bẩy SDN Hệ thống 5G .24 2.5.4 Hệ thống mạng tảng đám mây 26 2.5.5 Tổng quan công nghệ sử dụng cho hệ thống 5G 28 2.5.7 Ứng dụng Internet vạn vật qua hệ thống 5G: Giao thông thông minh 31 2.7 Hệ thống thơng tin di động 5G hoạt động 32 2.7.1 Tần số hoạt động độ rộng băng thông hệ thống thông tin di động 5G 32 2.7.2 Tốc độ liệu Hệ thống thông tin di động 5G 33 2.8 Vướng mắc triển khai 5G: Hạ tầng không đồng 35 2.9 World Wide Wireless Web (wwww) 35 2.10 Tác động hệ sinh thái cơng nghệ 5G lên hệ sinh thái cịn người tự nhiên 36 2.11 Trí tuệ nhân tạo 36 2.12 “Sóng milimet” – tương lai 5G? 40 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G BƯỚC ĐỆM CHO INTERNET CỦA VẠN VẬT 43 3.1 Internet vạn vật 43 3.1.1 Internet vạn vật gì? 43 3.1.2 Ứng dụng Internet vạn vật 45 3.1.3 Internet vạn vật tương lai 45 3.1.4 Internet vạn vật đến năm 2020 46 3.2 Bước đệm cho Internet vạn vật 46 3.3 Những sản phẩm Internet vạn vật thay đổi sống 51 3.3.1 Belkin WeMo 51 3.3.2 Canary 52 3.3.3 Kết nối TCP .53 3.3.4 Công nghệ nhận diện lượng Neurio 54 3.3.5 Cảm biến kết nối Grid Connect 55 iv 3.3.6 iControl Network Piper .55 3.3.7 Voice Ivee Sleek 56 3.3.8 Revolv 57 3.3.9 Almond+ 58 3.4 Smartphone bước đệm tốt cho Internet vạn vật 58 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG 60 4.1 Tổn hao đường truyền 60 4.1.1 Tổn hao đường truyền tự 60 4.1.2 Tổng tổn hao đường truyền .61 4.2 Quy hoạch vùng phủ sóng 61 4.2.1 Tính tốn quỹ đường lên 62 4.2.2 Tính tốn quỹ đường xuống 64 4.3 Mơ hình truyền sóng 67 4.4 Phương thức truyền liệu 68 4.4.1 QAM64 .69 4.4.2 OFDMA & SC-FDMA 70 4.5 MIMO 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 A Kết luận 73 B Kiến nghị 73 C Hướng phát triển đề tài .74 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .75 v DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT KÍ HIỆU 1G 2G 3G 4G 5G 3GPP Tiếng Việt Tiếng Anh The First Generation Cellular Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ The Second Generation Cellular Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ hai The Third Generation Cellular Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ ba The Fourth Generation Cellular Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ tư The Fifth Generation Cellular Hệ thống thông tin di độngthế hệ thứ năm Third Generation Patnership Dự án hợp tác hệ Project A Analog Analog Tương tự AMPS Advance Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động nâng cao All-IP All - Internet Protocol Network Network Aggegation Mạng tất giao thức Internet Aggegation Cổng giao tiếp kết hợp B BDMA Beam Division Multiple Cơng nghệ phân chia chum tín Access hiệu đa truy nhập C CDMA Code Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo mã Access Cellsite Cellsite Trung tâm xử lý sóng di động vi CDMA2000 CloudRAN Code Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo mã Access - 2000 - 2000 Cloud radio access network Một mạng truy cập vô tuyến đám mây CRS Central Romote Server máy chủ điều khiển trung tâm D Digital Digital Số DECT Digital Enhanced Cordless Viễn thông vô tuyến số tăng Telecommunications cường Digital Video Broad-casting Truyền hình số mặt đất phân giải DVB cao D2D Device-to-device Giao tiếp thiết bị E EDGE EDGE Enhanced Data rate for GSM Cải tiến tốc độ liệu cho gói Evolution liệu mạng GSM Enhance Data rates for GSM Tốc độ liệu tăng cường cho Evolution mạng GSM cải tiến F Flexible FDD-BDMA Mềm dẻo Frequency Division Duplex- Phân chia cặp tần số- chùm sóng BDMA đa truy cập Flat IP Kiến trúc IP phẳng G GSM Global System Mobile Hệ thống điện thoại toàn cầu GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ điện thoại với gói liệu dùng chung GPS Global Positioning Service Dịch vụ định vị toàn cầu H vii HAPS High Altitude Stratospheric Trạm điều khiển tầng bình lưu Platform Stations độ cao không gian I IoT Internet of Things Internet vạn vật IMT-2000 International Mobile Viễn thông Di động quốc tế - Telecommunication - 2000 2000 L LTE Long Term Evolution Giải pháp tiến hóa dài hạn M MNT Nano- Molecular Công nghệ phân tử nanotechnology MIMO Multiple input multiple output Các thiết bị đa truy cập vào M2M Machine-to-machine Giao tiếp máy móc MMS Multimedia Messaging Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện Service MS Mobile Station Điện thoại di động N NMT Nordic Mobile Telephone Điện thoại di động Nordic Nanocore Nanocore Mạng lõi dạng phân tử O OWA Open Wireless Architecture Kiến trúc mở không dây OTP Open Transport Protocol Giao thức truyền tải mở Q QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ R RFID Radio Frequency Identification Phương thức giao tiếp khơng dây dùng sóng radio S viii